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選修生物I-4-5

選修生物I-4-5

Assessment

Presentation

•

Biology

•

7th Grade

•

Practice Problem

•

Hard

Created by

東茂 葉

FREE Resource

46 Slides • 0 Questions

1

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DNA與生物科技

4-1 DNA 複製 4-2 基因的表現

4-3 基因表現的調控 4-4 遺傳變異

4-5 生物科技

2

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4-5
生物科技

醋

酒

麵包
起司

螢光魚

胰島素

傳統生物科技

現代生物科技

利用生物製造人類可用的產
物,以改善生活品質的技術

配合課本頁次:166

3

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4

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重組DNA

■人為將來自不同生物體的DNA分子

重新組合成一個新的DNA分子

■關鍵酵素:

●限制酶
●DNA連接酶

配合課本頁次:167

5

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限制酶

■ 1962年科學家在細菌中發現

■ 可辨識並切斷病毒DNA上的特定序列

● 辨識序列通常包含6~8個鹼基對,且呈「迴文」現象

● 如Eco RI 辨識「5’ GAATTC 3’

3’ CTTAAG 5’」

E. coli(大腸桿菌)

菌株名

發現順序

配合課本頁次:167

6

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限制酶

■ Eco RI 的切割部位 ■ Sma I 的切割部位

G A A T

T C

C T T A A G

黏端

C C C G G G

G G G C C C

鈍端

配合課本頁次:167

7

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DNA連接酶

AATTC

G

G
CTTAA
G
CTTAA

AATTC

G

含氮鹼基配對黏合

AATT C

G

G
C
TTAA

G
C
TTAA

AATT C

G

DNA連接酶連接DNA

AATTC

G

G
CTTAA

G
CTTAA

AATTC

G

配合課本頁次:167

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重組DNA分子的製備過程

含目標基因

之細胞

目標基因

大腸桿菌

染色體DNA

用相同限制酶切

割

目標基因

重組DNA

分子

質體DNA
質體

DNA
連接酶

黏端

限制酶辨認序列

黏端
限制酶辨認序列

配合課本頁次:168

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重組DNA分子的製備過程

含目標基因

之細胞

目標基因

大腸桿菌

染色體DNA

質體DNA
質體

限制酶辨認序列

配合課本頁次:168

10

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重組DNA分子的製備過程

可作為載體

•用以運送目標基因的DNA分子
•常見的有:細菌的質體和病毒的DNA
•其上通常具有標識基因,可用以篩選

如抗抗生素基因或螢光基因

質體

配合課本頁次:168

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重組DNA分子的製備過程

含目標基因

之細胞

目標基因

大腸桿菌

染色體DNA

用相同限制酶切

割

目標基因

重組DNA

分子

質體DNA
質體

DNA
連接酶

黏端

限制酶辨認序列

黏端
限制酶辨認序列

配合課本頁次:168

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想一想─限制酶的使用

■ 切割目標基因的DNA分子與載體DNA分子的限制酶

為什麼要相同呢?

