现代生物技术概论样本

1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。生物技术原理与方法生物技术 ,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它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

2、现了 DNA体外重组技术 ,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 , 使人们能够按照意愿在试管内切割 DNA、 分离基因并经重组后导人其它生物或细胞 , 藉以改造农作物或畜牧品种 ; 也能够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 ; 也能够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它高新技术一样具有”六高”的基本特

3、征 : 即高效益、 高智力、 高投入、 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

4、划 ( HGP)1986年美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。因此继美国之后,欧盟国家、日本、 俄罗资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。斯、 加拿大、澳大利亚和中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

5、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能够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。中国麻疯树、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

6、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、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

7、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 ; 原生质体培养资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。4、植物组培特点培养条件能够人为控制生长周期短,繁殖率高管理方便 ,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

8、每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质须的全部基因 ,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中, 都有发育成为完整个体所必体细胞的全能性比生殖细胞的低。3潜在全能性的原因 :基因表示的选择性6、脱分化 :来自已分化组织的已停止分裂的细胞从植物体部分的抑制性影响下解脱出来,恢复细胞的分裂活性。7、 再分化 ):经脱分化的组织或细胞在一定的培养条件下可有转变为各种不同细胞类型的能力。8、 一个成熟细胞或分化细胞转变成为分生状态的过程,即形成愈伤组织的过程,叫做脱分化9、再分化 :由愈伤组织能再形成完整的植株,这一过程

9、叫做再分化 ,或简单地叫做分化或再生。10、 细胞全能性 :指一个完整的植物细胞拥有形成一个完整植株所必须的全部遗传信息。11、细胞分裂 :植物组织培养属无性繁殖,有丝分裂保证组织培养过程中细胞数量的增加。而减数分裂属于有性繁殖细胞分裂方式的一种。12、 位置效应 :植物离体活组织 ,延续表现出来原生长部位的形态和特性的现象。因此,要根据培养目的选择适宜的外值体。13、脱( 去)分化和再分化 :去处外植体原有的分化性状,重新进入新的发育分化状态。14、组织培养的难易规律 (易- 难)1 生长点细胞 形成层细胞 薄壁细胞 厚壁细胞 纤维细胞 退 化细胞2 种子 花器 茎下部组织 茎中部组织 冠内

10、部枝叶 冠外部枝叶3 组培时间长的植物 组培时间短的植物15、 植物组织培养的培养条件:营养条件、环境条件、培养基配制16、 培养基 : 在离体培养条件下 , 不同种植物的组织对营养有不同的要求 , 甚至同一种植物不同部位的组织对营养的要求也不相同 , 只有满足了它们各自的特殊要求 , 它们才能很好地生长。 因此 , 没有一种培养基能够适合一切类型的植物组织或器官 , 在建立一项新的培养系统时 , 首先必须找到一合适的培养基 , 培养才有可能成功。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。17、培养基的种类 : (1) MS培养基 (2) B 5 培养基 (3) White

11、培养基 (4) N 6 培养基 (5) KM 8P 培养基18、MS培养基它是1962 年由Murashige和Skoog 为培养烟草细胞而设计的。特点是无机盐和离子浓度较高 ,为较稳定的平衡溶液。 其养分的数量和比例较合适,可满足植物的营养和生理需要。它的硝酸盐含量较其它培养基为高,广泛地用于植物的器官、花药、 细胞和原生质体培养 ,效果良好。 有些培养基是由它演变而来的。19、 培养基的成分 : ( 1)水 ( 2)、 大量元素 ( 3)、 微量元素 ( 4)、 有机化合物 ( 5)、 碳水化合物 ( 6)、 维生素 ( 7)、 生长素类 ( 8)、 肌醇 ( 9)、 氨基酸20、 大量元

12、素 ,指浓度大于 0.5mmolL 的元素等 ;包括 (1)N(2)P(3)K(3)K21、 微量元素 ,指小于 0.5mmolL 的元素 , Fe, B, Mn, Cu, Mo, Co等。22、在培养基的各成分中 ,植物生长调节物是培养基的关键物质,对植物组织培养起着决定性作用。IAA( 吲哚乙酸 )NAA(萘乙酸 ) NAA 和 IBA 广泛用于生根 ,并与细胞分裂素互作促进芽的增殖和生长。IBA( 吲哚丁酸 ) 是促进发根能力较强的生长调节物质。在培养基中添加细胞分裂素有三个作用:诱导芽的分化促进侧芽萌发生长。促进细胞分裂与扩大。抑制根的分化。因此,细胞分裂素多用于诱导不定芽的分化和茎、

