生物技术概论讲解
生物技术概论ppt3
过分依赖抗生素催生超级细菌 噩梦或从此开始
最近，“超级细菌”肆虐，据报道，一些赴印度 接受治疗的患者感染了一种新型超级细菌，其含有一 种叫NDM-1的基因。这种细菌对现有的绝大多数抗生
素都“刀枪不入”，甚至对碳青霉烯类抗生素也具有
耐药性，而碳青霉烯类抗生素通常被认为是紧急治疗
抗药性病症的最后方法。这种变种超级细菌目前已经
•基因治疗策略
(一)治疗性基因的获得 (二)基因载体的选择 (三)靶细胞的选择 (四)基因转移方法 (五)转导细胞的选择鉴定 (六)回输体内
基因治疗的基本步骤
目的基因的转移
在基因治疗中迄今所应用的目的基因转移方法可分为两 大类：病毒方法和非病毒方法。基因转移的病毒方法中，RNA和 DNA病毒都可用为基因转移的载体。常用的有反转录病毒载体 和腺病毒载体。转移的基本过程是将目的基因重组到病毒基 因组中，然后把重组病毒感染宿主细胞，以使目的基因能整
（二）保护环境
1、微生物脱硫治理空气污染 2、运用生物技术处理、净化污水 3、应用生物农药控制病虫害
4、使用基因工程生产可降解塑料
运用生物技术处理、净化污水
解决白色污染的替代材料是微生物生产的PHA
塑料被称为白色污染，是近年来环境的大敌。以
聚乙烯为代表的塑料，在自然条件下极难降解，在土里
现代生物技术是以20世纪70年代DNA重组技术 的建立为标志的。物技术时期关键以分子生物学
的理论为先导，基因工程技术开始能作为生物技
术新产品的一种开发手段或关键技术后起始的。
生物技术的种类及其相互关系
1 基因工程
2 细胞工程 3 酶工程 4 发酵工程
5 蛋白质工程
五大工程相互关系
生物技术概论
第一章绪论一、生物技术的含义1、生物技术的定义生物技术(biotechnology)，也称生物工程(bioengineering)，是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础学科的科学原理，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新兴的、综合性的学科。
2、生物技术的研究领域及其相互关系基因工程(gene engineering)：20世纪70年代以后兴起的一门新技术，其主要原理是应用人工方法把生物的遗传物质，通常是脱氧核糖核酸(DNA)分离出来，在体外进行切割、拼接和重组。
然后将重组了的DNA导人某种宿主细胞或个体，从而改变它们的遗传品性；有时还使新的遗传信息(基因)在新的宿主细胞或个体中大量表达，以获得基因产物(多肽或蛋白质)。
细胞工程(cell engineenng)：指以细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖；或人为地使细胞某些生物学特性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；或加速繁育动、植物个体；或获得某种有用的物质的过程。
发酵工程(fermentation engineering)：利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点，在合适条件下，通过现代化工程技术手段，由微生物的某种特定功能生产出人类所需的产品称为发酵工程，也称微生物工程。
酶工程(enzyme engineenng)：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。
蛋白质工程(protein engineenng):指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的技术。
生物技术概论重点总结
生物技术概念：•生物技术（biotechnology），是指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，采用先进的科学技术手段，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。
生物技术的种类•生物技术不完全是一门新兴学科，它包括传统生物技术和现代生物技术两部分。
•传统生物技术：指旧有的制造酱、酒、面包、奶酪、酸奶及其它食品的传统工艺。
•现代生物技术：包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程基因工程•基因工程是20世纪70年代随着DNA重组技术的发展应运而生的一门新技术。
是指在基因水平上操作并改变生物遗传特性的技术，也称为DNA重组技术。
细胞工程•是指以细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖或人为地使细胞某些生物学特性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的目的，加速繁育动植物个体，或获得某种有用物质的技术。
酶工程•酶工程是利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能或对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的技术。
发酵工程•是指利用包括工程微生物在内的某些微生物或动植物细胞及其特定功能，通过现代工程技术手段生产各种特定的有用物质，或者把微生物直接用于某些工业化生产的一种技术。
蛋白质工程•是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过有控制的修饰和合成，对现有蛋白质加以定向改造和设计，构建并最终生产出性能比自然界存在的蛋白质更加优良、更符合人类需要的新型蛋白质。
细胞中的主要物质•遗传物质（即基因，编码蛋白质)•蛋白质（催化生化反应、构成细胞骨架、运输物质等）•碳水化合物（提供能量）•微量元素（激活或抑制蛋白）•水（溶剂）微生物工程菌发酵工程基因工程蛋白质或酶蛋白质工程或酶工程产品动、植物个体或细胞细胞工程优良动、植物品系现代生物技术的理论背景：现代生物技术是以20世纪70年代DNA 重组技术的建立为标志的。
生物技术概论第一章绪论
生物技术概论第一章绪论生物技术是一门涉及生命科学和工程学的跨学科学科，它利用生物体的细胞和分子来开发新的技术和产品。
生物技术的发展已经为我们带来了许多重要的科学和技术进展，不仅在医学领域，还在农业、环境保护和工业生产等领域都有广泛应用。
生物技术的发展源远流长，可以追溯到人类最早开始研究和利用生物体的历史。
早期的生物技术包括培育作物、养殖动物，以及利用发酵制作食物和饮料。
随着科学的发展，尤其是分子生物学和基因工程的兴起，生物技术开始发生革命性的变化。
生物技术的核心是对生物体的基因组进行研究和利用。
通过研究生物体的基因组，我们可以了解生物体的特点和功能，并进一步开发出新的技术和产品。
基因工程是生物技术的重要组成部分，它主要利用重组DNA技术来修改生物体的基因组，创造改良的生物体。
通过基因工程，我们可以生产出更加健康和高产的农作物，研发出更有效的药物和疫苗，改良动物品种，甚至可以克隆动物。
生物技术的应用领域广泛，其中最重要的之一是医学。
生物技术在医学领域的应用包括基因测序、基因诊断、基因治疗等。
通过基因测序，我们可以了解个体的基因组，从而对一些疾病有更准确的预测和诊断。
基因诊断可以帮助我们检测特定基因的异常，从而及早发现和治疗遗传性疾病。
基因治疗则可以通过修复或替代患者的异常基因来治疗一些遗传性疾病。
