生物技术的发展历程及重要意义 姓名：××※ 学院：××※ 专业：××※ 学号：××※
生物技术的发展历程及重要意义 生物技术被是一项高新技术，世界各国都很重视，它被广泛应用于医药卫生、农林牧渔、轻工、食品、化工和能源等领域，促进传统产业的技术改造和新兴产业的形成，对人类社会生活将产生深远的革命性的影响。生物技术对于提高综合国力，迎接人类所面临的诸如食品短缺、健康问题、环境问题及经济问题的挑战是至关重要的；生物技术是现实生产力，也是具有巨大经济效益的潜在生产力，它将是21 世纪高技术革命的核心内容。生物技术产业是21 世纪的支柱产业，许多国家都将生物技术确定为增长国力和经济实力的关键性技术之一。我国政府同样把生物技术列为高新技术之一并组织力量攻关。 生物技术可分为传统生物技术和现代生物技术。现代生物技术是从传统生物技术发展而来的。传统的生物技术是指旧有的制造酱、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其他食品的传统工艺；现代生物技术则是指20 世纪70 年代末80 年代初发展起来的，以现代生物学研究成果为基础，以基因工程为核心的新兴学科。 一、生物技术的发展历程 1、传统生物技术的产生 传统生物技术应该说从史前时代起就一直为人们所开发和利用，以造福人类。在石器时代后期，我国人民就会利用谷物造酒，这是最早的发酵技术。在公兀前221 年，周代后期，我国人民就能制作豆腐、酱和醋，并一直沿用至今。公元10 世纪，我国就有了预防天花
的活疫苗；到了明代，就已经广泛地种植痘苗以预防天花。16 世纪，我国的医生已经知道被疯狗咬伤可传播狂犬病。在西方，苏美尔人和巴比伦人在公元前6000 年就已开始啤酒发酵。埃及人则在公元前4000 年就开始制作面包。1676 年荷兰人Leeuwen Hoek(1632—1723)制成了能放大170～300 倍的显微镜并首先观察到了微生物。19 世纪60 年代法国科学家Pasteur(1822—1895)首先证实发酵是由微生物引起的，并首先建立了微生物的纯种培养技术，从而为发酵技术的发展提供了理论基础，使发酵技术纳入了科学的轨道。到了20 世纪20 年代，工业生产中开始采用大规模的纯种培养技术发酵化工原料丙酮、丁醇。20 世纪50 年代，在青霉素大规模发酵生产的带动下发酵工业和酶制剂工业大量涌现。发酵技术和酶技术被广泛应用于医药、食品、化工、制革和农产品加工等部门。20 世纪初，遗传学的建立及其应用，产生了遗传育种学，并于20 世纪60年代取得了辉煌的成就，被誉为“第一次绿色革命”。细胞学的理论被应用于生产而产生了细胞工程。在今天看来，上述诸方面的发展，还只能被视为传统的生物技术，因为它们还不具备高技术的诸要素。 2、现代生物技术的发展 现代生物技术是以20 世纪70 年代DNA 重组技术的建立为标志的。1944 年Avery 等阐明了DNA 是遗传信息的携带者。1953 年Watson 和Crick 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。由于一切生命活动都是由包括酶和非酶蛋白质行使其功能的结果，所以遗传信
现代生物学技术 1：2010年诺贝尔生理学或医学奖：试管婴儿 2：人造生命“人造儿”菌落图 细胞工程与胚胎移植 一：细胞工程概述 1：细胞工程：以细胞为对象，应用生命理论科学理论，借助工程学原理和技术。 研究对象：动植物细胞（原生质体）。细胞器、染色体、细胞核、胚胎 2：生物工程：以生命科学为基础，用生物体系和工程学原理。生产生物制品和制造新物种的一种综合技术。 第一代生物工程：4000多年前—20世纪30年代 第二代生物工程：30年代—二战期间 微生物工程→生物化学工程→酶工程→基因工程→细胞工程→蛋白质工程（第二代基因工程）→组织工程→代谢工程 3：细胞工程发展历史 ①探索期：19世纪末—20世纪中期 动物：1885年卢克斯“组织培养”1907【美】哈林森 植物：1937年【荷兰】温特植物组织培养 ②诞生期：20世纪70年代 1956—1959年斯沃尔三倍体：三棘刺鱼 1959年张明觉试管兔 1962年仓鼠肾细胞悬浮培养 1965年哈里斯·沃特金斯灭活病毒诱导动物细胞融合 20世纪70年代高国楠聚乙二醇促使植物原生质体融合 1960年兰花无性繁殖 1972年【美】卡尔森NaNO3诱导烟草原生质体融合 4：快速发展时期：20世纪70年代——至今 1973年古各树里。植物活性物质生产新途径 1975年科勒·米尔斯坦单克隆抗体 1977年首例试管婴儿 1981年埃文斯·科夫曼分离小鼠胚胎干细胞 A：动植物人工繁殖技术：植物组织培养，人工育种，试管动物，克隆动物 B：细胞充足与新品种培育技术{细胞水平、细胞器水平} C：生物制品生产技术 D：细胞组织工程技术 二、动物细胞工程 1.动物细胞和组织培养 正常哺乳动物细胞四大生物学特征：锚地依赖性 血清依赖性生长因子 接触依赖性 形态依赖性细胞扁平状 2.细胞融合
选修3现代生物科技专题 专题1基因工程 1.1DNA重组技术的基本工具 （一）思考与探究 1.限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？以下是四种不同限制酶切割形成的DNA片段： (1) …CTGCA (2) …AC (3) GC… …G …TG CG… （4）…G (5) G… (6) …GC …CTTAA ACGTC……CG (7) GT… (8)AATTC… CA… G… 你是否能用DNA连接酶将它们连接起来？ 答： 2和7能连接形成…ACGT… …TGCA…； 4和8能连接形成…GAATTC… …CTTAAG…； 3和6能连接形成…GCGC… …CGCG…； 1和5能连接形成…CTGCAG… …GACGTC…。 2.联系你已有的知识，想一想，为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA？ 提示：迄今为止，基因工程中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提取出来的，它们各自可以识别和切断DNA上特定的碱基序列。细菌中限制酶之所以不切断自身DNA，是因为微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，对于外源入侵的DNA可以降解掉。生物在长期演化过程中，含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵（本题不要求学生回答的完全，教师可参考教师用书中的提示，根据学生的具体情况，给予指导。上述原则也应适用于其他章节中有关问题的回答。）。 3.天然的DNA分子可以直接用做基因工程载体吗？为什么？
