DNA又稱基因工程(Genetic Engineering)。這項技術是在體外按照一定的目的和方案對DNA 分子進行人工操作，將同一來源或異源的基因進行重組，然后把它們引入適當受體細胞中，隨著該細胞的繁殖，DNA 重組體得到擴增，并同時得到表達。這樣就可以獲得大量重組DNA 的產物。重組DNA 技術又稱為分子克隆(MolecularCloning)?？寺∫辉~原意為一個個體經無性繁殖得到后代的總和。而分子克隆是將單一基因引入適當的受體細胞中，使其進行復制，從而得到重組DNA的大量拷貝。
(一)重組DNA常用的工具酶
將 DNA 在體外切割成小片段，然后再進行重組，這需要一系列酶的參加。這些酶稱為工具酶。常用的工具酶有以下幾種。
l.限制性內切酶(Restriction Endonuclease ) 能識別和切割雙鏈DNA分子內特異核苷酸序列的酶稱為限制性核酸內切酶。限制性核酸內切酶都是從原核生物中發現的，其天然生物學功能是構成細菌抵抗外源入侵DNA 的防御機制。限制性核酸內切酶常分為三種類型： I型限制性核酸內切酶對DNA鏈的識別位點與切割位點不同，不能產生特異性DNA 片段;II 型限制性核酸內切酶能識別與切割DNA 鏈上同一個特異性核苷酸序列，產生特異性的DNA片段;III型限制性核酸內切酶雖有特異性切割位點，但其有多個亞基并分別由不同的基因編碼。故I和III型內切酶作為工具酶的意義不大，通常所說的限制性核酸內切酶即是II 型酶。已經從250 多種微生物中分離到約400 種限制性核酸內切酶，它們識別的DNA序列一般含4～6 個核苷酸，切割時有的產生平頭末端，有的產生粘性末端。限制性核酸內切酶是基因操作中最重要的工具酶。
2.DNA連接酶能將兩個DNA片段拼接起來的酶叫做DNA連接酶。DNA 連接酶不但在DNA復制(如岡崎片段的連接)和DNA修復中起作用，在DNA的體外重組中也用于連接兩個DNA的片段。
3.逆轉錄酶逆轉錄酶在RNA病毒的復制中起作用。在分子克隆技術中利用這種酶的活性將mRNA 經逆轉錄合成互補DNA(cDNA)，cDNA 比mRNA 穩定，易于操作。
4.其他酶類在分子克隆技術中依據實驗設計的需要，可選擇各種其他催化作用不同的酶類。如末端轉移酶、DNA聚合酶等。
(二)重組DNA中常用的載體
克隆載體(Cloning Vector)是另一種DNA分子，它能攜帶外源基因(目的基因)進入受體細胞，并在受體細胞內復制和表達?？寺≥d體具有某些遺傳特性，如抗藥性、噬菌斑等。最常用的載體為以下幾種：
1.質粒(Plasmid) 是細菌染色體外能自主復制的小分子DNA，多為環形雙鏈。質粒帶有某些遺傳性狀，如對某些抗生素的抗性?？筛鶕|粒的特性篩選攜帶有目的基因的受體菌。由于質粒有自我復制的能力，質粒在細胞分裂時可被保持恒定的傳給子代細胞，能使攜帶的目的基因遺傳下去。最初常用的質粒為pBR322。
2.噬菌體(Phage) 由于噬菌體可以感染細菌，并在細菌內復制，故它們也可以作為克隆的載體。常用的噬菌體如λDNA。
3.病毒病毒能感染真核生物，并在宿主細胞中進行復制。經過適當改造后可以作為載體。常用的SV40是一種猴病毒。
4.酵母人工染色體(YAC) 這是由酵母基因和質粒pBR322人工拼接的載體。這種載體能攜帶大片段DNA(102～103kb)，能在大腸桿菌中復制，同時帶有酵母基因組的基本功能單位。在人類基因組研究中是很有用的工具。
(三)基因工程的基本過程
基因工程大體可分為以下幾個步驟：目的基因的制備，載體DNA 的選擇及制備，目的基因與載體DNA 在體外重組，重組DNA 分子導入受體細胞，篩選鑒定含有重組分子的受體細胞，擴增重組分子和目的基因的表達與鑒定。
1.目的基因獲得目的基因的常用方法包括：①從染色體DNA經限制酶切成所需的DNA 片段; ②逆轉錄反應，以mRNA 為模板，在逆轉錄酶的作用下，從mRNA合成互補DNA即cDNA; ③較短的核苷酸序列可利用DNA自動合成儀按已知多肽鏈中氨基酸編碼的核苷酸序列，人工合成目的基因; ④利用PCR 技術，體外擴增所需的目的基因。
2.載體DNA的選擇及制備根據目的基因的性質選擇不同的載體，并將載體純化及用限制性內切酶處理。
3.目的基因與載體DNA在體外重組利用DNA連接酶將目的基因及載體DNA在體外連接成重組DNA。
4.重組DNA引入受體細胞通過物理與化學的方法可將重組DNA引入受體細胞，并在受體細胞內進行表達。重組質粒DNA 分子引入受體細胞的過程稱為轉化，重組噬菌體與病毒引入受體細胞的過程稱為轉染。
5.篩選及鑒定利用載體DNA的遺傳標記與目的基因的某些特性篩選含有重組子的受體細胞及鑒定重組子。
6.擴增重組子及目的基因表達重組DNA分子在受體細胞中能自主復制，使目的基因得到擴增，并經轉錄與翻譯，表達和分泌有生物活性的蛋白質，此蛋白質即為所需要的基因工程產物。
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