双脱氧链终止法测定DNA序列的原理与
sanger测序的原理和步骤
Sanger测序，也被称为双脱氧链终止法，是一种用于确定DNA或RNA序列的技术。
以下是其原理和步骤：
原理：
Sanger测序基于DNA聚合酶的DNA合成过程，通过添加双脱氧核苷三磷酸（ddNTP）来终止DNA链的延伸，从而得到一系列不同长度的DNA片段。
ddNTP与普通dNTP的区别在于其3′端缺少一个羟基，这使得ddNTP在DNA合成过程中不能形成磷酸二酯键，从而导致DNA合成反应中断。
通过在反应中加入四种不同的ddNTP，可以得到包含不同长度的DNA片段，从而揭示出DNA分子中核苷酸的顺序。
步骤：
DNA模板制备：从待测序的DNA样品中提取出目标DNA片段，并进行PCR扩增，得到足够的DNA模板。
DNA合成反应：在PCR扩增反应中，加入四种不同的dNTP和一种ddNTP。
由于ddNTP可以随机地终止DNA链的延伸，因此可以得到一系列不同长度的DNA片段。
电泳分离：将得到的DNA片段进行电泳分离，使不同长度的DNA 片段得以分离。
检测：通过放射自显影等技术对电泳结果进行检测，从而确定DNA 序列。
双脱氧法测序的原理
双脱氧法测序的原理双脱氧法测序是一种常用的DNA测序技术，也是现代生物学和基因组学研究的重要工具之一。
本文将详细介绍双脱氧法测序的原理、步骤和应用。
一、双脱氧法测序的原理DNA序列是生物遗传信息的重要组成部分，而DNA测序就是确定DNA序列的过程。
双脱氧法测序是一种基于化学反应的DNA测序技术，其原理基于DNA的复制过程中的碱基互补特性和DNA聚合酶的活性。
DNA复制是生物体内的一个常见过程，其过程中DNA聚合酶通过读取DNA模板链的信息，将新的DNA链合成与模板链互补的链。
在DNA聚合过程中，DNA聚合酶会选择一种特定的核苷酸（dNTP）与DNA 模板链上的碱基进行互补配对，并将其加入到正在合成的新链中。
当DNA聚合酶遇到一个双脱氧核苷酸（ddNTP）时，它将无法进一步添加新的核苷酸，从而终止DNA链的合成。
双脱氧核苷酸是一种特殊的核苷酸，其分子结构与普通的核苷酸相似，但它缺少一个羟基（OH）基团。
这个羟基基团是DNA聚合酶在合成DNA链时所需要的，如果缺少了这个基团，DNA聚合酶就无法将新的核苷酸添加到DNA链中。
因此，当双脱氧核苷酸被加入到DNA合成反应中时，它会导致DNA链的终止，从而生成一系列不同长度的DNA片段。
利用这种原理，科学家可以将DNA模板链与DNA聚合酶和一定浓度的dNTP和ddNTP加入到反应体系中，然后通过一系列的化学反应，将DNA片段分离并进行测序。
具体来说，测序过程可以分为四个步骤：DNA片段的制备、DNA片段的分离、DNA片段的扩增和DNA片段的检测。
二、双脱氧法测序的步骤1. DNA片段的制备在双脱氧法测序中，需要制备一定长度的DNA片段，以便进行测序。
这些DNA片段可以通过多种方法获得，例如使用限制性内切酶或PCR扩增等技术。
一旦得到了合适的DNA片段，就可以将其与DNA聚合酶和dNTP和ddNTP一起加入到反应体系中。
2. DNA片段的分离在反应体系中，DNA片段会被随机地终止，并产生一系列不同长度的DNA片段。
掌握双脱氧链终止法测定DNA序列的原理与方法
[目的]掌握双脱氧链终止法测定DNA序列的原理与方法[原理]DNA聚合酶催化的DNA链延伸是在3’-OH末端上进行的。
由于2’，3’-双脱氧三磷酸核苷酸(ddNTP)的3’-位脱氧而失去游离-OH，当它参入到DNA链后，3’-OH末端消失，使DNA链的延伸终止。
本实验根据此原理，将待测DNA片段插入单链噬菌体M13载体，并用合成的寡聚核苷酸引物与该载体上插入待测片段的上游顺序退火，随后在T7DNA聚合酶催化下进行延伸反应。
实际操作中同时进行，分别终止于A、G、C和T的4个反应体系。
每个反应体系均含4种脱氧三磷酸核苷酸(dNTP)底物，其中—种dATP为32P标记物，以便能用放射自显影法读序。
但在这4个反应体系中，分别加一种低浓度的ddNTP(ddATP、ddGTP、ddCTP或ddTTP)，这样ddN TP可随机参入正在延伸的DNA链上，使链延伸终止。
例如在“A”管中加ddATP，反应结束时，管内所有新合成的DNA链都是以A结尾的不同长度的片段，而且这些片段都带放射性。
将反应物加在高分辨凝胶上电泳，DNA片段则因其长度不同(分子量大小不同)被分离，短的走在前端，长的泳动在后面。
