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Galería de mapas mentales Ingeniería genética

Ingeniería genética

Este es un mapa mental sobre la ingeniería genética. Según los deseos de la gente, a través de tecnologías transgénicas y de otro tipo, podemos dar a los organismos nuevas características genéticas y crear nuevos tipos de organismos y productos biológicos que satisfagan mejor las necesidades de las personas.

Editado a las 2024-03-25 10:55:46,

e7qw4qya@bccto.cc

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Ingeniería genética

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Resumen

Ingeniería genética
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Biología-Capítulo 2 Las enzimas como herramientas para la ingeniería genética Mapa mental
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Ingeniería genética

básico

definición

Según los deseos de las personas, a través de tecnologías como la modificación genética, se otorgan nuevas características genéticas a los organismos para crear nuevos tipos de organismos y productos biológicos que satisfagan mejor las necesidades de las personas.

principio

Base teórica del empalme de genes.

El ADN es material genético.

Los componentes básicos del ADN son los dNTP.

La estructura espacial del ADN es una estructura regular de doble hélice.

Base teórica para la expresión de genes extraños en receptores.

Los genes son unidades independientes de herencia.

La transmisión de información genética sigue el dogma central.

compartir un código genético

Herramientas básicas de la tecnología del ADN recombinante.

endonucleasa de restricción "Bisturí molecular"

fuente principal

Aislado y purificado de procariotas.

efecto

Reconoce secuencias de nucleótidos específicas en moléculas de ADN de doble hebra y rompe los enlaces fosfodiéster en ubicaciones específicas de cada hebra.

por ejemplo: EcoR puedo reconocer G↓AATTC, Sma puedo reconocer CCC↓GGG

forma de corte

extremos pegajosos

extremo plano

ADN ligasa "Aguja de sutura molecular"

efecto

Unir fragmentos de ADN de doble cadena para restaurar el enlace fosfodiéster entre dos nucleótidos cortados por enzimas de restricción

Clasificación

ADN ligasa de E. coli

fuente

Aislado de Escherichia coli

Características

Sólo puede unir fragmentos de ADN con extremos adhesivos complementarios.

ADN ligasa T4

fuente

Aislado del bacteriófago T4

Características

Puede conectar tanto extremos adhesivos complementarios como extremos romos, pero los extremos romos son menos eficientes

vector para la entrada de genes en las células receptoras "Transportador molecular"

Transportistas de uso común

Plásmidos, fagos y virus animales y vegetales.

Plásmido: molécula de ADN bicatenario circular, de estructura simple, desnuda, independiente de los núcleos de las células eucariotas o del ADN nucleoide de las células procarióticas y que tiene la capacidad de autorreplicarse.

Requerir

① Inofensivo para las células receptoras y no afecta sus actividades vitales normales.

②Puede replicarse y almacenarse de manera estable en las células receptoras.

③Tener genes marcadores para detección e identificación.

④Tiene más de un sitio de corte de enzimas de restricción

Extracción e identificación de ADN.

Principio experimental

①El ADN no es soluble en alcohol, pero algunas proteínas sí lo son: separación preliminar del ADN y las proteínas.

②El ADN se puede disolver en una solución de NaCl de 2 mol/l.

③El ADN aparece azul cuando se expone al reactivo de difenilamina

método

Moler

Eliminar impurezas

Después de la filtración, enfriar/centrifugar y tomar el sobrenadante.

extracto

Después de agregar una solución de alcohol al 95%, aparecen objetos blancos parecidos a hilos en la solución → enrollar/centrifugar con una varilla de vidrio, tomar el precipitado y secarlo

identificación

Identificación mediante reactivo de difenilamina: el precipitado/filamento aparece azul

Operaciones básicas de la ingeniería genética.

Detección y adquisición de genes diana.

Detectar genes diana adecuados

definición

Genes utilizados para cambiar las características de las células receptoras u obtener productos de expresión esperados, etc.

efecto

Relevante para la resistencia al estrés biológico, la buena calidad, la producción de productos farmacéuticos, la degradación no tóxica y las enzimas industriales.

p.ej.

Gen de la proteína Bt resistente a los insectos: derivado de la proteína cristalina compañera Bacillus thuringiensis producida por Bacillus thuringiensis, que puede matar el gusano del algodón.

filtrar

Detectar genes diana adecuados a partir de genes relacionados con estructuras conocidas y funciones claras

Utilice PCR (reacción en cadena de la polimerasa) para obtener y amplificar el gen objetivo

definición

Una tecnología basada en el principio de replicación semiconservativa del ADN, que proporciona diversos componentes y condiciones de reacción involucrados en la replicación del ADN in vitro, y replica la secuencia de nucleótidos del gen diana en grandes cantidades.

Condiciones básicas

alta temperatura

Abrir dobles hebras de ADN

cadena madre de ADN

Proporciona una plantilla para la replicación del ADN.

dNTP

Proporcionar materias primas para sintetizar subcadenas.

ADN polimerasa

Cataliza la síntesis de cadenas hijas de ADN.

cebador

Permite que la ADN polimerasa ligue desoxinucleótidos a partir del extremo 3' del cebador.

atp

helicasa

dirección de composición

Extienda desde el extremo de 5' del hilo hijo hasta el extremo de 3'

proceso de reacción

transexual

Cuando la temperatura es >90°C, el ADN bicatenario se despolimeriza en hebras simples.

