重組dna技術(shù)的名詞解釋_操作步驟_產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
重組dna技術(shù)的名詞解釋
基因工程(genetic engineering)又稱基因拼接技術(shù)和DNA重組技術(shù)，是以分子遺傳學(xué)為理論基礎(chǔ)，以分子生物學(xué)和微生物學(xué)的現(xiàn)代方法為手段，將不同來(lái)源的基因按預(yù)先設(shè)計(jì)的藍(lán)圖，在體外構(gòu)建雜種DNA分子，然后導(dǎo)入活細(xì)胞，以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、生產(chǎn)新產(chǎn)品?；蚬こ碳夹g(shù)為基因的結(jié)構(gòu)和功能的研究提供了有力的手段。
重組dna技術(shù)的操作步驟
工具
(1)酶：限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶、
(2)載體：質(zhì)粒載體、噬菌體載體、Ti質(zhì)粒、人工染色體
1.提取目的基因
獲取目的基因是實(shí)施基因工程的第一步。如植物的抗病(抗病毒 抗細(xì)菌)基因，種子的貯藏蛋白的基因，以及人的胰島素基因干擾素基因等，都是目的基因。
要從浩瀚的“基因海洋”中獲得特定的目的基因，是十分不易的?？茖W(xué)家們經(jīng)過(guò)不懈地探索，想出了許多辦法，其中主要有兩條途徑：一條是從供體細(xì)胞的DNA中直接分離基因;另一條是人工合成基因。
直接分離基因最常用的方法是“鳥(niǎo)槍法”，又叫“散彈射擊法”。鳥(niǎo)槍法的具體做法是：用限制酶將供體細(xì)胞中的DNA切成許多片段，將這些片段分別載入運(yùn)載體，然后通過(guò)運(yùn)載體分別轉(zhuǎn)入不同的受體細(xì)胞，讓供體細(xì)胞提供的DNA(即外源DNA)的所有片段分別在各個(gè)受體細(xì)胞中大量復(fù)制(在遺傳學(xué)中叫做擴(kuò)增，如使用PCR技術(shù))，從中找出含有目的基因的細(xì)胞，再用一定的方法把帶有目的基因的DNA片段分離出來(lái)。如許多抗蟲(chóng)抗病毒的基因都可以用上述方法獲得。
用鳥(niǎo)槍法獲得目的基因的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，缺點(diǎn)是工作量大，具有一定的盲目性。又由于真核細(xì)胞的基因含有不表達(dá)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兩條。一條途徑是以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使RNA為模版，反轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需要的基因。另一條途徑是根據(jù)已知的蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測(cè)出相應(yīng)的信使RNA序列，然后按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則，推測(cè)出它的基因的核苷酸序列，再通過(guò)化學(xué)方法，以單核苷酸為原料合成目的基因。如人的血紅蛋白基因胰島素基因等就可以通過(guò)人工合成基因的方法獲得。
2.目的基因與運(yùn)載體結(jié)合
基因表達(dá)載體的構(gòu)建(即目的基因與運(yùn)載體結(jié)合)是實(shí)施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。
將目的基因與運(yùn)載體結(jié)合的過(guò)程，實(shí)際上是不同來(lái)源的DNA重新組合的過(guò)程。如果以質(zhì)粒作為運(yùn)載體，首先要用一定的限制酶切割質(zhì)粒，使質(zhì)粒出現(xiàn)一個(gè)缺口，露出黏性末端。然后用同一種限制酶切斷目的基因，使其產(chǎn)生相同的黏性末端(部分限制性內(nèi)切酶可切割出平末端，擁有相同效果)。將切下的目的基因的片段插入質(zhì)粒的切口處，首先堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合，兩個(gè)黏性末端吻合在一起，堿基之間形成氫鍵，再加入適量DNA連接酶，催化兩條DNA鏈之間形成磷酸二酯鍵，從而將相鄰的脫氧核糖核酸連接起來(lái)，形成一個(gè)重組DNA分子。如人的胰島素基因就是通過(guò)這種方法與大腸桿菌中的質(zhì)粒DNA分子結(jié)合，形成重組DNA分子(也叫重組質(zhì)粒)的。
3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞
將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞是實(shí)施基因工程的第三步。目的基因的片段與運(yùn)載體在生物體外連接形成重組DNA分子后，下一步是將重組DNA分子引入受體細(xì)胞中進(jìn)行擴(kuò)增。
基因工程中常用的受體細(xì)胞有大腸桿菌，枯草桿菌，土壤農(nóng)桿菌，酵母菌和動(dòng)植物細(xì)胞等。
