İçerik
- DNA Klonlama: Tanım ve Prosese Genel Bakış
- Plazmid Vektör Yöntemi
- PCR (Polimeraz Zincir Reaksiyonu) Yöntemi
- Plazmid Vektör ve PCR DNA Klonlama Yöntemlerinin Birlikte Kullanılması
- Biyoteknoloji için DNA Klonlama Örnekleri
- Araştırma İçin DNA Klonlama Örnekleri
- Gen Tedavisi için DNA Klonlama Örnekleri
Koyun dolması gibi bütün organizmaları klonlamak mümkündür, ancak DNA klonlaması farklıdır. Yapmak için moleküler biyoloji tekniklerini kullanır DNA dizilerinin veya tek genlerin özdeş kopyaları.
Genetik mühendislik yöntemleri kullanılarak, DNA genetik kodunun bölümleri tanımlanır ve izole edilir. DNA klonlaması daha sonra segmentlerdeki nükleik asit dizilerini kopyalar.
Elde edilen özdeş kopyalar ileri araştırmalar veya biyoteknoloji uygulamaları için kullanılabilir. Çoğunlukla kopyalanan gen, tıbbi tedavilerin bir parçasını oluşturabilen bir proteini kodlar. Dahil olmak üzere DNA teknolojisi DNA klonlaması Genlerin nasıl çalıştığını ve insanların genetik kodunun vücudun işleyişini nasıl etkilediğini anlamayı desteklemektedir.
DNA Klonlama: Tanım ve Prosese Genel Bakış
DNA klonlama, ileri organizmaların genetik kodunu içeren kromozomlarda bulunan DNA segmentlerinin aynı kopyalarını yapmak için moleküler biyoloji işlemidir.
İşlem, büyük miktarlarda hedef DNA dizileri. DNA klonlamanın amacı, hedef DNA dizilerini kendileri üretmek veya hedef dizilerde kodlanmış proteinleri üretmektir.
DNA klonlamasında kullanılan iki yöntem denir plazmid vektör ve polimeraz zincir reaksiyonu (PCR). İçinde plazmid vektör yöntem, DNA iplikçikleri kullanılarak kesilir Kısıtlama enzimleri DNA fragmanları üretmek için ve sonuçta meydana gelen bölümler daha fazla çoğaltma için plazmit denilen klonlama vektörlerine yerleştirilir. Plazmidler daha sonra DNA kopyalarını veya kodlanmış proteinleri üreten bakteri hücrelerine yerleştirilir.
İçinde PCR yöntemiçoğaltılacak DNA iplikçiklerinin adı verilen enzimlerle işaretlenmiştir. primerler. Bir polimeraz enzim, DNA zincirinin işaretli bölümünün kopyalarını oluşturur. Bu yöntem kısıtlama enzimleri kullanmaz ve küçük örneklerden klonlanmış DNA üretebilir. Bazen iki DNA teknolojisi yöntemi, her birinin en iyi özelliklerini bir genel reaksiyona dahil etmek için birlikte kullanılır.
Plazmid Vektör Yöntemi
Yöntemin vektörü, klonlanacak hedef DNA segmentini tutmak için kullanılan plazmid anlamına gelir. Plazmidler küçük dairesel teller kromozomal olmayan DNA bakteri ve virüs de dahil olmak üzere birçok organizmada bulunur.
Bakteriyel plazmitler, hedef DNA segmentini tekrar çoğaltma için bakteriyel hücrelere yerleştirmek için kullanılan vektördür.
Hedef DNA'nın seçilmesi ve izole edilmesi: DNA klonlama işlemi başlamadan önce, DNA sekanslarının, özellikle DNA segmentlerinin başlangıçları ve uçları tanımlanmalıdır.
Bu tür DNA dizileri, bilinen dizilerle mevcut klonlanmış DNA'yı kullanarak veya hedef DNA dizisi tarafından üretilen proteini inceleyerek bulunabilir. Dizi bilindikten sonra, karşılık gelen kısıtlama enzimleri kullanılabilir.
Hedef DNA'yı kısıtlama enzimleriyle kesmek: Kısıtlama enzimleri, hedef dizilerin başında ve sonunda DNA kodunu aramak için seçilir.
Kısıtlama enzimleri, sınırlama bölgeleri adı verilen özel bir kodlanmış baz çiftleri dizisi bulduğunda, kendilerini bu yere DNA'ya bağlarlar ve iplikçik parçalayarak DNA molekülünün etrafına sarılırlar. Hedef diziyi içeren kesilmiş DNA segmentleri şimdi çoğaltma için kullanılabilir.
