基因合成原理与方法

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基因合成简介

基因合成，即用人工方法合成基因，是基因获取的技术手段之一。基因合成是指在体外人工合成双链DNA分子的技术，与寡核苷酸合成有所不同：寡核苷酸是单链的，所能合成的最长片段仅为100nt左右，而基因合成则为双链DNA分子合成，所能合成的长度范围50bp-12 kb。相比从已有生物中获取基因来说，基因合成无需模板，因而不受基因来源限制。

基因合成意义和优势

早在上世纪60年代，人类就已经合成出了首条人工合成基因。基因合成为人类改造生物开辟了一个全新的方向基因合成将在生命科学领域发挥巨大作用，在新材料、新能源、人工生命、核酸疫苗、生物医药等领域的作用已初步体现。基因合成也存在潜在的被开发成生物武器的可能，而这个可能性在几个病毒的人工合成之后变得更加突出。

基因合成有以下优势：

一：合成周期短，可以保证序列的100%正确无误

二：基因合成具有更大的灵活性，可以对基因的酶切位点和基因序列进行修改，方便下游的克隆和实验

三：研究人员根据自己的意愿设计得到自然界中很难获得甚至自然界不存在的基因。

四：基因合成的基因可以进行密码子优化，使基因在各种生物表达体系中都能得到良好表达

基因合成原理--DNA的固相合成

即DNA3 端固定于基质上，然后沿3 向5 方向依此添加核苷酸直至合成所需的DNA片段。不同于应用DNA聚合酶的DNA合成。

DNA的固相合成过程

第一个碱基的3‘末端固定在树脂上，下一个碱基的5’-OH用二对甲氧三苯甲基DMT保护，碱基上的氨基用苯甲酸保护，然后对3‘-OH用氨基磷酸化合物进行活化。

1、1个碱基的5’-OH和下个碱基的3‘-OH形成亚磷酸三酯，

2、然后用碘氧化成磷酸三酯

3、加入二氯乙酸除去第二个碱基5’-OH上的保护剂DMT循环进行加入下一个碱基

合成完毕后

1、用苯硫酚除去5’-OH上的保护剂DMT

2、用浓氢氧化铵将片段与固体树脂断开，洗脱

3、用浓氢氧化铵在加热的条件下除去碱基上的保护剂

4、除去氢氧化铵，真空抽干

5、液相色谱或者PAGE，回收片段最长的。

基因合成方法与过程

经过基因工程学工作者艰苦细致的探索研究，人们现在已经掌握了分离和制造目的基因的一些有效方法。一般来说，目前获取目的基因的方法主要有三种：反向转录法、从细胞基因组直接分离法和人工化学合成法，这些方法都有一个前提，就是已有文献报道所研究的目的基因的蛋白序列或者基因的序列。

1、基因组扩增法

利用基因组抽提试剂盒，可以从细胞、植物、血液、动物组织中直接分离基因组，设计特异扩增的引物，利用抽提的基因组为模版，直接PCR扩增，以获取目的基因。

2、反向转录法

这种方法主要用于分子量较大而又不知其序列的基因，它以目的基因的mRNA为模板，设计上下游引物，借助反转录酶合成碱基互补的DNA片段，即cDNA，再在DNA聚合酶的作用下合成双链cDNA，亦即目的基因的双链DNA。

3、人工合成

依照某一蛋白质的氨基酸序列，或基因序列，设计全长引物，利用OVERLAP方法形成模版DNA，再利用PCR扩增的方法得到双链DNA，然后将PCR产物转化克隆至克隆载体或者表达载体中。化学合成全基因目前是准确率最高，速度最快的方法，同时可以依据密码子在不同宿主细胞的偏爱性和不同的实验需求，设计基因序列，提高表达水平。

2018-09-07 17:41:01 1185 http://www.yiqi.com/citiao/detail_1411.html 热门标签： 免疫组化方法原理、操作步骤、结果分析及应用什么是免疫调节_免疫调节层次功能_神经体液免疫调节逆合成法推导过程_逆合成分子切断技巧多肽合成技术原理_多肽合成方法解读引物设计与合成_引物合成方法与引物浓度、纯度计算