DNA Recombination and Recombinant DNA technology

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生物技术大实验 张风丽. 重组 DNA 技术,又称为基因或分子克隆技术 ,是基因工程的核心技术。该技术包括了一系 列的分子生物学操作步骤。 实验课程的设计从整体上是一个完整的大实 验,各实验之间相互连贯,要求学生每一次实 验既得到本次实验的结果,同时也为下一次更 深入的实验做准备(提供实验材料)。
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基質金屬蛋白 ?-2,-9, 及其組織抑制劑 -1,-2 基因多形性與泌尿道上皮癌之 相關研究 泌尿道上皮癌中以膀胱癌為最常見的癌症,膀胱癌的研究顯示,基質金屬蛋白酶( matrix melloproteinase, MMPs )家 族與腫瘤細胞的增生、血管生成及進展有密切的相關,其中又以 MMP-2.
Chapter 16 The Molecular Basis of Inheritance. 探索遺傳物質 DNA  孟德爾 (Meselson) 發現遺傳因子。 1. 基因的不同等位基因解釋了諸多的遺傳性狀。 2. 對每一種性狀而言,一種生物體遺傳有兩個等位基因, 每一個等位基因得自於一方親代.
1 Mammalian expression vector speaker : Yen-chin Liu 劉 燕 琹.
第二节 噬菌体或病毒DNA Bacteriophage(phage)
第十七章 基因组学与医学 GENOMICS AND MEDICINE 刘新文 北京大学医学部生化与分子生物学系.
食品生物技术 (Food Biotechnology)
基因工程技術 高肇鴻 弘光科技大學 生物科技系 03/25/2009.
重组DNA技术和基因工程Recombinant DNA technology and Genetic Engineering
没有对活动物进行试验和观察,人们就无法认识有机界的各种规律,这是无可争辩的。---巴甫洛夫
基因工程复习.
Recombinant DNA Technology
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基因工程 Genetic Engineering
第十二章 人类基因组计划.
基因工程 按照人们的愿望(人为的),进行严密的设计(类似工程设计),通过体外DNA重组(非生命活动过程)和转基因等技术,有目的地改造生物种性,使现有的物种在较短的时间内趋于完善(区别于自然突变和常规育种),创造出更符合人们需求的新的生物类型;利用这种技术对人类疾病进行有效的诊断和治疗。
请带着以下问题学习本章内容: 1.什么是细胞分化? 2.为什么需要细胞分化?.
许冰莹, Tel: ; 昆明医科大学法医学院.
 DNA cloning Section 1: Gene manipulation (Basic concept & basic techniques) section 2: Cloning vectors (Compare various Cloning vectors) Section 3:
上皮生長因子接受器-1, -2基因多形性與泌尿道上皮癌之相關研究
第十四章 真核生物的遗传分析 1.教学目的和要求 (1)掌握真核生物基因组的结构特点。 (2)了解基因家族的概念与类型。 2.教学重点
基因重组和基因工程 Genetic Recombination and Genetic Engineering
基因重组和基因工程 Genetic Recombination and Genetic Engineering
第5章 基因的体外重组 Plasmids are widely used as cloning vehicles.
第二章 分子克隆载体 2001年10月17日.
Recombinant DNA Technology
基因重组和基因工程 Genetic recombination and Genetic Engineering
酵母双杂交系统 Yeast Two-hybrid System(interaction trap)
HBsAg阳性肝细胞的膜表面HBsAg抗原的检测
Section G: Gene manipulation
Homework 4 an innovative design process model TEAM 7
實驗動物技術應用(一) 基因改造-技術原理
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Chap.8 Advances in Genetics
第三节、基因克隆策略.
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第31章 DNA的重组 DNA分子内或分子间遗传信息的重新组合 重组的形式多种多样: 真核生物减数分裂时染色体的交换
5、利用EST数据库发现新基因 EST (expressed sequence tags),是从基因表达的短的序列,携带着完整基因某些片断的信息,称为表达序列标签 获得一个EST的途径有三种:1 大规模测序;2 比较同源性;3 差异显示或基因芯片法获得与某一性状相关的EST 电脑克隆 第一步,找到与待克隆基因相关的EST;第二步.
微生物遺傳學實驗 東吳大學微生物學系 曾惠中 教授.
Molecular Biology Xu Liyan Chapter 14
重組DNA技術的條件: 1. 基本工具:enzymes
第一章 分子克隆的工具酶 工具酶:进行DNA操作经常要用到的“工具”——酶.
基 因 工 程 (一轮复习) 佛山市第一中学 黄广慧.
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實驗1 Streaking isolation of bacteria 細菌劃線分離
细胞分化 Cell Differentiation
Alternative splicing of mRNA molecule
Agrobacterium –mediated GUS gene transformation of tobacco
基因重组和基因工程 Genetic Recombination and Genetic Engineering
第一节、重组DNA技术-基因工程 第二节、分子杂交及相关技术 第三节、聚合酶链反应的原理和应用 第四节、基因定位的常用方法
Drug Resistance Gene Transferred by Plasmid
大肠杆菌的M13单链噬菌体DNA (一)生物结构 外形呈丝状由外壳包装蛋白和 正链DNA组成;不裂解宿主细 胞,但抑制其生长。
Chapter 5 Enantiomerism
第八章 DNA文库的构建和 目的基因的筛选 §1 基因组DNA文库的构建 §2 cDNA文库的构建 §3 基因克隆的筛选策略.
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CHAPTER 6 Ribosome and Ribozyme.
Genetic Recombination and Genetic Engineering
第三节 特殊用途的载体.
第十四章 納西思情結 (生物複製與人類前途) 「我不認為複製人很可怕,我只覺得很悲哀。」
第19章 药物研究的生物化学基础 主讲教师:卢涛.
基因组学        第一节 基因组结构特征      第二节    DNA分子标记及其应用 第三节 基因组图谱的构建及应用 第四节   后基因组学.
八大行星課程統合 普通生物學 召集人:余豐益 教授.
遗传信息的流动.
第一章 基因工程 第一节 工具酶的发现和基因工程的诞生.
Bayesian Joint Prediction of Associated Transcription Factors in Bacillus subtilis 陳冠廷 陳靜儀 謝仁傑 林敬恆.
DNA RNA Protein Central Dogma 複 製 轉 錄 逆轉錄 轉 譯 Replication Reverse
第十二章 基因重组与转座遗传.
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DNA Recombination and Recombinant DNA technology Chapter 21 DNA Recombination and Recombinant DNA technology