现代生物技术在环境保护中的应用和前景 摘要:随着人口的大量增长和经济的快速发展，自然资源的消耗量也急剧增长，在这个过程中，也产生了很大污染，使人类的生存环境遭到了威胁。针对我国目前生态环境状况，论述了现代生物技术在治理环境污染，保护生态环境中的应用和发展前景。 关键词:现代生物技术环境保护应用前景 一．我国生态环境现状 目前我国由于工业“三废”污染、农用化肥和农药的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染，严重的影响了我国的生态环境，使得水污染日益加剧，水资源严重短缺，全国600多个城市中已有一半城市缺水，农村则有8 000万人和6 000万头牲畜饮水困难；土壤污染严重，耕地面积锐减，近10年来每年流失的土壤总量达50亿t，土地荒漠化日益加剧；森林覆盖面积下降，草场退化，每年减少森林面积达2 500万亩；人们的身体健康受到严重威胁，疾病发病率急剧上升。因此，加大环境保护和环境治理力度，加快应用高新技术，如现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡，提高环境质量已成为环保工作者的工作重点。二．现代生物技术与环境保护 现代生物技术是以DNA分子技术为基础，包括微生物工程，细胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用，而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20 世纪 80年代以来生物技术作为一种高新技术，已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视，发展十分迅猛。与传统方法比较，生物治理方法具有许多优点。 1．生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构，降解的产物以及副产物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度，这样既做到一劳永逸，不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。 2．利用发酵工程技术处理污染物质，最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质，
《现代生物科技专题》高考试题汇编 1、（2011海南卷）【生物——选修3：现代生物科技专题】（15分） 回答有关基因工程的问题： （1）．构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生粘性末端，也可能产生末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生（相同，不同）粘性末端的限制酶。 （2）．利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是提供。在用表达载体转化大肠杆菌时，常用处理大肠杆菌，以利于表达载体进入。为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为。为了检测胰岛素基因转录的mRNA 是否翻译成，常用抗原-抗体杂交技术。 （3）．如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质 粒的中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的上。 2、（2011全囯Ⅰ卷）【生物——选修3：现代生物科技专题】（15分） 现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池→曝光池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。回答问题： （1）．污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中，微生物通过呼吸将有机物分解。 （2）．植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了（生态系统、群落、种群）。在植物池的食物网中，植物位于第营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于所固定的。 （3）．生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、和等原理。（4）．一般来说，生态工程的主要任务是对进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。 3、（2012海南卷）【生物——选修3：现代生物科技专题】（15分） 已知甲种农作物因受到乙种昆虫危害而减产，乙种昆虫食用某种原核生物分泌的丙种蛋白质后死亡。因此，可将丙种蛋白质基因转入到甲种农作物体内，使甲种农作物获得抗乙种昆虫危害的能力。回答下列问题： （1）．