生物技术在农业领域的应用也非常重要。
通过生物技术，我们可以培育抗病虫害、耐逆性强的农作物品种，提高农作物的产量和质量。
同时，通过转基因技术，我们也可以使农作物具有抗除草剂和杀虫剂等特性，减少农药的使用。
这不仅可以减少对环境的污染，还可以降低农民的生产成本。
此外，生物技术在环境保护和工业生产领域也有广泛的应用。
通过利用微生物的能力来降解有害物质，我们可以减少工业废物对环境的污染。
同时，通过生物技术可以生产出更高效的生物燃料和生物塑料，替代传统的化石能源和塑料制品。
总的来说，生物技术对人类社会的发展和进步具有重要的意义。
生物技术概论总结
第一讲绪论1、生物技术(biotechnology)：指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础学科的科学原理，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，为人类生产出所需要产品或达到某种目的。
2、工程技术手段：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程3、目的：获得人们所需要的产品，.疾病的预防、诊断与治疗，食品检验，环境污染的检测和治理.4、根据生物技术操作的对象及操作技术的不同：（1）基因工程(gene engineering)（2）细胞工程(cell engineering)（3）酶工程(enzyme engineering): 将微生物细胞、动植物细胞、细胞器等在一定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门技术。
（4）发酵工程(fermentation engineering)利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点，在合适的条件下，通过现代化工程技术手段，由微生物的某种特定功能生产出人类所需要的产品。
（5）蛋白质工程(protein engineering) : 对蛋白质进行修饰、改造和拼接以产生能满足人类需要的新型蛋白质的技术。
5、生物技术之间的关系：彼此之间是相互联系、相互渗透。
核心技术是基因工程。
6、1996年第一只体细胞克隆动物(多利)在英国诞生.1972年美国生物学家Berg首创基因重组技术.第二讲（一）1、细胞全能性概念：任何具有完整细胞核的植物细胞，都拥有形成一个完整植株所必需的全部遗传信息，即细胞具有全能性。
2、植株再生途径：器官分化途径、体胚分化途径3、优良愈伤组织一般应具备的条件⑴旺盛的自我增殖能力，以便于用这些愈伤组织建立大规模的愈伤组织无性系。
⑵容易散碎，以便于用这些愈伤组织建立优良的悬浮系，并且在需要的时候能从中分离出全能性的原生质体。
⑶高度的胚性或再分化能力，以便于从这些愈伤组织得到再生植株。
生物技术概论课程说明
生物技术概论课程说明生物技术概论课程是一门介绍生物技术基本知识和应用的课程，在课程中，学生将学习到与生物技术相关的基础理论和技术方法，了解生物技术在农业、医学和环境保护等领域的应用，以及相关的伦理和法律问题。
本文将对该课程的大致内容进行说明。
一、导论在本节中，我们将介绍生物技术的定义、历史背景以及其在当今社会中的重要性。
学生将了解到生物技术对人类生活和社会发展的积极影响，以及生物技术的潜在风险和道德问题。
二、基础理论本节将重点介绍生物技术的基础理论。
学生将学习到分子生物学、基因组学、细胞生物学等相关基础概念和原理。
我们将深入探讨DNA 结构与功能，基因表达调控，以及蛋白质合成等基本生物学过程。
三、主要技术方法在这一部分，我们将介绍一些重要的生物技术方法。
学生将学习到基因克隆、重组DNA技术、PCR扩增、基因测序等实验技术，并了解这些技术在研究和应用中的具体操作步骤和原理。
四、生物技术在农业中的应用本节将重点介绍生物技术在农业领域的应用。
学生将了解到转基因作物的培育与应用，以及农业生物技术在抗病虫害、提高农产品产量和改良品质等方面的作用。
我们还将探讨农业生物技术的环境影响和风险评估。
五、生物技术在医学中的应用本节将介绍生物技术在医学领域的应用。
学生将了解到生物制药技术、基因诊断和基因治疗等方面的进展和应用。
我们还将深入讨论细胞体外培养技术、干细胞研究和克隆技术在医学中的应用前景。
六、生物技术的伦理与法律问题在本节中，我们将探讨生物技术所带来的伦理和法律问题。
学生将了解到生物技术与个人隐私、知情同意和动物福利等伦理问题的关系，并学习到生物技术相关的法律法规和规范。
我们还将讨论生物技术的道德边界和社会责任。
七、课程设计与实践在这一部分，我们将介绍生物技术概论课程的设计和实践。
学生将了解到该课程的教学目标和学习方法，并参与一些小型实验和实践任务，以提高实际操作技能和团队合作能力。
此外，学生还将进行文献阅读和课堂讨论，以加深对生物技术的理解。
生物技术概论
一．名词解释。
1.生物技术：有时也称生物工程，是指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，采用先进的科学技术手段，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。
生物技术是人们利用微生物、动植物体对物质原料进行加工，以提供产品来为社会服务的技术。
它主要包括发酵技术和现代生物技术。
2.细胞核移植技术：是指将一个动物细胞的细胞核移植至去核的卵母细胞中，产生与供细胞核动物的遗传成份一样的动物的技术。
3.单克隆抗体：高度均质性的特异性抗体，由一个识别单一抗原表位的B细胞克隆所分泌。
一般来自杂交瘤细胞。
4.现代发酵：就是将传统发酵技术与现代生物技术（DNA重组、细胞融合等基因工程技术）相结合，并运用现代化学工程技术，进行工业化生产的一个大工业体系。
5.酶：催化特定化学反应的蛋白质、RNA或其复合体。
是生物催化剂，能通过降低反应的活化能加快反应速度，但不改变反应的平衡点。
绝大多数酶的化学本质是蛋白质。
具有催化效率高、专一性强、作用条件温和等特点。
二：简述题。
1.基因工程的四大要素和五大操作元件是什么？四大要素：基因工程，细胞工程，酶工程和发酵工程。
五大操作元件：切，接，转，增，检。
2.植物组织培养技术中主要的消毒灭菌方法有哪些？每种方法主要适应的消毒灭菌对象是什么？（1）干热灭菌法，适用于各种玻璃器皿和器械的灭菌消毒。
（2）湿热灭菌法，可用于大多数液体）、液体培养基、玻璃器皿、各种器械等的灭菌。
（3）过滤灭菌，空气过滤灭菌主要用于形成无菌的操作空间，液体过滤灭菌主要用于对高温、高压不稳定的物质的灭菌。
（4）射线灭菌，用于培养室、接种室、工作台面等的消毒。
（5）灼烧灭菌，用于金属操作器械的消毒。
（6）药剂灭菌，适用于外植体培养材料的表面灭菌。
（7）熏蒸灭菌，适用于培养室和接种室的灭菌。
3.简述发酵工程的一般过程。
菌种的选育，培养基的配置，灭菌，扩大培养和接种，发酵过程，分离提纯。
《生物技术概论》课件
生物技术的发展历程
总结词
生物技术的发展历程
详细描述
生物技术的发展可以分为四个阶段。第一阶段是传统生 物技术阶段，主要是利用微生物的自然发酵来生产各种 产品。第二阶段是近代生物技术阶段，主要是利用微生 物的遗传学特性，通过人工选育和杂交来改良微生物。 第三阶段是现代生物技术阶段，主要是以基因工程为基 础，实现了对生物遗传特性的精确控制和操作。第四阶 段是系统生物技术阶段，主要是以系统生物学为基础， 实现对生物系统的整体和全局控制。
蛋白质工程的应用实例