DNA recombination: different DNA molecules break and link to form new DNA molecules. recombinant DNA technology: two or more than two DNA molecules are combined together to form a new DNA molecules.

Section 1 DNA Recombination and Gene Transfer in Nature

DNA recombination homologous recombination site-specific recombination transposition recombination conjugation transformation transduction

I. homologous recombination The recombination happened between homologous sequences is called homologous recombination, also called general recombination.

Holliday model: 2 highly arranged homologous DNA molecules; 1 strand of 1 DNA molecules break , and linked with relative strand of the other DNA to form Holliday midbody. Holliday midbody separate to form heterogeneous double strands patch recombinant splice recombinant

endonulease endonulease DNA (recA) Branching (recA) (recBCD) ligase 5´ 3´ 5´ 3´ endonulease (recA) 5´ 3´ 3´ 5´ Branching (recA) endonulease (recBCD) 5´ 3´ DNA ligase 5´ 3´ Holliday midbody

Holliday endonuclease (ruvC) endonuclease (ruvC) DNA DNA 连接酶 连接酶 5´ 3´ splice recombinant patch recombinant

II. conjugation Plasmid DNA molecules are transferred from one cell to another while cell-cell or bacteria-bacteria contacting. plasmid Small circle double strand DNA molecules with self-replication function.

conjugation transfer

III. transformation ransformation Exogenous DNA was obtained by cells and express new heredity phenotype.

eg:DNA fragment is absorbed by another bacteria while bacteriolysis.

IV. transduction Virus released from the host cell will infect another cell again, the DNA transfer happened between the donor cell and receptor cell is called transduction.

λ-phage bacteriolysis

Recombinant DNA Technology Section 2 Recombinant DNA Technology

Also called gene engineering, means to repair or recombine genes and let the living body generate new phenotype.

The history 1865, G.J.Mendel, the peas cross-breeding experiment.

E.Coli anti-streptomycin and anti-tetracycline In 1973, the first recombinant DNA molecule was constructed in Stanford university. anti-streptomycin plasmid splicing Mosaic plasmid anti-tetracycline plasmid E.Coli E.Coli anti-streptomycin and anti-tetracycline

1997, cloned sheep “Dolly” in England

Some concepts about recombinant DNA technique: DNA clone: clone: an aggregation of the same copies coming from one ancestor. cloning: the process that can obtain the same copies.

Technique level: molecular clone (DNA clone) cell clone individual clone ( animal or plant)

molecular cloning, or DNA cloning or genetic engineering Main process: to combine the purpose DNA fragment with vector to form a new recombinant DNA and to be replicated and amplified in receptor cell to obtain a large amount of copies of a gene.

purposes: ① to obtain a gene’s copy that we are interest in. ② to obtain the production of the gene---protein .

