如何设计pcr引物

2024-05-02 08:10:01装修宝典012

如何设计pcr引物,第1张

如何设计pcr引物
导读：如何设计引物引物应当超出限制性内切酶识别位点至少3个核苷酸。避免二聚体和自身互补：设计引物时需要避免两个引物之间形成二聚体或自身互补，这会影响PCR效率和特异性。进行特异性检测：使用软件工具进行特异性检测，以确保所选引物只扩增目标DNA序列

如何设计引物

引物应当超出限制性内切酶识别位点至少3个核苷酸。

避免二聚体和自身互补：设计引物时需要避免两个引物之间形成二聚体或自身互补，这会影响PCR效率和特异性。进行特异性检测：使用软件工具进行特异性检测，以确保所选引物只扩增目标DNA序列而不扩增其他非特异性DNA。

引物所对应的模板序列的Tm值更好在72℃左右。Tm值在72℃左右可使复性条件更佳，至少要在55-80℃之间。

引物的长度一般为15-30bp，常用的是18-27bp，但不应大于38，因为过长会导致其延伸温度大于74℃，不适于TaqDNA聚合酶进行反应。

科研PCR引物设计原则

1、引物自身及引物之间不应存在互补序列。引物5′端和中间△G值应该相对较高，而3′端△G值较低。引物的5′端可以修饰，而3′端不可修饰。扩增产物的单链不能形成二级结构。1引物应具有特异性。

2、③引物内部不应出现互补序列。④两个引物之间不应存在互补序列，尤其是避免3′端的互补重叠。

3、PCR引物设计的11条黄金法则引物更好在模板cDNA的保守区内设计。DNA序列的保守区是通过物种间相似序列的比较确定的。

4、引物设计原则长度：15—30bp，其有效长度[Ln=2(G十C)十(A十T)]一般不大于38，否则PCR的最适延伸温度会超过Taq酶的更佳作用温度(74度)，从而降低产物的特异性。

5、PCR引物设计的目的是找到一对合适的核苷酸片段，使其能有效地扩增模板DNA序列。如前述，引物的优劣直接关系到PCR的特异性与成功与否。

6、引物设计有3条基本原则：引物与模板的序列要紧密互补。引物与引物之间避免形成稳定的二聚体或发夹结构。再次引物不能在模板的非目的位点引发DNA聚合反应(即错配)。

pcr扩增中,如何设计引物

1、引物5撇端可以修饰。引物3撇端不可修饰。引物3撇端要避开密码子的第3位。

2、引物设计需要注意的地方很多，在大多数情况下，我们都是在知道已知模板序列时进行PCR扩增的。设计的目的是在两个目标间取得平衡：扩增特异性和扩增效率。

3、PCR引物设计的11条黄金法则引物更好在模板cDNA的保守区内设计。DNA序列的保守区是通过物种间相似序列的比较确定的。

4、可以使用oligo6或者primer5等软件设计。用这些软件选择引物，主要就是看引物的稳定性，形成二聚体的可能性，退火温度等等参数。如果你的序列同源性不高，GC含量也还可以的话，可以使用一些经验性原则。

5、PCR的技术的主要步骤及PCR引物设计的一般原则分述如下：PCR的技术的主要步骤：DNA变性：（90℃-96℃）：双链DNA模板在热作用下，氢键断裂，形成单链DNA。

PCR引物设计 *** 和原理

1、pcr中引物的作用是作为DNA复制开始时DNA聚合酶的结合位点，在细胞外的条件下，只有通过引物，DNA才可以开始进行复制。

2、PCR的技术的主要步骤：DNA变性：（90℃-96℃）：双链DNA模板在热作用下，氢键断裂，形成单链DNA。退火：（60℃-65℃）：系统温度降低，引物与DNA模板结合，形成局部双链。

3、PCR技术的基本原理：类似于DNA的天然复制过程，其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。

4、PCR技术的基本原理类似于DNA的天然复制过程，其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。

5、℃，模板DNA与引物按碱基配对原则互补结合。延伸：溶液反应温度升至72℃，耐热DNA聚合酶以单链DNA为模板，在引物的引导下，利用反应混合物中的4种脱氧核苷三磷酸（dNTP），按5一3’方向复制出互补DNA。

pcr引物设计的基本原则有哪些

1、PCR引物设计的11条黄金法则引物更好在模板cDNA的保守区内设计。DNA序列的保守区是通过物种间相似序列的比较确定的。

2、遵循原则如下：引物长度：引物的更佳长度为24或25个碱基左右。但是如果需要调整Tm值，引物的长度可以控制在21至28个碱基之间。当扩增≥10kb长片段时，25-35个碱基之间的引物可以提供更好的结果。

3、③引物内部不应出现互补序列。④两个引物之间不应存在互补序列，尤其是避免3′端的互补重叠。

4、引物设计有3条基本原则：引物与模板的序列要紧密互补。引物与引物之间避免形成稳定的二聚体或发夹结构。再次引物不能在模板的非目的位点引发DNA聚合反应(即错配)。

pcr产物直接做无缝克隆如何设计引物

无缝克隆反向设计引物 *** 如下：线性化目的载体：用酶切或是PCR方式；PCR获取目的片段。

无缝克隆的原理首先要强调的是，无缝克隆有两个主要的流派：Gibsonassembly和GoldenGateassembly。

退火温度需要比解链温度低5℃，如果引物碱基数较少，可以适当提高退火温度，这样可以使PCR的特异性增加；如果碱基数较多，那么可以适当减低退火温度，是DNA双链结合。

原理：PCR引物设计的目的是为了找到一对合适的核苷酸片段，使其能有效地扩增模板DNA序列，引物的优劣直接关系到PCR的特异性与成功与否。原则：引物应用核酸系列保守区内设计并具有特异性。产物不能形成二级结构。

