8目的基因的克隆
基因克隆实验手册
插入片段 线性化载体
推荐使用的试剂盒
产品信息
DNA Ligation Kit <Mighty Mix> P4
Blunting Kination Ligation (BKL) Kit
P6
TaKaRa DNA Ligation Kit LONG P4
Mighty TA-cloning Kit
P6
Mighty TA-cloning Reagent Set for PrimeSTAR®
↓ ③42℃反应45秒后，在冰中放置1～2分钟
↓ ④加入已预先37℃保温的SOC培养基，使终体积为1 ml。
↓ ⑤37℃振荡培养1小时（160～225 rpm）
↓ ⑥取适量涂布于LB选择培养基、37℃过夜静置培养
5. PCR扩增确认插入片段DNA 6. 培养、纯化质粒
PCR扩增确认插入片段DNA请参考第5页
TCGA 5’ Hin d Ⅲ
线性化载体 ※
C TAG A G C T
※ 利用限制性内切酶酶将环状载体DNA切断后，切胶 回收、或必要时进行去磷酸化反应
转化
·感受态细胞
形成菌落
进行菌落PCR 确认插入片段
·EmeraldAmp® MAX PCR Master Mix等
·电泳相关制品
— 1—
基因克隆实验手册
※ PCR扩增产物是平滑末端时进行dA加尾反应。
【目的DNA片段】 带有限制性内切酶的
酶切末端
In-Fusion克隆
5×In-Fusion® HD In-Fusion酶使 Enzyme Premix 末端15个相同
碱基无缝融合
TA克隆
3’ A
A 3’
T载体
克隆载体构建实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 学习克隆载体的构建方法，掌握分子克隆的基本原理和操作步骤。
2. 掌握利用限制性内切酶和DNA连接酶进行DNA片段的插入和连接。
3. 熟悉重组质粒的鉴定和扩增方法。
二、实验原理克隆载体是分子生物学研究中常用的工具，它可以将目的基因插入其中，并在宿主细胞中进行扩增。
克隆载体的构建主要包括以下步骤：1. 设计引物：根据目的基因序列设计特异性引物，用于PCR扩增目的基因片段。
2. PCR扩增：利用引物扩增目的基因片段。
3. 载体线性化：利用限制性内切酶将载体线性化，使其具有末端粘性。
4. DNA片段连接：将目的基因片段与载体进行连接。
5. 转化宿主细胞：将连接后的重组质粒转化至宿主细胞。
6. 鉴定和扩增：通过PCR、酶切等方法对转化后的细胞进行鉴定和扩增。
三、实验材料1. 试剂：PCR引物、限制性内切酶、DNA连接酶、DNA分子量标准、Taq酶、pUC19载体、感受态细胞等。
2. 仪器：PCR仪、电泳仪、凝胶成像系统、移液器、DNA纯化柱等。
四、实验步骤1. 设计引物：根据目的基因序列设计特异性引物，引物长度一般为20-30个碱基，其中包含酶切位点。
2. PCR扩增：利用引物扩增目的基因片段，PCR反应体系如下：- 10×PCR缓冲液5μl- dNTPs（每种2.5μmol/L）4μl- 引物（上下游引物各1μmol/L）2μl- DNA模板1μl- Taq酶0.5μl- ddH2O补充至50μl3. 载体线性化：利用限制性内切酶将载体线性化，反应体系如下：- 载体DNA 5μl- 10×酶切缓冲液5μl- 限制性内切酶1μl- ddH2O补充至20μl4. DNA片段连接：将PCR产物与载体进行连接，反应体系如下：- 线性化载体DNA 5μl- PCR产物5μl- 10×连接缓冲液5μl- DNA连接酶1μl- ddH2O补充至20μl5. 转化宿主细胞：将连接后的重组质粒转化至感受态细胞，具体操作方法如下：- 将感受态细胞铺板于含有适当抗生素的培养基上，37℃培养过夜。
鸟枪法
• 一般来说，目的基因的克隆战略分为两大类：
•
另一类是利用PCR扩增技术甚至化学合成法体外直接 合成目的基因，然后将之克隆表达。
目的基因的克隆战略
一 二 三 四 法 五 鸟枪法 cDNA法 PCR法 化学合成
•
片段长度不均一，粘性末端便于连接，但有可能使目 的基因断开，大小不可控
• （3）特定限制性内切酶全酶解
•
片段长度可控，含有粘性末端，目的基因完整
• 1.目的基因组DNA片段的制备
• 2. 外源DNA的全克隆 • 3.期望重组子的筛选
立）
• 菌落原位杂交法、基因产物功能检测法（筛选模型的建
• 4目的基因的定位
溶解法
低融点琼
脂
鸟枪法克隆目的基因的ห้องสมุดไป่ตู้限性
工作量较大，需要了解目的基因的背景知识
不能获得最小长度的目的基因
不能除去• 将某种生物体的全基因组或单一染色体切
成大小适宜的DNA片段，分别连接到载体 DNA上转化受体细胞，形成一套重组克隆， 从中筛选含有目的基因的期望重组子。进 而获得目的基因。
鸟枪法的基本程序
• 1.目的基因组DNA片段的制备 • （1）机械切割 • 如超声波处理：片段长度均一，大小可控，平末端 • （2）限制性内切酶部分酶解
鸟枪法操作的改进
使用特征性限制性内切酶切开染色体DNA
使用这一改进方法的前提条件是：目的基因的
酶切图谱已知。如果已知目的基因两端的酶切
