医学课件第13章基因工程与PCR.ppt

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1、漳 迄 罩 珠 毫 黔 铅 搽 晒 区 抉 误 漫 恢 诲 游 公 了 秧 碍 钮 岭 胚 汛 迁 慰 袄 拽 肉 铭 浩 糜 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 生物化学生物化学CAICAI课件课件A A 第13章 基因工程与PCR 作者高新旺祁新芝 河南省周口卫校 陋 酝 哨 诊 固 澜 咙 届 胆 壮 种 敏 疵 询 涧 噎 契 缴 蚊 躯 爹 秤 这 绍 结 胁 篮 酋 娶 竞 侮 陌 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 目录 学习目标学习目标 PCRPCR技术技术

2、复习题复习题 重点内容:基因工程基因工程 基因工程基因工程 群 鸵 慎 标 模 并 铭 秩 痰 休 亨 碳 际 戌 熬 仿 流 辙 脂 浊 桑 四 分 肋 铲 圃 醉 曾 剖 复 醇 尾 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 学学 习习 目目 标标 1.说出基因工程的操作步骤 2.列出基因工程的主要工具酶 3.简述PCR技术的工作原理 4.列出PCR的操作步骤 学时分配 第一节 2学时 第二节 1学时 唁 普 凹 沦 鼓 胺 卓 崇 碑 甩 屋 矩 剥 囱 躁 悸 合 盼 嘴 设 铭 稼 疫 盏 剿 伏 蠕 啦 烬 牛 氟 颂 第 1

3、3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第一节第一节 基因工程基因工程 基因工程又称重组DNA技术,是对携带遗 传信息的分子进行设计和改造的分子工程,包 括基因重组、克隆和表达。基因工程与蛋白质 工程、酶工程和细胞工程共同构成了当代新兴 的学科领域生物技术工程。 厕 滋 羡 伪 螟 琼 借 土 濒 端 抢 斡 裁 怠 稼 埔 吼 懦 怂 龄 恕 绵 第 沿 撼 准 戏 义 邮 廊 苗 殷 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 一、基因工程的相关概念一、基因工程的相关概念 (一)DNA克隆

4、所谓克隆(clone)就是来自同一始祖的 相同拷贝(copy)的的集合;获取同一拷贝的 过程称为克隆化,也就是无性繁殖。通过无 性繁殖过程获得的“克隆”,可以是分子的, 也可以是细胞的,动物的或植物的。在分子 遗传学领域所谓的分子克隆专指DNA的克 隆。 茎 畔 赣 守 滤 呜 舀 浪 脑 为 晒 危 组 几 薄 郭 蒂 绩 猜 句 排 芽 煤 翼 丙 扎 族 供 佳 钠 谷 扑 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R DNA克隆就是应用酶学的方法,在体外将各种来 源的遗传物质同源的或异源的、原核的或真核的、 天然的或人工的DNA与载体D

5、NA结合成一具有自我复 制能力的DNA分子复制子(replicon),继而通过转 化或转染宿主细胞、筛选出含有目的基因的转化子细 胞,再进行扩增、提取获得大量同一DNA分子,既 DNA克隆。由于早期研究是从较的染色体分离、扩增 特异性基因,因此DNA克隆又称基因克隆(gene cloning)。 克隆某一基因或DNA片段过程中,将外源DNA插入载 体分子所形成的复制子是杂合分子嵌合DNA,所 以DNA克隆或基因克隆又称重组DNA。 实现基因克隆所采用的方法及相关的工作统称重 组DNA技术,又称基因工程。 疙 鹿 慰 堪 钉 聘 廊 配 瘴 抚 椿 彰 镜 险 尹 矛 衅 催 汹 层 擎 销 服

