合成基因組學(xué)

目錄
第1章 DNA與生命 1
第2章 DNA的結(jié)構(gòu) 7
一、DNA的組成 7
（一）堿基 7
（二）戊糖 8
（三）脫氧核苷 8
（四）脫氧核苷酸 8
二、DNA的結(jié)構(gòu) 8
（一）DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu) 9
（二）DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu) 9
（三）DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu) 12
三、DNA的理化性質(zhì) 12
（一）DNA的酸堿性質(zhì) 12
（二）DNA的溶解性與黏度 13
（三）DNA的紫外吸收 13
（四）DNA的變性、復(fù)性 13
四、DNA的生物合成 14
（一）DNA的復(fù)制方式 14
（二）DNA復(fù)制所需要的酶及蛋白 15
（三）DNA的復(fù)制過程 18
第3章 DNA化學(xué)合成技術(shù) 22
一、DNA化學(xué)合成的發(fā)展歷程 22
二、DNA柱法合成 23
（一）合成 23
（二）切割和脫保護(hù) 25
（三）后處理 25
（四）存在的問題 27
三、寡核苷酸微陣列原位合成 27
（一）光刻法 29
（二）電化學(xué)陣列技術(shù) 31
（三）噴墨法 33
（四）DNA微陣列芯片 33
四、DNA微流控合成法 36
（一）微流控合成器 36
（二）微閥陣列 36
（三）毛細(xì)管內(nèi)合成法 37
五、μParaflo技術(shù) 38
第4章 DNA酶法合成技術(shù) 43
一、無模板DNA合成 43
二、末端轉(zhuǎn)移酶 44
（一）酶的結(jié)構(gòu) 44
（二）生理功能和應(yīng)用 45
（三）催化性質(zhì) 45
三、合成策略選擇 46
（一）研究重點(diǎn) 46
（二）阻斷3′-OH成鍵位點(diǎn) 46
（三）空間位阻效應(yīng) 50
四、優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn) 52
第5章 DNA胞外拼裝方法 55
一、基于連接酶的拼裝策略 55
二、基于限制性核酸內(nèi)切酶的拼裝策略 56
（一）BioBrick拼裝法 57
（二）iBrick拼裝法 59
（三）C-Brick拼裝法 59
（四）Golden Gate拼裝法 60
三、基于末端互補(bǔ)序列的聚合酶拼裝策略 61
（一）聚合酶逐級(jí)拼裝法 61
（二）重疊延伸PCR 63
（三）環(huán)形聚合酶延伸法 63
（四）SLiC拼裝法 64
四、Gibson拼裝法 65
五、DNA拼裝中糾錯(cuò) 68
六、DNA拼裝后糾錯(cuò) 68
（一）錯(cuò)配結(jié)合蛋白MutS 69
（二）錯(cuò)配切割酶 70
（三）定點(diǎn)誘變技術(shù) 71
第6章 胞內(nèi)組裝與轉(zhuǎn)移 76
一、大腸桿菌的胞內(nèi)組裝 76
（一）RecA重組系統(tǒng) 76
（二）Red/ET重組系統(tǒng) 77
二、釀酒酵母的胞內(nèi)組裝 78
（一）酵母轉(zhuǎn)化耦聯(lián)重組技術(shù) 78
（二）DNA Assembler 79
（三）CasHRA技術(shù) 80
（四）SwAP-In技術(shù) 80
（五）染色體減數(shù)分裂交叉互換分級(jí)組裝 82
三、合成染色體的轉(zhuǎn)移 84
（一）陽(yáng)離子脂質(zhì)體法 84
（二）顯微注射法 85
（三）電轉(zhuǎn)化法 85
（四）PEG介導(dǎo)的細(xì)胞融合法 86
第7章 DNA測(cè)序技術(shù) 89
一、DNA測(cè)序技術(shù)的建立 89
二、第一代DNA測(cè)序技術(shù) 89
（一）Sanger/鏈終止測(cè)序法 89
（二）化學(xué)降解法 91
（三）熒光自動(dòng)檢測(cè)技術(shù) 92
三、第二代DNA測(cè)序技術(shù) 93
（一）454焦磷酸測(cè)序技術(shù) 93
（二）Solexa測(cè)序技術(shù) 94
（三）SOLiD測(cè)序技術(shù) 96
（四）華大智造DNB-seq測(cè)序技術(shù) 99
四、第三代DNA測(cè)序技術(shù) 101
（一）tSMS測(cè)序技術(shù) 101
（二）SMRT測(cè)序技術(shù) 102
（三）納米孔測(cè)序技術(shù) 103
第8章 基因編輯技術(shù) 107
一、鋅指核酸酶技術(shù) 107
（一）ZFN技術(shù)的誕生 107
（二）ZFN的結(jié)構(gòu) 108
（三）ZFN基因編輯機(jī)制 109
（四）ZFN的設(shè)計(jì)策略 110
（五）ZFN技術(shù)的缺點(diǎn) 111
二、轉(zhuǎn)錄激活因子效應(yīng)物技術(shù) 111
（一）TALEN技術(shù)的誕生 112
（二）TALE結(jié)構(gòu)域 112
（三）TALEN作用機(jī)制 113
（四）TALEN的設(shè)計(jì)策略 114
（五）TALEN的優(yōu)勢(shì)與局限 115
三、CRISPR/Cas系統(tǒng) 116
（一）CRISPR/Cas技術(shù)的誕生 116
（二）CRISPR/Cas系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 116
（三）CRISPR/Cas系統(tǒng)工作原理 118
第9章 人工合成基因組 123
一、人工合成病毒基因組 123
（一）人工合成脊髓灰質(zhì)炎病毒 124
（二）人工合成φX174噬菌體基因組 124
二、人工合成原核生物基因組 125
（一）人工合成生殖支原體基因組 126
（二）人工合成蕈狀支原體基因組控制的細(xì)胞 127
（三）人工合成*小基因組 128
（四）人工重編碼大腸桿菌基因組 129
（五）人工合成大腸桿菌基因組 131
三、人工合成酵母基因組 132
（一）釀酒酵母基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 132
（二）人工合成酵母基因組計(jì)劃的產(chǎn)生及意義 133
（三）人工合成酵母基因組設(shè)計(jì)原則 134
（四）Sc2.0目前取得的成果 134