如何克隆一个基因?具体说明

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-23
如何克隆一个基因?具体说明


目的基因的克隆是利用一个单一的基因副本的行为。有pcr方法,凝胶电泳方法,色谱法,琼脂糖凝胶电泳法,质粒法等。具体方法可分别检索文献。

常用的植物目的基因克隆技术
1、通过已知基因产物的分析和鉴定
这类技术主要通过生物化学和病理学研究分离鉴定有关基因的蛋白产物,并对蛋白质氨基酸顺序进行分析,推断出编码该蛋白质的基因序列,然后通过抗体、寡聚核苷酸探针或PCR制备的探针对文库进行筛选来分离目的基因。如植物抗病虫基因工程中常用的苏云金杆菌杀虫晶体蛋白基因(Bt基因)、豇豆胰蛋白酶抑制基因(CpTI基因)、病毒外壳蛋白基因(CP基因)等。当其他植物的同类基因已分离到并且核苷酸序列保守性较高时,也可直接用这些已知的基因片段作探针对未克隆到该基因的植物基因文库进行筛选,也可分离到未知的新基因。
2、通过遗传表型分析
(1)基因标鉴法。该法是利用转座子或T-DNA插入植物的基因组中引起某一基因失活产生一些突变体,然后用相应转座子或T-DNA对突变体文库进行筛选,以选到的阳性克隆片段为探针,再筛选野生型植物因文库分离目的基因。如将一株带有功能的转位因子系统的植物与另一株在遗传上有差异的同种植物杂交,在杂交后代中筛选由于转位因子插入到某一特定基因序列中导致表型破坏或改变的突变株,用该纯合突变株构建基因文库,然后将转位因子用同位素标记作探针,从该文库中筛选出带有同源转位因子的目的基因。该法主要限于二倍体的自花授粉作物如玉米、金鱼草等。应用该法已分离出与玉米种子发育有关的Viviparious-1基因及与金鱼草花发育有关的一些基因等。
(2)激发子的寄主受体基因克隆技术。该技术是利用病菌无毒基因(avrgene)编氲募し⒆佑爰闹骺共』�虮嗦氲氖芴逯�浯嬖诓磺缀偷幕プ鞴叵担�圆≡�し⒆拥鞍孜�咚鞣掷牒涂寺〕鲆恍┘付≈士共』�颍�绶�延胛薅净�騛vr9对应的抗病基因cf9,与avrPto对应的抗病基因pto;拟南芥菜与avrRPS2对应的抗病基因rpS2等。
3、以图谱为基础的定位克隆技术
以图谱为基础的定位克隆技术在分离未知产物的基因方面有广阔的应用前景。该法的基本前提是基因定位,然后以紧密连锁的分子标记如RFLP等为起点,通过染色体步移逐步向目标基因靠近,最终克隆基因。其主要步骤包括:(1)将目标基因定位在高密度的分子标记连锁群上;(2)利用PFGE将连销标记的遗传图谱距转换成物理距离;(3)构建YAC文库,找到含连锁标记的YAC克隆,并通过克隆的排序获得目标基因的DNA片段;(4)通过转化和功能互补试验证实基因所在的DNA片段。如用该技术已分离出番茄抗根结线虫mi基因和拟南芥菜抗细菌性茎腐病的RPM1基因等。

