现代生物工程技术（吉林大学）现代生物工程技术课程重点

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1、现代生物工程技术-----------------2016年课程重点一、现代生物技术1.基因工程：即DNA体外重组技术。把细胞中的DNA分离出来，在体外进行切割，拼接和重组后，引入到适当的细胞中进行复制和表达。2．发酵工程：即微生物工程。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所需产品。3.蛋白质工程：第二代基因工程技术，属亚分子水平的基因工程技术，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，通过操纵基因内部的一至几个核苷酸来认为定向

2、突变或改造，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目的。4.抗体工程：（1）多克隆抗体：由具有多种抗原决定簇的病原微生物或抗原，刺激人或动物机体后，由B淋巴细胞产生的多种抗体的混合物，分泌在血清中。（2）单克隆抗体：1975年Kohler和Milstein首创，将在体外无限繁殖鼠骨髓瘤细胞与针对单一抗体的脾脏B淋巴细胞融合后，筛选出来的特定融合子细胞系，经进一步培养和发酵后，即可获得针对某一抗原决定簇的便于大规模生产的单克隆抗体。（3）基因工程抗体：针对单克隆抗体的免疫原性过强，会产生人抗鼠抗体，半衰期短

3、，靶吸收差，生产复杂等缺点，而研发出基因工程抗体。e.g.人-鼠嵌合抗体；人源化抗体；小分子抗体（Fab，单链，单域抗体，超变区多肽）二、生物制品分类：按结构和功能分：1.疫苗类：（1）病毒疫苗：灭活疫苗，减毒活疫苗，亚单位疫苗或组分苗，基因工程疫苗，遗传重组疫苗，合成肽疫苗，抗独特型抗体疫苗（2）细菌疫苗：灭活菌苗，减毒活菌苗，亚单位苗或成分苗，合成肽苗，基因工程菌苗，核酸菌苗2.抗体类：（1）多克隆抗体（2）单克隆抗体（3）基因工程抗体（4）抗体诊断试剂或抗体诊断试剂盒（5）抗体治疗药3.人血液代用品：（1）血浆：预先加入抗凝剂采血离

4、心后，弃掉有形成分，即为血浆（2）血细胞（3）血浆白蛋白与γ-球蛋白（4）修饰血红蛋白4.重组细胞因子：（1）干扰素（2）集落刺激因子（CSF）（3）白细胞介素（IL）（4）肿瘤坏死因子（TNF）（5）趋化因子（6）转化生长因子-β（TGF-β）（7）生长因子（GF）三、上游工艺1.天然产物：来源控制，如血液制品，中药2.生物体培养：生物体选择，培养条件优化3.细胞培养：细胞筛选，培养条件优化4.原核细胞表达5.真核细胞表达：酵母，各种动物细胞6.病毒表达：借助宿主细胞四、微生物培养1.微生物：对那些肉眼不能直接观察到，微小的，但能维持生

5、命并繁殖的生物的通称，包括细菌，霉菌，酵母菌，放线菌，真菌，藻类和原生动物等。（1）细菌：分裂方式繁殖。倍增时间：40-60分钟，最短10-20分钟。（2）酵母菌：出芽繁殖，裂殖和芽裂生殖，分裂时间：90-120分钟，最短45分钟。（3）霉菌：菌丝伸长和分枝。倍增时间4-8小时，最少60-90分钟。2.营养物质：（1）碳源（碳水化合物，CO2）：构成细胞物质和供给微生物生长发育所需的能量。（2）氮源（硫氮，尿素，豆饼，玉米浆）：提供合成原生质和细胞其他结构的原料，一般不提供能量。（3）无机元素：构成细胞组成成分，作为酶的组成成分，维持酶的

6、作用，调节细胞渗透压，氢离子浓度和氧化还原电位等。（4）微量营养素（5）生长因子：维生素，氨基酸和嘌呤，嘧啶3.温度：（1）最低生长温度（一般为-10~-5°C，极端为-30°C）。（2）最适生长温度：（3）嗜冷菌：<20°C（4）中温菌：20-45°C（5）嗜热菌：>45°C（6）最高生长温度：一般为80-95°C，极端为105-300°C4.溶解氧：（1）厌氧型：氧气对菌体生长繁殖有害，如产甲烷菌（2）好氧型：生长繁殖必须有氧存在，如霉菌（3）兼性厌氧型：即可利用氧，但无氧也能生长繁殖，如酵母（4）氧是在溶解状态下被微生物利用的（5）

7、厌氧培养：不通气的深层培养（6）好氧培养：液体表面培养，通风固态发酵，通氧深层培养5.最适pH：5-9。大多数酵母与霉菌在微酸性（pH5-6）环境中生长最好，而细菌，放线菌在中性或微碱性条件下生长最好。6.湿度：针对固态培养（白酒，酱油，食醋，酶）7.渗透压，压力五、动物细胞培养随着基因工程技术的发展，人们逐渐认识到有许多基因产物不能在原核细胞内表达，他们需要经过真核细胞所特有的翻译后修饰，以及正确的切割，折叠后，才能形成与自然分子一样的功能和抗原性，使得动物细胞成为重要的宿主细胞，用以生产多种生物制品，如病毒疫苗，淋巴因子，单克隆抗体，

8、红细胞生成素，凝血因子，肿瘤坏死因子，上皮生长因子和过氧化物歧化酶等。目前，可大规模培养的动物细胞有：鸡胚，猪肾，猴肾，CHO（中国仓鼠卵巢细胞），BHK-21（仓鼠肾细胞），Vero细胞（非