电子克隆简介
克隆技术简介

克隆技术介绍张勋学号:160820216摘要克隆技术是生命科学技术领域里非常重要的部分,随着新时代的到来,克隆技术在人类生产生活中将发挥更加重要的作用。
人们享受着克隆技术带来的巨大好处,但与此同时,克隆技术对人类的可持续发展也提出了问题和挑战。
本文是通过从实质、方法、应用价值等方面对克隆技术进行一些介绍。
一、克隆技术实质1963 年J.B.S.Haldane在题为“人类种族在未来二万年的生物可能性”的演讲上采用“克隆(Clone)”的术语。
学家把人工遗传操作动物繁殖的过程叫“克隆”,这门生物技术叫“克隆技术”,其本身的含义是无性繁殖,即由同一个祖先细胞分裂繁殖而形成的纯细胞系,该细胞系中每个细胞的基因彼此相同。
早在1938年,德国胚胎学家Speman 最早提出克隆设想。
1962年,英国剑桥大学的Gurdon进行了青蛙胚胎核移植,获得成年蛙。
在经历半个多世纪的研究后,终于在1996年的7月5日,在苏格兰罗斯林研究所中,随着用体细胞克隆出来的小羊多莉的诞生,哺乳动物克隆技术真正的来到我们面前。
克隆技术作为人类在生物科学领域取得的一项重大技术突破,反映了细胞核分化技术、细胞培养和控制技术的进步,它对于扩大良种动物群体,提高畜群的遗传素质和生产能力,拯救濒危动物等的方面而言是迄今为止最为理想手段。
克隆也可以理解为复制,就是从原型中产生出同样的复制品,它的外表及遗传基因与原型完全相同,但大多行为思想不同。
时至今日,“克隆”的含义已不仅仅是“无性繁殖”,凡是来自同一个祖先,无性繁殖出的一群个体,也叫“克隆”。
这种来自同一个祖先的无性繁殖的后代群体也叫“无性繁殖系”,简称无性系。
简单讲就是一种人工诱导的无性繁殖方式。
但克隆与无性繁殖是不同的。
克隆是指人工操作动物繁殖的过程,无性繁殖是指:不经过两性生殖细胞的结合由母体直接产生新个体的生殖方式。
植物基因的克隆技术是生命科学研究的重要组成部分,是现代生命科学技术中最核心的内容,它是随着20 世纪70 年代初DNA 体外重组技术的发明而发展起来的,其目标是识别和分离特异基因并获得基因完整序列,确定其在染色体上的位置,阐明其生化功能,并利用生物工程手段应用到生产实践中去。
-绵羊QM基因的电子克隆及其生物信息学分析

-----------------------------------Docin Choose -----------------------------------豆 丁 推 荐↓精 品 文 档The Best Literature----------------------------------The Best Literature作者简介尹珊珊(1982-),女,四川眉山人,硕士研究生,研究方向:生物信息学。
收稿日期2008!03!10基因的电子克隆(sillconcloning)即利用计算机来协助克隆基因,是与定位克隆、定位候选克隆策略并列的方法之一。
EST(ExpressedSequcenceTag)表达序列标签是指从不同组织来源的cDNA文库中随机挑选克隆,对其5'或3'端测序后得到的部分cDNA序列,长度一般在300~500bp[1]。
电子克隆采用生物信息学的方法延伸EST序列[2],以获得基因部分乃至全长的cDNA序列。
EST数据库的迅速扩张,已经并将继续导致识别与克隆新基因策略发生革命性变化。
QM基因是Weissman等首次从人Wilm’stumor相关的细胞系中分离出来的一种基因[3],是一种与肿瘤抑制,细胞生长、分化、发育和凋亡等有关的重要基因。
QM同源基因广泛地存在于动物、植物以及真菌界,目前已在小鼠、鸡、果蝇、牛、酵母、玉米和水稻等生物中克隆了QM同源基因,这些基因的核苷酸及其编码的氨基酸序列高度保守。
在鸡中,QM同源基因Jif!1可与癌基因c!Jun的蛋白产物结合从而抑制c!Jun的反式激活转录调节活性,影响细胞生长与增殖[4];在酵母中,QM同源基因GRC5/QSR1与线粒体呼吸作用有关,而且QM基因突变,可导致酵母蛋白质合成下降、生长和分裂阻滞、细胞骨架异常,QM基因缺失,则导致酵母死亡[5];在小鼠胚胎发育过程中,QM参与基因转录和转译后的调节,与组织细胞分化关系密切[6]。
