分子克隆

分子克隆（molecular cloning）又譯分子選殖、分子純化繁殖，是分子生物學中的一系列實驗方法，用於組裝重組DNA分子並指導其在宿主生物體內複製。 「克隆」一詞的使用表明，該方法涉及複製一個分子，從而產生一群具有相同DNA分子的細胞。分子克隆通常使用來自兩種不同生物的DNA序列：一種是作為待克隆DNA來源的物種，另一種是作為重組DNA複製的宿主生物。分子克隆方法是現代生物學和醫學許多領域的核心。

在傳統的分子克隆實驗中，首先從目標生物體中提取待克隆的DNA，然後在試管中用酵素處理以產生較小的DNA片段。隨後，將這些片段與运载体DNA結合，生成重組DNA分子。之後，將重組DNA導入宿主生物體（通常是易於培養的、無害的實驗室大腸桿菌菌株）。這將產生一個細菌群體，其中重組DNA分子與宿主DNA一起複製。由於它們含有外源DNA片段，因此這些是轉基因或基因改造微生物（GMO）。該過程利用了單一細菌細胞可以被誘導攝取並複製單一重組DNA分子的特性。然後，該單一細胞可以呈指數級擴增，從而產生大量細菌，每個細菌都含有原始重組分子的拷貝。因此，最終得到的細菌群體和重組DNA分子通常被稱為「克隆」。嚴格來說，重組DNA指的是DNA分子，而分子克隆指的是組裝這些DNA分子的實驗方法。其思路是，可以將不同的DNA序列插入質粒中，這些外源序列將被攜帶到細菌中，並作為質粒的一部分進行複製。也就是說，這些質粒可以作為克隆載體來攜帶基因。

这一复制过程经常被用于增加並獲取DNA片段中的基因，但因為這個方法本身使用了基因剪貼的技術，也可用来增加某些任意的DNA序列，如啟動子、非編碼序列、化學合成的寡核苷酸或是隨機的DNA片段。

分子克隆目前多應用於基因克隆（gene cloning）又譯基因选殖，是指由基因組或DNA中選取並分離單個基因，將此單個基因導入宿主細胞中，進行擴增而複製出許多相同拷貝的過程。

 概述 
分子克隆利用了DNA化學結構在所有生物體內基本上相同的特性。因此，如果將任何生物體的任何DNA片段插入到含有DNA複製所需分子序列的DNA片段中，並將由此產生的重組DNA導入到提供複製序列的生物體中，那麼外源DNA將與宿主細胞的DNA一起在轉基因生物體中複製。

分子克隆與PCR的相似之處在於它們都允許DNA序列的複製。這兩種方法的根本差異在於，分子克隆涉及在活微生物中複製DNA，而PCR則是在不含活細胞的In vitro溶液中複製DNA。

 電腦上的克隆和模擬 
在實驗室進行實際克隆實驗之前，大多數的克隆實驗都是在電腦上使用專用軟體進行規劃。雖然可以使用任何文字編輯器以及線上工具（例如PCR引子設計工具）完成克隆的詳細規劃，但也有專門的軟體用於此目的。這些軟體包括 ApE （開源）、DNAStrider  （開源）、Serial Cloner  (gratis)、Collagene  （開源）和 SnapGene （商業軟體）。這些程序可以模擬PCR反應、限制性內切酶消化 (Restriction digest)、Ligation (molecular biology)等，即下文所述的所有步驟。

 參考資料 

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