生物技术 ppt课件
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现代生物技术ppt课件
生物质能源的优势
可再生、低碳排放、资 源丰富等。
THANKS.
农业废弃物的生物处理技术 利用微生物的分解作用将农业废弃物转化为有机肥料或生 物能源。
农业废弃物生物处理的优点 减少环境污染、提高资源利用率、促进农业可持续发展等。
生物技术在工业领域
08
的应用
生物催化与生物转化
生物催化剂
利用酶或微生物细胞作为催化剂，加速化学反应的 速度，提高产物的纯度和收率。
生物转化
通过培养转化后的受体细胞，诱导目的基因 的表达，并对表达产物进行检测和分析。
基因工程的应用实例
转基因作物
通过基因工程技术将外源基因导 入作物中，使其具有抗虫、抗病、
抗除草剂等优良性状。
基因治疗
利用基因工程技术将正常基因导 入患者体内，以替代或修复缺陷 基因，达到治疗遗传性疾病的目 的。
生物制药
利用基因工程技术生产重组蛋白 药物、抗体药物等生物药物，用 于治疗癌症、自身免疫性疾病等。
固定化方法
物理吸附、化学交联、包埋法等。
酶的性质与催化机制
01
02
03
酶的性质
高效性、专一性、可调节 性、不稳定性等。
催化机制
酶通过降低反应的活化能， 加速反应的进行。
酶的结构与功能
酶的活性中心、辅因子、 别构效应等。
酶工程的应用实例
工业应用 洗涤剂、食品加工、皮革加工等。
医药应用 药物合成、疾病诊断、基因工程等。
氨基酸的生产
以谷氨酸为例，阐述发酵法生产氨基酸的原 理、工艺及应用。
酶制剂的生产
以淀粉酶为例，介绍利用发酵工程生产酶制 剂的方法、应用领域及市场现状。
酶工程
05
酶的分离纯化与固定化
可再生、低碳排放、资 源丰富等。
THANKS.
农业废弃物的生物处理技术 利用微生物的分解作用将农业废弃物转化为有机肥料或生 物能源。
农业废弃物生物处理的优点 减少环境污染、提高资源利用率、促进农业可持续发展等。
生物技术在工业领域
08
的应用
生物催化与生物转化
生物催化剂
利用酶或微生物细胞作为催化剂，加速化学反应的 速度，提高产物的纯度和收率。
生物转化
通过培养转化后的受体细胞，诱导目的基因 的表达，并对表达产物进行检测和分析。
基因工程的应用实例
转基因作物
通过基因工程技术将外源基因导 入作物中，使其具有抗虫、抗病、
抗除草剂等优良性状。
基因治疗
利用基因工程技术将正常基因导 入患者体内，以替代或修复缺陷 基因，达到治疗遗传性疾病的目 的。
生物制药
利用基因工程技术生产重组蛋白 药物、抗体药物等生物药物，用 于治疗癌症、自身免疫性疾病等。
固定化方法
物理吸附、化学交联、包埋法等。
酶的性质与催化机制
01
02
03
酶的性质
高效性、专一性、可调节 性、不稳定性等。
催化机制
酶通过降低反应的活化能， 加速反应的进行。
酶的结构与功能
酶的活性中心、辅因子、 别构效应等。
酶工程的应用实例
工业应用 洗涤剂、食品加工、皮革加工等。
医药应用 药物合成、疾病诊断、基因工程等。
氨基酸的生产
以谷氨酸为例，阐述发酵法生产氨基酸的原 理、工艺及应用。
酶制剂的生产
以淀粉酶为例，介绍利用发酵工程生产酶制 剂的方法、应用领域及市场现状。
酶工程
05
酶的分离纯化与固定化
生物技术 ppt课件
• 生物技术的发展为人类带来了巨大的利益和财 富，将是未来经济发展的新动力。
ppt课件
2
生物工程简史
• 传统发酵酿酒、制酱、制醋技术 • 1860年，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，发现抗菌素“盘尼西林” • 1946年，用细菌生产出氨基酸 • 1952年，用微生物转化荷尔蒙获得成功 • 1953年，Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构 • 1956 年，Kornberg 发现了 DNA 聚合酶 • 1966 年，破译了氨基酸三联密码子
• 质粒是细菌细胞中自然存在于染色体外可 以自主复制的一段环状DNA分子。进入到
宿主细胞中的一个质粒可以大量增加其拷 贝数。
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16
细菌质粒pUC18
多克隆 位点
ppt课件
17
2.2 重组DNA的一 般操作步骤
• 1、获得目的基因 • 2、构建重组DNA分子 • 3、转化受体细胞 • 4、筛选和鉴定转化子 • 5、培养转化细胞获得
• 该种酶已经发现和鉴定了200多种
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13
EcoRI特异
