Có nhiều bước, công cụ và quy trình cụ thể khác được tuân theo trong công nghệ DNA tái tổ hợp , được sử dụng để sản xuất DNA nhân tạo nhằm tạo ra sản phẩm mong muốn. Hãy hiểu từng bước chi tiết hơn.
Contents
Công nghệ DNA tái tổ hợp là gì?
Công nghệ được sử dụng để sản xuất DNA nhân tạo thông qua sự kết hợp của các vật liệu di truyền khác nhau (DNA) từ các nguồn khác nhau được gọi là Công nghệ DNA tái tổ hợp. Công nghệ DNA tái tổ hợp được gọi phổ biến là kỹ thuật di truyền.
Công nghệ DNA tái tổ hợp xuất hiện với sự phát hiện ra các enzym giới hạn vào năm 1968 bởi nhà vi sinh vật học người Thụy Sĩ Werner Arber,
Chèn gen mong muốn vào bộ gen của vật chủ không phải là điều dễ dàng. Nó liên quan đến việc lựa chọn gen mong muốn để đưa vào vật chủ, sau đó là lựa chọn vectơ hoàn hảo mà gen đó phải được tích hợp và hình thành DNA tái tổ hợp.
Do đó DNA tái tổ hợp phải được đưa vào vật chủ. Và cuối cùng, nó phải được duy trì trong vật chủ và chuyển sang thế hệ con cái.
Cũng tham khảo- Gen
Công cụ của công nghệ DNA tái tổ hợp
Các enzym bao gồm các enzym giới hạn giúp cắt, các polymerase- giúp tổng hợp và các ligase- giúp liên kết. Các enzym giới hạn được sử dụng trong công nghệ DNA tái tổ hợp đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định vị trí mà tại đó gen mong muốn được đưa vào bộ gen vectơ. Chúng có hai loại, đó là Endonucleases và Exonucleases.
Các Endonuclease cắt bên trong sợi DNA trong khi các Exonuclease loại bỏ các nucleotide từ các đầu của sợi. Các endonuclease giới hạn đặc trưng cho trình tự, thường là các trình tự palindrome và cắt DNA tại các điểm cụ thể. Họ xem xét kỹ lưỡng chiều dài của DNA và thực hiện vết cắt tại vị trí cụ thể được gọi là vị trí giới hạn. Điều này dẫn đến kết thúc dính trong trình tự. Các gen mong muốn và các vectơ được cắt bởi các enzym giới hạn giống nhau để có được các nốt dính bổ sung, do đó làm cho công việc của các ligase dễ dàng liên kết gen mong muốn với vectơ.
Các vectơ – giúp mang và tích hợp gen mong muốn. Chúng là một phần rất quan trọng trong các công cụ của công nghệ DNA tái tổ hợp vì chúng là phương tiện cuối cùng mang gen mong muốn vào cơ thể vật chủ. Plasmid và thực khuẩn là những vectơ phổ biến nhất trong công nghệ DNA tái tổ hợp được sử dụng vì chúng có số lượng bản sao rất cao. Các vectơ được tạo thành từ nguồn gốc của sự sao chép – Đây là một trình tự nucleotide từ nơi bắt đầu sao chép, một điểm đánh dấu có thể lựa chọn – tạo thành các gen thể hiện tính kháng với một số loại kháng sinh như ampicillin; và các vị trí nhân bản – các vị trí được nhận biết bởi các enzym giới hạn, nơi các DNA mong muốn được đưa vào.
Sinh vật chủ – nơi đưa DNA tái tổ hợp vào. Vật chủ là công cụ cuối cùng của công nghệ DNA tái tổ hợp, lấy vector được thiết kế với DNA mong muốn với sự trợ giúp của các enzym.
Có một số cách mà các DNA tái tổ hợp này được đưa vào vật chủ, đó là – vi tiêm, sinh học hoặc súng bắn gen, làm mát và sưởi ấm luân phiên, sử dụng các ion canxi, v.v.
Cũng nên đọc: Tin sinh học
Quy trình Công nghệ DNA tái tổ hợp
Quy trình hoàn chỉnh của công nghệ DNA tái tổ hợp bao gồm nhiều bước, được duy trì theo một trình tự cụ thể để tạo ra sản phẩm mong muốn.
Bước 1. Phân lập vật liệu di truyền.
Bước đầu tiên và là bước khởi đầu trong công nghệ DNA tái tổ hợp là phân lập DNA mong muốn ở dạng tinh khiết, tức là không có các đại phân tử khác.
Bước 2. Cắt gen tại các vị trí nhận biết.
Các enzym giới hạn đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định vị trí mà tại đó gen mong muốn được đưa vào bộ gen vectơ. Những phản ứng này được gọi là ‘tiêu hóa enzym giới hạn’.
