Galeria de mapas mentais Engenharia genética
Este é um mapa mental sobre engenharia genética De acordo com os desejos das pessoas, através de transgênicos e outras tecnologias, podemos dar aos organismos novas características genéticas e criar novos tipos de organismos e produtos biológicos que melhor atendam às necessidades das pessoas.
Editado em 2024-03-25 10:55:46A segunda unidade do Curso Obrigatório de Biologia resumiu e organizou os pontos de conhecimento, abrangendo todos os conteúdos básicos, o que é muito conveniente para todos aprenderem. Adequado para revisão e visualização de exames para melhorar a eficiência do aprendizado. Apresse-se e colete-o para aprender juntos!
Este é um mapa mental sobre Extração e corrosão de mim. O conteúdo principal inclui: Corrosão de metais, Extração de metais e a série de reatividade.
Este é um mapa mental sobre Reatividade de metais. O conteúdo principal inclui: Reações de deslocamento de metais, A série de reatividade de metais.
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Engenharia genética
básico
definição
De acordo com os desejos das pessoas, através de tecnologias como a modificação genética, novas características genéticas são dadas aos organismos para criar novos tipos de organismos e produtos biológicos que melhor atendam às necessidades das pessoas.
princípio
Base teórica do splicing genético
DNA é material genético
Os blocos de construção do DNA são dNTPs
A estrutura espacial do DNA é uma estrutura regular de dupla hélice
Base teórica para expressão de genes estranhos em receptores
Os genes são unidades independentes de herança
A transmissão da informação genética segue o dogma central
compartilhar um código genético
Ferramentas básicas da tecnologia de DNA recombinante
endonuclease de restrição "Bisturi molecular"
fonte primária
Isolado e purificado de procariontes
efeito
Reconhece sequências específicas de nucleotídeos em moléculas de fita dupla de DNA e quebra as ligações fosfodiéster em locais específicos de cada fita.
por exemplo: EcoR posso reconhecer G↓AATTC, Sma posso reconhecer CCC↓GGG
forma de corte
pontas pegajosas
extremidade plana
DNA ligase "Agulha de sutura molecular"
efeito
Junte fragmentos de DNA de fita dupla para restaurar a ligação fosfodiéster entre dois nucleotídeos cortados por enzimas de restrição
Classificação
DNA ligase de E.coli
fonte
Isolado de Escherichia coli
Características
Só pode unir fragmentos de DNA com extremidades adesivas complementares
Ligase de DNA T4
fonte
Isolado do bacteriófago T4
Características
Pode conectar extremidades adesivas complementares e extremidades rombas, mas as extremidades rombas são menos eficientes
vetor para entrada de genes nas células receptoras "Transportador Molecular"
Transportadoras comumente usadas
Plasmídeos, fagos e vírus animais e vegetais
Plasmídeo: uma molécula de DNA circular de fita dupla, nua, de estrutura simples, que é independente dos núcleos das células eucarióticas ou do DNA nucleóide das células procarióticas e tem a capacidade de se auto-replicar.
Exigir
① Inofensivo para as células receptoras e não afeta suas atividades normais de vida
②Pode ser replicado e armazenado de forma estável nas células receptoras
③Ter genes marcadores para triagem e identificação
④Ter mais de um local de corte de enzimas de restrição
Extração e identificação de DNA
Princípio experimental
①DNA não é solúvel em álcool, mas algumas proteínas podem - separação preliminar de DNA e proteínas
②DNA pode ser dissolvido em solução de NaCl 2mol/L
③DNA aparece azul quando exposto ao reagente difenilamina
método
Moer
Remover impurezas
Após a filtração, resfriar/centrifugar e retirar o sobrenadante.
extrair
Após adicionar solução de álcool 95%, objetos brancos semelhantes a fios aparecem na solução → enrolar/centrifugar com uma vareta de vidro, pegar o precipitado e secar
identificação
Identificação usando reagente de difenilamina - precipitado/filamento aparece em azul
Operações básicas de engenharia genética
Triagem e aquisição de genes alvo
Triagem para genes alvo adequados
definição
Genes usados para alterar as características das células receptoras ou obter produtos de expressão esperados, etc.
efeito
Relevante para resistência ao estresse biológico, boa qualidade, produção de produtos farmacêuticos, degradação não tóxica e enzimas industriais
por exemplo.
Gene da proteína Bt resistente a insetos - derivado da proteína cristalina companheira Bacillus thuringiensis produzida por Bacillus thuringiensis, que pode matar lagartas do algodão
filtro
Triagem de genes alvo adequados a partir de genes relacionados com estruturas conhecidas e funções claras
Use PCR (reação em cadeia da polimerase) para obter e amplificar o gene alvo
definição
Tecnologia baseada no princípio da replicação semiconservativa do DNA, que fornece vários componentes e condições de reação envolvidos na replicação do DNA in vitro e replica a sequência de nucleotídeos do gene alvo em grandes quantidades.
Condições básicas
Temperatura alta
Fitas duplas de DNA aberto
Fita parental de DNA
Fornece um modelo para replicação do DNA
dNTP
Fornece matéria-prima para sintetizar subcadeias
DNA polimerase
Catalisa a síntese de fitas filhas de DNA
cartilha
Permite que a DNA polimerase ligue desoxinucleotídeos começando na extremidade 3' do primer
ATP
helicase
direção de composição
Estenda-se da extremidade 5' da fita filha até a extremidade 3'
processo de reação
transexual
Quando a temperatura é >90°C, o DNA de fita dupla se despolimeriza em fitas simples.