识别GAATTC
粘性 末端
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EcoRI 和T4 连接酶
14
常见限制性内切酶
ppt课件
15
载体——运送基因的工具
• 载体是运送目的基因片段进入宿主细胞的 工具，目前最常用的载体包括细菌质粒、 噬菌体、cosmid质粒和YAC载体等。
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8
生物工程的内容和特点
• 生物工程的四大体系：
– 基因工程
– 细胞工程
– 蛋白质工程
– 发酵工程
(完整版)生物技术概论ppt
• 利用细胞工程技术生产单克隆抗体则为利用生 物技术进行疾病防治的另一途径。例如：用于 治疗肿瘤的“生物导弹”，就是将用于治疗肿 瘤的药物与抗肿瘤细胞连接在一起，利用抗原 抗体结合的高度专一性，使得抗肿瘤药物集中 于肿瘤部位，以达到高效杀伤肿瘤细胞并减少 对正常细胞的毒性反应。
• 胃肠道：各类抗菌药物尤其口服给药者均可由药物本身 刺激作用引起恶心、呕吐、腹痛、腹泻等反应。
• 神经精神系统：青霉素类可对大脑皮层产生直接刺激， 出现肌阵挛、惊厥、癫痫、昏迷等；链霉素、卡那霉素 等均可损害第八对脑神经，导致听力或前庭功能损害； 氯霉素、普鲁卡因霉素等有时可引起幻觉、幻听、定向 力丧失等精神症状。
现代生物技术概论
第1章 现代生物技术总论
• 第一节 生物技术的含义
• 一 生物技术的定义
• 生物技术(biotechnology ),有时也称生物工 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 生物体或加工生原料,为人类生产出所需产品 或达到某种目的.
• 2. 细胞工程 • 细胞工程(cell engineering)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;或加速繁育动、 植物个体;或获得某种有用的物质的过程.
• 3 酶工程 • 酶工程(enzyme engineering)是利用酶,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过程来生产人类所需产品 的一项技术.
• 4 发酵工程
• 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.
分子生物学实验技术ppt课件
质粒转化大肠杆菌的过程
感受态
非定向克隆 +
或
定向克隆
克隆的片段只能按
+ 特定方向连接基因组DNA的构建基因组DNA的类型
质粒（﹤10kb)噬菌体质经双向电泳之后，用蛋白质水解酶裂解成肽段，可 用于质谱分析。通过电离源将蛋白质分子转化为气相离子， 然后用质谱分析仪的电场、磁场将具有特定质量与电荷比 值（M/Z值）的蛋白离子分离开，经过离子检测器收集分离 的离子，确定离子的M/Z值，分析鉴定未知蛋白质。
两种离子发生方法： 基质辅助激光解吸附/离子化（MALDI)、电喷雾离子化 （ESI)
噬菌体展示技术
噬菌体展示技术是将编码目的蛋白的基 因与编码噬菌体表面蛋白的基因融合后， 以融合蛋白的形式表达在噬菌体表面的一 种技术。
将不同蛋白的cDNA插入噬菌体载体进 行表达，得到表达不同蛋白的一定规模的 噬菌体展示库 。
将“诱饵”蛋白固定化，基于“诱饵”蛋白与 “猎物”蛋白之间的相互作用，可将展示库 中与固定化的“诱饵”蛋白有相互作用的“猎 物”蛋白分离纯化出来，再对“猎物”蛋白进 行质谱鉴定。
四、蛋白组学研究
蛋白质分离 蛋白质分析 蛋白质相互作用的研究方法： 酵母双杂交技术，噬菌体展示技术，表
面等离子共振技术，荧光共振能量转移 技术，蛋白质微阵列芯片技术，免疫共 沉淀技术，pull-down技术
蛋白质分离
最常用的蛋白质分离技术是20世纪70年代发明的双 向电泳（2-DE），是根据蛋白质的等电点不同在pH 梯度介质中进行第一次分离，即等点聚焦（IEF)，然 后根据蛋白质分子量的不同进行第二次分离，即 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳。
重叠延伸PCR原理
重叠延伸PCR技术由于使用了具有互补末端的引物， 使PCR 产物形成了重叠链，从而在随后的扩增反应中通过 重叠链的延伸，将不同来源的扩增片段重叠拼接起来。可 简单迅速的将两个DNA片段连在一起，用于嵌合基因的构 建
2024全新生物学ppt课件
01
信号传导在细胞增殖、分化、凋 亡等过程中的作用
02
信号传导异常与疾病的关系及药 物研发前景
03
遗传与变异原理剖析
Chapter
遗传物质DNA/RNA结构特点
