基因工程又称为基因重组工程,就是采用类似工程设计的方法,将某一个(或几个)特定基因经过人工有目的地改造、修饰后,通过表达载体导入另一种属生物细胞中,使其产生人们所预期的、有生化活性的蛋白质的整个工艺过程。
基因工程是改造生命、复制生命的基础,但绝不是像许多人想像的那么深奥。科学家利用“剪刀”、“粘胶”、“运载工具”、“宿主”来完成改造基因并使其表达工作。首先利用限制性内切酶将载体DNA剪切开(一般在细菌基因改造时经常使用的是一种称为“质粒”的小型DNA环),再利用限制酶将目的基因从其他生物的基因组中切割出来(要注意的是,两次使用的限制酶往往是同一种酶,或者两种不同的酶却可以切割出互补的“尾巴”即黏性末端)。
然后使用连接酶将目的基因与载体DNA相连接成一条完整的DNA链,最后将它送入宿主细胞内得以繁殖。把带有目的基因植入受体细胞中的方法目前有以下几种:
第一种是转形法,即使用一些能把外源基因密集聚合在细菌或细胞表面的盐类溶液,让细胞们快速而且欣然接受所有的DNA。
第二种是原生质融合法,即利用电压穿孔或温和化学溶解处理,让欲改造的细胞及携带有外源基因的细胞表面,产生一些暂时性的孔疏现象,然后再让它们紧密地依偎在一起,相互交换遗传物质,便达到改造目的。
第三种是基因枪法,即把外源基因涂覆在微细金属粒子上,而后利用高压气体推动,将金属粒子打进动植物细胞核内。
第四种是病毒载体或反转录病毒法,即利用病毒具有感染力,将病毒的毒性削弱到某种程度,或是剪除致病的基因,留下具有感染力的基因,就可以利用病毒的感染力,把其所携带的外源基因送入细胞内。
第五种是显微注射法,即直接使用一支非常纤细的玻璃针头,把装载有外源基因的液体注入到细胞核内。
第六种是精子载运法,即先将精子与外源基因放在一起,让外源基因混入精子,使其产生融合(转形作用),再将转形的精子在体外与卵子结合,待育成胚胎后,送入子宫孕育。有时单单应用前述某一种方法,成功率往往不大理想,这时可以考虑组合以上数种方法,联合变化使用。
事实上,把基因送入目标细胞的技术,不断有各种新创意方法或辅助仪器设备出现,而这些都是为了更快速、更精准地改造生命。
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