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分享 返回分享首页?分享 生物技术概论（刚刚手打完毕，分享一下） 来源： 王彤的日志
生物技术的三个特点：1生物技术是一门多学科、综合性的科学技术；2反应中需要有生物催化剂的参与；3其最后目的是建立物质生产过程或进行社会服务 (食品)生物技术包含内容：以基因工程为核心，内容包括细胞、酶、发酵、蛋白质、生物工程下游技术和现代分子检测技术，它是在分子生物学、免疫学、电子学、信息学和电子计算机等基础上形成的综合性学科 r0110生物技术的内在关系：在实践生产中，最重要的当属基因工程和发酵工程，前者提供具有经济意义的优良遗传性状，后者则是优良遗传性状充分表达并最后形成所需产物的必不可少的条件，至于酶工程，它原来就是从发酵工程分离出来的一部分，发酵工程和酶工程不仅本身是生物技术的重要组成部分，而且绝大多数生物技术的目标都是通过发酵工程和酶工程来实现的，蛋白质工程是基因工程的进一步发展，生物工程下游技术则是最终产品的获得
现代生物技术的应用：现代生物技术的技术特征是以重组DNA技术为核心的一个综合技术体系，主要包
括：重组DNA技术及其他转基因技术、细胞和原生质体融合技术、酶和细胞的固定化技术、植物脱毒和快速繁殖技术、动植物细胞的大量培养技术、动植物胚胎工程技术、现代微生物发酵技术、现代生物反应工程和下游工程技术、蛋白质工程 基因工程在食品产业中的应用：改造食品原料、改良微生物菌种性能、酶制剂生产、改良食品加工工艺、生产保健食品的有效成分
蛋白质工程的应用：消除酶的被抑制特性；引入二硫键，改善蛋白质的热稳定性；转化氨基酸残基，改善蛋白质的热稳定性；改变酶的最适PH条件；提高酶的催化活性；修饰酶的催化特异性；修饰Nisin的生物防腐效应
实现一个发酵工程并得到发酵产品的条件：拥有适合生产的菌种、保证或控制微生物代谢的条件、拥有进行微生物发酵的设备、拥有将菌体或代谢产物提取分离精制成产品的方法和设备
发酵工程的四个阶段：菌种的筛选、摇瓶试验、发酵罐试验、中试生产、大规模生产
发酵工程研究的内容：工业生产菌的选育、最佳发酵条件的选择和控制、生化反应器的设计和产品分离、提取及精制的过程、发酵工程的产品
基因工程的操作流程：载体+目的基因→构造DNA重组分子→(转化/转染)→表达→基因工程产品的分
离纯化
基因工程在食品产业中的应用：一、改良食品原料：1利用基因工程生产激素注射到母牛，
提高产奶量2采用基因重组技术生产猪生长激素，注射到猪上，使猪瘦肉型化3嫩滑肉4提高大豆等植物油脂中不饱和脂肪酸含量5改善谷物蛋白中氨基酸比例，提高营养价值6延缓果蔬成熟，控制果实软化，提高抗病和抗冻能力；二、改良微生物菌种性能：1第一个基因工程改造的食品微生物——面包酵母、麦芽糖、渗透酶及麦芽酶等含量提高，产CO2提高2啤酒酵母，已将大麦中a-淀粉酶基因转入啤酒酵母中并实现表达3改良乳酸菌遗传特性4采用工程菌生产食品添加剂；三、酶制剂生产：1凝乳酶是第一个应用基因工程把小牛胃的凝乳酶基因转至细菌或真核微生物生产的一种酶，用于提高奶酪产量2耐热a-淀粉酶工程菌3将黑曲霉和根霉的糖化酶基因导入酵母表达4将黑曲霉的植酸酶整合到酵母中表达，酶活力比原菌株高300倍以上5利用酵母甘油醛磷酸脱氢酶启动子指导人的SOD基因在酵母菌中高效表达6将秸秆菌葡萄糖异构酶基因克隆到大肠杆菌中后，获得了比原菌株高好几倍的酶产率；四、改良食品工艺：利用基因工程降低大麦中醇溶蛋白的含量，可减轻啤酒产生混合，并使其过滤；五、生产保健食品的有效成分：利用转基因手法，在动植物、微生物或其细胞中，表达有益于人类健康的保健成分或有效因子，如将有助于血液凝结溶血作用的酶基因克隆到牛或羊中，利用动物反应器生产人用胰岛素