电子克隆的操作方法

电子克隆的操作方法
电子克隆是指复制一个电子设备或电子产品的过程。
一般来说,电子克隆的操作方法包括以下几个步骤:
1. 取得原始电子产品:电子克隆需要一个原始的电子产品,这个产品将作为复制对象。
要么是购买一个现成的产品,要么是自己制造一个原型。
2. 制作电路图:通过分析原始电子产品,制作该电子产品的电路图。
电路图是该产品的蓝图,它告诉你产品中的每个部件的类型、位置和连接。
3. 组装克隆电子产品:根据电路图,组装克隆电子产品。
这个步骤需要一些电子器件,比如电阻、电容、晶体管等等。
也需要一些工具,比如焊接工具、万用表、示波器等等。
4. 测试克隆电子产品:在组装完成后,测试克隆电子产品,确保它工作正常。
可以使用万用表、示波器等电子测试设备来测试克隆产品的电流、电压、频率等等参数。
5. 优化电子产品:如果测试结果不理想,可以对电路图和组件进行优化。
再次测试,直到克隆产品达到预期效果。
需要注意的是,电子克隆有时是非法的,因为它可能涉及到知识产权等法律问题。
在进行电子克隆之前,需要认真考虑和评估相关的法律风险。
绵羊骨骼肌快速肌钙蛋白(TnCf)电子克隆及RT—PCR验证

Ab ta t d n i cto fs e p fs k ltlmu ce to o i ( Cf)g n a e n issq e c o s r ain h s sr c :Ie t iaino h e a ts eea s l r p nn C Tn f e e b s d o t e u n ec n e v t a o
2 .Colg fAn ma ce c n c n lg l eo i l in ea d Te h oo y,No t we tA & F Unv r i ,S a x,Ya g ig,7 2 0 e S rh s ie st y hni nl n 1 1 0,Chn ) ia
中 图分 类 号 : 8 6 9 s 2 . 9 文献标识码 : A 文 章 编 号 : 0 8— l 1 2 1 ) 1 0 1 4 1 0 3 1 ( 0 0 0 —0 0 一O
I i c lnn fS ep t C n n o f me yRT—P R nSl oC o igo h e n y Ge ea dC n i dB i r C
摘 要 : 统 的 基 因 克 隆 有 两 种 方 法 : 是 建 立 包 含 I 基 因 的 e NA 文 库 , 据 基 因 的保 守 序 列 设 计 D 传 一 g的 D 根 NA 探 针 , 用 采 低 严 谨 度 的杂 交 获 得 目的 基 因 ; 者 是 根 据 基 因 的保 守 序 列 设 计 兼 并 引 物 , 用 P R技 术 获 得 目的 基 因 , 两 种 方 法 再 应 C 这 在 操 作 上 有 一 定 的 技 术 难 度 。 我 们 应 用 生 物 信 息 技 术 采 用 电 子 克 隆 的 方 法 获 得 绵 羊 骨 骼 肌 快 速 肌 钙 蛋 白 基 因 ( C) 编码序列 , 用 R Tn f全 并 T— P R进 行 验 证 , 果 表 明 : Tn f 放 阅 读 框 4 3个 碱 基 中 。 子 克 隆 与 R C 结 在 C 开 8 电 T— P R C 结 果 有 4个 碱 基差 异 , 明 电 子 克 隆 是 基 因 克 隆 可 靠 的 生 物 信 息 学 辅 助 方 法 。 说 关 键 词 :电 子 克 隆 ;表 达 序 列 标 签 ( S ) E Ts ;绵 羊 骨 骼 肌 快 速 肌 钙 蛋 白( n f TC )
电子克隆

OsG6PDH 的克隆
以小麦G6PDH蛋白( 以小麦G6PDH蛋白(BAA97662 )搜索水稻nr数据库结果 G6PDH蛋白 搜索水稻nr nr数据库结果
OsG6PDH 的克隆
上机操作1 利用基因组资料和NR 上机操作1:利用基因组资料和NR数据库 NR数据库
步骤 1:利用小麦G6PDH序列(BAA97662)检索NR数据库 利用小麦G6PDH序列(BAA97662)检索NR G6PDH序列(BAA97662)检索NR数据库
