分子生物学常用技术课件.pptx
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- 分子生物学 常用 技术 课件
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1、第二十一章第二十一章The Popular Technology in The Popular Technology in Molecular BiologyMolecular Biology6/3/20221第第2节节 PCR技术技术第第3节节 转基因技术与基因剔除技术转基因技术与基因剔除技术第第1节节 分子印迹与杂交技术分子印迹与杂交技术第第6节节 蛋白质与核酸相互作用研究技术蛋白质与核酸相互作用研究技术第第4节节 生物芯片技术生物芯片技术第第5节节 蛋白质相互作用研究技术蛋白质相互作用研究技术6/3/20222Molecular Blotting & Hybridization Tech
2、nology6/3/202236/3/20224(heteroduplex)6/3/20225与被测序列互补与被测序列互补经过特殊标记经过特殊标记r-32P ATPa-32P dATP6/3/20226HdATP*6/3/20227dUTPDig-dUTPBiotin-dUTPDig-DNA探针杂交探针杂交化学发光信号检测原理化学发光信号检测原理 Luminol化学发光原理化学发光原理 Biotin-DNA探针杂交探针杂交化学发光信号检测原理化学发光信号检测原理 Luminol化学发光原理化学发光原理 Biotin6/3/2022106/3/202211支持物支持物转转移移缓缓冲冲液液What
3、manWhatman滤纸滤纸凝胶凝胶WhatmanWhatman滤纸滤纸纸纸巾巾玻璃板玻璃板重物重物500gNCNC膜或尼龙膜膜或尼龙膜6/3/2022136/3/202214 电泳电泳, ,转膜,转膜,紫外交联固定紫外交联固定D DD D6/3/202215底物在HRP催化下,反应发光SASAHRPHRP底物底物B BB BHRP标记的链亲和素与探针上的生物素结合6/3/2022161.1.曝光:曝光:用滤纸吸去杂交膜上多余底物,作好标记,用滤纸吸去杂交膜上多余底物,作好标记, 保鲜膜包裹,放在暗夹里,放上保鲜膜包裹,放在暗夹里,放上X X光片,曝光光片,曝光1-51-5 分钟;分钟;2.2
4、.显影:显影:取出取出X X光片,按使用说明书显影和定影。光片,按使用说明书显影和定影。后继的化学发光检测后继的化学发光检测 Luminol化学发光原理化学发光原理 6/3/202217 将变性的将变性的DNADNA或或RNARNA直接点样于直接点样于NCNC膜或尼龙膜上,膜或尼龙膜上,故称为斑点印迹。简便、快速,可以在同一张膜上故称为斑点印迹。简便、快速,可以在同一张膜上进行多个样品的检测。进行多个样品的检测。 是指是指直接用组织切片或细胞涂片进行杂交的方直接用组织切片或细胞涂片进行杂交的方法,可用于检测组织切片或细胞内某些特异性核苷法,可用于检测组织切片或细胞内某些特异性核苷酸或核酸片段。
5、酸或核酸片段。6/3/202218 用用Western blotting检测样品中存在特异蛋白质检测样品中存在特异蛋白质 用于细胞中特异蛋白质的定量分析用于细胞中特异蛋白质的定量分析 用于蛋白质分子的相互作用研究用于蛋白质分子的相互作用研究6/3/2022196/3/2022206/3/2022216/3/2022226/3/2022236/3/202224 三种印迹技术的比较三种印迹技术的比较 Southern blotting Northern blotting Western blotting样品样品限制性内限制性内切酶消化切酶消化电泳电泳变性变性转移膜转移膜紫外交联紫外交联仪等固定仪等
6、固定杂交标记物杂交标记物DNARNA蛋白质蛋白质需要需要 不需要不需要 不需要不需要 琼脂糖凝琼脂糖凝胶电泳胶电泳琼脂糖凝琼脂糖凝胶电泳胶电泳SDS-PAGE电泳电泳碱变性碱变性甲醛或戊甲醛或戊二醛变性二醛变性高温变性高温变性NC膜或膜或尼龙膜尼龙膜NC膜或膜或尼龙膜尼龙膜NC膜或膜或PVDF膜膜需要需要 需要需要 不需要不需要标记探针标记探针 标记探针标记探针 (标记标记)抗体抗体6/3/202225PCR Polymerase Chain Reaction6/3/2022265 Primer 15 Primer 2Cycle 2Cycle 15 5 5 5 5 5 Template DNA
