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1、一、 生物技术总论生物技术(biotechnology )也称生物工程(bioengineering），是人们以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的科学原理，采用先进的工程技术手段，按照预先的设计，改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的的一门新兴的、综合性的学科。(1)基因工程（重组DNA技术，gene engineering）用人工方法把不同生物的基因分离出来，在体外进行剪切、拼接、重组在一起，然后把重组体放回宿主细胞内繁殖，最终获得基因产物。既用人工的手段改造生物的遗传性状，获得基因产物。(2)细胞工程（cell engineering） 指以细胞为基本单位，在体外
2、条件下进行培养、繁殖或人为的使细胞某些生物学特征按人们的意愿发生改变，从而达到改良生物品种和创造新品种，加速繁育动植物个体，以获得某种有用的物质的过程。即： 有目的，有计划地改造细胞，能达到细胞产物及组织本身的规模生产。细胞工程包括：动植物细胞的体外组织培养技术、细胞融合技术（也称细胞杂交技术）、细胞器移植技术、克隆技术、干细胞技术等(3)酶工程（enzyme enineering）利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能，对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的一项技术。它包括酶的固定化技术、细胞的固定化技术、酶的修饰改造技术及酶反应器的设计等技术。(4)发酵工程（f
3、ermentation engineering利用生物材料（来自自然界的微生物，基因重组微生物等各种来源的动物细胞和植物细胞）生产有用物质，服务人类的一门综合科学技术。是生物工程的主要基础和支柱。给微生物一个最适合生长的条件，利用微生物的代谢功能，通过现代化工程手段生产人类所需的产品-微生物工程(5)蛋白质工程（protein engineering） 在基因工程的基础上，结合蛋白质结晶学、计算机辅助设计和蛋白质化学等多学科的基础知识，通过对基因的人工定向改造等手段，从而达到对蛋白质进行修饰改造、拼接，以产生能满足人类需要的新型蛋白质 。生物芯片又称DNA芯片或基因芯片，是将高密度DNA片段阵
4、列通过高速机器人或原位合成方式以一定的顺序或排列方式使其附着在如玻璃片等固相表面，以荧光标记的DNA探针，借助碱基互补杂交原理，进行大量的基因表达及监测等方面研究的一项新技术。现代生物技术在人类生产生活中的作用1.改善农业生产,解决食品短缺,提高农作物产量及其品质A、培育抗逆的作物优良品系,如高产、稳定、优质、抗虫、抗病、除草剂、固氮酶基因等如：抗除草剂大豆、抗黄矮病小麦、抗病毒马铃薯、耐贮运番茄。 B、植物种苗的工厂化生产c、生物农药，生产绿色食品。 D、提高粮食、饲料品质，如可饲性疫苗、富含VE的不饱和油料等功能性食品。E、生物固氮,减少化肥使用量发展畜牧业生产 a.动物的大量快速无性繁殖
5、 b.培育动物的优良品质2 、 提高生命质量,延长人类寿命开发制造奇特而又贵重的新型药品疾病的预防和诊断基因治疗人类基因组计划(human genome project, HGP)3.解决能源危机,治理环境污染解决能源危机A、乙醇的生产 B、沼气或氢气的生产 C、提高石油的开采率环境保护A、用生物技术方法生产化工产品 B、利用微生物净化有毒的化合物、降解石油污染、清除有毒气体和恶臭物质 、综合利用废水和废渣、处理有毒金属等4.制造工业原料,生产贵重金属制造工业原料 氨基酸类；酸味剂；甜味剂；化工原料等生产贵重金属 利用细菌的浸矿技术，提取贫矿、尾矿、废渣里面的贵重金属谈谈你对转基因食品的看法（
