不同来源的dna双链能杂交的原因
不同来源的dna双链能杂交的原因
作为探针的已知DNA或RNA片段一般为30~50核苷酸长,可用化学方法合成或者直接利用从特定细胞中提取的mRNA。探针必须预先标记以便检出杂交分子。标记方法有多种,常用的为同位素标记法和生物素标记法。杂交方法又可分为液相杂交和固相杂交。
使单链DNA或 RNA分子与具有互补碱基的另一DNA或RNA 片断结合成双链的技术。即核酸分子间的杂交。相互杂交的两种核酸分子间有时并非完全一致,但必有一定的相关性。早在1961年有人创建了DNA与RNA间的分子杂交,但至70年代才发展成基因分析中一种重要的分析技术,可鉴定基因的特异性。例如可将具有一定已知顺序的某基因的 DNA片段,标上放射性核素,构成核酸探针,将它通过分子杂交与缺陷的基因结合,产生杂交信号,从而把缺陷的基因显示出来,借此可对许多遗传性疾病进行产前诊断。现又用核酸分子杂交技术诊断乙型肝炎,以及研究其他病毒性疾病和癌瘤的基因结构(癌基因)等。
因为单链杂交就是看另一条链与已知单链的互补情况,所以得用补链 我数了一下,是D,只有6个配对的。 用DNA分子杂交的方法,让来自不同物种的两条DNA分子单链进行杂交,形成杂合双链的部位越多,说明这两种生物之间的亲缘关系就越近。DNA分子杂交技术,是一本书哦,内容很多。 基本原理:互补的2个核酸分子可以配对结合。 基本过程:已知目的DNA的具体序列,再根据序列合成一段互补的单链DNA,在单链DNA上共价结合分子标记,然后与DNA样品进行杂交,再洗掉未通过互补配对结合的单链DNA,再用物理或化学方法使分子标记显示出来,以此检测目的序列在样品中的存在。 DNA样品是预先吸附在薄膜上(可能是硝酸纤维素膜),可便于清洗未结合的单链DNA 应用举例: Southern分子杂交技术:是Southern首先发明的分子杂交技术。也就是DNA-DNA杂交技术。具体步骤,你可以百度下“Southern” 。 目前,比较学术化的,称Southern,Northern,还有Western(没有Eastern!) Southern是发现者名字,而其他的都不是发现者名字! Northern是研究RNA的技术(主要原理:和RNA-DNA配对结合),Western是研究蛋白质的技术(主要原理:是抗原抗体特异结合的反应)。 而简化的名字,称为“探针”“基因探针”“DNA探针”“RNA探针”等
这个结果是分析不出来的,是实验做出来的数据结果,除非这个题目有什么条件,否则,没有办法进行分析。
双链RNA(通常为单链线型分子)在螺旋的基础上能形成多而复杂的高级结构,如rRNA、tRNA。双链DNA的高级结构一般为超螺旋。杂合双链则一般在转录等遗传信息传递过程中出现,或者用于核酸检测和特异结合。
扩展资料:
双链RNA含有D-核糖和尿嘧啶。双链DNA含有D-2-脱氧核糖和胸腺嘧啶,并以胸腺嘧啶取代RNA中的尿嘧啶。并且RNA比DNA含有更多的稀有碱基。杂合双链以上成分则都可能出现。
双链RNA抑癌原理是通过构建对癌症细胞特异蛋白转录后得到的mRNA的反义RNA,从而通过碱基结合使得该蛋白表达被阻断而最终导致癌细胞正常代谢通路受阻等,绝非所谓的食用后能够起到抑癌作用。
参考资料来源:百度百科-双链核糖核酸
DNA聚合酶(DNA polymerase I)最早于1955年发现 ,而较具有实验价值及实用性的Klenow fragment of E. Coli 则是于70年代的初期由Dr. H. Klenow 所发现,但由于此酶不耐高温,高温能使之变性, 因此不符合使用高温变性的聚合酶链式反应。现今所使用的酶(简称 Taq polymerase), 则是于1976年从温泉中的细菌(Thermus aquaticus)分离出来的。它的特性就在于能耐高温,是一个很理想的酶,但它被广泛运用则于80年代之后。PCR最初的原始雏形概念是类似基因修复复制,它是于1971年由 Dr. Kjell Kleppe 提出。他发表了第一个单纯且短暂性基因复制(类似PCR前两个周期反应)的实验。而现今所发展出来的PCR则于1983由 Dr. Kary B. Mullis发展出的,Dr. Mullis当年服务于PE公司,因此PE公司在PCR界有着特殊的地位。Dr. Mullis 并于1985年与 Saiki 等人正式表了第一篇相关的论文。此后,PCR的运用一日千里,相关的论文发表质量可以说是令众多其它研究方法难望其项背。随后PCR技术在生物科研和临床应用中得以广泛应用,成为分子生物学研究的最重要技术。Mullis也因此获得了1993年诺贝尔化学奖。