(一)DNA复制的引发
  复制的引发阶段包括DNA复制起点双链解开,通过转录激活步骤合成RNA分子,RNA引物的合成,DNA聚合酶将第一个脱氧核苷酸加到引物RNA的3'-OH末端复制引发的关键步骤就是前导链DNA的合成,一旦前导链DNA的聚合作用开始,滞后链上的DNA合成也随着开始,在所有前导链开始聚合之前有一必需的步骤就是由RNA聚合酶(不是引物酶)沿滞后链模板转录一短的RNA分子。在有些DNA复制中,(如质粒ColE),该RNA分子经过加式成为DNA复制的引物。但是,在大部分DNA复制中,该RNA分子没有引物作用。它的作用似乎只是分开两条DNA链,暴露出某些特定序列以便引发体与之结合,在前导链模板DNA上开始合成RNA引物,这个过程称为转录激活,在前导链的复制引发过程中还需要其他一些蛋白质,如大肠杆菌的dnaA蛋白。这两种蛋白质可以和复制起点处DNA上高度保守的4个9bp长的序列结合,其具体功能尚不清楚。可能是这些蛋白质与DNA复制起点结合后能促进DNA聚合酶Ⅲ复合体的七种蛋白质在复制起点处装配成有功能的全酶。DNA复制开始时,DNA螺旋酶首先在复制起点处将双链DNA解开,通过转录激活合成的RNA分子也起分离两条DNA链的作用,然后单链DNA结合蛋白质结合在被解开的链上。由复制因子X(n蛋白),复制因子Y(n'蛋白),n"蛋白,i蛋白,dnaB蛋白和dnaC蛋白等6种蛋白质组成的引发前体(preprimosome),在单链DNA结合蛋白的作用下与单链DNA结合生成中间物,这是一种前引发过程。引发前体进一步与引物酶(primase)组装成引发体(primosome)。引发体可以在单链DNA上移动,在dnaB亚基的作用下识别DNA复制起点位置。首先在前导链上由引物酶催化合成一段RNA引物,然后,引发体在滞后链上沿5'→3'方向不停的移动(这是一种相对移动,也可能是滞后链模板在移动,见后),在一定距离上反复合成RNA引物供DNA聚合酶Ⅲ合成冈崎片段使用,引发体中许多蛋白因子的功能尚不清楚。但是,这些成份必须协同工作才能使引发体在滞后链上移动,识别合适的引物合成位置,并将核苷酸在引发位置上聚合成RNA引物。由于引发体在滞后链模板上的移动方向与其合成引物的方向相反,所以在滞后链上所合成的RNA引物非常短,一般只有3-5个核苷酸长。而且,在同一种生物体细胞中这些引物都具有相似的序列,表明引物酶要在DNA滞后链模板上比较特定的位置(序列)上才能合成RNA引物。
  为什么需要有RNA引物来引发DNA复制呢?这可能尽量减少DNA复制起始处的突变有关。DNA复制开始处的几个核苷酸最容易出现差错,因此,用RNA引物即使出现差错最后也要被DNA聚合酶Ⅰ切除,提高了DNA复制的准确性。RNA引物形成后,由DNA聚合酶Ⅲ催化将第一个脱氧核苷酸按碱基互补原则加在RNA引物3'-OH端而进入DNA链的延伸阶段。
(二)DNA链的延伸
  DNA新生链的合成由DNA聚合酶Ⅲ所催化,然而,DNA必须由螺旋酶在复制叉处边移动边解开双链。这样就产生了一种拓扑学上的问题:由于DNA的解链,在DNA双链区势必产生正超螺旋,在环状DNA中更为明显,当达到一定程度后就会造成复制叉难再继续前进,从而终止DNA复制。但是,在细胞内DNA复制不会因出现拓扑学问题而停止。有两种机制可以防止这种现象发生:[1]DNA在生物细胞中本身就是超螺旋,当DNA解链而产生正超螺旋时,可以被原来存在的负超螺旋所中和;[2]DNA拓扑异构酶Ⅰ要以打开一条链,使正超螺旋状态转变成松弛状态,而DNA拓扑异构酶Ⅱ(旋转酶)可以在DNA解链前方不停地继续将负超螺旋引入双链DNA。这两种机制保证了无论是环状DNA还是开环DNA的复制顺利的解链,再由DNA聚合酶Ⅲ合成新的DNA链。前已述及DNA生长链的延伸主要由DNA聚合酶催化,该酶是由7种蛋白质(多肽)组成的聚合体,称为全酶。全酶中所有亚基对完成DNA复制都是必需的。α亚基具有聚合功能和5'→3'外切酶活性,ε亚基具有3'→5'外切酶活性。另外,全酶中还有ATP分子它是DNA聚合酶Ⅲ催化第一个脱氧核糖核苷酸连接在RNA引物上所必需的,其他亚基的功能尚不清楚。
  在DNA复制叉处要能由两套DNA聚合酶Ⅲ在同一时间分别进行复制DNA前导链和滞后链。如果滞后链模板环绕DNA聚合酶Ⅲ全酶,并通过DNA聚合酶Ⅲ,然后再折向与未解链的双链DNA在同一方向上,则滞后链的合成可以和前导链的合成在同一方向上进行。
 
