质粒与噬菌体有什么区别?在应用上有哪些不同?
生活随笔
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质粒与噬菌体有什么区别?在应用上有哪些不同?
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質粒是位于細菌體內的小型環狀DNA分子,主要控制細菌的次級代謝。而噬菌體是DNA病毒。用質粒做運載體時,只改變質基因。?用噬菌體或病毒就可以改變核基因了。?在實際生產過程中,質粒的受體細胞只有細菌和酵母菌,用來生產某些激素之類的產物,我們稱他們為“工程菌”。?而用噬菌體或病毒做運載體時,受體細胞有細菌,酵母菌,動植物細胞,一般采用受精卵,或早期胚胎,幼嫩的莖尖等,這時候改變的就是核基因了。像基因治療,基因工程培育高產農作物,都是改變的核基因,有的不需要運載體,基因在體外重組后用顯微注射技術直接將重組基因導入受精卵。
一般的可以用來克隆的質粒載體不能超過10kb,我們常用的質粒載體如pBR322,它自身大小4.36kb,那么我們的外源基因的長度就不能超過6kb。大多數質粒的攜帶量不能超過8kb。常用的噬菌體載體包括M13噬菌體載體和λ噬菌體載體。M13噬菌體載體的優點是它使人們可以獲得單鏈的被克隆的DNA,但是M13噬菌體載體可容納DNA片段很有限,通常認為100bp就是它的上限了。為此,人們開發出了M13和質粒的雜交載體——噬菌體質粒(plagemids),pEMBL8就是這類的載體,但是這類質粒必須要有正常的M13作為輔助噬菌體來提供必要的復制酶和蛋白質外殼。用這種噬菌體質粒可以攜帶不超過3kb的DNA片段。λ噬菌體載體最大的優點就是可以用來克隆大片段的DNA分子,這些DNA分子的長度可從5kb到25kb,它們很難用質粒載體或M13載體來處理。λ噬菌體載體常被用來構建基因組文庫。
1.質粒載體質粒載體主要用于DNA分子的亞克隆,表達外源蛋白,DNA序列的測定和基因的體外重新構建等。優點:1.與外源DNA重組操作簡便;2.外源DNA在質粒載體中相對較穩定,3.質粒DNA的制備和純化方便,快速簡單,所以得到廣泛應用。缺點:1.它容納外源DNA片段有限,通常最多為15kb左右,因為當質粒大于15kb時,轉化效率明顯下降。質粒載體與外源DNA重組原理見圖1。1.1 質粒的基本特性 質粒通過細菌間的結合作用,從雄性體轉移到雌性體,是細菌有性繁殖的性因子。1946年,萊德伯格(Lederburg)和塔特姆(Tatum)發現的F因子是最早發現的質粒,1952年,由Lederburg正式命名為質粒。確切地講,質粒是細菌內的共生遺傳因子,它能在細菌中垂直遺傳并賦予宿主細胞一些表型,例如對抗生素的抗性,產生抗生素,降解復雜有機化合物及限制酶與修飾酶等。質粒是一個雙鏈、閉環的DNA分子,其大小為1~200kb,它們都是獨立于細菌染色體之外進行復制和遺傳的輔助性遺傳單位,但它們又依賴于宿主編碼的酶和蛋白質來進行復制和轉錄,它是比病毒更簡單的原始生命。它有以下4個特性:(1)復制能力:質粒DNA的復制要由復制細菌染色體的多種酶系來完成,但不同質粒在宿主菌內復制起始階段的機理以及所采用的酶系迥然不同,并且在宿主菌內復制的程度也相差懸殊。(2)不相容性:利用同一復制系統的不同質粒,在細菌生長繁殖幾代后,不能穩定地共存于細菌的一個單細胞中,稱之為不相容性質粒。例如:帶有ColEl和pMBl復制子的質粒彼此不相容;而帶有pSC101和p15A復制子的質粒卻彼此相容。