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基因拼接技术和DNA重组技术( 二 )

基因拼接技术和DNA重组技术
《基因样本》 [2]分子生物学和分子遗传学综合发展基础上于20世纪70年代诞生的一门崭新的生物技术科学 。 这个定义表明 ， 基因工程具有以下几个重要特征：首先 ， 外源核酸分子在不同的寄主生物中进行繁殖 ， 能够跨越天然物种屏障 ， 把来自任何一种生物的基因放置到新的生物中 ， 而这种生物可以与原来生物毫无亲缘关系 ， 这种能力是基因工程的第一个重要特征 。 第二个特征是 ， 一种确定的DNA小片段在新的寄主细胞中进行扩增 ， 这样实现很少量DNA样品"拷贝"出大量的DNA ， 而且是大量没有污染任何其它DNA序列的、绝对纯净的DNA分子群体 。 科学家将改变人类生殖细胞DNA的技术称为“基因系治疗”（germlinetherapy） ， 通常所说的“基因工程”则是针对改变动植物生殖细胞的 。 无论称谓如何 ， 改变个体生殖细胞的DNA都将可能使其后代发生同样的改变 。细菌到家畜的几乎所有非人生命物体上做了实验 ， 并取得了成功 。 事实上 ， 所有用于治疗糖尿病的胰岛素都来自一种细菌 ， 其DNA中被插入人类可产生胰岛素的基因 ， 细菌便可自行复制胰岛素 。 基因工程技术使得许多植物具有了抗病虫害和抗除草剂的能力；在美国 ， 大约有一半的大豆和四分之一的玉米都是转基因的 。 是否该在农业中采用转基因动植物已成为人们争论的焦点：支持者认为 ， 转基因的农产品更容易生长 ， 也含有更多的营养（甚至药物） ， 有助于减缓世界范围内的饥荒和疾病；而反对者则认为 ， 在农产品中引入新的基因会产生副作用 ， 尤其是会破坏环境 。基因拼接技术和DNA重组技术
诚然 ， 仍有许多基因的功能及其协同工作的方式不为人类所知 ， 但想到利用基因工程可使番茄具有抗癌作用、使鲑鱼长得比自然界中的大几倍、使宠物不再会引起过敏 ， 许多人便希望也可以对人类基因做类似的修改 。 毕竟 ， 胚胎遗传病筛查、基因修复和基因工程等技术不仅可用于治疗疾病 ， 也为改变诸如眼睛的颜色、智力等其他人类特性提供了可能 。 我们还远不能设计定做我们的后代 ， 但已有借助胚胎遗传病筛查技术培育人们需求的身体特性的例子 。 比如 ， 运用此技术 ， 可使患儿的父母生一个和患儿骨髓匹配的孩子 ， 然后再通过骨髓移植来治愈患儿 。随着DNA的内部结构和遗传机制的秘密一点一点呈现在人们眼前 ， 特别是当人们了解到遗传密码是由 RNA转录表达的以后 ， 生物学家不再仅仅满足于探索、提示生物遗传的秘密 ， 而是开始跃跃欲试 ， 设想在分子的水平上去干预生物的遗传特性 。 如果将一种生物的 DNA中的某个遗传密码片断连接到另外一种生物的DNA链上去 ， 将DNA重新组织一下 ， 就可以按照人类的愿望 ， 设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型 ， 这与过去培育生物繁殖后代的传统做法完全不同 。 这种做法就像技术科学的工程设计 ， 按照人类的需要把这种生物的这个“基因”与那种生物的那个“基因”重新“施工” ， 生物科学技术 ， 就称为“基因工程” ， 或者说是“遗传工程” 。 基本操作步骤 这个过程即为体外重组DNA的过程 。 首先选择目的基因所适合的运载工具 ， 如质粒、病毒等 ， 然后用同一种限制酶分别切割运载体和目的基因 ， 使其产生相同的黏性末端 ， 再加入适量的DNA连接酶 ， 在生物体外将目的基因的DNA与运载体的DNA结合起来 ， 形成重组DNA（或重组质粒） 将重组的DNA杂合分子 ， 借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径 ， 转移到选定的生物体细胞中 ， 使重组的DNA在受体细胞中复制、转录、翻译得以表达 。 把目的基因装在运载体上并通过运载体将目的基因运到受体细胞的这一过程 ， 在一般情况下 ， 转化成功率仅为百分之一 。 为此遗传工程师们创造了低温条件下用氯化钙处理受体细胞和增加重组DNA浓度的办法来提高转化率 。 采用氯化钙化处理后 ， 能增大受体细胞的细胞壁透性 ， 从而使杂种DNA分子更容易进入 。 另外也可用基因枪法、激光微束穿孔法、显微注射法等方法直接将目的基因转入受体细胞（如受精卵细胞） 。基因拼接技术和DNA重组技术
转基因荧光蝌蚪种子的贮藏蛋白的基因 ， 以及人的胰岛素基因干扰素基因等 ， 都是目的基因 。要从浩瀚的“基因海洋”中获得特定的目的基因 ， 是十分不易的 。 科学家们经过不懈地探索 ， 想出了许多办法 ， 其中主要有两条途径：一条是从供体细胞的DNA中直接分离基因；另一条是人工合成基因 。直接分离基因最常用的方法是“鸟枪法” ， 又叫“散弹射击法” 。 鸟枪法的具体做法是：用限制酶将供体细胞中的DNA切成许多片段 ， 将这些片段分别载入运载体 ， 然后通过运载体分别转入不同的受体细胞 ， 让供体细胞提供的DNA（即外源DNA）的所有片段分别在各个受体细胞中大量复制（在遗传学中叫做扩增 ， 如使用PCR技术） ， 从中找出含有目的基因的细胞 ， 再用一定的方法把带有目的基因的DNA片段分离出来 。 如许多抗虫抗病毒的基因都可以用上述方法获得 。用鸟枪法获得目的基因的优点是操作简便 ， 缺点是工作量大 ， 具有一定的盲目性 。 又由于真核细胞的基因含有不表达的DNA片段 ， 一般使用人工合成的方法 。人工合成基因的方法主要有两条 。 一条途径是以目的基因转录成的信使RNA为模版 ， 反转录成互补的单链DNA ， 然后在酶的作用下合成双链DNA ， 从而获得所需要的基因 。 另一条途径是根据已知的蛋白质的氨基酸序列 ， 推测出相应的信使RNA序列 ， 然后按照碱基互补配对的原则 ， 推测出它的基因的核苷酸序列 ， 再通过化学方法 ， 以单核苷酸为原料合成目的基因 。 如人的血红蛋白基因胰岛素基因等就可以通过人工合成基因的方法获得 。2.目的基因与运载体结合基因表达载体的构建（即目的基因与运载体结合）是实施基因工程的第二步 ， 也是基因工程的核心 。将目的基因与运载体结合的过程 ， 实际上是不同来源的DNA重新组合的过程 。 如果以质粒作为运载体 ，


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