Bước 3. Khuếch đại các bản sao gen thông qua phản ứng chuỗi Polymerase (PCR).
Đây là một quá trình để khuếch đại một bản sao DNA đơn lẻ thành hàng nghìn đến hàng triệu bản sao sau khi gen quan tâm thích hợp đã được cắt bằng cách sử dụng các enzym giới hạn.
Bước 4. Sự kết nối của các phân tử DNA.
Trong bước Thắt nối này, việc nối hai đoạn – một đoạn DNA đã cắt và vector cùng với sự trợ giúp của enzyme DNA ligase.
Bước-5. Chèn DNA tái tổ hợp vào vật chủ.
Trong bước này, DNA tái tổ hợp được đưa vào tế bào vật chủ nhận. Quá trình này được gọi là Chuyển đổi. Sau khi chèn DNA tái tổ hợp vào tế bào chủ, nó sẽ được nhân lên và được biểu hiện dưới dạng protein được sản xuất trong điều kiện tối ưu.
Như đã đề cập trong Công cụ của công nghệ DNA tái tổ hợp, có nhiều cách khác nhau để đạt được điều này. Tế bào / sinh vật được biến nạp hiệu quả mang gen tái tổ hợp cho thế hệ con.
Cũng đọc: R-Factor
Ứng dụng công nghệ DNA tái tổ hợp
- Công nghệ DNA cũng được sử dụng để phát hiện sự hiện diện của HIV trong một người.
- Gene Therapy – Nó được sử dụng như một nỗ lực để khắc phục các khiếm khuyết gen làm phát sinh các bệnh di truyền.
- Chẩn đoán lâm sàng – ELISA là một ví dụ trong đó việc áp dụng tái tổ hợp
- Công nghệ DNA tái tổ hợp được sử dụng rộng rãi trong Nông nghiệp để tạo ra các sinh vật biến đổi gen như cà chua Flavr Savr, gạo vàng giàu protein, bông Bt để bảo vệ cây trồng chống lại sâu bi và nhiều hơn nữa.
- Trong lĩnh vực y học, công nghệ DNA tái tổ hợp được sử dụng để sản xuất Insulin.
Cũng tham khảo: Các sinh vật biến đổi gen (GMO)
Nhân bản DNA
Bản sao là một cụm các thực thể hoặc tế bào riêng lẻ là con cháu của một tổ tiên. Các dòng vô tính giống hệt nhau về mặt di truyền vì tế bào chỉ cần sao chép lại tạo ra các tế bào con giống hệt nhau mỗi lần. Các nhà khoa học có thể tạo ra nhiều bản sao của một đoạn DNA đơn lẻ, một gen có thể được sử dụng để tạo ra các bản sao giống hệt nhau cấu thành một bản sao DNA. Quá trình nhân bản DNA diễn ra thông qua việc chèn các đoạn DNA vào một phân tử DNA nhỏ. Phân tử này được tạo ra để sao chép trong tế bào sống, chẳng hạn như vi khuẩn. Phân tử sao chép nhỏ bé được gọi là chất mang vectơ DNA
Tế bào nấm men, virus, Plasmid là những vector được sử dụng phổ biến nhất. Plasmid là các phân tử DNA tròn được đưa vào từ vi khuẩn. Chúng không phải là một phần của bộ gen tế bào chính. Nó mang gen, cung cấp cho tế bào vật chủ những đặc tính có lợi như khả năng giao phối, khả năng kháng thuốc. Chúng có thể được thao tác một cách thuận tiện vì chúng đủ nhỏ và chúng có khả năng mang thêm DNA được đan vào chúng.
Khám phá thêm: Rối loạn di truyền.
Các ứng dụng của nhân bản gen
Dưới đây là các ứng dụng của nhân bản gen:
- Nhân bản gen đóng một vai trò quan trọng trong lĩnh vực y học. Nó được sử dụng trong sản xuất hormone, vitamin và kháng sinh.
- Nhân bản gen tìm thấy các ứng dụng của nó trong lĩnh vực nông nghiệp. Quá trình cố định nitơ được thực hiện bởi vi khuẩn lam, trong đó các gen mong muốn có thể được sử dụng để nâng cao năng suất cây trồng và cải thiện sức khỏe. Thực hành này làm giảm việc sử dụng phân bón do đó tạo ra sản phẩm không chứa hóa chất
- Nó có thể được áp dụng cho khoa học xác định và phát hiện một bản sao có chứa một gen cụ thể có thể được điều khiển bằng cách phát triển trong một môi trường được kiểm soát
- Nó được sử dụng trong liệu pháp gen, nơi một gen bị lỗi được thay thế bằng cách chèn một gen khỏe mạnh. Các bệnh y tế như bệnh bạch cầu và bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm có thể được điều trị bằng nguyên tắc này.
Xem thêm:
