DNA重組技術

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更新時間: 2013-12-12

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重組DNA技術(recombinantDNAtechnique)又稱遺傳工程,在體外重新組合脫氧核糖核酸(DNA)分子,並使它們在適當的細胞中增殖的遺傳操作。這種操作可把特定的基因組合到載體上,並使之在受體細胞中增殖和表達。因此它不受親緣關係限制,為遺傳育種和分子遺傳學研究開闢了嶄新的途徑。

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1 DNA重組技術 -發展歷史

DNA重組技術DNA重組技術

1951年,美國學者E.萊德伯格等發現了DNA重組技術中廣泛應用的噬菌體是大腸桿菌的溫和噬菌體λ。

1952年美國分子遺傳學家S.E.盧里亞在大腸桿菌中所發現的一種所謂限制現象——從菌株甲的細菌所釋放的噬菌體能有效地感染同一菌株的細菌,可是不能有效地感染菌株乙;少數被感染的菌株乙的細菌所釋放的同一噬菌體能有效地感染菌株乙可是不能有效地感染菌株甲。

1953年法國學者P.弗雷德里克等發現大腸桿菌產生大腸桿菌素這一性狀為一種染色體外的大腸桿菌素因子所控制。

1957年日本學者發現了抗藥性質粒。后兩類質粒都是在遺傳工程中廣泛應用的質粒。    

20世紀70年代初,生物化學研究的進展也為重組DNA技術奠定了基礎,1972年,美國科學家保羅·伯格首次成功地重組了世界上第一批DNA分子,標誌著DNA重組技術——基因工程作為現代生物工程的基礎,成為現代生物技術和生命科學的基礎與核心。 

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20世紀70年代中後期,由於出現了工程菌以及實現DNA重組和后處理都有工程化的性質,基因工程或遺傳工程作為DNA重組技術的代名詞被廣泛使用。

1973年美國的分子生物學家S.N.科恩等又將幾種不同的外源DNA插入質粒pSC101的DNA中,並進一步將它們引入大腸桿菌中,從而開創了遺傳工程的研究。   

1974年,美國學者W.阿爾伯終於對1952年大腸桿菌中發現的所謂限制現象提出了解釋,通過進一步的研究發現這種限制現象是由於細菌細胞中具有專一性的限制性核酸內切酶的緣故。

同年,波蘭遺傳學家斯吉巴爾斯基(Waclaw Szybalski)稱基因重組技術為合成生物學概念。

1978年,諾貝爾生醫獎頒給發現DNA 限制酶的納森斯(Daniel Nathans)、亞伯(Werner Arber)與史密斯(Hamilton Smith)時,斯吉巴爾斯基在《基因》期刊中寫道:限制酶將帶領我們進入合成生物學的新時代。

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80年代初,由於基因工程需重組DNA多拷貝複製,建立無性系,故「分子克隆」又被用作DNA重組技術的另一個代名詞。

1980年Hobom B.採用合成生物學(synthetic biology)的概念來表述基因重組技術,隨著基因組計劃的成功,系統生物學突現為前沿,2000年Kool E.重新定義合成生物學為基於系統生物學的遺傳工程,從而DNA重組技術與轉基因生物技術發展到了人工設計與合成全基因、基因調控網路,乃至基因組的一個新的歷史時期。

2 DNA重組技術 -理論研究

3 DNA重組技術 -步驟和方法

4 DNA重組技術 -技術路線

5 DNA重組技術 -應用

6 DNA重組技術 -生物安全

生物表達系統由載體和宿主細胞組成。必須滿足許多標準使其能有效、安全地使用。下列情況需要較高的生物安全水平:   

1、來源於病原生物體的DNA序列的表達可能增加GMO的毒性。   

2、插入的DNA序列性質不確定,例如在製備病原微生物基因組DNA庫的過程中。   

3、基因產物具有潛在的藥理學活性。   

4、毒素的基因產物編碼。

5、病毒載體(腺病毒載體)可以用於將基因有效地轉移到其他細胞。這些載體操作時應採用與用於獲得這些載體的母體腺病毒相同的生物安全水平。攜帶外源性遺傳信息的動物(轉基因動物)應當在適合外源性基因產物特性的防護水平下進行操作。特定基因被有目的地刪除的動物(「基因敲除」動物)一般不表現特殊的生物危害。

6、那些表達了能夠耐受除草劑或抵抗昆蟲能力等基因的轉基因植物,在世界許多地區都引起相當的爭議。這些爭議的焦點是這類植物作為食物的安全性,以及種植后的長期生態後果。表達動物或人源性基因的轉基因植物用於研發醫學產品和營養物品。通過危險度評估可以確定這些轉基因植物產品所需的生物安全水平。 

7 DNA重組技術 -相關概念

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