DNA又称基因工程(Genetic Engineering)。这项技术是在体外按照一定的目的和方案对DNA 分子进行人工操作，将同一来源或异源的基因进行重组，然后把它们引入适当受体细胞中，随着该细胞的繁殖，DNA 重组体得到扩增，并同时得到表达。这样就可以获得大量重组DNA 的产物。重组DNA 技术又称为分子克隆(MolecularCloning)。克隆一词原意为一个个体经无性繁殖得到后代的总和。而分子克隆是将单一基因引入适当的受体细胞中，使其进行复制，从而得到重组DNA的大量拷贝。
(一)重组DNA常用的工具酶
将 DNA 在体外切割成小片段，然后再进行重组，这需要一系列酶的参加。这些酶称为工具酶。常用的工具酶有以下几种。
l.限制性内切酶(Restriction Endonuclease ) 能识别和切割双链DNA分子内特异核苷酸序列的酶称为限制性核酸内切酶。限制性核酸内切酶都是从原核生物中发现的，其天然生物学功能是构成细菌抵抗外源入侵DNA 的防御机制。限制性核酸内切酶常分为三种类型： I型限制性核酸内切酶对DNA链的识别位点与切割位点不同，不能产生特异性DNA 片段;II 型限制性核酸内切酶能识别与切割DNA 链上同一个特异性核苷酸序列，产生特异性的DNA片段;III型限制性核酸内切酶虽有特异性切割位点，但其有多个亚基并分别由不同的基因编码。故I和III型内切酶作为工具酶的意义不大，通常所说的限制性核酸内切酶即是II 型酶。已经从250 多种微生物中分离到约400 种限制性核酸内切酶，它们识别的DNA序列一般含4～6 个核苷酸，切割时有的产生平头末端，有的产生粘性末端。限制性核酸内切酶是基因操作中最重要的工具酶。
2.DNA连接酶能将两个DNA片段拼接起来的酶叫做DNA连接酶。DNA 连接酶不但在DNA复制(如冈崎片段的连接)和DNA修复中起作用，在DNA的体外重组中也用于连接两个DNA的片段。
3.逆转录酶逆转录酶在RNA病毒的复制中起作用。在分子克隆技术中利用这种酶的活性将mRNA 经逆转录合成互补DNA(cDNA)，cDNA 比mRNA 稳定，易于操作。
4.其他酶类在分子克隆技术中依据实验设计的需要，可选择各种其他催化作用不同的酶类。如末端转移酶、DNA聚合酶等。
(二)重组DNA中常用的载体
克隆载体(Cloning Vector)是另一种DNA分子，它能携带外源基因(目的基因)进入受体细胞，并在受体细胞内复制和表达。克隆载体具有某些遗传特性，如抗药性、噬菌斑等。最常用的载体为以下几种：
1.质粒(Plasmid) 是细菌染色体外能自主复制的小分子DNA，多为环形双链。质粒带有某些遗传性状，如对某些抗生素的抗性。可根据质粒的特性筛选携带有目的基因的受体菌。由于质粒有自我复制的能力，质粒在细胞分裂时可被保持恒定的传给子代细胞，能使携带的目的基因遗传下去。最初常用的质粒为pBR322。
2.噬菌体(Phage) 由于噬菌体可以感染细菌，并在细菌内复制，故它们也可以作为克隆的载体。常用的噬菌体如λDNA。
3.病毒病毒能感染真核生物，并在宿主细胞中进行复制。经过适当改造后可以作为载体。常用的SV40是一种猴病毒。
4.酵母人工染色体(YAC) 这是由酵母基因和质粒pBR322人工拼接的载体。这种载体能携带大片段DNA(102～103kb)，能在大肠杆菌中复制，同时带有酵母基因组的基本功能单位。在人类基因组研究中是很有用的工具。
(三)基因工程的基本过程
基因工程大体可分为以下几个步骤：目的基因的制备，载体DNA 的选择及制备，目的基因与载体DNA 在体外重组，重组DNA 分子导入受体细胞，筛选鉴定含有重组分子的受体细胞，扩增重组分子和目的基因的表达与鉴定。
1.目的基因获得目的基因的常用方法包括：①从染色体DNA经限制酶切成所需的DNA 片段; ②逆转录反应，以mRNA 为模板，在逆转录酶的作用下，从mRNA合成互补DNA即cDNA; ③较短的核苷酸序列可利用DNA自动合成仪按已知多肽链中氨基酸编码的核苷酸序列，人工合成目的基因; ④利用PCR 技术，体外扩增所需的目的基因。
2.载体DNA的选择及制备根据目的基因的性质选择不同的载体，并将载体纯化及用限制性内切酶处理。
3.目的基因与载体DNA在体外重组利用DNA连接酶将目的基因及载体DNA在体外连接成重组DNA。
4.重组DNA引入受体细胞通过物理与化学的方法可将重组DNA引入受体细胞，并在受体细胞内进行表达。重组质粒DNA 分子引入受体细胞的过程称为转化，重组噬菌体与病毒引入受体细胞的过程称为转染。
5.筛选及鉴定利用载体DNA的遗传标记与目的基因的某些特性筛选含有重组子的受体细胞及鉴定重组子。
6.扩增重组子及目的基因表达重组DNA分子在受体细胞中能自主复制，使目的基因得到扩增，并经转录与翻译，表达和分泌有生物活性的蛋白质，此蛋白质即为所需要的基因工程产物。
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