用人工方法使體外重組的DNA分子轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞，主要是借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑。例如，如果運(yùn)載體是質(zhì)粒，受體細(xì)胞是細(xì)菌，一般是將細(xì)菌用氯化鈣處理，以增大細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性，使含有目的基因的重組質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞。目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，就可以隨著受體細(xì)胞的繁殖而復(fù)制，由于細(xì)菌的繁殖速度非?？?，在很短的時(shí)間內(nèi)就能夠獲得大量的目的基因。
4.目的基因的檢測(cè)和表達(dá)
目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性，只有通過(guò)檢測(cè)與鑒定才能知道。這是基因工程的第四步工作。
以上步驟完成后，在全部的受體細(xì)胞中，真正能夠攝入重組DNA分子的受體細(xì)胞是很少的。因此，必須通過(guò)一定的手段對(duì)受體細(xì)胞中是否導(dǎo)入了目的基因進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)的方法有很多種，例如，大腸桿菌的某種質(zhì)粒具有青霉素抗性基因，當(dāng)這種質(zhì)粒與外源DNA組合在一起形成重組質(zhì)粒，并被轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞后，就可以根據(jù)受體細(xì)胞是否具有青霉素抗性來(lái)判斷受體細(xì)胞是否獲得了目的基因。重組DNA分子進(jìn)入受體細(xì)胞后，受體細(xì)胞必須表現(xiàn)出特定的性狀，才能說(shuō)明目的基因完成了表達(dá)過(guò)程。
重組dna技術(shù)的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
1989年，中國(guó)批準(zhǔn)了第一個(gè)在中國(guó)生產(chǎn)的基因工程藥物——重組人干擾素αlb，標(biāo)志著中國(guó)生產(chǎn)的基因工程藥物實(shí)現(xiàn)了零的突破。重組人干擾素αlb是世界上第一個(gè)采用中國(guó)人基因克隆和表達(dá)的基因工程藥物，也是到目前為止唯一的一個(gè)中國(guó)自主研制成功的擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基因工程一類(lèi)新藥。從此以后，中國(guó)基因工程制藥產(chǎn)業(yè)從無(wú)到有，不斷發(fā)展壯大。1998年，中國(guó)基因工程制藥產(chǎn)業(yè)銷(xiāo)售額已達(dá)到了7.2億元人民幣。截止1998年底，中國(guó)已批準(zhǔn)上市的基因工程藥物和疫苗產(chǎn)品共計(jì)15種。國(guó)內(nèi)已有30余家生物制藥企業(yè)取得了基因工程藥物或疫苗試生產(chǎn)或正式生產(chǎn)批準(zhǔn)文號(hào)。
根據(jù)1997年對(duì)全國(guó)452從個(gè)事生物技術(shù)研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的單位進(jìn)行的通訊調(diào)查結(jié)果，截止1996年底，中國(guó)已有8種基因工程藥物和疫苗商品化(包括試生產(chǎn))，1996年基因工程藥物和疫苗銷(xiāo)售額約為2.2億元人民幣，僅占同期全國(guó)醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)品年銷(xiāo)售額21.16億元人民的10.4%。然而可喜的是，中國(guó)基因工程制藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，年銷(xiāo)售額已從1996年的2.2億元人民幣增長(zhǎng)到1998年的7.2億元人民幣，年均增長(zhǎng)率高達(dá)80%。預(yù)計(jì)2000年中國(guó)基因工程藥物銷(xiāo)售額將達(dá)到22.8億元人民幣。
基因工程在制藥業(yè)中具有廣闊的發(fā)展前景，中國(guó)的基因制藥行業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模，但與世界發(fā)達(dá)國(guó)家存在差距，主要表現(xiàn)在具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品較少，產(chǎn)業(yè)規(guī)模小、經(jīng)濟(jì)效益低?；蛑扑幃a(chǎn)業(yè)面臨著歷史性的機(jī)遇，主要表現(xiàn)在政府支持、資源豐富、基因信息公開(kāi)、國(guó)際交流增加等方面。提高自主開(kāi)發(fā)能力、保護(hù)基因資源是當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題，同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)基因制藥領(lǐng)域技術(shù)壁壘的研究與準(zhǔn)備。
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