重組 DNA 如何改變生物？基因轉殖原理、應用與經典範例
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重組 DNA
以人為方式將不同來源的 DNA 剪接在一起。
此重組 DNA 移入宿主細胞內，重組 DNA 便能在細胞內進行複製、轉錄和轉譯，合成蛋白質。
工具：
(1) 限制酶：可鑑別特殊鹼基序列的位置，並由此將 DNA 分子切開。
(2) 連接酶：將兩個 DNA 片段接合。
(3) 載體：將一生物的部分 DNA 傳至另一生物體。
a. 功能：將重組好的 DNA 送入細胞內。
b. 特性：可在生物體內複製、本身為 DNA。
c. 常用的載體：細菌的質體、病毒的 DNA。
(4) 宿主生物體：最常用細菌，若無法表現出真核生物特質可用酵母菌。
過程：
(1) 利用酵素將載體切開，使 DNA 的二端各呈單股。
(2) 利用相同的酵素切下選取的基因，使 DNA 的二端各呈單股。
(3) 將載體與選取的基因連接，成環狀的重組 DNA。
(4) 將重組 DNA 置入宿主中選取的基因隨載體在宿主體內複製、轉錄、轉譯。
(5) 合成蛋白質。
基因轉殖技術的應用
1. 定義
(1) 基因轉殖：藉由重組 DNA 將特定基因轉入微生物、動物或植物細胞內，使其在被轉殖的生物體內發揮其功能。
(2) 基因轉殖生物（或稱為基因改造生物；GMO「Genetically Modified Organism」）：被重組 DNA 轉殖的生物，包含基因轉殖微生物、基因轉殖動物、基因轉殖植物。
2. 基因轉殖微生物
(1) 目的：
a. 利用微生物快速增殖的特性，可以大量生產昂貴的藥材及疫苗。
b. 改造微生物，賦予新的功能。
(2) 實例：
a. 利用細菌生產人類的胰島素、生長激素、紅血球生成素等。
b. 改造出具有分解油汙的細菌，解決環境汙染問題。
3. 基因轉殖動物
(1) 目的：
a. 培育生長快速且健康的動物，提高品質，減少養殖成本。
b. 培育附加價值高的動物。
(2) 實例：
a. 品種改良：轉殖生長激素，使動物生長快速，如大西洋鮭魚。
b. 藥物研製：將特定基因如抗凝血因子基因轉入動物體內，產生特定蛋白以用來治療疾病。如臺灣的轉殖山羊會產生抗凝血因子，其羊奶可以純化出凝血因子，治療血友病。
4. 基因轉殖植物
(1) 目的：
a. 增加農作物抗病、抗蟲、抗除草劑的能力。
b. 增加農作物營養成分。
c. 提升花卉的品質與價值。
(2) 實例：
a. 玉米、棉花植入抗蟲基因，可減少農藥使用，降低種植成本。
b. 大豆植入抗除草劑基因，可降低除草成本。
c. 提高稻米中維生素 A 的含量，使稻米呈黃色，稱為黃金米。
d. 改變花朵的形態與顏色，引入香味與延長開花時間。
5. 基因轉殖技術的衝擊
基因的研究對整個人類的經濟、社會、政治、生態都將會帶極大的衝擊，大概會利多弊少。不過是福、是禍，無人能預知。例如：抵抗病毒、蟲害的基因改良作物，有可能會使病毒、細菌變得更無法抵抗，所謂「道高一尺，魔高一丈」，許多早先輕易就可消滅的細菌病毒，現在變得更為頑抗兇猛。生物基因的組合是經過億萬年的演化，才有今天的生態，我們不可因為人類需要什麼就隨意去改造別種生物，應該注意整個生物界的生態平衡，以免自食惡果。
範例 1
基因轉殖是一項重要的生物技術，下列有關基因轉殖技術的敘述，何者正確？
(A) 目前尚無法成功利用基因轉殖生物做成食品
(B) 基因轉殖細菌是將重組的 DNA 送入宿主細菌的細胞核
(C) 目前基因轉殖研究已能成功的將外源基因轉殖入真核細胞中
(D) 目前已可將胰島素相關外源基因導入糖尿病患者體內，幫助其產生胰島素
(E) 重組 DNA 技術需先以特定限制酶切開載體 DNA，另以其他種特定限制酶切取欲轉殖的基因，再以 DNA 接合酶（連接酶）重組
解答：1. C
(A) 已可做成食品；(B) 細菌無細胞核；(D) 應是將胰島素相關外源基因轉殖入細菌質體中，幫助製造胰島素；(E) 限制酶要同一種。
範例 2
下列哪些生物科技的成果，現階段運用到「重組 DNA」的技術？（應選 2 項）
(A) 試管嬰兒
(B) 複製羊桃莉
(C) 利用酵母菌生產胰島素
(D) 具有抗蟲基因的轉殖玉米
(E) 利用放射線誘發突變的植物種子
解答：2. CD
(A) 試管嬰兒的精卵還是來自親代，沒有重組 DNA；(B) 桃莉羊的基因與提供細胞核的親代一致，沒有重組；(E) 誘發突變不涉及重組 DNA。
範例 3
利用基因轉殖技術，人的胰島素基因可被轉殖進大腸桿菌，以便生產胰島素。由此可知下列有關哺乳動物與原核生物比較之推論，哪些正確？（應選 3 項）
(A) 兩者的轉譯機制相似
(B) 兩者都會產生胰島素
(C) 兩者都適用分子生物學中心法則
(D) 兩者的細胞分裂機制相似
(E) 兩者 DNA 中的核苷酸種類相同
解答：3. ACE
(B) 哺乳動物才會產生胰島素；(D) 兩者的細胞分裂機制差異很大。
莫斯利提醒
學習重組 DNA 與基因轉殖技術時，應掌握限制酶、連接酶、載體及宿主生物體的功能，並理解基因轉殖技術在微生物、動物與植物上的不同應用。除了熟悉技術原理與實例，也要注意基因轉殖技術可能帶來的生態與社會衝擊。
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