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1、 n前言n生物技术四大体系n生物技术新浪潮目 录一、生物工程发展简史： 传统发酵酿酒、制酱、制醋技术 1860年，巴斯德单一霉菌纯粹培养技术 1878年，啤酒酵母单一培养技术 1881年，细菌的纯粹培养技术 1929年，抗菌素盘尼西林发现 1946年，用细菌生产出氨基酸第一节、前言 1952年，用微生物转 化荷尔蒙获得成功. 1953年，沃森和克里 克提出了DNA双螺旋结 构. 1972年，美国斯坦福 大学构建了第一个重 组DNA分子. 1977年，在美国旧金 山建立了世界上第一 家遗传工程公司.二、什么是生物工程生物工程是生物技术的总称， 是对生命有机体在分子水平、细胞 水平、组织水平、个体
2、水平进行不 同层次的创造性设计和改造，使之 能定向组建具有特定性状的新物种 或新品系，从而造福人类的现代应 用技术.三、研究生物工程的意义1、使人类进入了按照自己的需要人 工创造新生物的伟大时代 .2、它是世界新技术革命的三大支柱 之一（信息、材料、生物工程）， 具有相当大的潜在生产力.第二节 生物技术的四大体系 基因工程 细胞工程 酶工程 发酵工程一、基因工程1、定义 将不同生物的外源DNA(基因） 插入到载体分子上，形成“杂 种”DNA分子，导入受体细胞 中扩增和表达 .生物技术的四大体系生物技术的四大体系2、基因工程的用途改造生物，创造对人类有用的新品系、新物种发光树生物工程中最重要的工
3、具酶，主要 从原核生物中提取；它能识别双链 DNA分子中的特异性核苷酸序列，使 它在特定的位点水解.3、限制性内切酶G A A T T CC T T A A G并做如下切割： 5 N N N N G A A T T C N N N 3 3 N N N N C T T A A G N N N 5 限制性内切酶5 N N N N G A A T T C N N N 3 3 N N N N C T T A A G N N N 5 EcoR I识别序列：C T G C A GG A C G T C并做如下切割： 5 N N N N C T G C A G N N N 3 3 N N N N G A C
4、 G T C N N N 5 限制性内切酶5 N N N N C T G C A G N N N 3 3 N N N N G A C G T C N N N 5 Pst I 识别序列： 在基因工程中的载体 包括：质粒载体噬菌体载体复合载体病毒载体4、载 体细菌、酵母菌和放线菌等生物细胞中染色 体以外的双链闭合环状分子。大小为1 200kb；能独立于染色体外进行自我复制 ，每个细胞中可含10200个拷贝。其表 型效应主要有决定抗药性，合成抗菌素， 编码限制或修饰酶等 . 染色体质粒A、质粒载体一种细菌病毒，可作为克隆载体优点：可以在体外包装产生感染 性很高的噬菌体颗粒B、噬菌体载体噬 菌 体DN
5、A蛋白质头部尾部尾丝噬菌体感染细菌示意图病毒载体是一类真核载体，能把基因引入到真 核细胞中，并在其中被表达，因此是 研究真核细胞表达及调控的有力工具 ；如：腺病毒、乳头瘤病毒、疱疹病 毒等.C、复合载体从生物基因组中分离得到基因组DNA 酶切产物总RNA mRNA cDNA人工合成化学合成PCR（聚合酶链式反应）分离逆转录步骤一 获得DNA片段，取得目的基因5、基因工程的基本过程步骤二 DNA片段 和载体DNA 在体外连接外源DNA质 粒酶切位点酶切位点酶切酶切混合DNA连接酶质粒DNA外源DNA酶切酶切外切酶外切酶膜端转移酶膜端转移酶DNA聚合酶DNA连接酶变性、复性步骤二 DNA片段 和载
6、体DNA 在体外连接转化 某一基因型细胞从周围介质 中吸收另一基因型细胞的DNA，而 使其基因型和表型发生相应变化 的现象.转染 除去蛋白质外壳的病毒核酸 感染细胞或原生质体的过程.步骤三 将重组的DNA引入宿主细胞转导 用噬菌体做载体，将一个细 胞的基因传递给另一个细胞的过程. 显微注射步骤三 将重组的DNA引入宿主细胞从大量携带重组体DNA的宿主细 胞中分离出携带目的基因的细胞步骤四 选择、筛选1）遗传学方法对于带有抗药性基因的质粒，可 通过检测受体菌是否由敏感状态 变成抗药状态进行筛选.6、筛 选 方 法硝酸纤维 薄膜与探针 杂交薄膜放射 自显影胶片选择 克隆2）核酸杂交法用特异性抗体检