Plazmid vektörünü seçme ve hedef DNA'yı ekleme: Uygun bir plazmid ideal olarak hedef DNA'nın kesildiği DNA zinciri ile aynı DNA kodlama dizilerini içerir. Plazmidin dairesel DNA teli, hedef DNA'nın kesilmesi için kullanılanlarla aynı kısıtlama enzimleriyle kesilir.
bir DNA ligaz enzimi DNA segmenti bağlanmasını teşvik etmek için kullanılır ve hedef DNA segmentinin uçları plazmid DNA'nın kesik uçları ile bağlanır. Hedef DNA şimdi dairesel plazmid DNA zincirinin bir parçasını oluşturur.
Plazmidin bir bakteri hücresine yerleştirilmesi: Plazmid klonlanacak DNA dizisini içerdiğinde, gerçek klonlama adı verilen bir işlem kullanılarak gerçekleştirilebilir. bakteri dönüşümü. Plazmidler, E. coli gibi bir bakteri hücresine yerleştirilir ve yeni DNA segmentlerine sahip hücreler, kopyalar ve ilgili proteinler üretmeye başlar.
Bakteriyel transformasyonda konakçı hücreler ve plazmitler, yaklaşık 12 saat boyunca vücut sıcaklığında inkübe edilir. Hücreler bazı plazmidleri emer ve bunları kendi plazmid DNA'sı olarak görür.
Klonlanmış DNA ve proteinlerin hasadı: DNA klonlama için kullanılan çoğu plazmit, antibiyotik direnç genleri DNA'larına dahil edilmiştir. Bakteriyel hücreler yeni plazmitleri emdiklerinde antibiyotiklere dirençli hale gelirler.
Kültür antibiyotiklerle tedavi edildiğinde, sadece yeni plazmitleri emen hücreler hayatta kalır. Sonuç, klonlanmış DNA ile saf bir bakteri hücresi kültürüdür. Bu DNA daha sonra toplanabilir veya karşılık gelen protein üretilebilir.
PCR (Polimeraz Zincir Reaksiyonu) Yöntemi
PCR yöntemi basittir ve mevcut DNA'yı yerinde kopyalar. Kısıtlama enzimleriyle kesmeyi veya plazmid DNA dizilerini yerleştirmeyi gerektirmez. Bu, özellikle sınırlı sayıda DNA şeridi ile DNA örneklerini klonlamak için uygun yapar. Yöntem DNA'yı klonlayabilse de, karşılık gelen proteinin üretimi için kullanılamaz.
DNA iplikçiklerinin açılması: Kromozomlardaki DNA, çift sarmal bir yapıda sıkıca sarılır. DNA'nın 96 santigrat dereceye ısıtılması işleminde denatürasyon DNA molekülünün açılmasını ve iki tel halinde ayrılmasını sağlar. Bu ayrılma gereklidir, çünkü bir seferde sadece tek bir DNA teli klonlanabilir.
Astarları seçmek: Plazmid vektör DNA klonlamasında olduğu gibi, klonlanacak DNA sekanslarının, DNA segmentlerinin başlangıcı ve uçları üzerinde özellikle durularak tanımlanması gerekir. Primerler, spesifik DNA kod sekanslarına bağlanan enzimlerdir ve hedef DNA segmentlerini işaretlemek için seçilmeleri gerekir. Doğru primerler, hedef segmentlerin başlangıç ve bitişlerini işaretlemek için DNA molekülü sekanslarına bağlanacaktır.
Astarları bağlamak için reaksiyonun tavlanması: Reaksiyonun yaklaşık 55 dereceye soğutulması denir tavlama. Reaksiyon soğudukça, primerler aktive edilir ve kendilerini bir hedef DNA segmentinin her bir ucundaki DNA zincirine bağlar. Primerler sadece belirteçler olarak işlev görür ve DNA şeridinin kesilmesi gerekmez.
Hedef DNA segmentinin aynı kopyalarını üretmek: Denilen bir süreçte uzantıIsıya duyarlı TAQ polimeraz enzimi reaksiyona eklenir. Reaksiyon daha sonra enzimi aktive ederek 72 santigrat dereceye kadar ısıtılır. Aktif DNA polimeraz enzimi, primerlere bağlanır ve bunlar arasındaki DNA dizisini kopyalar. İlk DNA dizilimi ve klonlama işlemi tamamlanmıştır.
Klonlanmış DNA veriminin arttırılması: İlk tavlama ve uzatma işlemi, mevcut DNA iplikçik kesimlerinin nispeten az kopyasını oluşturur. İlave DNA replikasyonu yoluyla verimi arttırmak için, primerleri yeniden aktive etmek ve diğer DNA ipliklerine bağlanmalarını sağlamak için reaksiyon tekrar soğutulur.
