克隆载体与表达载体
噬菌粒载体
能像质粒那样在受体细胞中自主复制能像M13-DNA那样体外包装,并高效转染受体细胞装载量比常规的M13mp系列要大很多(10kb通过克隆双链DNA能获得同等长度的单一单链DNA
重组操作简便,筛选容易
噬菌粒载体综合了质粒载体和M13噬菌体载体优点,含有ColEl复制起始位点、抗生素抗性选择标记和丝状体噬菌体DNA间隔区(含有噬菌体DNA复制起始、终止以及噬菌体颗粒形态发生所必需的全部顺式作用元件)
(1)基因组大小;去除非必需区,建立外源DNA片段的克隆或替换位点(2)在DNA的非必需区插入选择标记:lacZ基因;基因cⅠ失活(cI基因:溶源过程控制基因);Spi筛选(野生型λ噬菌体在带有P2原噬菌体的溶源性E.coli中的生长会受到限制的表型,称作Spi+,即对P2噬菌体的干扰敏感)
1)通过裂解过程增殖载体2)载体与外源DNA的酶切3)外源DNA与载体的连接4)重组噬菌体的体外包装5)包装噬菌体颗粒的感染6)筛选(λ噬菌体载体的克隆原理)
当带有抗菌素抗性基因的载体进入受体菌后,受体菌才能生长。不带有抗菌素抗性基因的受体菌不能在含有抗菌素的培养基(选择培养基)中生长。(抗菌素选择原理)
pSC101
ColE1
pBR322
pUC18
pUC19
TA载体
噬菌体载体
λ噬菌体
其DNA两端的5′末端各带有12个碱基的互补单链,即cos位点。有可替代区,即非必需区。用外源DNA片段替代这个区域,不会影响噬菌体颗粒的形成。
克隆载体
基本性质
基本特征(或载体的构建)原理Biblioteka 制常用的载体克隆载体
质粒载体
质粒能利用寄主细胞的DNA复制系统进行自主复制;不相容性;可转移性(基因工程中采用非接合性质粒)
(1)具有合适的复制起始位点(ORI)(2)具有合适的选择性标记基因(3)若干限制性切酶的单一位点(4)具有较小的分子量和较高的拷贝数。
粘粒(cosmid)是带有cos序列的质粒。cos序列是噬菌体DNA中将DNA包装到噬菌体颗粒中所需的DNA序列。黏粒的组成包括质粒复制起点(colE1),抗性标记(ampr),cos位点,因而能象质粒一样转化和增殖。克隆的最大DNA片段可达45kb。有的粘粒载体含有两个cos位点,在某种程度上可提高使用效率。
pUC118和pUC119
人工染色体
染色体具有复制功能,利用染色体的复制元件来驱动外源DNA片段复制的载体称为人工染色体载体
其装载外源DNA的容量比质粒、噬菌体和噬菌体-质粒杂合载体等有很大的拓展,甚至可以跟染色体的大小相媲美。
设计构建的柯斯质粒一般长4~6kb。其上的cos位点的一个重要作用是识别噬菌体的外壳蛋白。凡具有cos位点的任何DNA分子只要在长度相当于噬菌体基因组,就可以同外壳蛋白结合而被包装成类似噬菌体λ的颗粒。因此,插入柯斯质粒的外源DNA可大于40kb。重组的柯斯质粒可象噬菌体λ一样感染大肠杆菌,并在细菌细胞中复制。
M13mpn n代表系列数字②对M13mp1的改进加上常用的酶切位点。M13mp2:
LacZ’ 5’端的第13个核苷酸G突变成A,产生了一个EcoR I切点
噬菌体-质粒杂合载体
黏粒载体
考斯质粒是一类人工构建的含有λ-DNA cos序列和质粒复制子的的特殊类型载体。能像-DNA那样进行体外包装,并高效转染受体细胞;能像质粒那样在受体细胞中自主复制具有较高容量的克隆能力:45kb;具有与同源性序列的质粒进行重组的能力
它具有质粒的复制起点、选择性标记、多克隆位点等,方便DNA的操作,可在细胞稳定存在;又具有单链噬菌体的复制起点,在辅助噬菌体的存在下,可进行噬菌体的繁殖,产生单链的子代噬菌体
1.具有较小分子量基因组DNA,可克隆10kb的外源DNA片段,并易于进行分离与操作;2.编码一个ampr基因作为选择记号,便于转化子的选择;3.拷贝数含量高4.存在着一个多克隆位点区,因此多种不同类型的外源DNA片段,不经修饰便可直接插入到载体分子上;5.多克隆位点区阻断了大肠杆菌lacZ基因的5’-端编码区,可按照IPTG显色反应试验筛选6. lacZ基因是置于lac启动子的控制之下,插入的外源基因便会以融合蛋白质的形式表达;7含有质粒的复制起点,可复制形成大量的双链DNA分子8.带有一个M13噬菌体的复制起点,在有辅助噬菌体感染的寄主细胞中,可以合成出单DNA拷贝,并包装成噬菌体颗分泌到培养基中;9.;在pUC118和pUC119这两个载体中,多克隆位点区的核苷酸序列取向是彼此相反的,于是它们当中的一个可转录克隆基因的正链DNA,另一个则可转录出负链DNA
1、以(+)链DNA为摸板,合成互补(-)链,该双链称复制型DNA(RFDNA)。2、RFDNA在宿主细胞能快速增殖,可增加到每个细胞约200个拷贝。3、单链特异的DNA结合蛋白结合在(+)链上,从而阻断了其互补链,即(-)链的合成,这样,细胞就会不断的合成(+)链DNA 4、游离出来的(+)链DNA先与基因V的编码产物形成特异的DNA-蛋白质复合物,然后转移到寄主细胞膜,同时基因V的蛋白质从(+)DNA链上脱落下来,余下的M13(+)链DNA则是从其感染的寄主细胞的细胞膜溢出的过程中,被外壳蛋白包装成病毒颗粒的。(M13噬菌体产生单双链DNA的机制)
插入式载体
置换型载体(取代型载体)
M
13噬菌体载体
M13噬菌体的基因组为单链DNA。噬菌体颗粒的大小受其DNA端点制约的,不存在包装限制。只感染雄性大肠杆菌
基因间隔区(intergenic region, IG区)基因II与基因IV之间存在一段507bp的基因间隔区,含有复制起始位点,是实施改造、构建人工载体的重点区域。②IG区只有一个BsuI切点。(2)加入酶切位点,在IG区加入单一切酶位点。M13mp1在IG区插入一个大肠杆菌的LacZ’(-肽序列)。使克隆的DNA片段以特定单链的形式输出受体细胞外,M13重组分子筛选简便,被M13噬菌体感染的受体细胞生长缓慢,形成混浊斑,易于辨认挑选。而且重组分子越大,混浊斑的混浊度亦越大但M13-DNA载体的最大缺陷是装载量小,只有1.5 kb