生物技术：利用生物体系，应用先进的生物学和工程技术，加工或不加工底物原料，以提供所需的各种产品或达到某种目的的一门新型跨学科技术
食品生物技术：是现代生物技术在食品领域中的应用，是指以现代生命科学的研究成果为基础结合现代工程和技术手段和其他学科的研究成果，用全新的方法设计新型的食品和食品原料
食品生物技术的主要内容：1增加基因数目以改变酶的生理调节机制，改善利用微生物、生产酶、氨基酸、香料、维生素、有机酸等产品的生产工艺，降低生产成本；2将动植物基因导入微生物体内，再利用微生物生产动物或植物产品，以降低成本；3改变微生物的代谢途径，避免其有害物质的产生
转基因食品：利用DNA重组技术将供体外的外源基因导入受体生物获得可稳定遗传的新性状，经遗传改造过的受体生物称为生物或转基因
基因工程：将人们需要的目的基因从DNA或染体上切割下来或人工合成，在细胞体外将该基因连接到载体上，通过转化或传导将重组的基因送入受体细胞，使后者获得复制该基因的能力并进行表达，从而达到定向地改变生物遗传特性或创造新物种的目的
基因工程的步骤：1目的基因的获得2目的
基因和载体连接3使载体进入受体细胞并进行复制4对含有重组DNA的受体细胞进行筛选、鉴定5对含
有重组DNA的受体细胞进行大量培养，检测外源基因是否表达所编码蛋白质
基因工程载体特征：1能在宿主细胞中进行独立、稳定的DNA自我复制，在外源DNA插入其DNA之后，仍能保持稳定的复制状态和遗传特性2易于从宿主细胞中分离进行3在其DNA序列中有适当的限制性内切酶单一酶切位点4具有能够直接观察的典型特征
发酵工程(微生物工程)：是利用微生物的生长与代谢活动，通过现代工程技术手段进行工业规模生产技术
酶工程：利用酶的催化作用进行物质转化的技术，是将酶学理论与化工技术结合而形成的新技术
酶工程与发酵工程的区别和联系：酶工程是分子水平上的发酵工程，酶工程将部分的或全面的取替发酵工程，发酵工程强调的是完整的微生物细胞，酶工程是利用该酶的细胞，酶工程是进行物质的转化
细胞工程：主要指在杂交育种的基础上发展形成的细胞(原生质体)融合新技术，以及借助微生物细胞培养的先进技术而对幼植物细胞大量培养的技术
蛋白质工程：指通过生物技术对蛋白质的分子结构或对编码蛋白质的基因进行改造，以获得更适合人类需要的蛋白质产品的技术
生物工程下游技术：是将发酵工程、酶工程、蛋白质工程和细胞工程生产的生物原料，经过提取、分离、纯化、加工等步骤，最终形成产品的技术
生物工程下游技术的操作步骤：原料、发酵液预处理、固液分离和细胞破碎、初步纯化、精细纯化、成品加工
生物工程下游技术的特点：1目标成分分离难度大2原料液是复杂的多相体系3目标成分的稳定性较差4要求产品的纯度很高
下游工程的目的产物的特点：1通常是活的有机体或具有生理活性的有机体化合物，不稳定、易变性、易失活2大多数相对分子量较大3在制备液中浓度往往很低产品的数量也很小附加值很高4成分复杂，有的需要应用分子检测技术检测5许多功能因子参与人体机能的精细调节，在性质或数量上偏差可能造成严重危害
限制性内切酶：是一类能识别和限制性的切割双链DNA上特异的核苷酸序列，形成粘性末端或平整末端的酶
限制性内切酶的主要用途：1在特异位点上切割DNA产生DNA片段；2切除相同的粘性末端以便重组DNA；3建立DNA分子限制性内切酶的物理图库；4构建基因图库
质粒：能自主复制的双链环状DNA分子
锎252DNA连接酶：能将两段DNA拼接起来的酶
DNA聚合酶：在细胞内DNA复制过程中起重要作用，并可用于催化DNA体外合成反应
逆转录酶：催化以单链RNA为模板生成双链DNA的反应的酶
