Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

3.13: Біотехнологія

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    2087

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Так як же вчений працює з ДНК?

    Завжди починається з послідовності. Після того, як послідовність відома, можна зробити набагато більше. Конкретні регіони можуть бути ізольовані, клоновані, посилені, а потім використані, щоб допомогти нам.

    Методи біотехнології

    Біотехнологія - це використання технологій для зміни генетичного складу живих істот для людських цілей. Як правило, метою біотехнології є створення організмів, корисних для людини, або для лікування генетичних порушень. Наприклад, біотехнології можуть бути використані для створення культур, які протистоять комахам-шкідникам або дають більше їжі, або для створення нових методів лікування захворювань людини.

    Біотехнологія: Невидима революція можна побачити за адресою http://www.youtube.com/watch?v=OcG9q9cPqm4.

    Яке відношення має до мене біотехнологія? Обговорюється в наступному відео: http://www.youtube.com/watch?v=rrT5BT_7HdI (10:01).

    Біотехнологія використовує різні методи для досягнення своїх цілей. Двома часто використовуваними методами є клонування генів та полімеразна ланцюгова реакція.

    Клонування генів

    Клонування генів - це процес виділення та виготовлення копій гена. Це корисно для багатьох цілей. Наприклад, клонування генів може використовуватися для виділення та створення копій нормального гена для генної терапії. Клонування генів включає чотири етапи: ізоляція, лігування, трансформація та відбір. Переглянути інтерактивну анімацію про клонування генів можна за цим посиланням: http://www.teachersdomain.org/asset/...int_geneclone/.

    1. У ізоляції фермент (званий рестрикційний фермент) використовується для розриву ДНК в певній базовій послідовності. Це робиться для виділення гена.
    2. Під час лігування фермент ДНК-лігаза об'єднує виділений ген з плазмідною ДНК бактерій. (Плазміда - це кругова ДНК, яка не є частиною хромосоми і може відтворюватися самостійно.) Лігування показано на малюнку нижче. ДНК, що виходить, називається рекомбінантною ДНК.
    3. При перетворенні рекомбінантна ДНК вставляється в живу клітину, як правило, бактеріальну клітину. Зміна організму таким способом ще називається генною інженерією.
    4. Вибір включає вирощування трансформованих бактерій, щоб переконатися, що вони мають рекомбінантну ДНК. Це необхідний крок, тому що трансформація не завжди успішна. Для подальшого використання підбираються тільки бактерії, які містять рекомбінантну ДНК.

    рекомбінантна ДНК

    Лігування. ДНК-лігаза з'єднує разом ізольований ген і плазмідну ДНК. При цьому виробляється рекомбінантна ДНК.

    Рекомбінантна технологія ДНК обговорюється в наступних відео та анімаціях: http://www.youtube.com/watch?v=x2jUMG2E-ic (4.36), http://www.youtube.com/watch?v=Jy15BWVxTC0 (0.50), (0.50),[1] (7.20), http://www.youtube.com/watch?v=sjwNtQYLKeU http://www.youtube.com/watch?v=Fi63VjfhsfI (3:59).

    Експерименти Стенлі Коена і Герберта Бойєра, піонерів генної інженерії, пояснюються у відео за адресою https://www.youtube.com/watch?v=nfC689ElUVk. Детальніше про цих піонерів можна знайти на сайті http://www.dnalc.org/view/16033-Stanley-Cohen-and-Herbert-Boyer-1972.html.

    Полімеразна ланцюгова реакція

    Полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР) робить багато копій гена або іншого сегмента ДНК. Це може бути зроблено для того, щоб зробити велику кількість гена для генетичного тестування. ПЛР включає три етапи: денатурування, відпал та подовження. Три кроки проілюстровані на малюнку нижче. Вони повторюються багато разів за цикл, щоб зробити велику кількість гена. Ви можете подивитися анімацію ПЛР за цими посиланнями:

    1. Денатурування передбачає нагрівання ДНК, щоб розірвати зв'язки, що утримують дві нитки ДНК. Це дає дві окремі нитки ДНК.
    2. Відпал передбачає охолодження окремих ниток ДНК і змішування їх з короткими сегментами ДНК, званими праймерами. Праймери мають базові послідовності, які доповнюють сегменти окремих ниток ДНК. В результаті утворюються зв'язки між нитками ДНК і праймерами.
    3. Розширення відбувається, коли фермент (Taq полімераза або Taq ДНК-полімераза) додає нуклеотиди до праймерів. Це виробляє нові молекули ДНК, кожна з яких включає одну з оригінальних ниток ДНК.

    Процес полімеразної ланцюгової реакції

    Полімеразна ланцюгова реакція. Полімеразна ланцюгова реакція включає три етапи. Для роботи процесу потрібні високі температури. Фермент Taq полімераза використовується на кроці 3, оскільки він витримує високі температури.

    Резюме

    • Біотехнологія - це використання технологій для зміни генетичного складу живих істот для людських цілей.
    • Клонування генів - це процес виділення та створення копій сегмента ДНК, такого як ген.
    • Полімеразна ланцюгова реакція робить багато копій гена або іншого сегмента ДНК.

    Дізнатися більше

    Використовуйте цей ресурс і відео, пов'язані з цим ресурсом, щоб відповісти на наступні питання.

    • Полімеразна ланцюгова реакція на www.dnalc.org/resources/spotlight/index.html.
    1. Хто розробив ПЛР?
    2. Що дозволяє ПЛР?
    3. Опишіть 3 етапи, що беруть участь у ПЛР.
    4. Приблизно скільки копій конкретного сегмента ДНК можна зробити методом ПЛР?

    Рецензія

    1. Визначте біотехнології.
    2. Що таке рекомбінантна ДНК?
    3. Визначте етапи клонування генів.
    4. Для чого потрібна полімеразна ланцюгова реакція?
    5. Опишіть три етапи ПЛР.