Restauracion

Cuando la temperatura desciende a aproximadamente 50 °C, los dos cebadores se combinan con los dos ADN monocatenarios mediante un emparejamiento de bases complementarias.

extender

Cuando la temperatura desciende a unos 72°C, ATCG sintetiza nuevas cadenas de ADN bajo la acción de la TaqDNA polimerasa según el principio del apareamiento de bases complementarias.

Construcción de vectores de expresión genética.

Objetivo

Permitir que el gen exista de manera estable en la célula receptora y se transmita a la siguiente generación.

Permitir que el gen objetivo se exprese y funcione.

composición

Promotor

El sitio donde la ARN polimerasa reconoce y se une para impulsar la transcripción de genes en ARNm.

terminador

Detenga la transcripción en la ubicación deseada

gen marcador

Identificar si las células receptoras contienen el gen objetivo, eliminando así las células que contienen el gen objetivo.

gen objetivo

origen de la copia

Proceso de construcción

①Utilice una determinada enzima de restricción para cortar el vector y crear una mella.

② Utilice la misma enzima de restricción o una enzima de restricción que pueda producir el mismo extremo para cortar el fragmento de ADN que contiene el gen objetivo.

③ Utilice ADN ligasa para empalmar el fragmento del gen objetivo en la muesca del vector para formar una molécula de ADN recombinante.

Estructura básica de los genes de las células eucariotas.

El gen diana generado por transcripción inversa no tiene intrones, promotores ni terminadores, por lo que la ARN polimerasa en las células procarióticas no puede reconocer la secuencia promotora de los genes eucariotas.

consejos

La digestión con doble enzima se puede utilizar para prevenir la ligadura inversa o la autoligación.

Introducir el gen de interés en las células receptoras.

Importar células vegetales

método de paso del tubo polínico

método

Utilice una microjeringa para inyectar directamente la solución de ADN que contiene el gen objetivo en el ovario.

Después de la polinización, se corta el estigma y la solución de ADN se gotea sobre la superficie cortada del estilo para que el gen objetivo pueda ingresar al saco embrionario a través del canal del tubo polínico.

Método de transformación de Agrobacterium.

paso

① Inserte el gen diana en el ADN-T del plásmido Ti para obtener un plásmido recombinante que contenga el gen diana

②Transfiera este plásmido recombinante a Agrobacterium para obtener el plásmido recombinante Agrobacterium

③Introducir Agrobacterium en las células receptoras de las plantas.

④El ADN-T se transfiere a la célula receptora y el gen diana se integra en el cromosoma de ADN de la célula receptora para un mantenimiento y expresión estables.

método de pistola genética

Utilizando la energía generada por el gas comprimido, el ADN del vector de expresión envuelto en la superficie de las partículas metálicas se introduce en el receptor, lo que permite que el gen objetivo se integre y se exprese.

Importar células animales

microinyección

La microinyección se realiza utilizando un microinyector para inyectar el gen objetivo en el óvulo fertilizado del animal y luego se trasplanta a la trompa de Falopio o al útero de la hembra, para que pueda convertirse en un animal con nuevos rasgos.

Introducción de células microbianas.

Método de tratamiento Ca²⁺

Trate las células con Ca²⁺ para convertirlas en células competentes y absorba las moléculas de ADN en el entorno periférico para completar la transformación.

Detección e identificación de genes diana.

nivel molecular

importar

La tecnología PCR detecta si el gen diana está insertado en el cromosoma de la célula receptora

Transcribir

La tecnología PCR detecta si el gen objetivo se ha transcrito a ARNm

traducir

La tecnología de hibridación antígeno-anticuerpo detecta si el gen diana se traduce en una proteína específica

nivel individual

Plantas resistentes a las plagas – las plagas comen – si las plagas mueren

Plantas resistentes a enfermedades – Infección por virus – Si aparecen síntomas

Plantas tolerantes a la sal/herbicidas – Riego con agua salada/herbicidas – ¿Están creciendo normalmente?

Si el organismo genético del que se obtiene el producto genético objetivo (extraído y comparado con el producto natural) es normal.

Aplicaciones de la ingeniería genética

Agricultura y ganadería

Mejorar la calidad de las plantas.

Plantas transgénicas resistentes a insectos

Plantas transgénicas resistentes a enfermedades

Plantas genéticamente modificadas resistentes a herbicidas

Mejorar la calidad de las plantas.

Mejorar la calidad de los animales

Aumentar la tasa de crecimiento animal.

Mejorar la calidad de los productos ganaderos.

Medicina y salud

Utilizar microorganismos, animales y plantas genéticamente modificados para producir medicamentos.

Utilizar mamíferos para producir drogas en masa

Biorreactor de mama (habitación)

Hacer realidad la idea de establecer una fábrica de órganos para trasplantes

Terapia de genes

terapia extracorpórea

El virus con genes defectuosos se aísla del cuerpo → se transforma y amplifica in vitro → se transfiere al cuerpo (linfocitos)

Tratamiento in vivo

El vector que porta el gen normal se transfiere directamente a las células del tejido del paciente (tejido pulmonar).

industria de alimentos

aminoácidos industriales

enzimas industriales

Aislar genes diana de bibliotecas de genes

Genes en ADNc: bases pequeñas y genes cortos.