可以使用oligo6或者primer5等软件设计。用这些软件选择引物，主要就是看引物的稳定性，形成二聚体的可能性，退火温度等等参数。如果你的序列同源性不高，GC含量也还可以的话，可以使用一些经验性原则。

引物更好在模板cDNA的保守区内设计。DNA序列的保守区是通过物种间相似序列的比较确定的。在NCBI上搜索不同物种的同一基因，通过序列分析软件（比如DNAman）比对（Alignment），各基因相同的序列就是该基因的保守区。

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《设计师DNA》

主演: 李莹配音

类型: 纪录片

制片国家/地区: 中国大陆

语言: 汉语普通话、英语、法语、意大利语

集数: 10

片长: 47分钟

又名: Designer DNA

由北京派拉维影视传媒有限公司 *** ，央视出品，B站可看：https://wwwbilibilicom/video/BV124411x71nfrom=search&seid=17309706803168038695

对设计师而言，这个世界远远不够，物品的更新及先进的功能一直都处于设计阶段，需要我们去创造，需要我们去改变

之一集：亚历山大麦昆

第二集：唐娜卡兰

第三集：维维恩威斯特伍德

第四集：汤姆福特

第五集：卡尔拉格菲尔德

第六集：拉尔夫劳伦

第七集：乔治阿玛尼

第八集：华伦天奴

第九集：弗朗西斯科科斯塔

第十集：克雅各布斯

主要介绍以下四种：

1 RFLP ：该技术由Grodzicker等于1974年创立特定生物类型的基因组DNA经某一种限制性内切酶完全酶解后,会产生分子量不同的同源等位片段,或称限制性等位片段RFLP标记技术的基本原理就是通过电泳的 *** 分离和检测这些片段凡是可以引起酶解位点变异的突变,如点突变（新产生和去除酶切位点）和一段DNA的重新组织（如插入和缺失造成酶切位点间的长度发生变化）等均可导致限制性等位片段的变化,从而产生RFLP该技术包括以下基本步骤：DNA提取；用DNA限制性内切酶消化；凝胶电泳分离限制性片段；将这些片段按原来的顺序和位置转移到易操作的滤膜上；用放射性同位素或非放射性物质标记的DNA作探针与膜上的DNA杂交（称 Southern杂交）；放射性自显影或酶学检测显示出不同材料对该探针的限制性酶切片段多态性

RFLP标记的主要特点有：（1）遍布于整个基因组,数量几乎是无限的；（2）无表型效应,不受发育阶段及器官特异性限制；（3）共显性,可区分纯合子和杂合子；（4）结果稳定可靠；（5）DNA需要量大,检测技术繁杂,难以用于大规模的育种实践中

2 RAPD ：由Williams等于1990年创立其基本原理与PCR技术一致

PCR技术是一种体外快速扩增特异基因或DNA序列的 *** ,由Mullis等于1985年首创该技术在试管中建立反应体系,经数小时后,就能将极微量的目的基因或某一特定的DNA片段扩增数百万倍其原理与细胞内发生的DNA复制过程相类似,首先是双链DNA分子在邻近沸点的温度下加热时便分离成两条单链DNA分子,然后DNA聚合酶以单链DNA为模板,并利用反应混合物中的四种脱氧核苷三磷酸（dNTPs）合成新生的DNA互补链,以上过程为一个循环,每一个循环的产物可以作为下一个循环的模板,经过20-30个循环后,介于两个引物间的特异DNA片段以几何数得以大量复制

RAPD标记技术就是用一个（有时用两个）随机引物（一般8-10个碱基）非定点地扩增基因组DNA,然后用凝胶电泳分开扩增片段遗传材料的基因组DNA如果在特定引物结合区域发生DNA片段插入缺失或碱基突变,就有可能导致引物结合位点的分布发生相应的变化,导致PCR产物增加缺少或发生分子量变化若PCR产物增加或缺少,则产生RAPD标记

RAPD标记的主要特点有：（1）不需DNA探针,设计引物也无须知道序列信息；（2）显性遗传（极少数共显性）,不能鉴别杂合子和纯合子；（3）技术简便,不涉及分子杂交和放射性自显影等技术；（4）DNA样品需要量少,引物价格便宜,成本较低；（5）实验重复性较差,结果可靠性较低

3 AFLP ：由Zabeau和Vos于1993年发明AFLP标记是选择性扩增基因组DNA酶切片段所产生的扩增产物的多态性,其实质也是显示限制性内切酶酶切片段的长度多态性,只不过这种多态性是以扩增片段的长度不同被检测出来该技术结合了RFLP的稳定性和PCR技术的简便高效性,同时又能克服RFLP带型少信息量小以及RAPD技术不稳定的缺点其基本技术原理和操作步骤如下：首先用限制性内切酶酶解基因组DNA,形成许多大小不等的随机限制性片段；接着在这些片段的两端连接上特定的寡聚核苷酸接头（Oligo nuleotide adapter）；然后根据接头序列设计引物,由于限制性片段太多,全部扩增则产物难以在胶上分开,为此在引物的3端加入1-3个选择性碱基,这样只有那些能与选择性碱基配对的片段才能与引物结合,成为模板被扩增,从而达到对限制性片段进行选择扩增的目的；最后通过聚丙烯酰胺凝胶电泳,将这些特异性的扩增产物分离开来

AFLP标记的主要特点有：（1）由于AFLP分析可以采用的限制性内切酶及选择性碱基种类数目很多,所以该技术所产生的标记数目是无限多的；（2）典型的AFLP分析,每次反应产物的谱带在50-100条之间,所以一次分析可以同时检测到多个座位,且多态性极高；（3）表现共显性,呈典型孟德尔式遗传；（4）分辩率高,结果可靠；（5）目前该技术受专利保护,用于分析的试剂盒昂贵,实验条件要求较高

