現(xiàn)代生物技術(shù)概論

《現(xiàn)代生物技術(shù)概論》

課程要求劉柱生物系2012.03.04現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第1頁。授課方式

授課方式以PowerPoint講板為主；1．課堂教學(xué)2．課外教學(xué)

多種渠道的師生交流；

科學(xué)報告會；現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第2頁。1平時成績（20分）1)考勤（10分)2)課堂回答問題（10分）考試分數(shù)的組成2科學(xué)報告會（30分）3考查或考試（50分）現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第3頁?？茖W(xué)報告會參考題目4人左右組成小組，講解英文文獻?，F(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第4頁。主要內(nèi)容：一、現(xiàn)代生物技術(shù)概述及應(yīng)用二、細胞工程概述三、基因工程技術(shù)四、基因克隆的一些方法現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第5頁。

生物技術(shù)（Biotechnology）和生物工程（bioengineering）這兩個名詞?？赏ㄓ?。當(dāng)“生物工程”不是指具體的工程項目，而是表示所用的技術(shù)系統(tǒng)時，它就等同于“生物技術(shù)”了。然而，有時一種生物工程包含不只一種生物技術(shù)，在具體概念上兩者還是有區(qū)別的。現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第6頁。

生物工程的概念、特點

生物工程的發(fā)展歷程

生物工程的應(yīng)用一、生物工程☆現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第7頁。（一）生物工程的概念、組成及特點

概念：是以生命科學(xué)作為基礎(chǔ)，應(yīng)用自然科學(xué)及工程學(xué)的原理，對生物資源（包括動物、植物和微生物）進行利用、改造并為人類提供服務(wù)的一個綜合性技術(shù)體系?，F(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第8頁。

運用現(xiàn)代生物學(xué)理論與科學(xué)技術(shù)改造細胞的遺傳物質(zhì)，獲得具有優(yōu)良品質(zhì)的動物、植物或微生物品系；工業(yè)規(guī)模地利用現(xiàn)有生物體系，制備生物產(chǎn)品；模擬生物體系，以生物化學(xué)代替化學(xué)工程，制備

工業(yè)產(chǎn)品；發(fā)展相應(yīng)的科學(xué)理論與工程技術(shù)。生物工程概念的內(nèi)涵：生物工程的概念、組成及特點現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第9頁。生物工程產(chǎn)品包括：①大宗化工產(chǎn)品，如乙醇、檸檬酸、葡萄糖酸等；②精細化工產(chǎn)品，如各種氨基酸、酶制劑；③醫(yī)藥產(chǎn)品，如各種抗生素、多種甾體激素和維生素、常規(guī)菌苗、疫苗等；④其他產(chǎn)品，如生物農(nóng)藥、食用及藥用酵母、飼料蛋白

(單細胞蛋白)、沼氣等；⑤現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)品，即通過重組DNA技術(shù)和細胞融合技術(shù)等方法生產(chǎn)的產(chǎn)品，如干擾素、單克隆抗體、新型疫苗等。生物工程的概念、組成及特點現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第10頁。

發(fā)酵工程酶工程將常規(guī)菌(或動植物細胞株)作為特定遺傳物質(zhì)受體，使它們獲得外來基因，成為能表達超遠緣性狀的新物種.為這有巨大潛在價值的新物種創(chuàng)造良好的生長與繁殖條件，進行大規(guī)模的培養(yǎng)主要技術(shù)范疇：

基因工程

細胞工程蛋白質(zhì)工程組織工程生物醫(yī)學(xué)工程等現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第11頁。1、基因工程：是以分子遺傳學(xué)為理論基礎(chǔ)，以分子生物學(xué)和微生物學(xué)的現(xiàn)代方法為手段，將不同來源的基因（DNA分子），按照預(yù)先設(shè)計的藍圖，在體外構(gòu)建雜種DNA分子，然后導(dǎo)入活細胞，以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、生產(chǎn)新品種的過程。特征：1)外源核酸分子能在不同的寄主生物中進行繁殖，可以跨越天然物種屏障；