6、1) 转基因食品的优点： 可延长蔬菜的货架期及感官特性 提高食品的品质 提高食品的营养 提高肉、奶和畜类产品的数量和质量 增加农作物抗逆能力，增加农业产量 生产可食性疫苗或药物 生物功能性食品（2) 转基因食品的安全性 目前有一些证据指出转基因食品具有潜在的危险 但更多科学家的试验表明转基因食品是安全的任何一种转基因食品在上市之前都进行了大量的科学试验，国家和政府有相关的法律法规进行约束，而科学家们也都抱有很严谨的治学态度。 一种食品会不会造成中毒主要是看它在人体内有没有受体和能不能被代谢掉，转化的基因是经过筛选的、作用明确的，所以转基因成分不会在人体内积累，也就不会有害二、细胞工程细胞全能性
7、（totipotency）：是指分化细胞保留着全部的核基因组，具有生物个体生长、发育所需要的全部遗传信息，具有发育成完整个体的潜能。植物细胞的全能性：植物组织、细胞、原生质体均具有培养成一株完整植物体的潜在能力。植物组织培养：以细胞全能性学说为理论基础，在无菌和人工控制条件下，培养、研究植物组织、器官，甚至进而从中分化、发育出整体植株的技术。外植体（explant）：能被诱发产生无性增殖系的器官或组织切段。 细胞分化（cell differentiation）：指由于细胞分工而导致细胞形成不同结构，引起功能改变或潜在发育方式改变的过程。细胞脱分化（cell dedifferentiation）
8、：培养条件下使一个已分化的细胞失去已分化细胞的典型特征，或消除了细胞分工，使之回复到分生细胞状态或胚性细胞状态的过程。或具有特异结构和功能的细胞转化成没有特异结构和功能的细胞的过程。细胞再分化（redifferentiatio）脱分化后无序生长的分生细胞在离体培养下，重新恢复细胞分化能力，经过细胞分化、组织分化和器官分化递进地进行，最后再生完整植株。愈伤组织：指由外植体组织增生的细胞产生的一团不定型的松散排列的薄壁细胞团极性（polarity）：植物的器官、组织、甚至单个细胞在不同的轴向上存在的某种形态结构以及生理生化上 的梯度差异。体细胞胚（胚状体、体胚）指离体条件下没有经过受精过程，由组培
9、中体细胞（表皮细胞、薄壁组织细、叶柄或侧根的韧皮部细胞）组织经过了胚胎发育过程所形成的胚的类似物。拟分生组织：愈伤组织在分裂期会出现导管细胞，筛管细，分泌细胞，毛状体细胞及木栓细胞等，并出现由小而密集的分裂细胞构成的细胞团。形态建成：外植体细胞在适宜的培养条件下发生脱分化、再分化，产生芽和根，或者形成胚状体，发育成苗或完整植株。原生质体(protoplast) 指除去细胞壁的细胞或是说一个被质膜所包围的裸露球形细胞。亚原生质体(subprotoplast)在原生质体分离过程中，有时会引起细胞内含物的断裂而形成的一些较小的原生质体。它可以具有细胞核，也可不具有细胞核。核质体(nuclearpla
10、st)由原生质膜和薄层细胞质包围细胞核形成的小原生质体。也称为微小原生质体。胞质体(cytoplast)不含细胞核，而仅含有细胞质的原生质体。条件培养基（conditioned medium）：培养过程中，有些细胞可能会分泌活性物质到培养液中，这种培养过某种细胞以后，含有细胞分泌物的培养液称为条件培养基。或：曾培养过一段时间组织或细胞的培养基。次生代谢：建立在初生代谢基础之上的、对于植物正常的生长发育非必需的代谢，其代谢产物即为次生代谢产物。次生代谢产物(secondary metabolites)：是由次生代谢产生的一类细胞生命活动或植物生长发育正常运行的非必需的小分子有机化合物，其产生和分