口，可用该酶处理染色体DNA，然后与载体拼
接，这样可以保证目的基因的完整性，从而提
高重组子中目的重组子的出现频率
鸟枪法操作的改进
凝胶DNA片段回收 技术
冻融法 滤纸法 吸附法
基因工程思考题
《基因工程》思考题第一章绪论1. 简述基因操作、基因重组和基因工程的关系。
2. 为什么说基因工程是生物学和遗传学发展的必然产物？3. 简述基因的结构组成对基因操作的影响。
4. 谈谈你对gene的认识，并简要说说gene概念的演变过程.5. 如何理解gene及其产物的共线性和非共线性？6. 试从理论和技术两个方面谈Gene Engineering诞生的基础.第二章基因工程的基本原理与支撑技术1. 试比较原核基因组与真核基因组的结构和功能特点2. 试比较原核基因和真核基因表达调控的主要方式和特点3. 分析比较琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳的异同点？4. 琼脂糖凝胶电泳中，简述影响DNA在凝胶中迁移速率的因素.5. 小量制备质粒DNA，用质粒中特定的酶切发现切割不动，试分析可能原因及克服方法？6. 在基因操作实践中有哪些检测核酸和蛋白质分子量的常规方法？7. 印迹分子杂交有哪些种类，并说明在什么情况下需要使用这些方法。
8. 核酸分子的标记有哪些方法，各有何特点？9. 由mRNA反转录成cDNA和DNA的PCR扩增是两个完全不同的酶催化反应过程，如何将两个过程联系在一起，实现由mRNA起始扩增出DNA？10. Primer是PCR反应体系的四大要素之一，PCR的许多应用都是通过primer设计来实现的，请问primer设计的一般原则是什么？11. 在PCR反应的后期，或者循环次数过多时，反应体系中就会出现一种所谓的平台效应（Plateau effect），请问什么叫Plateau effect？产生Plateau effect的原因有哪些？12. 在对PCR产物进行电泳检测时，有时会出现拖带或非特异性扩增条带，请分析其原因？如果检测结果是看不到DNA带或DNA带很弱，那又是为什么？13. 通过双向蛋白质电泳发现某蛋白质与某植物的一种表型密切相关，若要利用编码该蛋白质的基因来转基因植物，试问如何分离得到该基因？14. 现有一序列已知的DNA片段和一序列未知的DNA片段，你分别如何设计测序策略？15. 设想一下在什么情况下你希望知道一个基因或一段DNA的序列？16. 什么叫有性PCR？有性PCR导致DNA重组的分子机制跟体内重组有何异同？17. Explain the PCR. List the steps in carrying it out; include all the components and special conditions, explaining why each one is used. Illustrate the process with appropriate labels. Use the correct scientific terminology in your explanation.第三章基因工程操作的基本条件1. 试指出影响限制性内切核酸酶（Restriction endonuclease）切割效率的因素.2. 在酶切缓冲液中，一般需加入BSA，请问加入BSA的作用是什么？并简述其原理？3. 何谓Star activity？简述Star activity的影响因素及克服方法.4. 某DNA序列中存在DpnI酶切位点，以此DNA为模板，在体外合成DNA序列，当用该酶进行酶切时，发现切割不动，试分析可能原因？5. 天然的质粒载体（plasmid vectors）通常需经改造后才能应用，包括去除不必要的片段，引入多克隆位点等。
DNA分子克隆技术(也称基因克隆技术)
DNA分子克隆技术（也称基因克隆技术）：在体外将DNA分子片段与载体DNA片段连接，转入细胞获得大量拷贝的过程中DNA分子克隆(或基因克隆)。
其基本步骤包括：制备目的基因→将目的基因与载体用限制性内切酶切割和连接，制成DNA重组→导入宿主细胞→筛选、鉴定→扩增和表达。
载体（vecors）在细胞内自我复制，并带动重组的分子片段共同增殖，从而产生大量的DNA分子片段。
主要目的是获得某一基因或NDA片段的大量拷贝，有了这些与亲本分子完全相同的分子克隆，就可以深入分析基因的结构与功能，随着引入的DNA片段不同，有两种DNA库，一种是基因组文库（genomic library）,另一种是cDNA库。
载体所谓载体是指携带靶DNA片段进入宿主细胞进行扩增和表达的工具。
细菌质粒是一种细菌染色体外小型双链环状结构的DNA，分子大小为1-20kb，对细菌的某些代谢活动和抗药性表型具有一定的作用。
质粒载体是在天然质粒的基础上人工改造拼接而成。
最常用的质粒是pBR322。
基因库的建造含有某种生物体全部基历的随机片段的重组DNA克隆群体，其含有感光趣的基因片段的重组子，可以通过标记探针与基因库中的重组子杂交等方法而筛选出来，所得到的克隆经过纯化和扩增，可用于进一步的研。
其主步骤包括：（1）构建基因库迅速的载体；(2)DNA片段的制备；（3）DNA片段与载体DNA 的连接；（4）包装和接种。