2)實現(xiàn)很少量DNA樣品“拷貝”出大量的無污染其它DNA序列的DNA群?，F(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第12頁。獲得目的基因構(gòu)建基因表達載體將目的基因?qū)胧荏w細胞檢測基因是否穩(wěn)定高效表達現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第13頁?；蚬こ痰南嚓P(guān)技術(shù)：DNA體外重組技術(shù)：核心技術(shù)克隆技術(shù)：通過細胞的無性繁殖基因工程的應(yīng)用：轉(zhuǎn)基因生物：超級細菌、轉(zhuǎn)基因動物的“乳腺制藥廠”；基因診斷與治療；基因工程藥品：如用大腸桿菌生產(chǎn)人工胰島素、

干擾素及疫苗等；真核基因的表達調(diào)控；現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第14頁。2、發(fā)酵工程：指采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，在活細胞催化劑（主要是微生物細胞）作用下，為人類生產(chǎn)有用產(chǎn)品的過程。包括菌種的選育、培養(yǎng)基的配制、滅菌、擴大培養(yǎng)和接種、發(fā)酵過程和產(chǎn)品的分離提純等方面。菌種的來源包括細菌、放線菌、酵母菌和霉菌四大類現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第15頁。①供菌體生長和產(chǎn)物形成所用培養(yǎng)基的制備；②培養(yǎng)基、發(fā)酵罐和附屬設(shè)備的滅菌；③供發(fā)酵生產(chǎn)用的種子制備；④在發(fā)酵罐中提供最佳條件，以使菌體生長和產(chǎn)物形成；⑤產(chǎn)品的提煉和純化；⑥生產(chǎn)中所產(chǎn)生的廢物的處理。現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第16頁。發(fā)酵工程按獲得的產(chǎn)品分為四個主要類型：①以獲得微生物細胞為產(chǎn)品的過程；②以獲得微生物酶為產(chǎn)品的過程；③以獲得微生物代謝產(chǎn)物的過程；④以微生物進行生物轉(zhuǎn)化的過程現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第17頁。3、酶工程：是指利用酶催化劑所具有的特異催化功能，借助工藝學(xué)手段和生物反應(yīng)器裝置來生產(chǎn)所需的生物化工產(chǎn)品的過程。包括酶制劑的制備、酶的修飾與改造、酶的固定化及酶反應(yīng)器等方面。主要應(yīng)用于食品工業(yè)、輕工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)中。

酶反應(yīng)過程專一性強，轉(zhuǎn)化率高，但成本較高；發(fā)酵過程應(yīng)用面廣，成本較低，但反應(yīng)機理復(fù)雜，難以進行控制，產(chǎn)物中常含有雜質(zhì)，給提取帶來困難。、現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第18頁。①產(chǎn)酶的微生物發(fā)酵或動植物細胞培養(yǎng)過程?！?/p>

②胞內(nèi)酶的微生物細胞破碎過程，胞外酶直接將發(fā)酵液過濾除去菌體即可。

③酶的分離純化過程。根據(jù)酶分子與其他蛋白質(zhì)之間性質(zhì)的差異，例如分子的大小、溶解度的不同，用鹽析法、有機溶媒沉淀法、電滲析法、離子交換層析和電泳法等技術(shù)，將酶進行分離純化。④酶的修飾：酶蛋白側(cè)鏈基團的修飾、金屬離子置換等，以提高酶活力、穩(wěn)定性，降低或消除抗原性。⑤酶固定在載體上的固定化過程?！?/p>