4 SSR（SSLP）：由Moore等于1991年创立SSR即微卫星DNA,是一类由几个（多为1-5个）碱基组成的基序（motif）串联重复而成的DNA序列,其长度一般较短,广泛分布于基因组的不同位置,如（CA）n（AT）n（GGC）n等重复不同遗传材料重复次数的可变性,导致了SSR长度的高度变异性,这一变异性正是SSR标记产生的基础尽管微卫星DNA分布于整个基因组的不同位置,但其两端序列多是保守的单拷贝序列,因此可以根据这两端的序列设计一对特异引物,通过PCR技术将其间的核心微卫星DNA序列扩增出来,利用电泳分析技术就可获得其长度多态性,即SSR标记

SSR标记的主要特点有：（1）数量丰富,广泛分布于整个基因组；（2）具有较多的等位性变异；（3）共显性标记,可鉴别出杂合子和纯合子；（4）实验重复性好,结果可靠；（5）由于创建新的标记时需知道重复序列两端的序列信息,因此其开发有一定困难,费用也较高

DNA序列测定分手工测序和自动测序，手工测序包括Sanger双脱氧链终止法和Maxam-Gilbert化学降解法。自动化测序实际上已成为当今DNA序列分析的主流。美国PE ABI公司已生产出373型、377型、310型、3700和3100型等DNA测序仪，其中310型是临床检测实验室中使用最多的一种型号。本实验介绍的是ABI PRI *** 310型DNA测序仪的测序原理和操作规程。

原理 ABI PRI ***

310型基因分析仪(即DNA测序仪)，采用毛细管电泳技术取代传统的聚丙烯酰胺平板电泳，应用该公司专利的四色荧光染料标记的ddNTP(标记终止物法)，因此通过单引物PCR测序反应，生成的PCR产物则是相差1个碱基的3''''末端为4种不同荧光染料的单链DNA混合物，使得四种荧光染料的测序PCR产物可在一根毛细管内电泳，从而避免了泳道间迁移率差异的影响，大大提高了测序的精确度。由于分子大小不同，在毛细管电泳中的迁移率也不同，当其通过毛细管读数窗口段时，激光检测器窗口中的CCD(charge-coupled device)摄影机检测器就可对荧光分子逐个进行检测，激发的荧光经光栅分光，以区分代表不同碱基信息的不同颜色的荧光，并在CCD摄影机上同步成像，分析软件可自动将不同荧光转变为DNA序列，从而达到DNA测序的目的。分析结果能以凝胶电泳图谱、荧光吸收峰图或碱基排列顺序等多种形式输出。

它是一台能自动灌胶、自动进样、自动数据收集分析等全自动电脑控制的测定DNA片段的碱基顺序或大小和定量的高档精密仪器。PE公司还提供凝胶高分子聚合物，包括DNA测序胶(POP 6)和GeneScan胶(POP 4)。这些凝胶颗粒孔径均一，避免了配胶条件不一致对测序精度的影响。它主要由毛细管电泳装置、Macintosh电脑、彩色打印机和电泳等附件组成。电脑中则包括资料收集，分析和仪器运行等软件。它使用最新的CCD摄影机检测器，使DNA测序缩短至25h，PCR片段大小分析和定量分析为10～40min。

由于该仪器具有DNA测序，PCR片段大小分析和定量分析等功能，因此可进行DNA测序、杂合子分析、单链构象多态性分析(SSCP)、微卫星序列分析、长片段PCR、RT-PCR(定量PCR)等分析，临床上可除进行常规DNA测序外，还可进行单核苷酸多态性(SNP)分析、基因突变检测、HLA配型、法医学上的亲子和个体鉴定、微生物与病毒的分型与鉴定等。

试剂与器材

1．BigDye测序反应试剂盒主要试剂是BigDye Mix，内含PE专利四色荧光标记的ddNTP和普通dNTP，AmpliTaq DNA

polymerase FS，反应缓冲液等。

2．pGEM-3Zf (+) 双链DNA对照模板 02g/L，试剂盒配套试剂。

3．M13(-21)引物 TGTAAAACGACGGCCAGT，32μmol/L，即32pmol/μl，试剂盒配套试剂。

4．DNA测序模板

可以是PCR产物、单链DNA和质粒DNA等。模板浓度应调整在PCR反应时取量1μl为宜。本实验测定的质粒DNA，浓度为02g/L，即200ng/μl。

5．引物

需根据所要测定的DNA片段设计正向或反向引物，配制成32μmol/L，即32pmol/μl。如重组质粒中含通用引物序列也可用通用引物，如M13(-21)引物，T7引物等。

