Notesale: Turn your study into money

Document Preview

Extracts from the notes are below, to see the PDF you'll receive please use the links above

---

Biotechnology 
**Viruses** 
● Unique viral characteristics 
○ They are energyless 
○ They contain either DNA or RNA but not both 
○ Replication is only by taking control of the host cell’s synthetic machinery 
● Viruses: Genes in packages 
○ Viruses sit on the fence between life and nonlife 
■ They exhibit some, but not all, characteristics of living organisms 
○ Must enter and exit the cell 
● Plant viruses 
○ Viruses that infect plants 
■ Can stunt growth and diminish plant yields 
■ Can spread throughout the entire plant 
● Animal viruses 
○ Viruses that infect animals are common causes of disease 
○ Aids is one of the most significant health challenges facing the world today 
■ Infection by HIV can cause AIDS 
● AIDS is: 
○ Acquired immunodeficiency Syndrome 
○ The disease is caused by HIV infection 
○ Treated with the drug AZT 
● HIV is a retrovirus 
○ A retrovirus is an RNA virus that reproduces by means of a 
DNA molecule 
○ It copies its RNA to DNA using reverse transcriptase 
● Emerging Viruses 
○ Many new viruses have emerged in recent years 
○ How do new viruses arise? 
■ Mutation of existing viruses 
■ Spread to a new host species 
● How and Why Genes are Regulated 
○ 4 of the many different types of human cells 
■ They all share the same genome 
■ What makes them different?? 
● In ​
cellular differentiation​
 cells become specialized in: 
○ Structure 
○ Function 
● Certain genes are turned on and off in the process of ​
gene 
regulation 
○ Patterns of Gene Expression in Differentiated Cells 
■ In gene Expression DNA → RNA → Protein 
● A gene is turned on and transcribed into RNA 

●
●

●

Information flows from genes to proteins, genotype to phenotype 
The regulation of gene expression plays a central role in 
development from a zygote to multicellular organism 
Cloning plants and animals: The genetic potential of cells 
○ Differentiated cells 
■ All contain a complete genome 
■ Have the potential to express all of an organism’s genes 
■ Has the ability to develop into a whole new organism 
■ Pluripotent 
● After 100 cell
...
 
■ Totipotent 
● Any of the cells between 1­100→ Can become anything 
○ Embryonic Stem cells 
○ The somatic cells of a single plant can be used to produce hundreds of 
thousands of clones 
○ Regeneration: A similar process 
■ The regrowth of lost body parts in animals 
● Starfish and lizards 
○ A brief history of cloning 
■ 5000 BC→ A Better breed of corn 
● Planting seeds produced by the heartiest plants, the next would be 
a good one 
■ 1952→ A Tiny tadpole 
● First cloned animals 
■ 1978→ First test tube baby 
● In Vitro fertilization 
■ 1987→ From embryo to ewe 
● Sheep and cows were cloned from embryonic cells 
■ 1997→ Dolly the sheep  
● First mammal cloned from a cell of an adult animal 
● The procedure that produced Dolly is called ​
reproductive cloning 
○ Remove nucleus from egg cell 
○ Add somatic cell from adult donor 
○ Grow in culture to produce an early embryo 
○ Implant embryo in surrogate mother 
○ Clone of Donor is born 
● Therapeutic Cloning 
○ Remove nucleus from egg cell 
○ Add somatic cell from adult donor 
○ Grow in culture to produce an early embryo 
○ Remove embryonic stem cells from embryo and grow in 
culture 

○

●

●

●

●

●

Induce stem cells to form specialized cells for therapeutic 
use 
Practical Applications of Reproductive Cloning 
○ Other mammals have since been produced using this technique including: 
■ Farm animals 
■ Control animals for experiments 
■ Rare animals in danger of extinction 
What are Stem cells and why use them? 
○ Nature’s template for all cells 
○ Can become any sort of cell or tissue in the body 
○ Scientists hope the cells may one day allow custom made tissue transplants 
■ Ex
...
 Cure diabetes by replacing dead pancreatic cells 
○ A closer look at how stem cells are received  
■ Egg is fertilized by sperm in lab dish 
■ Fertilized egg develops into an embryo and then into a 100­cell blastocyst 
● Inner cells are the embryonic stem cells 
■ Stem cells are removed from the blastocyst and then cultured in the lab 
where they theoretically can multiply indefinitely 
■ By adding and removing certain proteins, scientists can coax the cells to 
develop into new heart, bone, nerve, or other cells to treat diseases 
● growth factors 
○ Therapeutic cloning and Stem Cells 
■ Therapeutic cloning 
● Produces embryonic stem cells 
● Can give rise to specific types of differentiated cells  
■ The same ES cells can become many different types of cells depending 
on how they are grown 
Umbilical cord Blood Banking 
○ Umbilical cord blood and the placenta 
■ Provide another source of stem cells  
Adult stem cells 
○ Generate replacements for nondividing differentiated cells 
○ Are unlike ES cell because they are partway along the road to differentiation 
Recombinant DNA Technology 
○ rDNA 
○ A set of techniques for combining genes from different sources into a single DNA 
molecule 
■ An organism that carries recombinant DNA is called a Genetically 
Modified Organism (GMO) 
○ Recombinant DNA technology is applied in the field of biotechnology 
■ Biotechnology uses various organisms to perform practical tasks 
○ Techniques 

