生物技术简介课件

生物技术简介同济大学物理系1生物技术简介同济大学物理系1一、生物技术释义传统生物技术:发酵、酿酒、制酱、育种等当代生物技术：应用自然科学原理，利用生命有机体(从微生物到高级动物、植物等作为反应器)及其组成(含器官组织、细胞、细胞器甚至基因)，在生物体内生产实用产品的一种技术体系。现代科学前沿：探索生命和宇宙的奥秘(微生物学、生物化学、化学工程等多学科密切相关的综合性边缘学科。)2一、生物技术释义当代生物技术：应用自然科学原理，利用生命有机生物技术的诞生：1953年沃森(JamesWatson)和克立克(FrancisCrick)共同发现DNA(脱氧核糖核酸)双螺旋结构FrancisCrick&JamesWatson生物技术释义3生物技术的诞生：FrancisCrick&1972年，Stanford大学史坦利可汉(StanleyCohen)教授发现质体DNA能送到大肠杆菌中进行体外大量培养；加州大学贺伯特波义耳(HerbertBoyer)教授发现革命性酵素─依可阿万(EcoR1)，利用此限制性核酸酵素，能将质体DNA的特定片段核酸切割下来。生物技术释义41972年，Stanford大学史坦利可汉(Stanley生物技术中常用的基因重组技术：在体外进行脱氧核糖核酸剪接的技术。利用限制性核酸酵素，将特定的基因从染色体上切下，再用核酸连结酵素，将剪下的基因连接到特定的载体上，最后将含有特定基因的载体送到大肠杆菌内培养，以便获得大量的特定基因。然后配合基因转殖技术，将特定基因送到动物或植物体内表达，以达到基因转殖的目的。生物技术是现代生物学发展及其与相关学科交差融和的产物，其核心是以DNA重组技术为中心的基因工程，还包括微生物工程、生化工程、细胞工程及生物制品等领域。生物技术释义5生物技术中常用的基因重组技术：生物技术是现代生物学发展及其与生物技术产业包括：传统生物技术产业现代生物技术产业现代生物技术产业包括：基因工程细胞工程酶工程发酵工程主要是医药生物技术、农业生物技术和工业生物技术，如天然药物、保健品、环保产业、生物能源、生物材料和组织器官工程等。生物技术产业的发展目标：解决世界人口、粮食、环境、健康、能源和海洋等影响21世纪人类生存的重大问题。生物技术将成为21世纪的高新技术与支柱产业。

生物技术释义6生物技术产业包括：传统生物技术产业现代生物技术产业包括：二、生命大厦的基本砖石1.生物体的结构层次元素——生物小分子——生物大分子——细胞——器官——生物体2.组成人体的各种元素常量元素微量元素C(9.4%)；H(64%)；O(25.5%)；N(1.4%)；P(0.22%)；S(0.05%)；Na+(0.003%);K+(0.06);Mg2+(0.01%);Ca2+(0.31%);Cl-(0.08%)7二、生命大厦的基本砖石1.生物体的结构层次2.组成人体的生物体与非生物体元素丰度比较生命大厦的基本砖石8生物体与非生物体元素丰度比较生命大厦的基本砖石83.生物小分子1)水2)氨基酸已发现：180多种作为天然蛋白质合成原料：20种人体必需(不能合成，只能从食物来)：8种羧基氨基侧链氨基酸的通式：生命大厦的基本砖石93.生物小分子1)水2)氨基酸已发现：180多种羧基氨主要天然氨基酸分类(20种)********生命大厦的基本砖石10主要天然氨基酸分类(20种)********生命大厦的基本砖3)单糖6碳糖——葡萄糖5碳糖——核糖脱氧核糖4)核苷酸碱基(嘌呤或嘧啶)糖(核糖或脱氧核糖)磷酸由三部分组成生命大厦的基本砖石113)单糖6碳糖——葡萄糖4)核苷酸碱基(嘌呤或嘧啶)由三5)脂类(不溶解于水，溶解于有机溶剂)油脂磷脂和鞘脂萜类和固醇类分类6)维生素(按生物学功能归类)是一类天然有机化合物，人体不能合成，只能从食物中获取。维生素C抗氧化，维生素E消除自由基维生素B辅酶成分维生素A生成视黄醛维生素K凝血维生素D吸收钙生命大厦的基本砖石125)脂类(不溶解于水，溶解于有机溶剂)油脂分类6)维生素4.生命物质——生物大分子各种生命现象的物质基础*蛋白质核酸多糖1)蛋白质是生物体的重要组成成分重量占细胞干重的一半以上(肌肉、皮肤、血液、毛发...)参与所有的生命活动(催化反应、代谢调节、机体运动、物质运输、免疫防卫、遗传控制、记忆、思维,...)种类繁多，自然界：；人体：10万种基本结构：氨基酸组成的长链，因结构不同而形成不同形状，完成不同功能。生命大厦的基本砖石134.生命物质——生物大分子各种生命现象的物质基础*蛋白质12)从物理角度看蛋白质结构(1)生物大分子——多粒子系统