总结词
列举一些蛋白质工程的应用实例，说明其在实践中的 重要性和应用前景。
详细描述
蛋白质工程在实践中的应用非常广泛，包括药物设计 和开发、酶工程、生物传感器、生物材料等领域。例 如，利用蛋白质工程技术可以设计和开发新型药物， 如抗体药物、细胞因子等；在酶工程领域，可以设计 和改造酶分子，提高其催化活性和稳定性；在生物传 感器和生物材料领域，可以设计和制备具有特定功能 的生物材料，用于生物检测和医学治疗等领域。
THANKS
感谢观看
基因表达技术
基因表达是将外源基因在受体细胞中实现功能的技术，包括转录和翻 译两个过程，涉及启动子选择、转录调控和翻译后修饰等。
基因工程的应用实例
转基因作物
基因治疗
通过将外源抗虫、抗病、抗除草剂等 基因导入植物细胞，培育出转基因作 物，提高作物的产量和抗逆性。
通过将正常基因导入病变细胞，纠正 或补偿缺陷基因，达到治疗遗传性疾 病和恶性肿瘤等目的。
生物制药
利用细胞工程技术生产药 物，如干扰素、生长因子 等。
组织工程
利用细胞工程技术构建组 织或器官，如皮肤、骨骼 等。
04
酶工程
酶工程的定义与原理
生物技术概论知识概要
11.动物细胞融合的基本过程：细胞准备 诱导融合 杂种细胞的选择 杂种细胞克隆
12.遗传物质的转移方法：显微注射技术 基因枪技术 电穿孔 磷酸钙共沉淀法
脂质体法 二乙胺乙基葡聚糖技术 反转录病毒感染 原生质体融合法
9.外植体：由活体植物上切取下来以进行培养的那部分组织或器官。
10.愈伤组织：植物体的局部受到创伤刺激后，在伤口表面新生的组织，由活的薄壁细胞组成，可起源于植物体任何器官内各种组织的活细胞。
11.微繁殖技术：利用组织培养方法将植物体某一部分的组织小块进行培养并诱导分化成大量的小植株，从而达到快速无性繁殖的目的。
（4）杂种细胞克隆：对选择出来的杂种细胞进行选择与纯化，在经过培养获得所需的无性繁殖系。
10.次级代谢产物具有以下特征;
(1) 次级代谢产物是由微生物产生的，不参与微生物的生长和繁殖。
（2）次级代谢产物的生物合成与初级代谢产物合成无关的遗传物质有关。
3) 有利于提高培养基和产物的浓度，以提高单位容积发酵罐的生产能力。
4) 有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周期。
5) 尽量减少副产物的形成，便于产物分离纯化。
6) 原料价格低廉，质量稳定，取材容易。
7) 所用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的影响，有利于提高氧的利用率，降低能耗。
8) 有利于产品的分离纯化，并尽可能减少产生“三废”的物质。
6. 发酵生产常用的酵母菌：啤酒酵母、卡尔斯伯酵母、汉逊氏酵母属、假丝酵母属、红酵母属、毕赤氏酵母属。
7.工业常用的霉菌：藻状菌纲的根霉、毛霉、犁头霉。子囊菌纲的红曲霉。半知菌类的曲霉及青霉等。
8.根据营养来划分培养基：天然培养基 合成培养基 综合培养基
《生物技术概论总论》PPT课件
3 考试
➢ 3.1 考试方式 ➢ 形式: 闭卷 ➢ 期中考试（20%）和期末考试 （70%） ➢ 内容: 以课堂讲授内容为主，含引申内容。 ➢ 3.2 平时成绩（10%） ➢ 考勤（10%) ➢ 3.3 总成绩
生物技术总论 Biotechnology General Introduction
主要内容：
Berg），标志生物技术的核心技术－－基因工程开始 ➢ 以基因工程为核心，带动了现代发酵工程、酶工程、细胞
工程及蛋白质工程的发展，形成现代生物技术
3 生物技术对经济社会发展的影响
➢ 3.1 改善农业生产、解决食品短缺 ➢ 3.2 提高生命质量、延长人类寿命 ➢ 3.3 解决能源危机、治理环境污染 ➢ 3.4 制造工业原料、生产贵重金属 ➢ 3.5 生物技术的安全及其对伦理、道德、法律的影响
生物经济是以生物科技研究开发与应用为基础的经济，是 一个与农业经济、工业经济以及信息经济相对应的经济形 态。
2001年2月，时任北京大学副校长、“863”计划生物领域 专家的陈章良，以其生物科技战略专家的眼光在“中国青 年创新论坛”介绍了《经济展望》杂志所提出的一个新名 词“生物经济”，并认为生物技术的发展是一个基因可以 形成一个产业。在同年4月 “2001中国企业高峰会”上， 他又指出：生物技术突飞猛进的发展，将造就一大批成功 的公司，生物技术是继IT产业后又一个为各国政府重视的 产业。
1.5 生物技术的种类及其相互关系
➢ From DNA to Human
1.5 生物技术的种类及其相互关系
➢ 1.5.7 五大工程间的关系
➢ 按照自己的愿望改造物种，往往要采用基因工程或细胞工程的 方法。
➢ 基因工程和细胞工程的研究成果，要通过发酵工程和酶工程来 实现产业化。
生物技术概论内容概述
第一章生物技术总论一、概念1、生物技术：也称生物工程,是指人们以现代生命科学为基础、结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理,按照预先的设计改造生物体或加工生物原料,为人们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.2、传统生物技术与现代生物技术传统生物技术主要是通过微生物的初级发酵来生产商品,包括酱、醋、酒、面包、奶酪、酸奶与其他食品的传统工艺；现代生物技术是指在20世纪中叶后随着一些生物学领域的重要发现,以与随后产生的新手段和新技术,从而形成以现代生物科学研究成果为基础,以基因工程为核心的新兴学科.现代生物技术的产生和发展是以1953年D N A双螺旋结构模型建立为基础,以70年代D N A重组技术的建立为标志.二、生物技术的重要性1〕首先生物技术是解决全球性经济问题的关键技术,在迎接人口、资源、能源、食物和环境等五大危机的关键技术,可以解决人类所面临的诸如食品短缺问题、健康问题、环境问题、与资源问题；2〕其次,生物技术广泛应用于医药卫生、农林牧渔、轻工、食品、化工和能源等领域,促进传统产业的技术改造和新兴产业的形成,对人类生活产生重大而深远的影响.3〕此外生物技术还与与伦理、道德、法律等社会问题都有着密切的关系,对国计民生产生重大的影响.4〕综述：生物技术是现实生产力,也是具有巨大经济效益的潜在生产力.将是21世纪高技术革命的核心内容,生物技术产业是21世纪的支柱产业.三、生物技术的特征生物技术与其他高新技术一样所具有的"六高〞的基本特征：即高效益,可带来高额利润；高智力,具有创造性和突破性；高投入,前期研究与开发需要大量的资金投入；高竞争,时效性的竞争非常激烈；高风险；高势能,对国家的政治、经济、文化和社会发展有很大的影响,具有很强的渗透性和扩散性,有着很高的态势和潜在的能量.四、生物技术的种类1、时间上划分：可分为传统生物技术和现代生物技术2、根据生物技术操作对象与操作技术的不同,可分为基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、生化工程等.