6、 梭 蛛 骆 赶 靳 药 栽 蓬 即 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R (二)工具酶 在重组DNA技术中,常需要一些工具酶进行基 因操作。 1限制性核酸内切酶 限制性核酸内切酶能识别 特异的DNA序列,并在识别位点或其周围切割双 链DNA分子。限制性核酸内切酶存在于细菌体内 ,种类很多。目前发现的限制性核酸内切酶有 1800种以上,常用的有几十种。现列举某些限制 性核酸内切酶如下页表(其命名是根据含有该酶 的微生物种属而定,如从淀粉液化芽孢杆菌H株 分离出的第一种限制酶命名为Bam H)。 剖 溃 剪 岳 列 妹 宁 堵 捧 铅 溺

7、 岳 悲 襄 绦 剁 乐 犁 寝 屁 荧 笺 褒 馏 栽 拜 垢 遂 农 庄 幢 萨 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 下表:限制性核酸内切酶 5G GATCC3 5A GATCT3 5G AATTC3 5A AGCTT3 5G CGG3 5 GATC3 5GA TATG3 名 称识别序列及切割位点 切割后产生5突出末端: BamH Bgl EcoR Hind Hpa Mbo Nde 芥 狰 侨 萧 狙 非 恋 涧 迢 邪 醚 陌 迂 肝 四 奏 妹 竟 毙 幌 维 诲 郴 揪 析 鲁 咎 令 戈 炳 芳 更 第 1 3 章 基 因

8、 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 续表:限制性核酸内切酶 名 称 识别序列及切割位点 切割后产生3突出末端: Apa Hae Kpn Pst Sph 切割后产生平末端: Alu Ecor Hae Pvu Sma 5 GGGCC C 3 5 PuGCGC Py 3 5 GGTAC C 3 5 CTGCA G 3 5 GCATG C 3 5AG CT 3 5 GAT ATC 3 5 GG CC 3 5 CAG CTG 3 5 CCC GGG 3 磐 鸳 咬 贝 染 磕 鸽 弛 滚 涕 贞 剑 找 狈 陆 煌 钥 汾 炯 骡 曳 钎 钵 壬 躺 位 鞘 辩 掉

9、 悼 半 途 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 2DNA连接酶 DNA连接酶催化DNA分子中相邻的5 磷酸基和3羟基末段之间形成磷酸二酯键 ,使DNA切口封 合或使两个DNA分子或片连接。 3 DNA聚合酶 其作用是:合成双链cDNA分子或 片段连接 缺口平移制作高比活探针 DNA序列分析 填补3末端 4Klenow片段 又名DNA聚合酶大片段,具有完整 的DNA聚合酶的 5 3聚合、 3 5外切活性,。常 用cDNA于的合成,双链DNA 3末端标记等 5反转录酶 其作用是: 合成cDNA 替代DNA聚 合酶进行填补、标记或DNA序

10、列分析 6多聚核苷酸激酶 催化多聚核苷酸5羟基末端磷酸化 或 标记探针 7末端转移酶 在3羟基末端进行同质多聚物加尾 8碱性磷酸酶 切除末端磷酸基 镑 卖 峭 锅 垄 逾 讣 烛 在 扭 泞 油 皇 梦 董 栓 霉 悲 蠕 讯 凤 颜 帕 棚 院 廊 广 稀 褒 劝 族 尉 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R (三)目的基因 应用重组DNA技术的目的是为获得某一感兴趣 的基因或DNA序列,或是为获得感兴趣基因的表达 产物蛋白质。这些感兴趣的基因或DNA序列就是 目的基因,又称目的DNA。目的基因有两种类型, 即cDNA和基因组DNA。

11、 cDNA是指经反转录合成的 与RNA(通常指mRNA或病毒RNA)互补的单链 DNA。以单链cDNA为模板经聚合反应可合成双链 cDNA。基因组DNA是指代表一个细胞或生物体整 套遗传信息(然色体及线粒体)的所有DNA序列。 目的基因又称外源DNA。 巾 幅 喉 撼 尉 意 妨 争 虞 启 凸 殃 茫 帝 脆 骨 惭 稿 第 谦 按 渗 舀 朽 厕 毫 隔 迁 灼 露 溯 唱 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R (四)基因载体 基因载体或称克隆载体,是为携带感 兴趣的目的基因、实现目的基因的无性繁 殖或表达有意义的蛋白质所采用的一些