⑥酶反應(yīng)器的設(shè)計和酶反應(yīng)控制。對于游離酶反應(yīng)，通常采用分批攪拌槽反應(yīng)器；對于固定化酶反應(yīng)，則常用連續(xù)柱式反應(yīng)器。酶工程的流程：現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第19頁。4、細胞工程：應(yīng)用細胞生物學(xué)的方法，有計劃地改變細胞遺傳物質(zhì)并使之增殖，從而生產(chǎn)有用的產(chǎn)物或引向成體化的綜合科學(xué)技術(shù)。細胞工程包括：細胞大量培養(yǎng)及控制生長、增殖并引向成體化等一系列技術(shù)、細胞融合技術(shù)、細胞拆合技術(shù)、向細胞內(nèi)引入高分子物質(zhì)等技術(shù)。現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第20頁。5蛋白質(zhì)工程在基因工程的基礎(chǔ)上，結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)晶學(xué)，計算機輔助設(shè)計和蛋白質(zhì)化學(xué)等多學(xué)科的基礎(chǔ)知識，對蛋白質(zhì)進行修飾，改造和拼接以生產(chǎn)出能滿足人類需要的新型蛋白質(zhì)的技術(shù)?，F(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第21頁。5、組織工程：由美國國家科學(xué)基金委員會于1987年正式提出和確定的，是應(yīng)用細胞生物學(xué)、生物材料和工程學(xué)的原理，研究開發(fā)用于修復(fù)或改善人體病損組織或器官的結(jié)構(gòu)、功能的生物活性替代物的一門科學(xué)?，F(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第22頁?，F(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第23頁。1970康奈爾大學(xué)化學(xué)工程學(xué)士1974麻省理工學(xué)院化學(xué)工程博士

“EnzymaticregenerationofATP”1974–1977哈佛醫(yī)學(xué)院博士后癌癥研究1977－麻省理工學(xué)院教授研究領(lǐng)域：生物技術(shù)、藥學(xué)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第24頁。Langer的成就發(fā)表論文1050篇-----藥物控釋;申請專利750篇;

獲得170多項獎勵其中包括2006年美國國家科學(xué)獎,CharlesStarkDraperPrize,相當(dāng)于工程界的NobelPrize;2008Millennium,世界上最大的技術(shù)應(yīng)用獎?，F(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第25頁。LabMembersMIT(2005)現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第26頁。存在問題在組織缺損修復(fù)治療中，對器官組織移植有巨大需求。但在器官移植技術(shù)中，仍存在許多困難和問題，如自體組織器官移植，由于組織供區(qū)有限而存在較大局限性。嚴重的器官和組織短缺，使外源性器官移植難以實現(xiàn)。外源性器官移植還存在著不能克服的短期和長期免疫排斥問題?，F(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第27頁。曾經(jīng)的麥蒂現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第28頁。征戰(zhàn)多年傷痕累累現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第29頁。按照現(xiàn)有醫(yī)療水平恢復(fù)的麥蒂現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第30頁。組織工程臨床應(yīng)用后麥蒂王者歸來！現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第31頁。生物工程重點研究的內(nèi)容：①新型生物反應(yīng)器研究開發(fā)，特別是針對重組DNA技術(shù)、細胞融合技術(shù)所獲得的新產(chǎn)品的投產(chǎn)；②新型分離方法及設(shè)備的開發(fā)；③各種描述生物反應(yīng)過程的數(shù)學(xué)模型的建立，將有利于過程的控制和優(yōu)化以及計算機的運用；④生產(chǎn)過程控制手段的改造，重點要解決的是各種能反映反應(yīng)過程變化特性參數(shù)的傳感器的研制和計算機控制系統(tǒng)的完善?，F(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第32頁。（二）生物工程的發(fā)展歷程

生物工程是個古老而又年輕的科學(xué)，它的歷史幾乎與人類文明的發(fā)展史一樣源遠流長，可以追溯到幾千年以前。第一代生物工程：古代以非純種微生物發(fā)酵工藝為標志8000年前蘇米爾人已掌握制作啤酒技術(shù)；

6000年前埃及人已能制作面包；

5000年前我國已掌握了釀酒技術(shù)。現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第33頁。第二代生物工程：近代以純種微生物發(fā)酵工藝為標志

