生物化学 第十七章核酸技术

第17章核酸技术

TechnologyofNucleicAcid本章主要内容：

DNA重组技术

基因鉴定核酸技术的应用

对遗传分子核酸的结构与功能的阐明，用于研究核酸的工具酶的开发，由核酸的分子杂交性质建立起的一系列分析技术，使我们已经能够按照自己的意愿来摆布和操作基因，去改变生命有机体的遗传性状，甚至制造出新的物种，以服务于人类。重组DNA技术使人类千百年的梦想变为了现实。一个梦想已成真生长激素基因注入小鼠受精卵中培育出了“硕鼠”1.DNA重组技术DNA重组技术是利用多种限制性内切酶和DNA连接酶等工具酶，以DNA为操作对象，在细胞外将一种外源DNA（来自原核或真核生物）和载体DNA重新组合连接（重组），形成重组DNA，然后将重组DNA转入宿主细胞（如大肠杆菌等），使外源基因DNA在宿主细胞中随宿主细胞的繁殖而增殖，并在宿主细胞中得到表达，最终获得基因表达产物或改变生物原有的遗传性状。“基因工程”（geneengineering）或“分子克隆”（molecularcloning）。

基因重组技术的两个基本目的1.直接利用基因主导生长的基因、作物的抗性基因、基因诊断、基因治疗、指纹图谱等2.利用基因的表达产物疫苗、药物、组织激活物、生长因子、珍稀蛋白等50年来，核酸酶学的进步为DNA的分析与鉴定提供了有力的工具。主要的核酸酶有：

DNA聚合酶（DNApolymerase）

klenow片段，Taq酶

限制性核酸内切酶（restrictionendonuclease）逆转录酶（Reversetranscriptase）S1核酸酶（S1nuclease）连接酶（Ligase）拓扑异构酶（Topoisomerase）等核酸酶学限制性核酸内切酶——一把神奇的“手术刀”具有内切和甲基化两种功能能够识别外源的核酸并将它切除有特异的识别位点，通常为4-8对碱基的旋转对称结构在其切口处留下黏性末端（stickyend）——具有互补序列的单股链，或者平头末端（bluntend）有3种类型，II型为主例如：

EcoRI属种品系排序限制性内切酶（有专一的切点并常在切口处留下黏性末端）目的基因克隆的技术路线获得目的基因选择合适的可以携带目的基因的载体把目的基因插入到载体中去，得到重组载体将重组载体导入宿主细胞进行克隆（通过无性繁殖，随着宿主目的基因也得以扩增）对重组的克隆进行筛选使重组的宿主细胞大规模的表达目的基因黏性末端（如质粒，噬菌体等）（如细菌）目的基因克隆的技术路线利用表型特性，核酸杂交以及免疫化学等方法对克隆进行筛选目的基因的制备直接从染色体中分离人工合成逆转录合成cDNA

cDNA文库：用细胞全部mRNA经反转录制备全套cDNA后建库。构建基因文库

PCR扩增质粒是可以独立复制并在细菌之间转移的遗传单位，质粒还能赋予宿主菌某种表型其他的基因载体还有如：噬菌体，病毒等目的基因的载体plasmidDNAGenomicDNA含有目的基因的重组宿主细胞（如细菌）可以通过规模化的基因工程生产目的蛋白（如激素）古埃及一具木乃伊的一个DNA片段已经得到克隆打开了人们窥探过去的窗户2.基因鉴定聚合酶连锁反应（PCR,DNApolymerasechainreaction）目的基因可以通过以下系统在试管中得以大规模扩增一个温度和时间可以控制的反应体系含有双链DNA模板耐热的DNA聚合酶（如Taq酶）一对设计适当的RNA引物，dNTP原料，过量经“变性---退火---延伸”多次循环使目的DNA得以扩增DNA核苷酸序列分析Sanger双脱氧链终止法利用一个标记的（如用同位素标记），特异的，单股DNA或RNA片段——探针（probe），可以：研究DNA之间的亲缘关系；发现基因的缺失或突变；测定某种遗传信息的量；鉴定某种基因基因治疗等分子杂交（Molecularhybridization）分子杂交是一系列基因鉴定方法的基础

印迹技术（Blotting）Southernblot——用探针鉴定DNANorthernblot——用探针鉴定RNA原位杂交（Hybridizationinsitu）指纹分析（Fingerpri