Genetics 8

15
0 โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ (องคการมหาชน) สาขาชีววิทยา เอกสารประกอบการเรียนการสอนรายวิชา 40142 ชีววิทยา 2 บทที1 พันธุศาสตรและการแบงเซลล เอกสารประกอบการเรียนการสอนฉบับนี้ยังอยูระหวางดําเนินการปรับปรุงแกไข พันธุวิศวกรรม (Genetic engineering) เทคโนโลยีชีวภาพ (Biotechnology) คือ เทคโนโลยีที่จัดการเปลี่ยนแปลงสิ่งมีชีวิต โดยการนําเอา สิ่งมีชีวิตหรือชิ้นสวนของสิ่งมีชีวิตมาปรับปรุงทําใหมีคุณสมบัติตามตองการ ในอดีตเริ่มมีการใชเทคโนโลยี ชีวภาพกันมานานแลว เชน ในการปรับปรุงการเกษตร การนําจุลินทรียมาใชในการทําขาวหมาก เตาเจี้ยว นมเปรี้ยว ตลอดจนการพัฒนาพันธุพืชและพันธุสัตวชนิดตาง โดยใชความรู ทางเทคโนโลยีชีวภาพ เชน การฝากถายตัวออน และการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ พันธุวิศวกรรมเกี่ยวของกับการเคลื่อนยายยีน เชน นํายีนจาก พืชชนิดหนึ่งไปยังพืชอีกชนิดหนึ่งซึ่งไมเคยปรากฏยีนนั้นมากอน ทําใหพืชชนิดที่สองสามารถสรางสารทีพืชชนิดแรกสรางขึ้นได ทั้ง ที่เมื่อกอนพืชชนิดที่สองไมเคยสรางสารนั้นได เชน ขาวเปนพืชที่ปลูกใน พื ้นที่ชุมน้ําไดดีและไมทนแลง แตมีหญาชนิดหนึ่งมียีนทนแลงได ถาเราถายยีนทนแลงจากหญาเขาไปใน ขาวได เราก็จะสามารถปลูกขาวในที่แลงได พันธุวิศวกรรม (genetic engineering) หมายถึง กระบวนการตัดตอหรือเปลี่ยนแปลง องคประกอบทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตในหลอดทดลอง เพื่อใหมีคุณสมบัติตามตองการ ดวยวิธีการทีสามารถทําใหเกิดขึ้นตามขั้นตอนที่วางแผนไว (สามารถ engineer ได) แลวนําDNAหรือยีน ดังกลาวนั้นเขาสู เซลลของสิ่งมีชีวิตที่ตองการ ซึ่งDNAนั้นจะสามารถจําลองเพิ่มจํานวนตัวเอง (replication) และถายทอดไป ยังลูกหลานของสิ่งมีชีวิตที่เกิดขึ้นใหมได เชน การใสยีนของคนเขาสูแบคทีเรียจะทําใหไดแบคทีเรียตัวใหม ที่มีความสามารถผลิตโปรตีนของคนได เปนตน ดังนั้นพันธุวิศวกรรมเปนกระบวนการเปลี่ยนแปลงสาร พันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต เปนกระบวนการที่ไมไดเกิดขึ้นตามธรรมชาติ (artificial means) ทําใหไดสิ่งมีชีวิต ใหมซึ่งมีคุณสมบัติตามที่ตองการ เกิดการแปรผันของยีนไดรวดเร็วและสามารถทําใหเกิดสิ่งมีชีวิตที่มีการ ผสมยีนขามเผาพันธุได โดยการใสยีนของสิ่งมีชีวิตจากตางสปชีส เชน คนกับหนู หรือคนกับแบคทีเรีย เปนตน ดังนั้นพันธุวิศวกรรม จึงเปนเทคนิคการสราง DNA สายผสม (Recombinant DNA) เพื่อใหได สิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะตามตองการ ขั้นตอนการตัดตอ DNA โดยพันธุวิศวกรรม 1) การเตรียมชิ้น DNA ที่มียีนที่ตองการ อาจไดมาจาก 1.1 การแยกยีนจากโครโมโซมของเซลล จากการคนพบเอนไซมในแบคทีเรียที่สามารถตัดสาย DNA บริเวณที่มีลําดับเบสจําเพาะหรือตําแหนง ที่จําเพาะเจาะจง (Recognition site) ของ DNA ออกเปนชิ้นสวนเล็ก เรียกวา เอนไซมตัดจําเพาะ ใชสําหรับโรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ

description

Genetics8

Transcript of Genetics 8

  • 110 () 40142 2 1

    (Genetic engineering)