配合課本頁次:168

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基因轉殖

■ 將重組DNA分子送入生物體內的步驟

此生物內含重組DNA分子,
稱為基因轉殖生物,或基改生物

● 基改細菌

● 基改動物

● 基改植物

配合課本頁次:169

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基改細菌的製備過程

目標基因

重組DNA

分子

轉殖

選殖

含抗生素
的培養基

基改細菌

配合課本頁次:169

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基改細菌

目標基因

重組DNA

分子

轉錄

轉譯

蛋白質

配合課本頁次:169

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基改細菌的應用

■ 製藥─基改細菌生產藥用蛋白質

●胰島素→糖尿病

●紅血球生成素→慢性腎衰竭貧血
●生長激素→成人生長激素缺乏症

●第八凝血因子→A型血友病

配合課本頁次:169

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基改細菌的應用

■ 食品工業─基改細菌生產纖維素酶

●分解水果細胞壁,增加榨汁量

■ 化工業─基改細菌分解原油或吸收重

金屬

●解決環境問題

配合課本頁次:169

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基改動物的製備過程

受精卵或
胚胎細胞

目標基因

含標識基因

的載體

重組DNA

分子

轉殖

發育

顯微注射

病毒感染

或

基改動物

配合課本頁次:170

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顯微注射

受精卵

在顯微鏡下,直接以微細針管穿刺細胞,將目標基因注
入受精卵中

配合課本頁次:170

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轉殖生長激素基因的老鼠

正常老鼠
基改老鼠

配合課本頁次:170

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基改動物的應用

■畜牧─品種改良

■食品

■製藥─基改動物生產藥用蛋白質

●臺灣研發之基改豬─酷比三號,

乳汁中含人類的第九凝血因子
,可供血友病患者使用

配合課本頁次:170

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基改植物的製備過程

基因槍

農桿菌

目標基因

含標識基因

的載體

重組DNA

分子

轉
殖

或

植物細胞

發育

基改植物

具營養價值,或能抗病、抗
蟲或抗除草劑的作物等

配合課本頁次:170

27

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以基因槍進行植物的基因轉殖

吸附DNA
的金粒子

配合課本頁次:171

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以農桿菌進行植物的基因轉殖

農桿菌

Ti質體

DNA
連接酶

目標基因

重組後的

Ti質體
轉殖

基改農桿菌

感

染

植物細胞

發育

基改植物

含目標基因
的T-DNA

配合課本頁次:171

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30

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製備重組DNA分子

可利用PCR

大量製備

目標基因

含標識基因

的載體

重組DNA

分子

配合課本頁次:172

31

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聚合酶連鎖反應(PCR)

■ PCR ( Polymerase Chain Reaction )

■ 1980年間,由美國穆勒斯發展出的技術,可大量複製

試管中微量DNA的特定片段

■ 所需的材料包括:

● 目標DNA片段

● DNA聚合酶

● DNA引子

● 去氧核苷三磷酸( dNTP )

包括:
dATP、dTTP、dCTP 和dGTP

配合課本頁次:172

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聚合酶連鎖反應(PCR)

事前準備

第一循環

•目標DNA

•引子一對
•DNA聚合酶
•dNTP

❶分
離

❷黏合引
子

❸複
製

(90~95℃)

(50~60℃)

(72℃)

第二循環

配合課本頁次:173

33

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聚合酶連鎖反應(PCR)

事前準備

第一循環

•目標DNA

•引子一對
•DNA聚合酶
•dNTP

❶分
離

❷黏合引
子

❸複
製

(90~95℃)

(50~60℃)

(72℃)

第二循環

第三循環

第三十循環
2

30

配合課本頁次:173

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耐高溫的DNA聚合酶

■ 陽明大學的錢嘉韻教授,在美國時與同事從

溫泉中的耐高溫菌 (Thermus aquaticus) 體
內,分離出耐高溫的DNA聚合酶(Taq DNA 聚
合酶)

■ Taq DNA聚合酶其最適合反應的溫度為72 ℃

左右,但在90 ∼ 95 ℃仍具有活性

配合課本頁次:172

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想一想

■ PCR 步驟的設計概念

● 兩長度相同的DNA分子,一條含40%的 GC 鹼基對,

另一條含20% 的 GC 鹼基對,以此兩條 DNA進行
PCR,第一步驟何者所需的溫度應較高?為什麼?

● 引子的位置與複製的DNA 片段大小有何關連性呢?

● 請比較利用 PCR 技術複製 DNA 與在細胞內複製

DNA 的過程,兩者所需物質有何異同?

配合課本頁次:172

37

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PCR的應用

■遺傳工程

■醫學診斷

■犯罪鑑識

■親子鑑定

■分子生物學的研究等

配合課本頁次:172

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DNA 指紋分析

❺結果分
析

❶細胞樣
本

❷萃取
DNA

❸PC
R

❹凝膠電
泳

電泳槽

凝膠
電泳
溶液

DNA樣本
(混入染料)
母 子 男1 男2

配合課本頁次:173

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40

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DNA 的凝膠電泳

電泳槽

凝膠
電泳溶液

DNA樣本
(混入染料)

•有孔洞,可供DNA分子穿過
•DNA片段大小不同,通過的速度不同

片段較大

片段較小

配合課本頁次:173

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42

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人類基因體計畫

■ the Human Genome Project ( HGP )

■ 將人類基因體的DNA全部定序並解析

● 泛指某生物體單倍數染色體上所有的遺傳物質

,包括基因及非編碼 DNA 序列

● 人類基因體包括:
22條體染色體 + 1條X染色體 + 1條Y染色體
約30億個鹼基對

配合課本頁次:174

43

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人類基因體計畫

■ the Human Genome Project ( HGP )

■ 將人類基因體的DNA全部定序並解析

■ 1990年開始進行,2003年宣告完成,臺灣榮陽團隊亦

參與其中

■ 定序完成的結果皆公諸於世,並且無條件讓需要者自

由取得此資訊

配合課本頁次:174

44

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人類基因體示意圖

配合課本頁次:174

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人類基因體定序新發現

■ 人類基因數目約2萬多個

■ 可經轉錄、轉譯合成蛋白質的「編碼DNA」約只佔2%

《遠少於先前預估!》

《其餘則為「非編碼DNA」!》

功能尚在研究中

配合課本頁次:175

46

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人類基因體定序的應用

人與人間的鹼基約有千分之一的差異

→體質不同
→醫療個人化

衍生問題:

就業歧視?保險費率?

配合課本頁次:175

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DNA與生物科技

4-1 DNA 複製 4-2 基因的表現

4-3 基因表現的調控 4-4 遺傳變異

4-5 生物科技

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