DNA双螺旋结构
由碱基对、磷酸和脱氧核 糖组成，具有稳定性和自 我复制能力。
RNA单链结构
由核糖核苷酸链组成，与 DNA相似但存在不同之处 ，如U替代T等。
细胞膜、质、核功能探讨
细胞膜的结构与功能 膜蛋白的种类与作用
膜脂的种类与作用
细胞膜、质、核功能探讨
膜受体的种类与作用 细胞质的功能
细胞质基质的作用
细胞膜、质、核功能探讨
线粒体的结构与功能 叶绿体的结构与功能
细胞核的功能
细胞膜、质、核功能探讨
染色质与染色体的关系 核仁的结构与功能 核孔的作用与意义
环境保护重要性及实践举措
重要性
保护生态系统多样性和稳定性，维持人类生存和发 展的基础；预防环境污染和生态破坏，保障人类健 康和福祉。
实践举措
制定和执行环境保护法律法规；推广清洁能源和绿 色技术；加强环境监测和评估；提高公众环保意识 和参与度。
06
生物技术应用与发展前景
Chapter
基因工程在医学领域应用实例
遗传信息存储
DNA通过特定序列编码蛋 白质合成信息，实现遗传 信息在细胞内的传递和表 达。
基因表达调控过程揭示
转录过程
以DNA为模板合成RNA，包括启 动子识别、转录因子结合等步骤
。
翻译过程
以mRNA为模板合成蛋白质，涉及 核糖体、tRNA等参与。
基因表达调控
通过转录因子、表观遗传学修饰等 方式对基因表达进行精细调控，实 现细胞多样性和生物体复杂性。
生物技术课件食品生物技术ppt
❖ 生物工程下游技术对食品工业发展的推动作 用
❖ 现代分离技术可以很好地克服常规提取技 术的缺点。
❖ 一、生物技术的含义 ❖ 二、生物技术研究和应用进展 ❖ 三、食品生物技术发展简史 ❖ 四、食品生物技术在食品工业发展中的地位
和作用 ❖ 五、转基因食品的安全性
五、转基因食品的安全性
❖ 转基因技术的优势：使植物育种的过程变得更为快 速和精确。
❖ 转基因食品：利用遗传工程技术, 根据转入某种特 定基因的作物加工成的食品。
❖ 转基因食品的安全管理受到各国的重视
❖ 在美国，食品与药品管理局负责对包括基 因修饰食品在内的所有食品进行监督。要求 新型食品的生产商要遵守相应法规，包括：
❖
①保证基因修饰食品中一些已知的有
毒物质含量不会升高，不含有新的有害物质，
和作用 ❖ 五、转基因食品的安全性
四、食品生物技术在食品工业发 展中的地位和作用
❖ 基因工程在食品工业发展中的核心位置
❖ 可以根据需要人为地设计新型的食品及食 品原料，可以为发酵工程提供更优良的工程 菌株。
❖ 食品发酵工程在食品工业中占有举足轻重的 作用
❖ 食品发酵技术是人类制造食品最重要的技 术手段之一，在生产食品添加剂等食品生产 原料方面更是其他技术无法替代的。
❖ 应用现代分离纯化技术从海洋生物中分离纯化出功能保健因子,加工成功 效明确的海洋保健品，可使海洋资源向高附加值、低资源成本方向发展。
❖ 应用组织培育及细胞工程技术，对虾、贝类三倍体海洋生物进行育种技 术的研究,有利于降低海产食品资源的生产成本，提高海水养殖效益。
环境工程领域
❖ 利用生物有机体的吸收、吸附、积累、降解、 结合等机能达到降低或净化环境中污染成分 的目的。
《现代生物技术》课件
细胞工程的基本原理包括细胞全能性 理论、细胞生长与分化理论、细胞融 合与基因转移理论等。
细胞工程的主要技术
细胞培养技术
通过体外培养细胞，实 现细胞的增殖、分化、
融合等操作。
细胞融合技术
将不同物种或同种不同 品系的细胞融合，以获 得具有新表型的杂种细
胞。
基因转移技术
将外源基因导入细胞， 实现基因的过表达、基 因敲除或基因修饰等操
有机酸的生产
氨基酸的生产
利用某些微生物发酵生产柠檬酸、乳酸等 有机酸，用于食品、医药和化工等领域。
利用微生物发酵法生产氨基酸，如谷氨酸 、赖氨酸等，用于食品、饲料和制药等领 域。
05
蛋白质工程
蛋白质工程的基本原理
蛋白质的结构与功能关系
蛋白质的结构决定了其功能，通过改变蛋白质的结构可以实现对其功能的调控 。
蛋白质的合成与表达
利用基因工程技术，将目的基因导入受体细胞，实现蛋白质的合成与表达。
蛋白质工程的主要技术
基因突变技术
通过基因突变技术，改变蛋白质的氨基酸序列，从而改变其结构 和功能。
蛋白质定向进化技术
通过模拟自然进化过程，对蛋白质进行定向进化，提高其性能或产 生新的功能。
蛋白质表达技术
利用基因工程技术，将目的基因导入受体细胞，实现蛋白质的合成 与表达。
合成生物学
02
通过设计和构建人工生物系统，实现新功能或优化现有功能，
为解决能源、环境等问题提供新思路。
细胞疗法
03
利用患者自身细胞进行疾病治疗，具有个性化、低副作用等优
势，是未来医疗领域的重要发展方向。
现代生物技术的社会影响与伦理问题
社会影响
现代生物技术的发展将改变农业生产方式、提高医疗水平和生活质量，但也可能 导致就业结构调整、基因歧视等问题。