其他3管则分别为以G，C或T结尾的不同长度DNA片段。
由于：①即使是长短相差一个核苷酸的DNA片段，亦可根据其电泳距离的差异而加以区分；②A、G、C和T4种反应体系的产物在电泳凝胶中相邻排列。
故而在阅读凝胶电泳的放射自显影图像时，由下至上按前后顺序即可将DNA的核苷酸顺序读出。
[操作]1．单链模板与引物退火(1)用无菌蒸馏水按1：5稀释通用引物(约4.44μg/ml)。
(2)取1.5ml微量离心管1只，加入下列试剂：模板DNA(1.5-2ugDNA/10μl)10μl；稀释通用引物2μl；退火缓冲液2μl,总体积14μl。
2．链延伸/终止反应(1)稀释T7DNA聚合酶：取2μl(或4μl)冷的酶稀释缓冲液至1只微量离心管中，加入0.5μl(或lμl)T7DNA聚合酶，用加样器轻轻抽吸和排出而混匀，置冰浴中待用。
双脱氧链端终止法
双脱氧链端终止法
双脱氧链端终止法（Double-dideoxy chain termination method），也称为Sanger法，是一种常用的DNA测序技术。
该方法通过使用带有特殊标记的二脱氧核苷酸（ddNTPs）来终止DNA合成过程，从而确定DNA序列。
在双脱氧链端终止法中，DNA片段作为模板，酶（如DNA聚合酶）和引物被加入到反应体系中。
该体系中还加入了四种常规的脱氧核苷酸（dNTPs），以及四种带有不同荧光标记的二脱氧核苷酸（ddNTPs）。
ddNTPs会在DNA合成过程中发生随机终止，从而产生不同长度的DNA片段，每个终止位置对应一种ddNTP。
反应混合物中的DNA片段随后被分离并利用凝胶电泳技术进行分析。
通过观察在不同波长下的荧光信号，可以确定每个ddNTP的终止位置，从而推断出DNA序列。
双脱氧链端终止法具有高度准确性和可靠性，广泛应用于DNA测序、基因组学研究、致病基因检测等领域。
该方法的原理和步骤相对简单，但是处理大规模样本时工作繁琐，且测序长度有限。
因此，在现代基因组学研究中，已有更先进的测序技术替代了双脱氧链端终止法，例如高通量测序技术（如Illumina 测序、Ion Torrent测序等）更快速、高效。
双脱氧末端终止测序法原理 过程和目标基因序列拼接和分析PPT课件
将得到如下结果： 2 产生的都是以C结尾的片段: GATC, GATCC
3 产生的都是以G结尾的片段: G, GATCCG
4 产生的都是以T结尾的片段: GAT, GATCCGAT 9
制得的四组混合 物全部平行地点加在 变性聚丙烯酸受凝胶 电泳板上进行电泳， 每组制品中的各个组 分将按其链长的不同 得到分离，从而制得 相应的放射性自显影 图谱。从所得图谱即 可直接读得DNA的碱 基序列。
分子生物学实验
双脱氧末端终止法测序的原理、 过程和目标基因序列的分析
教 师：程 琳 2011 年 11 月
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实验目的
1、通过本实验了解双脱氧链终止法的基本原 理，掌握DNA测序的基本方法；
2、学会序列查询、核酸及蛋白质技术主要有两种方法，都是 在20世纪70年代中期发明的。 • A. 双脱氧链终止法（the chain termination method），是通过合成与单链DNA互补的多核苷酸 链来读取待测DNA分子的顺序。 • B. 化学降解法（chemical degradation method），是将双链DNA分子用化学试剂处理，产 生切口，用同位素标记进行测序。
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2、具体操作： 测序时分成四个反应, 每个反应除上
述成分外分别加入2,3-双脱氧的A, C, G, T核苷 三磷酸（称为ddATP, ddCTP,ddGTP, ddTTP）, 然 后进行聚合反应。在第一个反应中, ddATP会随机 地代替dATP参加反应，一旦ddATP加入了新合成的 DNA链，由于其第3位的-OH变成了-H, 所以不能继 续延伸,于是第一个反应中所产生的DNA链都是到A 就终止了。
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双脱氧链终止法测定DNA序列的原理与方法ppt课件
测序的原理
主讲：氧气yun
.