11、布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性。体细胞杂交（somatic hybridization):在离体条件下通过两个亲本体细胞原生质体的融合以及随后将融合产物培养成杂种植株的过程。同核体（homokaryon）：基因型相同的细胞融合成的杂交细胞；异核体（heterokaryon）：来自不同基因型的杂交细胞多核体：含双亲不同比例核物质的融合体。亲缘关系较远的细胞间融合，融合体以一个细胞的核物质为主，加有另外一个细胞少量的遗传物质。异胞质体：含双亲中一方的染色体和双亲细胞质的融合体。人工种子：又称合成种子或体细胞种子，是指将植物离体培养的胚状体或芽包裹在含有养分和保护功能的人工胚乳和人
12、工种皮中的类似种子的颗粒。植物无糖组培技术 (Sugar-free micropropagation):又称为光自养微繁殖技术，是指在植物组织培养中改变碳源的种类，以CO2代替糖作为植物体的碳源，通过输入CO2气体作为碳源，并控制影响组培苗生长发育的环境因子，促进植株光合作用，使组培苗由兼养型转变为自养型，进而生产优质种苗的一种新的植物微繁殖技术。植物种质离体保存：是指对离体培养的小植株、器官、组织、细胞或原生质等材料，采用限制、延缓或停止其生长的处理使之保存，在需要时可重新恢复其生长，并再生植株的方法。（一）、培养基的种类1.根据培养基态相A、固体培养基 加凝固剂(多为琼脂)外植体只是部分接
13、触培养基，会使培养基中的效应物质产生一定的浓度梯度，有利于外植体的分化、生长。（通气性较好，便于操作，但营养分布不均，生长发育不整齐。）B、液体培养基 不加凝固剂 ，外植体能够与效应物质更好地接触，生长速度比在固体培养基中更快。（营养分布均匀，生长整齐一致，但通气性差。）2.根据作用分为 诱导培养基 增殖培养基 生根培养基3.根据培养物的培养过程 A、初代培养基-第一次接种外植体的培养基。 B、继代培养基-接种初代培养之后培养物的培养基。4、根据其营养水平不同，培养基可分为 基本培养基和完全培养基。A、基本培养基（就是通常称呼的培养基） 主要有MS、White、 N6、B5 、改良MS、Hel
14、ler、Nitsh、SH、 Miller等。B、完全培养基就是基本培养基的基础上，根据试验的不同需要，附加一些物质，如生长调节物质和其他复杂有机物质等。植物离体无性繁殖(Propagation in vitro)：指利用植物组织培养技术，对优良植株的外植体进行离体培养，使其在短期内获得遗传性一致的大量再生植株的方法。这种离体无性繁殖方法由于繁殖速度快，又称离体快速无性繁殖。植物快繁与传统营养繁殖相比的优点：A、繁殖效率高。生长速度快；B、 培养条件可控制性强；C、占用空间小；D、管理方便，利于自动化控制；E、便于种质交换和保存。植物的离体器官发生：培养条件下的组织或细胞团分化形成不定根、不定芽
15、等器官的过程。植物快繁的器官再生主要分为五种类型：短枝发生型：指外植体携带的带叶茎段，在适宜的培养环境中萌发，形成完整植株，再将其剪成带叶茎段，继代再成苗的繁殖方法。丛生芽发生型：指外植体携带的顶芽或腋芽在适宜培养环境（含有外源细胞分裂素）中不断发生腋芽而呈丛生状芽，将单个芽转入生根培养基中，诱导生根成苗的繁殖方法。不定芽发生型： 指外植体在适宜培养基和培养条件下，形成不定芽，后经生根培养，获得完整植株的繁殖方法。分为通过愈伤组织产生不定芽，和直接产生不定芽两种方式。胚状体发生型：指外植体在适宜培养环境中，经诱导产生体细胞胚，从而形成小植株的繁殖方法。原球茎发生型：是兰科植物特有的一种快繁方式。指茎尖或腋芽外植体经培养产生和种子萌发产生原球茎的繁殖类型。原球茎可以增殖形成原球茎丛。与器官发生途径相比，体细胞胚的特点体细胞胚最根本的特征是具有双极性，即在发育的早期阶段从方向相反的两端分化出茎端和根端，而不定芽或不定根都是单极性的。体细胞胚的维管组织与外植体现存组织无解剖结构上的联系，而不定根或不定芽与外植体或愈伤组织的维管组织有联系。体细胞胚胎的维管组织分布是独立的Y字
