Klonierung
Das molekulare Klonen ist eine Art von Arbeit in der Molekularbiologie. Es wird verwendet, um rekombinante DNA-Moleküle zusammenzusetzen und ihre Replikation innerhalb von Wirtsorganismen zu steuern. Die Verwendung des Wortes Klonen bedeutet, dass ein DNA-Molekül aus einer einzigen lebenden Zelle verwendet wird, um eine große Population von Zellen mit identischen DNA-Molekülen herzustellen. Molekulare Klonierungsmethoden sind für viele Bereiche der modernen Biologie und Medizin von zentraler Bedeutung.
Beim molekularen Klonen werden im Allgemeinen DNA-Sequenzen von zwei verschiedenen Organismen verwendet: die Spezies, die die Quelle der zu klonenden DNA ist, und die Spezies, die als lebender Wirt für die Vermehrung (Replikation) der rekombinanten DNA dienen wird.
In einem molekularen Klonierungsexperiment wird die zu klonierende DNA von einem Organismus von Interesse gewonnen und dann im Reagenzglas mit Enzymen behandelt, um kleinere DNA-Fragmente zu erhalten. Diese Fragmente werden dann mit Vektor-DNA verbunden, um rekombinante DNA-Moleküle herzustellen. Die rekombinante DNA wird dann in einen Wirtsorganismus (typischerweise ein leicht zu züchtender, gutartiger Laborstamm von E. coli-Bakterien) eingeführt. Dadurch entsteht eine Organismenpopulation, in der rekombinante DNA-Moleküle zusammen mit der Wirts-DNA repliziert werden. Da sie fremde DNA-Fragmente enthalten, handelt es sich um "transgene" oder genetisch modifizierte Mikroorganismen (GMO).
Dieses Verfahren macht sich die Tatsache zunutze, dass eine einzelne Bakterienzelle dazu gebracht werden kann, ein einziges rekombinantes DNA-Molekül aufzunehmen und zu replizieren. Diese einzelne Zelle kann dann exponentiell vergrößert werden, um eine große Menge an Bakterien zu erzeugen, die jeweils Kopien des ursprünglichen rekombinanten Moleküls enthalten. Daher werden sowohl die resultierende Bakterienpopulation als auch das rekombinante DNA-Molekül allgemein als "Klone" bezeichnet. Streng genommen bezieht sich rekombinante DNA auf DNA-Moleküle, während sich das molekulare Klonen auf die experimentellen Methoden bezieht, mit denen sie zusammengesetzt werden.
Geschichte
Die Idee des molekularen Klonens zur Herstellung rekombinanter DNA wurde von Paul Berg, der 1980 den Nobelpreis für Chemie erhielt, gemeinsam mit Walter Gilbert und Fred Sanger erfunden.
Fragen und Antworten
F: Was ist molekulares Klonen?
A: Das molekulare Klonen ist eine Arbeitsmethode in der Molekularbiologie, die dazu dient, rekombinante DNA-Moleküle zusammenzusetzen und ihre Replikation in Wirtsorganismen zu steuern.
F: Wie funktioniert der Prozess des molekularen Klonens?
A: Bei einem molekularen Klonierungsexperiment wird die zu klonende DNA aus einem Organismus von Interesse gewonnen und dann im Reagenzglas mit Enzymen behandelt, um kleinere DNA-Fragmente zu erhalten. Diese Fragmente werden dann mit Vektor-DNA verbunden, um rekombinante DNA-Moleküle zu erzeugen. Die rekombinante DNA wird dann in einen Wirtsorganismus eingeführt (in der Regel ein leicht zu züchtender, gutartiger Laborstamm von E. coli-Bakterien). So entsteht eine Population von Organismen, in denen die rekombinanten DNA-Moleküle zusammen mit der Wirts-DNA repliziert werden.
F: Was enthalten diese Klone?
A: Die Klone enthalten fremde DNA-Fragmente, was sie zu transgenen oder genetisch veränderten Mikroorganismen (GVO) macht.
F: Wie viele Bakterienzellen können dazu veranlasst werden, ein einzelnes rekombinantes Molekül aufzunehmen und zu replizieren?
A: Eine einzelne Bakterienzelle kann dazu veranlasst werden, ein einziges rekombinantes Molekül aufzunehmen und zu replizieren.
F: Was geschieht, wenn sich diese einzelne Zelle repliziert?
A: Wenn sich diese einzelne Zelle repliziert, kann sie eine große Anzahl von Bakterien erzeugen, die jeweils Kopien des ursprünglichen rekombinanten Moleküls enthalten.
F: Gibt es einen Unterschied zwischen "rekombinant" und "molekularem Klonen"?
A: Streng genommen bezieht sich "rekombinant" auf die eigentlichen DNA-Moleküle, während sich "molekulares Klonen" auf die experimentellen Methoden bezieht, mit denen sie zusammengebaut werden.
