轉基因之基因的剪刀——限制性內切酶

2021-02-12 易科學

限制性內切酶切割遺傳物質


「我立刻就知道這一定是限制性內切酶。」史密斯說道, 「那真是個絕妙的時刻——只要五分鐘,你就知道新發現誕生了。」

隨後,史密斯和他的同事不斷地重複著從細菌提取物中分離蛋白質的工作,在經歷了幾個月的枯燥乏味後,喜悅和滿足終於降臨:他們最終找到了限制性內切酶,還發現甲基化酶能夠通過用碳原子和氫原子來保護細菌本身的 DNA,以免被限制性內切酶「大卸八塊」。

現在我們知道了整個發現的過程,隨著研究的不斷深入開始有科學家將這種酶作為研究工,因為它能切割DNA。1972 年,史丹福大學的生物學家保羅 · 伯格(Paul Berg)利用限制酶切割 SV40 病毒的 DNA,然後用另一種酶將其他病毒的 DNA「粘到」切割後的 DNA 片段末端,創造出了由兩個物種的遺傳物質組成的 DNA 片段。

有什麼作用?


許多科學家發現了這種兩物種遺傳物質組成的DNA的潛力,因為生物之間的DNA編譯系統是近似的。比如說一個蛋白在植物或者動物體內產生的周期很長,那麼可以利用細菌的生長迅速的特點讓細菌來生產這些蛋白。這樣一來,細菌就可以表達屬於其他物種的蛋白質,變成活生生的「生物工廠」。

隨著研究的深入和發展,各種各樣的生物製藥公司不斷湧現,致力於使用限制性內切酶改造 DNA。1976年,基因泰克(Genentech)正式成立,至於將這一技術用於商業——該公司的科學家使用限制性內切酶來構造攜帶人胰島素基因的大腸桿菌菌株。在此之前,糖尿病患者只能購買從牛和豬的胰臟中提取的胰島素——價格昂貴,製作困難。而基因泰克生產的胰島素來自於巨大的金屬發酵罐所培育的細菌,這大大降低了胰島素製作成本。

現在的轉基因生物,比如細菌和植物,已經能夠生產藥物、食品、燃料甚至服裝面料。基因編輯技術已經慢慢滲透到各行業中,並產生了非常巨大的市場價值。僅2012年,美國單單在生物科技領域獲得的財務收入就超過 3240 億美元。

 

對人體有害嗎?


從整個限制性內切酶的發現過程,很容易看出轉基因只是賦予一個物種原本沒有的一個很小的功能,比如能生產一種蛋白或者幾種蛋白;並沒有從本質上將一個物種改編成另一個物種。現在的轉基因植物基本是增加作物的抗倒伏抗蟲抗旱的能力,這些能力的實現都是一些蛋白再起作用。就像前一篇《大眾誤解的基因》裡提到的,這些蛋白和基因在進入人體後都會被消化分解,基本對人體沒有危害。對於蛋白的產物,可能對其他生物有影響但能真正用到生產的轉基因作物都是經過嚴格的設計和篩選的;大部分就是把具有抗旱能力的A作物的抗旱基因轉嫁到沒有抗旱能力的B作物上,這樣B作物就具有了抗旱功能;而且通常A作物本來也是我們日常食物。

轉基因技術技術的本質只是綜合生物能力並不是創造生物,它必然有一個受體和一個或多個供體。

 