步骤4 去除序列中的数字(可以粘贴进入bioxm中 步骤4:去除序列中的数字(可以粘贴进入bioxm中,再复 制出来) 制出来)
步骤5 将复制的序列输入Softberry 步骤5:将复制的序列输入Softberry )网站的FGENESH程序进行 ()网站的FGENESH程序进行 基因结构(外显子大小和位置) 基因结构(外显子大小和位置)的预测
步骤3:利用 或者DNAssist程序进行 程序进行EST序列拼接 步骤 :利用BioXM或者 或者 程序进行 序列拼接
Os6PGDH 的克隆: 的克隆:
步骤3:利用 或者DNAssist程序进行 程序进行EST序列拼接 步骤 :利用BioXM或者 或者 程序进行 序列拼接
选择部分第2条序列的头部序列搜索第1条序列
种子氨基酸序列 tBLASTn 水稻基因组contig 水稻基因组contig或BAC/PAC contig或 人工 外显子预测 RT-PCR,克隆, RT-PCR,克隆,测序
利用基因组资料
EST拼接 拼接 计算机
利用EST资料 资料 利用
种子核苷酸序列 BLASTn 水稻EST 水稻EST数据库 EST数据库 人工 序列拼接 计算机
上机操作2 利用EST数据: 上机操作2:利用EST数据: Os6PGDH 的克隆 EST数据
电子克隆新基因

有 所有 人 类基 因的 不 间断蛋 白编码
区, 经测 出 既有 序 列 克 隆又 有 物 理 一 克 隆 的 人 类 完整 c NA, 就 将 提 供 全 D 面 系 统 分析 蛋 白功 能 并 最 终认 识 人 类
( HUG O)基 因命 名 委 员 会 批 准 使 用 了标 准 化 的 基 因命 名符 号 。 三 批 共 头 选择 1 6个 人 类 新 基 因 用 RT- PCR 实验和 c DNA测 序 验 证 ,结 果 证 明 均 与预 测 序 列 一 致 , 中 半 数 基 因是 具 其 有特 定 重 要 功 能 结 构域 的 基 因, 说 这 明我 们 的 电子 克 隆成 功 率 高 , 提 供 并 了一 批 潜 在 的 疾 病 相 关基 因 、 胞 因 细 子 基 因和 信 号 传 导基 因等 人 类 小 分 子 肽 类 基 因 , 具 有 科 学 意 义 和 学 术 价 值 。 于所 建 立 技 术 路 线 的 电 子 克 隆 由 基 因成 功 率 高 , 可 能编 制成 自动 化 有
意义 。
因克 隆的一条有 效途 径 。 本研究 旨在
采用 电子克 隆法 发现 具 有 自主 知 识产 权 和 重 要 功 能 的人 类 新 基 因并 经实 验 初 步 证 实 , 采用 生 物 信 息 学 方 法 克 为 隆新 基 因提 供 的 经 验 和 思 路 。
生命活动 本质的分子基础 。
我 们 进 行 的 人 类 新 基 因 电子 克 隆就是以数学算法为手段 , 以计 算 机 和 互 联 网为 工 具 , 用 现 有 的表 达序 利 列 标 签 (S 和 生 物 信 息 数 据 库 ,在 E T) 未注 释 的人 类 基 因组 序 列 上 发 掘 未 知 功 能 的 新基 因 , 通 过 生 物 学 实 验 进 并 行编 码 序 列 和 功 能 验 证 , 人 类 功 能 为
电子克隆实验报告

实验名称:电子克隆技术及应用实验目的:1. 理解电子克隆技术的原理和方法。
2. 掌握电子克隆实验的操作步骤。
3. 学习如何分析克隆得到的DNA序列。
4. 了解电子克隆技术在基因工程和分子生物学研究中的应用。
实验时间:2023年X月X日实验地点:分子生物学实验室实验材料:1. DNA模板(已知序列或基因组DNA)2. 限制性内切酶3. 连接酶4. 载体DNA5. DNA聚合酶6. DNA标记物7. 琼脂糖凝胶电泳试剂8. DNA测序试剂9. 实验室常用试剂和耗材实验方法:1. DNA提取:从样品中提取DNA,使用酚-氯仿法或试剂盒提取。
2. DNA酶切:使用限制性内切酶对提取的DNA进行酶切,得到具有粘性末端的DNA 片段。
3. 载体DNA酶切:对载体DNA进行相同的酶切处理,以便于后续的连接。