细胞工程的主要技术
细胞培养技术
通过体外培养细胞，实 现细胞的增殖、分化、
融合等操作。
细胞融合技术
将不同物种或同种不同 品系的细胞融合，以获 得具有新表型的杂种细
胞。
基因转移技术
将外源基因导入细胞， 实现基因的过表达、基 因敲除或基因修饰等操
有机酸的生产
氨基酸的生产
利用某些微生物发酵生产柠檬酸、乳酸等 有机酸，用于食品、医药和化工等领域。
利用微生物发酵法生产氨基酸，如谷氨酸 、赖氨酸等，用于食品、饲料和制药等领 域。
05
蛋白质工程
蛋白质工程的基本原理
蛋白质的结构与功能关系
蛋白质的结构决定了其功能，通过改变蛋白质的结构可以实现对其功能的调控 。
蛋白质的合成与表达
利用基因工程技术，将目的基因导入受体细胞，实现蛋白质的合成与表达。
蛋白质工程的主要技术
基因突变技术
通过基因突变技术，改变蛋白质的氨基酸序列，从而改变其结构 和功能。
蛋白质定向进化技术
通过模拟自然进化过程，对蛋白质进行定向进化，提高其性能或产 生新的功能。
蛋白质表达技术
利用基因工程技术，将目的基因导入受体细胞，实现蛋白质的合成 与表达。
合成生物学
02
通过设计和构建人工生物系统，实现新功能或优化现有功能，
为解决能源、环境等问题提供新思路。
细胞疗法
03
利用患者自身细胞进行疾病治疗，具有个性化、低副作用等优
势，是未来医疗领域的重要发展方向。
现代生物技术的社会影响与伦理问题
社会影响
现代生物技术的发展将改变农业生产方式、提高医疗水平和生活质量，但也可能 导致就业结构调整、基因歧视等问题。
《生物技术》PPT课件
❖ PCR技术的基本原理类似于DNA的天然复制过程， 其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引 物。
完整版课件ppt
3
1.2 PCR的基本原理
变性 退火 延伸
PCR的基本 步骤
完整版课件ppt
4
2、PCR反应五要素
PCR反应的
五要素
酶
引物 缓冲液
即
模板
dNTP
完整版课件ppt
5
3. PCR的步骤
13
6、PCR仪器的发展
❖ pcr温度循环至关重要，pcr扩增仪各参数必须准 确。自perkin –elmer cetus公司第一台pcr扩增 仪问世以来，现已有几十家不同的厂家在国内外 生产和销售pcr扩增仪。在短短的几年间，扩增仪 经过几代的发展，不断采用新技术，并且进一步 朝方便、实用、高智能化和自动化的方向发展。
完整版课件ppt
14
国内外生产的几种DNA扩增仪
仪器型号 1109型
90A/B型
PTC-51A/B型 DNA Thermal Cycler
生产厂家 北京新技术所与军科 院联合
中科院遗传所
军事医学科学院
Perkin – ElmerCetus(美)
型式 机械臂
变温水 浴 机械臂
变温水 浴
变温气流
变温铝块
10
4.3 简便、快速
❖PCR反应用耐高温的Taq DNA聚合酶，一次性地 将反应液加好后，即在DNA扩增液和水浴锅上进 行变性-退火-延伸反应，一般在2～4 小时完成扩 增反应。扩增产物一般用电泳分析，不一定要用 同位素，无放射性污染、易推广。
完整版课件ppt
11
4.4 对标本的纯度要求低
❖不需要分离病毒或细菌及培养细胞，DNA 粗制品 及RNA均可作为扩增模板。可直接用临床标本如 血液、体腔液、洗嗽液、毛发、细胞、活组织等
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3
1.2 PCR的基本原理
变性 退火 延伸
PCR的基本 步骤
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4
2、PCR反应五要素
PCR反应的
五要素
酶
引物 缓冲液
即
模板
dNTP
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5
3. PCR的步骤
13
6、PCR仪器的发展
❖ pcr温度循环至关重要，pcr扩增仪各参数必须准 确。自perkin –elmer cetus公司第一台pcr扩增 仪问世以来，现已有几十家不同的厂家在国内外 生产和销售pcr扩增仪。在短短的几年间，扩增仪 经过几代的发展，不断采用新技术，并且进一步 朝方便、实用、高智能化和自动化的方向发展。
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14
国内外生产的几种DNA扩增仪
仪器型号 1109型
90A/B型
PTC-51A/B型 DNA Thermal Cycler
生产厂家 北京新技术所与军科 院联合
中科院遗传所
军事医学科学院