五、生物技术对经济社会发展的影响〔主要记粗字体〕1、改善农业生产、解决食品短缺1〕提高农作物的产量与品质•培育抗逆的作物优良品系•植物种苗的工厂化生产•提高粮食品质•生物固氮,减少化肥使用量2>发展畜牧业生产•动物的大量快速无性繁殖•培养动物的优良品系2、提高生命质量,延长人类寿命1〕开发制造奇特而贵重的新型药品2〕疾病的预防和诊断3〕基因治疗4〕人类基因组计〔H G P〕3、解决能源危机、治理环境污染1〕解决能源危机2〕环境保护4、制造工业原料、生产贵重金属1〕制造工业原料2〕生产贵重金属第二章基因工程一、概念1、基因工程的定义：按照人为的愿望,进行严密的设计,通过体外D N A重组和转移等技术,有目的地改造生物种性,使现有物种在较短的时间内趋于完善,从而创造出新的生物类型.2、基因克隆载体：外源基因必须先同某种传递者结合后才能进入细菌和动植物受体细胞,把这种能承载外源D N A片断〔基因〕带入受体细胞的传递者称之为基因克隆载体.3、目的基因和结构基因目的基因的：基因工程的主要目的是通过优良性状相关基因的重组,获得具有高度应用价值的新物质〔品系〕,为此必须从现有生物群体中,根据需要分离出可用于克隆的相关基因,这样的基因通常称之为目的基因,目的基因主要是结构基因.结构基因：作为一个能转录和翻译的结构基因必须包括转录启动子、基因编码区和转录终止子三部分.4、受体细胞和感受态细胞受体细胞：从实验技术上讲是能摄取外源D N A〔基因〕并能使其稳定维持的细胞；从实验目的上讲是有应用价值和理论研究价值的细胞；感受态细胞：是指处于易于摄取外源D N A片段生理状态的细胞.5、转化和转导转化：携带基因的外源D N A分子通过与膜结合进入受体细胞,并在其中稳定维持和表达的过程；转导：通过噬菌体〔病毒〕颗粒感染,从而把外源的D N A分子导入被感染的受体细胞的方法.二、基因工程的理论基础1〕D N A是遗传物质：核酸的组成和分类〔D N A和R N A〕2〕D N A双螺旋结构:1953年J a m e s D.W a t s o n和F r a n c i s H.C.C r i c k揭示了D N A分子的双螺旋结构和半保留复制机制.3〕中心法则和遗传密码:1957年C r i c k又提出了遗传信息传递的"中心法则〞,1964年M a r s h a l l N i r e n b e r g和G o b i n d K h o r a n a等终于破译了64个遗传密码；三、基因工程的特征1、跨物种性：外源基因到另一种不同的生物细胞内进行繁殖；2、无性扩增：外源D N A在寄主细胞内可大量扩增,和高水平表达；四、基因工程的主要操作内容1、目的基因的获取：从复杂的生物基因组中,经过酶切消化或P C R扩增等步骤,分离出带有目的基因的D N A片断；2、重组体的制备：将目的基因的D N A片断插入到能自我复制并带有选择性标记〔抗菌素抗性〕的载体分子上.3、重组体的转化：将重组体〔载体〕转入适当的受体细胞中.4、克隆鉴定：挑选转化成功的细胞克隆〔含有目的基因〕.5、目的基因表达：使导入寄主细胞的目的基因表达出我们所需要的基因产物.五、基因工程的安全性1、对环境的影响：重新组合一种在自然见尚未发现的的生物性状有可能给现有的生态环境带来不良影响.2、新型病毒的出现：制造带有抗生素抗性基因或有产生病毒能力的基因的新型微生物有可能在人类或其它生物体内传播.3、癌症扩散：将肿瘤病毒或其它动物病毒的D N A引入细菌有可能扩大癌症的发生X围.4、人造生物扩散：新组成的重组D N A生物体的意外扩散可能会出现不同程度的潜在危险.六、基因工程的应用1、基因工程在植物上的应用1〕提高植物的光合作用效率A.提高C O2的固定率：改变与光合作用有关的酶的结构和组成〔如二磷酸核酮糖羧化酶〕.B.提高光能吸收率和转化率：改变光能交换系统的分子的基因结构.2〕提高豆科植物的固氮效率：使非固氮植物转变为固氮植物或能与根瘤菌共生固氮.3〕转基因植物：是农业生物技术的主要内容,是将克隆到的特殊基因导入受体植物,使之增加一些优质性状〔高产、稳定、优质、抗虫、抗病等〕.2、基因工程在医药上的应用1>用转基因植物或动物生产药物2>用微生物生产药物大肠杆菌或酵母菌生产激素〔如胰岛素〕、干扰素等3>技术设计高效高特异性的生物制剂应用定点突变技术设计蛋白质或酶的结构,制造出高效高特异性的生物制剂4>研制疫苗：制造新型疫苗〔如H I V、乙肝、丙肝、霍乱、痢疾、S A R S〕5>基因治疗6〕法医鉴定7〕基因治疗〔仍在探索阶段〕：将正常的外源基因导入靶细胞中以弥补靶细胞所缺失或突变的基因或抑制异常基因的表达.例如基因病、肿瘤、心血管病、糖尿病等.3、基因工程在环境保护中的应用1>检测水污染:用重组细菌或转基因鱼等检测水污染;2>生物降解:用带有重组质粒的"超级菌〞分解油〔烷烃类〕、有机农药污染.4. 转基因动物将外源基因导入动物细胞,并在基因组内稳定整合,遗传给后代.使动物成为生物反应器生产有用的活性蛋白等.七、基因工程操作的主要技术原理〔了解〕电泳技术、分子杂交技术、P C R技术、D N A测序技术、R N A i技术八、基因工程工具酶的种类与作用〔把握,酶的作用自行百度〕限制性内切酶、D N A连接酶、D N A聚合酶、核酸酶、核酸修饰酶九、基因克隆载体1、定义：外源基因必须先同某种传递者结合后才能进入细菌和动植物受体细胞,把这种能承载外源D N A片断〔基因〕带入受体细胞的传递者称之为基因克隆载体.2、基因克隆载体的功能:运送外源基因高效转入受体细胞；为外源基因提供复制能力或整合能力；为外源基因的扩增或表达提供必要的条件3、作为基因克隆载体应当具备的条件：必须含有复制单元,以使得目的片断能再宿主细胞内复制；必须含有标记基因；标记基因的内部必须有合适的切割位点,使得外源基因插入到标记基因内使标记基因失活,从而能鉴定出重组的D N A 分子；对于表达载体来说,载体应该包括合适的控制单元,如启动子、终止子和核糖体结合位点.4、基因克隆载体的种类:质粒克隆载体、噬菌体和病毒克隆载体、〔噬菌体和质粒〕复合型克隆载体、酵母人工染色体、细菌人工染色体载体、哺乳类人工染色体十、目的基因的获得〔基因克隆〕1、目的基因和结构基因的定义2、结构基因的组成3、原核生物和真核生物结构基因的组成〔了解〕4、目的基因的分离方法<了解>十一、基因的体外重组与转化、重组体的选择与鉴定1、基本概念：受体细胞、转化和转导等2、植物转基因技术：植物转基因技术是将人工分离或修饰过的功能基因导人植物的基因组中,从而引起植物体性状的可遗传改变.1>植物的再生〔基因转化的受体系统建立〕：所谓植物基因转化受体系统是指用于转化的外植体通过组织培养途径或其他非组织培养途径,能高效、稳定再生无性系,并能接受外源D N A整合对转化选择抗生素敏感的再生系统.2〕植物基因转化受体系统的条件①高效稳定的再生能力②较高的遗传稳定性③具有稳定的外植体来源④对选择性抗生素敏感⑤对农杆菌侵染有敏感性3〕植物基因转化系统T i质粒载体介导的转化系统4〕转化方法：叶盘转化法3、植物基因工程应用1〕抗植物虫害基因与其应用2〕抗植物真菌病害基因与其应用3〕抗非生物胁迫基因与应用4〕提高作物产量改良作物品质的基因与其应用第三章细胞工程一、细胞工程的基础知识与基本技术1、基本知识：原核细胞和真核细胞2、基本理论：细胞全能性3、基本技术：无菌操作技术、细胞培养技术和细胞融合技术二、细胞工程的重要应用➢快繁➢优质植物快速培育与繁殖；➢动物胚胎工程快速繁殖优良、濒危品种；➢利用动植物细胞培养生产活性产物、药品；➢新型动植物品种的培育；➢供医学器官修复或者移植的组织工程；➢转基因动植物的生物工程反应器；➢在遗传学、发育学等领域的理论研究；➢在能源、环保等领域的应用.三、植物细胞工程1、概念：细胞的全能性:生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性植物组织培养：在无菌和人为控制外因〔营养成分、光照、温度、湿度等〕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：即能诱发产生无性增殖系的器官或组织切段.