6．灭菌去离子水或三蒸水。

7．02ml或和05ml的PCR管盖体分离，PE公司产品。

8．3mol/L 醋酸钠(pH52) 称取408g NaAc•3H2O溶于70ml蒸馏水中，冰醋酸调pH至52，定容至100ml，高压灭菌后分装。

9．70%乙醇和无水乙醇。

10．NaAc/乙醇混合液取375ml无水乙醇和25ml 3mol/L NaAc混匀，室温可保存1年。

11．POP 6测序胶 ABI产品。

12．模板抑制试剂(TSR) ABI产品。

13．10×电泳缓冲液 ABI产品。

14．ABI PRI *** 310型全自动DNA测序仪。

15．2400型或9600型PCR仪。

16．台式冷冻高速离心机。

17．台式高速离心机或袖珍离心机。

操作步骤

1．PCR测序反应

(1) 取02ml的PCR管，用记号笔编号，将管插在颗粒冰中，按下表加试剂：

所加试剂测定模板管标准对照管

BigDye Mix 1μl 1μl

待测的质粒DNA 1μl －

pGEM-3Zf (+) 双链DNA － 1μl

待测DNA的正向引物 1μl －

M13(-21)引物－ 1μl

灭菌去离子水 2μl 2μl

总反应体积5μl，不加轻矿物油或石蜡油，盖紧PCR管，用手指弹管混匀，稍离心。

(2) 将PCR管置于9600或2400型PCR仪上进行扩增。98℃变性2min后进行PCR循环，PCR循环参数为96℃ 10s，50℃

5s，60℃4min，25个循环，扩增结束后设置4℃保温。

2．醋酸钠/乙醇法纯化PCR产物

(1) 将混合物离心，将扩增产物转移到15ml EP管中。

(2) 加入25μl醋酸钠/乙醇混合液，充分振荡，置冰上10min以沉淀DNA。12 000r/min于4℃离心30 min，小心弃上清。

(3) 加70%(V/V)的乙醇50μl洗涤沉淀2次。12 000r/min于4℃离心5min，小心弃上清和管壁的液珠，真空干燥沉淀10～15min。

3．电泳前测序PCR产物的处理。

(1) 加入12μl的TSR于离心管中，剧烈振荡，让其充分溶解DNA沉淀，稍离心。

(2) 将溶液转移至盖体分离的02ml PCR管中，稍离心。

(3) 在PCR仪上进行热变性(95℃ 2min)，冰中骤冷，待上机。

4．上机操作

按仪器操作说明书安装毛细管，进行毛细管位置的校正，人工手动灌胶和建立运行的测序顺序文件。仪器将自动灌胶至毛细管，12kV预电泳5min，按编程次序自动进样，再预电泳(12kV，20min)，在75kV下电泳2h。电泳结束后仪器会自动清洗，灌胶，进下一样品，预电泳和电泳。每一个样品电泳总时间为25h。电泳结束后仪器会自动分析或打印出彩色测序图谱。

5．仪器将自动进行序列分析，并可根据用户要求进行序列比较。如测序序列已知，可通过序列比较以星号标出差异碱基处，提高工作效率。

6．测序完毕按仪器操作规程进行仪器清洗与保养。

计算

测序反应精确度计算公式：100%－差异碱基数(不包括N数)/650×100%

差异碱基即测定的DNA序列与已知标准DNA序列比较不同的碱基，N为仪器不能辨读的碱基。

注意事项与评价

1．ABI PRI *** 310基因分析仪是高档精密仪器，需专人操作、管理和维护。

2．本实验测序PCR反应的总体积是5μl，而且未加矿物油覆盖，所以PCR管盖的密封性很重要，除加完试剂后盖紧PCR管盖外，更好选用PE公司的PCR管。如PCR结束后PCR液小于4～45μl，则此PCR反应可能失败，不必进行纯化和上样。

3．作为测序用户来说，只需提供纯化好的DNA样品和引物，一个测序PCR反应使用的模板不同，需要的DNA量也就不同，PCR测序所需模板的量较少，一般PCR产物需30～90ng，单链DNA需50～100ng，双链DNA需200～500ng，DNA的纯度一般是A260nm/A280nm为16～20，更好用去离子水或三蒸水溶解DNA，不用TE缓冲液溶解。引物用去离子水或三蒸水配成32pmol/μl较好。

4．本实验使用的测序试剂盒是BigDye荧光标记终止底物循环测序试剂盒，一般可测DNA长度为650bp左右。本仪器DNA测序精确度为(985±05)

%，仪器不能辨读的碱基N＜2%，所需测定的长度超过了650bp，则需设计另外的引物。为保证测序更为准确，可设计反向引物对同一模板进行测序，相互印证。对于N碱基可进行人工核对，有时可以辨读出来。为提高测序的精确度，根据星号提示位置，可人工分析该处彩色图谱，对该处碱基作进一步核对。

具体的配置 *** ，你拿到产品说明书都有的，一般的实验室都有相关的配方。

1）PCR引物设计\x0d\首先，将目标DNA片段装入Channel,并激活Channel。点击主菜单栏中的Primer主菜\x0d\单，出现下\x0d\拉菜单，如下所示：\x0d\点击DesignPCRPrimersforDNA命令，出现下列对话框：参数说明如下：\x0d\Primerlocationsontarget引物定位\x0d\其中包括下列选项：\x0d\Productsize（扩增目的片段大小）\x0d\Senseprimer(正向引物选择区)\x0d\Antisenseprimer(反向引物选择区)\x0d\Primer引物特性包括Length(引物长度)，Tm值,GC含量等参数；\x0d\Rejectprimer引物过滤（将符合引物过滤条件的引物过滤掉）\x0d\包括下列选项：\x0d\3’dimer(可形成3’端自我互补的碱基数)\x0d\Hairpinstem(可形成发卡颈环结构的碱基数)PolyN(多聚碱基)\x0d\3’Uique(3’端严格配对碱基数)\x0d\Primer-Primer(含义未知)\x0d\Allmatches(引物互补配对百分数)\x0d\Consentrations浓度设定\x0d\Productforhybridyzat（ion）PCR产物用于SouthernBlot探针杂交\x0d\点击按钮，出现下列对话框：\x0d\选择需要的选项，点击按钮，出现：\x0d\点击按钮，完成操作。\x0d\\x0d\2）DNA序列的限制性酶切位点分析\x0d\将待分析的序列装入Channel，点击要分析的Channel，然后通过Restriction/Analysis\x0d\命令打开对\x0d\话框，如下所示：\x0d\参数说明如下：\x0d\Results分析结果显示\x0d\其中包括：\x0d\Showsummary（显示概要）Showsitesonsequence（在结果中显示酶切位点）\x0d\Drawrestrictionmap（显示限制性酶切图）Drawrestrictionpattern（显示限制性酶\x0d\切模式图）\x0d\Ignoreenzymeswithmorethan（忽略大于某设定值的酶切位点）\x0d\Ignoreenzymeswithlessthan（忽略小于某设定值的酶切位点）\x0d\TargetDNA（目标DNA特性）\x0d\circular（环型DNA），dam/dcmmethylation（dam/dcm甲基化）\x0d\allDNAinSequenceChannel（选择此项，在SequenceChannel中的所有序列将被\x0d\分析，如果\x0d\选择了Drawrestrictionpattern，那么当所有的channel *** 有两条DNA时，则只能选择两个酶\x0d\分析，如果共有三个以上DNA时，则只能用一个酶分析。\x0d\选择所需的项目，然后按提示操作点击按扭，出现下列对话框：\x0d\参数说明如下：\x0d\Enzyme\x0d\代表（enzymedatafile），点击旁边的下拉按钮，出现两个默认选项，restrictenz和\x0d\dnamaneenz，\x0d\如果添加过自制的酶列表，则附加显示自制酶列表文件名。其中restrictenz数据文件包\x0d\含180种\x0d\限制酶，dnamaneenz数据文件包含2524种限制酶。选择其中一个数据文件，相应的\x0d\酶在左边的\x0d\显示框中列出（按酶名称字母表顺序），鼠标双击酶名称，则对应的酶被选中，在右边空白\x0d\框中列\x0d\出。要自制酶切列表，可以从左边酶列表中双击鼠标选择多种酶（例如puc18multiple\x0d\cloningsites），\x0d\然后点击按钮出现下列对话框：\x0d\输入要保存酶列表的文件名，点击按钮即可保存。自制酶列表可以方便分析特定的酶切\x0d\位点。\x0d\Cutter酶切识别序列长度；End酶切产生的末端，其中包括，Blunt（平头末端），\x0d\5’Overhang\x0d\（5’突出粘性末端）,3’Overhang(3’突出粘性末端)，系统根据cutter和end的设定情\x0d\况,在左边酶列表\x0d\中显示符合条件的酶。最后，点击按钮执行操作。