Perkin – ElmerCetus(美)
型式 机械臂
变温水 浴 机械臂
变温水 浴
变温气流
变温铝块
10
4.3 简便、快速
❖PCR反应用耐高温的Taq DNA聚合酶，一次性地 将反应液加好后，即在DNA扩增液和水浴锅上进 行变性-退火-延伸反应，一般在2～4 小时完成扩 增反应。扩增产物一般用电泳分析，不一定要用 同位素，无放射性污染、易推广。
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11
4.4 对标本的纯度要求低
❖不需要分离病毒或细菌及培养细胞，DNA 粗制品 及RNA均可作为扩增模板。可直接用临床标本如 血液、体腔液、洗嗽液、毛发、细胞、活组织等
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基因治疗
利用基因工程技术将正常的基因导入病变细胞中，以补偿缺陷或异 常的基因，从而达到治疗疾病的目的。
03
细胞工程
细胞工程的定义与原理
总结词
细胞工程是应用细胞生物学和分子生物学原理和方法，通过细胞水平的操作，在细胞整体、亚细胞及 分子水平上改变生物遗传与表达性状，以获得新物种或新品系的现代生物技术。
通过调控基因的表达水平来改变生物 体的性状，包括启动子选择、增强子 利用等手段。
基因工程的应用实例
转基因作物
通过将抗虫、抗病、抗除草剂等外源基因导入作物中，培育出抗 逆性更强、产量更高、营养价值更丰富的转基因作物。
转基因动物
通过基因工程技术将外源基因导入动物体内，实现对其性状的改良 或创造新性状，如转基因猪、转基因牛等。
06
蛋白质工程
蛋白质工程的定义与原理
总结词
蛋白质工程的定义与原理
VS
详细描述
蛋白质工程是通过基因工程技术对蛋白质 的氨基酸序列和结构进行设计和改造，以 达到改善蛋白质性能或创造新蛋白质的目 的。其原理基于基因工程和蛋白质结构与 功能关系的研究，通过改变基因序列来改 变蛋白质的结构和功能。
蛋白质工程的基本技术与方法
细胞工程的应用实例
总结词
细胞工程的应用广泛，包括新品种的培育、生物制药 、基因治疗、组织工程等领域。
详细描述
在农业上，通过细胞工程可以培育出抗逆性更强、品 质更优良的农作物新品种，提高农业生产效率。在生 物制药方面，细胞工程可以用于生产高纯度、高质量 的药物，如单克隆抗体、疫苗等。基因治疗则是通过 将正常基因导入病变细胞，纠正或补偿缺陷基因引起 的疾病。组织工程则利用细胞培养和生长因子等手段 ，构建出具有生理功能的组织或器官，用于移植治疗 。
微生物的培养技术及应用ppt课件
二、无菌技术 获得纯净的微生物培养物的关键是 防止杂菌污染 ， 主要包括 消毒 和 灭菌 。
无菌技术除用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，
还有什么作用？
还能有效避免操作者被微生物感染。
二、无菌技术 1.消毒 （1）概念
使用较为 温和 的物理、化学或生物等方法杀死物体 表面 或内部 一部分 微生物。 （2）消毒方法
杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污 接种结束后 染环境和感染操作者
接种环共需灼烧 几次？
6次
【问题探究2】在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？
避免接种环温度太高，杀死菌种。
【问题探究3】在作第二次以及其后的划线操作时，为什么总是从上一次 划线的末端开始划线？ 划线后，线条末端酵母菌的数目比线条起始处要 少 ，每次从上一次 划线的末端开始，能使酵母菌的数目随着划线次数的增加而逐步 减少 ， 最终能得到由 单个 细胞繁殖而来的 菌落 。
培养、分离出 特定微生物
鉴别不同种类 微生物
【注意】病毒为非细胞结构生物，只能在活细胞中营寄生生活，目前不能
利用人工培养基来培养。
一、培养基的配制 4.培养基的营养构成：（1）基本成分
一般都含有水、碳源、氮源、无机盐等。
组分 牛肉膏 蛋白胨 NaCl
H2O
1000ml牛肉膏蛋白胨培养基的营养组成
含量
怎样才能保证无处不在的杂菌不混入发酵物呢？
应该先对制作用具和原料进行灭菌处理，再接种纯的菌种，并 控制发酵条件，避免杂菌进入。
研究和应用微生物的前提，发酵工程的重要基础： 防止杂菌污染，获得纯净的微生物培养物。
在实验室培养微生物： ①为微生物提供合适的营养和环境条件 ——培养基
②确保其它微生物无法混入，并将需要的微生物分离出来。 ——无菌技术、微生物的纯培养
2024全新生物ppt课件
细胞膜、质、核功能探讨
细胞膜功能
保护细胞内部结构，维持 细胞内外环境稳定，进行 物质交换和信号传导。
