双脱氧链终止法测定DNA序列的原理与方法
dna双脱氧末端终止法名词解释
DNA双脱氧末端终止法一、引言DNA双脱氧末端终止法（DNA double-stranded termination method），又称为Sanger测序法（Sanger sequencing），是一种经典的测序技术，于1977年由Frederick Sanger等人首次发表。
它是一种利用DNA聚合酶合成DNA链过程中的特殊终止作用分析DNA序列的方法。
本文将从原理、步骤、优缺点等方面对DNA双脱氧末端终止法进行详细的解释和探讨。
二、原理DNA双脱氧末端终止法基于DNA聚合酶的特殊性质，即当DNA聚合酶在合成DNA链过程中遇到双脱氧末端核苷酸（ddNTP）时，合成过程会终止。
与普通核苷酸（dNTP）不同，双脱氧末端核苷酸缺少3’位的羟基，无法连接到新的核苷酸，导致DNA链的延伸终止。
根据不同的碱基，分别使用带有不同荧光标记的ddNTP，例如A荧光标记的ddATP、C荧光标记的ddCTP、G荧光标记的ddGTP和T荧光标记的ddTTP。
将DNA模板与DNA聚合酶、引物、dNTP和ddNTP一起反应，可以合成出含有不同长度的DNA片段。
通过将反应产物进行电泳分离，并利用自动DNA测序仪检测不同荧光标记的信号，就可以得到DNA序列。
三、步骤DNA双脱氧末端终止法包括以下主要步骤：1. PCR扩增首先需要从待测DNA样本中进行PCR扩增，以获得足够数量的DNA模板。
PCR扩增可以使用特定引物选择性地扩增目标DNA片段，增加检测的敏感性和特异性。
2. 反应体系制备在反应管中将PCR产物与适量的DNA聚合酶、引物、dNTP和荧光标记的ddNTP混合，制备合适的反应体系。
其中不同颜色荧光标记的ddNTP分别代表A、C、G和T。
3. DNA链合成将反应体系进行热循环反应，通过不断提高和降低温度，使DNA链聚合酶合成DNA 链。
在这个过程中，当聚合酶遇到带有荧光标记的ddNTP时，会发生终止，形成不同长度的DNA片段。
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。
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
1
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。
5
6
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。
13
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
.
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
�
12
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)
DNA序列测定PPT课件
donghua
.
8
PCR法
直接测序 循环测序
.
的DNA序 列。
首先通过PCR从样品中扩增出目的DNA
随后通过电泳将扩增产物的双链DNA同反应剩 余的dNTP及引物分开，回收PCR扩增的DNA 片段。
对扩增产物进行测序反应。测序引物可以是扩增 靶DNA一对引物中的一条，也可以是能与PCR 产物杂交的其他引物。
⑤
3， ddTGCAGGC
3， ddTCTGCAGGC
加ddTTP /klenow片断3， ddTAATCTGCAGGC
5， 5，
⑥ 加在序列
胶之T行
5，
④
⑤
加ddGTP /klenow片断
3， ddGC 3， ddGGC 3， ddGCAGGC
5， 5，
⑥ 加在序列
胶之G行
5，
④
⑤
加ddCTP /klenow片断
G A+G C+T C A>C
pH8.0 下 ， 用 硫 酸 二 甲 酯 对 N7 进 行 修 饰 ， 使C8-C9键对碱基裂解具有特异的敏感性
pH2.0哌啶甲酸使嘌呤环的N原子质子化， 导致脱嘌呤，消弱腺嘌呤和鸟嘌呤的糖苷键
肼可打开嘧啶环，后者重新环化成五元环后 易于除去 在1.5mol/L NaCl存在下，只有胞嘧啶可与 肼发生明显可见的反应 在90℃，用1.5mol/L NaOH处理，可使A 位点发生剧烈断裂反应，而C位点断裂反应 微弱
3， ddC 3， ddCAGGC 3， ddCTGCAGGC
.
5， 5，
⑥ 加在序列
胶之C行
5，
6
单链模板DNA
ddTTP
引物 ddCTP ddGTP ddATP
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
底物：dNTP 模板：单链DNA
引物：需要
引物的作用：提供3’羟基
末端
a
5
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。
a
6
聚丙烯酰胺凝胶电泳特点
精度相当高！能 分离长度达300500个碱基，而 差别仅一个碱基 的同系单链核苷 酸序列。
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
a
11
聚丙烯酰胺凝胶电 泳
95℃加热 变性
冰上冷却
a
14
a
15
Thank you!
a
16
a
7
a
8
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
a
9
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
核素标记的dNTP
双脱氧末端终止法
测序的原理
主讲：氧气yun
a
1
Frederick Sanger
a
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
a
3
基本原理：
DNA复制
ddNTP的结构
聚丙烯酰胺凝胶 电泳
a
4
DNA复制的特点
酶：DNA聚合酶
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
a
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
a
13
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。