  这样,当DNA聚合酶Ⅲ沿着滞后链模板移动时,由特异的引物酶催化合成的RNA引物即可以由DNA聚合酶Ⅲ所延伸。当合成的DNA链到达前一次合成的冈崎片段的位置时,滞后链模板及刚合成的冈崎片断便从DNA聚合酶Ⅲ上释放出来。这时,由于复制叉继续向前运动,便产生了又一段单链的滞后链模板,它重新环绕DNA聚合酶Ⅲ全酶,并通过DNA聚合酶Ⅲ开始合成新的滞后链冈崎片段。通过这样的机制,前导链的合成不会超过滞后链太多(最后只有一个冈崎片段的长度)。而且,这样引发体在DNA链上和DNA聚合酶Ⅲ以同一速度移动。
  按上述DNA复制的机制,在复制叉附近,形成了以两套DNA聚合酶Ⅲ全酶分子、引发体和螺旋构成的类似核糖体大小的复合体,称为DNA复制体。复制体在DNA前导链模板和滞后链模板上移动时便合成了连续的DNA前导链和由许多冈崎片段组成的滞后链。在DNA合成延伸过程中主要是DNA聚合酶Ⅲ的作用。当冈崎片段形成后,DNA聚合酶Ⅰ通过其5'→3'外切酶活性切除冈崎片段上的RNA引物,同时,利用后一个冈崎片段作为引物由5'→3'合成DNA。最后两个冈崎片段由DNA连接酶将其接起来,形成完整的DNA滞后链。
(三)DNA复制的终止
  过去认为,DNA一旦复制开始,就会将该DNA分子全部复制完毕,才终止其DNA复制。但最近的实验表明,在DNA上也存在着复制终止位点,DNA复制将在复制终止位点处终止,并不一定等全部DNA合成完毕。但目前对复制终止位点的结构和功能了解甚少在NDA复制终止阶段令人困惑的一个问题是,线性DNA分子两端是如何完成其复制的?已知DNA复制都要有RNA引物参与。当RNA引物被切除后,中间所遗留的间隙由DNA聚合Ⅰ所填充。但是,在线性分子的两端以5'→3'为模板的滞后链的合成,其末端的RNA引物被切除后是无法被DNA聚合酶所填充的。
  在研究T7DNA复制时,这个问题部分地得到了解决。T7DNA两端的DNA序列区有160bp长的序列完全相同。而且,在T7DNA复制时,产生的子代DNA分子不是一个单位T7DNA长度,而是许多单位长度的T7DNA首尾连接在一起。T7DNA两个子代DNA分子都会有一个3'端单链尾巴,两个子代DNA的3'端尾巴以互补结合形成两个单位T7DNA的线性连接。然后由DNA聚合酶Ⅰ填充和DNA连接酶连接后,继续复制便形成四个单位长度的T7DNA分子。这样复制下去,便可形成多个单位长度的T7DNA分子。这样的T7DNA分子可以被特异的内切酶切开,用DNA聚合酶填充与亲代DNA完全一样的双链T7DNA分子。
  在研究痘病毒复制时,发现了线性DNA分子完成末端复制的第二种方式。痘病毒DNA在两端都形成发夹环状结构。DNA复制时,在线性分子中间的一个复制起点开始,双向进行,将发夹环状结构变成双链环状DNA。然后,在发夹的中央将不同DNA链切开,使DNA分子变性,双链分开。这样,在每个分子两端形成一个单链尾端要以自我互补,形成完整的发夹结构,与亲代DNA分子一样。在真核生物染色体线性DNA分子复制时,尚不清楚末端的复制过程是怎样进行的。也可能像痘病毒那样形成发夹结构而进行复制。但最近的实验表明,真核生物染色体末端DNA复制是由一种特殊的酶将一个新的末端DNA序列加在刚刚完成复制的DNA末端。这种机制首先在四膜虫中发现。该生物细胞的线性DNA分子末端有30-70拷贝的5'TTGGGG3'序列,该细胞中存在一种酶可以将TTGGGG序列加在事先已存在的单键DNA末端的TTGGGG序列上。这样有较长的末端单链DNA,可以被引物酶重新引发或其他的酶蛋白引发而合成RNA引物,并由DNA聚合酶将其变成双链DNA。这样就可以避免其DNA随着复制的不断进行而逐渐变短。
  在环状DNA的复制的末端终止阶段则不存在上述问题。环状DNA复制到最后,由DNA拓扑异构酶Ⅱ切开双链DNA,将两个DNA分子分开成为两个完整的与亲代DNA分子一样的子代DNA



首先要取得目的基因:可用mRNA转录或用限制酶切割DNA!
用PCR技术进行扩增:就是♀冰紫幽精♂所说的!
这样就能克隆基因!

运用PCR克隆技术

  • 从生物体克隆目的基因的方法有哪些?
    答:PCR扩增克隆法是在已知植物基因序列的基础上,进行基因序列克隆的一种方法。先从基因文库(genebank)中找到有关基因序列,据此合成一对寡聚核苷酸引物,从植物中提取染色体DNA或RNA,进行PCR扩增。扩增的片段纯化后插入合适的质粒载体上,用酶切分析和序列分析检测重组子,并与已知基因序列比较,以获得目的基...
  • 基因克隆的方法主要有哪几种?简述各种方法的原理和用途。
    答:(4)基因的图位克隆 基本原理:首先,通过构建遗传连锁图,将目的基因定位到某染色体的特定位点,并在其两侧确定紧密连锁的RFLP或RAPD分子标记。其次通过对许多不同的生态型及大量限制性内切酶和杂交探针的分析,找出与目的基因距离最近的RFLP标记,通过染色体步移技术将位于这两个标记之间的基因片段克隆并分离...
  • 如何克隆一个基因?具体说明
    答:回答:首先要取得目的基因:可用mRNA转录或用限制酶切割DNA! 用PCR技术进行扩增:就是♀冰紫幽精♂所说的! 这样就能克隆基因!
  • 怎样克隆一个目的基因?
    答:其主要步骤包括:(1)将目标基因定位在高密度的分子标记连锁群上;(2)利用PFGE将连销标记的遗传图谱距转换成物理距离;(3)构建YAC文库,找到含连锁标记的YAC克隆,并通过克隆的排序获得目标基因的DNA片段;(4)通过转化和功能互补试验证实基因所在的DNA片段。如用该技术已分离出番茄抗根结线虫mi基因和拟南芥菜抗细菌性茎腐...
  • 基因克隆的方法有哪些
    答:简单的说一下:扩增目的基因,比如通过PCR的方法。PCR扩增的序列可以通过酶切或者TOPO TA的方法插入到载体质粒。转染大肠杆菌 筛选阳性克隆一般常采用蓝白克隆方法,就是在载体上,序列的插入位置本来是一个完整编码β-gal这个酶的序列,如果不被破坏,产生的酶可以降解细菌培养盘上的底物,形成蓝色产物。
  • 怎样克隆基因或是克隆基因的一般步骤是什么?
    答:一般情况下有两种方法:一、反转录法:用已知的单链mRNA反转录出一条单链的DNA,再用碱基互补配对原则合成双链DNA。二、用已知的蛋白质的多肽链推测出单链mRNA(一个氨基酸对应相应的密码子)上碱基的排列顺序,再根据单链mRNA上碱基的排列顺序推测出一条单链DNA上碱基的排列顺序,再推测出双链DNA上...
  • 基因克隆
    答:以pcDNA3.1为例,说明表达载体中的功能元件(图11)。 表达载体pcDNA3.1除了有克隆载体相关元件,如复制起始位点Ori,原核筛选标记Amp外,还有一些其他的功能元件,如表3所示。 表达载体主要用于表达蛋白或者RNA,例如现在基因编辑中常用的一个表达载体PX458(图12),可以同时表达Cas9蛋白和sgRNA。因此上面也会携带一些其他的功能...
  • 如何利用基因克隆的方法将一个耐盐基因导入水稻中?
    答:1、首先,需要从耐盐植物中克隆出目标基因。可以通过PCR扩增、cDNA文库筛选等方法,从植物组织中提取目标基因的DNA序列。2、将目标基因插入适当的载体中。在选择载体时,需要考虑到宿主细胞的生长特性和稳定性,以及基因转移的效率和稳定性。常用的载体包括质粒、病毒等。3、将载有目标基因的载体转化至适宜...
  • 已知一个物种的基因组,怎么克隆目的基因
    答:这个呢一般的做法就是首先构建基因文库或者cDNA文库, 基因文库和cDNA文库建立起来后,下一步的工作是从一个庞大的基因库中分离出所需要的重组体克隆,这是一件难度很大,费时费力的工作。一种方法是根据重组体某种特征从库中直接挑选出重组体,这种方法叫做“选择”;另一种方法是把库中所有的重组体...
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    答:如果以质粒作为运载体,首先要用一定的限制酶切割质粒,使质粒出现一个缺口,露出黏性末端。然后用同一种限制酶切断目的基因,使其产生相同的黏性末端。将切下的目的基因的片段插入质粒的切口处,首先碱基互补配对结合,两个黏性末端吻合在一起,碱基之间形成氢键,再加入适量DNA连接酶,催化两条DNA链之间...