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, 這 類 小巧 靈活 的 ?
不止 有 一 種 , 而是 有 很多 種 , 每 一 種 ?
都 有 很 強 的 專一性 , 不同 的 ?
能 識別 DNA 大 分子鏈 上 不同 的 核 ?酸 序列 , 並 能 在 一 特定 部位 將 DNA 切斷 , 既 不會 認錯 對象 , 也 不會 錯切 一 刀 。 因為 基因 工程 就 是 根據 人們 的 需要 , 針對 基因 進行 「 加工 」 。 所以 在 基因 工程 中 , 限制性 內切 ?
扮演 了 非常 重要 的 角色 。 甚至 可以 說 , 沒有 限制性 內切 ?
, 就 不會 有 基因 工程 。 加工 離 不 開 工具 , 其中 最 重要 的 工具 , 就 是 一 把 能夠 剪切 DNA 的 「 剪刀 」 , 把 人們 想要 的 基因 片斷 剪切出來 , 再 進行 重新 組合 。 而 限制性 內切 ?
恰恰 可以 擔起 這 個 重任 , 它 不但 是 稱職 的 「 剪刀 」 , 而且 是 長 了 「 眼睛 的 」 , 所以 , 也 有 人稱 它 為 「 分子 手術刀 」 。 微生物 學家 在 發現 了 限制性 內切 ?
後 , 又 從 大腸 桿菌 中 發現 了 另 一 種 ?
, 它 具有 把 切碎 的 DNA 片段 連接起來 的 能力 , 因此 被 稱為 DNA 連接 ?
。 如果 把 內切 ?
比作 剪刀 的話 , 那麼 連接 ?
就 是 漿糊 了 。 大腸 桿菌 真是 基因 工程 的 大 「 功臣 」 。 大腸 桿菌 的 好處 還 不止 如此 。 它 的 「 脾氣 」 不錯 , 對 善意 的 外來 客人 從不 拒絕 , 比如 人類 的 基因 等等 。 而且 它 繁殖 的 速度 極 快 , 也 極好 培養 , 利用 它 的 這 個 特點 , 科學家 們 可以 做好 多事 。 比如 , 用 大腸 桿菌 生產 蠶絲 , 你 聽說 過 嗎 ? 內切 ?
和 連接 ?
的 發現 , 為 人類 有 目的地 改組 DNA 提供 了 物質 基礎 。 蠶寶寶 能 產 蠶絲 , 蠶絲 其實 是 一 種 稱為 絲蛋白 的 蛋白質 , 它 是 由 絲蛋白 基因 決定 的 。 如果 把 蠶寶寶 體 內 的 絲蛋白 基因 切割下來 , 與 每 二十五 分鐘 就 繁殖 一 代 的 大腸 桿菌 的 DNA 組裝 在一起 , 就 能 憑藉 重新 組裝 蠶寶寶 DNA 與 大腸 桿菌 DNA 的 技術 , 使 大腸 桿菌 生產 蠶絲 了 。 要是 這 一 計劃 能 實現 , 那麼 隨便 一 杯 自來水 , 就 可以 讓 它 佈滿 蠶絲 了 。 ◎PART 3 ‧ 看 不 見 的 工程 小小 「 運輸車 」 科恩 等 再次 把 金黃色 葡萄球菌 的 質粒 和 大腸 桿菌 的 質粒 「 組裝 」 成 雜合質粒 , 也 順利 地 把 這 種 雜合質粒 「 送入 」 大腸 桿菌 體 內 。 在 基因 工程 中 , 基因 經過 體 外 切割 和 重組 , 必須 放回 生物體 內 才 能 看出 「 加工 」 後 的 效果 。 我們 已經 知道 , 基因 的 體積 非常 非常 小 , 遺傳 物質 更 是 深居 細胞核 中 , 那 可 不 是 想 進 就 進 、 想出 就 出 的 事情 。 這 就 產生 了 一 個 難題 : 如何 將 基因 工程 的 傑作 ── 外來 基因 , 運送進 生物體 的 細胞核 呢 ? 科學家 們 發現 了 一 種 名叫 「 質粒 」 的 小傢伙 。 它 是 獨立 於 細菌 染色體 之外 的 環狀 DNA 分子 , 大小 只有 細菌 染色體 的 一% 左右 。 