为了获得丙种蛋白质的基因，在已知丙种蛋白质氨基酸序列的基础上，推测出丙种蛋白质的序列，据此可利用方法合成目的基因。获得丙中蛋白质的基因还可用、方法。 （2）．在利用上述丙中蛋白质基因和质粒载体构建重组质粒的过程中，常需使用酶和酶。 （3）．将含有重组质粒的农杆菌与甲种农作物的愈伤组织共培养，筛选出含有丙种蛋白质的愈伤组织，由该愈伤组织培养成的再生植株可抵抗的危害。 （4）．若用含有重组质粒的农杆菌直接感染甲种农作物植株叶片伤口，则该植株的种子 （填“含有”或“不含”）丙种蛋白质基因。 4、（2012全囯Ⅰ卷）【生物——选修3：现代生物科技专题】（15分） 根据基因工程的有关知识，回答下列问题：· （1）．限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有和。（2）．质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下： 为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是 。 （3）．按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即DNA连接酶和DNA连接酶。 （4）．反转录作用的模板是，产物是。若要在体外获得大量反转录产物，常采用技术。 （5）．基因工程中除质粒外，和也可作为运载体。（6）．若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是。
现代生物技术的应用与展望 姓名：班级：学号： 摘要：参阅大量文献资料对近年来生物技术在农业、医药业、社会科学等中的应用进展进行了综述。从改革传统农业结构，解决食品短缺问题的应用、深入基因研究，解决健康长寿问题、运用现代生物技术，解决环境污染问题等内容出发，指明了生物技术现代科学发展中的应用前景。 关键词：生物技术基因医学健康农业 Abstract: a large number of literature on recent biotechnology in agriculture, medicine and industry, social science and application were reviewed in this paper. From the reform of traditional agriculture structure, to solve food shortage problem, in-depth application of genetic research, solve the longevity and health problems, use of modern biological technology, solve the problem of environmental pollution and other content, pointed out the biological technology of modern science and application prospects. 现代生物技术也可称之为生物工程，是以重组DNA技术和细胞融合技术为基础，利用生物体(或者生物组织、细胞及其组分)的特性和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，以及与工程原理相结合进行加工生产，为社会提供商品和服务的—个综合性技术体系。其内容包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程。现代生物技术的诞生以2O世纪7O年代初DNA重组技术和淋巴细胞杂交瘤技术的发明和应用为标志，迄今已走过了30多年的发展历程。实践证明现代生物技术对解决人类面临的粮食、健康、环境和能源等重大问题方面开辟了无限广阔的前景，受到了各国政府和企业界的广泛关注，与微电子技术、新材料技术和新能源技术并列为影响未来国计民生的四大科学技术支柱，是2l世纪高新技术产业的先导。可以预测，生物技术的应用与发展将导致生产体系与经济结构的飞跃变化，甚至可能引发一次新的工业革命，对人类社会的生产、生活各方面必将产生全面而深刻的影响。 1 改革传统农业结构，解决食品短缺问题 现代生物技术在农业中最突出的应用是利用转基因技术，将目的基因导入动、植物体内，对家畜、家禽及农作物进行品种改良，从而获得高产、优质、抗病虫害的转基因动植物新品种，达到充分提高资源利用效率，降低生产成本的目的。经过长期不断的努力，现代农业生物技术已取得重大突破，不仅从根本上改变了传统农作物的培育和种植，也为农业生产带来了新一轮的革命，并将在解决目前人类所面临的粮食危机、环境恶化、资源匮乏、效益衰减等方面发挥巨大作用。 1．1 提高农产品的产量与质量农作物病虫害是造成农业产量下降的主要原因之一，因而利用转基因技术把抗病、抗虫基因导入农作物中，使之可避免或减少病虫害。近年来，抗黄杆菌的水稻、抗除草剂的大豆、抗病毒病的甜椒、抗腐能力强与耐贮性高的番茄等转基因植物开始进入市场，提高了产量，增加了效益；根据人类的需要，还可把特定基因导入植物体，可达到改良农产品品质的目的，如高含量必需氨基酸的马铃薯，高蛋白质含量的大豆等；此外还可利用生物技术破坏水果细胞壁纤维酶，保证猕猴桃、桃、西红柿等水果成熟但不变软而提高水果的保鲜度，便于水果的运输。从1996年到2o02年，转基因农作物在全球的种植面积从170万ha扩大到5810万ha，即增加35倍，显示了现代农业生物技术强大的生命