胚状体：指的是在组织培养中分化产生的具有芽端和根端类似合子胚的构造.愈伤组织：泛指经细胞与组织产生的可传代的末分化细胞团分化和去分化：2、植物组织培养的过程1〕预备阶段：➢选择合适的外植体与其消毒处理➢配置适宜的培养基①含量丰富的基本成分,如糖类、氮、磷、钾、镁等；②微量无机物,如铁、锰、硼酸等；③微量有机物,如激动素、吲哚乙酸、肌醇等.2〕诱导去分化阶段：组织培养的第一步就是让这些器官切段去分化,使细胞重新处于旺盛有丝分裂的分生状态.3〕继代增殖阶段4〕生根成芽阶段5〕移栽成活阶段3、植物组织培养的类型依据培养基分细胞的悬浮培养细胞的固体培养依据外植体材料分类器官<组织>培养细胞培养依据培养途径分类：愈伤组织发生体细胞胚胎发生1〕愈伤组织培养：由植物各种器官的外植体增殖而形成的一种无特定结构和功能的细胞团,然后再诱导其生根、成芽,长成完整的植株的培养方法,愈伤组织的形成包括启动、分裂和形成三个时期.2〕细胞悬浮培养3〕器官培养4〕单倍体培养〔重点把握〕定义：单倍体是指细胞中仅含有一组染色体的个体.单倍体植株的诱发途径：➢天然诱发途径〔孤雌繁殖、孤雄繁殖、无融合生殖等〕➢人工诱导〔花药培养、花粉培养、未授粉子房或胚珠培养、杂交法获得单倍体植株〕.单倍体植株培养的目的：单倍体植株仅含有一组染色体,不存在基因之间的显隐性关系,通过染色体加倍,可以创造纯合的二倍体植株,作为杂交的亲本材料,获得较高的杂种优势等4、植物组织培养的应用1>初级与次级代谢物的生产；2>生物转化〔利用植物培养细胞为酶源使某种前体化合物生成相应产物的技术称之为生物转化.如毛地黄细胞培养物可使毛地黄毒素转化为β甲基地高辛〕；3>天然植物食用色素的生产4>快速繁殖,人工种子5>无病毒植物的培育6>转基因植物的培育7〕人工种子的研制人为制造的种子,它是一种含有植物胚状体或芽、营养成分、激素以与其他成分的人工胶囊.人工种皮、胚状体和人工胚乳三部分构成.➢不受环境因素的制约,一年四季可以进行工厂化生产；➢由于胚状体是经人工无性繁育产生,有利于保持该种系的优良性状；➢与试管苗相比,成本更低,更适合机械化田间播种；➢可根据需要在人工胚乳中添加适量的营养物、激素、农药、抗生素、除草剂等,以利于胚状体的健康生长.胚状体的制备与其同步化生长：可采用低温法、抑制剂法〔D N A合成抑制剂〕、分离法和通气法等进行诱导和筛选；人工胚乳的制备：人工胚乳的营养需求因种而异,但与细胞、组织培养的培养基大体相仿,同时可根据需要在培养基中添加适量的激素、抗生素、农药、除草剂等；人工种皮的制备：主要采用包埋剂－褐藻酸钠进行包埋,经氯化钙滴定、络合作用后形成具有一定刚性的人工种皮.贮存：一般要将人工种子保存在低温〔4－7°C〕,干燥〔<67％相对湿度〕条件下〔相对成本较高〕；萌发：在自然条件下,人工种子贮存时间较短,萌发率较低；在人为控制的条件下,萌发率相对较高.4、植物体细胞杂交1〕定义：用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞,且把杂种细胞培育成新的植物体的方法2〕优势〔与有性杂交方法比较〕：打破了不同种生物间的生殖隔离限制,大大扩展了可用于杂交的亲本组合X围3〕体细胞杂交过程Ⅰ.原生质体的制备植物细胞原生质体是指那些已去除全部细胞壁的细胞.这部分细胞仅由细胞膜包裹,呈圆形,要在高渗液中才能维持细胞的相对稳定,原生质球〔球状体〕：指在酶解过程中残存少量细胞壁的原生质体.原生质体和原生质球都是进行原生质体融合的好材料.常用的外植体包括：种子胚、子叶、下胚轴、胚细胞、花粉母细胞、悬浮培养细胞和嫩叶.应液转绿是酶解成功的一项重要指标.去反应液中一些残留的组织块和破碎的细胞,可通过不锈钢网或尼龙布过滤,也可以采用低速离心法或比重漂浮法直接获取原生质体.新的渗透压稳定剂或原生质体培养液离心洗涤2-4次.果把它放入低渗溶液中,则很容易胀破.也可以用荧光增白剂染色后置紫外显微镜下观察,残留的细胞壁呈现明显荧光.通过以上鉴定,基本上可判别是否是原生质体与其百分率.此外,尚可借助台盼蓝活细胞染色、胞质环流观察以与测定光合作用、呼吸作用等参数定量检测原生质体的活力.Ⅱ.原生质体的融合乙二醇〔P E G〕结合高钙高p H诱导融合法已成为化学法诱导细胞融合的主流.型电极法和平行电极法对称融合方法.➢亲本双方的细胞核和细胞质能融合为一体,发育成为完全的杂合植株.➢融合细胞由一方细胞核与另一方细胞质组成,可能发育为核质异源植株➢融合细胞由双方胞质与一方核或再附加少量他方染色体或D N A构成；➢原生质体融合后两个细胞核尚末融合时就过早地被新出现的细胞壁分开.以后它们各自分生长成嵌合植株.Ⅲ.杂合体的鉴别与筛选化互补、生长互补.第四章发酵工程一、发酵工程的含义与主要内容1、定义：发酵工程是生物技术的重要组成部分,是生物技术产业化的重要环节.它将微生物学、生物化学和化学工程学的基本原理有机结合起来,是一门利用微生物的生长和代谢活动来生产各种有用物质的工程技术,由于它以培养微生物为主,所以又称微生物工程.2、主要内容：包括生产菌种的选育、发酵条件的优化和控制、反应器的设计与产物的分离、提取与精制等.〔填空〕二、发酵工程概况1、主要的发酵类型：〔填空〕1〕微生物菌体发酵2〕微生物酶发酵3〕微生物代谢产物发酵4〕微生物转化发酵5〕生物工程细胞的发酵2、发酵技术的特点：1）微生物的生长特点➢发酵工程所利用的微生物主要是细菌、放线菌,酵母菌和霉菌➢对周围环境的温度、压强、渗透压、酸碱度等条件有极大的适应能力；➢有极强的消化能力；➢有极强的繁殖能力；➢种类多、产酶的品种多,生产容易、成本低.2〕发酵技术的特点➢发酵过程以生物体的自动调节方式进行,数十个反应过程能够象单一反应一样,在发酵设备中一次完成；➢反应通常在常温常压下进行,条件温和,能耗少,设备较简单；➢原料通常以蜜糖、淀粉等碳水化合物为主,可以是农副产品、工业废水或可再生资源〔植物秸秆、木屑等〕；➢容易生产复杂的高分子化合物,能高度选择地在复杂化合物的特定部位进行氧化、还原、官能团引入等反应；➢发酵过程中需要防止杂菌污染、设备需要进行严格的清洗、灭菌,空气需要过滤等.3、发酵工程的应用发酵工程广泛应用在医药工业、食品工业、能源工业、化学工业、冶金工业、农牧业、环境保护等行业中,而且发挥越来越重要的作用.三、微生物发酵过程1、发酵方法的类别厌氧性发酵根据微生物的种类分类好氧性发酵兼性发酵闭发酵根据培养基的物理性状分类固体发酵液体发酵2、工业生产常用微生物：细菌、放线菌、酵母菌、霉菌和其他微生物〔担子菌、藻类〕3、培养基1〕培养基的种类：孢子培养基、种子培养基和发酵培养基.子培养基是制备孢子用的.生产中常用的孢子培养基有麸皮培养基、大〔小〕米培养基,由葡萄糖〔或淀粉〕、无机盐、蛋白胨等配制成的琼脂斜面培养基等.供孢子发芽和菌体生长繁殖用的.常用的原料有葡萄糖、糊精、蛋白胨、玉米浆、酵母粉等,培养基的成分随菌种而改变.酵培养基是供菌体生长繁殖和合成大量代谢产物用的,要求此种培养基的组成丰富完整,营养成分浓度和粘度适中,利于菌体的生长,进而合成大量的代谢产物.2〕酵培养基的组成：碳源、氮源、无机盐和微量元素、生长因子、水和产物形成的诱导物、前体和促进剂4、发酵的一般过程〔上、中、下游过程简要论述〕1〕上游工程➢菌种的分离、纯化与选育➢菌种斜面培养➢种子扩大培养➢发酵罐的清洗、灭菌➢培养基的配置和灭菌等2〕中游工程➢微生物发酵与控制发酵是微生物合成大量产物的过程,是整个发酵工程的中心环节.包括分批发酵、半连续发酵和连续发酵、固体发酵和液体发酵等.