投稿、授權、合作事宜請聯繫resource@yikexue.com

或微信ID: yikexue2015

長按二維碼識別,可以關注/進入公眾號進行回復。

相關焦點

  • 什麼是分子剪刀?
    正是因為這些分子工具,我們才得以做出改變遊戲規則的發展,比如轉基因生物的出現!圖註:基因編輯的示意表現。分子剪刀是限制性內切酶的常用名稱。限制性內切酶是在特定點切割雙鏈DNA分子的蛋白質。這些酶是操縱DNA所必需的。這些酶在應用科學中得到了應用,它們也自然存在於各種原核生物中。
  • 酶之七種武器——II型限制性核酸內切酶
    專一性是酶中最基礎也是具特色的武學功法,其麾下六大家族各有所長,有的精通基團專一,有的擅長几何異構,有的專修旋光異構,而II型限制性核酸內切酶雖屬水解酶家族,卻修習武林中罕見的太極功法,具有獨特的識別迴文序列之能。
  • 基因剪刀合成生物:把藥物種出來!
    2016年CellGene雜誌刊登的美國百齡堂的專家關於合成生物的研究,更是讓基因剪刀首次應用到日常保健中來。專家通過姬松茸、藍莓、蟲草、蔓越橘、明日葉裡的多糖及黃酮和皂苷類基因,在酵母菌內轉化為新型β葡聚糖。其主要由D-葡萄吡喃糖以α,1→6鍵連接,支鏈點有1→2、1→3、1→4連接的,並且以β-1,3/-1,6結合,其活性超越傳統意義的酵母葡聚糖。發現其具有抗菌及免疫調節作用。
  • 限制性內切酶酶切的基本原理及操作步驟
    【基本原理】   限制性內切酶已有百餘種,每種酶有其特定的核苷酸序列識別特異性,酶的活性需Mg+2來激活。不同的酶也有許多差別:有些酶除需Mg+2外,還需ATP 等其他輔助因子的激活;切割位點和識別序列間的距離不同;有的內切酶同時具有甲基化作用。根據這些差別,可將限制性內切酶分為I、II 和III 種類型。
  • 轉基因到底是什麼?關於轉基因你必須要知道的幾點
    一、轉基因是什麼轉基因就是我們現在科學上的基因工程,它與納米技術和人工智慧並稱為世界三大尖端科技。基因工程又叫做DNA重組技術。二、基因工程的工具基因剪刀——限制性核酸內切酶這是一種存在於細菌體內,可以識別特定的DNA序列,並在特定的位點將DNA分子切開。
  • 「逆天改命」的基因剪刀,真的能解決遺傳病問題嗎?
    據報導,在2020年頒發的諾貝爾化學獎中,兩位女科學家因為改寫了生命的密碼,而獲此殊榮,同時,也讓「基因剪刀」一夜間成為了熱門詞彙,那麼,基因剪刀真的可以做到「逆天改命」,幫助人類徹底和遺傳病說再見嗎?今天,我們一起來討論一下。
  • 賽默飛世爾隆重推出FastDigest快速限制性內切酶
    2011年12月29日 — 賽默飛世爾科技近期推出Thermo Scientific Fermentas FastDigest快速酶,是為快速DNA酶切專門研發的進階版限制性內切酶。在30年的內切酶研究當中,我們積累的限制性內切酶生產菌株庫是業內最大的限制性內切酶生產菌株庫之一。
  • 第六章 從雜交育種到基因工程(二)
    2.工具(1)基因的「剪刀」—限制性核酸內切酶(限制酶)①識別位點:一種限制酶只能夠識別一種特定的核苷酸序列②作用位點:磷酸二酯鍵③作用結果:黏性末端或平末端(2)基因的「針線」—DNA連接酶①作用:連接黏性末端或平末端脫氧核糖和磷酸之間的缺口(3)基因的運載體—質粒(最常用)
  • 「基因剪刀」獲2020年化學獎,我們會如何看待
    這種基因組編輯的方法,俗稱為基因剪刀。開發基因剪刀跟化學有什麼關係?今年,因為「基因剪刀」而獲諾貝爾化學獎,那麼跟中國有什麼關係呢?「基因剪刀」要說跟中國的關係,首先要說的一點,就是中國存在著一個強大的反轉基因群體。「基因剪刀」這個強大的工具,肯定有助於轉基因的發展,在強烈反對轉基因的人們眼中,開發這樣的轉基因「工具」,顯然是「助紂為虐」吧。