第十六章基因表达的调节控制以及现代生物学技术 一：填空题 1.正调控和负调控是基因表达的两种最基本的调节形式，其中原核细胞常用________________调控，而真核细胞常用________________调控模式。 2.操纵子由________________、________________和________________三种成分组成。 3.与阻遏蛋白结合的DNA序列通常被称为________________。 4.β-半乳糖甘酶基因的表达受到________________和________________两种机制的调节。 5.葡萄糖效应是指________________。 6.ticRNA是指________________；micRNA是指________________。 7.大肠杆菌细胞内参与His合成有关酶的基因表达受到________________和________________两种机制的调节。 8.________________或________________可诱导原核细胞出现严谨反应。 9.________________和________________被称为魔斑分子，它作为________________酶的别构效应物调节此酶的活性。 10.鼠伤寒沙门氏菌两种鞭毛蛋白表达之间的转换是通过________________机制实现的。 11.哺乳动物细胞对氨基蝶呤产生抗性，是因为细胞内的DHFR基因经历了________________。 12.在胚系细胞之中，抗体重链的基因可分为________________、________________、________________和 ________________四个区域。 13.在基因表达的调控之中，________________和________________与________________和________________之间的相互作用十分重要。 14.女性两条X染色体只有一条X染色体具有转录的活性是因为________________和________________。 15.乳糖操纵子的天然诱导物是________________，实验室里常用________________作为乳糖操纵子的安慰诱导物诱导β-半乳糖苷酶的产生。 16.基因扩增或基因放大是指________________，它是通过局部DNA的来实现，________________扩增可导致细胞癌变。 17.SPO1噬菌体通过________________级联调节早、中和晚期基因在不同时间内的表达。 18.存在于反式作用因子上负责激活基因转录的结构花色通常有________________、________________和 ________________三种形式。 19.真核细胞核基质的主要成分是________________。 20.组蛋白可经历________________、________________和________________修饰而调节基因的表达。 21.原核细胞DNA的甲基化位点主要是在________________序列上，真核细胞核DNA的甲基化位点则主要是在________________序列上。 22.反式作用因子通常通过________________、________________和________________键与相应的顺式作用因子结合。 23.PCR即是________________。 24.人类基因组计划的主要内容是________________。 25.Southern blotting、Northern blotting和Western blotting分别被用来检测________________、________________和________________。 26.________________是应用于蛋白质工程中的最主要的手段。 27.RFLP即是________________。 28.噬菌体展示(Phage display)技术中常用的噬菌体是________________。 29.基因工程需要的最常用的工具酶包括________________、________________和________________等。 30.基因克隆的载体通常是由________________、________________和________________改造而来。 31.可使用________________和________________方法获得原核细胞的启动子序列。 32.体外转录通常需要使用________________、________________或________________RNA聚合酶。 33.脉冲场凝胶电泳(Pulsed field gel electrophoresis)被用来分离________________。 34.第一个使用体细胞克隆出来的哺乳动物是________________。 35.一种基因的启动子序列与启动子的一致序列越相近，该基因的转录效率就越________________。 36.基因敲除(Gene knockout)即是________________，它是研究________________的好方法。 二：是非题 1.[ ]原核细胞与真核细胞的基因表达调节的主要发生在转录水平上。 2.[ ]衰减子这种调控模式不可能出现在真核细胞。 3.[ ]操纵子结构是原核细胞特有的。 4.[ ]某些蛋白质既可以作为阻遏蛋白又可以作为激活蛋白参与基因表达的调控。 5.[ ]转录因子都具有负责与DNA结合的结构花色。 6.[ ]某些反式作用因子通过亮氨酸拉链这种结构花色与DNA结合。 7.[ ]真核细胞的基因转录也具有抗终止作用。 8.[ ]真核细胞核的三类基因的转录都受到增强子的调节。 9.[ ]某一个基因的转录活性越强，则该基因所处的DNA序列对Ⅰ就越敏感。
