克隆和分子生物學有什麼區別?
引言
克隆是指產生遺傳上相同的個體群體的過程,這種過程在自然界中存在,例如細菌、真菌、昆蟲或植物等生物進行無性繁殖時。例如各種樹木,如榛樹、藍莓植物和美國楓香樹。在生物技術中,克隆是指用於建立DNA片段(分子克隆)、細胞(細胞克隆)或生物體的副本的過程。
該術語還指對產品(例如數字媒體或軟體)進行多次複製。克隆可以是自然的或人工的。自然發生的克隆的例子包括植物的營養繁殖,例如透過無融合生殖產生多個遺傳上相同的植物的水葫蘆,細菌的二元裂變以及某些動物的孤雌生殖。克隆也可以透過人工手段產生。
透過操作程式或生物技術進行多次複製是人工克隆,例如分子克隆,其中產生特定基因片段的副本。細胞克隆,在細胞培養物中產生具有與原始細胞完全相同的遺傳含量的單細胞生物體。生物體克隆或生殖克隆,其中通常透過體細胞核移植建立多細胞克隆。
分子生物學克隆通常使用來自兩種不同生物體的DNA序列。第一種是作為克隆DNA來源的物種。第二種是將作為重組DNA複製的活體宿主的物種。分子克隆技術是現代生物學和醫學許多當代領域的核心。早在嘗試克隆整個生物體之前,研究人員就學會了如何複製基因組的所需區域或片段,這個過程被稱為分子克隆。
質粒已被重新利用並設計為分子克隆和重要試劑(如胰島素和人生長激素)的大規模生產的載體。分子克隆已經從克隆單個DNA片段發展到將多個DNA組分組裝成單個連續的DNA片段。
分子生物學克隆
分子克隆是分子生物學中常用的一種方法,用於擴增感興趣的基因序列。這是透過將重組DNA插入載體中來實現的,然後該載體可以攜帶DNA片段在宿主生物體中進行擴增。
這種擴增過程基於分子生物學的標準,首先是在體外將目標基因重組到載體DNA分子中。然後將重組DNA轉移到宿主細胞中。轉移後,對錶達重組DNA的細胞進行篩選,然後進行純化和擴增。
分子生物學克隆技術流程
這是產生生物分子(如DNA)副本的過程。它用於擴增包含目標基因的特定DNA片段。除了基因(編碼序列)外,它還用於製作啟動子、非編碼序列和隨機片段DNA的多個副本。分子克隆的一般步驟是片段化、連線、轉染、篩選或選擇。
分離目標基因和載體。
直接分離適用於提取和分離細菌染色體、質粒和病毒DNA,其遺傳背景是有研究興趣的。
基因合成用於產生序列明確已知的短DNA片段。
cDNA可以透過反轉錄從mRNA合成。
從基因組文庫中篩選用於分子克隆的基因。
目標基因和載體用限制性內切酶切割:這使得片段以後更容易連線。
然後用DNA連線酶連線目標基因和載體:這將封閉目標基因和載體之間的連線。
將連線的重組載體轉移到宿主細胞中:細菌:大腸桿菌,真菌:酵母,昆蟲細胞或哺乳動物細胞。
使用不同的方法在不同級別進行篩選以測試質量:例如:載體大小、酶消化結果、篩選標記等等。
應用
分子克隆為科學家提供了任何基因組中任何單個DNA片段的基本上無限量的材料。這種材料可用於廣泛的目的,包括基礎和應用生物科學中的目的。此處總結了一些更重要的應用。
基因組組織和基因表達
重組蛋白的生產
轉基因生物
基因治療
結論
分子克隆已經從費力地分離和拼接兩段DNA,然後對潛在的克隆進行密集篩選,發展到在短短幾個小時內就能以驚人的效率無縫組裝多達10個DNA片段,或者在計算機上設計DNA分子並在體外合成它們。
所有這些技術共同為分子生物學家提供了一個令人驚歎的強大工具箱,用於探索、操縱和利用DNA,這將進一步拓寬科學的視野。可能性包括開發更安全的重組蛋白用於治療疾病,增強基因治療以及更快地生產、驗證和釋出新疫苗。