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介紹

由于DNA在生物繁殖和特性顯示中的重要性，因此在通過病毒或者非病毒載體改變或者抵消一個(gè)由基因或者外部影響導(dǎo)致的對細(xì)胞或者生物的不良效應(yīng)時(shí)DNA有非常大的重要性，不論被改變的特性是所希望的還是不希望的。通過使用重組DNA被確認(rèn)是重要的基因可以被放大，隔離，用到其它物種中去或者可以用來治療遺傳病或者遺傳缺陷，以及為解決復(fù)雜的生物學(xué)問題提供一個(gè)截然不同的解決方式。

使用和方法

克隆和與質(zhì)粒的關(guān)系

克隆的使用與經(jīng)典生物學(xué)中的重組DNA有關(guān)。在經(jīng)典生物學(xué)中克隆是指一個(gè)從一個(gè)父母生物上衍生出來的細(xì)胞或者生物，在現(xiàn)代生物學(xué)中這個(gè)詞指的是從一個(gè)細(xì)胞中衍生出來的完全相同的一群細(xì)胞。在經(jīng)典生物學(xué)中重組DNA被用來提供原始細(xì)胞。通過細(xì)胞分裂寄住生物應(yīng)該能夠復(fù)制從原始細(xì)胞帶來的特征。最早使用重組DNA的是細(xì)菌，因此它也是重組DNA的經(jīng)典例子。在醫(yī)學(xué)中通過使用病毒載體可以把重組DNA插入到細(xì)菌的質(zhì)粒結(jié)構(gòu)中去。

質(zhì)粒是大多數(shù)細(xì)菌如大腸桿菌擁有的染色體外自我復(fù)制的環(huán)狀DNA。質(zhì)粒上的基因與分解代謝和新陳代謝有關(guān)。它們使得帶有這些基因的細(xì)菌能夠在其它細(xì)菌存在的情況下或者在其它環(huán)境中生存和繁殖。它們往往具有抵抗噬菌體、抗菌素和一些重金屬的特性。通過限制酶它們可以比較容易地被消除或者分立出來。在受到限制酶處理后質(zhì)粒往往會(huì)斷開，這時(shí)可以把特意挑選的DNA段添加進(jìn)去。這些DNA段比如可以生產(chǎn)胰島素、生長激素和催生素之類的肽類激素藥物。在把這些有用的基因加入質(zhì)粒之后這些細(xì)菌被用作病毒載體，它們不斷復(fù)制并且把被更改的基因感染到其它細(xì)胞中去，增加攜帶重組DNA的細(xì)胞數(shù)量。

在基因治療中質(zhì)粒的使用也是一個(gè)關(guān)鍵因素。在這里使用的病毒是克隆載體。這些病毒通過病毒復(fù)制把重組DNA上的基因運(yùn)輸和傳遞給受感染的生物。一般這樣的質(zhì)粒含有三個(gè)組成部分：一個(gè)復(fù)制器、一個(gè)選擇標(biāo)記和一個(gè)克隆位點(diǎn)。復(fù)制器標(biāo)志著復(fù)制的起點(diǎn)。標(biāo)記則是一個(gè)含有抗抗菌素特征的基因，或者其它有用的基因，比如可以顯示重組DNA被成功插入的熒光基因?？寺∥稽c(diǎn)則標(biāo)志著限制酶應(yīng)該劈開的一個(gè)或者多個(gè)位點(diǎn)。大多數(shù)真核生物沒有質(zhì)粒，酵母是一個(gè)例外。此外農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)?？捎脕戆涯吧腄NA插入多種植物的基因中。其它把重組DNA插入真核生物的方法有同源重組和使用被更改的病毒。

嵌合子質(zhì)粒

  使用T4連接酶把兩個(gè)“平整末端”組合為嵌合子質(zhì)粒

假如重組DNA被繼續(xù)更改或者改變來包含更多的DNA束，其結(jié)果出現(xiàn)的分子被稱為“嵌合子”DNA分子。嵌合子質(zhì)粒實(shí)際上是相當(dāng)常見的。在一個(gè)生物體的一生中成千上萬其它細(xì)菌細(xì)胞和生物體的載體不斷蔓延，因此這些細(xì)菌細(xì)胞和生物體都含有原始嵌合子DNA的多份拷貝版本。