它 上面 只有 幾 個 基因 , 能 自由 進出 細菌 的 細胞 。 這些 小傢伙 「 友好 」 地 寄居 在 大腸 桿菌 等 細菌 的 體 內 , 和 它們 寄生 的 「 房東 」 相安無事 。 實際 上 , 對於 大腸 桿菌 來 說 , 質粒 是 可 有 可 無 的 , 有 它 不 多 , 沒 它 不少 , 失去 它 大腸 桿菌 照樣 過 得 好好 的 。 顯然 , 這 一定 是 個 「 吃 閒飯 」 的 傢伙 。 質粒 要 複製 繁殖 自身 , 必須 搭 宿主 的 車 , 而且 一 刻 也 離 不 開 它 。 但是 質粒 還 有 一 個 最 大 的 特點 , 就 是 具有 「 浸染 」 功能 , 它 可以 從 一 個 細菌 「 搬家 」 到 另 一 個 細菌 , 並且 賦予 細菌 一些 新 的 特徵 。 生物 工程 學家 發現 了 這 個 小傢伙 , 可 真是 如獲至寶 , 因為 質粒 具有 上述 特性 , 正 是 充當 基因 的 運輸 工具 的 合適 人選 。 首先 , 科學家 們 利用 「 剪 」 基因 的 「 剪刀 」 限制性 內切 ?
, 把 質粒 DNA 的 環切 開 , 將 選中 的 「 目的 基因 」 嫁接 上 , 再 讓 它 帶 著 外源 基因 去 浸染 大腸 桿菌 。 這樣 , 搭質粒 這 輛 「 運輸車 」 , 外源 基因 就 順利 進入 了 細菌體 內 , 並 可 表達出 我們 需要 的 產物 。 現在 我們 來 清點 一下 基因 工程 學家 們 的 戰果 。 從 大腸 桿菌 中 , 已經 獲得 了 剪切 基因 的 「 剪刀 」 , 連接 基因 的 「 漿糊 」 , 還 有 運載 基因 的 運載 工具 。 接下來 , 一 場 偉大 的 工程 ── 基因 重組 工程 開始 了 , 大腸 桿菌 仍然 扮演 著 重要 的 角色 。 基因 工程 的 第一 支 施工 隊伍 , 是 由 美國 史丹佛 大學 教授 科恩 統領 的 。 一九七三年 科恩 帶領 著 他 的 隊伍 , 從 大腸 桿菌 裡 取出 兩 種 不同 的 質粒 , 它們 各自 具有 一 個 抗 藥 基因 , 但 這 兩 種 質粒 上 的 抗藥 基因 是 分別 抵抗 不同 藥物 的 。 科恩 等 一 班 人 先 把 這 兩 種 質粒 上 的 抗 藥 基因 「 裁剪 」 下來 , 再 把 這 兩 個 基因 「 拼接 」 成 一 個 雜合 的 質粒 DNA , 重新 組合 並 把 它 送入到 大腸 桿菌 體 內 。 使 科恩 等 人 興奮 的 是 , 當 這 種 雜合質粒 進入 大腸 桿菌 體 內 後 , 得到 這 種 雜合質粒 的 大腸 桿菌 能 抵抗 兩 種 藥物 了 , 而且 由 這 種 大腸 桿菌 產生 的 後代 都 具有 雙重 抗藥性 , 這 表明 雜合 質粒 在 大腸 桿菌 的 細胞 分裂 時 , 也 能 像 大腸 桿菌 中 的 染色體 那樣 自我 複製 了 。 雖然 這 種 雙 抗藥性 的 大腸 桿菌 對 人類 毫無 價值 , 但 這 種 大腸 桿菌 的 出現 , 說明 人工 創造 的 DNA 大 分子 發揮 作用 了 。 這 意味 著 DNA 重組 技術 的 成功 , 也 標誌 著 基因 工程 的 首次 勝利 。 一九七四年 , 科恩 等 再次 把 金黃色 葡萄球菌 的 質粒 ( 上面 具有 抗 青黴素 的 基因 ) 和 大腸 桿菌 的 質粒 「 組裝 」 成 雜合質粒 , 也 順利 地 把 這 種 雜合質粒 「 送入 」 大腸 桿菌 體 內 , 凡是 得到 這 種 質粒 的 大腸 桿菌
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