细胞质功能
提供细胞内生化反应的场 所，参与蛋白质合成、能 量代谢等过程。
细胞核功能
储存遗传信息，控制细胞 生长和分裂，维持细胞正 常生理功能。
细胞间通讯与信号传导机制
直接接触通讯
通过细胞间的直接接触传递信息， 如神经元之间的突触传递。
03
遗传与变异原理剖析
Chapter
遗传物质DNA/RNA结构特点
01
02
03
04
DNA双螺旋结构
由两条反向平行的脱氧核糖核 苷酸链组成，通过碱基互补配
对原则相互结合。
RNA单链结构
通常为单链，存在局部双链结 构，含有核糖而非脱氧核糖。
碱基组成
DNA由A、T、C、G四种碱基 组成，RNA由A、U、C、G四
生物技术与产业发展
生物技术在医药、农业、环保等领域的应用不断取得突破，带动了相关产业的快速发展。
未来生物科学展望
个性化医疗与精准治疗
随着基因组学、蛋白质组学等技术的 不断发展，未来有望实现针对个体的 精准诊断和治疗，提高医疗效果和患 者生活质量。
生物技术与可持续发展
生物安全与伦理挑战
随着生物技术的快速发展，生物安全 和伦理问题也日益凸显，需要加强相 关法规和伦理准则的制定与执行。
化学信号传导
通过分泌化学信号分子（如激素、 神经递质等）进行远距离通讯， 调节靶细胞的生理功能。
01 02 03 04
间隙连接通讯
通过细胞间隙连接蛋白构成的通 道进行信息交换，如心肌细胞之 间的电信号传导。
受体介导的信号传导
细胞表面受体与信号分子结合后， 引发细胞内一系列生化反应，最 终调节细胞生理功能。
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3、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。
4、显微注射
基因工程步骤四--选择、筛选
从大量携带重组体DNA分子的 宿主细胞中分离出携带 目的基因的 细胞。
筛选方法
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。
筛选方法
硝酸纤维 薄膜
生物工程主要包括细胞工程、基因工程、 酶工程、发酵工程和生化工程等。
三、研究生物工程的意义
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； 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。
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
噬菌体
头部 尾部 尾丝
噬 菌 体 感 染 细 菌 示 意 图
复合载体
病毒载体
这是一类真核载体，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。
基因工程步骤一--获得 DNA片段，取得目的基因
1、从生物基因组中分离得到
与探针 杂交
2、核酸杂交法
薄膜
放射 自显影
胶片
选择所 需克隆
筛选方法
3、免疫学方法
用特异性抗体检测基因产物从而筛选阳 性克隆的方法。
基因工程步骤五--培养，观察
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。
DNA
重 组 体 的 构 建 与 克 隆
新品系、新物种。
基因工程的基本过程
限制性内切酶
是生物工程中最重要的工具酶， 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。
限制性内切酶
EcoR I 识别序列： G AAT T C C T TAA G
并切割如下：
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’
植物组织与细胞培养技术
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： 1.比栽培原料作物更易控制 最佳生产条件；
2.培养物为无菌、无虫材料， 能保证产品质量；
基因组DNA
酶切产物
总RNA 分离 mRNA 逆转录 cDA2、人工合成化学合成
PCR（聚合酶链式反应）
基因工程步骤二--DNA片段 和载体DNA在体外连接
质
粒 酶切位点 外源DNA
酶切 酶切位点 酶切
混合
DNA连接酶
基因工程步骤二--DNA片段 和载体DNA在体外连接
质粒DNA
外源DNA
酶切
体细胞杂交/细胞融合技术
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”
植物组织与细胞培养技术
•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： 1.可固定杂种优势