现代生物制药技术现状及发展趋势探讨 通常研究人员会将各个领域的学科进行综合，对他们进行进一步的探索和深究，这样可以研制出许多新的药物，用于解决医学尚不能解决的疾病问题。因此，可以有效地延长人们的生命，使人们的生活质量提高了。另外，也可以使人们的生活环境得到改善，减少对人类的影响。研究出来的新的技术将会加快医学对药物的快速鉴定，将传统的医学技术和药物进行深入研究后发现的新的医学技术，将会非常利于制药业的发展，前景也会非常的广阔。 标签：生物制药技术；发展现状；医学技术 1 引言 与世界上一些发达国家的生物制药业相比较下，我国的生物制药工业起步还是比较晚的，发展也相对而言比较滞后。不过，我国的市场非常的庞大和完善，在这种背景的影响下，我国生物制药业也将会面临着可观的发展前景。另一方面，政府一直关注在生物制药这一领域，并给于了政策和经济上的扶持。所以，未来我国的生物制药业将会是国家经济发展的非常重要的行业。在传统的发展情形中，我国生物制药业已经取得了相当好的成绩。但是，目前正处于一个发展平稳期，所以目前的问题是我国生物制药业面领着一个非常严峻的考验，若想突破这一瓶颈，得到更加美好的发展，就应该乐观的面对这样的考验，对问题进行深度和广度的研究，并解决问题。也只有这样，我国生物制药行业才会取得更加美好的成绩。 2 生物制药的原理和技术 对于“生物制药”这一名词，或许大家会感到陌生，简单的理解，就是利用生物的活体进行生产药物的方法。有时候也可以利用转基因的动物或植物的活体来作为反应器，进而加工药物。比如利用转基因的玉米活体来作为生物反应器，生产人源抗体。但是生物制药具体指，用微生物学，医学，化学，生物学等不同学科领域所包含的原理和技术方法，来制造出能够治疗，诊断或者预防的药物产品。之所以大家对生物制药感到陌生是因为生物制药是一种新的技术，不过生物制药行业的发展非常迅速，规模也在逐渐扩大。生物制药的发展已经经历了半个世纪左右，在这几十年的发展中，生物制药技术组成是DNA重组，现在是抗体，基因工程和细胞工程，为人类的健康做出了非常大的贡献。到目前为止，生物制药依然是医学领域最高的技术水平，专家预测，未来会有非常好的发展空间。我国的生物制药技术起步相对比较晚，因此与国际的领先水平存在着一定的差距，但我国正在加大这个领域的投入，并且建立生物制药基地。以我国目前的药物生产情况来看，将近百分之五十以上的药物属于生物制药，生物制药简单的操作和高效率，经济成本低的特点将会有良好的市场发展空间。 3 生物药物的分类
选修3 一、基因工程 1、（a）基因工程的诞生 （一）基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。 2、（a）基因工程的原理及技术 原理：基因重组 技术：（一）基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。 （3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 DNA连接酶）的比较： (1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T 4 ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的②区别：E·coliDNA连接酶来源于T 4 磷酸二酯键连接起来；而T DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。 4 (2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。 3.“分子运输车”——载体 （1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。 （2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 （3）其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒 (二)基因工程的基本操作程序 第一步：目的基因的获取 1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。 2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。 3.PCR技术扩增目的基因 （1）原理：DNA双链复制 （2）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链；第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。 第二步：基因表达载体的构建 1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。 2.组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因 （1）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。 （2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。 （3）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。 第三步：将目的基因导入受体细胞_ 1.转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。 2.常用的转化方法：