從1857年P(guān)asteurL發(fā)現(xiàn)發(fā)酵過程是微生物作用的結(jié)果，開始利用純種微生物發(fā)酵工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)抗生素、氨基酸、有機酸、酶制劑、核酸及單細胞蛋白等產(chǎn)品。19世紀大規(guī)模生產(chǎn)乳酸、酒精、面包酵母、檸檬酸和蛋白酶等初級代謝產(chǎn)物；

20世紀40年代，以獲取微生物的次級代謝產(chǎn)物－抗生素工業(yè)成為生物工程的支柱產(chǎn)業(yè)；

20世紀50年代后，隨著微生物代謝調(diào)控機制的闡明，開始發(fā)展氨基酸、核苷酸、酶制劑等發(fā)酵工業(yè)。生物工程的發(fā)展歷程現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第34頁。第三代生物工程：以1973年建立的重組DNA技術(shù)基因工程為標志1973年后，細胞融合及單克隆抗體技術(shù)相繼成功，并實現(xiàn)了動植物細胞的大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)，同時固定化生物催化劑也得到了廣泛應(yīng)用、新型生物反應(yīng)器不斷涌現(xiàn)，且形成了相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)，使生物工程迅速完成了從傳統(tǒng)生物技術(shù)向現(xiàn)代生物技術(shù)的飛躍轉(zhuǎn)變，成為真正意義上的生物工程，代表著21世紀的發(fā)展方向。生物工程的發(fā)展歷程現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第35頁。（三）生物工程的應(yīng)用1、發(fā)酵工程：由微生物發(fā)酵大量生產(chǎn)各種氨基酸、抗生素、酶、核酸、有機酸、醇類制品，提供了大量藥物、食品、飼料添加劑及化工原料。如，在制藥工業(yè)，篩選了低毒氨基酸糖苷抗生素、抗腫瘤抗生素等；在農(nóng)業(yè)，研制了一大批新型無公害、高效、專一性強的殺蟲劑、除莠劑、植物生長調(diào)節(jié)劑等微生物新藥?，F(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第36頁。2、酶工程：發(fā)現(xiàn)和制備了更豐富的生物酶；對酶催化反應(yīng)的機理、工藝和應(yīng)用研究達到新水平；固定化酶技術(shù)的發(fā)展使酶工程效率更高、成本更低、產(chǎn)品更豐富；裝有固相化酶或菌體的化學(xué)傳感器已被用來監(jiān)測生成抗生素、維生素、氨基酸及生物需氧量等。生物工程的應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第37頁。生物工程的應(yīng)用3、基因工程：①轉(zhuǎn)基因植物：抗病蟲害的轉(zhuǎn)基因作物如棉花、水稻、玉米和馬鈴薯以及抗除草劑的高粱、小麥、大豆和玉米等已形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模；富含高色氨酸、高蛋白的轉(zhuǎn)基因玉米、含高不飽和脂肪酸的轉(zhuǎn)基因油類等高營養(yǎng)和特殊功能的食品已培育成功。但很多轉(zhuǎn)基因植物富含爭議。②轉(zhuǎn)基因動物：將人體基因注入動物中，獲得的子代動物具有人體蛋白，可從中提取人體需要的藥物蛋白；“乳腺制藥廠”；轉(zhuǎn)基因豬、魚生長加快，增加產(chǎn)量，轉(zhuǎn)基因羊增加產(chǎn)毛量。③轉(zhuǎn)基因藥品：疫苗、單克隆抗體、胰島素、細胞因子等現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第38頁。生物工程的應(yīng)用4、細胞工程：①避免直接從動、植物整體提取產(chǎn)物所受到的資源限制及環(huán)境條件的影響，為某些珍稀植物的快速繁殖、植物的復(fù)壯等提供可行的辦法。②通過不同植物或動物細胞之間的融合，可獲得雜種細胞，培育出新的動植物雜交種。如，在美國，采用胚胎移植技術(shù)實現(xiàn)奶牛良種化，比傳統(tǒng)的雜交改良方法至少節(jié)省10年時間，已建立起高產(chǎn)奶牛的繁育體系和生產(chǎn)體系?，F(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第39頁。

