Rekombinante DNA , DNA-Moleküle aus zwei verschiedenen Spezies die in einen Wirtsorganismus eingefügt werden, um neue genetische Kombinationen zu erzeugen, die für Wissenschaft, Medizin, Landwirtschaft und Industrie von Wert sind. Da der Fokus aller Genetik das Gen ist, besteht das grundlegende Ziel von Laborgenetikern darin, Gene zu isolieren, zu charakterisieren und zu manipulieren. Obwohl es relativ einfach ist, eine DNA-Probe aus einer Zellsammlung zu isolieren, kann das Auffinden eines bestimmten Gens in dieser DNA-Probe mit dem Auffinden einer Nadel im Heuhaufen verglichen werden. Bedenken Sie die Tatsache, dass jede menschliche Zelle ungefähr 2 Meter (6 Fuß) DNA enthält. Daher enthält eine kleine Gewebeprobe viele Kilometer DNA. Die rekombinante DNA-Technologie hat es jedoch ermöglicht, ein Gen oder ein beliebiges anderes DNA-Segment zu isolieren, was es Forschern ermöglicht, seine Nukleotidsequenz zu bestimmen, seine Transkripte zu untersuchen, sie auf hochspezifische Weise zu mutieren und die modifizierte Sequenz wieder in einen lebenden Organismus einzufügen.
DNA-Extraktion; rekombinante DNA Der Prozess der DNA-Extraktion ist notwendig, um DNA-Moleküle aus Zellen oder Geweben zu isolieren. Eine Reihe von Schritten, einschließlich der Verwendung von Protease-Enzymen, um Proteine von der DNA zu entfernen, sind erforderlich, um reine DNA zu isolieren, die für die Verwendung in späteren Verfahren wie Klonen oder Sequenzieren geeignet ist. Dr. Dominik Refardt/Universität Basel, Schweiz.
Die rekombinante DNA-Technologie ist das Zusammenfügen von DNA-Molekülen aus zwei verschiedenen Spezies . Das rekombinierte DNA-Molekül wird in einen Wirtsorganismus eingefügt, um neue genetische Kombinationen zu erzeugen, die für Wissenschaft, Medizin, Landwirtschaft und Industrie von Wert sind. Da das Gen im Mittelpunkt aller Genetik steht, besteht das grundlegende Ziel von Laborgenetikern darin, Gene zu isolieren, zu charakterisieren und zu manipulieren. Die rekombinante DNA-Technologie basiert hauptsächlich auf zwei anderen Technologien, der Klonierung und der DNA-Sequenzierung. Das Klonieren wird durchgeführt, um den Klon eines bestimmten interessierenden Gens oder einer bestimmten DNA-Sequenz zu erhalten. Der nächste Schritt nach dem Klonen besteht darin, diesen Klon unter anderen Mitgliedern der Bibliothek (einer großen Sammlung von Klonen) zu finden und zu isolieren. Sobald ein DNA-Segment kloniert wurde, kann seine Nukleotidsequenz bestimmt werden. Die Kenntnis der Sequenz eines DNA-Segments hat viele Verwendungszwecke.
DNA Lesen Sie mehr über DNA.Die Möglichkeit der rekombinanten DNA-Technologie entstand mit der Entdeckung von Restriktionsenzyme 1968 vom Schweizer Mikrobiologen Werner Arber. Im folgenden Jahr reinigte der amerikanische Mikrobiologe Hamilton O. Smith sogenannte Typ-II-Restriktionsenzyme, die aufgrund ihrer Fähigkeit, an einer bestimmten Stelle innerhalb der DNA zu spalten, für die Gentechnik essentiell waren (im Gegensatz zu Typ-I-Restriktionsenzymen, die DNA an zufälligen Stellen). Basierend auf Smiths Arbeit half der amerikanische Molekularbiologe Daniel Nathans 1970-71, die Technik der DNA-Rekombination voranzutreiben und zeigte, dass Typ-II-Enzyme in genetischen Studien nützlich sein könnten. Etwa zur gleichen Zeit entwickelte der amerikanische Biochemiker Paul Berg Methoden, um DNA-Moleküle an ausgewählten Stellen zu spalten und Segmente des Moleküls an die DNA eines Virus oder Plasmids anzuhängen, die dann in Bakterien- oder Tierzellen eindringen könnten. 1973 brachten die amerikanischen Biochemiker Stanley N. Cohen und Herbert W. Boyer als erste rekombinierte Gene in Bakterienzellen ein, die sich dann vermehrten.
Lesen Sie unten mehr: Erfindung der rekombinanten DNA-Technologie Restriktionsenzym Lesen Sie mehr über Restriktionsenzyme.Durch rekombinante DNA-Techniken wurden Bakterien geschaffen, die in der Lage sind, menschliche Insulin , menschliches Wachstumshormon, Alpha-Interferon, Hepatitis-B-Impfstoff und andere medizinisch nützliche Substanzen. Die rekombinante DNA-Technologie kann auch für die Gentherapie verwendet werden, bei der ein normales Gen in das Genom eines Individuums eingeführt wird, um eine Mutation zu reparieren, die eine genetische Krankheit verursacht. Die Möglichkeit, mithilfe der rekombinanten DNA-Technologie spezifische DNA-Klone zu erhalten, hat es auch ermöglicht, die DNA eines Organismus dem Genom eines anderen hinzuzufügen. Das hinzugefügte Gen wird als Transgen bezeichnet, das als neuer Bestandteil des Genoms an die Nachkommen weitergegeben werden kann. Der resultierende Organismus, der das Transgen trägt, wird als transgener Organismus oder genetisch veränderter Organismus (GVO) bezeichnet. Auf diese Weise wird ein Designer-Organismus hergestellt, der einige spezifische Veränderungen enthält, die für ein Experiment in der grundlegenden Genetik oder zur Verbesserung einer kommerziellen Sorte erforderlich sind.
Im Biologie Ein Klon ist eine Gruppe einzelner Zellen oder Organismen, die von einem Vorfahren abstammen. Dies bedeutet, dass die Mitglieder eines Klons genetisch identisch sind, da die Zellreplikation jedes Mal identische Tochterzellen produziert. Die Verwendung des Wortes Klon wurde auf die rekombinante DNA-Technologie ausgeweitet, die es Wissenschaftlern ermöglicht, viele Kopien eines einzelnen DNA-Fragments, wie eines Gens, herzustellen und identische Kopien zu erstellen, die bilden ein DNA-Klon. In der Praxis wird das Verfahren durchgeführt, indem man ein DNA-Fragment in ein kleines DNA-Molekül einfügt und dann dieses Molekül in einer einfachen lebenden Zelle wie einem Bakterium replizieren lässt. Das kleine replizierende Molekül wird DNA-Vektor (Träger) genannt. Die am häufigsten verwendeten Vektoren sind Plasmide (zirkuläre DNA-Moleküle, die aus Bakterien stammen), Viren und Hefezellen. Plasmide sind kein Teil des zellulären Hauptgenoms, aber sie können Gene tragen, die der Wirtszelle nützliche Eigenschaften verleihen, wie z. B. Arzneimittelresistenz, Paarungsfähigkeit und Toxinproduktion. Sie sind klein genug, um bequem experimentell manipuliert zu werden, und außerdem tragen sie zusätzliche DNA, die in sie gespleißt wird.
rekombinante DNA Schritte beim Engineering eines rekombinanten DNA-Moleküls. Encyclopædia Britannica, Inc.
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