现代生物技术概述

现代生物技术概述Modern Biotechnology实验室守则n 实验室安全须知微生物安全使用须知什么是生物技术？1、生物技术生物技术是应用自然科学及工程学的原理，以微生物、动物、植物作为反应器，将物料进行加工，以提供产品为社会服务的技术。2、现代生物工程： 发酵工程、酶工程、细胞工程、 基因工程、蛋白质工程= 生物工程生物工程生物技术现状如何？ 生物技术现状如何？ n 世界生物技术产业现状 （ 2001统计数据）全球生物技术公司 4284家 ；美国 1457家。全球收入 384.7亿美元；美国 253.19亿美元 全球研发费用 164.27亿美元；美国 115.32亿美元n 我国生物技术产业现状300家公司，有能力生产的 150家，上市 40多家。产品总销售额 200亿 RMB。基因工程细胞工程n 植物细胞工程：植物组织培养和植物体细胞杂交，用来繁殖和培育新品种。白菜 -甘蓝是植物体细胞杂交的成果。n 动物细胞工程 :细胞培养、细胞融合、单克隆抗体的产生、胚胎移植、核移植等。如：克隆羊多利是核移植的成果。发酵工程n 概念指采用现代工程技术手段 ,利用微生物的某些特定功能 ,为人类生产有用的产品或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术 .n 应用：n 微生物菌体生产n 如利用酵母制作面包、利用再生资源生产饲料蛋白、利用微生物细胞作为生物催化剂等n 微生物代谢产物的生产n 在医药工业上的应用n 在食品工业上的应用n 微生物机能的利用蛋白质工程n 对蛋白质进行加工改造。如：改变个别氨基酸的种类来改变蛋白质的性质。酶工程n 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。n 它包括 酶制剂 的制备、酶的固定化、酶的修饰与改造等方面内容。n 酶工程的应用，主要集中于 食品工业 ， 轻工业 以及医药工业中。如：加酶洗衣粉基因工程n 20世纪 70年代随着 DNA重组技术 的出现而发展出来。n 对基因进行加工 ，使生物体发展成为新的有机生物体。n 各种生物工程在实施上大多离不开基因工程手段，现代生物技术中， 主要的是基因工程。基因工程定义基因工程 (gene engineering)又称转基因技术 (gene manipulation),重组 DNA(recombinant DNA)。 基因工程是以分子遗传学为理论基础 ,以分子生物学和微生物学的现代方法为手段 ,将不同来源的基因 (DNA分子 ), 按预先设计的蓝图，在体外构建杂种 DNA分子 ,然后导入活细胞 , 以改变生物原有的遗传特性 ,获得新品种 , 生产新产品 , 或是研究基因的结构和功能。转基因鱼转基因鱼转基因鱼转基因蚕转基因蚕转基因猴这种蚕被导入了水母、珊瑚等的荧光蛋白质基因这种蚕被导入了水母、珊瑚等的荧光蛋白质基因，所结的茧在自然光照射下呈淡绿色或粉色，但经，所结的茧在自然光照射下呈淡绿色或粉色，但经蓝色发光二极管等光线照射后，通过滤镜观察则呈蓝色发光二极管等光线照射后，通过滤镜观察则呈荧光色。该成果有望应用于衣料及家装等领域。荧光色。该成果有望应用于衣料及家装等领域。转基因番茄为人类最终战胜糖尿病、乳腺为人类最终战胜糖尿病、乳腺癌、爱滋病、帕金森氏症和艾癌、爱滋病、帕金森氏症和艾滋病等顽症提供帮助。滋病等顽症提供帮助。 世界上首例转基因灵长类动世界上首例转基因灵长类动物物 转基因猴转基因猴 “ 安迪安迪 ”转基因番茄问题以色列研究人员日前宣布，他们利用以色列研究人员日前宣布，他们利用转基因技术培育出一种具有柠檬和玫转基因技术培育出一种具有柠檬和玫瑰香味的新品种番茄。生成类胡萝卜瑰香味的新品种番茄。生成类胡萝卜素的其他农作物和花也可以像番茄一素的其他农作物和花也可以像番茄一样，通过转基因技术改变气味和口味样，通过转基因技术改变气味和口味。 吃个番茄也能抗乙肝，这绝非天方夜谭。每天坐在家里，吃个番茄也能抗乙肝，这绝非天方夜谭。每天坐在家里，吃上三五只西红柿，人们体内就能产生乙型肝炎病毒的抗体，吃上三五只西红柿，人们体内就能产生乙型肝炎病毒的抗体，达到和注射疫苗一样的效果。达到和注射疫苗一样的效果。 中国农科院生物研究所有关研究人员指出，中国农科院生物研究所有关研究人员指出， “ 利用转基利用转基因植物生产乙型肝炎口服疫苗因植物生产乙型肝炎口服疫苗 ” 是国家是国家 863高新生物技术领域高新生物技术领域中的一项研究，该项研究经过研究人员的共同努力，现已取得中的一项研究，该项研究经过研究人员的共同努力，现已取得重大成果，科研人员在研制出转基因马铃薯后，现又将乙型肝重大成果，科研人员在研制出转基因马铃薯后，现又将乙型肝炎病毒包膜中蛋白抗原基因成功导入西红柿并获得稳定和高效炎病毒包膜中蛋白抗原基因成功导入西红柿并获得稳定和高效表达，这就意味着，人们不必忍痛，轻松地吃几个西红柿就能表达，这就意味着，人们不必忍痛，轻松地吃几个西红柿就能将谈之色变的乙型肝炎轻松拒之于身外。