產(chǎn)生嵌合子質(zhì)粒的過程不好控制，預(yù)計(jì)的添加其它外來DNA的結(jié)果不一定產(chǎn)生，有時(shí)也會(huì)導(dǎo)致無法使用的質(zhì)粒。簡單地說，首先質(zhì)粒結(jié)構(gòu)被線性，這樣可以把互補(bǔ)的外來DNA貼到單鏈“懸垂”上，或者在DNA分子的“粘性末端”貼上用限制酶產(chǎn)生的S狀的或者條狀的DNA分子。

最初大腸桿菌最常被用來作為貢獻(xiàn)質(zhì)粒的載體，后來EcoRI衍生物很常用，后者尤其是它的多樣性非常有用。通過氯霉素和壯觀霉素可以阻止其復(fù)制來添加新的DNA。后來這些抗菌素被pBR322質(zhì)粒取代。通過粘性末端或者通過平整末端外來DNA可以被粘到質(zhì)粒上。比如通過T4連接酶可以在平整末端的3-碳?xì)溲趸?-碳PO4基之間產(chǎn)生共價(jià)鍵。根據(jù)用來劈開的限制酶總是可以在外來DNA和原質(zhì)粒的劈開點(diǎn)之間沾合。

人工胰島素的生產(chǎn)

1921年正式發(fā)現(xiàn)胰島素。發(fā)現(xiàn)胰島素后，生產(chǎn)問題很快就被解決了。因?yàn)榕！⒇i甚至一些種類的魚的胰臟生產(chǎn)的胰島素也可給人使用。在此后的數(shù)十年，這個(gè)方法是1型糖尿病的主要治療方法。動(dòng)物胰臟生產(chǎn)的胰島素純度不斷被提高，生產(chǎn)方法也不斷精化。但是基因工程技術(shù)的贊成者依然不斷地強(qiáng)調(diào)這個(gè)傳統(tǒng)生產(chǎn)胰島素方式有一個(gè)隱藏的問題：在不久的將來會(huì)發(fā)生供給不足。不過也有人認(rèn)為這個(gè)供給不足問題實(shí)際上不存在，因?yàn)樗窃谑褂靡粋€(gè)錯(cuò)誤的前提的情況下獲得的結(jié)果。

科學(xué)家和企業(yè)家都希望他們能夠發(fā)明另一種合成這個(gè)激素的方法，其原因是因?yàn)樗麄兓ハ嘀g的競爭以及新方法能夠帶來的榮譽(yù)和財(cái)富。胰島素是一種比較簡單的激素，因此它的生產(chǎn)方法應(yīng)該比較簡單。研究人工合成胰島素的主要目的不在于治療糖尿病，而在于證明其使用的技術(shù)的可行性。假如科學(xué)家能夠證明人工合成的胰島素可以安全地和效益高地被生產(chǎn)，那么這個(gè)技術(shù)本身就會(huì)受到接受，并為其他產(chǎn)品的生產(chǎn)以及它們能夠帶來的財(cái)富打開門戶。

重組DNA技術(shù)最大的突破正在于生物合成人胰島素。

在技術(shù)上載人體內(nèi)生產(chǎn)胰島素的基因系列寡核苷酸被注入大腸桿菌內(nèi)。每10個(gè)細(xì)菌中只有一個(gè)細(xì)菌接受了這個(gè)系列。但是由于大腸桿菌每30分鐘分裂一次，因此這不成問題，因?yàn)樵?4小時(shí)內(nèi)就已經(jīng)有上億萬生產(chǎn)胰島素的細(xì)菌了。

參看

基因工程

轉(zhuǎn)基因生物

分子選殖

運(yùn)載體

參考文獻(xiàn)

Garret, R. H.; Grisham, C. M., Biochemistry, Saunders College Publishers, 2000, ISBN 0030758173 .

Colowick, S. P.; Kapian, O. N., Methods in Enzymology - Volume 68; Recombinant DNA, Academic Press, 1980, ISBN 012181968X .

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