BM Genetik_Präsentation_1

  • 自由大學柏林

    • 基本模塊基因學。

    • 生物學研究所。

    • 植物表觀遺傳學部。

    • Dr. Silke Schilling

植物育種與生物技術

  • 生物技術的歷史：

    • 約公元前3000年：通過篩選進行植物育種。

    • 1886年：弗里德里希·米歇爾首次分離DNA。

    • 1928年：亞歷山大·弗萊明發現抗生素青黴素。

    • 1796年：愛德華·詹納進行第一次天花疫苗接種。

    • 1953年：詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克發表DNA結構。

    • 1966年：奧喬亞、尼倫貝格、馬泰和霍拉納解讀基因密碼。

    • 1977年：桑格、馬克薩姆和吉爾伯特開發DNA測序。

    • 1982年：首個重組藥物（包括胰島素）獲得批准。

    • 1984年：亞歷克·傑弗里斯開發基因指紋技術。

    • 1985年：凱里·B·穆利斯開發聚合酶鏈反應（PCR）。

    • 1990年：人類基因組計劃開始。

    • 2003年：人類遺傳物質的完整解碼完成。

    • 2005年：水稻基因組的測序完成。

定義

  • 生物技術：

    • 跨學科的方法來研究生物系統並應用其發現於實踐。

    • 包括古典和現代生物學、化學、物理學、工藝工程、材料科學和計算機科學等學科。

  • 基因工程：

    • 生物技術的一個分支。

    • 包含隔離、改變和轉移遺傳物質的方法。

生物技術的應用領域

  • 農業：

    • 飼料添加劑（例如：植酸酶）。

    • 可再生原料（例如：澱粉）。

  • 食品：

    • 維生素（例如：維生素C）。

    • 酶（例如：果膠酶）。

    • 調味劑（例如：香草醛）。

  • 家庭：

    • 洗滌和清潔劑（例如：蛋白酶）。

    • 纖維（例如：纖維素酶）。

    • 除臭噴霧（例如：環糊精）。

  • 醫學：

    • 診斷（例如：PCR）。

    • 藥物（例如：胰島素）。

    • 疫苗（例如：肝炎疫苗）。

    • 組織重建材料（例如：生化層）。

DNA的組成和結構

  • 磷酸根：

    • 符號：HO-P-OH

    • 醣-磷酸骨架。

  • 核苷酸組成：

    • 脫氧核糖 -> DNA的糖成分。

    • 鹼基：

    • pyrimidine鹼基：胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）。

    • purine鹼基：腺嘌呤（A）和鳥嘌呤（G）。

  • 鹼基對：

    • 腺嘌呤與胸腺嘧啶配對（A-T）。

    • 鳥嘌呤與胞嘧啶配對（G-C）。

DNA分離

  • 緩衝液：

    • 保持穩定的pH值並包含所有必要的化學物質。

    • 示例：TRIS緩衝液（微弱鹼性）。

  • 洗滌劑：

    • 打破細胞膜並釋放DNA。

    • DNA的水溶性：

    • DNA是極性分子，水合殼使其可溶。

    • DNA沉澱的過程：

      • 酒精作為非極性溶劑，重新調整水合殼。

質粒準備

  • 細菌含有質粒：

    • 質粒是雙鏈DNA的小環，能獨立繁殖。

    • 瞭解質粒對基因工程至關重要。

  • 自然質粒轉移：

    • 通過接合進行。

  • 基因工程中的載體：

    • 載體是專門的質粒，包含外源DNA並用於DNA的複製和分析。

  • 基因工程的模板：

    • 細菌染色體和質粒作為基因的載體。

轉化和轉導

  • 轉化：

    • 細菌吸收自由DNA。

  • 轉染：

    • 將DNA嵌入較高生物的完整活細胞中。

  • 轉導：

    • 通過細菌噬菌體將基因從一個細菌細胞轉移至另一個細菌細胞。

限制酶

  • 定義：

    • 限制性內核酸酶是在特定位置切割DNA的酶。

  • 功能：

    • 通過識別性切割保護細菌免受病毒DNA的損害。

  • 類型：

    • 類型I、II和III，其中類型II在基因工程中最常用。

  • 限制酶的性質：

    • 識別序列通常是回文的，由4-8個鹼基組成。

鋯藍色凝膠電泳

  • 一種根據大小分離DNA片段的技術。

  • 由於DNA帶有負電荷，DNA會朝向正電極移動。

移液器與實驗室實踐

  • 微升移液器的操作和細胞處理中的重要步驟。

  • 安全的操作和測量準確性對於實驗的成功至關重要。