I. Common used tool enzymes in recombinant technology restrictive endonuclease DNA polymeraseⅠ reverse transcription enzyme T4 DNA ligase alkaline phosphatase Taq DNA polymerase

restriction endonuclease concept: restriction endonuclease, RE is a kind of nucleic endonuclease, which can recognize specific internal sequence and split phosphate dieser bond. Bam HⅠ GATCC G GGATCC CCTAGG G CCTAG +

HindⅢ classification: typeⅠ、typeⅡ、typeⅢ nomenclature: Haemophilus influenzae d plant The third kinds of enzyme nomenclature: HindⅢ category series plant sequnce

typeⅡ —— palindrome GGATCC CCTAGG Cut edge:flat edge、sticky edge

+ + Flat edge Sticky edge GTCGAC CAGCTG GGATCC CCTAGG GTC CAG GAC CTG HindⅡ Bam HⅠ GTCGAC CAGCTG GGATCC CCTAGG GTC CAG GAC CTG GATCC G + + G CCTAG 左下角处有超级链接到配伍末端 Flat edge Sticky edge 28

isocaudarner Some restricted endonuclease recognize different palindrome sequence, but generate same sticky edge, the enzyme is called isocaudarner, the same end is called compatible end. Bam HⅠ Bg lⅡ GGATCC CCTAGG AGATCT TCTAGA A TCTAG GATCT A GATCC G + G CCTAG +

:isoschizomers Restricted endonucleases coming from different resource,but recognize the same palindrome sequence. Bam HⅠ GGATCC CCTAGG G CCTAG GATCC G + BstⅠ GATCC G GGATCC CCTAGG G CCTAG +

restricted endonuclease Name     palindrome Name      palindrome BamHⅠ 5’…G▼GATCC...3’ Bgl Ⅱ 5’…A▼GATCT...3’ EcoR Ⅰ 5’…G▼AATTC...3’ Hind Ⅲ 5’…A▼AGCTT...3’ Hpa Ⅱ 5’…C▼CGG...3’ Mbo Ⅰ 5’…▼GATC...3’ Nde Ⅰ 5’…GA▼TATG...3’ Apa Ⅰ 5’…GGGCC▼C...3’ Hae Ⅱ 5’…PuGCGC▼Py...3’ Kpn Ⅰ 5’…GGTAC▼C...3’ Pst Ⅰ 5’…CTGCA▼G...3’ Sph Ⅰ 5’…GCATG▼C...3’ Alu Ⅰ 5’…AG▼CT...3’ EcoR Ⅴ 5’…GAT▼ATC...3’ Hae Ⅲ 5’…GG▼CC...3’ Pvu Ⅱ 5’…CAG▼CTG...3’ Sma Ⅰ 5’…CCC▼GGG...3’

II. Common used vectors in recombinant technology concept of vector: Some DNA molecules which can carry purpose gene we want to study and amplify the gene or express the protein encoded by the gene. classification of vectors: cloning vector expression vector

cloning vector The vectors designed for the insertion and amplification of exogenous DNA sequence. expression vector The vectors designed for the expression of the gene inserted in.

(一)克隆载体 1. 克隆载体应具备的基本特点 至少有一个复制起点使载体在宿主细胞中进行自主复制,并能使克隆的外源DNA片段得到同步扩增; 至少有一个选择标志(selection marker):选择标志是区分含与不含载体的细胞所必需的,包括抗生素抗性基因、β-半乳糖苷酶基因(lacZ)、营养缺陷耐受基因等。 有适宜的RE的单一切点:载体中一般都构建有一段特异性核苷酸序列,在这段序列中包含了多个RE的单一切点,可供外源基因插入时选择,叫多克隆位点(multiple cloning sites,MCS)。

2. 常用的克隆载体 (1)质粒 (plasmid) 特点: 能在宿主细胞内独立自主复制;带有某些遗传信息, 会赋予宿主细胞一些遗传性状。

pUC18质粒载体图谱

(2)噬菌体(phage) λ噬菌体DNA改造系统 λgt系列(插入型,适用cDNA克隆) EMBL系列(置换型,适用基因组克隆) M13噬菌体DNA改造系统(含lacZ基因) M13mp系列 pUC系列

(3)其他克隆载体 柯斯质粒(cosmid)载体(又称黏粒载体) 酵母人工染色体 (yeast artificial chromosome, YAC) 细菌人工染色体 (bacterial artificial chromosome, BAC) 动物病毒DNA改造的载体 (如腺病毒,腺病毒相关病毒,逆转录病毒)

(二)表达载体 表达载体是指用来在宿主细胞中表达外源基因的载体。 根据宿主细胞分为: 原核表达载体 真核表达载体

1. 原核表达载体 原核表达载体的基本组成 R:调节序列;P:启动子;SD:SD序列;TT:转录终止序列

OriPro:原核复制起始序列;P:启动子;MCS:多克隆位点; 2. 真核表达载体 真核表达载体的基本组成 OriPro:原核复制起始序列;P:启动子;MCS:多克隆位点; TT:转录终止序列;orieuk:真核复制起始序列。