n个原子：至多3n个自由度平动自由度：3转动自由度：3描述形状：3n-6(如键长、键角、扭角)(2)分子结构的稳定性由分子间的相互作用维持初级结构：共价键高级结构：非共价键(氢键、离子键、疏水键、范德瓦尔斯键)生命大厦的基本砖石142)从物理角度看蛋白质结构(1)生物大分子——多粒子系统非共价键敏感易变，存储活性能，在生命运动中起重要作用(扭转振动能量~微波范围)例：酶(一种特殊的蛋白质)的催化特点高效：反应速度为无机催化剂的107~1013倍。专一：每一种酶有自己特定的靶分子或靶反应，即最适底物。可控：能感受底物或产物的浓度变化，可调节。酶的催化机理：酶蛋白和底物分子间形状契合，(~手+手套)降低反应活化能。生命大厦的基本砖石15非共价键敏感易变，存储活性能，在生命运动中起重要作用(扭转振5.细胞——生命的功能单位1)分类：原核细胞(没有细胞核、细胞器)真核细胞(有细胞核、多种细胞器)大肠杆菌的细胞结构(原核细胞)生命大厦的基本砖石165.细胞——生命的功能单位1)分类：原核细胞(没有细胞核、动物细胞(真核细胞)生命大厦的基本砖石17动物细胞(真核细胞)生命大厦的基本砖石17植物细胞(真核细胞)生命大厦的基本砖石18植物细胞(真核细胞)生命大厦的基本砖石182)生物膜的结构和功能(1)生物膜：由脂质蛋白质、糖类组成，包在细胞表面，并在细胞内分隔形成各种细胞器，如线粒体膜、内质网膜…...(2)脂分子在水中自发形成脂双层亲水疏水脂分子生命大厦的基本砖石192)生物膜的结构和功能(1)生物膜：由脂质蛋白质、糖类组(3)流体镶嵌模型脂双层形成框架；蛋白质镶嵌其中；具有动态特征；用液晶描述生物膜的特性。(流动性和各向异性)生命大厦的基本砖石20(3)流体镶嵌模型脂双层形成框架；生命大厦的基本砖石20(3)癌细胞的生物膜病变

液晶各向同性液体栅栏结构破坏，养分的流入、废料的排出失控；光滑特性破坏，吸附作用减弱，接触抑制的调节功能失控。生命大厦的基本砖石21(3)癌细胞的生物膜病变栅栏结构破坏，养分的流入、废料的排遗传和变异遗传:生物亲代繁殖与其相似的后代，以保持物种的相对稳定。变异：后代与亲代间或后代个体间的差异，以产生发展和进化。遗传特性是由过去的变异得来。变异的新特性需由遗传保存下去。辨证关系三、生命信息----遗传和变异22遗传和变异遗传:生物亲代繁殖与其相似的后代，以保持物种的相1.遗传物质历史上曾经错误认为蛋白质是遗传物质后来发现蛋白质合成的准确度不能达到遗传所需的灵敏度，蛋白质不是遗传物质。20世纪50年代，荷西—蔡斯实验判定遗传物质是核酸。生命信息：遗传和变异231.遗传物质历史上曾经错误认为蛋白质是遗传物质20世纪501)核酸——遗传信息的携带者和传递者DNARNAD-2脱氧核糖D-核糖胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)腺嘌呤(A)鸟便嘌呤(G)胞嘧啶(C)尿嘧啶(U)腺嘌呤(A)鸟便嘌呤(G)碱基嘧啶嘌呤戊糖核酸是核苷酸组成的线性多聚体，(由碱基、糖、磷酸组成的小分子)核酸分为两类：核糖核酸(RNA)脱氧核糖核酸(DNA)生命信息：遗传和变异241)核酸——遗传信息的携带者和传递者DNARNAD-2脱氧2)DNA分子的双螺旋结构：大部分为右旋的。两股糖-磷酸骨架盘绕，由氢键结合的碱基对搭在中间。生命信息：遗传和变异252)DNA分子的双螺旋结构：大部分为右旋的。两股糖-磷酸骨生命信息：遗传和变异26生命信息26配对固定，一条链就包含了全部信息。生命信息：遗传和变异27配对固定，一条链就包含了全部信息。生命信息273)RNA分子的单链结构：

含短的、不完全螺旋区的多核苷酸链按功能分类

信使：mRNA；转运：tRNA；组装：rRNA生命信息：遗传和变异283)RNA分子的单链结构：按功能分类生命信息282.遗传密码生命的物质载体是非周期性晶体,遗传基因分子正是这种由大量原子秩序井然地结合起来的非周期性晶体；这种非周期性晶体的结构,可以有无限可能的排列,不同样式的排列相当于遗传的微型密码.

