现代分子生物学实验技术教材.pdf

文档介绍：现代分子生物学实验技术教材

目录

第一章质粒 DNA 的分离、纯化和鉴定
第二章 DNA 酶切及凝胶电泳
第三章大肠杆菌感受态细胞的制备和转化
第四章 RNA 的提取和 cDNA 合成
第五章重组质粒的连接、转化及筛选
第六章基因组 DNA 的提取
第七章 RFLP 和 RAPD 技术
第八章聚合酶链式反应(PCR)扩增和扩增产物克隆
第九章分子杂交技术


第一章质粒 DNA 的分离、纯化和鉴定
第一节概述
把一个有用的目的 DNA 片段通过重组 DNA 技术,送进受体细胞中去进行繁殖和表达的工具叫
载体(Vector)。细菌质粒是重组 DNA 技术中常用的载体。
质粒(Plasmid)是一种染色体外的稳定遗传因子,大小从 1-200kb 不等,为双链、闭环的 DNA
分子,并以超螺旋状态存在于宿主细胞中。质粒主要发现于细菌、放线菌和真菌细胞中,它具有
自主复制和转录能力,能在子代细胞中保持恒定的拷贝数,并表达所携带的遗传信息。质粒的复制
和转录要依赖于宿主细胞编码的某些酶和蛋白质,如离开宿主细胞则不能存活,而宿主即使没有
它们也可以正常存活。质粒的存在使宿主具有一些额外的特性,如对抗生素的抗性等。F 质粒(又
称 F 因子或性质粒)、R 质粒(抗药性因子)和 Col 质粒(产大肠杆菌素因子)等都是常见的天然质粒。
质粒在细胞内的复制一般有两种类型:紧密控制型(Stringent control)和松驰控制型
(Relaxed control)。前者只在细胞周期的一定阶段进行复制,当染色体不复制时,它也不能复制,
通常每个细胞内只含有 1 个或几个质粒分子,如 F 因子。后者的质粒在整个细胞周期中随时可以
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复制,在每个细胞中有许多拷贝,一般在 20 个以上,如 Col E1 质粒。在使用蛋白质合成抑制剂-氯
霉素时,细胞内蛋白质合成、染色体 DNA 复制和细胞分裂均受到抑制,紧密型质粒复制停止,而松
驰型质粒继续复制,质粒拷贝数可由原来 20 多个扩增至 1000-3000 个,此时质粒 DNA 占总 DNA 的
含量可由原来的 2%增加至 40-50%。
利用同一复制系统的不同质粒不能在同一宿主细胞中共同存在,当两种质粒同时导入同一细
胞时,它们在复制及随后分配到子细胞的过程中彼此竞争,在一些细胞中,一种质粒占优势,而在
另一些细胞中另一种质粒却占上风。当细胞生长几代后,占少数的质粒将会丢失,因而在细胞后代
中只有两种质粒的一种,这种现象称质粒的不相容性(patibility)。但利用不同复制系统
的质粒则可以稳定地共存于同一宿主细胞中。
质粒通常含有编码某些酶的基因,其表型包括对抗生素的抗性,产生某些抗生素,降解复杂有机物,
产生大肠杆菌素和肠毒素及某些限制性内切酶与修饰酶等。
质粒载体是在天然质粒的基础上为适应实验室操作而进行人工构建的。与天然质粒相比,质
粒载体通常带有一个或一个以上的选择性标记基因(如抗生素抗性基因)和一个人工合成的含有
多个限制性内切酶识别位点的多克隆位点序列,并去掉了大部分非必需序列,使分子量尽可能减
少,以便于基因工程操作。大多质粒载体带有一些多用途的辅助序列,这些用途包括通过组织化学
方法肉眼鉴定重组克隆、产生用于序列测定的单链 DNA、体外转录外源 DNA 序列、鉴定片段的插
入方向、外源基因的大量表达等。一个理想的克隆载体大致应有下列一些特性:
(1)分子量小、多拷贝、松驰控制型;
(2)具有多种常用的限制性内切酶的单切点;
(3)能插入较大的外源 DNA 片段;
(4)具有容易操作的检测表型。
常用的质粒载体大小一般在 1kb 至 10kb 之间,如 PBR322、PUC 系列、PGEM 系列和 pBluescript
(简称 pBS)等。
从细菌中分离质粒 DNA 的方法都包括 3 个基本步骤:培养细菌使质粒扩增;收集和裂解细胞;
分离和纯化质粒 DNA。采用溶菌酶可以破坏菌体细胞壁,十二烷基磺酸钠(SDS)和 Triton X-100
可使细胞膜裂解。经溶菌酶和 SDS 或 Triton X-100 处理后,细菌染色体 DNA 会缠绕附着在细胞碎
片上,同时由于细菌染色体 DNA 比质粒大得多,易受机械力和核酸酶等的作用而被切断成不同大小
的线性片段。当用强热或酸、碱处理时,细菌的线性染色体 DNA 变性,而共价闭合环状
DNA(Covalently closed circular DNA,cDNA)的两条链不会相互分开,