Genetic Engineering - 4UBiologyCourseWork

mustardnimbleΒιοτεχνολογία

11 Δεκ 2012 (πριν από 4 χρόνια και 10 μήνες)

221 εμφανίσεις

1
G e n e t i c  
E n g i n e e r i n g
J u r r a s i c P a r k
2
A r t i f i c i a l   S e l e c t i o n
3
F r e d e r i c k   S a n g e r   ­ 1 9 7 7

O p e n e d   t h e   d o o r   t o   g e n e t i c   e n g i n e e r i n g   b y  
w o r k i n g   o u t   t h e   c o m p l e t e   s e q u e n c e   f o r   a   v i r u s.

T h e   r a c e   w a s   o n   t o   g e n e t i c a l l y   s e q u e n c e   a l l  
o r g a n i s m.    T h e   r a c e   r e l i e d   o n:

B r e a k i n g   u p   D N A   a t   s p e c i f i c   s i t e s

A m p l i f y i n g   o r   m a k i n g   c o p i e s   t o   w o r k   w i t h

S o r t i n g   a n d   a n a l y z i n g   t h e   D N A
G e n e t i c   E n g i n e e r i n g
4
B T   C o r n
5
T h e   f i r s t   c o m m e r c i a l   u s e   o f  
b i o e n g i n e e r i n g   ­   I n s u l i n
O t h e r   e n g i n e e r e d  
c o m m e r c i a l   p r o d u c t s:
H u m a n   g r o w t h   h o r m o n e
B o v i n e   g r o w t h   h o r m o n e  
C h y m o s i n. 
H e   P i n g p i n g   ( L )   o f   C h i n a   s i t s   o n   t h e   f o o t   o f  
S u l t a n   K o s e n   o f   T u r k e y
 
G u i n e s s   R e c o r d   2 0 1 0
6
S o   w h a t   a r e   t h e   t o o l s   f o r  
b i o t e c h n o l o g y?

R e s t r i c t i o n   e n d o n u c l e a s e s

D N A   A m p l i f i c a t i o n

P o l y m e r a s e   c h a i n   r e a c t i o n

G e l   e l e c t r o p h o r e s i s

C h a i n   t e r m i n a t i o n   s e q u e n c i n g
7
R e s t r i c t i o n   E n d o n u c l e a s e s

N o r m a l l y   f o u n d   i n   p r o k a r y o t i c   c e l l s   w h i c h   u s e  
t h e m   t o   d e f e n d   a g a i n s t   i n f e c t i o n   b y   f o r e i g n   D N A

T h e y   r e c o g n i z e   a   s p e c i f i c,  s h o r t   s e q u e n c e   o f  
D N A   a n d   c u t   i t   o u t.

T h e   l o c a t i o n   o f   t h e  

c u t   o u t

  i s   c a l l e d   t h e  
r e s t r i c t i o n   s i t e   a n d   t h e y   a r e   s p e c i f i c   a n d   p r e d i c t a b l e  
s i t e s   e a c h   t i m e.

T h e   c u t   o u t   p i e c e   i s   c a l l e d   t h e   r e s t r i c t i o n  
f r a g m e n t s
R e s t r i c t i o n   E n d o n u c l e a s e s  
c o n t i n u e d

T h e y   c u t   w i t h  

s t i c k y   e n d s

 

  e a c h   e n d   h a s   a  
f e w   u n p a i r e d   n u c l e o t i d e s   a t   e a c h   e n d   t h a t   c a n  
p a i r   w i t h   o t h e r   s h o r t   s t r a n d s   w i t h  
c o m p l e m e n t a r y   s e q u e n c e s.
8
R e s t r i c t i o n   E n d o n u c l e a s e s  
c o n t i n u e d

T w o   d i f f e r e n t   s o u r c e s   g l u e d   t o g e t h e r   i s  
c a l l e d   r e c o m b i n a n t   D N A
D N A   A m p l i f i c a t i o n

M a k i n g   m a n y   c o p i e s   o f   a   D N A  
s e q u e n c e

T h e r e   a r e   t w o   m e t h o d s:

B a c t e r i a l   V e c t o r

P o l y m e r a s e   C h a i n   R e a c t i o n
9
D N A   A m p l i f i c a t i o n  

  B a c t e r i a l  
V e c t o r

B e s t   f o r   l o n g   s e q u e n c e s   o f   D N A

D N A   i s   t r e a t e d   w i t h   r e s t r i c t i o n  
e n d o n u c l e a s e   a n d   i s   s p l i c e d   i n t o   b a c t e r i a l  
p l a s m i d s

B a c t e r i a l   p l a s m i d   i s   r e t u r n e d   t o   b a c t e r i a l   c e l l  
=   c l o n i n g   v e c t o r

C e l l   m u l t i p l i e s   a n d   d i v i d e s   i n c l u d i n g   m a k i n g  
c o p i e s   o f   f o r e i g n   D N A
1 0
 