12、 DNA分子。可充当基因载体的DNA分子有 质粒DNA、噬菌体DNA和病毒DNA。它们 经适当改造后仍具有自我复制能力,或兼 有表达外源基因的能力。 呈 舌 党 匣 彩 乙 弱 云 杆 铺 吏 副 窄 湾 读 撩 丛 胰 怜 岂 隐 昏 唉 篓 忙 岸 驰 顺 顾 汀 搂 典 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 所谓质粒是存在于细菌染色体外的小型环状双 链DNA分子,小的23kb,大的可达数百kb。质粒分 子本身是含有复制功能的遗传结构,能在宿主细胞 内独立自主的进行复制,并在细胞分裂时保持恒定 地传给子代细胞。质粒带有某些遗传信息,

13、所以会 赋予宿主细胞一些遗传性状,如对青霉素或重金属 的抗性等。根据质粒赋予细菌的表型可识别质粒的 存在,是筛选转化子细菌的根据。因此,质粒DNA 的自我复制功能及所携带的遗传信息在重组DNA操 作,如扩增、筛选过程中都是极为有用的。 靶 困 毙 枝 逾 惹 仁 厄 蔬 躬 酱 幌 肄 服 涝 离 抑 涡 善 炳 贷 侥 被 请 惑 诫 眩 快 各 概 见 柿 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R pBR322质粒是稍早构建的质粒载体,其 DNA分子中含有单个EcoR限制性内切核酸酶 位点,可在此插入外源基因。此外还含有 ter 和 a

14、mp两个抗药基因(分别为抗四环 素抗氨苄青霉素) 。这个质粒还含有一个复 制起始点(ori)及DNA复制调节有关的序 列,赋予pBR322质粒复制子特性(见下页图 示)。 常用作克隆载体的噬菌体DNA有噬菌 体和M13噬菌体。 豁 钮 诉 腹 煞 澳 吁 轮 财 桃 港 诛 氟 诲 份 水 箭 车 驮 窜 狮 顿 啊 钥 罗 仅 含 掂 毅 义 肯 除 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R pBR322质粒 复制起始点 酶切位点 抗药基因 岂 蝉 懈 幸 户 迎 侣 斜 丙 阂 奸 颖 讶 兢 嗣 函 装 卑 闸 拇 鸯 炔 埂 赶 俞

15、 巳 乖 赎 尊 财 与 养 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 二、重组二、重组DNADNA技术基本原理及操作步骤技术基本原理及操作步骤 一个完整的DNA克隆过程应包括 :目的基因的获取,基因载体的构建 ,目的基因与载体的拼接,重组DNA 分子导入受体细胞,筛选并无性繁殖 含重组分子的受体细胞(转化子)。 以质粒为载体的DNA克隆过程如下页 图所示: 绣 祷 嫁 耿 娄 萄 垛 诊 格 叠 曙 允 暮 伐 肢 激 轴 狙 银 贩 锣 直 爷 然 值 筏 绅 糊 锈 违 卤 怖 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1

16、3 章 基 因 工 程 与 P C R 下图:以质粒为载体的DNA克隆过程 载体目的基因重组DNA分子 转化 细菌 含重组DNA分子的细菌 重组DNA分子增殖 细菌在培养液中 繁殖后,在固体 培养基中生长 筛选含重组质粒的细菌 瓦 磐 饺 坠 述 毗 益 锹 术 虫 曰 楷 聊 贪 懂 位 绍 敛 犬 钟 棍 惧 脊 处 辞 恐 尘 浪 荷 柄 添 从 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R (一)目的基因的获取 1化学合成法 如果已知某种基因的核苷酸序列可以 利用DNA合成仪通过化学合成法合成目的基因。 2基因组 DNA文库 分离细胞染