DNA（脱氧核糖核酸）是核酸的一类，因分子中含有脱氧核糖而得名。

DNA分子极为庞大（分子量一般至少在百万以上），主要组成成分是腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸。DNA存在于细胞核、线粒体、叶绿体中，也可以以游离状态存在于某些细胞的细胞质中。大多数已知噬菌体、部分动物病毒和少数植物病毒中也含有DNA。

除了RNA（核糖核酸）和噬菌体外，DNA是所有生物的遗传物质基础。生物体亲子之间的相似性和继承性即所谓遗传信息，都贮存在DNA分子中。1953年，詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克描述了DNA的结构：由一对多核苷酸链相互盘绕组成双螺旋。他们因此与伦敦国家工学院的物理学家弗雷德里克·威尔金斯共享了1962年的诺贝尔生理学或医学奖。

50年前发现DNA双螺旋结构的功臣

新华网（ 2003-04-23 16:34:41 ）稿件来源：北京日报

1953年2月28日中午，剑桥大学的两位年轻的科学家弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森步入老鹰酒吧，宣布他们的发现：DNA是由两条核苷酸链组成的双螺旋结构。

这家著名的酒吧位于剑桥大学国王学院斜对面，酒吧的标志是一只展开翅膀的老鹰，英文名字就叫The Eagle Pub。现在酒吧门口专门有一个介绍这段历史的牌子。当时沃森和克里克在剑桥大学非常普通，甚至有些不得志，沃森才25岁，克里克也不过37岁。他们甚至连一

个正式宣布成果的场合都很难找到，到酒吧宣布如此伟大的一项发现总给人一种滑稽的感觉，幸好剑桥人的素质很高，当时并没有人把他们当成疯子轰走。沃森和克里克成名后，他们出场做报告都受到隆重接待，只不过他们讲解和宣布的内容再没有像发现DNA双螺旋结构这么重大。

物理学家的小册子《生命是什么》开拓了生命科学研究的广阔领域

DNA双螺旋结构的发现得益于一本科普小册子《生命是什么》，它的作者是量子力学奠基人之一奥地利物理学家薛定谔(1887年-1961年)。

长期以来，人们从许多初步实验中发现生物体之间的遗传性是由一个因子决定的，但一直不知道究竟是什么因子在决定这一现象。在20世纪上半叶，很多物理学家把目光投向了生命现象，希望能从物质层次揭示生命的奥秘。1944年薛定谔出版了《生命是什么》的小册子，用通俗的语言阐明了用物理学的新观点研究生命现象的重要性，他从生物学已有的研究成果中引申出许多新的课题，如遗传信息是怎样编码等，认为最终要靠物理学和化学 *** 研究解决。

《生命是什么》的出版，在年轻的科学家中产生了巨大的影响，被誉为从思想上唤起生物学革命的小册子。正在剑桥大学攻读物理学博士学位的克里克深读了这本小册子之后，从中品味到生物学广阔的领域需要物理学家参与共同开拓，他深信用自己掌握的物理学知识有助于生物学的研究，便毅然转向了生物学。无独有偶。美国青年学者沃森(1928年-)也受《生命是什么》的影响，从书中悟出联结原子、分子与生命本质之间的关键因素是基因，预言能解开基因携带遗传信息的化学物理密码的人将成为有卓越贡献的科学家。

当时，生物学家开始自由地用基因这个词，表示基因学信息的最小单位这个概念，但他们还不知道基因究竟是什么。1951年的秋天，沃森在剑桥大学首次遇见了克里克。他们两个一拍即合，相见恨晚，立即开始合作，决心搞清楚什么是DNA。1953年初，沃森和克里克受到伦敦大国王学院科学家成果的启发，沃森回忆道：“突然间，我脉搏加快，思如泉涌，眼前出现了一幅画面：DNA的结构要比许多人想象的简单许多，它应该是螺旋型的。”

