生物技术概论内容概述文档格式.docx

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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及操作技术的不同，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）提高农作物的产量及品质

•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（HGP）

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

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DNA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DNA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DNA（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DNA片段生理状态的细胞。

5、转化和转导

转化：

携带基因的外源DNA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DNA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）DNA是遗传物质：

核酸的组成和分类（DNA和RNA）

2）DNA双螺旋结构:

1953年JamesD.Watson和FrancisH.C.Crick揭示了DNA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Crick又提出了遗传信息传递的“中心法则”,1964年MarshallNirenberg和GobindKhorana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DNA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PCR扩增等步骤，分离出带有目的基因的DNA片断；

2、重组体的制备：

将目的基因的DNA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DNA引入细菌有可能扩大癌症的发生范围。

4、人造生物扩散：

新组成的重组DNA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CO2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HIV、乙肝、丙肝、霍乱、痢疾、SARS）

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、PCR技术、DNA测序技术、RNAi技术

八、基因工程工具酶的种类及作用（把握，酶的作用自行XX）

限制性内切酶、DNA连接酶、DNA聚合酶、核酸酶、核酸修饰酶

九、基因克隆载体

1、定义：

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DNA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DNA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：

Ti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）抗植物虫害基因及其应用

2）抗植物真菌病害基因及其应用

3）抗非生物胁迫基因及应用

4）提高作物产量改良作物品质的基因及其应用

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：

选择合适的外植体及其消毒处理

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