现代生物技术在环境保护方面的应用 地质学院勘查技术与工程申玉龙201101171223 摘要：应用现代生物技术进行环境保护拥有许多优点，人们已意识到，现代生物技术的发展，为从根本上解决环境问题提供了希望。 正文：现代生物技术是以DNA分子技术为基础，包括微生物工程，细胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用，而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20 世纪80年代以来生物技术作为一种高新技术，已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视，发展十分迅猛。 目前生物技术应用于环境保护中主要是利用微生物，少部分利用植物作为环境污染控制的生物。生物技术已是环境保护中应用最广的、最为重要的单项技术，其在水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、污染环境的修复和污染严重的工业企业的清洁生产等环境保护的各个方面，发挥着极为重要的作用。应用环境生物技术处理污染物时，最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质，如二氧化碳、水和氮气。利用生物方法处理污染物通常能一步到位，避免了污染物的多次转移，因此它是一种消除污染安全而彻底的方法。特别是现代生物技术的发展，尤其是基因工程、细胞工程和酶工程等生物高技术的飞速发展和应用，大大强化了上述环境生物处理过程，使生物处理具有更高的效率，更低的成本和更好的专一性，为生物技术在环境保护中的应用展示了更为广阔的前景。 与传统方法比较，生物治理方法具有许多优点。1 .生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构，降解的产物以及副产物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度，这样既做到一劳永逸，不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。 2. 利用发酵工程技术处理污染物质，最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质，如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等，常常是一步到位，避免污染物的多次转移而造成重复污染，因此生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段。. 3.生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程，而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质，其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的，所以大多数生物治理技术可以就地实施，而且不影响其他作业的正常进行，与常常需要高温高压的化工过程比较，反应条件大大简化，具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。 所以，当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理，有毒有害物质的无害化处理等各个方面。 污染土壤的生物修复 重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用，削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态，使重金属固定或解毒，降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性，通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定作用。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量，激发微生物的活性，由此可以改善土壤的生态结构，这将有助于土壤的固定，遏制风蚀、水蚀等作用，防止水土流失。 白色污染的消除 废弃塑料和农用地膜经久不化解，估计是形成环境污染的重要成分。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。塑料在土壤中残存会引起农作物减产，若再连续使用而不采
现代生物学技术课程总结 1、生物统计学模块 统计学作为一项重要的数学工具，在我们初中阶段就已经接触并使用。而生物统计学是统计学与生物学的结合，是生物研究者数据分析的好帮手，则是在大学本科阶段才有涉及。最初学习生物统计学课程时，我们尚未参与科研，很多统计学理论在生物科学研究中的实际应用方式并不明确，且时间过久印象模糊。在现代生物学课堂上生物统计学模块中，老师将生物统计学理论与实验室数据分析的实例相结合，让我们重新温习生物统计学的理论的同时，也了解到在日常生物学实验中生物统计学理论的应用。经过一段时间的学习，我逐步学会如何运用生物统计学的知识解决实验室科研数据分析问题。首先需要把特定的生物学问题转化成数理统计问题，然后根据所提出的数理统计问题提出一个生物学的原假设及备择假设，并由此提出相应的统计学原假设及备择假设，确定和问题相关的变量及每个变量的类型，再根据变量的数目、类型、合适的参数估计以及待检测的假设，选择最合适的统计学检验。最重要的一步是进行生物学实验，收集实验数据检测其是否满足所选的统计学检验的假设，若不适合则须重新选择检验方法。最终运用所选择的检验方法得到有效的统计学结果并分析之。 经过两年多的科研训练，我在不断掌握实验技术的同时，也越来越觉得数据统计分析的重要性。一味地做实验得结果却不能科学地分析数据，在科研中是致命的短板。所以在接下来的研究生生涯中，我要不断地补足短板，争取行动与思想同进步。
