Główna zawartość
Biologia w szkole średniej
Kurs: Biologia w szkole średniej > Rozdział 6
Lekcja 3: Biotechnologia- Łańcuchowa reakcja polimerazy (PCR)
- Elektroforeza żelowa
- Klonowanie i rekombinacja DNA
- Sekwencjonowanie DNA
- Czy możemy sklonować wymarłe dinozaury z DNA zachowanego w ich skamieniałościach?
- Przegląd: biotechnologia
- Biotechnologia
© 2023 Khan AcademyWarunki użytkowaniapolitykę prywatnościInformacja o plikach cookie
Przegląd: biotechnologia
Pojęcia kluczowe
| Pojęcie | Znaczenie |
|---|---|
| Biotechnologia | Wykorzystanie organizmu lub części organizmu lub innego systemu biologicznego do wytworzenia produktu lub procesu. |
| Technologia DNA | Sekwencjonowanie, analiza oraz wycinanie i wklejanie DNA |
| Reakcja łańcuchowa polimerazy | Technika wykonywania wielu kopii określonego regionu DNA in vitro (w probówce, a nie w organizmie) |
| Elektroforeza żelowa | Technika używana do rozdzielania fragmentów DNA w zależności od ich wielkości |
| Rekombinowane DNA | DNA złożone z fragmentów pochodzących z wielu źródeł |
| Klonowanie DNA | Technika biologii molekularnej, która tworzy wiele identycznych kopii fragmentu DNA, takiego jak gen |
| Sekwencjonowanie DNA | Proces określania sekwencji nukleotydów (A, T, C i G) we fragmencie DNA. |
Biotechnologia
Biotechnologia może obejmować zarówno najnowocześniejsze techniki laboratoryjne, jak i tradycyjne techniki rolnicze i kulinarne stosowane od setek lat.
Biotechnologia jest wykorzystywana do wytwarzania produktów, które widzimy w życiu codziennym, takich jak alkohol czy penicylina. Można ją również wykorzystywać do opracowywania nowych metod leczenia, takich jak terapia genowa.
Biotechnologia ma dodatkowe zastosowania w takich obszarach, jak produkcja żywności i rekultywacja zanieczyszczonego środowiska.
Technologie oparte na DNA
Wiele przykładów współczesnej biotechnologii polega na umiejętności analizowania, przetwarzania oraz wycinania i wklejania fragmentów DNA. Technologia DNA jest ważna zarówno dla biologii podstawowej, jak i stosowanej (praktycznej).
Przykłady technologii opartych na DNA
- Łańcuchowa reakcja polimerazy (PCR) to szeroko stosowana technika manipulacji DNA, mająca zastosowanie w prawie każdej dziedzinie współczesnej biologii. Reakcje PCR tworzą wiele kopii docelowej sekwencji DNA, zaczynając od jednego fragmentu matrycowego DNA. Technika ta może być wykorzystana do wykonania wielu kopii DNA, które jest obecne w śladowych ilościach (np. w kropli krwi na miejscu zbrodni).
- Elektroforeza żelowa to technika używana do wizualizacji (bezpośredniego zobaczenia) fragmentów DNA. Na przykład naukowcy mogą analizować wyniki reakcji PCR, badając na żelu fragmenty DNA, które zostały wytworzone.
Elektroforeza żelowa rozdziela fragmenty DNA na podstawie ich wielkości, a fragmenty te są dodatkowo wybarwione tak, aby badacz mógł je zobaczyć. Można je następnie wykorzystać do porównania, jak podobne są do siebie próbki DNA.
- Podczas klonowania DNA badacze wykonują wiele kopii interesującego fragmentu DNA, takiego jak gen. W wielu przypadkach klonowanie DNA polega na wstawieniu docelowego genu do kolistej cząsteczki DNA zwanej plazmidem. Wstawianie odbywa się za pomocą enzymów, które „wycinają i wklejają” DNA w wyniku czego powstaje cząsteczka rekombinowanego DNA.