現(xiàn)代生物工程技術(shù)已在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、輕工業(yè)、食品、環(huán)保、海洋和能源等許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。生物工程的應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第40頁。生物工程的發(fā)展趨勢：①新技術(shù)交織應(yīng)用，育種跨越生物“界”的鴻溝。②基因工程藥物、疫苗研究與開發(fā)突飛猛進。③轉(zhuǎn)基因植物與動物取得重大突破。④闡明生物體基因組及其編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能發(fā)展迅速，如人、擬南芥、斑馬魚等全基因組測序已經(jīng)完成。⑤基因治療取得重大進展，可能革新整個疾病的預(yù)防和治療領(lǐng)域。⑥分子生物學(xué)、（蛋白質(zhì)）結(jié)構(gòu)生物學(xué)、計算機技術(shù)等學(xué)科結(jié)合緊密，生物信息學(xué)發(fā)展迅速。生物工程的應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第41頁。二、細胞工程簡介

細胞工程的研究內(nèi)容、主要技術(shù)及其應(yīng)用

細胞工程與基因工程的關(guān)系

細胞工程的主要成就☆

細胞工程的生物學(xué)基礎(chǔ)☆現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第42頁。（一）細胞工程的研究內(nèi)容、主要技術(shù)及其應(yīng)用

細胞工程是在細胞水平上研究、開發(fā)、利用各類細胞的工程。細胞水平上的生命活動，是連接著分子水平上的各種生物大分子和個體水平上的各種器官系統(tǒng)的綜合生命活動。圍繞著生命活動這個中心，分子水平上研究的是DNA的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄、RNA的翻譯、蛋白質(zhì)執(zhí)行各種生命活動；細胞水平的是細胞增殖、分化、死亡；而個體水平上則是遺傳和發(fā)育。

研究內(nèi)容：現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第43頁。

細胞工程的發(fā)展建立在細胞融合的基礎(chǔ)上，人們可以根據(jù)需要，經(jīng)過科學(xué)設(shè)計，在細胞水平上改造生物的遺傳物質(zhì)。細胞工程的研究內(nèi)容、主要技術(shù)及其應(yīng)用主要技術(shù)方法？現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第44頁。細胞培養(yǎng)：是將生物體內(nèi)的某一組織分散成單個細胞，接種在人工配制的培養(yǎng)基上，然后在適當(dāng)?shù)臈l件下（如一定的光照、溫度和pH值等）進行培養(yǎng)技術(shù)。由于單個細胞的培養(yǎng)難度大一些，目前多采用組織培養(yǎng)技術(shù)。如通過植物器官（根尖、莖尖、花藥等）的離體培養(yǎng)，生成新植株（試管苗）。從而快速、大量繁殖一些有價值的植物?，F(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第45頁。細胞融合：指在外力（誘導(dǎo)劑或促融劑）作用下，兩個或兩個以上的異源（種、屬間）細胞或原生質(zhì)體相互接觸，從而發(fā)生膜融合、胞質(zhì)融合和核融合并形成雜種細胞的現(xiàn)象，也稱為細胞雜交；如取材為體細胞則稱為體細胞雜交。細胞凝集膜粘連，融合成多核細胞核融合成單核的雜種細胞滅活的仙臺病毒、硫酸二乙酯等促融劑融合現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第46頁。細胞拆合：將完整細胞的細胞核和細胞質(zhì)用特殊的方法分離開來，如把細胞核從細胞質(zhì)中吸取出來，或用紫外線等------------------------，然后再把分離的不同細胞的細胞核和胞質(zhì)重新組合起來，培育成新的細胞或新的生物體。細胞重組：將細胞融合技術(shù)與細胞拆合技術(shù)結(jié)合，在融合介質(zhì)誘導(dǎo)下，使胞質(zhì)體（去核的細胞結(jié)構(gòu)）與完整細胞合并，重新構(gòu)成胞質(zhì)雜種細胞的過程。細胞重組的方式：①胞質(zhì)體與完整細胞重組形成胞質(zhì)雜種；②微細胞（只含有少數(shù)染色體與薄層細胞質(zhì)、細胞膜的結(jié)構(gòu)）與完整細胞重組形成微細胞異核體；③胞質(zhì)體與核體重新組合形成重組細胞。現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第47頁。向細胞內(nèi)引入高分子物質(zhì)：把蛋白質(zhì)、核酸等有生物活性的高分子物質(zhì)或細胞器，應(yīng)用磷酸鈣、脂質(zhì)體、紅細胞血影、仙臺病毒及直接的顯微注射等方法引入細胞內(nèi)，觀察該類物質(zhì)進入細胞后所發(fā)生的變化及起的作用等。不涉及應(yīng)用DNA體外重組技術(shù)構(gòu)建質(zhì)粒來轉(zhuǎn)移基因，不屬于基因工程。☆現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第48頁。細胞工程的興起：