17、色体DNA,利用限制 性内切核酸酶将染色体DNA切割成基因水平的许多片段, 其中即含有我们感兴趣的基因片段。将它们与适当的克隆 载体拼接成重组DNA分子,继而转入受体菌扩增,使每个 细菌内都携带一种重组DNA分子的多个拷贝。不同细菌所 包含的重组DNA分子内可能存在不同的染色体DNA片段 ,这样生长的全部细菌所携带的各种染色体DNA片段就代 表了整个基因组。存在于转化细菌内、由克隆载体所携带 的所有基因组DNA的集合称基因组 DNA文库。基因组 DNA文库就像图书馆库存万卷书一样,涵盖了基因组全部 基因信息,也包括我们感兴趣的基因。建立基因组 文库 后需结合适当筛选方法从众多转化子菌落中选出含

18、有某一 基因的菌落,在行扩增,将重组DNA分离、回收,获得目 的基因的无 性繁殖克隆(见下页图)。 蹈 径 计 脱 照 摸 赃 斜 恨 辩 痛 妇 庚 圆 尝 讶 蓄 铅 郁 毋 属 裳 腥 刨 闰 衰 蚊 哮 宝 翱 弥 厉 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 真核生物染色体DNA 限制性内切核酸酶剪切 20kbDNA片段 与载体连接 引入宿主细胞 基因组DNA克隆 上图:基因组DNA文库的构建 抬 藩 虫 幻 永 绸 漆 秒 量 贫 茧 仕 鞭 邦 疑 躬 裸 乡 股 捏 强 瞪 基 久 贫 盈 安 萨 厘 踩 退 猛 第 1 3

19、 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 3 cDNA文库 以mRNA为模板,利用 反转录酶合成与mRNA互补的DNA(cDNA ),再复制成双链cDNA片段,与适当载体 连接后转入受体菌,即获得cDNA文库(见 下页图示)。由mRNA制作的cDNA文库包 含了细胞表达的各种mRNA信息,自然也 含有我们感兴趣的编码cDNA 。然后,采 用适当方法从cDNA文库中筛选出目的 cDNA 。当前发现的大多数蛋白质的编码 基因几乎都是这样分离的。 袋 框 渔 脾 嗅 漱 啥 丢 惠 狠 僻 醇 打 叫 惊 惮 燕 冀 葡 妙 蜀 骄 刨 徊 汽 穿 佛 豫

20、 营 微 昆 摄 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 组织或培养细胞 载体 mRNA cDNA cDNA与载体DNA连接 导入大肠杆菌 鉴定cDNA文库的克隆数与特性 上图:构建cDNA文库示意图 乓 尔 择 澎 渡 轴 屉 涡 钱 掌 爪 正 魏 了 吞 儡 篙 巍 量 汇 谰 澡 佣 缉 焦 凉 掣 臀 炔 杠 俩 斥 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 4聚合酶链反应 目前,已广泛采用聚 合酶链反应(PCR)获取目的DNA。PCR 是一种在体外利用酶促反应获得特异序列

21、的基因组DNA或cDNA的专门技术(见本章 第二节) 傲 篓 扮 补 曳 综 蛋 匆 至 刺 悲 劈 曰 婪 摧 豪 苟 陀 畏 藏 繁 礼 酣 绞 翅 拴 鬃 黍 行 舵 筋 兜 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R (二)克隆载体的构建 外源DNA片段离开染色体是不能复制 的。将外源DNA连接到复制子上,外源DNA 则可作为复制子的一部分在受体细胞中复 制,这种复制子就是克隆载体。 (三)目的基因与载体的连接 用DNA连接酶将上述目的基因与克隆载 体连接在一起,即构成重组体分子。 其连接方式有如下几种: 州 丽 乐 毋 谎 厚 梧

22、田 整 渡 植 拒 启 透 部 姑 氨 盂 适 毖 渣 刑 巾 喘 辛 信 输 弘 魂 揭 蜒 甥 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 1粘性末端连接 同一限制性酶切位点连接 :由同一限制性内 切核酸酶切割的不同DNA片段具有完全性同的末 端。只要酶切后产生单链突出(5突出及3突出)的 粘性末端,如: AATTCAGC3 GTCG 5 GAAG3 ACGTCTTC 5 5GGTG 3CCACTTAA 5TTGCTGCA 3AACG 忽 阎 熄 断 哲 凝 旷 荤 县 铃 鸟 探 冤 襟 承 伺 斤 飞 籽 戒 毒 陇 富 琅 觅 透

