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化学方法合成DNA片段是一种十分成熟和简便的技术,利用DNA合成仪,根据待合成的DNA片段预定的核苷酸序列,可自动地将4种核苷酸单体按3′→5′磷酸酯键连接成寡核苷酸片段。目前常用此方法合成引物、寡核苷酸接头(linker)以及基因片段等。
根据某基因测定的核苷酸序列,或者根据蛋白质氨基酸序列推导的核苷酸序列,可以化学合成相应的基因片段。不同的是组成基因的DNA片段一般比较长,先必须按基因的核苷酸序列化学合成几个200bp左右的DNA片段,然后采用酶促连接法再组装成为含完整目的基因的DNA片段。
主要包括磷酸二酯法和亚磷酸三酯法两种方法合成基因生段,磷酸二酯法的基本原理是,将两个分别在5′-或3′-末端带有适当保护碱基的脱氧单核苷酸连接起来,形成一个带有磷酸二酯键的脱氧二核苷酸;亚磷酸三酯法原理是将所要合成的寡聚核苷酸链的3′-末端先以3′-OH与一个不溶性载体,如多孔玻璃珠(CPG)连接,然后依次从3′-5′的方向将核苷酸单体加上去,所使用的核苷酸单体的活性官能团都是经过保护的,合成反应的一个循环周期分为脱保护基、偶联反应、封端反应和氧化作用四步反应。
化学合成寡聚核苷酸片段的能力一般局限于150200bp,而绝大多数基因的大小超过了这个范围,需要将较长的基因先几个合成较短的寡核苷酸片段后,再适当连接组装成完整的基因,而这往往使基因制备难度加大,而且化学基因合成相比之下比较价格昂贵,因此这种方法主要适用于已知核苷酸序列的、分子量较小的目的基因的制备。对于较长的基因的合成,可根据基因或氨基酸序列,将化学合成寡核苷酸方法与酶促合成DNA的方法结合起来,也可进行基因的人工合成,具体的操作为:首先化学合成多个含有80100个核苷酸的寡聚核苷酸;每个寡聚核苷酸片段之间有1924个核苷酸的重叠序列;再将各个寡聚核苷酸等量(摩尔浓度)混合,在DNA聚合酶(或emphasis:role=italicTaqemphasis酶)作用下,通过重叠延伸拼接技术(sequence:overlapped:extension,SOE-PCR),各寡聚核苷酸又作为模版,使单链部分补齐成为双链;DNA变性成单链,各单链寡聚核苷酸片段之间仍有1924个核苷酸的重叠序列,两个单链部分再经SOE-PCR补齐,获得双链。
如何采用PCR技术从生物材料中分离目的基因
1、首先加入纤维素酶和α-淀粉酶进行预处理。
2、其次通过比较不同密度梯度介质的分离效果,利用溴化钠密度梯度得到了高纯度的苏云金芽孢杆菌伴孢晶体蛋白。
3、最后待分离的混合物放入半透膜制成的透析袋中,再浸入透析液进行分离。
基因组DNA文库要怎样分离目的基因?
利用PCR技术获得基因的话有很多种:
1)没有内含子的基因,直接可以设计引物从DNA中扩增出来
2)有内含子的,可以利用RNA反转录得到的cDNA为模板,扩增获得
3)基因组测序没有完成的物种,可以利用RACE的方法获得相应的基因
除此之外,还有很多方法。
基因文库的构建是目前基因工程的核心工作,也是分离目的基因的常用方法之一。首先,将某生物体的全部基因组DNA用限制性内切酶或机械方法切割成大小合适的片段,并将这些片段与适当的载体进行体外重组;再引入到相应的宿主细胞中繁殖和扩增,从而获得所有阳性菌落,从理论上讲,这些重组子应包含有整个基因组DNA序列。
它提供全套遗传信息,即完整的基因组DNA,可以研究基因组中5′端控制基因转录的调控序列、内含子的分布和作用,以及重复序列的数量分布及大小,因此,称之为基因组文库(genomic:library)或基因文库(gene:library)(link:xlinkhref=i011902图4-20link)。构建高等植物基因组DNA文库时,通常采用λ噬菌体载体和黏粒载体。基因文库构建后,从文库中筛选基因的方法主要有核酸杂交法、免疫学检测法、DNA同胞选择法、PCR筛选法等。
应用λ噬菌体载体构建基因组DNA文库的一般操作程序主要包括(link:xlinkhref=i011902图4-20link):(1)用适当的限制性内切酶消化基因组DNA,以得到约20kb的大片段。
(2)用限制性内切酶切割载体DNA,使载体形成与外源DNA相匹配的黏性末端。
(3)选用适当方法,去除λ噬菌体裂解生长非必需的内部片段。
(4)λ噬菌体载体臂与外源DNA大片段连接成较长的多联体。
(5)利用体外包装系统将多联体组装成完整的颗粒。
(6)重组噬菌体侵染大肠杆菌,形成大量噬菌斑,每一克隆中含有外源DNA的一种片段,全部克隆构成一个基因文库。
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