4. DNA连接:将酶切后的DNA片段和载体DNA在适当的条件下进行连接,形成重组DNA分子。
5. 转化:将重组DNA分子转化到宿主细胞中,常用的转化方法包括电穿孔、热冲击法等。
6. 筛选:通过抗生素筛选或其他方法筛选出含有目的基因的转化子。
7. PCR验证:使用PCR技术扩增目的基因,验证克隆是否成功。
8. DNA测序:对克隆得到的DNA进行测序,分析序列的正确性和完整性。
实验步骤:1. DNA提取:取适量样品,按照试剂盒说明书进行DNA提取。
2. DNA酶切:将提取的DNA用限制性内切酶进行酶切,酶切条件根据酶的说明书进行设置。
3. 载体DNA酶切:对载体DNA进行相同的酶切处理。
4. DNA连接:将酶切后的DNA片段和载体DNA在连接缓冲液中混合,加入连接酶,在适当温度下进行连接反应。
5. 转化:将连接好的重组DNA分子转化到宿主细胞中,选择合适的转化方法。
6. 筛选:在含有抗生素的培养基中培养转化子,筛选出含有目的基因的转化子。
7. PCR验证:设计特异性引物,对转化子进行PCR扩增,检测目的基因的存在。
电子克隆及BioLign序列拼接

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电子克隆过程
从GenBank的核酸(nr)数据库中检索已测序 列植物的目的基因,获得目的基因cDNA序列, 以该序列为模板对另一种未测序列植物EST数 据库进行BLAST检索,获得与之部分同源的 EST群,从中选取一条EST作为种子序列 BLAST检索该植物的EST数据库,将检出与种 子序列同源性较高或有部分重叠的EST序列拼 接组装为重叠群(contig),再以此重叠群序 列重复以上BLAST检索过程,反复进行EST重 叠群序列的拼接和比对,直至检出所有的重叠 EST或重叠群不能继续延伸,最终获得未测序 列植物基因的cDNA全序列。
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人SEPHS2基因 基因mRNA序列获取 序列获取 基因
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Blastn
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选取高度同源的EST 选取高度同源的
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UniGene库检索 库检索
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下载UniGene Cluster序列 下载 序列
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序列拼接——BioLign 序列拼接
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EST序列片段 序列片段 Blastn contig
EST
in silico cloning
UniGene Cluster UniGene 实验检验 全长cDNA 全长
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举例说明
以人类磷酸化物合成酶2(selenophosphate synthetase,SEPHS2)基因的EST序列片段 为模板,克隆大鼠磷酸化物合成酶2基因 cDNA全长,来介绍电子克隆的操作方法。
电 克
BioLign„¬•m „¬•m 拼 郝万军
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普遍适用性较差 电子克隆后需要研究其指导合成的蛋白质的
功能才更有实际意义
现状与展望
国外的科研人员做了许多有益的贡献,特别 是水稻、拟南芥等全基因组测序完成后,借 助软件分析,从中发现和克隆了一系列全新 的基因
我国的研究人员也进行不少的具有建设性和 创造性的探索和尝试,也取得了令人鼓舞的 成果