在植物學(xué)界，早在1902年德國的植物學(xué)家哈泊蘭德就預(yù)言植物細胞的全能性，之后得到了一系列實驗的證實。在動物學(xué)界，1907年美國哈里森采用蓋玻璃片懸滴培養(yǎng)蛙胚神經(jīng)組織，存活了數(shù)周并觀察到細胞的生長現(xiàn)象，從而開創(chuàng)動物細胞培養(yǎng)的先河。現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第49頁。

微生物繁殖快、世代時間短、單倍體期較長，在較短時間內(nèi)能生長出大量相對同源的種群，便于遺傳育種。

1964-1967年，植物細胞“全能性”學(xué)說證實后，經(jīng)離體組織、細胞或花藥、花粉培養(yǎng)獲得單倍體植株，使得高等植物像微生物一樣在大發(fā)酵罐中生產(chǎn)各種植物的代謝產(chǎn)物成為可能，如纖維素酶、果膠酶等酶制劑的大量生產(chǎn)。

20世紀60年代初，Cocking等用酶溶解植物細胞壁，制備了大量有活力的原生質(zhì)體，為原生質(zhì)體實驗系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第50頁。1958年，岡田善雄發(fā)現(xiàn)紫外線滅活的仙臺病毒可引起艾氏腹水瘤細胞彼此融合；1965年，Harris&Warkins

成功地將人細胞和鼠細胞融合在一起，證實動物界中細胞融合沒有種和屬的界限。

20世界70年代，科學(xué)家嘗試用各種化學(xué)誘變劑誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合，自1974年發(fā)現(xiàn)用聚乙二醇（PEG）和Ca2+

能顯著提高植物原生質(zhì)體的融合效率，PEG現(xiàn)已擴展應(yīng)用到動物、真菌、酵母及細菌、放線菌、霉菌等多種微生物種間、屬間原生質(zhì)體融合技術(shù)中。現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第51頁。20世紀70年代初，誕生了細胞拆合工程，去核細胞和核移植實驗長期依賴于顯微外科手術(shù)進行。1967年，Carter

發(fā)現(xiàn)細胞松弛素B（CB）能誘發(fā)體外培養(yǎng)的小鼠L細胞的排核作用；1972年，Prescott首次應(yīng)用離心技術(shù)結(jié)合

CB成功分離哺乳類細胞的胞質(zhì)體，為研究細胞核、質(zhì)關(guān)系及細胞質(zhì)基因的轉(zhuǎn)移開創(chuàng)了新途徑。

20世界80年代，細胞重組工程得到了發(fā)展。1982年，

Perenczy首先在真菌中使核與原生質(zhì)體融合成重組細胞取得成功，成為育種的一種新途徑，現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第52頁。