Ardından reaksiyonun tekrar ısıtılması polimeraz enzimini tekrar aktive eder ve daha fazla kopya üretilir. Bu döngü 25 ila 30 kez tekrarlanabilir.
Plazmid Vektör ve PCR DNA Klonlama Yöntemlerinin Birlikte Kullanılması
Plazmid vektör yöntemi, kesmek ve plazmidlerin içine sokmak için bol miktarda DNA tedarikine dayanır. Çok az orijinal DNA daha az plazmitle sonuçlanır ve klonlanmış DNA üretimine yavaş bir başlangıç yapar.
PCR yöntemi az sayıda orijinal DNA zincirinden büyük miktarda DNA üretebilir, ancak DNA bir bakteri hücresine implante edilmediğinden, protein üretimi mümkün değildir.
Küçük bir ilk DNA örneğinden klonlanacak olan DNA fragmanlarında kodlanan proteini üretmek için iki yöntem birlikte kullanılabilir ve bunlar birbirini tamamlayacak. İlk olarak, PCR yöntemi küçük bir numuneden DNA'yı klonlamak ve birçok kopya üretmek için kullanılır.
Daha sonra PCR ürünleri, üretilen DNA'yı istenen proteini üretecek bakteri hücrelerine implante etmek için plazmid vektör yöntemiyle kullanılır.
Biyoteknoloji için DNA Klonlama Örnekleri
Moleküler biyoloji, tıbbi ve ticari amaçlar için gen klonlama ve DNA replikasyonu kullanır. Klonlanmış DNA sekanslarına sahip bakteriler, ilaç üretmek ve genetik bozukluğu olan kişilerin kendilerini üretemediği maddeleri değiştirmek için kullanılır.
Tipik kullanımlar şunları içerir:
Biyoteknoloji, bitkilerde ve hayvanlarda yeni özellikler oluşturmak veya mevcut özellikleri geliştirmek için tarımda gen klonlamasını da kullanır. Daha fazla gen klonlandıkça, olası kullanım sayısı katlanarak artar.
Araştırma İçin DNA Klonlama Örnekleri
DNA molekülleri canlı bir hücrede materyalin küçük bir kısmını oluşturur ve birçok genin etkilerini izole etmek zordur. DNA klonlama yöntemleri, çalışmak için büyük miktarda spesifik bir DNA dizisi sağlar ve DNA, orijinal hücrede olduğu gibi proteinler üretir. DNA klonlaması, bu işlemi izolasyondaki farklı genler için incelemeyi mümkün kılar.
Tipik araştırma ve DNA teknolojisi uygulamaları şunları içerir:
Daha fazla DNA dizisi klonlandığında, ilave dizileri bulmak ve klonlamak daha kolaydır. Mevcut klonlanmış DNA segmentleri, yeni bir segmentin eskisiyle eşleşip eşleşmediğini ve hangi bölümlerin farklı olduğunu belirlemek için kullanılabilir. Bir hedef DNA dizisinin tanımlanması daha hızlı ve daha doğrudur.
Gen Tedavisi için DNA Klonlama Örnekleri
İçinde gen tedavisiklonlanmış bir gen, doğal geni zarar görmüş bir organizmanın hücrelerine sunulur. Belirli bir organizma işlevi için gerekli olan bir proteini üreten hayati bir gen, mutasyona uğramış, radyasyonla değiştirilmiş veya virüslerden etkilenmiş olabilir.
Gen düzgün çalışmadığında, hücreden önemli bir madde eksik. Gen tedavisi dener Geni, gerekli maddeyi üretecek klonlanmış bir versiyonla değiştirin..
Gen tedavisi hala deneyseldir ve teknik kullanılarak az sayıda hasta tedavi edilmiştir. Sorunlar, tıbbi bir durumdan sorumlu olan tek geni tanımlamak ve genin birçok kopyasını doğru hücrelere ulaştırmaktan kaynaklanmaktadır. DNA klonlaması daha yaygın hale geldiğinden, bazı özel durumlarda gen tedavisi uygulanmıştır.
Son başarılı uygulamalar şunları içeriyor:
Gen terapisi, DNA klonlamanın en umut verici uygulamalarından biridir, ancak daha fazla DNA dizisi incelendikten ve işlevleri belirlendikçe diğer yeni kullanımların çoğalması muhtemeldir. DNA klonlama, genetik mühendisliği için gerekli malzemeyi gerekli miktarlarda sağlar.
Genlerin rolü bilindiği ve uygun fonksiyonlarının kusurlu genlerin değiştirilmesiyle sağlandığı durumlarda, birçok kronik hastalık ve hatta kanser DNA teknolojisi kullanılarak genetik seviyede saldırıya uğrayabilir ve tedavi edilebilir.
İlgili içerik: