3.4: Біотехнологія

Last updated
Save as PDF

Page ID: 56305

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

Ф-Д_Б98833С3С94А8А88Е5Д871Е0А4 АЦ4А 75С6С940Е2А4С9А44А72Е+зображення_крихіткий+зображення_крихіткий.JPG

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 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.

У ізоляції фермент (званий рестрикційний фермент) використовується для розриву ДНК в певній базовій послідовності. Це робиться для виділення гена.
Під час лігування фермент ДНК-лігаза об'єднує ізольований ген з плазмідною ДНК бактерій. (Плазміда - це кругова ДНК, яка не є частиною хромосоми і може відтворюватися самостійно.) Лігування проілюстровано на малюнку нижче. ДНК, що виходить, називається рекомбінантною ДНК.
При перетворенні рекомбінантна ДНК вставляється в живу клітину, як правило, бактеріальну клітину. Зміна організму таким способом ще називається генною інженерією.
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.

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.

Денатурування передбачає нагрівання ДНК, щоб розірвати зв'язки, що утримують дві нитки ДНК. Це дає дві окремі нитки ДНК.
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.
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.

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.

Рецензія

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

Ресурси

Зображення	Довідка	Атрибуції
	[Рисунок 1]	Кредит: Джоді Так; Закарі Вілсон Джерело: CK-12 Ліцензія Фонду: CC BY-NC
	[Рисунок 2]	Кредит: Jodi So; люб'язно надано лабораторією хімічної науки та технологій, Національний інститут стандартів та технологій Джерело: Фонд CK-12; Commons.wikimedia.org/wiki/file:Codis_profile.jpg Ліцензія: CC BY-NC 3.0; Громадське надбання