2.免除制种环节 3.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
组织培养
叶肉组织
愈伤组织
新植株
快速无性繁殖
单个 细胞
营养培养基
克隆植株
植物组织与细胞培养技术
•细胞育种
诱导突变，筛选新品系、新品种
诱导突变，从组织 再生植株中筛选出 的个大、肉多、汁 少的西红柿突变体
突变与突变体筛选
限制性内切酶
Pst I 识别序列： CTGCAG GACGTC
并切割如下：
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’
载体
• 在基因工程中的运载体 • 包括：质粒载体
噬菌体载体 复合载体 病毒载体
质粒载体
是细菌、酵母菌和放线菌等生物中
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。它的拷贝数较多，每个细胞中 可含10-200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
pBR322 质粒图谱
噬菌体载体
是一种细菌病毒，可作为克隆 载体。其优点是可以在体外包装产 生感染性很高的噬菌体颗粒。
一、生物工程形成简史
1953年，Waston、Crick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、生物工程定义
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 现代应用技术学科。
酶切
外切酶
外切酶
膜端转移酶 膜端转移酶
加热并慢慢变冷
DNA聚合酶
DNA连接酶
基因工程步骤三--将重组的DNA 分子引入合适的宿主细胞内
1、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。
2、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。
基因工程的成果
•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
二、细胞工程
定义： 将一种生物细胞中携带全套遗传信
息的基因或染色体整个地转入另一种生 物细胞，从而改变细胞的遗传性，改造 生物的性状和功能，创造新的生物类型。
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。
生物技术
前言 生物技术四大体系 生物技术新浪潮
前言
一、生物工程形成简史
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，用细菌可以生产氨基酸； 1952年，用微生物转化荷尔蒙获得成功；
定义
基因工程就是从生物体中把生物遗传物质 分离出来，或人工合成一个DNA分子，用人工 的方法对遗传物质进行搭配、组合，然后转入 某细胞内，通过改变其遗传物质的结构，来改 变它的遗传特性，使之定向地产生符合人类需 要的新型生物物种、类型。
基因工程用途
1、用于分子生物学研究 2、用于改造生物，创造对人类有 用的
基因传递给另一个细胞的过程。
4、显微注射
基因工程步骤四--选择、筛选
从大量携带重组体DNA分子的 宿主细胞中分离出携带 目的基因的 细胞。
筛选方法
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。
筛选方法
硝酸纤维 薄膜
生物工程主要包括细胞工程、基因工程、 酶工程、发酵工程和生化工程等。
三、研究生物工程的意义
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； 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。
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
噬菌体
头部 尾部 尾丝
噬 菌 体 感 染 细 菌 示 意 图
复合载体
病毒载体
这是一类真核载体，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。
基因工程步骤一--获得 DNA片段，取得目的基因
1、从生物基因组中分离得到
与探针 杂交
2、核酸杂交法
薄膜
放射 自显影
胶片
选择所 需克隆
筛选方法
3、免疫学方法
用特异性抗体检测基因产物从而筛选阳 性克隆的方法。
基因工程步骤五--培养，观察
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。