不过，DNA的双螺旋结构这一发现在公众中并没有引起重视。1953年4月25日英国《自然》杂志发表了这一成果。20天后，他们所在的剑桥大学卡文迪研究室主任劳伦斯布拉格爵士在一个演讲中提到了这个发现，被媒体报道，这才引起公众的关注。在这一成果问世50周年之际，很多国家在举办各种纪念活动，媒体也利用这一机会开展科普工作。

不过，关于这一成果的生日是1953年2月28日还是4月25日仍有争论。按照国际学术界惯例，一项成果必须经过同行评审后在学术杂志上正式发表才能被视为正式宣布，这样做为的是防止有人钻空子随便宣布获得重大成果造成混乱。因此，尽管沃森和克里克2月28日就在老鹰酒吧宣布了这一成果，但包括英国官方机构在内的很多机构把今年4月25日作为DNA双螺旋结构发现50周年庆祝日。

双螺旋结构之母是未获诺贝尔奖的女科学家罗莎琳德·富兰克林

1962年，沃森和克里克与莫里斯·威尔金斯一起因为发现DNA双螺旋结构赢得了诺贝尔奖。威尔金斯的贡献在于为沃森和克里克的发现提供了实验证据。不过，今年3月我在剑桥国王学院参加活动时，主办方的英国文化委员会一位新闻官正式发表了演讲，在介绍到DNA双螺旋结构发现50周年纪念活动时，她激动起来，大声地说：“我们不能忘记罗西，她在发现DNA双螺旋结构过程中做出了主要贡献，应当获得诺贝尔奖！”

女科学家罗莎琳德·富兰克林

这是科学史上的一桩著名公案。罗西是英国伦敦大学国王学院的一名女科学家，全称为罗莎琳德·富兰克林(1920年-1958年)。在发现DNA双螺旋结构过程中，沃森所说受到的最关键的启发就是基于富兰克林的成果。

富兰克林是一位非常优秀的实验科学家。她用X射线衍射DNA晶体得到了影像，从而分辨出了这种分子的维度、角度和形状。她发现DNA是螺旋结构，至少有两股，其化学信息面朝里。这已经非常接近真理。不过，富兰克林非常有个性，经常对人进行直言不讳地尖锐批评，沃森和克里克也尝过她的苦头。此外，在20世纪50年代，英国学术界排外思想严重，因此富兰克林作为一名犹太人，一个女人，再加上脾气率直，自然不被学术界所包容。因此，1962年，沃森和克里克获得诺贝尔奖时发表演说根本没有提到她。而本应属于她的荣誉落到了她在伦敦大学国王学院的对手威尔金斯身上。

沃森在1968年出版的《双螺旋》一书中，透露了威尔金斯曾偷偷复制富兰克林的研究成果并提供给他，其中就包括了现在众所周知的她证明螺旋结构的X射线图像。如果没有富兰克林的X射线成果，要确定DNA的螺旋结构几乎是不可能的。

由于长期受X射线的影响，1958年富兰克林因卵巢癌去世，享年37岁。沃森和克里克早先一直没有承认她对DNA贡献的真正原因是，他们根本没有告诉她，他们用了她的研究成果。沃森最后满怀感情地写道：“现在有必要阐述一下她所取得的成就……我与克里克都极为赞赏她那正直的品格和宽宏大量的秉性。只是在多年之后，我们才逐渐理解了这位才华横溢的妇女。她为了取得科学界的承认进行了长期的奋斗，而这个世界往往把妇女仅仅看作是研究工作之余的一种消遣玩物。在意识到自己的生命垂危时，她没有叹息和抱怨。直到去世前的几个星期，她还在不遗余力地从事着高水平的工作。富兰克林这种勇敢的精神和高贵的品质是值得我们学习的。”

沃森今天说：基因隐私和基因歧视是基因研究和应用面临的两个严重问题

沃森和克里克现在很少露面。今年4月14日中午，在美国华盛顿人类基因组序列图完成发布会现场，美国联邦国家人类基因组研究项目负责人弗朗西斯·柯林斯博士隆重宣布，人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的所有目标全部实现。当DNA双螺旋结构发现者之一詹姆斯·沃森来到华盛顿发布会现场时，这位头发花白的资深科学家立即引起与会者的关注和欢迎。沃森在发布会上回顾了基因研究的历史，并指出基因隐私和基因歧视是当前基因研究和应用领域面临的两个严重问题。

回顾历史，我们看到，DNA双螺旋结构的发现，使分子生物学得以诞生。50年来，生命科学和生物技术迅速发展，人类基因组图谱和水稻基因组图谱先后绘制成功，继1996年克隆羊多利问世后，各种克隆动物纷纷诞生，而一些转基因动植物也已经走进寻常百姓家。这一系列重大成果是人类献给新世纪的一份厚礼，标志着生命科学又向纵深迈进一步，它将推动基因组测序工作、功能基因的研究和基因技术的应用，从而推动整个生物技术的发展，也将对科技发展、经济发展以及整个社会产生深远影响。此外，以包括人自身为对象的生命科学研究，给人类的未来展示了美好的前景，在迎接生命科学不断取得的新突破的同时，如何充分考虑到这些突破可能带来的负面影响、让它们更大限度地造福人类，已成为新世纪之初摆在我们面前的一项迫切课题。

生命科学新的里程碑:DNA双螺旋结构发现前前后后

新华网（ 2003-04-23 16:43:30 ）稿件来源：科技日报

丰富多彩、引人入胜的生命现象，历来是人们最为关注的课题之一。在探索生物之谜的历史长河中，一批批生物学家为之奋斗、献身，以卓越的贡献扬起生物学“长风破浪”的航帆。今天，当我们翻开群星璀璨的生物学史册时，不能不对J·沃森（JinWatson）、F·克里克（FrancisCrick）的杰出贡献，予以格外关注。50年前，正是这两位科学巨匠提出了DNA双螺旋结构模型的惊世发现，揭开了分子生物学的新篇章。如果说十九世纪达尔文进化论在揭示生物进化发展规律、推动生物学发展方面，具有里程碑意义的话，那么，DNA双螺旋结构模型的提出，则是开启生命科学新阶段的又一座里程碑。由此，人类开始进入改造、设计生命的征程。