Frederick Sanger .
双脱氧末端终止法
DNA聚合酶不能从 头合成子链
如果dNTP的3’碳上 没有羟基
ddNTP——双脱氧 核苷酸
.
基本原理：
DNA复制 ddNTP的结构 聚丙烯酰胺凝胶
电泳
.
DNA复制的特点
酶：DNA聚合酶
.
.
操作步骤
1．制备单链模板与引物退火 2．链延伸---终止反应 3. 聚丙烯酰胺凝胶电泳 4. 放射自显影 5. 阅读测序结果
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制备单链模板与引物退火
双链DNA 单链DNA
单链DNA
火加加 热入 ，引 退物 ，
带引物的模板单链DNA
.
链延伸---终止反应
苷双 脱 氧 鸟
核素标记的dNTP
分成四管
腺双 苷双 苷双 苷脱 脱 脱
氧 氧氧 胸胞
EDTA
乙二胺四乙酸， 一种二价金属 离子螯合剂， DNA聚合酶对 Mg2+浓度十分 敏感。
37℃下反应5min后加入 EDTA使DNA聚合酶失活
带引物的模板单链DNA 含有各种长度DNA分子的溶液
.
聚丙烯酰胺凝胶电 泳
95℃加热 变性
冰上冷却
点样 开始电泳
电泳完成，得到凝胶
含有各种长度DNA分子的溶液
.
放射自显影
固定凝胶 真空抽干
放入 X射线片夹
与照相机 原理相似， 利用射线 使胶片感 光，然后 通过显影 过程把 “像”显示 出来。
电泳完成，得到凝胶
得到X射线片
.
阅读测序结果
一般是从下往上阅 读X射线片上的显 影区带，即从测序 引物的5’端读向 3'端。
双脱氧终止法的原理(一)
双脱氧终止法的原理(一)双脱氧终止法1. 介绍•双脱氧终止法是一种常用的DNA测序技术，也被称为Sanger测序法。
它是由弗雷德里克·桑格（Frederick Sanger）在20世纪70年代开发的。
•这种技术基于DNA的合成与复制原理，通过测定DNA链上不同位置的碱基序列，从而揭示DNA分子的结构和功能。
2. 原理该方法主要包括以下步骤：DNA复制•首先，需要复制待测DNA片段。
这一步通过PCR（聚合酶链式反应）来实现，PCR能够使DNA在体外被扩增成大量拷贝。
dNTP与ddNTP的标记•在复制的过程中，需要加入一种更特殊的DNA构建块：ddNTP （2’, 3’- 二脱氧核苷三磷酸），与普通的dNTP（2’, 3’-二脱氧内苷三磷酸）有所不同。
•ddNTP会在DNA链的延伸过程中停止进一步延伸，而dNTP可以持续延伸。
反应体系•反应体系中，含有待测DNA片段的DNA模板、引物（合成DNA的起始点），dNTPs（分子内苷三磷酸）、ddNTPs和DNA聚合酶。
•反应体系中含有4种不同的ddNTP，分别对应A、T、C和G四种碱基。
DNA合成与终止•反应进行时，聚合酶从引物延伸模板，向复制链上加入适当碱基，与模板DNA的互补碱基对应。
•当遇到某个ddNTP时，链的延伸被终止，因为ddNTP没有羟基(OH)可以与下一个碱基连接。
•这样，在反应体系中就会产生一系列碱基长度不同的DNA片段。
碱基定序•终止反应后，产生的DNA片段通过电泳分离。
电泳是一种根据DNA片段大小和电荷质量之比进行分离的技术。
•在电泳过程中，DNA片段会根据其长度从短到长依次分离出来。
•最终，可以以碱基对应的顺序来识别不同长度的DNA片段，从而得出DNA的碱基序列。
3. 结论•双脱氧终止法是一种可靠而有效的DNA测序技术，被广泛应用于生物学、医学等领域。
•通过特殊标记的ddNTP与普通的dNTP的结合，可以在延伸过程中终止链的延伸，从而产生一系列长度不同的DNA片段。
DNA sequence
�
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Dye terminator reactions
- the primer is not labeled with a dye - the dye is attached to the dideoxynucleotide, so whenever a ddNTP is added by the polymerase, the fragment is labeled according to the ddNTP at the end -since labeling occurs with the addition of the ddNTP, only one reaction per template is needed
3.测序反应的种类