K a r y   M u l l i s   ( 1 9 8 6 )  ,  w h o   w o n  
t h e   N o b e l   P r i z e   i n   C h e m i s t r y  
f o r   o r i g i n a t i n g   p o l y m e r a s e  
c h a i n   r e a c t i o n
A n d   h i s   E u r e k a   m o m e n t   o n  
h i s   w a y   t o   h i s   c a b i n.
1 1
P o l y m e r a s e   C h a i n   R e a c t i o n
h t t p://w w w.c n p g.c o m/v i d e o/f l a t f i l e s/5 3 9/
T h e   P C R   S o n g
T h e r e   w a s   a   t i m e   w h e n   t o   a m p l i f y   D N A,
Y o u   h a d   t o   g r o w   t o n s   a n d   t o n s   o f   t i n y   c e l l s.
T h e n   a l o n g   c a m e   a   g u y   n a m e d   D r.  K a r y   M u l l i s,
S a i d   y o u   c a n   a m p l i f y   i n   v i t r o   j u s t   a s   w e l l.
J u s t   m i x   y o u r   t e m p l a t e   w i t h   a   b u f f e r   a n d   s o m e   p r i m e r s,
N u c l e o t i d e s   a n d   p o l y m e r a s e s,  t o o.
D e n a t u r i n g,  a n n e a l i n g,  a n d   e x t e n d i n g.
W e l l   i t ’ s   a m a z i n g   w h a t   h e a t i n g   a n d   c o o l i n g   a n d   h e a t i n g   w i l l   d o.
P C R,  w h e n   y o u   n e e d   t o   d e t e c t   m u t a t i o n s.
P C R,  w h e n   y o u   n e e d   t o   r e c o m b i n e.
P C R,  w h e n   y o u   n e e d   t o   f i n d   o u t   w h o   t h e   d a d d y   i s.
P C R,  w h e n   y o u   n e e d   t o   s o l v e   a   c r i m e.
( r e p e a t   c h o r u s )
P C R S O N G
1 2
S o r t i n g   D N A   F r a g m e n t s

T h e r e   a r e   t w o   w a y s   t o   s o r t   D N A   f r a g m e n t s

G e l   e l e c t r o p h o r e s i s

C h a i n   T e r m i n a t i o n   S e q u e n c i n g
S o r t i n g   D N A   F r a g m e n t s   ­   G e l  
e l e c t r o p h o r e s i s

S e p a r a t e s   m o l e c u l e s   a c c o r d i n g   t o   t h e i r  
w e i g h t   a n d   c h a r g e

S e n d s   D N A   t h r o u g h   a n   a g a r   g e l   b y  
r u n n i n g   a   c u r r e n t   t h r o u g h   t h e   g e l

T h e   s m a l l e r   a n d   m o r e   n e g a t i v e   D N A  
f r a g m e n t s   m o v e   f a s t e r

T h i s   c r e a t e s   a   b a n d i n g   p a t t e r n

S e n s i t i v e   t o   o n e   s i n g l e   n u c l e o t i d e   p a i r
G e l e l e c t r o p h o r e s i s s i m u l a t i o n
1 3

U s e f u l   f o r   D N A   f i n g e r p r i n t i n g   ( t e x t   p a g e  
2 9 7 )
S o r t i n g   D N A   F r a g m e n t s  

  c h a i n  
t e r m i n a t i o n   s e q u e n c e s

I t

s   a   m o d i f i e d   f o r m   o f   P C R

D i d e o x y n u c l e o t i d e s
1 4

O n c e   a   d i d e o x y n u c l e o t i d e   i s   a d d e d   t o   a   g r o w i n g  
D N A   s t r a n d,  p o l y m e r a s e   c a n   n o t   a d d   a n y   m o r e  
n u c l e o t i d e s   a n d   t h e   f r a g m e n t   b r e a k s   o f f.

A s   P C R   p r o c e e d s   o c c a s i o n a l l y   a  
d i d e o x y n u c l e o t i d e   i s   a d d e d   a n d   t h e   f r a g m e n t   e n d s.   

C a n   i d e n t i f y   a l l   p o s s i b l e   n u c l e o t i d e   l o c a t i o n s

d d ­ A,T,C   a n d   G   c a n   b e   t a g g e d   w i t h   d i f f e r e n t  
m a r k e r s

R u n   t h r o u g h   a   g e l   e l e c t r o p h o r e s i s   a n d   t h e   g e l   a n d  
b e   r e a d   f r o m   t h e   t o p   t o   b o t t o m   t o   i d e n t i f y   n u c l e o t i d e  
s e q u e n c e.
R e a d i n g   t h e   r e s u l t s:

A T A A A A C T C A G
1 5

R e a d i n g   t h i s   c o u l d   b e   t i m e   c o n s u m i n g   b u t   i n  
1 9 9 0

s   s o f t w a r e   w a s   d e v e l o p e d   t o   s p e e d   u p   t h e  
p r o c e s s   a n d   r e d u c e   l a b o r

F e w e r   t h a n   1 0 0 0   b a s e   p a i r s   m a k e   m e  
d i f f e r e n t   f r o m   y o u!    H u m a n s   a r e   9 9.9 %  
i d e n t i c a l   t o   e a c h   o t h e r!

H u m a n   g e n o m e   p r o j e c t   c o m p l e t e d   i n   2 0 0 1, 
s e q u e n c e d   3   b i l l i o n   b a s e   p a i r s
S u m m a r y

T h e s e   t e c h n o l o g i e s   c a n   b e   u s e d   f o r

A s s e s s i n g   d i s e a s e

P r e v e n t   d i s o r d e r s

D r u g s   a n d   t r e a t m e n t

M a t c h i n g   i n d i v i d u a l s   t o   c o r r e c t   d r u g s   a n d  
t r e a t m e n t

P e r s o n   i d e n t i f i c a t i o n   ( f a m i l y   r e l a t i o n s, 
c a t c h i n g   c r i m i n a l s )
1 6
c y b e r c h a s e
D i s c o v e r n e w s ­ c l o n i n g
T h e S c i e n c e
C h a n n e l ­ c l o n i n g
p i z z a c o m m e r c i a l ­ h a!
1 7
A t t a c h m e n t s
1 1.1   G e n e t i c   E n g i n e e r i n g.i s f