生物科技
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生物技術及其應用
自 1970 年代,生物技術突飛猛進 主因:重組 DNA 技術的成功
動植物細胞培養的工業化 應用:
探討生命科學的基本工具 其他工業、農業、畜牧及醫學的應用
重組 DNA 的原理與製作
製備載體和外源 DNA 載體:攜帶外源基因的構造
常用細菌質體或病毒 DNA 載體與外源 DNA 的處理:
以相同的限制酶辨識並切割 DNA 的特別位置
相同限制酶切割
DNA接合酶接合質體與目標基因
重組 DNA送入宿主細胞
篩選含目標蛋
白的菌落
大量培養並純化目標蛋白
目標基
因分離質體
轉形細胞可生長於 含抗生素的培養基
遺傳工程與生物技術 -1
必需用相同的限制酶切除
基因轉殖植物
農桿菌:一種植物病原體,通常存在土壤中,可侵入植物的根或莖中
農桿菌感染植物細胞外源 DNA進入植物細胞核中
載體
載體的特色 能攜帶外源 DNA 可自行大量複製 具有標誌基因
常見的有細菌的質體→感染細菌農桿菌的質體 (Ti 質體 )→感
染植物細胞噬菌體→感染細菌動物病毒→感染動物細胞
牛刀小試
下列有關製作重組 DNA 步驟,何者是正確的順序?( 甲 ) 使用限制酶 ( 乙 ) 使用 DNA 接合酶 ( 丙 ) 由細菌分離出質體 ( 丁 ) 將質體植入新的細胞
(A) 甲乙丙丁 (B) 乙丙甲丁 (C) 丙甲乙丁 (D) 丁丙乙甲
遺傳工程與生物技術 -3
離體培養
將生物體的細胞、組織和器官在人工控制的環境中培養,進行生長與發育
包括:植物組織培養動物幹細胞培養動物器官培養試管嬰兒 等
植物組織培養 將植物細胞或組織放在無菌環境及適當培養
基中培養的方法 主要原理:植物細胞具有全能性
一個細胞可分裂分化成完整的個體
取得頂端分生組織 消毒後放入培養液中
植物組織培養
形成癒合組織 癒合組織分化
於溫室中培養 幼苗形成後移植至土中
動物幹細胞
胚胎幹細胞 (全能細胞 ):經分裂和分化後,可形成各種細胞
成體幹細胞 (多能細胞 ):只能分化成數種類型的細胞
動物器官培養
從動物活體取出胚胎器官,在活體外進行發育和分化;或將成熟的器官在活體外維持其構造和功能
例如:以金屬網培養法培養骨骼 目的:器官移植
試管嬰兒
1978 年,英.布朗太太因罹患不孕症( 輸卵管閉塞,卵無法進入子宮 ) ,因而首度以試管嬰兒的方式產下子代
於試管中完成受精
於試管中發育為胚胎
將胚胎移入子宮中發育
試管嬰兒
以手術取出卵巢中的次級卵母細胞,與精子在試管 ( 現改用培養皿 ) 中進行受精作用
當受精卵分裂為八個細胞後,移入子宮中發育
我國衛生署完成「人工生殖受孕法」草 案,現送立法院審議
複製羊 - 桃莉羊
代理孕母
體細胞含核(2N) 卵細胞去核
(未受精 )
Dolly
Dolly Parton桃莉芭頓
生物技術在醫學上應用
利用細菌、真菌、動物和植物為製藥工廠,製造藥物及疫苗
生物反應器:利用全自動的反應器,提供基因轉殖細菌適宜的生長環境,以生產藥物
生物技術在醫學上應用
目前市面上出售的遺傳工程藥物及疫苗已有百餘種
如:胰島素、 B 型肝炎疫苗
胰島素
B肝疫苗
生物技術在醫學上應用
生物技術在醫學上應用
基因診斷: 利用生物技術偵測或診斷遺傳疾病 例如:羊膜穿刺法、絨毛膜取樣法
生物技術在醫學上應用
基因治療: 用正常基因取代異常基因,以達成治療疾病的目的
例: SCID 的治療 SCID ( 重症複合型免疫缺乏症 ) :
患者缺乏免疫力,沒有抵抗病原體感染的能力,兒童患者極易死亡
病因之一為第 20 對染色體中缺少合成腺嘌呤核苷酸脫胺酶 (ADA) 的基因
生物技術在醫學上應用
SCID 的治療 將無毒害的 DNA 病毒及人類 ADA 酵素基因,合成重組 DNA
將重組 DNA 送入病毒中與 SCID 患者的 T 細胞混合,選出含有 ADA 的 T細胞注入患者體內
遺傳工程與生物技術
右列 DNA指紋用於親子鑑定,請你判斷何者為該兒童之父親?
Ans:男性2
生物技術在醫學上應用 DNA 聚合酶連鎖反應 (PCR) :利用 DNA 聚合酶於適當溶液中大量複製DNA 片段
生物技術在醫學上應用 刑事醫學鑑定:
嫌疑犯的衣褲上常沾有被害人的血跡,只需極微量的血跡就能用於 DNA 指紋鑑定
生質能
生質:生物體的物質,目前常用纖維素較多的甘蔗、玉米、稻稈和木屑等
生質能:利用生物體的物質發酵轉化的酒精,
作為能量來源
生物技術的衝擊
生物科技為一門技術密集、經濟效益高的新興技術
在農業、畜牧業、醫療業及工業方面,都大力研發並廣泛應用
為人類帶來富足與舒適的生活,也為人類社會帶來莫大的衝擊
牛刀小試
下列哪一種生物技術可將極微量的 DNA 在短時間內大量複製?(A) 重組 DNA (B)離體培養 (C) 複製動物技術 (D)DNA 聚合酶連鎖反應 (PCR)。