① 引物标记法(Dye primer reactions)
② 终止物标记法(Dye terminator reactions)
Dye primer reactions
-fluorescent dye( label) on the primer, one specific dye for each nucleotide to be identified (A, C. G, T) -four separate reactions couple each specific primer with the corresponding ddNTP
序列测定 第9章 DNA序列测定 章 序列
遗传与分子生物学系 于杰 yujie19601117@
DNA 序列测定方法
1. Sanger 双脱氧链终止法 2. Maxam-Gilbert 化学修饰法
第一节 Sanger双脱氧终止法 (chain-terminator method)
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测序的原理
主讲：氧气yun
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Frederick Sanger 2
双脱氧末端终止法
DNA聚合酶不能从 头合成子链
如果dNTP的3’碳上 没有羟基
ddNTP——双脱氧 核苷酸
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基本原理：
DNA复制 ddNTP的结构 聚丙烯酰胺凝胶
电泳
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DNA复制的特点
酶：DNA聚合酶
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操作步骤
1．制备单链模板与引物退火 2．链延伸---终止反应 3. 聚丙烯酰胺凝胶电泳 4. 放射自显影 5. 阅读测序结果
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制备单链模板与引物退火
双链DNA 单链DNA
单链DNA
加加 热入 ，引 退物 火，
带引物的模板单链DNA
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链延伸---终止反应
核素标记的dNTP
分成四管 双 双 双双 脱 脱 脱脱 氧 氧 氧氧 鸟 腺 胸胞 苷 苷 苷苷
EDTA
乙二胺四乙酸，
一种二价金属
离子螯合剂， DNA聚合酶对 Mg2+浓度十分 敏感。
37℃下反应5min后加入 EDTA使DNA聚合酶失活
带引物的模板单链DNA 含有各种长度DNA分子的溶液
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聚丙烯酰胺凝胶电 泳
95℃加热 变性
冰上冷却
点样 开始电泳
电泳完成，得到凝胶
含有各种长度DNA分子的溶液 12
放射自显影
固定凝胶 真空抽干
放入 X射线片夹
与照相机 原理相似， 利用射线 使胶片感 光，然后 通过显影 过程把 “像”显示 出来。
电泳完成，得到凝胶
得到X射线片
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阅读测序结果
一般是从下往上阅 读X射线片上的显 影区带，即从测序 引物的5’端读向 3'端。
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Thank you!
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底物：dNTP Βιβλιοθήκη 板：单链DNA引物：需要引物的作用：提供3’羟基 末端
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ddNTP的特点
ddNTP 3’位不是OH，但5’磷酸基 团正常。
DNA聚合酶不 能够区分dNTP 和ddNTP。
ddNTP参入到寡 核苷酸链的3’末端 后，DNA链的延 长会被迫停止。
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聚丙烯酰胺凝胶电泳特点
精度相当高！ 能分离长度达 300-500个碱基， 而差别仅一个 碱基的同系单 链核苷酸序列。