影响发酵的因素很多,如温度、p H、通风、搅拌、罐压力等等,必须适当地控制影响发酵的各种条件,掌握发酵的动态,并进行杂菌的检查和产物测定,使整个发酵过程顺利进行.3〕下游工程：➢发酵产物的分离、纯化和精制：发酵液的预处理和固液分离：目的是改善发酵液性质,以利于固液分离,常用酸化、加热和加絮凝剂等方法；提取：目的主要是浓缩,也起到对产物一定的纯化作用,常采用吸附法、离子交换法、沉淀法、萃取法、超滤法等；精制：进一步纯化发酵产物,可采用沉淀、超滤、层析等方法.成品加工：对获得产物进行最后的浓缩、无菌过滤和去热原、干燥、加稳定剂等.四、发酵操作方式与工艺控制1、发酵的操作方式〔问答,三种方式优缺点比较,需要加三种方式的概念〕1〕分批发酵：先将空罐杀菌,培养基装入发酵罐,接种之后进行培养,在培养过程中,培养基成分减少,微生物增殖.微生物周围的环境随时间而变化,是一种非稳态操作法.优缺点：此法不易染菌,但很难采用控制基质等浓度的方法来增大发酵生产能力.在分批发酵系统中,微生物具有典型的生长周期〔延滞期、指数生长期〔对数生长期〕、减速期、静止期或稳定期、衰亡期〕.目前多用在酒精、氨基酸、抗生素生产中.2〕连续发酵：在往发酵罐中连续供给新鲜培养基的同时,将含有微生物和产物的培养液,从发酵罐中连续放出,叫做连续培养法.优点：可以维持稳定的操作条件,有利于微生物的生长代谢,从而使产率和产品质量也保持相对的稳定；能够有效地实现机械化和自动化,降低劳动强度,减少操作人员与病原微生物和毒性产物接触的机会；减少设备清洗、准备和灭菌等非生产占有的时间,提高设备利用率,节省劳动力和工时；由于灭菌次数减少,使测量仪器探头的寿命得以延长；缺点：由于是开放系统,加上发酵周期长,容易造成杂菌污染；在长周期连续发酵中,微生物容易发生变异；对设备、仪器与控制元器件的技术要求较高；粘性丝状菌菌体容易附着在器壁上生长和在发酵液内结团,给连续发酵操作带来困难.3〕补料分批发酵：又称半连续发酵,是介于分批发酵和连续发酵之间的一种发酵技术,是指在微生物分批发酵中,以某种方式向培养系统补加一定物料的培养技术；优点：补料分批发酵既可以保证微生物生长的需要,又不造成不利的影响,从而达到提高产率的目的；补料分批发酵可以分为两种类型：单一补料分批发酵和反复补料分批发酵.2、发酵工艺控制:温度、p H值、溶解氧的浓度、种龄与接种量五、发酵设备〔了解〕1、定义：进行微生物深层培养的设备.2、应具备的条件：。
生物技术概述
生物技术概述一、生物技术的定义与起源生物技术，作为一门跨学科的科学技术领域，主要利用生物体系和工程原理来开发和应用新型的工艺或产品，其涵盖了基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等多个子领域。
生物技术的起源可以追溯到古代，人类在农业、酿造、医疗等方面应用的许多技术都可以被视为生物技术的雏形。
然而，现代生物技术的真正发展是在20世纪后半叶，随着DNA双螺旋结构的发现、遗传密码的破译以及基因工程的兴起，生物技术逐渐成为一个独立的、快速发展的领域。
二、生物技术的应用领域生物技术被广泛应用于医药、农业、工业、环保等多个领域。
在医药领域，生物技术被用于开发新药物、诊断试剂和治疗手段，例如利用基因工程技术生产重组蛋白药物和细胞治疗等。
在农业领域，生物技术被用于改良作物品种、提高农作物的抗逆性和产量，例如转基因作物的研发与应用。
在工业领域，生物技术被用于生产食品、化学品、生物材料等，例如利用酶工程和发酵工程生产生物燃料和生物塑料。
在环保领域，生物技术被用于污染治理、废物处理等方面，例如利用微生物技术降解有机污染物。
三、生物技术的发展现状与前景自20世纪70年代以来，生物技术经历了飞速的发展。
在基础研究方面，人类对基因组学、蛋白质组学和代谢组学等领域的研究不断深入，对生命的本质和规律有了更深入的认识。
在应用方面，生物技术的成果不断涌现，转基因作物、基因治疗、免疫疗法等已经进入了临床试验或商业化阶段。
目前，生物技术正处于不断进步和完善之中，其在农业、医药、工业、环保等领域的应用前景广阔。
预计未来生物技术的发展将主要集中在以下几个方面：1.基因编辑技术：CRISPR-Cas9等基因编辑技术的出现为疾病治疗和作物改良等领域提供了强大的工具。
未来，基因编辑技术有望在精准医疗、基因治疗等领域发挥更大的作用。
2.免疫疗法：免疫疗法是近年来发展迅速的治疗方法，其通过激活患者自身的免疫系统来攻击癌症细胞。
未来，随着免疫疗法的不断改进和完善，有望为癌症治疗提供更加安全和有效的手段。
生物技术概论知识点总结
生物技术概论知识点总结
生物技术是利用生物学原理和生物体系的工程技术手段来解决
生物学和医学等领域的问题的一门综合性学科。
它涉及到许多知识点，包括基因工程、细胞工程、蛋白质工程、生物信息学、生物制药、农业生物技术等内容。
首先，基因工程是生物技术的重要组成部分，它涉及到DNA重
组技术、基因克隆、基因编辑等内容。
基因工程的应用包括转基因
作物的培育、基因治疗、生物制药等领域。
其次，细胞工程也是生物技术的重要内容，它涉及到细胞培养、细胞转染、干细胞技术等。
细胞工程在组织工程、再生医学、细胞
治疗等方面有着重要的应用。
除此之外，蛋白质工程也是生物技术的重要领域，它涉及到蛋
白质的表达、纯化、改造等技术，用于生产重组蛋白、酶、抗体等
产品。
生物信息学是近年来发展迅速的领域，它涉及到生物数据的获取、存储、分析和应用，包括基因组学、蛋白质组学、转录组学等
内容，为生物技术的发展提供了重要支持。
生物制药是生物技术的一个重要应用领域，利用基因工程技术生产药物，包括重组蛋白药物、基因治疗药物、细胞治疗药物等。
农业生物技术是利用生物技术手段改良农作物、畜禽，提高农业生产效率和产品质量的一门学科，包括转基因作物、分子标记辅助育种、疾病抗性育种等内容。
总的来说，生物技术涉及的知识点非常广泛，涵盖了生物学、化学、工程学等多个学科领域，是一个不断发展和创新的领域。
通过对生物技术知识点的深入学习和研究，可以更好地应用生物技术解决现实生活和生产中的问题，推动生物技术的发展和进步。
《现代生物技术概论》教案
《现代生物技术概论》教案第一章：生物技术的概念与发展1.1 生物技术的定义1.2 生物技术的发展历程1.3 生物技术的分类和应用领域1.4 生物技术在现代社会中的重要性第二章：基因工程2.1 基因工程的基本原理2.2 基因工程的工具和技术2.3 基因工程的应用领域2.4 基因工程技术在农业、医学和环境保护中的应用案例第三章：细胞工程3.1 细胞工程的基本原理3.2 细胞工程的技术和方法3.3 细胞工程的应用领域3.4 细胞工程技术在生物制药、组织工程和再生医学中的应用案例第四章：蛋白质工程4.1 蛋白质工程的基本原理4.2 蛋白质工程的技术和方法4.3 蛋白质工程的应用领域4.4 蛋白质工程技术在药物研发、生物材料和生物催化中的应用案例第五章：生物信息学与系统生物学5.1 生物信息学的定义与发展5.2 生物信息学的方法与技术5.3 系统生物学的基本原理与方法5.4 生物信息学与系统生物学在生物科学研究中的应用案例第六章：微生物技术与发酵工程6.1 微生物技术的基本概念6.2 发酵工程的原理与技术6.3 微生物技术与发酵工程在食品工业中的应用6.4 微生物技术与发酵工程在环境保护中的应用案例第七章：生物制药与生物技术药物7.1 生物制药的基本概念7.2 生物技术药物的类型与制备方法7.3 生物制药在医疗领域的应用7.4 生物制药的发展趋势与挑战第八章：基因诊断与基因治疗8.1 基因诊断的基本原理与技术8.2 基因治疗的概念与方法8.3 基因诊断与基因治疗在疾病诊断与治疗中的应用8.4 