7、测基因产物 从而筛选阳性克隆的方法3）免疫学方法看新基因能否在新细胞中“ 定居”下来，能否复制自己 稳定传代，能不能产生表达 作用，指导蛋白的合成.步骤五 培养、观察抽取DNA 切下鼠DNA 切开质粒 DNA将质粒导入宿主细胞混合、连接 培养基中加抗生素培养裂解细胞释放DNA分子 杂交分离扩增目的克隆固氮基因的应用抗卡那霉素基因的应用基因工程产品介绍：生长激素，人胰岛素疾病诊断7、基因工程的成果二、细胞工程1、定义 将一种生物细胞中携带全套遗传信 息的基因或染色体全部转入另一种 生物细胞，从而改变细胞的遗传性 ，改造生物的性状和功能。它包括细胞融合、细胞器移植 、染色体工程、细胞和组培技术等
8、.通过生物学、化学或物理学的方法，使 两个不同种类的体细胞融合在一起，从 而产生具有两个亲本遗传性状的新细胞.童鱼世界上第一条没有父母的鱼“鲫鲤核质杂交鱼”2、体细胞杂交/细胞融合技术组织培养/快速无性繁殖利用植物组织、植物细胞的全能性，进行快速无性繁殖。优点 可固定杂种优势免除制种环节对珍贵植物的引种生产具有特别意义举例 组织培养法再生兰花；人工种子3、植物组织与细胞培养组 织 培 养叶肉组织愈伤组织新植株4、快速无性繁殖单个 细胞营养培养基克隆植株5、细胞育种 诱导突变、 筛选新品系、新品种突变与突变体筛选6、次生代谢产物生成从培养的植物细胞中提取所需的代 谢产物。优点 比栽培原料作物更易
9、控制最佳生产条件；培养物为无菌、无虫材料，能保证产品质量；工艺操作较为简单，可减少劳动费用，提高生产力。三、酶 工 程1、定义 利用 酶的特异催化 功能，将一种 物质转化为另 一种物质的技 术.2、基本步骤 将酶制剂精制成固 相的酶，然后将其组装在特殊的 器件中形成生物反应器，利用这 种反应器将底物转化为人类需要 的产品. 3、优点 快速；高效；产品回收 和提纯工艺简便 酶分子的改造与修饰酶分子的改造与修饰 通过这种改造来改变酶的物化性质通过这种改造来改变酶的物化性质 及其生物活性，甚至赋予新的功能及其生物活性，甚至赋予新的功能 ，提高其在不良环境中的稳定性，提高其在不良环境中的稳定性， 扩大
10、酶的应用范围。扩大酶的应用范围。 酶抑制剂的开发研究酶抑制剂的开发研究 所谓酶抑制剂是指能引起酶分子活所谓酶抑制剂是指能引起酶分子活 力下降甚至完全丧失的物质。力下降甚至完全丧失的物质。4、酶工程研究的两个方面四、发 酵 工 程定义 是工程学与微生物学的结合；利用 微生物的特性，通过现代化工程技 术，生产有用物质或直接将其应用 于工业化生产的一门技术. 包括菌种选育、菌种生产、代谢产 物发酵和分离以及微生物机能的利 用等.1、优点 投资省；见效快；污染小2、应用范围 微生物菌体的生产和利用 微生物代谢产物的应用 微生物机能的应用 3、发酵工程的效益医药工业方面食品工业方面能源工业方面饲料工业方
11、面冶金工业方面农业方面第三节 生物技术的新浪潮 蛋白质工程 海洋生物工程 生物计算机 农业生物工程 生物传感器一、蛋白质工程 以蛋白质为对象为目的的生物工程 必须突破以下几个难关： 基因结构的改变 基因的高效表达 翻译后的蛋白修饰 新蛋白的提纯第二代基因工程二、海洋生物工程以海洋为对象，生产、开发人类 所需的新食物、新能源、新药物 和新材料的生物工程（如：培育 新品种的海鲜、生产海洋生物活 性物质、治理海域污染等）三、生物计算机特点 能制成超高密度的线路、生物芯片 能制成半永久性元件 以生物化学反应模拟人体机能进行 工作，所需能量很少 目前已制成蛋白质薄膜、DNA芯片等四、农业生物工程生物工程技术在农业革命中的应 用。包括： 基因工程改良 细胞工程育种 快速无性繁殖 畜牧业中的生物工程技术等五、生物传感器 是一类通过各种类型的敏感膜将生物体 内的化学信号转化为电、热、光等讯号 的传感检测器第一代：由固定化酶膜和电化学器件组 成的酶电极 第二代：微生物、细胞器、动植物组织 、免疫等生物传感器 第三代：生物电子学传感器，将具有智 能。小 结n前言n生物技术四大体系n生物技术新浪潮