    (Biotechnology)

    (genetic engineering) ( engineer ) DNA DNA (replication) (artificial means) DNA (Recombinant DNA)

    DNA

    1) DNA 1.1 DNA

    (Recognition site) DNA

  • 111 () 40142 2 1

    (Restriction enzyme) 1,200

    DNA (sticky ends) DNA (blunt ends) 1.10

    1.10

    BamHI Bacillus amyloliquefaciens H G GATC C

    C CTAG G EcoRI Escherichia coli R factor G AATT C

    G TTAA G HindIII Hemophilus influenzae Rd A AGCT T

    T TCGA A NotI Norcadia otitidis-caviarum GC GGCC GC

    CG CCGG CG PstI Providencia stuartii C TGCA G

    G ACGT C AluI Arthrobacter luteus AG CT

    TC GA TaqI Thermus aquaticus T CG A

    A GC T

  • 112 () 40142 2 1

    1.80 1.2 mRNA DNA

    (complementary DNA cDNA)

    1.81 DNA mRNA

    1.3 nucleotide DNA nucleotide (Genetic code)

    5/

    3/ 5

    /3/

    5/

    3/5/

    5/

    3/

    3/ 5

    /3/

    5/

    5/3/

    3/

    5/

    / 5/3/

    35

    //5/

    5/

    // 5/3/

    5/

    5/3/

    3/

    333

    Digestion with restriction enzyme

    Digestion with restriction enzyme

    mRNA5

    /3

    /mRNA

    5/

    5/

    3/

    3/

    5/

    3/

    5/3/5

    /

    3/5/

    5/

    3/

    3/

    5/3/

    5/

    5/3/

    3/

    cDNA synthesis withReverse transcriptasecDNA synthesis withReverse transcriptase

  • 113 () 40142 2 1

    DNA

    5 / /3 nucleotide

    5 / /35 /5 / /3 /3 nucleotide

    3 /5 / 3

    5 //AATT

    3 /5 / 3

    5 //AATT

    3 /5 /3 /53 /5 / 3

    5 //3

    5 //AATT

    1.82 DNA 2) DNA

    DNA DNA PCR (polymerase chain reaction) DNA (primer) 4 dATP dCTP dGTP dTTP DNA 1 2 4 8 ( DNA (DNA fingerprinting))

  • 114 () 40142 2 1

    1 2

    1.83 PCR (polymerase chain reaction) DNA

  • 115 () 40142 2 1

    DNA (Gel Electrophoresis) DNA

    1.84 DNA

    3) DNA DNA vector

    (vector) DNA Host cell (Plasmid) DNA DNA DNA insert DNA (DNA ) DNA

    4) DNA DNA (Recombinant DNA) DNA DNA

  • 116 () 40142 2 1

    - Restriction endonuclease - DNA Ligase 3 - 5 Phosphodiester bond

    1.85 DNA Recombination DNA

    5) Recombinant DNA (host cell) host cell vector

    (Transformation) DNA (Recombinant DNA) 1.86

  • 117 () 40142 2 1

    6) (Screening)

    DNA (Recipient host cell) marker vector DNA DNA

    6.1. (Nucleic acid hybridization)

    1.87 DNA (Nucleic acid hybridization) 6.2. (Immunology)

    antibody

  • 118 () 40142 2 1

    6.3.

    1.88

    DNA DNA

    Restrictionenzyme

    Restrictionenzyme

    Restriction enzyme Restriction enzyme

    LigaseLigase

    VectorVector Recombinant DNARecombinant DNA

    host host

    HostHost

    1.89

  • 119 () 40142 2 1

    1.

    - (Diagnosis) (Thallassemia disease) - amniocentesis -

    1.90 (Gene therapy) -

  • 120 () 40142 2 1

    - (Insulin) (Interferons)

    1.91 (Insulin)

    - E. coli E. coli

  • 121 () 40142 2 1

    - - (Secondary metabolites)

    2.

    3.

    - (Protoplast fusion) - - - - - (transgenic plant)

  • 122 () 40142 2 1

    1.92

    1. (Agrobacterium - mediated gene transfer) 2. (Particle Bombardment) 3. (Electroporator) 4. DNA

  • 123 () 40142 2 1

    (B.T.) Cry1A ( () ) - GMOs Genetically modified organisms (DNA) (Gene)

    GMOs

    4.

    1.93 DNA

  • 124 () 40142 2 1

    1.94

    5.