2、分子影像和单分子技术模块 显微镜在生物学中的应用在初中阶段我们就有用到。随着对生物学研究的深入，我们所使用的显微镜已经从最初的光学显微镜不断升级。罗老师的课程让我了解到了很多更为先进的显微镜技术——光纤荧光成像技术、双光子共聚焦显微镜、高分辨率的纳米显微镜如：STED, PALM, STORM、钙成像技术、荧光共振能量转移技术、荧光漂白恢复技术、内源信号光学成像技术、荧光探针技术等。罗老师不仅仅是简单介绍这些显微镜技术，而是从显微镜基础原理开始讲起，由简入繁，让我们印象深刻。这些高端的显微镜技术在日常实验中虽然利用不多，但这些先进技术却能得到更加严谨精确的数据，为科研工作做出突出贡献。 3、分子影像和单分子技术模块 在这一模块中，孙老师主要给我们介绍了分子影像与单分子技术。和罗老师一样，孙老师不仅将分子影像和单分子技术着重介绍，更是从基础出发，将单分子技术的原理和应用技术（单分子荧光和超高分辨率荧光显微技术）给同学们讲解得非常透彻。从课上我了解到单分子技术在分子生物学和细胞生物学这连个领域发挥着巨大的作用。利用单分子技术实时观测体内的单分子及生物大分子的运动，有助于生物学家在分子水平上理解和解释细胞生理活动。单分子技术已经日渐成熟，在生物学实验中的运用也越来越多。力学操纵技术，如光摄技术、扫描探针显微技术；荧光超分辨显微技术，如STORM、PALM、STED、SIM；光谱技术，如SRS、FCS等都是应用广泛的单分子技术，且在目前的分子生物学和细胞
基因工程的发展现状及前景 摘要： 从20世纪70年代初发展起来的基因工程技术，经过30多年来的进步与发展，已成为生物技术的核心内容。许多科学家预言，生物学将成为21世纪最重要的学科，基因工程及相关领域的产业将成为21世纪的主导产业之一近年来随着生物工程技术的发展，许多基因工程抗体陆续问世。基因工程研究和应用范围涉及农业、工业、医药、能源、环保等许多领域。 关键字： 基因工程；基因工程抗体；前景；现状；发展 一、基因工程介绍 1、基本定义 生物学家于20世纪50年代发现了DNA的双螺旋结构，从微观层面更进一步认识了人类及其他生物遗传的物质载体，这是人类在生物研究方面的一次重大突破。60年代以后，科学家开始破译生物遗传基因的遗传密码，简单地说，就是将控制生物遗传特征的每一种基因的核苷酸排列顺序弄清楚。在搞清楚某些单个基因的核苷酸排列顺序基础上，进而进行有计划、大规模地对人类、水稻等重要生物体的全部基因图谱进行测序和诠释。美国从1991年起，准备用15年时间完成人体基因组测序计划。[5] 基因工程（Genetic engineering）原称遗传工程。从狭义上讲，基因工程是指将一种或多种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿遗传并表达出新的性状。因此，供体、受体和载体称为基因工程的三大要素，其中相对于受体而言，来自供体的基因属于外源基因。除了少数RNA病毒外，几乎所有生物的基因都存在于DNA 结构中，而用于外源基因重组拼接的载体也都是DNA分子，因此基因工程亦称为重组DNA技术（DNA recombination）。另外，DNA重组分子大都需在受体细胞中
现代生物技术与人类生活 摘要：现代生物技术是在传统生物技术基础上发展起来的，以DNA重组技术的建立为标志，以现代生物学研究成果为基础，以基因或基因组为核心，生物技术产业以基因产业为核心，并辐射到各个生物科技领域。通过了解现代生物技术的基本概念和主要领域，以及对这些领域中产业的发展现状的分析，人们研究出针对这些问题的一些对策，得出现代生物技术对人类生存和生活带来的影响和结论，并对生物技术未来的发展做一定的展望和预期。 关键词：基因，领域，应用，展望 引言： 现代生物技术是当今世界发展最快、潜力最大、影响最深远的一项高新技术。被视为是 21世纪人类彻底解决人口、资源、环境三大危机，实现可持续发展的有效途径之一。所以世界各国都将生物技术确定为增强国力和经济实力的关键技术之一。我国也十分重视生物技术，并组织力量追踪和攻关。现代生物技术为什么会引起世界各国如此普遍的关注和重视呢？首先，生物技术是解决全球经济问题的关键技术，在迎接人口、资源、能源、食物和环境五大危机的挑战中将大显身手。其次，生物技术将广泛地应用于医药卫生、农林畜牧、轻工、食品、化工、能源和环境等领域，促使传统产业的改造和新兴产业的形成，对人类社会将产生深远的影响。所以生物技术是现实生产力，也是具有巨大经济效益的潜在生产力；是 21 世纪高新技术的核心。 1 现代生物技术在食品工业中的应用 1.1改良微生物的苗种性能 生物技术已用于啤酒酵母的改造，如将α-乙酰乳酸脱羧酚基因克隆到啤酒酵母中进行表达，可降低啤酒双乙酰含量而改善啤酒风味，日本生物技术专家还将霉菌的淀粉酶基因转入酵母中使其能直接利用淀粉生产酒精，省掉了高温蒸煮工序，可节约60%的能源，生产周期大为缩短。 1.2应用于食品酶制剂的生产
现代生物技术专题及经典例题解析 二、考点解读： 本讲知识属于现代生物科技及能够联系并应用于生产、生活实际中的技术。近几年的江苏、上海、广东各地的高考题中多次涉及本知识点的考题。概念题的题型一般多为选择题，与生产紧密相关的题及实验设计题多以非选择题形式出现。 生物工程也叫生物技术，是生物科学与工程技术有机结合而兴起的一门综合性科学技术。包括基因工程、细胞工程、胚胎工程等一系列的现代生物技术，关于基因工程、细胞工程、胚胎工程的材料题是近年来高考的热门知识点。通过对近2年江苏高考题的分析，本部分内容2007年约占26分，2008年约占33分，由此可以看出，本部分属于高考的重点内容之一。复习时要重视生物新技术在生产生活实践中的应用，重视各工程之间的相互关系，这既是科技发展热点课题之一，也是考试命题热点之一。利用已学过的基因工程、细胞工程、胚胎工程知识，对三大生物工程的联系加以融会贯通，提高分析综合与解决实际问题的能力。建议在复习过程中通过案例探究的方法，来提高学生的能力，可以选择现代生物科技的热点信息作为载体，将生物工程问题及必修中的相关知识融为一体，编制成简答题让学生进行训练，从而达到关注社会热点、激发兴趣、巩固知识、提升能力的目的。 三、主干知识整合 (一)基因工程知识小结 1、基因工程的工具 (1)限制性内切酶：生物体内有一类酶，它们能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA 的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保护细胞原有的遗传信息。由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶(限制酶)。限制性内切酶是基因工程中最常用的切割工具。科学家已从原核生物中分离出了许多种限制酶，其中一类可