Restauração
Quando a temperatura cai para cerca de 50°C, os dois iniciadores combinam-se com as duas cadeias simples de DNA através de emparelhamento de bases complementares.
ampliar
Quando a temperatura cai para cerca de 72°C, o ATCG sintetiza novas cadeias de DNA sob a ação da TaqDNA polimerase de acordo com o princípio do emparelhamento de bases complementares.
Construção de vetores de expressão gênica
Propósito
Deixe o gene existir de forma estável na célula receptora e ser transmitido para a próxima geração
Permita que o gene alvo se expresse e funcione
composição
Promotor
O local onde a RNA polimerase reconhece e se liga para conduzir a transcrição do gene em mRNA
Exterminador do Futuro
Pare a transcrição no local desejado
gene marcador
Identificar se as células receptoras contêm o gene alvo, selecionando assim as células que contêm o gene alvo
gene alvo
copiar origem
Processo de construção
①Use uma certa enzima de restrição para cortar o vetor e criar um corte
② Use a mesma enzima de restrição ou uma enzima de restrição que possa produzir a mesma extremidade para cortar o fragmento de DNA contendo o gene alvo
③ Use DNA ligase para unir o fragmento do gene alvo no corte do vetor para formar uma molécula de DNA recombinante
Estrutura básica dos genes das células eucarióticas
O gene alvo gerado pela transcrição reversa não possui íntrons, promotores e terminadores, portanto a RNA polimerase em células procarióticas não consegue reconhecer a sequência promotora de genes eucarióticos.
pontas
A digestão enzimática dupla pode ser usada para evitar ligadura reversa ou autoligação.
Introduzir o gene de interesse nas células receptoras
Importar células vegetais
método de passagem do tubo polínico
método
Use uma microseringa para injetar diretamente a solução de DNA contendo o gene alvo no ovário
Após a polinização, o estigma é cortado e a solução de DNA é pingada na superfície cortada do estilete para que o gene alvo possa entrar no saco embrionário através do canal do tubo polínico.
Método de transformação de Agrobacterium
etapa
① Insira o gene alvo no T-DNA do plasmídeo Ti para obter um plasmídeo recombinante contendo o gene alvo
②Transfira este plasmídeo recombinante para Agrobacterium para obter o plasmídeo recombinante Agrobacterium
③Introduzir Agrobacterium em células receptoras de plantas
④T-DNA é transferido para a célula receptora e o gene alvo é integrado ao cromossomo DNA da célula receptora para manutenção e expressão estáveis.
método de arma genética
Usando a energia gerada pelo gás comprimido, o vetor de expressão DNA enrolado na superfície das partículas metálicas é direcionado para o receptor, permitindo que o gene alvo seja integrado e expresso.
Importar células animais
microinjeção
A microinjeção é realizada por meio de um microinjetor para injetar o gene alvo no óvulo fertilizado do animal e, em seguida, transplantado para a trompa de Falópio ou útero da fêmea, para que possa se desenvolver em um animal com novas características.
Introdução de células microbianas
Método de tratamento com Ca²⁺
Trate as células com Ca²⁺ para torná-las células competentes e absorver moléculas de DNA no ambiente periférico para completar a transformação
Detecção e identificação de genes alvo
nivel molecular
importar
A tecnologia PCR detecta se o gene alvo está inserido no cromossomo da célula receptora
Transcrever
A tecnologia PCR detecta se o gene alvo foi transcrito em mRNA
traduzir
A tecnologia de hibridização antígeno-anticorpo detecta se o gene alvo se traduz em uma proteína específica
nível individual
Plantas resistentes a pragas – as pragas comem – se as pragas morrem
Plantas resistentes a doenças – Infecção por vírus – Se os sintomas aparecem
Plantas tolerantes a sal/herbicidas - Rega com água salgada/herbicidas - elas estão crescendo normalmente?
Se o organismo genético do qual o produto genético alvo é obtido - extraído e comparado com o produto natural - é normal
Aplicações da engenharia genética
Agricultura e pecuária
Melhorar a qualidade da planta
Plantas transgênicas resistentes a insetos
Plantas transgênicas resistentes a doenças
Plantas geneticamente modificadas resistentes a herbicidas
Melhorar a qualidade da planta
Melhorar a qualidade dos animais
Aumentar a taxa de crescimento animal
Melhorar a qualidade dos produtos pecuários
Medicina e Saúde
Uso de microrganismos, animais e plantas geneticamente modificados para produzir medicamentos
Usando mamíferos para produzir drogas em massa
Biorreator de mama (sala)
Concretizando a ideia de abrir uma fábrica de órgãos para transplante
Terapia de genes
terapia extracorpórea
O vírus com defeito genético é isolado do corpo → transformado e amplificado in vitro → transferido para o corpo (linfócitos)
Tratamento in vivo
O vetor que transporta o gene normal é transferido diretamente para as células do tecido do paciente (tecido pulmonar)
indústria alimentícia
Aminoácidos industriais
enzimas industriais
Isolar genes alvo de bibliotecas genéticas
Genes em cDNA: bases pequenas e genes curtos