23、谗 氯 敢 抒 图 廊 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 同时酶切位点附近的DNA序列不影响连 接,那么,当两个DNA片段一起退火时,粘 性末端单链间进行碱基配对,然后在DNA连 接酶催化下形成重组 DNA分子。 不同限制性酶切位点连接 :由两种不 同的限制性内切核酸酶切割的不同DNA片 段,具有相同类型的粘性末端,即配伍末 端,也可以进行粘性末端连接。 脂 视 舔 畏 哄 瞥 窟 耻 所 肯 紊 记 块 顾 盂 烛 预 波 闰 售 醒 卓 靖 坝 粒 办 增 室 懈 儿 煽 据 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第

24、1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 2平端连接DNA连接酶可催化相同和不相同限制 性核酸内切酶切割的平端之间的连接。 3 同聚物加尾连接 同聚物加尾连接 是利用同 聚物序列,如多聚A与多聚T之间的退火作用完成连 接。在末端转移酶作用下,在DNA片段末端加上同聚 物序列、制造出粘性末端,而后进行粘性末端连接。 这是一种人工提高连接效率的方法,属于粘性末端连 接的一种特殊形式。 4人工接头连接 对平端DNA片段或载体DNA, 可在连接前将磷酸化的接头或适当分子连到平末端, 使产生新的限制性内切核酸酶位点,再用识别新位点 的限制性内切核酸酶切除接头的远端,产生粘性末 端。这也是粘性末端连接的

25、一种特殊形式。 吾 宦 恰 邦 鸿 史 咙 杯 吾 膀 劝 筑 吭 荒 体 淄 读 青 诌 丈 俺 女 谷 筹 发 氟 枷 必 碳 芝 蛙 丛 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R (四)重组DNA导入受体菌 外源DNA(含目的DNA )与载体在体外连接 成重组DNA分子(嵌合DNA )后,需将起导入受 体菌。随受体菌生长、增殖,重组DNA分子得以 复制、扩增,这一过程即为无性繁殖;筛选出的 含目的DNA的重组体分子即为一无性繁殖系或克 隆。进行无性繁殖时所采用的受体菌多为从大肠 杆菌K-12改造的安全宿主菌,在人的肠道无存活 率或存活

26、率极低。在选择适当的受体菌后,进行 理化方法处理,使宿主细胞处于最适摄取和容忍 重组体的状态,即成感受态细胞。根据重组DNA 时所采用的载体性质不同,导入重组DNA分子有 转化、转染和感染等不同方式。 习 唱 棵 定 呜 移 身 嘻 滤 封 扭 粪 肌 粥 唆 四 除 鲸 近 骂 耀 蜂 绍 睁 拧 腔 虑 扮 着 厦 老 框 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R (五)重组体的筛选 通过转化,重组体DNA分子被导入受体 细胞,经适当涂布的培养基得到大量转化子 菌落。因为每一重组体质携带某一段外源基 因,而转化时每一受体菌又只能接受一个

27、重 组体分子,所以设法将众多的转化菌落区分 开来,并鉴定哪一菌落所含的重组DNA分子 确实带有目的基因,即可得到目的基因的克 隆,这一过程即为筛选或选择(选择方法 略) 。 游 驾 锣 晌 桌 讶 淹 编 播 滇 既 脏 鬃 戴 珐 缆 汤 询 冀 榴 开 猾 谱 孕 粳 济 锯 仆 栖 署 倾 荐 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R (六)克隆基因的表达 经上述过程分离获得特异序列的基因组DNA或 cDNA克隆,即基因克隆,这是进行重组DNA技术操作 的基本目的之一。此外,采用重组DNA技术还可进行目 的基因的表达,实现生命科学研究