国内外生物技术发展概况 (2010-10-21 18:00:05) （一）国内外生物技术发展动态 1、国际生物技术发展现状生物技术是近 20 年来发展最为迅猛的高新技术，越来越广泛地应用于农业、医药、轻工食品、海洋开发、环境保护及可再生生物质能源等诸多领域，具有知识经济和循环经济特征，对提升传统产业技术水平和可持续发展能力具有重要影响。近 10 年来，生物技术获得突破性发展，生物技术产业产值以每 3 年增长 5 倍的速度递增，以生物技术为重点的第四次产业革命正在兴起，预计到 2020 年，全球生物技术市场将达到 30，000 亿美元。在发达国家，生物技术已成为新的经济增长点，其增长速度大致是 25%-30%，是整个经济增长平均数的 8-10 倍。在生物技术制药领域，包括基因工程药物、基因工程疫苗、医用诊断试剂、活性蛋白与多肽、微生物次生代谢产物、药用动植物细胞工程产品以及现代生物技术生产的生物保健品等研究成果迅速转化为生产力，其中与基因相关的产业发展最强劲。全球医药生物技术产品占生物技术产品市场的 70%以上，占药物市场的 9% 左右，以高于全球经济增长 5 个百分点的速度快速发展，仅单克隆抗体市场销售额就达 40 亿美元。农业生物技术产业已经成为各国政府未来农业发展的战略重点，应用基因工程、细胞工程等高新技术培育的农林牧渔新品种、兽用疫苗、新型作物生长调节剂及病虫害防治产品、高效生物饲料及添加剂等已推广运用，产生了巨大的经济效益。 1996 年，全球转基因作物才 170 万公顷，以后逐年直线上升，到 2004 年已经达到 8100 万公顷，8 年间全球转基因作物种植面积增加近 48 倍。照此增长速度预计 2010 年世界范围内 50%的耕地将种植转基因作物，2020 年将增至 80%。尤其是抗虫、抗除草剂转基因作物的推广，大幅度提高劳动生产率并减少化学农药施用量，经济效益极为显著。全球转基因作物市场价值 1995 年仅 7500 万美元， 1997 年达 6.7 亿美元，2002 年为 45.2 亿美元，预计到2010 年将达 200 亿美元。本文章来自生物科学博览网站，欢迎您的光临食品生物技术产业产值约占生物产业总产值的 15-20％，目前国际市场上以生物工程为基础的食品工业产值已达 2500 亿美元左右，其中转基因食品市场的销售额 2010 年将达到 250 亿美元。此外，保健食品行业是全球性的朝阳产业，市场增长迅速。环境生物技术是生物技术、工程学、环境学和生态学交叉渗透形成的新兴边缘学科，是 21 世纪国际生物技术的一大热点。环境生物技术兼有基础科学和应用科学的特点，在环境污染治理与修复、自然资源可持续再生等方面发挥着日益重要的作用。能源生物技术主要目标是利用生物质能源。生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，是仅次于煤炭、石油和天然气而居世界能源消费总量第四位的能源。目前，全球储量为亿吨，相当于 640 亿吨石油。许多国家都制定了相应的开发研究计划，如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等，主要是开发生物柴油和生物乙醇汽油。尽管生物质液化燃料开发还处于初级阶段，市场份额还不大，但由于岂疫有环保和再生性特点，前景非常广阔。 2．国内生物技术发展现状我国政府一直把生物技术作为重点支持的战略高技术领域，提出了“加强源头创
选修3 基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。 （一）基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。 （3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E·coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的 磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的 效率较低。 (2)与DNA聚合酶作用的异同: DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶 （1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。 ③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。 （2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 （3）其它载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒 (二)基因工程的基本操作程序 第一步：目的基因的获取 1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。 2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反 转录法_和化学合成法_。 3.PCR技术扩增目的基因 （1）PCR的含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。 （2）目的：获取大量的目的基因 （3）原理：DNA双链复制 （4）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链为单链； 第二步：冷却到55～60℃，引物与两条单链DNA结合； 第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。 （5）特点：指数(2n)形式扩增