诚然，生物科学的每一次突破都是其自身发展到一定阶段的产物，是不同学科新理论、新技术相互渗透融合的结果，但勿庸置疑，它首先是科学家个人创造性劳动的宝贵结晶。今天，了解DNA双螺旋结构模型产生的背景、条件，以及对生物学发展产生的积极影响，对我们深刻认识这一重大发现的科学价值，正确把握现代生命科学发展的规律和方向，是大有裨益的。正是基于这一认识，笔者撰写了这篇短文，权作对DNA双螺旋结构模型提出50周年的纪念。

浩繁纷杂的生物尽管千差万别，但不论囊桓鲋掷啵�幼钚〉牟《局敝链笮偷牟溉槎�铮�己廖蘩�獾乜梢园炎约旱男宰匆淮�淮�卮�氯ィ欢�蘼矍状�胱哟��故亲哟�鞲鎏逯�洌�侄嗌僮芑嵊行┎畋穑�幢闶撬��ヒ膊焕�狻H嗣窃�谩爸止系霉希�侄沟枚埂焙汀耙荒干�抛樱�抛痈鞅稹保��蜗蟮馗爬�舜嬖谟谝磺猩�镏械恼庖蛔匀幌窒螅�⑽�铱�糯�⒈湟熘�战�辛瞬恍傅呐�Α

17世纪末，有人提出了“预成论”的观点，认为生物之所以能把自己的性状特征传给后代，主要是由于在性细胞（ *** 或卵细胞）中，预先包含着一个微小的新的个体雏形。精原论者认为这种“微生体”存在于 *** 之中；卵原论者则认为这种“微生体”存在于卵子之中。但是这种观点很快为事实所推翻。因为，无论在 *** 还是卵子之中，人们根本见不到这种“雏形”。代之而来的是德国胚胎学家沃尔夫提出的“渐成论”。他认为，生物体的任何组织和器官都是在个体发育过程中逐渐形成的。但遗传变异的操纵者究竟是何物？仍然是一个谜。

直到1865年，奥地利遗传学家孟德尔在阐述他所发现的分离法则和自由组合法则时，才之一次提出了“遗传因子”（后来被称作为基因）的概念，并认为，它存在于细胞之内，是决定遗传性状的物质基础。

1909年，丹麦植物学家约翰逊用“基因”一词取代了孟德尔的“遗传因子”。从此，基因便被看作是生物性状的决定者，生物遗传变异的结构和功能的基本单位。

1926年，美国遗传学家摩尔根发表了著名的《基因论》。他和其他学者用大量实验证明，基因是组成染色体的遗传单位。它在染色体上占有一定的位置和空间，呈直线排列。这样，就使孟德尔提出的关于遗传因子的假说，落到具体的遗传物质———基因上，为后来进一步研究基因的结构和功能奠定了理论基础。

尽管如此，当时人们并不知道基因究竟是一种什么物质。直至本世纪40年代，当科学工作者搞清了核酸，特别是脱氧核糖核酸（简称DNA），是一切生物的遗传物质时，基因一词才有了确切的内容。

1951年，科学家在实验室里得到了DNA结晶；

1952年，得到DNAX射线衍射图谱，发现病毒DNA进入细菌细胞后，可以复制出病毒颗粒……

在此期间，有两件事情是对DNA双螺旋结构发现，起了直接的“催生”作用的。一是美国加州大学森格尔教授发现了蛋白质分子的螺旋结构，给人以重要启示；一是X射线衍射技术在生物大分子结构研究中得到有效应用，提供了决定性的实验依据。

正是在这样的科学背景和研究条件下，美国科学家沃森来到英国剑桥大学与英国科学家克里克合作，致力于研究DNA的结构。他们通过大量X射线衍射材料的分析研究，提出了DNA的双螺旋结构模型，1953年4月25日在英国《发现》杂志正式发表，并由此建立了遗传密码和模板学说。

之后，科学家们围绕DNA的结构和作用，继续开展研究，取得了一系列重大进展，并于1961年成功破译了遗传密码，以无可辩驳的科学依据证实了DNA双螺旋结构的正确性，从而使沃林、克里克同威尔金斯一道于1962年获得诺贝尔医学生理学奖。

现代生物学研究业已搞清，核酸是由众多核苷酸组成的生物大分子。核苷酸主要有四种类型，它们按不同的顺序排列，构成了含有各种遗传信息的核酸分子。基因就是核酸分子（主要是DNA）中含有特定信息的核苷酸片断。

在对生物的遗传物质进行深入研究，并不断取得进展的同时，自然界中的大量生命现象和实验中的许多实验结果，也给生物学工作者以有益的启示。

比如，大肠杆菌是一个品系繁多的大家族，有上万种不同的类型。有的品系因缺少指导合成某些特殊营养物质的基因，因而必须从培养基中直接摄取这些营养物质方能生活。这些大肠杆菌被称作营养缺陷型。如大肠杆菌K不能合成苏氨酸（T）和亮氨酸（L）；而它的另一个品系则不具备合成生物素（B）和甲硫氨（M）的能力。把这两种大肠杆菌的任何一种单独放在缺少TLBM的培养基上都不能生长。但是，当把这两种大肠杆菌混合在一起，放到缺少上述四种物质的培养基上，却奇迹般地长出了新菌落。这是什么原因呢？前面已经说过，大肠杆菌K中缺少T、L两种基因，却含有B、M两种基因；而另一个品系的DNA上，尽管不具备B和M基因，却含有K中缺少的T、L两种基因。当把它们放在一起大量培养时，前一品系细胞中的DNA有可能通过细胞膜进入后一品系的细胞中，使两种类型的DNA之间进行重新组合，形成同时含有BMTL四种基因的大肠杆菌新类型。其实，上面这种细菌间的杂交现象并不是仅仅在生物学家专门设计的营养缺陷型实验中才能进行，在自然状态下的许多细菌中同样存在，只不过数量太少，一般不易被人们发现罢了。

