重組DNA技術過程

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介紹

基因轉移在醫學科學中透過引入重組DNA技術可以人工地從一個物種轉移到另一個物種。rDNA技術不僅在醫學領域變得有益，而且在農業、畜牧業和工業等其他領域也變得有益。基因修飾過程通過幾個步驟完成。

什麼是重組DNA技術？

重組DNA技術是一個分步的過程，透過將基因修飾載體引入宿主基因組，改變宿主或實體的表型。在rDNA技術中，將帶有所需基因的外源DNA片段引入基因組。

圖1：重組DNA技術

重組基因是引入用於修飾的特定基因，整個過程稱為重組DNA技術。將感興趣的基因嵌入到宿主的基因組中並不是一個簡單的過程。重組DNA的開發過程發生在一些相互關聯的過程中。

重組DNA技術的過程

rDNA技術透過七個步驟進行處理。以下討論這些步驟。

步驟1 - 遺傳物質分離

核酸是生物體的遺傳物質。RNA是一些生物體的遺傳物質，而DNA是最常見的遺傳物質。在rDNA技術中，第一步是獲取所需的DNA，將其純化分離並使其無大分子。在人體細胞中，DNA與大分子一起位於細胞膜內。幾種酶被用來從這些細胞物質中釋放DNA。它們是溶菌酶、幾丁質酶、纖維素酶、蛋白酶和核糖核酸酶。由於添加了乙醇，DNA呈沉澱狀出現，最後得到純化。

步驟2 - 限制性內切酶消化

在限制性內切酶消化中，DNA透過限制性內切酶在特定位置被切割。純化的DNA透過瓊脂糖凝膠電泳技術在瓊脂糖凝膠上分離。透過施加電流使DNA帶負電荷，並向正極移動以分散開來。

步驟3 - 使用PCR擴增

PCR或聚合酶鏈式反應是使用DNA聚合酶酶的DNA序列複製方法。在PCR反應中，組分包括引物、酶、核苷酸和模板。模板是指用於簡化的DNA，DNA聚合酶是所涉及的酶。引物是DNA區域的小型化學合成的寡核苷酸。核苷酸是酶延伸引物所需的。

圖2：使用PCR擴增

步驟4 - DNA分子連線

感興趣的載體和純化的DNA用相同的限制性內切酶切割。切割的載體和DNA片段現在是開放的。在連線過程中，DNA連線酶將這些片段連線起來形成重組DNA。

步驟5 - 將重組DNA插入宿主

轉化是將重組DNA引入受體宿主細胞的過程。細菌細胞經過處理以使其能夠接受新的DNA。如果重組DNA具有氨苄青黴素抗性基因，則將其轉移到受體大腸桿菌細胞中，這些細胞將變得對氨苄青黴素具有抗性。

步驟6 - 獲取外源基因產物

透過將重組DNA表達為蛋白質，在宿主中最佳條件下產生重組蛋白。如果蛋白質數量很大，細胞培養將不會產生少量。生物反應器用於大規模生產以造福人類。

生物反應器從一側收集培養基，並從另一側返回用過的培養基。它們可以將原料轉化為酶或蛋白質。攪拌釜式生物反應器是最常用的生物反應器。

步驟7 - 下游過程

蛋白質在最後階段涉及一些下游過程。這些包括 - 純化和分離、配製合適的防腐劑、質量控制測試和臨床試驗。

重組DNA技術的目標

這項技術最常見的目標是

• 人工合成新基因

• 基因鑑定和分離

• 修飾生物體的基因組

• 解釋遺傳性疾病及其相關治療方法

• 根據需要修飾分離的基因

• 人類基因組增強

重組DNA技術的應用

rDNA技術在工業、醫學科學、農業和畜牧業中得到廣泛應用。以下是這項技術的應用。

• 該技術用於生產人類胰島素。

• 重組HB疫苗是在rDNA技術中生產的。

• 在農業中，重組DNA技術用於生產更好的作物。

圖3：重組DNA技術用於製造具有新性狀的植物

• 生長激素是治療侏儒症所需的。這項技術有助於這種激素的生產。

• 重組DNA技術尤其用於獲得DNA指紋。

• 使用這項技術可以高度強調基因治療。

• 它有助於診斷多種疾病型別。

結論

重組DNA技術用於將外源DNA片段引入宿主基因組。它是一種人工基因修飾過程，可以透過該過程處理所需的基因。該過程從分離遺傳物質開始，到獲取外源基因結束。在下游過程在某些情況下可能會作為附加步驟出現。rDNA技術廣泛應用於醫學科學、農業部門、工業和畜牧業。

常見問題

Q1. 將重組DNA插入宿主細胞的關鍵過程是什麼？

答：外源DNA和載體DNA攜帶的感興趣基因被相同的限制性內切酶切割。兩種DNA透過連線酶形成糖磷酸鍵連線。

Q2. 重組DNA技術的過程是否存在任何風險？

答：在rDNA技術中發生的基因汙染是一個安全問題，導致產生稱為超級雜草的抗生素抗性微生物。由於重組DNA技術過程，可能會出現過敏性、健康影響、不良免疫反應和其他問題。

Q3. 在執行該技術時，哪些酶在重組DNA的生產中起著至關重要的作用？

答：在rDNA技術中，雜合基因由兩個或多個基因製備。在此過程中起關鍵作用的兩種酶是連線酶和限制性內切酶。