  • 「基因剪刀」遇見跳躍基因會怎樣?
    《科學》和《自然》近日接連發文介紹了兩種新型CRISPR技術,均是通過利用「跳躍基因」的性質改進CRISPR技術的靶向準確性。都能編輯基因,「單身」時它們這樣工作CRISPR/Cas9技術是CRISPR技術的全稱,前面的「CRISPR」是「制導靶標」,後面的Cas9才是真正的「剪刀」。
  • 單鏈DNA介導的人工限制性內切酶PfAgo或可用於捕獲基因簇
    單鏈DNA介導的人工限制性內切酶PfAgo或可用於捕獲基因簇 來源: 生物催化劑設計與改造服務   發布者:左麗媛   日期:2017-02-21   今日
  • 用轉基因動物還能獲取治療人類疾病的重要蛋白質
    1967-1970年R.Yuan和H.O.Smith等發現的限制性核酸內切酶為基因工程提供了有力的工具;1972年Bery等將SV-40病毒DNA與噬菌體P22DNA在體外重組成功,轉化大腸桿菌,使本來在真核功能中合成的蛋白質能在細菌中合成,打破了種屬界限;1977年Boyer等首先將人工合成的生長激素釋放抑制因子14肽的基因重組入質粒,成功地在大腸桿菌中合成得到這
  • 重寫生命的「剪刀」——CRISPR/Cas9基因編輯技術
    這真可以說是突破性的成就,「重寫生命」這話也不誇張,DNA又是遺傳物質的載體,生物分子是兩條相互纏繞雙鏈結構,DNA上的功能片段就是基因。因為基因編輯技術就是對DNA的鏈條進行改動,能夠斷開鏈條後改動並重新連接,形成一個新的基因鏈條,就像把一根線剪斷,和另一根線連接那樣,基因編輯技術也被形象的被叫做「基因剪刀」。
  • 「基因剪刀」遇見跳躍基因 會擦出什麼火花
    「基因剪刀」遇見跳躍基因 會擦出什麼火花  解碼基因編輯  演藝界宋仲基宋慧喬的分手讓人直呼:只願曾經未相遇。而生物界的相遇卻往往讓人感慨:相見恨晚——  張鋒,一位「八零後」科學家,因發明最有效的基因編輯方法成名,被稱為CRISPR之父。
  • 轉基因作物的起源及其作用
    轉基因即是基因工程,是指利用DNA重組技術在體外通過人工「剪切」和「拼接」等方法,對各種生物的核酸(基因)進行改造和重新組合,然後導入微生物或真核細胞內進行無性繁殖,使重組基因在細胞內表達,產生出人類需要的基因產物,或者改造、創造新的生物類型。
  • 一把「剪刀」榮獲諾貝爾獎!基因剪刀——神落在人間的生命法杖!
    諾貝爾獎裡的一把神奇的剪刀:基因編輯技術CRISPR /cas9基因剪刀!:CRISPR /cas9基因剪刀!CRISPR /cas9基因剪刀徹底改變了分子生命科學,為植物育種帶來了新機遇,有望催生創新性癌症療法,並可能使治癒遺傳性疾病…」醫學或將產生革命性的變化,與以往的基因組編輯技術相比,人使用CRISPR、Cas9技術,可以對特定基因組位點實現刪除、修復、替換等等功能。
  • 這個夏天,內切酶和連接酶新CP官宣了!
    對,沒錯,這些就是Thermo Scientific FastDigest限制性內切酶,紫色的蓋子搭配綠色的緩衝液。非常感謝大家一直以來對FastDigest限制性內切酶的厚愛,也衷心希望它能給你的科學研究帶來便利。這個夏天,FastDigest限制性內切酶要跟大家撒糖了!
  • 有關限制性內切酶的幾個問題
    原理很簡單,內切酶太胖了,短了站不上去。活性下降的原因就是,你加酶的時候沒放冰盒上,或者往了關冰箱,或者就是過期了……換掉就好……第三個問題稍微有點複雜,啥是星活性,說白了,就是內切酶該切的地方沒切,不該切的地方瞎切的一種活性。
  • 轉基因:你應該了解的知識點!
    學過高中生物的一定對「轉基因」這個詞不陌生,轉基因技術是指利用DNA重組、轉化等技術將特定的外源目的基因轉移到受體生物中,並使之產生可預期的、定向的遺傳改變。轉基因技術是現代農業生物技術的核心組成部分 。