上述DNA的转移，主要是靠细胞之间的接触实现的，无需借助外力的帮助。但是，也存在另一种情况，DNA的转移和重组，是在第三者的介入下完成的。如噬菌体的转导就是一个典型的例证。

噬菌体是专门侵染细菌和放线菌的一类病毒。它体积小，结构简单，除六角形头部含有DNA外，周身披有一个起保护作用的外壳和一个蝌蚪状的尾巴。侵染细菌时，先从自身尾部分泌出一种溶菌酶，将菌体某处的细胞壁溶解，然后再把头部的DNA经由这个缺口送入细菌体内。噬菌体侵染细菌的过程有两种类型。一种叫烈性感染，即侵入菌体内的噬菌体DNA立即进行自我复制，产生新的DNA和蛋白质外壳，然后分泌溶菌酶使菌体细胞壁裂解，释放出新的噬菌体；另一种类型叫温和感染，即噬菌体DNA进入菌体细胞后，并不立即进行自我复制，而是插入到被感染菌体细胞的染色体内，潜伏下来。当细菌染色体进行自我复制时，它也跟着复制，并随染色体一同悄悄地进入子细胞内。可是一遇到紫外光照射等外来 *** ，温和噬菌体的DNA就会立即脱离细菌染色体，迅速复制，进而使菌体裂解，释放出新的噬菌体。生物学工作者用温和噬菌体去感染有鞭毛的沙门氏杆菌，并通过紫外光照射促使侵入菌体内的噬菌体DNA迅速复制，释放出成熟的噬菌体，然后再用它们去感染无鞭毛的沙门氏菌，结果使无鞭毛细菌长出了鞭毛。其原因在于，当温和噬菌体侵染有鞭毛的沙门氏菌，进行自我复制时，阴差阳错地误把菌体细胞中决定鞭毛性状的DNA片断，也裹进了自己的蛋白质外壳内，而当它们再去感染无鞭毛的沙门氏菌时，就把这种决定鞭毛性状的DNA片断带进了无鞭毛的沙门氏菌中，以至出现了使无鞭毛的菌长出鞭毛的怪事。这种现象叫“转导现象”。这一实验不仅再次证明，生物细胞中的DNA可以从一个细胞转移到另一个细胞，而且表明，在实现这种转移的过程中，噬菌体是一种理想的运载工具。

既然DNA是决定生物性状的主要遗传物质，在自然界中又存在着DNA的转移和重组，并且还有噬菌体等充当基因的运载工具，那么，能不能设法把不同生物细胞中的DNA分子分离出来，进行体外切割，以获得我们需要的某些特定基因；或者人工合成某些基因片断，然后再按照预先设计好的方案，让基因重新组合，通过一定的运载手段，把重组体重新送回到生物体细胞内，并使它的功能表达出来，从而突破远缘杂交的障碍，按照人们的意志改造生物、创造出新的品种呢？

如前所述，大肠杆菌是人类最熟悉的微生物之一。大肠杆菌细胞质中的质粒是一种环状DNA，出入细胞较为容易。加之它结构简单，繁殖快，易于培养，所以大肠杆菌自然就成了基因工程研究的对象和理想的操作工具。1969年，美国生物学家夏皮洛等人首先用生物学 *** ，从大肠杆菌的质粒环状DNA片断上人工分离出了基因。三年之后，美国科学家科恩，首次把两个大肠杆菌的质粒从细胞中分离出来，在体外让质粒中的DNA分子重新进行组合，然后再送回大肠杆菌中，使其成功地获得表达，从而之一次实现了基因操作。

自此以后，基因工程获得了如火如荼的发展，取得了一个个振奋人心的突破，宛如升起在科学上空的瑰丽明星，令人神往。今天，我们已经可以用基因操作突破种间壁垒，实现各种生物遗传性状的重组，基因工程已成为生物技术的核心技术，广泛应用于医药健康和各个产业部门。放眼未来，它在造福人类中的作用是无可 *** 的。前景诱人，任重道远，让我们为之奋斗努力吧！ (徐九武)

我找了一些简单资料，楼主要想大体了解基因工程就从下面几个方面看起吧！

基因工程是生物工程的一个重要分支，它和细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。所谓基因工程（genetic engineering）是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术。是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。它是用人为的 *** 将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。它克服了远缘杂交的不亲和障碍。

基因工程（genetic engineering）又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代 *** 为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。

狭义的遗传工程：

　　仅指基因工程。

　　是指将一种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿稳定遗传，表达出新产物或新性状。

　　重组DNA分子需在受体细胞中复制扩增，故还可将基因工程表征为分子克隆（Molecular Cloning）或基因克隆（Gene Cloning）。

广义的遗传工程：

　　包括传统遗传操作中的杂交技术、现代遗传操作中的基因工程和细胞工程。[1]

　　是指DNA重组技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。

　　上游技术：基因重组、克隆和表达的设计与构建（即DNA重组技术）；

　　下游技术：基因工程菌（细胞）的大规模培养、外源基因表达产物的分离纯化过程。

　　广义的基因工程概念更倾向于工程学的范畴。

　　广义的基因工程是一个高度的统一体：

　　上游重组DNA的设计必须以简化下游操作工艺和装备为指导思想；