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基因工程與生活應用

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第 4 單元:基因工程與生活應用. 基因工程與生活應用. 齊肖琪 老師. 本著作除另有註明外,採取 創用 CC 「姓名標示-非商業性-相同方式分享」台灣 2.5 版 授權釋出. Flickr kat m research. Wiki Boumphreyfr. 一個核苷酸. DNA 雙股螺旋. 糖類與磷酸骨架 ( Sugar-phosphate backbone ). 質體 (Plasmid). 細菌除了主要的基因體 (genomic DNA), 還有 一至數個質體 DNA (plasmid DNA). Wiki Adenosine. A A T T.

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第4單元:基因工程與生活應用

基因工程與生活應用

齊肖琪 老師

本著作除另有註明外,採取創用CC「姓名標示-非商業性-相同方式分享」台灣2.5版授權釋出

slide3

Wiki Boumphreyfr

一個核苷酸

DNA雙股螺旋

糖類與磷酸骨架

(Sugar-phosphate backbone)

slide4

質體

(Plasmid)

細菌除了主要的基因體(genomic DNA), 還有 一至數個質體DNA (plasmid DNA)

Wiki Adenosine

slide5

A A T T

T T A A

A A T T

T T A A

A A T T

A A T T

T T A A

T T A A

  • 限制酶

(Restriction enzymes)

- 有一定的辨識序列, 及一定的切割位置

  • 接合酶 (DNA ligase)
  • 重組DNA (recombinant DNA)
genetic engineering
Genetic Engineering(基因工程)

臺灣大學 齊肖琪

vector
如何篩選轉殖成功的載體(vector)?

Lac Z 基因由於中間插入外來基音而失去功效, 所以無法分解基質, 故長出來的菌落為白色

含有Lac Z 酵素可作用之基質培養基(X-gal)

藍色菌落

有活性的 Lac Z 酵素

完整的 Lac Z 基因

(Vector 可以是 Plasmid 也可以是病毒)

臺灣大學 齊肖琪

slide8
如何確認所篩到的載體帶有正確外源基因?

用一小段已知序列的核酸,標示之後當作探針(probe) ,與質體 DNA 進行雜合(hybridization)反應,如果這兩個序列內容互補,就一定能雜合成功而被辨識出來.

colonies containing

gene of interest

臺灣大學 齊肖琪

dna dna libraries genomic library
DNA資料庫(DNA Libraries)– 基因體資料庫(genomic library)

DNA fragments from source DNA

臺灣大學 齊肖琪

slide10

Wiki Retama

限制性片段多態性(Restriction Fragment Length Polymorphisms ,RFLP)可當作DNA指紋

電泳結果實際照

管同一性狀之對偶基因

同源染色體

Wiki Mnolf

slide11
基因工程應用於農業,清除污染,疾病治療, 促進成長等等

臺灣大學 齊肖琪

slide12

Wiki Karel Schmiedberger ml

基因工程的應用

  • 將接了特定基因的質體DNA 送入E coli去表現所要的蛋白質產物
  • 可以用發酵槽大量培養 E coli
slide14

用無害的痘病毒當DNA載體,接入目標病毒的一段基因,再送入人體去表現目標病毒的蛋白質,可當作疫苗使人的免疫系統對它產生抗體。用無害的痘病毒當DNA載體,接入目標病毒的一段基因,再送入人體去表現目標病毒的蛋白質,可當作疫苗使人的免疫系統對它產生抗體。

有致病性的病毒

臺灣大學 齊肖琪

無致病性但會感染人的病毒

slide15
基因工程在農業上的應用
  • 增加轉殖作物對蟲害的抗性
      • insert genes encoding proteins harmful to insects
  • 增加牛乳產量或換肉率
  • 增加轉殖基因食品的含鐵量或某種營養素

Wiki Skryabin BV et al.

Flickr Dimitry B

Wiki Skryabin BV et al.

Wiki Urville Djasim

slide16
含有胡蘿蔔素基因的轉殖稻米 ( transgenic rice)可以改善東南亞約70% 五歲以下兒童Vit. A 缺乏症

黃金米的發明者

GMO

(基因改造生物品)

Wiki Peter Beyer

slide17

以無性生殖複製動物

(Wilmut’s Animal Cloning Experiment)

芬多絲母羊

(核的提供者)

史考特黑臉母羊

(細胞質提供者)

乳腺細胞體外培養

(核內有2N染色體)

將卵細胞的核取出

將乳腺細胞核植入無核的卵細胞中

並電擊刺激細胞分裂

把體細胞的基因體(2N)殖入去核的卵細胞

slide18

刺激受核的卵細胞分裂,把胚胎細胞再殖入代理孕母的子宮中去完成發育刺激受核的卵細胞分裂,把胚胎細胞再殖入代理孕母的子宮中去完成發育

Q: 出生後的桃莉究竟像那隻羊?

A: 貢獻核, B: 貢獻卵, C:貢獻子宮

囊胚發育

電擊刺激

Wiki Toni Barros

送入代理孕母子宮

桃莉羊的誕生

slide20
細胞分化

受精卵

細胞分裂但未分化 (stem cells)

細胞外型尚未改變但細胞命運已決定

(血球原始細胞)

細胞外型分化完全

(紅血球, 白血球)

slide22

用特殊環境因子誘導幹細胞往指定方向分化,得到所要的組織,然後殖入個體。需要解決不同個體之間的組織相容性,否則會有排斥反應。用特殊環境因子誘導幹細胞往指定方向分化,得到所要的組織,然後殖入個體。需要解決不同個體之間的組織相容性,否則會有排斥反應。

Wiki Mike Jones

殖入病患體內,應用於醫療

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探討問題
  • 基因改造的生物對環境可能產生的影響?
  • GMO食品的安全性如何? 理由?
  • 基因轉殖生物與無性繁殖的生物是兩件事
  • 無性繁殖的動物至今發現那些問題? 優缺點?
  • 無性繁殖的人會產生那些倫理問題?
  • 幹細胞可來自早期胚胎,早期胚胎是不是一個生命個體?你贊成使用嗎?
  • 臍帶血為何受到重視?
  • 基因治療? 標靶治療?
cloned
無性生殖的株化(cloned)動物
  • 提供細胞核的細胞來源
    • 胚胎幹細胞(ESC)
    • 出生時臍帶血中的胎盤細胞
    • 體細胞
slide25

正常的基因

正常的基因

基因治療
  • 可用胚胎幹細胞(ESC)殖入目標基因,篩選確認有基因標的之ESC,取核,殖入去核卵,分裂發育,殖入代理孕母。
  • 把好的基因殖入病兆組織,替換壞的基因。

壞掉的基因

置換式基因修捕

slide26
影片教學
  • 基因工程 (Genetic solution) (Discovery)
    • 探討基因療法的成功案例
    • 探討基因改造可能引發的不良影響及”終極” 醫療工具所產生的利弊得失