〔PCR原理〕
DNA的半保留复制是生物进化和传代的重要途径。双链DNA在多种酶的作用下可以变性解链成单链,在DNA聚合酶与启动子的参与下,根据碱基互补配对原则复制成同样的两分子挎贝。在实验中发现,DNA在高温时也可以发生变性解链,当温度降低后又可以复性成为双链。因此,通过温度变化控制DNA的变性和复性,并设计引物做启动子,加入DNA聚合酶、dNTP就可以完成特定基因的体外复制。
但是,DNA聚合酶在高温时会失活,因此,每次循环都得加入新的DNA聚合酶,不仅操作烦琐,而且价格昂贵,制约了PCR技术的应用和发展。
发现耐热DNA聚合同酶--Taq酶对于PCR的应用有里程碑的意义,该酶可以耐受90℃以上的高温而不失活,不需要每个循环加酶,使PCR技术变得非常简捷、同时也大大降低了成本,PCR技术得以大量应用,并逐步应用于临床。
〔PCR步骤〕
标准的PCR过程分为三步:
1.DNA变性(90℃-96℃):双链DNA模板在热作用下, 氢键断裂,形成单链DNA
2.退火(25℃-65℃):系统温度降低,引物与DNA模板结合,形成局部双链。
3.延伸(70℃-75℃):在Taq酶(在72℃左右最佳的活性)的作用下,以dNTP为原料,从引物的5′端→3′端延伸,合成与模板互补的DNA链。
每一循环经过变性、退火和延伸,DNA含量既增加一倍。
现在有些PCR因为扩增区很短,即使Taq酶活性不是最佳也能在很短的时间内复制完成,因此可以改为两步法,即退火和延伸同时在60℃-65℃间进行,以减少一次升降温过程,提高了反应速度。
〔PCR检测〕
PCR反应扩增出了高的拷贝数,下一步检测就成了关键。荧光素(溴乙锭)染色凝胶电泳是最最常用的检测手段。电泳法检测特异性是不太高的,因此引物两聚体等非特异性的杂交体很容易引起误判。但因为其简捷易行,成为了主流检测方法。近年来以荧光探针为代表的检测方法,有逐渐取代电泳法的趋势。
聚合酶链式反应(polymerase chain reaction ,PCR)
三步:
1 变性:模板DNA加热变性
2 退火 引物与它的靶序列发生退火,引物DNA量多,使引物和模板在局部形成杂交链
3 延伸 4种dNTP 与 Mg2+ 存在的条件下,DNA合成酶催化以引物为起始点,按5'-3'方向进行延伸。
上面三步为一个循环,可使拷贝数到达2*E-6-2*E-7
PCR 产物一段双链DNA,是由它的末端引物的5’端决定的。
PS:
1.首轮扩增,其产物是大小不均一的DNA分子。长度应大于两引物之间的长度。
在第二个循环中,如图3,由于5'固定,其产物长度就由等于两引物之间的长度。所以几十个循环后就会产生
大量的两引物之间序列。
引物设计:
1,长度15~30个核苷酸,最多到50个核苷酸左右。(50?为什么?反正太长也没有必要)
2, 尽量避免嘌呤和嘧啶堆积的现象。(其实有时很难避免,不是很重要)。
3,引物内部不应该形成二级结构,如果引物中有酶切位点时,就会出现引物二聚体。(一般不是很重要)
PCR的反应条件
1,dNTP浓度过高会加快反映速度,但同时还可以增加碱基的错误掺入率。
2, 引物浓度过高会引起错配和非特异性产物扩增。
3,TaqDNA聚合酶浓度过高会引起错配和非特异性产物扩增,低则合成产物量减少。
TaqDNA聚合酶无校正功能,掺入错误率达2*E-4个核苷酸,一个30个循环的扩增反应0.1%-0.25%总错误率。
4, 在90~95度下可使整个基因组的DNA变性为单链。一般94~95度30~60s。时间过长使
TaqDNA聚合酶失活和dNTP破坏增多。
5,DNA很快冷却到40~60度使引物和模板结合。引物长度在15~25时退火温度
Tm=4(G+c)+(A+T),一般在45~55度,温度低容易退火但特异性低;温度高,不容易退火但特异性高。退火时间30秒。
6,延伸温度一般在70~75度这是TaqDNA聚合酶活性最高(150个/S),当引物在16个碱基以下时可采用缓慢升高温度到70~75度的方法,使在低温下就开始合成。一般<1KB时间1分钟即可。当〈1KB时在较后的循环中延长扩增时间。
7循环次数25~30次。
无产物时:
1,取10ul扩增混合液作模板在进行PCR扩增。
2,增加TaqDNA聚合酶浓度
3,增加循环次数
4,降低退火温度
5,加靶DNA量