28、、医药或商业目的, 亦即基因工程的最终目标。它涉及正确的基因转录、 mRNA翻译及适当的转录后、翻译后加工过程。这些过 程的进行在不同的表达体系是不一样的,这些差别不但 与基因的来源、性质有关,而且与载体和表达体系有 关。如今,如何使克隆的目的基因能正确而大量表达有 特殊意义的蛋白质已成为重组DNA技术中一个专门的领 域,这就是蛋白质表达(略)。 瘴 诵 审 捐 腔 即 淀 雌 素 匹 膝 埃 下 轻 少 秽 夏 订 尤 蚁 显 唯 柯 界 藕 洱 豆 掉 绵 毯 贿 叠 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第二节第二节 PCR PC

29、R技术技术 PCR(polymerase chain reaction) 的中文全 称为聚合酶链反应,这是一种对特定DNA片段进行体 快速扩增的技术,发明于1985年。应用这一技术可将 微量的DNA片段扩增一百万倍以上。PCR反应理论的 提出和技术上的完善对与分子生物 学的发展具有不可 估量的价值。它以敏感度高、特 异性强、产率高、重 复性好以及快速简便等优点迅 速成为分子生物学研究 中应用最为广泛的方法,并 使得很多以往无法解决的 分子生物学研究难题得以解决。发明这一技术的 K. Mullis也因此贡献获得了1993年度诺贝尔化学奖。 踪 犁 散 暮 苔 憾 圾 扇 梆 堵 两 囊 够 却

30、速 斧 篱 宠 肇 葱 昔 憨 遵 仍 苯 菏 瞄 柒 歹 寐 澜 乾 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 一、PCR技术的工作原理 PCR的基本工作原理是以拟扩增的DNA分子 为模板,以一对分别与模板5末 端和3末端互补的 寡核苷酸片段为引物,在DNA聚合酶的作用下,按 照半保留复制的机制沿着模板链延伸直至完成新的 DNA合成,重复这一过程,即可使目的片段得到扩 增(见下页图示)。 组成PCR反应体系的基本成分包括: 模板 DNA、特异性引物、耐热性DNA聚合酶(如Taq DNA聚合酶)、dNTP以及含有Mg2+的缓冲液。 询 行

31、洋 萌 娃 窃 鄙 帕 师 杜 介 绒 改 丧 崇 程 辑 癸 倡 贪 酗 田 丁 枢 警 寺 党 熄 暖 继 故 箭 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 55 5 模板DNA 引物A 引物B 第一次循环 第二次循环 2530次循环后DNA的含量可以扩大100万倍以上 多次循环 上图:PCR技术原理示意图 飘 滚 封 拐 劲 菩 碴 贸 厅 所 叉 将 奖 践 蟹 张 腻 海 午 绵 援 矮 苫 扮 湿 凸 文 诊 协 脾 拷 瞳 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1

32、3 章 基 因 工 程 与 P C R PCR的基本反应步骤包括:变性, 将反应体系加热至95,使模板DNA完全 变性成为单链,同时引物自身以及引物之 间存在的局部双链也得以消除;退火, 将温度下降至 5055使引物与模板 DNA结合;延伸,将温度升至72, DNA聚合酶以dNTP为底物催化DNA的合成 反应。上述三个步骤称为一个循环(见下 页图示) ,新合成的DNA分子继续作为下 一轮合成的模板,经多次循环(2530次 )后即可达到扩增DNA片段的目的。 (PCR循环仪见下页图) 潮 拙 乃 聋 隆 宾 偷 忙 对 恒 眠 森 惺 篙 肺 毁 眶 彼 会 沟 赎 乡 舰 簇 上 茵 堡 热

33、岂 脓 闺 牺 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R PCR PCR 循环仪循环仪 2004年8月摄于北大医学部生化楼 作者 蜕 娘 筏 瓮 鸡 便 芋 详 杰 走 缮 锹 黑 陨 侗 罪 办 宾 暮 磊 湍 劈 蚌 培 叉 拓 惜 炯 爷 浦 道 棘 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 2退火 (引物与单链DNA结合) 3聚合延伸 (合成新的双链DNA) 1热变性 (双链DNA解链) 上图:PCR循环图 帛 台 羊 骇 概 指 于 铰 驳 救 疗 厨 铃 猜 甜 闷 踩 择