DNA
重 组 体 的 构 建 与 克 隆
新品系、新物种。
基因工程的基本过程
限制性内切酶
是生物工程中最重要的工具酶， 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。
限制性内切酶
EcoR I 识别序列： G AAT T C C T TAA G
并切割如下：
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’
植物组织与细胞培养技术
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： 1.比栽培原料作物更易控制 最佳生产条件；
2.培养物为无菌、无虫材料， 能保证产品质量；
基因组DNA
酶切产物
总RNA 分离 mRNA 逆转录 cDA2、人工合成化学合成
PCR（聚合酶链式反应）
基因工程步骤二--DNA片段 和载体DNA在体外连接
质
粒 酶切位点 外源DNA
酶切 酶切位点 酶切
混合
DNA连接酶
基因工程步骤二--DNA片段 和载体DNA在体外连接
质粒DNA
外源DNA
酶切
体细胞杂交/细胞融合技术
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”
植物组织与细胞培养技术
•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： 1.可固定杂种优势
2.免除制种环节 3.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
组织培养
叶肉组织
愈伤组织
新植株
快速无性繁殖
单个 细胞
营养培养基
克隆植株
植物组织与细胞培养技术
•细胞育种
诱导突变，筛选新品系、新品种
诱导突变，从组织 再生植株中筛选出 的个大、肉多、汁 少的西红柿突变体
突变与突变体筛选
限制性内切酶
Pst I 识别序列： CTGCAG GACGTC
并切割如下：
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’
载体
• 在基因工程中的运载体 • 包括：质粒载体
噬菌体载体 复合载体 病毒载体
质粒载体
是细菌、酵母菌和放线菌等生物中
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。它的拷贝数较多，每个细胞中 可含10-200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
pBR322 质粒图谱
噬菌体载体
是一种细菌病毒，可作为克隆 载体。其优点是可以在体外包装产 生感染性很高的噬菌体颗粒。
一、生物工程形成简史
1953年，Waston、Crick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、生物工程定义
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 现代应用技术学科。
酶切
外切酶
外切酶
膜端转移酶 膜端转移酶
加热并慢慢变冷
DNA聚合酶
DNA连接酶
基因工程步骤三--将重组的DNA 分子引入合适的宿主细胞内
1、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。
2、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。
基因工程的成果
•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
二、细胞工程
定义： 将一种生物细胞中携带全套遗传信
息的基因或染色体整个地转入另一种生 物细胞，从而改变细胞的遗传性，改造 生物的性状和功能，创造新的生物类型。
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。
生物技术
前言 生物技术四大体系 生物技术新浪潮
前言
一、生物工程形成简史
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，用细菌可以生产氨基酸； 1952年，用微生物转化荷尔蒙获得成功；
定义
基因工程就是从生物体中把生物遗传物质 分离出来，或人工合成一个DNA分子，用人工 的方法对遗传物质进行搭配、组合，然后转入 某细胞内，通过改变其遗传物质的结构，来改 变它的遗传特性，使之定向地产生符合人类需 要的新型生物物种、类型。
基因工程用途
1、用于分子生物学研究 2、用于改造生物，创造对人类有 用的