大腸桿菌的分子克隆載體有哪些重要的結構特徵

2021-03-03 20:57:17 字數 2714 閱讀 9601

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dn**段的克隆需要合適的載體,載體或是質粒,或是噬菌體,或是病毒,通常大多經過人工改造[地的。作為載體必須具備兩條件:一是該載體在細胞內必須能自主複製,即必須具備複製原點;二是該載體必須具備適合的酶切位點,且這些酶切位點不在複製原點區域內。

以上兩條,保證了載體的可繁殖性和可利用性。為了便於獲得陽隆克隆,載體上常有篩選標記,如對抗菌素的抗性,某些基因產物的顯色反應等。

一、質粒

常用的有pbr322,puc系列質粒等。

(一)pbr322質粒是4362bp的環狀雙鏈dna載體,有2個抗藥性基因(四環素和氨苄青黴素),一個複製起始點和多個用於克隆 的限制酶切點。當缺失抗藥性基因的大腸桿菌被pbr322成功地轉化時,它便從該質粒獲得了抗生素抗性。兩個抗生素基因中均含供插入外源dna用的不同的單一酶切位點。

一般只選一個抗生素基因作為插入外源dna之用。外源dna插入後該抗生素抗性失活。另一抗生素抗性基因則作為轉化細菌後篩選陽性克隆 之用。

(二)puc系列質粒是2.7kb的雙鏈dna質粒,有一個複製起點,一個氨苄青黴素抗性基因和一個多克隆位點,多克隆位點處於表達lacz基因產物-β-半乳糖苷酶的氨基端片段,用puc質粒轉化lacz基因有突變的大腸桿菌株(m15)時,因為由質粒表達的α-肽補充了大腸桿菌卻失的α-肽,所以恢復了分解半乳糖的能力。在加入iptg和x-gal的培養基上,長出藍色克隆。

如果在多克隆位點內插入外源dna,由於它破壞了α-肽的表達,因而在加入iptg和x-gal的培養基,不能長出藍色克隆,這就是所謂的藍白篩選。

二、單鏈絲狀噬菌體和噬粒

(一)大腸桿菌絲狀噬菌體包括m13噬菌體f噬菌體等,其基因組 均是單鏈閉環dna分子,其中m13mp系列克隆載體是對野生型m13加以改造,插入了多克隆位點和lacz基因後的載體,所以也是可以利用iptg和x-gal作藍白篩選的,m13感染大腸桿菌後,即在菌體內酶的作用下,以感染性單鏈dna(正鏈)為模板,轉變為雙鏈dna,稱作複製型dna(rf dna)。一般當每一個細胞內有100-200個rf dna拷貝時,即停止複製,產生有感染性的完整的單鏈絲狀噬菌體並分泌離開菌體。感染m13的大腸桿菌可繼續生長,並不發生裂解,但生長速度則較正常菌慢,取感染m13的細菌培養液離心,即可從菌體中提取rf dna,供限制酶切割等分子克隆操作之用;從離心後的上清液中,可用聚乙二醇(peg)沉出噬菌體顆粒,提取單鏈dna(ss dna)供dna序列分析,體外定位突變等使用。

(二)噬粒(phagemid)在質粒dna中插入一段單鏈噬菌體的複製起始點dna,即構成了噬粒,如pgem-3zf(-)就是一種噬粒。噬粒可像一般質粒一樣操作,但當需要製備單鏈dna時,就需要在培養時加入輔助噬菌體,常用的輔助噬菌體有m13ko7和r408。培養好的菌液在離心除去菌體後,上清中加入peg即可沉出含有單鏈dna的顆粒。

噬粒也常用於dna序列分析和體外定位突變。分子克隆常用載體除了上述兩類以外,還有 噬菌體和粘粒,詳細情況可參閱有關資料。

由於分子克隆載體的大小決定外源dna插入片段的大小,兩者呈反比關係,因而在建立載體時千方百計地減小載體分子量。對於穿梭載體,因為複製起點和標記基因具有生物特異性,所以載體上需要同時具有兩個以上的複製起點和標記基因。

選擇克隆載體的幾個重要引數:

1、實驗物件

2、實驗性質

3、載體容量

4、 合適克隆位點

5、載體的穩定性

6、克隆載體的特點

實驗物件:

1、供體:遺傳背景與dna特點等,其中包括染色體dna大小,基因大小與結構,鹼基組成,目的基因的產物特點以及遺傳物質的傳遞方式等。

2、受體:各種中間宿主與終宿主的遺傳背景,如遺傳物質的傳遞方式(包括認為的方法),dna限制修飾系統,dna重組基因特點,基因產物修飾系統,即轉錄與翻譯後修飾系統。

實驗性質:

分子克隆的一般程式包括以下幾步:

1、分離供體dna或rna(mrna)和載體dna

2、構建基因文庫或cdna文庫

3、目的基因或cdna克隆的篩選

4、目的基因或cdn**段的鑑定:限制酶譜,次克隆,核苷酸序列分析,基因結構分析等

5、基因表達與調控機理的研究

克隆載體容量:

m13mp載體    <4 kb

細菌質粒載體   <10kb

λ載體         <23kb

cos質粒載體    <48kb

p1載體         <95kb

peasy載體      ∽1000kb

合適的克隆位點:

單克隆位點和多克隆位點;單克隆位點的克隆載體就能夠很方便的在基因上設計酶切位點,如peasy-t1 ****** cloning kit克隆載體,雙抗,無多克隆酶切位點;而多克隆位點的克隆載體中,酶切位點多,相對於實驗來說也更容易。如peasy-t1 cloning kit克隆載體,雙抗性,酶切位點多。

克隆載體的穩定性:

克隆載體的穩定性決定著實驗的成敗,如果克隆載體在基因克隆過程中足夠的穩定,而且能夠多次的重複利用,那麼此克隆載體的穩定性很好。如peasy-t5 zero cloning kit克隆載體的研發資料顯示10kb目的基因可以穩定的連線。

克隆載體的特點:

不同品牌的克隆載體或多或少都有著不同的特性差異,即使基本的原理和作用都相同,但是一些細小的差別能決定著生物實驗過程的成敗。如peasy系列的克隆載體就有著5min快速克隆,克隆穩定性極強,最大的一個特點是一般的克隆載體需要在中間的實驗步驟加入t4連線酶,將目的基因和載體基因序列連結在一起,而peasy系列克隆載體屬於一體式克隆載體,在載體基因的兩端就附帶了「膠水」,能有效的使目的基因連線到載體基因上。

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