34、柑 汛 逻 厩 传 栏 写 闽 瞩 诉 查 涩 绪 灸 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 二、二、 PCR PCR技术的主要用途技术的主要用途 (一)目的基因的克隆 PCR技术为在重组DNA过程中获得目的基因片段提供 了简便快速的方法。该技术可用于:与反转录反应相结 合,直接从组织和细胞的mRNA获得目的基因片段;利用 特异性引物以cDNA或基因组DNA为模板获得已知的目的基 因片段;利用兼并引物从cDNA文库或基因组文库中获得 具有一定序列相似性的基因片段;利用随机引物从cDNA 文库或基因组文库中克隆基因。 (二)基因的体外突变

35、 在PCR技术建立以前,在体外对基因进行各种突变是一 费时费力的工作。现在,利用PCR技术可以随意设计在体 外对目的基因进行嵌和、缺失、点突变等改造。 灾 诽 宋 顿 刊 珠 搬 牙 柬 葡 街 涟 透 惺 唁 吭 件 糜 扎 趴 掺 捻 睁 赡 战 玄 掘 绷 担 趟 虽 梧 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R (三)DNA和RNA微量分析 PCR技术高度敏感,对模板DNA的含量要求 很低,是DNA和RNA(RNA需要先反转录成为 cDNA)微量分析的最好方法。理论上讲,只要 存在 1 分子的模板,就可以获得目的片段。实际工 作中,

36、一滴血液、一根毛发或一个细胞已足以满足 PCR的检测需要,因此在基因诊断方面具有极广阔 的应用前景。 (四)DNA序列测定 将PCR技术引入序列测定,使测序工作大为简 化,也提高了测序的速度。 纹 拢 芳 烂 憾 了 壁 割 热 靡 云 飞 之 栗 躬 闪 达 苍 邻 忿 邮 汰 磷 灰 絮 压 阜 蚊 弗 播 右 当 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R (五)基因突变分析 基因突变可引起许多遗传病、免疫性疾病和肿 瘤等,故分析基因突变的状态可为这些疾病的诊 断、治疗和研究提供重要的依据。利用PCR与一些 技术的结合可以大大提高基因突

37、变检测的敏感性, 例如限制性片断长度多态性分析、单链构象多态性 分析、等位基因特异的寡核苷酸探针分析、基因芯 片技术等。 签 酱 凄 傀 桂 赏 衰 酌 洋 晨 鼓 刁 册 脚 女 温 辉 帕 供 汁 鸟 澳 羌 税 册 发 领 源 痔 刁 浸 陋 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 复 习 题 1简述基因工程的原理和操作步骤 2列出基因工程的的工具酶 3 简述PCR的基本原理 4列出PCR的基本反应步骤 本章完 2005 08 31 不 冬 霓 佃 喳 信 剧 魂 庄 今 甄 障 衫 筷 蜘 涎 厉 季 粗 势 攀 刺 仔 训 访

38、硬 寿 犊 踞 帽 好 许 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 错误 方 兹 咙 噬 涅 枷 商 末 茂 秦 纲 异 锡 稚 参 挡 杉 秽 牌 系 趟 虽 贿 唆 菲 爽 蔚 茸 虏 颂 暗 劲 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 正确 鞋 伊 额 屁 磕 隅 原 末 鸡 哼 稀 廊 算 孤 叹 肺 催 园 峡 搪 掩 团 今 示 寿 耳 轴 轨 趟 侍 浅 睛 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 英国泰晤士河夜景英国泰晤士河夜景 二零零六年八月二十日 本课件完 祝同学们学习进 步、身心健康! 再再见见 菲 筛 沽 稽 锦 斜 孩 愁 宾 双 斗 娜 联 铝 矢 无 灌 给 盖 晨 急 颧 谣 赔 攫 泪 墓 御 佣 协 愈 缉 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R 第 1 3 章 基 因 工 程 与 P C R

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