分子杂交技术是在研究DNA分子复性变化基础上发展起来的一种技术。其原理是,具有互补核苷酸序列的两条单链核苷酸分子片段,在适当条件下,通过氢键结合,形成DNA-DNA,DNA-RNA或RNA-RNA杂交的双链分子。这种技术可用来测定单链分子核苷酸序列间是否具有互补关系。
具有互补碱基序列的DNA分子,可以通过碱基对之间形成氢键等,形成稳定的双链区。在进行DNA分子杂交前,先要将两种生物的DNA分子从细胞中提取出来,通过超声或者其他物理方法,将DNA剪切成片段,再通过加热或提高pH的方法,将双链DNA分子分离成为单链,这个过程称为变性。然后,将两种生物的DNA单链放在一起杂交,其中一种生物的DNA单链事先用同位素进行标记。如果两种生物DNA分子之间存在互补的部分,就能形成双链区。由于同位素被检出的灵敏度高,即使两种生物DNA分子之间形成百万分之一的双链区,也能够被检出。
核酸杂交技术基本上是Hall等1961年的工作开始的,探针与靶序列在溶液中杂交,通过平衡密度梯度离心分离杂交体。该法很慢、费力且不精确,但它开拓了核酸杂交技术的研究。Bolton等1962年设计了第一种简单的固相杂交方法,称为DNA-琼脂技术。变性DNA固定在琼脂中,DNA不能复性,但能与其它互补核酸序列杂交。典型的反应是用放射性标记的短DAN或RNA分子与胶中DNA杂交过夜,然后将胶置于柱中进行漂洗,去除游离探针,在高温、低盐条件下将结合的探针洗脱,洗脱液的放射性与结合的探针量呈正比。该法尤其适用于过量探针的饱和杂交实验。60年代末,Britten等设计了另一种分析细胞基因组的方法。该法是研究液相中DNA的复性以比较不同来源核酸的复杂度,典型的方法是:从不同生物体(细菌、酵母、鱼和哺乳动物等)内分离DNA,用水压器剪切成长约450核苷酸(nt)的片段。剪切的DNA液(含0.12mol/L磷酸盐缓冲液或0.18mol/L Na+),经煮沸使dsDNA热变性成 ssDNA。然后冷至约60℃,在此温度孵育过程中,测定溶液一定时间内的UV260nm的吸光度(减色效应)来监测互补链的复性程度。通常该实验可比较不同来源生物DNA的复性速率,并可建立序列复杂度与动力学复杂度间的关系。
60年代中期Nygaard 等的研究为应用标记DNA或RNA探针检测固定在硝酸纤维素(NC)膜上的DNA序列奠定了基础。如Brown等应用这一技术评估了爪蟾rRNA基因的拷贝数。RNA在代谢过程中被3H尿嘧啶标记,并在过量的情况下与膜上固定的基因组DNA杂交,继而用RNase处理,消化非特异性结合的RNA。漂洗后计数以测定杂交探针的量。通过计算与已知量DNA杂交的RNA量即可评估rRNA基因数。由于当时缺乏特异探针,这种方法不能用于研究其它特异基因的表达,这些早期过量探针膜杂交试验实际上是现代膜杂交实验的基础。
进入70年代早期,许多重要的发展促进了核酸杂交技术的进展。例如,对特异基因转录产物的分析和对动力学杂交实验又有兴趣。固相化的Poly U –Sepharose和寡(dT)-纤维素使人们能从总RNA中分离Poly A+ RNA。用mRNA的经纯化技术可从网织红细胞总RNA中制备α-和β-珠蛋白mRNA混合物。这些珠蛋白mRNA首次被用于合成特异的探针以分析珠蛋白基因的表达。由于制备cDNA探针很繁琐,所获得cDNA的长度和纯度也不稳定。所以寻求新的探针来源是使分子杂交技术进一步推广的基础。
70年代末期到80年代早期,分子生物学技术有了突破性进展,限制性内切酶的发展和应用使分子克隆成为可能。各种载体系统的诞生,尤其是质粒和噬菌体DAN载体的构建,使特异性DNA探针的来源变得十分丰富。人们可以从基因组DNA文库和cDNA文库中获得特定基因克隆,只需培养细菌,便可提取大量的探针DNA。迄今为止,已克隆和定性了许多特异DNA探针。
由于固相化学技术和核酸自动合成仪的诞生,现在可常规制备18~100个碱基的寡核苷酸探针。应用限制酶和Southern印迹技术,用数微克DNA就可分析特异基因。特异DNA或RNA序列的量和大小均可用Southern印迹和Northern印迹来测定 ,与以前的技术相比,大大提高了杂交水平和可信度。
尽管取得了上述重大进展,但分子杂交技术在临床实用中仍存在不少问题,必须提高检测单拷贝基因的敏感性,用非放射性物质代替放射性同位素标记探针以及简化实验操作和缩短杂交时间,这样,就需要在以下三方面着手研究:第一,完善非放射性标记探针;第二,靶序列和探针的扩增以及信号的放大;第三,发展简单的杂交方式,只有这样,才能使DNA探针实验做到简便、快速、低廉和安全。