欧洲分子生物学信息网(European Molecular Biology Net,EMBnet), /
常用软件及网络资源简介
欧洲分子生物学实验室(European Molecular Biology Laboratory,EMBL), http://www.embl-heidelberg.de/
以上各步骤由程序自动完成
如何做拼图游戏
以构建的重叠序列群为信息标签,进一 步检索比对,搜索其高度同源序列
如果发现了与之高度同源的未知序列,则重复上述步骤;若没 有新的发现,说明拼接组装得到的EST可能囊括了所以可能的 目的基因序列
根据以上步骤,得到了一个全长为1678 bp的EST序列
优点与缺点的讨论
与传统的基因克隆方法相比,电子克隆有以 下的优点:
简便快速,成本低廉,设备简单 对操作人员技术要求不高 成功率高
优点与缺点的讨论
尽管电子克隆在理论上已没有什么障碍,然 而在实际操作中依然存在些不足之处:
电子克隆得到的cDNA序列是由计算机虚拟出 来的,现实中可能并不存在
EST既代表了基因cDNA的某一区段,也表征 了成熟mRNA可能的剪接方式
什么是电子克隆
电子克隆技术是生物学数据库中EST数据库、 核酸序列数据库、基因组数据库,采用同源 性序列比对和归类分析、重叠区域组装和拼 接等方法延长EST序列,直至没有与之同源 的序列可供拼接为止,所得到的序列可以认 为是相对应基因的全长cDNA,根据所得的 cDNA序列设计囊括开放阅读框两端的引物, 进行RT-PCR克隆出相应基因的方法
常用软件及网络资源简介
美国国家生物信息中心(National Center of Biotechnology Information,NCBI), /
美国冷泉港实验室(Cold Spring Habor Laboratory,CSHL),/
如何做拼图游戏
将检索得到的同源序列保存到PC机上,运行 DNAStar软件包,将上述序列输入,由于基 因测序是借助质粒载体完成的,序列中难免 混有载体序列,因此需要运行程序查找载体 序列,对序列进行末段修剪去掉冗余部分
如何做拼图游戏
程序根据外显子和内含子的编码规则和排布 方式搜索和定位开放阅读框,开放阅读框是 电子克隆的重点研究对象;接着,程序对各 段序列的重复序列和差异序列进行逐一检索 和比对,并对重叠区域进行拼接和组装,构 建重叠序列群
如何做拼图游戏
以此EST序列为cDNA序列,对其设计囊括整 个开放阅读框的特异性引物,设计得到的上 游引物为:5’-CTA-GCC-CAC-TAC-CATGGA-TCC-TTG-3’,下游引物为:5’-CAGAAT-TTC-TGT-AGC-CTT-GCT-GAT-3’,
引物的具体合成可交由经营分子生物学相关产业的公司商业化 合成
拼图游戏一样的原理
借助计算机找到具有相同或相似图案的图块, 拼成完整的图案,我们需要做的是进行局部 的微调。
剩下的工作就是对拼接出的cDNA进行可能的 开放阅读框的分析,设计囊括开放阅读框两 端的引物,RT-PCR扩增侯选基因
应用
电子克隆主要应用于两个方面: 一个是利用EST序列检索同源性序列,并由
如何做拼图游戏
对延伸出的cDNA其作人工的可靠性验证 提取水稻中总RNA,进行RT-PCR,电泳检
测结果 转录调控的研究
常用软件及网络资源简介
DNAStar是一款电子克隆中常用的软件包, 它以功能全面和强大而著称,它主要包括以 下几个应用程序:EditSeq、GeneMan、 GeneQuest、MapDraw、MegAlign、 PrimerSelect、Protean、和SeqMan II
分析和定位开放阅读框 虚拟翻译并对多肽链序列检索比对 可靠性检查 分析与之相关的调控序列
如何做拼图游戏
以电子克隆新的水稻过氧化氢酶(catalase, CAT)基因为例,简介延伸cDNA的流程:
以登录号为CA759712的EST在对其在核酸序 列数据库中进行BLAST检索比对时,发现登 录号为CB652681的序列推测为水稻CAT基因 的部分序列,与信息标签 EST具有比较高的 同源性,该EST序列将作为种子序列