——薛定谔《生命是什么？》核酸：用4种碱基书写的语言蛋白质：用20种氨基酸书写的语言二者联系——遗传密码生命信息：遗传和变异用4个字符(碱基)去编码蛋白质中的20种氨基酸----如何编码？密码子(64个密码子)是三联体1961年——1963年，通过人工合成蛋白质实验破译遗传密码292.遗传密码生命的物质载体是非周期性晶体,遗传基因分子正是3.基因和基因表达DNA染色质(核小体串)染色体折叠包装折叠包装平均长度：5cm平均长度：2-3生命信息：遗传和变异303.基因和基因表达DNA染色质染色体折叠包装折叠包装平均基因：指位于细胞核内的染色体上的一段特定的DNA(有时是RNA)顺序。具体指DNA(有时是RNA)上具有遗传学效应的核苷酸顺序，是遗传信息传递、表达、性状分化发育的依据。遗传信息在DNA分子上按一定区段组织起来，犹如词典中的一个个词条，每个区段指导细胞合成一种特定的蛋白质分子，称为一个基因。基因是遗传信息的基本单位，基因组是遗传信息的总和。生命信息：遗传和变异31基因：指位于细胞核内的染色体上的一段特定的DNA(有时是RN后来发现有些病毒RNA能够自我复制,并产生逆转录.遗传信息的自我复制是DNA——DNA遗传信息的传递是DNA——RNA最终确定蛋白质分子的结构和功能。遗传密码DNA——mRNA——蛋白质转录翻译遗传的中心法则(克里克)：遗传信息的传递途径：生命信息：遗传和变异32后来发现有些病毒RNA能够自我复制,并产生逆转录.遗传信息的DNA分子的半保留复制复制和转录的动力学机制十分复杂,由多种酶参与。高速旋转原核细胞：9000转/分真核细胞：300转/分，并同时在数以百计的复制单元进行。用量子跃迁才能解释。生命信息：遗传和变异33DNA分子的半保留复制复制和转录的动力学机制十分复杂,由多种解读过程生命信息：遗传和变异34解读过程生命信息344.遗传变异与生物进化变异环境影响遗传变异基因重组(例如杂交)突变基因突变染色体畸变染色体结构改变染色体数目改变自发突变：随机产生，在自然选择中优胜劣汰。诱发突变：物理诱变(辐射)化学诱变(烷化剂、碱基类似物)生命信息：遗传和变异354.遗传变异与生物进化变异环境影响遗传变异基因重组(例如杂1.酶工程：在一定的生物反应器中，利用酶的特异催化功能，快速、高效地将相应的原料转化成有用物质的技术。四、现代生物技术工程酶工程技术的应用范围：(1)对生物宝库中存在天然酶的开发和生产；(2)自然酶的分离纯化及鉴定技术；(3)酶的固定化技术(固定化酶和固定化细胞技术)；(4)酶反应器的研制和应用；(5)与其它生物技术领域的交叉和渗透。361.酶工程：在一定的生物反应器中，利用酶的特异催化功能，快2.发酵工程(微生物工程)：利用微生物，特别是用经过DNA重组技术改造过的微生物来生产商业产品的技术。现代生物工程发酵工程三组成部分：上游工程，发酵工程和下游工程。上游工程包括优良种株的选育，最适发酵条件(pH、温度、溶氧和营养组成)的确定，营养物的准备等。发酵工程指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。发酵前严格的无菌生长环境建立；发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气过滤技术、加料速度的计算机控制技术、种子培养的工艺技术。下游工程指从发酵液中分离和纯化产品的技术。372.发酵工程(微生物工程)：利用微生物，特别是用经过DNA3.细胞工程：在细胞水平上利用生物、改良生物和创造生物的技术。包括植物组织培养和细胞培养，动物细胞大规模培养，细胞核移植，细胞胚胎分割，细胞融合等多方面的操作。现代生物工程1)细胞培养在体外培养成完整的植株,名贵花卉繁殖制取许多有应用价值的细胞产品，如疫苗和生长因子等。2)细胞融合用自然或人工的方法使两个或几个不同细胞融合的为一个细胞(含有原来两个细胞的染色体)