最近20年，細胞工程技術(shù)與基因工程技術(shù)緊密結(jié)合起來，使動物胚胎移植技術(shù)進入實用化階段；培育出抗病毒、抗除草劑、抗蟲害、高蛋白的各種農(nóng)作物品種，培養(yǎng)出攜帶人的生長激素基因的豬和魚，得到了轉(zhuǎn)基因鼠、兔、綿羊、豬、牛等，并從這些動物的血液、乳汁中得到有醫(yī)用價值的蛋白質(zhì)和各種細胞因子等。

現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第53頁。

最具代表性的游戲是美國耶魯大學(xué)教授克萊白特·L·馬格特和羅伯特·M·彼德斯的杰作。他們在黑毛鼠、白毛鼠、黃毛鼠的受精卵分裂成8個細胞時用特制的吸管把8細胞胚吸出輸卵管，然后用一種酶將包裹在各個胚胎上的粘液溶解，再把這三種鼠的8細胞胚放在同一溶液中使之組裝成一個具有24個細胞的“組裝胚”。馬格特和彼德斯把“組裝胚”移植到一只老鼠的子宮內(nèi)。不久，一只奇怪的組裝鼠問世了，這只組裝鼠全身披著黃、白、黑三種不同顏色的皮毛?！裼兔绹€“組裝”了綿羊和山羊的嵌合體—綿山羊?，F(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第54頁。1978年英國采用胚胎工程技術(shù)成功培育出世界首例試管嬰兒試管嬰兒是“體外受精和胚胎移植”的簡稱。它通過手術(shù)將女性的成熟卵子取出，然后與精子于試管中受精，在培養(yǎng)4天后，再把這個受精卵移植到女子的子宮里安胎，發(fā)育為胎兒。試管嬰兒是由英國醫(yī)生帕特里克．斯特普托發(fā)明的，主要用來治療有排卵功能而輸卵管堵塞引起的女性不育癥。世界上第一個試管嬰兒路易斯．布朗（女）于1978年7月25日誕生在英國的曼徹斯特。目前全世界已有幾千名試管嬰兒誕生，我國第一個試管嬰兒于1988年3月10日誕生?，F(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第55頁。克隆即無性繁殖系，是指從一個共同的祖先，通過無性繁殖的方法產(chǎn)生出來的一群遺傳特性相同的ＤＮＡ分子、細胞或個體?？寺游镆话闶侵竿ㄟ^無性繁殖形成動物后代。

克隆動物：動物細胞的全能性：低等動物的魚、兩棲類等，從2細胞到囊胚期的細胞都具有全能性，高等動物從胚胎2細胞到64細胞以及內(nèi)細胞團的胚胎細胞也具有發(fā)育的全能性現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第56頁。細胞工程的研究內(nèi)容、主要技術(shù)及其應(yīng)用1997年－“多莉羊”多莉羊是由多塞特母綿羊成體提供乳腺細胞的細胞核，由黑面母綿羊排出未受精的卵細胞，并摘去細胞核，在電脈沖作用下進行二者細胞融合，由此形成的胚胎細胞植入到另一只黑面母綿羊子宮中發(fā)育，最后產(chǎn)下多莉羊。它存活了8年，表形特征同核供體多塞特母綿羊完全一樣，并能夠繁殖，可能具有早衰現(xiàn)象。多莉羊克隆成功，表明動物體細胞克隆獲得成功，將為醫(yī)學(xué)界帶來巨大機遇，同時，也在倫理界引來道德的譴責(zé)聲?，F(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第57頁?！?001年英國－克隆豬：總部設(shè)在蘇格蘭的英國PPL醫(yī)療公司稱，已經(jīng)克隆出了5頭幼豬，它們身上沒有人體會排斥的基因，從而解決了豬器官移植時常常出現(xiàn)的排異現(xiàn)象。●2005年10月意大利媒體報道，幾周前14只克隆小豬仔降生于意大利著名的克雷莫納繁殖技術(shù)研究中心，目前的健康狀態(tài)良好。為動物-人類的異種器官移植的早日實現(xiàn)帶來了更大的希望。細胞工程的研究內(nèi)容、主要技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第58頁。細胞工程的主要技術(shù)及其應(yīng)用：細胞融合技術(shù)、細胞拆合技術(shù)、胚胎移植技術(shù)和細胞組織培養(yǎng)技術(shù)☆現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第59頁。（二）細胞工程與基因工程的關(guān)系