7、5 5 5 5 5 5 5 5 一、一、PCRPCR技术的基本原理技术的基本原理6/3/202227Cycle 35 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 2530 次循环后,模板次循环后,模板DNA的的含量可以扩大含量可以扩大100万倍以上。万倍以上。6/3/202228 模板模板DNA 特异性引物特异性引物 耐热耐热DNA聚合酶聚合酶 (Taq DNA聚合酶聚合酶) dNTPs Mg2+n PCR体系基本组成成分体系基本组成成分6/3/202229 一、一、PCRPCR技术的基本原理技术的基本原理PCR反反应应循循环环变性变性95C左右左右延伸延伸酶最适温度酶最适温度
8、7272退火退火Tm-5C5555 经过经过30个左右的循环后,个左右的循环后,PCR的扩增倍的扩增倍数为数为(1+x)n, x=75%, n为循环数为循环数. 二、二、PCRPCR技术的主要特点技术的主要特点1.1.特异性强特异性强 2. 2.灵敏度高灵敏度高 3. 3.简便快速简便快速 4.4.对标本的纯度要求低对标本的纯度要求低 6/3/2022316/3/202232 (三)基因突变分析(三)基因突变分析 PCR PCR与其他技术的结合可以大大提高与其他技术的结合可以大大提高 基因突变检测的敏感性。基因突变检测的敏感性。 (四)(四) DNADNA和和RNARNA的微量分析的微量分析
9、(五)(五) DNADNA序列测定序列测定 (二)基因的体外定点突变二)基因的体外定点突变- (一)目的基因的扩增与克隆(一)目的基因的扩增与克隆 2. 2. 利用利用特异性引物特异性引物以以cDNAcDNA或基因组或基因组DNADNA为模板获得为模板获得已知目的基因片段。已知目的基因片段。 3. 3. 利用利用简并引物简并引物从从cDNAcDNA文库或基因组文库中获得文库或基因组文库中获得具有一定同源性的基因片段。具有一定同源性的基因片段。 4. 4. 利用利用随机引物随机引物从从cDNAcDNA文库或基因组文库中随机文库或基因组文库中随机克隆基因。克隆基因。 1. 1.与与反转录反应反转录
10、反应相结合,直接从组织和细胞的相结合,直接从组织和细胞的mRNAmRNA获得目的基因片段。获得目的基因片段。6/3/202233 (一)目的基因的扩增与克隆(一)目的基因的扩增与克隆(二)基因的体外定点突变(二)基因的体外定点突变-The Nobel Prize in Chemistry 1993for contributions to the developments of methods within DNA-based chemistry Michael Smith1944 -1932 - 2000La Jolla, CA, USA Kary B. Mullis University o
11、f British Columbia Vancouver, Canada for his invention of the polymerase chain reaction (PCR) methodfor his fundamental contributions to the establishment of oligonucleotide-based, site-directed mutagenesis and its development for protein studies6/3/202235电泳电泳负极负极正极正极 测序反应测序反应 GATC(五)(五)末端合成终止法测定末端合
12、成终止法测定DNADNA序列的原理序列的原理*2,3双脱氧核苷酸双脱氧核苷酸*用用4种不同荧光标记种不同荧光标记 DNADNA样品、引物样品、引物 DNA DNA聚合酶、聚合酶、dNTPdNTPddGddAddTddC5 3 CCGATTCTTGCACCTGAGGCTAAAAACGTGGACTGGCTAAAddAAddAGGCTAAAAAddCGGCTAAAAACddGGGCTAAAAACGddTGGCTAAAAACGTddGGGCTAAAAACGTGddGGGCTAAAAACGTGGddAGGCTAAAAACGTGGAddCGGCTAAAAACGTGGACddTGGCTAAADNA自动测序结
