生命科学Ⅱ›遺伝子とバイオテクノロジー

バイオテクノロジー

Biotechnology

直観導入 — 遺伝子を「編集」できる
💡 バイオテクノロジーの中核ツール
①制限酵素:DNAを特定位置で正確に切る「分子ハサミ」
②PCR:目的のDNA断片を数百万倍に複製する「分子コピー機」
③リガーゼ:切られたDNAを繋ぐ「分子のり」
④コロナPCR検査 = ウイルスDNAを増幅して検出
⑤遺伝子組換え技術でインスリン·成長ホルモン等を大量生産
制限酵素 — 分子ハサミ
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🔍 制限酵素の原理
①パリンドローム構造の認識:上下どちらから読んでも同じ配列
②EcoRI:5'-G|AATTC-3' / 3'-CTTAA|G-5'
③2鎖を異なる位置で切断 → 粘着(sticky)末端生成
④粘着末端同士が相補的に結合 → 異なるDNA断片の連結に利用
⑤平滑(blunt)末端:同じ位置で切断する酵素もある
PCR — 遺伝子増幅
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PCR増幅量
DNA量 = 2n (n = サイクル数)
30サイクル → 約10億複製!
💡 PCRの3段階を記憶せよ
①変性(94°C):2本鎖DNAを熱で分離
②アニーリング(55°C):プライマーが各鎖の特定位置に結合
③伸長(72°C):耐熱性DNAポリメラーゼ(Taq)が新鎖合成
④この3段階を1サイクル、通常25~35回反復
⑤コロナPCR検査:ウイルスRNA → cDNA → PCR増幅 → 蛍光検出
遺伝子組換えと応用
遺伝子組換え過程
制限酵素切断 → ベクター挿入(リガーゼ)→ 宿主細胞形質転換
目的の遺伝子を他生物に導入し発現
📐 中核技術と応用
①ベクター:プラスミドが代表 — 細菌で自己複製可能
②形質転換:外来遺伝子が入った細菌がその遺伝子を発現
③インスリン大量生産:ヒトインスリン遺伝子を大腸菌に入れて生産
④ゲル電気泳動:DNA断片を大きさ別に分離(小さい方が早く移動)
⑤DNAフィンガープリント:個人ごとに異なるSTR反復配列で身元確認
総まとめ
PCR増幅
2n個 (n = サイクル数)
20サイクル≈100万、30サイクル≈10億複製
🎯 試験ポイント
①PCR 3段階:変性(94°C) → アニーリング(55°C) → 伸長(72°C)
②nサイクル → DNA 2^n個(指数的増幅)
③制限酵素:パリンドローム認識·粘着/平滑末端生成
④遺伝子組換え:制限酵素+リガーゼ+ベクター(プラスミド)
⑤応用:GMO·遺伝子治療·幹細胞·DNAフィンガープリント·PCR検査