中国油脂网基因重组：利用限制性内切酶和其他一些酶类切割和修饰载体DNA和目的基因，并将二者连接起来
基因载体：细菌质粒，农杆菌质粒，噬菌体载体，病毒载体。对质粒的要求：1相对分子量小2单一的限制性内切酶识别位点3有标记基因。
反义RNA：指有义DNA转录成的，与特异的靶RNA互补结合并能抑制靶RNA表达的一段序列
反义RNA技术：是指把一段DNA序列以反义方向插入到合适的启动子和终止子之间，然后把此基因构建体转化到受体细胞中去，通过选择培养获得生物体的技术
细胞融合技术：也称原生质体融合，是使不同亲株细胞的原生质体在一定条件下互相凝集，并发生细胞之间融合，进而导致基因重组，获得新个体的技术；特点：可客服天然性结合的屏障，促进基因融
合，其融合频率明显高于常规杂交育种的数倍到几十倍；方法：植物和微生物细胞需进行脱壁处理，采用酶法，然后进行细胞融合
悬浮培养技术：指把离体的植物细胞悬浮在液体培养基中进行的无菌培养
单细胞培养：指从植物器官组织或愈伤组织中游离出的单个细胞的无菌培养
看护培养：用一块活跃生长的愈伤组织来看沪单个细胞，促使其持续分裂和增殖的培养方法
微室培养：在无菌小室中接入培养液小滴中的单细胞，使细胞得以生长和增殖成单细胞无性系的方法
平板培养：把单个细胞与融化的琼脂培养基均匀混合后，在培养皿上平铺一薄层的培养方法
植物细胞转化：利用培养的植物细胞为酶源，使某种前体化合物生成相应产物的技术
连续培养法：培养过程中不断提取悬浮液培养物并注入过量新鲜培养基，使培养基不断得到养分补充和保持其恒定体积的培养方法
现代分子检测技术：建立在分子生物学、免疫学、微电子技术等多门学科基础之上，主要包括核酸分子检测技术，蛋白质分子检测技术，生物芯片和生物传感器技术美国药典
种子的扩大培养：指将保存冷冻干燥管中处于休眠状态的生物菌种接入试管斜面活化后再经扁瓶或摇瓶及种子罐诸暨放大培养而获得一定数量和质量的纯种过程
原代培养：即第一次培养，是指将直接从体内或组织块获得的细胞进行首次培养，中途不分割的培养过程
酶工程流程示意图：菌种→扩大培养→发酵→发酵酶液→酶的提取→酶成品→精制或固定化→(原料→前处理→杀菌)酶反应器→反应液→产品提取→成品
酶法应用水解纤维素：1通过菌种筛选法、基因克隆等手段提高酶的产量和活力，以降低产酶成本，同时加强酶的回收利用2改变天然纤维素的结构，以提高它对酶作用的敏感性
无血清培养基：血清的
作用是提供各种激素，无血清细胞培养基一般是由基础培养基和代血清的补充因子组成；基础培养基是包括多种氨基酸、多种维生素、多种无机盐和葡萄糖
代血清的各种因子(补充因子)包括必须补充因子和特殊补充因子，必须补充因子包括动物细胞在无血清培养基中培养时所需的胰岛素和转铁蛋白；特殊补充因子包括生长因子(如表皮生长因子、转化生长因子等)、贴壁因子(如纤粘连蛋白、胶原、多聚赖氨酸和多种激素等)
灌注悬浮培养法：连续灌注新的培养基，同时连续排除旧的培养基使细胞在一个相对稳定的环境中生长和繁殖
贴壁细胞培养：由于大部分动物细胞没有细胞壁，进行细胞培养是必须附着在固体或者半固体表面上培养，在固体载体表面上生长，扩成单一层
固定化细胞培养：此法与贴壁细胞培养所不同的是不形成单层培养而是采用载体使整个细胞固定化，是一种将植物的组织、器官或细胞在适当的培养基上进行无菌培养技术
瑞利数固定化与液体培养细胞相比的优点：1反应活性稳定，能长期连续进行2一些产物易于和作为催化剂细胞分离3可连续运转，易于控制4可抑制细胞生长发育
工程菌：经过基因改造，基因修饰后的菌体
起始培养：再进行大规模的生产之前，必须先使愈伤组织最大程度的分散，在从中筛选出增殖块和有效成分高的细胞株
包涵体：由于目标产物蛋白质常常相互交联在一起，形成不溶性聚集物，在分离过程中称为包涵体