細胞工程與基因工程相互滲透現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第60頁。（三）細胞工程的主要成就

細胞工程所要求的技術(shù)條件、實驗設(shè)備及試劑、經(jīng)費等均比基因工程要求的低一些。利用細胞工程技術(shù)，可以大量培養(yǎng)細胞組織乃至完整個體。1、植物細胞工程方面

植物細胞培養(yǎng)：理論基礎(chǔ)為植物細胞全能性（2）無病毒植物的培育（3）提取原料（4）人工種子（5）轉(zhuǎn)基因植物的培育（1）試管苗的快速繁殖：如從一個嫩枝莖尖可育出10萬株蘋果苗，僅需1年零4個月便可開花結(jié)果。現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第61頁。離體的植物器官、組織或細胞愈傷組織根、芽植物體外植體脫分化植物激素：細胞分裂素、生長素再分化植物組織培養(yǎng)：植物組織培養(yǎng)條件：

含有全部營養(yǎng)成分的培養(yǎng)基、一定的溫度、空氣、無菌環(huán)境、適合的PH、適時光照等?，F(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第62頁。區(qū)分幾個概念：

分化：在個體發(fā)育中，相同細胞的后代在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生差異的過程，具有普遍性、持久性、穩(wěn)定性和不可逆性。分化的結(jié)果是形成不同的組織器官，幫助個體完成正常的生長發(fā)育。

脫分化（去分化）：由高度分化的植物器官、組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程。脫分化有利于細胞全能性的表達。動物細胞的卵細胞有幫助動物細胞核脫分化的作用。

再分化：愈傷組織經(jīng)過培養(yǎng)，又重新分化成根或芽等器官的過程。由于愈傷組織是由已經(jīng)分化的植物器官、組織或細胞脫分化產(chǎn)生的，所以把這次分化叫再分化?，F(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第63頁。

植物體細胞雜交：運用遠緣雜交與染色體工程技術(shù)培育成具優(yōu)良性狀的新品種，如“小偃六號”小麥新品種具抗病、抗旱、抗干熱風(fēng)等特性，目前已推廣到全國。不足：在糧食作物、經(jīng)濟作物上開展較少。打破了不同種生物間的生殖隔離限制，大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍?，F(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第64頁。植物體細胞雜交的過程：植物A細胞植物B細胞去壁原生質(zhì)體A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體融合融合體再生壁雜種細胞細胞分裂愈傷組織雜種植株去壁的常用方法：酶解法（纖維素酶、果膠酶等）

原生質(zhì)體融合方法：物理法：離心、振動、電刺激等化學(xué)法：聚乙二醇（PEG）現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第65頁。植物體細胞雜交和多倍體育種：

植物體細胞雜交多倍體育種

相同點都采用一定的方法，通過改變細胞或植株染色體數(shù)目來改變生物性狀，獲得新品種染色體

方法原理

不同點原生質(zhì)體融合和組織培養(yǎng)染色體數(shù)目變異獲得雜種植株秋水仙素加倍，同種不一定加倍，不同種現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第66頁。植物體細胞雜交與雜交育種：相同點不同點植物體細胞雜交雜交育種原理雜交性質(zhì)染色體變化親本來源育種年限基因重組原生質(zhì)體融合和組織培養(yǎng)有性雜交無性雜交與親代相同與親代不同不一定同種，種間雜種同種，種內(nèi)雜種1-2年4-5年通過改變細胞內(nèi)遺傳物質(zhì)，達到改變植物體性狀的目的，培育出符合人們要求的新品種現(xiàn)代生物技術(shù)概論全文共75頁，當(dāng)前為第67頁。細胞工程的主要成就2、動物細胞工程方面

最突出成就就是胚胎移植，使牲畜快速實現(xiàn)良種化。如從母牛