Gentechnik ist ein Wissenschaftszweig, der sich mit der direkten Modifikation oder Veränderung der genetischen Ausstattung eines lebenden Organismus befasst, um unnatürliche, aber wünschenswerte Eigenschaften auszudrücken. Bei der genetischen Veränderung werden normalerweise DNA und bestimmte Gentransformationen verwendet, um neue Genvariationen zu schaffen. Was sind einige der Komponenten dieser Gentechnik?
Das Grundprinzip der Gentechnik besteht darin, die Nukleinsäurezusammensetzung der DNA zu manipulieren oder zu verändern oder neue Gene in die DNA-Struktur des Empfängerorganismus einzufügen. Es gibt mehrere Hauptkomponenten, die in gentechnischen Techniken verwendet werden, einschließlich Enzyme, Klonierungsvektoren und kompetente Wirtszellen.
Enzym
In der Gentechnik werden 2 Arten von Enzymen verwendet, nämlich Restriktionsendonuclease- und Ligase-Enzyme. Restriktionsendonukleasen haben die Funktion, DNA-Phosphat-Zucker-Bindungen aufzubrechen und spezifische Nukleotide in DNA zu schneiden.
Daher sind die Restriktionsenzyme als „molekulare Scheren“ bekannt. DNA-Ligase hingegen ist ein Enzym, das DNA-Fragmente verbindet, indem es Diesterbindungen zwischen zwei Nukleotiden bildet.
Klonen von Vektor
Der Klonierungsvektor ist eine Komponente, die Gene trägt, die in die Wirtszelle eingefügt werden sollen. Ein Klonierungs-Ventor muss einen Replikationsursprung (ORI) haben, der den Beginn der DNA-Replikation markiert, einen selektierbaren Marker, der dabei hilft, die Zelle zu identifizieren, die von der ursprünglichen Zelle umgewandelt werden soll, und eine Restriktionsstelle oder einen Klonierungsbereich. ist eine typische DNA-Sequenz, die das Restriktionsenzym erkennt.
Ein Klonierungsvektor hat mehr als eine Restriktionsstelle. Einige der Restriktionsstellen für einige Endonuklease-Enzyme im Vektor werden als Polylinker bezeichnet. Es gibt mehrere bekannte Arten von Klonierungsvektoren, nämlich Plasmide, Bakteriophagen, Cosmide, Vektoren, YAC, Tierviren und Pflanzenviren.
- Plasmide sind Klonierungsvektoren, die am häufigsten beim Klonierungsprozess für Bakterien verwendet werden. Plasmide sind extrachromosomale DNA, die normalerweise kreisförmig ist, und diese Plasmide werden in Bakterienzellen gefunden. Bakterien haben die Fähigkeit, sich schnell zu teilen, daher werden Plasmide oft als Vektoren zum Tragen von Genen verwendet, um ein bestimmtes Produkt in kurzer Zeit herzustellen.
- Bakteriophage ist ein Virus, das Bakterien infiziert, indem es ihre DNA in die Wirtsbakterien einfügt. Virale DNA kann manipuliert werden, indem man ein fremdes Gen einfügt und es dann in die Bakterien einfügt. Die für Klonierungsvektoren entwickelten Bakteriophagen sind Lambda- und M13-Bakteriophagen.
- Cosmid ist eine Kombination aus mehreren Teilen des Plasmidvektors und der COS-Stelle des Lambda-Bakteriums. Das Cosmid ermöglicht der Ziel-DNA, in den Lambda-Kopf einzudringen. Der Vorteil der Verwendung von Cosmiden ist ihre hohe Transformationseffizienz und sie können 45 kb fremde DNA tragen.
- Der YAC-Vektor ist ein Vektor, der entwickelt wurde, um sehr große DNA-Segmente zu klonieren.
- Tiervirus, Tiervirus-DNA kann manipuliert werden, um fremde DNA in kultivierte Tierzellen einzufügen. Zum Beispiel Simianvirus 40 (SV 40), Adenovirus und Papillomavirus.
- Pflanzenviren, diese Viren können manipuliert werden, um fremde DNA in Pflanzenzellen einzuschleusen. Zum Beispiel Tabakmosaikvirus (TMV) und Blumenkohlmosaikvirus (CaMV).
Kompetente Wirtszelle
Die kompetente Wirtszelle funktioniert, um rekombinante DNA-Moleküle zu reproduzieren, die gentechnisch verändert wurden. Einige der verwendbaren Wirtszellen sind Bakterien, Hefen, Pflanzen- und Tierzellen. Der am häufigsten verwendete Bakterientyp ist E-Coli, da er leicht zu züchten und zu kontrollieren ist, eine Vielzahl von Vektoren akzeptieren kann und sich schnell teilt.
Darüber hinaus sind kompetente Zellen Zellen, die in der Lage und bereit sind, fremde DNA aufzunehmen. Wobei diese Zellen normalerweise unter Verwendung eines CCMB80-Puffers hergestellt werden, der ein zweiwertiges Kationensalz, nämlich CaCl2, enthält. Dieses Salz dient dazu, die Ladung auf der Zellmembran zu ändern, so dass die Bakterienzelle nicht selektiv gegenüber fremden Molekülen, einschließlich Plasmidvektoren, ist. Außerdem kann bei Anwendung der Hitzeschockmethode mit einer Temperatur von ca. 420°C die Fremd-DNA in die Wirtszelle eindringen.