热源是酶细胞膜上的多糖，是一种内毒素，可通过输液的方式进入人体，引起体温升高、寒颤、恶心呕吐等症状甚至导致死亡
固体发酵法(以红曲霉为例)：大米→浸洗→沥干→蒸料→冷却→接种→堆积升温→通风培养→出曲→晒干→成品
新型低聚糖主要有：异麦芽糖、低聚果糖、大豆。生产过程：酶的发酵生产→低聚糖的酶法合成→分离精致；具有优良的加工特性和多种保健功能
纤维素酶在食品中的应用：果汁生产、香料生产、果蔬生产、速溶茶生产、酱油酿造、发酵糖生产、酿酒业、纤维素转化利用
果糖糖浆的生产主要工艺：1淀粉液化：利用a-淀粉酶将淀粉水解成糊精和低聚糖2糖化3葡萄糖异构化4果糖与葡萄糖分离
ELISA技术检测的基本原理：利用抗原抗体的特异识别结合的免疫学特性，与酶反应相偶联，通过酶反应将抗原体结合的信息放大，从而提高检测灵敏度，且还能产生有颜的物质。通过肉眼或仪器识别，一次检测需要4h左右，可显示待测抗原的存在或含量
基因芯片技术：也称DNA芯片技术，只应用大规模集成电路的微阵列技术，将大量代表不同基
sram因的寡核苷酸探针有序的、高密度的排列固定于支持物上，点与点间距离<500μm，使用时，将样品核酸用均位速和荧光等方法标记，然后再通过检测系统等对芯片进行扫描，计算机系统对每一探针上
的荧光信号做出比较和检测，从而迅速得出所需信息
基因芯片的原理：将许多特选的寡聚核苷酸或基因片段作为原料，有规律的排列固定于支持物上形成DNA分子阵列。芯片与待测的荧光标记样品的基因按碱基配对原理进行杂交后，再通过激光共聚焦显微镜检测系统等对基因表
植物细胞(西洋参)生产工艺流程：西洋参根用(70%乙醇消毒)→无菌根(诱导培养)→愈伤组织(起始培养，筛选)→优良细胞体(悬浮培养)→悬浮细胞培养液(大量培养)→发酵液(过滤)→细胞(干燥)→西洋参细胞干粉制备
紫草细胞培养生产紫草素的工艺流程：紫草种子(培养消毒)→无菌幼根(诱导、培养)→愈伤组织(起始培养，筛选)→优良细胞株(悬浮培养)→悬浮细胞(细胞增殖培养，一级培养)(产物培养，二级培养)→培养液(过滤，收集细胞)→细胞(分离，产物提取，干燥)→成品
单克隆抗体：B淋巴细胞具有分泌特异性抗体的能力，而骨髓瘤细胞具有体外培养条件下大量增殖的本领，所以由某科B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合产生的杂交瘤细胞，能够在体外大量繁殖，并产生特定单克隆抗体
动物细胞培养特点：1动物细胞无细胞壁，大多需要附着在固体或半固体表面才能生长2动物细胞培养
除了需要酶、植物细胞一样的培养基成分外，还需血清成分，特别是动物激素3动物细胞培养对环境更敏感，培养条件更严格
植物细胞培养特点：1在植物细胞培养过程中，其细胞形态有明显的变化，在间歇培养的初期，多为较大游离细胞，接着开始分裂成较小的细胞，同时较小的细胞结成细胞块，生长停止后，细胞便伸长长大，块状细胞团游离分散；2植物细胞培养的需氧量比好氧酶培养的低得多，生长分裂速度也比好氧酶慢，无菌要求高；3用于植物细胞培养的培养基除了应含有的各种成分外，还有含有有所需的生长激素类物质
植物细胞培养的条件及技术难点：除了培养基的条件为震荡条件搅拌速度，温度的具体数值随植物的状态不同而不同，此外对不同的细胞，不同的产物，培养的光照条件也很重要。难点：1由于植物细胞的平均世代时间长因而对植物细胞的无菌要求很严格2周期长成本高3培养细胞中的有效成分含量低，通常比原来的植物细胞含量低
分离合成目的基因的方法：鸟法、物理化学法、酶促逆转录合成法、PCR法、化学合成法
工具酶：在基因工程中所应用的酶，分类
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