基因诊断与基因治疗面临的伦理和法律问题第九章：生物技术与农业现代化9.1 生物技术在农业领域的应用概述9.2 转基因作物的原理与争议9.3 植物组织培养与繁殖技术9.4 生物技术在畜牧业和渔业中的应用第十章：生物技术与环境保护10.1 生物技术在环境保护中的作用10.2 生物修复技术的原理与应用10.3 生物传感器的原理与应用10.4 生物技术在生物能源开发中的应用第十一章：生物伦理与法律问题11.1 生物伦理的基本原则与争议11.2 生物技术相关的法律框架与案例11.3 国际合作与规范在生物技术领域的应用11.4 学生讨论：未来的生物伦理与法律挑战第十二章：生物技术的创新与产业化12.1 生物技术创新创业的模式与案例12.2 生物技术产业链的构成与运作12.3 政府政策与生物技术产业发展12.4 生物技术产业的前景与挑战第十三章：生物技术与健康产业13.1 生物技术在医疗领域的应用13.2 生物芯片与个性化医疗13.3 生物制药与药物研发13.4 生物技术在公共卫生和疾病预防中的作用第十四章：生物技术与生物经济14.1 生物经济的定义与特征14.2 生物技术在生物经济中的作用14.3 生物经济的发展趋势与挑战14.4 生物经济对社会的影响与机遇第十五章：未来展望与生物技术的发展15.1 生物技术的发展趋势与预测15.2 合成生物学与生物制造15.3 空间生物学与微生物探索15.4 学生讨论：生物技术对未来社会的影响重点和难点解析本文教案《现代生物技术概论》共有十五个章节，涵盖了生物技术的概念与发展、基因工程、细胞工程、蛋白质工程、生物信息学与系统生物学、微生物技术与发酵工程、生物制药与生物技术药物、基因诊断与基因治疗、生物技术与农业现代化、生物技术与环境保护、生物伦理与法律问题、生物技术的创新与产业化、生物技术与健康产业、生物技术与生物经济以及未来展望与生物技术的发展。
生物技术概论讲解
⽣物技术概论讲解《⽣物技术概论》复习重点⼀、名词解释1．⽣物技术（biotechnology）⽣物技术（biotechnology），也称⽣物⼯程(bioengineering)，是指⼈们以现代⽣命科学为基础，结合先进的⼯程技术⼿段和其他基础学科的科学原理，利⽤⽣物体或其体系或他们的衍⽣物来制造⼈类所需要的各种产品或达到某种⽬的的⼀门新兴的综合性的学科。
2．细胞⼯程细胞⼯程是指应⽤细胞⽣物学和分⼦⽣物学的⽅法，通过类似于⼯程学的步骤，在细胞整体⽔平或细胞器⽔平上，按照⼈们的意愿来改变细胞内的遗传物质以获得新型⽣物或⼀定细胞产品的⼀门综合性科学技术。
3.载体分⼦克隆载体是⼀类可供外源DNA插⼊并携带重组DNA分⼦进⼊适当宿主细胞的DNA分⼦。
4.培养基培养基是提供微⽣物⽣长繁殖和⽣物合成各种代谢产物所需要的、按⼀定⽐例配制的多种营养物质的混合物。
5.基因⽂库将⼤分⼦量的染⾊体组DNA分⼦经酶切形成⼤⼩合适的DNA⽚段群，或是经过反转录合成不同⼤⼩适合于基因克隆的cDNA分⼦群体，连接到载体分⼦上，转⼊受体细胞后得到的克隆的集合体，叫基因⽂库。
6. DNA 变性与复性变性：在⾼温及强碱条件下，双链DNA分⼦氢键断裂，两条链完全分离，形成单链DNA分⼦复性：降低温度、pH及增加盐浓度可使变性的DNA分⼦重新形成天然的DNA7.重叠基因随着DNA核苷酸序列测定技术的发展，⼈们已经在⼀些噬菌体和动物病毒中发现，不同核苷酸序列是彼此重叠的，称这样的两个基因为重叠基因（overlapping genes）,或嵌套基因（nest gene）8.植物组织培养是指从有机体内取出组织或细胞，在体外进⾏培养，使之⽣存或⽣长成组织。
9.限制性内切酶限制性内切酶是⼀类能够识别双链DNA分⼦中的某种核苷酸序列，并由此切割DNA双链结构的核酸内切酶。
10.断裂基因在基因编码序列中有与氨基酸编码⽆关的DNA间隔序列，使⼀个基因分隔成不连续的若⼲区段11.多克隆位点DNA载体序列上⼈⼯合成的⼀段序列，含有多个限制内切酶识别位点。
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《生物技术概论》复习重点一、名词解释1．生物技术（biotechnology）生物技术（biotechnology），也称生物工程(bioengineering)，是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，利用生物体或其体系或他们的衍生物来制造人类所需要的各种产品或达到某种目的的一门新兴的综合性的学科。
2．细胞工程细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的方法，通过类似于工程学的步骤，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质以获得新型生物或一定细胞产品的一门综合性科学技术。
3.载体分子克隆载体是一类可供外源DNA插入并携带重组DNA分子进入适当宿主细胞的DNA分子。
4.培养基培养基是提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的、按一定比例配制的多种营养物质的混合物。
5.基因文库将大分子量的染色体组DNA分子经酶切形成大小合适的DNA片段群，或是经过反转录合成不同大小适合于基因克隆的cDNA分子群体，连接到载体分子上，转入受体细胞后得到的克隆的集合体，叫基因文库。
6. DNA 变性与复性变性：在高温及强碱条件下，双链DNA分子氢键断裂，两条链完全分离，形成单链DNA分子复性：降低温度、pH及增加盐浓度可使变性的DNA分子重新形成天然的DNA7.重叠基因随着DNA核苷酸序列测定技术的发展，人们已经在一些噬菌体和动物病毒中发现，不同核苷酸序列是彼此重叠的，称这样的两个基因为重叠基因（overlapping genes）,或嵌套基因（nest gene）8.植物组织培养是指从有机体内取出组织或细胞，在体外进行培养，使之生存或生长成组织。
9.限制性内切酶限制性内切酶是一类能够识别双链DNA分子中的某种核苷酸序列，并由此切割DNA双链结构的核酸内切酶。
10.断裂基因在基因编码序列中有与氨基酸编码无关的DNA间隔序列，使一个基因分隔成不连续的若干区段11.多克隆位点DNA载体序列上人工合成的一段序列，含有多个限制内切酶识别位点。
能为外源DNA提供多种可插入的位置或插入方案。
12. PCR聚合酶链式反应（polymerase chain reaction, PCR），也称为DNA扩增PCR技术的原理并不复杂，实质为体内DNA复制的体外模拟。
当双链DNA变性为单链后，DNA聚合酶以单链DNA为模板，并利用反应混合物的四种dNTPs，以与模板互补的核苷酸为引物，合成新生的DNA互补链。
13. 发酵工程发酵工程属于生物技术的下游技术，是工业化大规模培养细胞、生产生物制品的一种技术。
14．细胞融合细胞融合（cell fusion）又称细胞杂交（cell hybridization），是指两个或两个以上的细胞融合形成一个细胞的过程15．基因工程是指按人们的需要，用类似工程设计的方法将不同来源的基因（DNA分子），在体外构建杂种DNA 分子，然后导入受体细胞，并在受体细胞内复制、转录、表达的操作16.克隆作名词时指含有某目的DNA片段的重组DNA分子或含有该重组分子的无性繁殖系.作动词时是指基因的分离与重组过程。
17.转基因动物是通过基因工程技术将外源的目的基因导入生殖细胞或早期胚胎，并整合到受体细胞的基因组中，发育形成所有细胞都含有目的基因的动物个体。