13、苗的增殖 ,而在生根培养时使用较少或用量较低。激素配比模式生长素与细胞分裂素的比例决定着发育的方向,是愈伤组织、长根还是长芽。如为了促进芽器官的分化 , 应除去或降低生长素的浓度 , 或者调整培养基中生长素与细胞分裂素的比例: 高有利于根的形成和愈伤组织的形成 ; 适中有利于根芽的分化 ;低有利于芽的形成。生长调节物质的使用甚微 ,一般用 mgL 表示浓度。在组织培养中生长调节物质的使用浓度, 因植物的种类、 部位、 时期、 内源激素等的不同而异 ,一般生长素浓度的使用为 0.05-5mg L,细胞分裂素0.05 10mgL。琼脂的用量在 610gL之间 , 若浓度太高 ,培养基就会变得很硬

14、, 营养物质难以扩散到培养的组织中去。若浓度过低 ,凝固性不好。固体培养基 优点 :在于操作简便 , 通气问题易于解决 ,便于经常观察研究等 ;缺点 : 如培养物与培养基的接触 ( 即吸收 ) 面积小 , 各种养分在琼脂中扩散较慢 ,影响养分的充分利用 ,同时培养物排出的一些代谢废物 , 聚集在吸收表面 ,对组织产生毒害作用。市售的各种琼脂几乎都含有杂质, 特别是 Ca、 Mg及其它微量元素。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。环境条件 :温度湿度渗透压pH值氧气组织培养中光照也是重要的条件之一 , 主要表现在光强、29、 母液 (stock solution) 的配

15、制和保存光质、以及光照时间方面在植物组织培养工作中 ,配制培养基是日常必备的工作。 为简便起见 ,一般先配制一系列母液 ,即贮备液。所谓母液是欲配制液的浓缩液,这样不但能够保证各物质成分的准确性及配制时的快速移取,而且还便于低温保藏。一般母液配成比所需浓度高10-100 倍。母液配制时可分别配成大量元素、微量元素、铁盐、 有机物和激素类等。 配制时注意一些离子之间易发生沉淀,如 Ca2+和 S042+, Ca2+、 Mg2+和 PO43-一起溶解后 ,会产生沉淀 ,一定要充分溶解再放入母液中! ! !。配制母液时要用蒸馏水或重蒸馏水。药品应选取等级较高的化学纯或分析纯。药品的称量及定容都要准确

16、。各种药品先以少量水让其充分溶解,然后依次混合。一般配成大量元素、微量元素、铁盐、 维生素等母液 ,其中维生素、 氨基酸类能够分别配制,也能够混在一起。母液配好后放人冰箱内低温保存,用时再按比例稀释。30、 母液的配制方法 :1) 、 单配法 : 将培养基配方中的各种成分分别配成一定浓度的母液。 一般用 a:b 表示 , 即每 b 毫升溶液中含有 a 毫克溶质。2) 、混配法 : 将几类营养成分按配方中的用量扩大一定倍数称量 , 分别溶解后每一类混合在一起定容到一定体积配成混合母液,浓度可用 a mg/L 表示 ,即配制一升培养基吸取该母液a ml.生长素配制时可先用少量95%酒精助溶。2,

17、4D可用 0.1mol L 的 NaOH或 KOH助溶 ,加入温水定容。生长素常配成 1mgml 的溶液贮于冰箱中备用。细胞分裂素类一般先用少量1N盐酸溶解后 ,再加入温水冷却后定容 ,3) 、 铁盐配法 ( MS 为例 ) : 在装有 400ml 蒸馏水的烧杯中加入 2 粒苛性钠 , 溶解后加入 3.73gEDTA-Na2, 加热使其全部溶解 ,然后边搅拌边慢慢加入2.78g FeSO4.7H2O 直至全部溶解 ,冷却后定容至500ml,置于冰箱中备用。31、 培养基的配制 :按表用量筒移取大量元素母液100ml, 用专一对应的移液管分别吸取微量元素母液 10mi、 铁盐母液 10ml、 有

18、机物母液 10ml,均置人 1000ml 定容瓶中 ,若不加任何激素 ,则为 MSo培养基 ;若需加激素按配方移取激素母液即可。将已装母液的定容瓶用蒸馏水或自来水定容到1000ml,取 1 3 左右倒人小铝锅中加热。 同时 , 称好 30g 蔗糖 , 称琼脂丝 7g( 或琼脂粉 ), 也倾人小铝锅中 , 边加热边搅拌 , 防止糊底。旺火煮开 , 再用文火加热 , 直至琼脂全部融化即清澈见底为度。 ( 若用琼脂粉 , 应资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。加入 100ml 左右的液体培养基 ,并搅拌均匀 ) 。然后再倾人定容瓶余下的液体培养基,摇晃均匀即可。培养基配好后