(3)轉移性:在自然條件下,許多質粒都能通過細菌結合作用轉移到新宿主菌內,而質粒上的mob基因為轉移所必需的基因;同時在質粒上還需要nic/bom位點。(4)賦予宿主細胞一些遺傳表型,如對抗生素的抗性。1.2 作為載體粒所具備的條件(1)分子相對較小,3~10kb;(2)具有松馳型的復制子,如ColEl,pMBl;(3)在復制子外,存在一個或幾個單一的內切酶位點;(4)具有篩選標記。2 以λ噬菌體載體為例λ噬菌體載體迄今為止研究得最為詳盡的一種大腸桿菌雙鏈DNA噬菌體,它主要用于cDNA文庫和DNA文庫的構建。不同的λ噬菌體載體能容納外源DNA片段的長度約為0~25kb。2.1 λ噬菌體的基本特性和工作原理:λ噬菌體的基因組是一長度為50kb的雙鏈DNA分子。在λ噬菌體顆粒內,該DNA分子為一線狀分子,其末端為長12個核苷酸的互補單鏈(粘端)。當λ噬菌體進入宿主細胞后,其粘端被宿主細胞的DNA連接酶連接并形成閉環DNA分子,該DNA分子在感染早期充當轉錄模板。λ噬菌體有2種生長過程,即裂解性生長和溶源性生長。裂解性生長過程包括:吸附,立即早期轉錄,延遲早期轉錄,DNA復制,晚期轉錄,噬菌體的組裝和裂解。λ噬菌體載體與外源DNA重組原理見圖2。2.2 λ噬菌體作為載體所要具備的條件 (1)具有自我復制能力;(2)含有多種限制內切酶的單一位點;(3)具有選擇性標記以區別轉化與非轉化細胞;(4)分子量較小以便DNA體外操作。
質粒和病毒在作為基因工程載體時是有所區別的。利用病毒作為基因運載體時,所帶的基因一般還需要轉到受體細胞的染色體DNA中去,才能成為穩定的結構。質粒的情況也可以是這樣,但大多數情況下不是如此。質粒一旦帶有人所需要的新基因,它本身就可能成為一種穩定的重組DNA。進人受體細胞后,它多半不需要把所帶的基因轉到受體細胞的染色體上去,這樣的質粒就會進行自我復制,異源性DNA也得到了復制。這就是利用質粒作為基因運載體表現優越的地方。所以目前進行的基因工程操作,多用質粒作為基因的運載體 。
一般的可以用來克隆的質粒載體不能超過10kb,我們常用的質粒載體如pBR322,它自身大小4.36kb,那么我們的外源基因的長度就不能超過6kb。大多數質粒的攜帶量不能超過8kb。常用的噬菌體載體包括M13噬菌體載體和λ噬菌體載體。M13噬菌體載體的優點是它使人們可以獲得單鏈的被克隆的DNA,但是M13噬菌體載體可容納DNA片段很有限,通常認為100bp就是它的上限了。為此,人們開發出了M13和質粒的雜交載體——噬菌體質粒(plagemids),pEMBL8就是這類的載體,但是這類質粒必須要有正常的M13作為輔助噬菌體來提供必要的復制酶和蛋白質外殼。用這種噬菌體質粒可以攜帶不超過3kb的DNA片段。λ噬菌體載體最大的優點就是可以用來克隆大片段的DNA分子,這些DNA分子的長度可從5kb到25kb,它們很難用質粒載體或M13載體來處理。λ噬菌體載體常被用來構建基因組文庫。
1.質粒載體質粒載體主要用于DNA分子的亞克隆,表達外源蛋白,DNA序列的測定和基因的體外重新構建等。優點:1.與外源DNA重組操作簡便;2.外源DNA在質粒載體中相對較穩定,3.質粒DNA的制備和純化方便,快速簡單,所以得到廣泛應用。缺點:1.它容納外源DNA片段有限,通常最多為15kb左右,因為當質粒大于15kb時,轉化效率明顯下降。質粒載體與外源DNA重組原理見圖1。1.1 質粒的基本特性 質粒通過細菌間的結合作用,從雄性體轉移到雌性體,是細菌有性繁殖的性因子。