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質體、載體與分子選殖

質體如何把你的基因帶入活細胞、什麼造就一個好的載體,以及轉化加細胞生長如何把一個基因擴增成數十億份拷貝。

質體:一個小小的DNA環

細菌帶有它們的主染色體,但許多細菌還擁有稱為質體的額外小DNA環。質體能獨立地自我複製,並在細胞分裂時被傳遞下去。這使它成為完美的遞送容器:用限制酶把它切開,放入你的基因,用連接酶封合,你就得到了一個準備搭車進入細胞的重組質體。

任何用來把基因帶入細胞的DNA分子都被稱為載體。質體最常用,但病毒和其他載具也可充當載體。一個好的載體需要三樣東西:一種在宿主中自我複製的方法、一個插入你基因的位置,以及一個可選擇標記——常常是一個抗生素抗性基因——它讓你能分辨哪些細胞攝取了載體。

轉化:把DNA送入細胞

轉化是細菌從周圍環境攝取重組質體的那一步。細胞通常不會輕易吞入DNA,所以我們要誘導它們——一個常見的技巧是把細胞在鹽溶液中冷卻後迅速熱激,這會短暫地使膜變得足夠通透,讓質體得以溜入。

培養皿中實際攝取質體的細胞只有少數。這時可選擇標記就顯出價值:把細胞塗布在含有抗生素的平板上,只有被轉化的細胞才能存活並生長。每個倖存者都建立一個菌落,而那個菌落中的每個細胞都攜帶著你基因的拷貝。

選殖:一個基因變成數十億

分子選殖意味著製造一段DNA的許多相同拷貝。由於單個細菌大約每20–30分鐘分裂一次,一個被轉化的細胞一夜之間就變成數百萬個——每個都攜帶並複製你的質體。到了早晨,你就擁有了實際上無限多的基因拷貝,全都來自一個起始分子。

  1. 用同一種酶切割基因和切開的質體載體;連接成一個重組質體。
  2. 轉化細菌,使少數細胞攝取質體。
  3. 在抗生素平板上篩選,使只有攜帶質體的細胞長成菌落。
  4. 把一個菌落放在液體培養基中生長;細胞增殖並把基因複製數十億次。