电子克隆简介
南京农业大学生命科学学院 沈文飙
什么是电子克隆 拼图游戏一样的原理 应用 如何做拼图游戏 常用软件及网络资源简介 优点与缺点的讨论 现状与展望
什么是电子克隆
Watson & Crick 成功解析了DNA分子 二级结构,开创了分子生物学时代
Karry Mullis 发明了PCR反应,体外大 规模、有目的和快速地克隆目标基因成 为可能
信息科学技术特别是数据库技术在战后 飞速发展
什么是电子克隆
表达序列标签(expressed sequence tags, EST)是对某个基因cDNA克隆测序所得的部 分序列片段,长度大约为200~600bp
由于基因表达调控作用不同,同一个基因的 mRNA剪接位点和方式不同,所以同一个基 因的全长cDNA可能包含多个EST
传统的方法如同小规模地捕捞一条或几条鱼,电子克隆与之相 比就如同集约化地捕捞一群鱼
拼图游戏一样的原理
相近的物种在核酸序列上有相似性,相近物 种中的同源基因序列在一定程度上可以代表 目的基因的序列
可代表程度与两序列的相似度直接相关,加 之遗传密码的简并性,这种混同在理论上是 可行的 ,但需要作同源性检验以克服主观因 素的影响
GeneQuest可以发现注释DNA序列中的基因, 并提供相关的参数,包括ORF、拼接位点、 转录因子结合位点、重复序列、限制性内切 酶酶切位点等。通过应用“methods”命令, 序列的各项相关信息和参数可以以图形的形 式展示出来。
常用软件及网络资源简介
MapDraw可以制作简单的线性图到有注释的 环形图,在展示限制性酶切位点的同时,还 可以同时展示序列的feature、开放阅读框及 其翻译结果。MapDraw工具主要应用与规划 酶切位点和克隆实验,产生详细和eq是输入并且修剪DNA或蛋白质序列的 工具。EditSeq能读取大部分的序列格式,也 可以通过使用键盘输入,或者从其他地方复 制、粘贴得到。序列被打开后,EditSeq能使 用标准或者指定的遗传密码进行翻译或反翻 译、寻找开放读框以及进行阅读校对
常用软件及网络资源简介
此拼接cDNA序列以期挖掘新基因 另一方面是在全基因组已经测序的物种中,
研究整个基因组序列以推测其中可能尚未发 现的基因 目前应用比较广泛的是第一方面
应用
数据库查询 数据库比对 文件下载 序列分析 序列装配 分子模型 结构分析 功能分析
应用
在全基因组已经测序的物种中推测新基因的 步骤如下:
Thank you for your patience!
日本国立遗传研究所(National Institute of Genetics,NIG), http://www.ddbj.nig.ac.jp/
北京大学生物信息学中心(Peking University Center of Bioinformatics,PKUCBI), /
什么是电子克隆
传统的克隆方法是利用基因特异性骤繁琐、成 本高、得率低;运用电子克隆的方法延伸得 到的cDNA几乎囊括了所有疑似为目的基因的 cDNA序列,无论表达转录如何调控,都能通 过PCR扩增出表达的那一段基因
常用软件及网络资源简介
MegAlign提供了比对方法,进行DNA和蛋白 质序列的配对和多序列比较。多序列比对可 以在MegAlign的工作界面中进行查看和编辑。 可以根据队列的结果制作进化树,有关序列 距离的数据和残基替代可以作成表格
常用软件及网络资源简介
PrimerSelect能够辅助设计引物和探针。输入 DNA、RNA 或反向翻译的蛋白质模板序列后, PrimerSelect可以在计算序列的各种参数,用 户可以通过控制各种参数限定计算结果。在 模板处理后,PrimerSelect按照用户定义的参 数确定引物的位置,并给引物评分,然后筛 选出模板序列上的最佳引物序列。
现状与展望
随着科学技术的不断发展,以及数据库准确 性的逐渐提高,电子克隆的两大制约因素, 辅助设计软件和数据库将日臻完善,电子克 隆技术将日趋成熟。
电子克隆技术有可能从根本上改变人们对与 基因克隆的看法,改变基因克隆长久以来沿 用的策略,改变科研人员关注焦点,促使研 究人员致力与生物大分子的功能,以更好的 造福于全人类