将谈之色变的乙型肝炎轻松拒之于身外。 问题：问题：1.已学过的育种方法有哪些？已学过的育种方法有哪些？杂交育种、诱变育种、单倍体育种、杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、转基因技术多倍体育种、转基因技术2.基因工程方法育种的优越性体现在哪里基因工程方法育种的优越性体现在哪里 ?能定向改造生物的性状能定向改造生物的性状3.什么是基因工程什么是基因工程 ?基因工程的原理是什么基因工程的原理是什么 ?1、基因工程：又叫做 基因拼接技术 或 DNA重组技术通俗的说， 就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。2、原理、原理：通过基因重组技术通过基因重组技术 ,让目的基因让目的基因在受体细胞中稳定和高效表达在受体细胞中稳定和高效表达操作水平3、操作水平、操作水平 ：4、结果、结果 ：DNA分子水平分子水平定向地定向地 改造生物的遗传性状，改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。获得人类所需要的品种。为什么能把一种生物的基因 “ 嫁接 ” 到另一种生物上？推测这种 “ 嫁接 ” 怎样才能实现？DNA是生物的主要遗传物质DNA都是由四种脱氧核苷酸形成的规则的双螺旋结构基因工程操作的工具基因工程操作的工具q 将目的基因片断从受体细胞内提取，需要基因的剪刀 限制性核酸内切酶。q 将目的基因与质粒 DNA连接，需要基因的针线 DNA 连接酶。q 将目的基因运入大肠杆菌，需要基因的运输工具 运载体。限制性核酸内切酶1、限制性内切酶作用过程限制性核酸内切酶一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列酶分布在细菌中特点特异性限制性核酸内切酶2、分布、分布：主要在细菌中。主要在细菌中。3、特点、特点：特异性特异性 ，即即 识别特定核苷酸序列识别特定核苷酸序列 ，切割特定切点，切割特定切点例如：大肠杆菌的一种限制性核酸内切酶能例如：大肠杆菌的一种限制性核酸内切酶能识别识别 GAATTC序列，并在序列，并在 G和和 A之间切开之间切开4、结果、结果：产生产生 黏性未端黏性未端被同一种限制酶切断的几个 DNA是否具有相同的黏性末端？基因的针线： DNA连接酶G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T CGG C T T A A A A T T CGG C T T A A A A T T CG被同一种限制酶切断的几个 DNA是否具有相同的黏性末端？用同种限制酶切割用同种限制酶切割DNA连接酶另一类是切割部位也有 特异性 的，在某一部位进行平切，切割部位不形成粘性末端。 DNA连接酶磷酸二酯键，不是氢键。1、连接酶的作用：、连接酶的作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来，将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的使之成为一个完整的 DNA分子。分子。2、连接的部位、连接的部位：运载体运载体要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去。能将外源基因送入细胞的工具就是内去。能将外源基因送入细胞的工具就是 运载体运载体1、条件：、条件： 能自我复制能自我复制 含有限制性内切酶的位点含有限制性内切酶的位点 含有筛选标记，一般为抗性基因含有筛选标记，一般为抗性基因 能启动外源目的基因的转录和翻译能启动外源目的基因的转录和翻译 能在宿主细胞内复制并稳定地保存能在宿主细胞内复制并稳定地保存2、种类、种类：细菌、酵母质粒、改造和修饰后的噬细菌、酵母质粒、改造和修饰后的噬菌体、病毒菌体、病毒 DNA质粒质粒是能自主复制的质粒是能自主复制的 双链环状双链环状 DNA分子分子质粒质粒质粒质 粒标记基因，便于进行检测标记基因，便于进行检测基因操作的基本步骤基因操作的基本步骤1. 获取目的基因获取目的基因2. 形成重组形成重组 DNA分子分子3. 将重组将重组 DNA分子导入受体细胞分子导入受体细胞4.筛选含有目的基因的受体细胞筛选含有目的基因的受体细胞5.目的基因的表达目的基因的表