Plazmid może być replikowany w bakteriach, produkując wiele kopii interesującego genu. W niektórych przypadkach gen może ulegać również ekspresji w bakteriach, prowadząc do wytworzenia białka (takiego jak insulina stosowana przez diabetyków).
- Sekwencjonowanie DNA obejmuje określenie sekwencji (kolejności) nukleotydów (A, T, C i G) w cząsteczce DNA. W niektórych przypadkach tylko jeden fragment DNA jest sekwencjonowany na raz, podczas gdy w innych przypadkach duży zbiór fragmentów DNA (na przykład z całego genomu) może być sekwencjonowany jako grupa.
Bioetyka
Biotechnologia może przynosić korzyści ludziom i społeczeństwom, ale może mieć również negatywne skutki lub niezamierzone konsekwencje.
Ważne jest, aby innowacje biotechnologiczne (podobnie jak inne innowacje technologiczne) były dokładnie testowane i analizowane, zanim zostaną dopuszczone do ogólnego użytku. Badania kliniczne i regulacje rządowe pomagają zapewnić bezpieczeństwo i skuteczność produktów biotechnologicznych wprowadzanych na rynek.
Ponadto, innowacje biotechnologiczne mogą rodzić nowe pytania etyczne dotyczące tego, jak należy lub nie należy wykorzystywać informacji, technik i wiedzy.
Przykłady rozważań bioetycznych
- Prywatność i brak dyskryminacji: Czy Twoja firma ubezpieczeniowa powinna mieć możliwość obciążyć Cię wyższymi opłatami, jeśli masz wariant genu, który zwiększa prawdopodobieństwo zachorowania? Jak byś się czuł, gdyby Twoja szkoła lub pracodawca miał dostęp do informacji zapisanych w Twoim genomie?
- Bezpieczeństwo, skutki zdrowotne lub wpływ biotechnologii na środowisko: Na przykład niektóre uprawy modyfikowane genetycznie mogą wytwarzać własne środki owadobójcze, co zmniejsza potrzebę opryskiwania chemicznego. Rodzi to jednak obawy dotyczące możliwości przedostania się roślin modyfikowanych do środowiska naturalnego lub krzyżowania się ich z lokalnymi populacjami, co może powodować niezamierzone konsekwencje ekologiczne.
- Trudne decyzje dla każdego człowieka: Na przykład para może dowiedzieć się podczas badań prenatalnych, że ich płód ma wadę genetyczną. Podobnie, osoba, której genom został zsekwencjonowany z czystej ciekawości, może się dowiedzieć, że zapadnie na nieuleczalną chorobę genetyczną, taką jak choroba Huntingtona.
Często spotykane błędy i nieporozumienia
- Sama nauka nie jest w stanie określić, w jaki sposób te innowacje biotechnologiczne powinny lub nie powinny być używane. Biotechnologia nie jest z natury niebezpieczna, niesprawdzona ani nieprzewidywalna, a badania naukowe i rozwój mogą zapewnić dostęp do nowych informacji, technik i wiedzy. Jednak ważne jest, aby wszyscy członkowie społeczeństwa mieli swój głos w rozmowie o wynalazkach i produktach biotechnologicznych, które mogą wpływać na nasze codzienne życie.
- Klony nie są od razu wierną kopią oryginału. Powszechnie uważa się, że jeśli zostanie stworzony klon, będzie on w tym samym wieku co oryginał. Na przykład, jeśli klonuje się zarodek organizmu, musi mieć czas, aby rozwinąć się w dorosłego osobnika, podobnie jak każdy inny embrion. Ponieważ klon rośnie i przeżywa własne doświadczenia, może nie zachowywać się dokładnie jak oryginał, nawet jeśli jest to kopia genetyczna.
Ponadto nie wszystkie klony są tworzone sztucznie. Klony to po prostu identyczne kopie genetyczne, a wiele organizmów rozmnaża się w sposób naturalny poprzez klonowanie. Na przykład bakterie rozmnażają się przez rozszczepienie binarne, podczas którego kopiują swoje DNA i dzielą się na dwie części.
Chcesz dołączyć do dyskusji?
Na razie brak głosów w dyskusji