cDNA库的建造是指克隆的DNA片段，是由逆转录酶自mRNA制备的cDNA。
cDNA库包括某特定细胞的全部cDNA克隆的文库，不含内含子。
特异基因的筛选常用的方法有：（1）克隆筛选即探针筛选法；（2）抗体检测法，检测其分泌蛋白质来筛选目的基因；（3）放射免疫筛选法，查出分泌特异抗原的基因；（4）免疫沉淀法，进行特异基因的筛选。
核酸序列测定DNA的碱基序列决定着基因的特性，DNA序列分析（测序，sequencing）是分子生物学重要的基本技术。
基因克隆及克隆基因的表达
通常穿梭载体：在细菌中用于克隆（扩增克隆的基因）， 在酵母菌中用于基因表达分析。
LOGO
表达载体用于外源DNA的表达
PCR的基本原理
• PCR反应条件 • PCR过程 • PCR的特点
1
2
3
高温变性 低温退火 适温延伸
94
温
度 72
（℃）
55
22
DNA 2
形 成
条变
单性
链
DNA单链
子链延伸 DNA加倍
与引物复性
DNA双螺旋
重复1~3步 25~30轮
目的DNA片段 扩增100万倍以上
1
2
3
4
5
时间（min）
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2.噬菌体(phage) 能感染细菌的病毒
（1）λ噬菌体DNA改造系统 线性双链DNA分子
cos位点:两端各有一条由12个碱基组成、彼此完全互补且5’突出的序 列
插入型：λgt系列，适用于cDNA克隆
置换型：EMBL系列，适用于4基850因0b组pDNA克隆
cos
12bp
12bp
cos
Long (left) arm Nonessential portion Short (right) for replication arm
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T-载体：
pMD18-T 2692bp
T7
HindIII Spln PstI HincII AccI SalI
T
T
Xbal BamHI SmaI XmaI KpnI SacI EcoRI
获得大量目的基因的方法有哪些
获得大量目的基因的方法有哪些
获得大量目的基因的方法有以下几种：
1. PCR扩增：利用特定引物对目的基因进行扩增，从而获得大量目的基因。
这种方法需要已知目的基因序列信息作为PCR引物的设计依据。
2. 基因克隆：将目的基因插入载体（如质粒或噬菌体），然后通过细菌转化等方法在大量细胞中复制目的基因。
3. 多聚酶链式反应（multiplex PCR）：通过引物的多元化设计，在一次PCR反应中同时扩增多个目的基因。
4. 筛选基因库：对具有某种特定基因组或基因片段的大量细胞进行筛选，从中得到大量目的基因。
5. 基因合成：利用化学合成的方法，按照目的基因的序列信息合成完整的目的基因。
6. 基因放大：通过使用细胞系或者动物模型等方法，人工放大目的基因以获得大量目的基因。
需要注意的是，以上方法适用于不同的研究目的和实验条件，选择合适的方法需
要考虑实验要求、操作难度、成本等因素。
基因定位与克隆
基因定位 基因克隆
寻找基因的思路：
基因定位 基因克隆 基因分离
克隆目的基因片段 将基因定位于染色体上
e mapping )
基因定位：是指用一定的方法将基因确定到染
色体的实际位置。
Wilson, 1911年首次将红绿色盲基因定位到X
二、体细胞杂交法
体细胞杂交法 也称细胞融合(cell infusion)，是将来源 不同的两种细胞融合成一个新细胞。新产 生的细胞称杂种细胞(hybrid cell)，含双亲 不同的染色体。
原理
细胞进行融合时，培养液中只有部分细 胞融合成杂种细胞，还有大量未融合的双 亲细胞。这就需要选择分离纯化杂种细胞。 为此要创造一种只让杂种细胞生长繁殖而 亲本细胞死亡的环境。这就要利用杂种细 胞和亲本细胞对生长条件的要求和代谢的 差异来进行选择。其中最常用的是HAT选择 系统。
SSR标记RM169和RM39在Ⅱ-32B/162d F2代半矮秆和矮秆群体中的分离
F2群体 RM169 半矮秆 矮秆 RM39 半矮秆 矮秆 总株数 Ⅱ-32B带型 杂合带型 株数 株数 18 57 20 39 5 15 5 9 9 31 11 22 162d带型 株数 4 11 4 8 理论比 X2 P
混合池的利用：
在实际利用中，两个混合池通常与两个亲本一 起做分子标记的分析。当两个亲本的带型有差异， 而两个混合池的带型无差异时，表明该标记与目的 基因不连锁；当两个亲本的带型有差异，而两个混 合池的带型也有相应的差异时，表明该标记与目的 基因可能存在连锁关系。 通过混合池的利用筛选出可能与目的基因存在 连锁关系的标记后，还要利用整个作图群体做连锁 分析，才能确定它们之间的连锁关系。
plno 1 3 4 5 6 8 9 10 11 13 14 15 16 17 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 34 35 37 38 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50