18.细胞核移植利用显微操作技术将细胞核与细胞质分离，然后再将不同来源的核与质重组，形成杂种细胞。
19.胚胎工程以生殖细胞和胚胎细胞为对象进行的操作，主要技术包括体外受精、胚胎切割、胚胎移植等。
20. cDNA文库通过一系列的酶催作用，使总poly(A) mRNA制剂转变成双链cDNA群体，并插入到适当的载体分子上，然后再转化给大肠杆菌寄主菌株的细胞内。
如此便构成了包含产所有基因编码的cDNA文库（ cDNA library) 。
21. 脱分化离体培养条件下，一个已分化的细胞回复到原始无分化状态或分生组织细胞状态或胚性细胞的状态的过程就是细胞脱分化22.细胞分化由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态结构和生理功能上发生稳定性的差异的过程称为细胞分化23. 干细胞是动物体内具有分化潜能，并能自我更新的细胞，分为胚胎干细胞和组织干细胞。
24.组织工程是在干细胞的基础上发展起来的，将干细胞与材料科学相结合，将自体或异体的干细胞经体外扩增后种植在预先构建好的聚合物骨架上，在适宜的生长条件下干细胞沿聚合物骨架迁移、铺展、生长和分化，最终发育具有特定形态及功能的工程组织。
25.单克隆抗体26.同裂酶指来自不同有机体，识别切割相同序列的一组酶27.同尾酶是与同裂酶对应的一类限制酶，它们虽然来源各异，识别的靶子序列也各不相同，但都产生出相同的粘性末端。
28．转化严格是指感受态的大肠杆菌细胞捕获和表达质粒载体DNA分子的生命过程。
29．转染是专指感受态的真核细胞捕获和表达病毒载体DNA分子的生命过程。
30．多能性指胚胎干细胞可以分化成各种不同的细胞类型并参与到发育过程中，一个基本的标准是胚胎干细胞具有向三个胚层分化的能力31．全能性是指单个细胞在一定条件下分化发育成为完整个体的能力。
32．细胞系指由初代培养产生的能进行无限次传代培养的细胞群。
33．细胞株通过选择法或克隆形成法从原代培养物或细胞系中获得具有特殊性质或标志物的培养物称为细胞株（Cell Strain），也就是说，细胞株是用单细胞分离培养或通过筛选的方法，由单细胞增殖形成的细胞群。
二、简答题1．基因工程的概念及主要研究内容。
基因工程是指按人们的需要，用类似工程设计的方法将不同来源的基因（DNA分子），在体外构建杂种DNA分子，然后导入受体细胞，并在受体细胞内复制、转录、表达的操作其特征是可跨越天然物种屏障，可按照主观愿望创造新的生物品种。
基因工程以称DNA重组技术，基因最大特点是分子水平上的操作，细胞水平上的表达。
基因工程的实施包括四个必要条件：工具酶、基因、载体、受体细胞研究内容目的基因的DNA片段的获得体外将外源DNA片段连接到载体分子上重组DNA分子转入受体细胞一起繁殖含重组体的受体细胞克隆的筛选目的基因的进一步分析研究。
外源基因的表达和产物的分离纯化2．何谓PCR ？简述他的原理和步骤。
PCR法是聚合酶链式反应（polymerase chain reaction, PCR），也称为DNA扩增反应体系构成：（1）DNA模板(template)（2）引物（primer）（3）dNTPs（ATP/GTP/CTP/TTP）（4）DNA 聚合酶（特殊耐高温的）PCR的原理PCR技术的原理并不复杂，实质为体内DNA复制的体外模拟。
当双链DNA变性为单链后，DNA聚合酶以单链DNA为模板，并利用反应混合物的四种dNTPs，以与模板互补的核苷酸为引物，合成新生的DNA互补链。
PCR的步骤：高温变性，低温退火及适温延伸三个步骤循环周期的多次重复3.简述基因组文库和cDNA文库有何不同。
1.材料不同，基因组文库以基因组为材料， cDNA文库以mRNA为材料2.基因组文库包括全部遗传信息， cDNA文库反应是一定发育时期的遗传信息3.基因组文库包括中编码基因包括内含子和外显子， cDNA文库的克隆不包含内含子的功能4.DNA重组的连接方法主要有哪几种，它们各自有什么优点与不足？（一）黏性末端DNA分子间的连接1.一种限制性内切酶酶切位点的连接2.不同限制性内切酶酶切位点的连接（二）平末端的连接1.可用T4 DNA连接酶连接平末端,但连接效率较低，为粘性末端的1%2.将平末端处理成粘性末端后再进行连接（三）平末端变粘性末端的方法1.同聚物加尾法缺点：无法在尾巴处（原位）进行切割2.衔接物连接法优点：兼具同聚加尾法和粘性末端法各自的优点可以根据实验需要设计不同RE识别位点的衔接物，并可大量制备，从而大提高平齐末端DNA片段的连接效率。
可实现外源片段定向克隆。
缺点：基因内部有相同酶位点时，酶切会把该基因切断，从而给后续的亚克隆和其他操作带来麻烦。
5.基因工程中主要的工具酶有哪些，他们的作用是什么？限制性内切酶：是一类能够识别双链DNA分子中的某种核苷酸序列，并由此切割DNA双链结构的核酸内切酶。
连接酶：连接作用是通过DNA连接酶在体内或体外作用而完成的。
这种酶催化DNA上裂口两侧（相邻）核苷酸裸露的3’羟基和5’磷酸之间形成共价结合的磷酸二酯键，使原来断开的DNA裂口重新连接起来。
修饰酶：1DNA聚合酶：通过缺口转移法制备分子杂交中的探针2Klenow酶：主要用途: 1.将粘性末端制备为平末端, 2.对具有3’隐蔽末端的DNA片段作末端放射性标记, 3.cDNA克隆中第二链cDNA的合成, 4.DNA序列的测定.3 T4 DNA聚合酶,：主要用途: 1.将任何形式的双链DNA端制备成平末端的双链DNA,2.对双链DNA3’ 末端的作末端标记.4T7 DNA聚合酶和修饰的T7 DNA聚合酶,：多用于DNA测序中5aq DNA 聚合酶：在较宽的温度范围内都保持着催化能力，一次加酶即可满足PCR反应全过程的需要。
6.什么是载体？载体的特点。
基因工程中常用的载体有哪些，他们分别有什么特点？分子克隆载体是一类可供外源DNA插入并携带重组DNA分子进入适当宿主细胞的DNA分子。
载体特点： 1. 至少有一个复制起点，因而至少可在一种生物体中自主复制。
2. 至少应有一个克隆位点，以供外源DNA插入。
3. 至少应有一个遗传标记基因，以指示载体或重组DNA分子是否进入宿主细胞常用的载体：质粒载体（pl asmid) λ噬菌体的衍生物柯斯质粒病毒载体和人工染色体载体质粒载体：①染色体外能够自主复制的双链闭合环状DNA分子。
本身大小为1-200kb，可容纳外源插入片段大小10kb左右，不超过15kb。
②能自主复制，是能独立复制的复制子（autonomous replicon）。
③质粒对宿主生存并不是必需的。
λ噬菌体的衍生物：噬菌体是一类细菌病毒的总称。
λ噬菌体载体，线性双连DNA分子，本身48.5kb，可容纳10-20kb外源基因。
其左右两端各有一个12核苷酸组成的5`突出的粘性末端，称为cos位点。
柯斯质粒：具λ噬菌体特点，具有质粒DNA的特性，高容量的克隆能力，具有与同源序列的质粒重组的能力。
广泛用于基因组文库建立。
7.理想质粒载体必备的条件？（1）分子量尽量小，（2）应最大限度的具有各种常用RE的单一酶切位点多克隆位点（ MCS），是包含多个（最多20 个）限制性酶切位点的一段很短的DNA序列。
（3）具两种以上的选择标记基因；（4）缺失mob基因（5）易导入宿主细胞并复制和表达。
7.细胞工程的概念、主要研究内容及其特点。
概念⏹细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的方法，通过类似于工程学的步骤，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质以获得新型生物或一定细胞产品的一门综合性科学技术。