13、果自动测序结果6/3/202237The Nobel Prize in Chemistry 1980for his fundamental studies of the biochemistry of nucleic acids, with particular regard to recombinant-DNAfor their contributions concerning the determination of base sequences in nucleic acidsPaul Berg1/2 of the prizeStanford University Stanford, C
14、A, USA1926 - Walter Gilbert Frederick Sanger1/4 of the prize 1/4 of the prize Harvard University, Biological Laboratories Cambridge, MA, USAMRC Laboratory of Molecular Biology Cambridge, United Kingdom1932 - 1918 - 弥补了弥补了PCRPCR技术和原位杂交技术的不足,是将技术和原位杂交技术的不足,是将目的基因的扩增与定位相结合的一种最佳方法。目的基因的扩增与定位相结合的一种最佳方法。
15、通过动态监测反应过程中的产物量,消除了产通过动态监测反应过程中的产物量,消除了产物堆积对定量分析的干扰,亦被称为定量物堆积对定量分析的干扰,亦被称为定量PCRPCR。 6/3/202239 是目前从组织或细胞中获得目的基因以及对已是目前从组织或细胞中获得目的基因以及对已知序列的知序列的RNARNA进行定性及半定量分析的最有效方法进行定性及半定量分析的最有效方法 P C RP C R 扩 增 时 ,扩 增 时 ,TaqTaq酶的酶的5- 35- 3外外切酶活性切酶活性将探针酶将探针酶切降解,使切降解,使和和分离,从而使分离,从而使荧光监测系统可接荧光监测系统可接收到荧光信号;收到荧光信号; 每扩
16、增一条每扩增一条DNADNA链就有一个荧光分链就有一个荧光分子形成,实现了荧子形成,实现了荧光信号的累积与光信号的累积与PCRPCR产物形成完全同步。产物形成完全同步。6/3/202240Transgenic Technology & GeneKnockout Technology6/3/202241 是指将是指将外源基因整合到动物或植物细胞的基因外源基因整合到动物或植物细胞的基因组中,组中,并使外源基因在动物细胞或植物细胞中稳定并使外源基因在动物细胞或植物细胞中稳定地遗传和表达的技术。地遗传和表达的技术。 基因的导入方式主要:基因的导入方式主要: 显微注射法显微注射法( (最常用最常用) )
17、 胚胎干细胞法胚胎干细胞法 逆转录病毒感染法逆转录病毒感染法 6/3/202242 一、转基因技术一、转基因技术转基因小鼠转基因小鼠正常小鼠正常小鼠1982年哈佛年哈佛R.D.Palmiter“制造制造”的的“超级小鼠超级小鼠”基本原理基本原理 是采用是采用显微注射等方法,显微注射等方法,将目的基因导入将目的基因导入受受精卵精卵或或着床前的胚胎干细胞核内,着床前的胚胎干细胞核内,并经并经整合到的基因组整合到的基因组DNADNA中,然后将细胞置中,然后将细胞置入受体动物入受体动物子宫子宫,使之发育成个体。,使之发育成个体。 被导入的目的基因被导入的目的基因:目的基因的受体动物目的基因的受体动物u
18、乳腺生物反应器的诞生乳腺生物反应器的诞生 1987年年Gordon等将等将与小鼠与小鼠构成重组基因,培育出了构成重组基因,培育出了37。动物动物多肽药物多肽药物用途用途绵羊绵羊a1抗胰蛋白酶蛋白抗胰蛋白酶蛋白治疗气肿治疗气肿绵羊绵羊CFTR治疗治疗 囊肿性纤维化囊肿性纤维化绵羊绵羊组织型纤溶酶原活化因子组织型纤溶酶原活化因子治疗血栓治疗血栓绵羊绵羊凝血凝血VIII因子、因子、IX因子因子治疗血友病治疗血友病绵羊绵羊纤维蛋白原纤维蛋白原伤口愈合伤口愈合猪猪组织型纤溶酶原活化因子组织型纤溶酶原活化因子治疗血栓治疗血栓猪猪凝血凝血VIII因子、因子、IX因子因子治疗血友病治疗血友病山羊山羊人蛋白质人
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