1946年,萊德伯格(Lederburg)和塔特姆(Tatum)發現的F因子是最早發現的質粒,1952年,由Lederburg正式命名為質粒。確切地講,質粒是細菌內的共生遺傳因子,它能在細菌中垂直遺傳并賦予宿主細胞一些表型,例如對抗生素的抗性,產生抗生素,降解復雜有機化合物及限制酶與修飾酶等。質粒是一個雙鏈、閉環的DNA分子,其大小為1~200kb,它們都是獨立于細菌染色體之外進行復制和遺傳的輔助性遺傳單位,但它們又依賴于宿主編碼的酶和蛋白質來進行復制和轉錄,它是比病毒更簡單的原始生命。它有以下4個特性:(1)復制能力:質粒DNA的復制要由復制細菌染色體的多種酶系來完成,但不同質粒在宿主菌內復制起始階段的機理以及所采用的酶系迥然不同,并且在宿主菌內復制的程度也相差懸殊。(2)不相容性:利用同一復制系統的不同質粒,在細菌生長繁殖幾代后,不能穩定地共存于細菌的一個單細胞中,稱之為不相容性質粒。例如:帶有ColEl和pMBl復制子的質粒彼此不相容;而帶有pSC101和p15A復制子的質粒卻彼此相容。(3)轉移性:在自然條件下,許多質粒都能通過細菌結合作用轉移到新宿主菌內,而質粒上的mob基因為轉移所必需的基因;同時在質粒上還需要nic/bom位點。(4)賦予宿主細胞一些遺傳表型,如對抗生素的抗性。1.2 作為載體粒所具備的條件(1)分子相對較小,3~10kb;(2)具有松馳型的復制子,如ColEl,pMBl;(3)在復制子外,存在一個或幾個單一的內切酶位點;(4)具有篩選標記。2 以λ噬菌體載體為例λ噬菌體載體迄今為止研究得最為詳盡的一種大腸桿菌雙鏈DNA噬菌體,它主要用于cDNA文庫和DNA文庫的構建。不同的λ噬菌體載體能容納外源DNA片段的長度約為0~25kb。2.1 λ噬菌體的基本特性和工作原理:λ噬菌體的基因組是一長度為50kb的雙鏈DNA分子。在λ噬菌體顆粒內,該DNA分子為一線狀分子,其末端為長12個核苷酸的互補單鏈(粘端)。當λ噬菌體進入宿主細胞后,其粘端被宿主細胞的DNA連接酶連接并形成閉環DNA分子,該DNA分子在感染早期充當轉錄模板。λ噬菌體有2種生長過程,即裂解性生長和溶源性生長。裂解性生長過程包括:吸附,立即早期轉錄,延遲早期轉錄,DNA復制,晚期轉錄,噬菌體的組裝和裂解。λ噬菌體載體與外源DNA重組原理見圖2。2.2 λ噬菌體作為載體所要具備的條件 (1)具有自我復制能力;(2)含有多種限制內切酶的單一位點;(3)具有選擇性標記以區別轉化與非轉化細胞;(4)分子量較小以便DNA體外操作。
質粒和病毒在作為基因工程載體時是有所區別的。利用病毒作為基因運載體時,所帶的基因一般還需要轉到受體細胞的染色體DNA中去,才能成為穩定的結構。質粒的情況也可以是這樣,但大多數情況下不是如此。質粒一旦帶有人所需要的新基因,它本身就可能成為一種穩定的重組DNA。進人受體細胞后,它多半不需要把所帶的基因轉到受體細胞的染色體上去,這樣的質粒就會進行自我復制,異源性DNA也得到了復制。這就是利用質粒作為基因運載體表現優越的地方。所以目前進行的基因工程操作,多用質粒作為基因的運載體 。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的质粒与噬菌体有什么区别?在应用上有哪些不同?的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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