■
■

●

●

●

Bacteria are the workhorses of modern biotechnology 
To work with genes in the laboratory, biologists often use bacterial 
plasmids  
■ Why we use 
● Plasmids are small, circular DNA molecules that are separate from 
the much larger bacterial chromosome  
● Plasmids can easily incorporate foreign DNA 
● Plasmids are readily taken up by bacterial cells 
● Plasmids then act as DNA carriers that move genes from one cell 
to another 
○ By transferring the gene for a desired protein product into a bacterium, proteins 
can be produced in large quantities 
○ In 1982, the world’s first genetically engineered pharmaceutical product was 
produced by Eli Lily 
■ Humulin, human insulin, was produced by genetically modified bacteria 
■ Prior to the development of Humulin, diabetes was treated using insulin 
from cows and pigs 
● These types of insulin can cause adverse reactions to recipients 
■ Humulin was the first recombinant DNA drug approved by the FDA 
○ DNA technology is also helping medical researchers develop vaccines 
■ A vaccine is a harmless variant or derivative of a pathogen 
■ Vaccines are used to prevent infectious diseases 
Genetically Modified foods 
○ Today, DNA technology is quickly replacing traditional plant breeding programs 
■ Today roughly half of the American crops of soybeans and corn are 
genetically modified in some ways  
● Corn has been genetically modified to resist insect infestation 
● Rice has been genetically modified to contain beta­carotene, 
provide vaccines against cholera, and grow in salt water 
○ “golden rice”  
○ Our bodies use beta­carotene to make vitamin A 
Farm Animals and Pharm Animals 
○ Transgenic plants are used as commercial products 
○ Transgenic whole animals are currently only in the testing phase 
Human Gene Therapy 
○ Human gene therapy seeks to treat disease by altering the genes of the afflicted 
person 
■ A recombinant DNA procedure 
■ The mutant version of a gene is replaced or supplemented with a properly 
functioning one 
■ Viruses are used to deliver the gene  
○ Treating Severe Combined Immunodeficiency 
■ SCID is a fatal inherited disease caused by a single defective gene 

●

●

●

●

●

●

● The gene prevents the development of the immune system 
■ Since 2000, gene therapy has successfully cured 22 children with inborn 
SCID 
■ Unfortunately, three of the children developed leukemia, and one of them 
died 
DNA Profiling and Forensic science 
○ DNA technology has rapidly revolutionized the field of forensics 
■ Forensics is the scientific analysis of evidence from crime scenes 
○ DNA fingerprinting​
 can be used to determine whether or not two samples of 
genetic material are from a particular individual 
Murder, Paternity, and Ancient DNA 
○ DNA Fingerprinting 
■ Has become a standard criminology tool 
■ Has been used to identify victims of the WTC attack and hurricane Katrina 
■ Can be used in paternity cases 
■ Is also used in evolutionary research 
● To study ancient pieces of DNA such as that of cheddar man 
● A direct ancestor of a local schoolteacher  
Gel electrophoresis 
○ Can be used to separate the DNA fragments obtained from different sources 
○ The DNA fragments are visualized as “bands” on the gel 
Safety and Ethical Issues 
○ As soon as scientists realized the power of DNA technology they began to worry 
about potential dangers such as: 
■ The creation of hazardous new pathogens 
■ The transfer of cancer genes into infectious bacteria and viruses 
○ Strict laboratory safety procedures have been designed to protect researchers 
from infection by engineered microbes 
The controversy of Genetically Modified foods 
○ Advocated of a cautious approach have some concerns: 
■ Crops carrying genes from other species might harm the environment 
■ GM foods could be hazardous to human health 
○ Negotiators from 130 countries agreed on a Biosafety Protocol 
■ The protocol requires exporters to identify GMOs present in bulk food 
shipments 
○ Several US regulatory agencies evaluate biotechnology projects for potential 
risks  
■ Department of Agriculture  
■ FDA 
■ EPA 
■ National Institutes of Health 
Ethical Questions raised by DNA Tech 

○

●

Should genetically engineered human growth hormone be used to stimulate 
growth in HGH­deficient children 
Ethical, legal and social issues 
○ Privacy and confidentiality of genetic info 
○ Fairness in the use of genetic information 
○ Psychological impact, stigma, and discrimination 



---