第九讲 目的基因的克隆
吴乃虎
（中国科学院遗传与发育生物研究所）
黄美娟 （北京大学生命科学学院细胞遗传学系）
目 录
一、基因克隆的一般概念 1． 基因克隆定义 2． “克隆”的不同含义 3． 基因克隆的过程 4． DNA片段的产生与分离 5． 基因文库
二、基因克隆与分离的实验策略 1． 物理策略 2． 生物策略 3． 克隆样品的选择 4． 基因文库库容测算 三、cDNA基因克隆 1． 概述
2． cDNA文库的构建
3． 低丰度mRNA之cDNA克隆
4． 稀少mRNA的cDNA克隆 5． 全长cDNA的合成 6． cDNA克隆的优越性 四、基因组DNA克隆 1． cDNA克隆的局限性 2． 基因组DNA克隆的优越性 3． 构建基因组文库的载体类型 五、基因定位定隆 1． 基因定位克隆概述 2． RFLP分子标记 3． RFLP作图原理与步骤 4． 染色体步移
5． 大尺度物理图谱的构建
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目的基因的克隆
吴乃虎
（中国科学院遗传与发育生物研究所）
黄美娟
（ 北京大学生命科学学院细胞遗传学系）
一、基因克隆的概念 1．基因克隆的定义
基因克隆亦叫做DNA克隆(DNA cloning)，它是指将外源基因或DNA片段插入到克隆载体的分子上，构成重组的DNA群体，并转化到寄主细胞进行复制和繁殖，以便从大分子DNA或DNA片段混合物中分离纯化目的基因或特定DNA片段的实验操作，叫做基因克隆。严格地说，基因克隆应叫做DNA克隆，因为被克隆的是基因组的全部(理论上)的DNA片段，而并不是所有的DNA片段都编码有基因。
*要注意基因克隆与基因分离两者在概念上的差别！完成了基因克隆并不等于完成了基因的分离！尽管两者之间存在密切的相互关系。因此在日常交谈中或是一般文字叙述中，甚至于某些正式有关文件中，常把“基因克隆”与“基因分离”等同使用，不作区分，是不妥当的。
*有时我们所说的基因克隆，即所谓的“分子克隆”(Molecular cloning)，实质上包含着目的基因的分离与鉴定两个主要的内容，
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基因克隆的全过程包括如下四个步骤：
a.DNA材料的选择与片段化； b.外源DNA片段与载体分子的连接； c.重组体分子的体外转化； d.转化子克隆的选择或筛选。
2．克隆的不同含义：(动词、名词与形容词) (1)“克隆”的三种含义
*1.“克隆”一词作名词时，是指从一个共同的祖先经无性繁殖下来的一群遗传上同一的DNA分子、细胞或个体所组成的特定的生命群体；
*2.“克隆”一词作动词时，则是指从同一祖先经无性繁殖产生这类遗传分子上同一的DNA分子、细胞群体或个体群体的过程；
*3.“克隆”一词除了用作名词和动词之外，还可用作形容词使用，例如“克隆羊”(cloned sheep)中的“克隆”便是形容词，这是中文的一个有别于英文的地方。 (2)名词“克隆”的三个内容
在作名词使用时，“克隆”涉及如下三个方面的内容：
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a.在胚胎学、免疫学以及细胞生物学等学科中，“克隆”一词是指是同一祖细胞分裂而来的一群遗传上同一的细胞群体； b.具有相同基因型的同一物种的两个或多个个体亦可用克隆表示，因此从同一个受精卵分裂而来的单卵双生子(monozygotic twins)便属于同一克隆；
c.在分子生物学中，带有一段插入DNA序列的独特的寄主/载体单位(例如细胞寄主中的重组质粒载体)亦叫做克隆。
3．基因克隆的过程
a.DNA分子的体外切割——克隆用的DNA材料的片段化，它要求在其分子的准确部位切割DNA分子的实验方法，识别序列特异的核酸内切限制酶的发现为DNA分子的体外切割提供了有力的工具。(A method for cutting DNA at precise locations) b.DNA分子的体外连接——共价连接克隆DNA片段与载体分子的方法(A method for joining two DNA fragment covalently) DNA连接酶的发现使这个问题得到了圆满的解决。
c.克隆载体的选择——选择能够自我复制的小分子量的载体DNA分子。(Selection of a small molecular of DNA capable of self-replication)
待克隆的外源基因或DNA片段，可以被连接到质粒或病毒载体
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