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Clarke |
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侯占铭
摘 要：Clarke-Carbon公式用于估计一个完整的基因文库所需的最少克隆数。本文通过建立基因克隆的统计模型，利用二项分布原理对该公式进行了推导，从而有利于在教学过程中对这一公式的确切理解。
关键词： Clarke-Carbon公式； 二项分布； 推导
中国分类号： Q348 文献标识码： A 文章编号： 0253－9772(2000)02－0101－02
A Deduction for the ClarkeCarbon s Equation
HOU Zhan-ming
(Department of Biology, Inner Mongolia Normal University, Huhhot 010022)
Abstract:Clarke-Carbon equation can give a good estimation for the necessary number of recombinants in a gene library.By establishing a statistical model of process of cloning, a deduction and interpretation of this equation can be obtained according to the principle of binomial distribution.This will help to understand the equation more accurately for the teachers and learners.
Key words: Clarke-Carbon equation; binomial distribution; deduction
ClarkeCarbon公式是1975年由L.Clarke和J.Carbon提出的, 该公式用于估计一个完整的基因文库所需的克隆数, 对于基因克隆实验方案的设计具有重要的指导意义。目前,国内多数有关基因工程甚至基因克隆的专著中,只是简单列出公式,解释含义,对该公式的推导均未涉及,多数教师感到心中无数。为了使学生能够更好地理解和记忆,作者对这一公式进行了分析和推导，以供参考。
1 ClarkeCarbon 公式
公式如下:
其中:N=当要求的克隆概率为P时,一个基因文库中所需的含有重组DNA的克隆数;P=克隆概率,即:任一DNA片段至少一份拷贝存在于该文库中的概率(一般为99％)；f=限制片段的平均长度与基因组DNA总长度之比。
对于这一公式解释如下:
在基因文库的建立中,若某基因组DNA被限制性内切酶切割为n个一定长度的DNA片段,设为RF1,RF2,RFi…RFn。一个完整的基因文库其含义是任一限制片段RFi在该文库中至少应有一份拷贝。假如在基因克隆中,若能人为控制,正好将这n个片段准确放入n个克隆C1,C2,…Ci…Cn中,然后将这n个克隆分别收集。即得到一个理想的克隆库。对于这样一个理想克隆库来讲,至少需n个克隆才能是完整的。即在理想克隆库中,每个片段至少有一份拷贝。显然这种理想克隆是无法实现的,由于基因克隆的随机性,要想使这n个片段每一个片段在库中至少有一份拷贝,收集n个克隆就能成功的概率是极小的。那么收集多少个克隆才能以99％的可能性使得任一片段在库中至少存在一份拷贝呢?这就是ClarkeCarbon公式要解决的问题。
2 基因克隆的统计模型
上述问题显然是一个统计学的问题,为了解决这一问题和便于理解,我们首先建立一个基因克隆的统计学模型。该模型如下:
将各限制性片段模拟为一个个色彩不同的彩球,每一种片段具有与其他片段不同的颜色,如此共有n种彩球代表基因组的n个片段,即一套彩球代表一个基因组,各种颜色的彩球各一个构成一套彩球,这里彩球的大小是一样的,因为我们将各限制片段的长度按平均长度来计算。
由于基因组DNA是从大量细胞中提取的,每一个细胞中均含有全部基因组DNA(对于二倍体为两份,单倍体为一份),因而每一种限制片段的拷贝数是大量的,但任一种限制片段的拷贝数与另一种限制片段的拷贝数是相等的。如此对于彩球来讲任一种彩球都是大量的,各种彩球的[1] [2] 下一页
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