生物技術的概論.ppt

DNA與遺傳物質 1909年，丹麥的植物遺傳學家約翰遜開始以「基因」取代「遺傳因子」一詞。 1910年，美國遺傳學家摩根藉由果蠅的研究，終於證明了基因的確是存在染色體上。然而，其真正確立DNA是遺傳物質的，是兩組科學家的重要貢獻。 一位是英國生物學家格里夫茲所進行細菌轉型實驗 您的瀏覽器，不支援script語法，請按此連結細菌轉型實驗；另外是赫希與蔡斯兩位科學家進行的噬菌體實驗 ，他們相繼地證實了DNA才是真正的遺傳物質，而不是蛋白質。 細菌的轉型作用(Transformation)－DNA為遺傳物質的直接證據：1928年，英國的生物學家Griffith格里夫茲，他利用兩種不同品系(Strain)的細菌來感染老鼠，並觀察受感染的老鼠之生存情形，而這個實驗的結果証明了遺傳物質是DNA而不是蛋白質。 赫希(Hershey)與蔡斯(chase)，利用放射性同位素追蹤法，證明噬菌體的遺傳物質亦為DNA。 生命操控機制 DNA轉錄 transcription及本身的複製 replication → RNA 轉譯 translation →蛋白質→ 控制生理生化現象 不含DNA之RNA病毒，可由RNA控制。 有些經由反轉錄酶reverse transcriptase將RNA形成DNA（反轉錄病毒、B型肝炎病毒） RNA又分為 傳訊者messenger RNA (mRNA) 傳遞者trasfer RNA (tRNA) 核糖體ribosome RNA (rRNA) 轉錄作用 轉譯作用 核醣體RNA 轉運RNA 蛋白質 轉錄作用與轉譯作用 轉錄作用： 原核生物：細胞質 真核生物：細胞核 經過剪切才成熟 轉譯作用：細胞質中的核醣體 根據mRNA指令合成胜肰 核醣體：多種蛋白質+核醣體RNA 生命的最小分子：核酸 核酸是以核酸為單元體所聚成的巨分子，乃細胞內分子量最巨大的功能性分子，包括DNA 及RNA ( 核醣核酸，ribonucleic acid)；其主要功能為遺傳訊息的貯存、傳遞與表現。 透過X 射線照射原子時所產生的繞射去了解DNA 的結構。從這些X 射線影像推測這可能是一個螺旋狀結構，進而解開了DNA 的化學結構。 DNA與RNA的結構 遺傳物質：核酸(nucleic acid) 核酸：DNA（去氧核醣核酸）、RNA（核醣核酸） 核酸基本單位：核苷酸(nucleotide) 核苷酸：鹼基(base)、五碳醣(pentose sugar)、磷酸(phosphate) 3、DNA的高级結構 1）定義：指DNA双螺旋進一步扭曲盤繞所形成的特定空間结構。是一種比双螺旋更高陳次次的空間構象。 2）主要形式：超螺旋结構（正超螺旋和負超螺旋） DNA的複製方式 岡崎片段 聚合酶 接合酶 延遲股 前導股 複製叉口 DNA的複製 DNA 轉 錄 RNA 圖示 生命過渡分子：核醣核酸 RNA ( 核醣核酸，ribonucleic acid) RNA 是DNA 變成蛋白質的中間物質。 核醣體 主要由RNA (ribosomal RNA, rRNA) 以及蛋白質所組成，大小約為30 nm 。 移轉RNA (transfer RNA,tRNA)：攜帶漂浮在細胞質中的特殊胺基酸至核醣體上，而參與蛋白質合成反應。 信使RNA (messenger RNA, mRNA)：參與蛋白質合成反應。 RNA 分為三種，mRNA、rRNA、tRNA。當mRNA 由DNA所轉錄出來後，rRNA 與tRNA 便會依據遺傳密碼合成所要的蛋白質。 蛋白質 蛋白質亦是維持生命最重要的分子，說它是生物性奈米最為恰當。透過DNA 的轉錄及轉譯，蛋白質於是被製造出來 。 蛋白質在具備自己本身的生物活性之前最重要的一件事就是摺疊成特殊的結構。 一條300個胺基酸的蛋白質因為摺疊的不同而產生不同的形狀。 為了執行特殊的任務，蛋白質便有自己特殊的結構，依據其複雜性而有二級至四級結構的分別。 * * * 生物技術的概論 The Secret of How Life Works 什麼是生物技術？ 利用生物體本身或其產物來製造或生產對人類醫學、農業或工業有用的物質 Biotechnology（生物科技） Bioindustry（生物技術產業） 傳統生物技術 育種（動物/植物） ?演化論的基礎 微生物利用 發酵技術 釀酒 醬油、醋、味噌 乳酪、優格 泡菜 生產抗生素、胺基酸等 生物性農藥：蘇力菌 ?個體與細胞層次的應用 現代生物技術 基因重組(p.9) 細胞融合?兩種細胞的基因可能同時表現 生體反應：把生物個體當作工廠 酵素技術 ?將酵素固定成固態 增加酵素穩定性 延長使用期限 工業使用：觸媒；民生使用：酵素洗衣粉 組織培養與細胞培養 胚與細胞核移轉