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生物技術及其應用
自 1970 年代，生物技術突飛猛進 主因：重組 DNA 技術的成功
動植物細胞培養的工業化 應用：
探討生命科學的基本工具 其他工業、農業、畜牧及醫學的應用
重組 DNA 的原理與製作
製備載體和外源 DNA 載體：攜帶外源基因的構造
常用細菌質體或病毒 DNA 載體與外源 DNA 的處理：
以相同的限制酶辨識並切割 DNA 的特別位置
相同限制酶切割
DNA接合酶接合質體與目標基因
重組 DNA送入宿主細胞
篩選含目標蛋
白的菌落
大量培養並純化目標蛋白
目標基
因分離質體
轉形細胞可生長於 含抗生素的培養基
遺傳工程與生物技術 -1
必需用相同的限制酶切除
基因轉殖植物
農桿菌：一種植物病原體，通常存在土壤中，可侵入植物的根或莖中
農桿菌感染植物細胞外源 DNA進入植物細胞核中
載體
載體的特色 能攜帶外源 DNA 可自行大量複製 具有標誌基因
常見的有細菌的質體→感染細菌農桿菌的質體 (Ti 質體 )→感
染植物細胞噬菌體→感染細菌動物病毒→感染動物細胞
牛刀小試
下列有關製作重組 DNA 步驟，何者是正確的順序？( 甲 ) 使用限制酶 ( 乙 ) 使用 DNA 接合酶 ( 丙 ) 由細菌分離出質體 ( 丁 ) 將質體植入新的細胞
(A) 甲乙丙丁 (B) 乙丙甲丁 (C) 丙甲乙丁 (D) 丁丙乙甲
遺傳工程與生物技術 -3
離體培養
將生物體的細胞、組織和器官在人工控制的環境中培養，進行生長與發育
包括：植物組織培養動物幹細胞培養動物器官培養試管嬰兒 等
植物組織培養 將植物細胞或組織放在無菌環境及適當培養
基中培養的方法 主要原理：植物細胞具有全能性
一個細胞可分裂分化成完整的個體
取得頂端分生組織 消毒後放入培養液中
植物組織培養
形成癒合組織 癒合組織分化
於溫室中培養 幼苗形成後移植至土中
動物幹細胞
胚胎幹細胞 (全能細胞 )：經分裂和分化後，可形成各種細胞
成體幹細胞 (多能細胞 )：只能分化成數種類型的細胞
動物器官培養
從動物活體取出胚胎器官，在活體外進行發育和分化；或將成熟的器官在活體外維持其構造和功能
例如：以金屬網培養法培養骨骼 目的：器官移植
試管嬰兒
1978 年，英．布朗太太因罹患不孕症( 輸卵管閉塞，卵無法進入子宮 ) ，因而首度以試管嬰兒的方式產下子代
於試管中完成受精
於試管中發育為胚胎
將胚胎移入子宮中發育
試管嬰兒
以手術取出卵巢中的次級卵母細胞，與精子在試管 ( 現改用培養皿 ) 中進行受精作用
當受精卵分裂為八個細胞後，移入子宮中發育
我國衛生署完成「人工生殖受孕法」草 案，現送立法院審議
複製羊 - 桃莉羊
代理孕母
體細胞含核(2N) 卵細胞去核
(未受精 )
Dolly
Dolly Parton桃莉芭頓
生物技術在醫學上應用
利用細菌、真菌、動物和植物為製藥工廠，製造藥物及疫苗
生物反應器：利用全自動的反應器，提供基因轉殖細菌適宜的生長環境，以生產藥物
生物技術在醫學上應用
目前市面上出售的遺傳工程藥物及疫苗已有百餘種
如：胰島素、 B 型肝炎疫苗
胰島素
B肝疫苗
生物技術在醫學上應用
生物技術在醫學上應用
基因診斷： 利用生物技術偵測或診斷遺傳疾病 例如：羊膜穿刺法、絨毛膜取樣法
生物技術在醫學上應用
基因治療： 用正常基因取代異常基因，以達成治療疾病的目的
例： SCID 的治療 SCID ( 重症複合型免疫缺乏症 ) ：
患者缺乏免疫力，沒有抵抗病原體感染的能力，兒童患者極易死亡
病因之一為第 20 對染色體中缺少合成腺嘌呤核苷酸脫胺酶 (ADA) 的基因
生物技術在醫學上應用
SCID 的治療 將無毒害的 DNA 病毒及人類 ADA 酵素基因，合成重組 DNA
將重組 DNA 送入病毒中與 SCID 患者的 T 細胞混合，選出含有 ADA 的 T細胞注入患者體內
遺傳工程與生物技術
右列 DNA指紋用於親子鑑定，請你判斷何者為該兒童之父親？
Ans：男性2
生物技術在醫學上應用 DNA 聚合酶連鎖反應 (PCR) ：利用 DNA 聚合酶於適當溶液中大量複製DNA 片段
生物技術在醫學上應用 刑事醫學鑑定：
嫌疑犯的衣褲上常沾有被害人的血跡，只需極微量的血跡就能用於 DNA 指紋鑑定
生質能
生質：生物體的物質，目前常用纖維素較多的甘蔗、玉米、稻稈和木屑等
生質能：利用生物體的物質發酵轉化的酒精，
作為能量來源
生物技術的衝擊
生物科技為一門技術密集、經濟效益高的新興技術
在農業、畜牧業、醫療業及工業方面，都大力研發並廣泛應用
為人類帶來富足與舒適的生活，也為人類社會帶來莫大的衝擊
牛刀小試
下列哪一種生物技術可將極微量的 DNA 在短時間內大量複製？(A) 重組 DNA (B)離體培養 (C) 複製動物技術 (D)DNA 聚合酶連鎖反應 (PCR)。