19、 ,要调整 pH 值。用 01M的 NaOH或 HCl 液调成 58pH 值左右。在培养基配方不大变动的情况下可用经验法。 能够将连续三次测定所加入的酸或碱液的平均值作为以后调整的用量值。 调后注意一定要摇动均匀 , 还要注意酸或碱液不要放置时间太久。33、培养基的分装与灭菌1) 、培养基合成后要趁热分装 , 100ml 的容器约装入 30-40ml 培养基 , 即 1L 培养基约装 35 瓶左右。太多则浪费培养基 , 太少不易接种和影响生长。 但要根据培养对象来决定。 如果培养时间较长时 , 应适当多装培养基 , 生根等短期培养时 , 可适当少加培养基。分装时不要把培养基弄到管壁上 , 以免

20、日后污染。装后用封口材料包上瓶口 , 扎口后 , 写上培养基种类 , 准备灭菌。注意不能放置时间过长 , 以免产生污染。2) 、 培养基用高压灭菌。 打开锅盖 , 加水至水位线。 把已装好培养基的三角瓶 , 连同蒸馏水及接种用具等放人锅筒内 , 装时不要过分倾斜培养基 , 以免弄到瓶口上或流出。然后盖上锅盖 , 对角旋紧螺丝 ,接通电源加热 ,当升至 005MPa时,打开放气阀放气 ,回” 0 ,后关闭放气阀。 当气压上升到 010MPa时 , 保压灭菌 20min, 到时停止加热。当气压回” 0”后打开锅盖 , 取出培养基 , 放于平台上冷凝。灭好的培养基不要放置时间太长 , 最多不能超过

21、1 周 , 否则 , 冰箱中 4保存。2.4无菌操作技术2.4.1灭菌灭菌是组织培养重要的工作之一。 初学者首先要清楚有菌和无菌的范畴。 有菌的范畴是 : 凡是暴露在空气中的物体 , 接触自然水源的物体 , 至少它的表面都是有菌的。依此观点 , 无菌室等未经处理的地方、超净台表面、 简单煮沸的培养基、 我们使用的刀、 剪在未处理之前、 我们身体的整个外表及与外界相连的内表 , 如整个消化道、 呼吸道 , 即我们呼出的气体、 培养容器无论洗得多干净等等都是有菌的。这里所指的菌 , 包括细菌、 真菌、 放线菌、 藻类及其它微生物。茵的特点是 : 极小 , 肉眼看不见。无处不在 , 无时不有 , 无

22、孔不人。在自然条件下忍耐力强 , 生活条件要求简单 , 繁殖力极强 , 条件适宜时便可大量滋生。无菌的范畴是 : 经高温灼烧或一定时间蒸煮过后的物体 , 经其它物理的或化学的灭菌方法处理后的物体 ( 当然这些方法必须已经证明是有效的 ), 高层大气、 岩石内部、 健康的动、 植物的不与外部接触的组织内部 , 强酸强碱 , 化学元素灭菌剂等表面和内部等等都是无菌的。 从以上能够看出 : 在地球表面无菌世界要比有菌世界小得多。菌是指用物理或化学的方法,杀死物体表面和孔隙内的一切微生物或生物体,即把所有生命的物质资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。全部杀死。与此相关的一个概

23、念是消毒,它指杀死、消除或充分抑制部分微生物,使之不再发生危害作用 , 显然经过消毒 , 许多细菌芽孢、 霉菌的厚垣孢子等不会完全杀死 , 即由于在消毒后的环境里和物品上还有活着的微生物 , 因此经过严格灭菌的操作空间 ( 接种室、 超净台、 等) 和使用的器皿 , 以及操作者的衣着和手都不带任何活着的微生物。在这样的条件下进行的操作, 就叫做无菌操作。常见的灭菌方法常见的灭菌方法可分为物理的和化学的两类 , 即: 物理方法如干热 ( 烘烧和灼烧 ) 、湿热 ( 常压或高压蒸煮 ) 、 射线处理 ( 紫外线、 超声波、 微波 ) 、 过滤、 清洗和大量无菌水冲洗等措施 ; 化学方法是使用升汞、 甲醛、 过氧化氢、 高锰酸钾、 来苏儿、 漂白粉、 次氯酸钠、 抗菌素、 酒精化学药品处理。这些方法和药剂要根据工作中的不同材料不同目的适当选用。湿热灭菌 ( 培养基 )培养基在制备后的 24h