现代生物技术概论

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1、生物技术原理与方法wzjhaust@gmail.com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，为人类生产出所需产品或达到某种目的。1.2生物技术发展简史现代生物技术是以70年代DNA重组技术的建立为标志1944年阐明了DNA是遗传信息的携带者。1953年提出了DNA的双螺旋结构模型，阐明了DNA的半保留复制模式，从而开辟了分子生物学研究的新纪元。1961年等破译了遗传密码，揭开了DNA编码的遗传信息是如何传递给蛋白质这一秘密。1972年首先实现了DNA体外

2、重组技术，标志着生物技术的核心技术——基因工程技术的开始基因工程技术向人们提供了一种全新的技术手段，使人们可以按照意愿在试管内切割DNA、分离基因并经重组后导人其他生物或细胞，藉以改造农作物或畜牧品种；也可以导人细菌这种简单的生物体，由细菌生产大量的有用的蛋白质，或作为药物，或作为疫苗；也可以直接导人人体内进行基因治疗。显然，这是一项技术上的革命。以基因工程为核心，带动了现代发酵工程、现代酶工程、现代细胞工程的发展，形成了具有划时代意义和战略价值的现代生物技术。1.4生物技术应用前景生物技术与其他高新技术一样具有“六高”的基本特征：即高效益、高智力、高投入

3、、高竞争、高风险、高势能.   另一方面，生物技术广阔的应用前景，高额的利润也促使生物技术的快速发展。生物技术的应用领域非常广泛，它包括医药、农业、畜牧业、食品、化工、林业、环境保护、采矿冶金、材料、能源等领域。这些领域的广泛应用必然带来了经济上的巨大利益。二、生物技术在医药方面的应用1、生物工程药物2、基因诊断和治疗3、基因保键、器官移植与干细胞基因诊断法，又称分子诊断法或DNA探针检测法：应用专用的DNA分子探针，对受检者的特定基因（DNA）或其转录本(mRNA)进行杂交分析，从而对遗传疾病作出诊断的技术。人类基因组计划（HGP）     1986年美

4、国生物学家诺贝尔奖获得者Dulbecco首先倡议，全世界的科学家联合起来从整体上研究人类的基因组，分析人类基因组的全部序列以获得人类基因所携带的全部遗传信息。毫无疑问，该项工作的完成，将使人们深入认识许多困扰人类的重大疾病的发病机理；90年代的人类基因组计划的科学意义如同60年代的登月计划。所以继美国之后，欧盟国家、日本、俄罗斯、加拿大、澳大利亚和我国也相继启动了人类基因组计划。三、转基因动物、乳腺反应器及动物克隆四、能源与环保选育可大量生产能源化学物质的工程菌，开发生物来源的石油替代产品；选育可降解工业和生活废弃物的工程菌，用以处理垃圾，变废为宝；处理工

5、业“三废”，石油泄漏等，解决环境污染问题。生物学家们正尝试运用生物技术开发出能够将植物中的纤维素降解进而转化为可以燃烧的酒精等新能源。自然界有取之不尽的植物纤维素资源，这项技术的突破有可能成为能源技术的新方向。我国麻疯树、黄连木等油料植物可满足500万t/a生物柴油装置的原料需求微生物降解农药残留1.5生物技术安全性1人身健康---基因的食物链转移2道德伦理---器官移植（头颅移植）3社会安定---克隆人、生物武器4生态安全---试验室安全、基因漂移生物武器是穷弱国家的“杀手锏”。1.6生物技术在国民社会经济发展中的地位人类基因组计划（HGP）解决能源危机

6、、治理环境污染；环境保护，制造工业原料；生产贵重金属国家安全生物武器和反生物武器经济发展政治地位2植物组织培养技术原理及操作1、植物组织培养:是指在离体条件下利用人工培养基对植物器官、组织、细胞、原生质体等进行培养，使其长成完整的植株。2、应用领域：（1）、快速繁殖（2）、种苗脱毒（3）、远缘杂交（4）、突变育种（5）、基因工程（6）、生物制品（7）、遗传、生理、生化、病理研究(8)、植物种质资源保存和交换外植体：在植物细胞组织培养中,由活体植物体上提取下来的,接种在培养基上的无菌细胞、组织、器官等均称为外植体。愈伤组织：在植物细胞组织培养中，愈伤组织则指

7、在人工培养基上由外植体形成的一团无序生长的薄壁细胞。3、广义的组培依外植体不同可分为：器官培养；茎尖分生组织培养；愈伤组织培养；细胞培养；原生质体培养4、植物组培特点①培养条件可以人为控制②生长周期短，繁殖率高③管理方便，利于工厂化生产和自动化控制5、植物细胞的全能性：植物细胞具有该植物体全部遗传的可能性，在一定条件下具有发育成完整植物体的潜在能力。1》原理：生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。2》差异：（1）受精卵的全能性最高（2）受精卵分化后的细胞

8、中，体细胞的全能性比生殖细胞的低。3》潜在全能性的原因：基因表达的