3)细胞亚结构移植细胞亚结构移植是指将细胞的亚结构(如细胞核、染色体等)移植到另一个细胞中，从而改变细胞的遗传性状。383.细胞工程：在细胞水平上利用生物、改良生物和创造生物的技4.基因工程(DNA重组)1)用“手术刀”(内切酶)从生物体基因组中分离出带目的基因的DNA片段;2)将外源DNA片段连接到能自我复制的载体分子(质粒、噬菌体、酵母人工染色体...)上，形成重组DNA分子;3)将重组DNA分子转移到适当的受体细胞内;4)筛选获得了重组DNA分子的受体细胞克隆;(无性繁殖系)5)克隆基因的表达，产生人类需要的物质。现代生物工程人类基因组计划基因组作图基因组测序信息和材料管理实施战略管理战略

394.基因工程(DNA重组)1)用“手术刀”(内切酶)从生现代生物工程五、生物技术的应用前景1.在农业方面的应用品质育种:高产作物,促进健康的食品,生物改良新饲料,含抗疾病物质农作物,特种转基因棉花和玉米抗性育种:抗虫植物,抗病毒植物,抗除草剂植物,抗盐碱作物,抗旱作物,抗寒作物固氮育种2.在医药方面的应用基因工程药物基因诊断和治疗

3.转基因动物及克隆动物40现代生物工程五、生物技术的应用前景1.在农业方面的应用401：人需要的基因；2：质粒；3：用内切酶处理过的质粒(出现断裂)；4：重组的DNA(质粒)；5：新质粒进入大肠杆菌；6：质粒复制(繁殖)基因克隆过程示意：目的基因载体重组受体细胞无性繁殖现代生物工程411：人需要的基因；2：质粒；基因克隆过A：提供遗传信息；B：提供载体C：提供受体；D：与A完全相同的小绵羊克隆绵羊示意图现代生物工程42A：提供遗传信息；B：提供载体克隆绵羊示意图现代生物生物技术简介同济大学物理系43生物技术简介同济大学物理系1一、生物技术释义传统生物技术:发酵、酿酒、制酱、育种等当代生物技术：应用自然科学原理，利用生命有机体(从微生物到高级动物、植物等作为反应器)及其组成(含器官组织、细胞、细胞器甚至基因)，在生物体内生产实用产品的一种技术体系。现代科学前沿：探索生命和宇宙的奥秘(微生物学、生物化学、化学工程等多学科密切相关的综合性边缘学科。)44一、生物技术释义当代生物技术：应用自然科学原理，利用生命有机生物技术的诞生：1953年沃森(JamesWatson)和克立克(FrancisCrick)共同发现DNA(脱氧核糖核酸)双螺旋结构FrancisCrick&JamesWatson生物技术释义45生物技术的诞生：FrancisCrick&1972年，Stanford大学史坦利可汉(StanleyCohen)教授发现质体DNA能送到大肠杆菌中进行体外大量培养；加州大学贺伯特波义耳(HerbertBoyer)教授发现革命性酵素─依可阿万(EcoR1)，利用此限制性核酸酵素，能将质体DNA的特定片段核酸切割下来。生物技术释义461972年，Stanford大学史坦利可汉(Stanley生物技术中常用的基因重组技术：在体外进行脱氧核糖核酸剪接的技术。利用限制性核酸酵素，将特定的基因从染色体上切下，再用核酸连结酵素，将剪下的基因连接到特定的载体上，最后将含有特定基因的载体送到大肠杆菌内培养，以便获得大量的特定基因。然后配合基因转殖技术，将特定基因送到动物或植物体内表达，以达到基因转殖的目的。生物技术是现代生物学发展及其与相关学科交差融和的产物，其核心是以DNA重组技术为中心的基因工程，还包括微生物工程、生化工程、细胞工程及生物制品等领域。生物技术释义47生物技术中常用的基因重组技术：生物技术是现代生物学发展及其与生物技术产业包括：传统生物技术产业现代生物技术产业现代生物技术产业包括：基因工程细胞工程酶工程发酵工程主要是医药生物技术、农业生物技术和工业生物技术，如天然药物、保健品、环保产业、生物能源、生物材料和组织器官工程等。生物技术产业的发展目标：解决世界人口、粮食、环境、健康、能源和海洋等影响21世纪人类生存的重大问题。生物技术将成为21世纪的高新技术与支柱产业。

生物技术释义48生物技术产业包括：传统生物技术产业现代生物技术产业包括：二、生命大厦的基本砖石1.生物体的结构层次元素——生物小分子——生物大分子——细胞——器官——生物体2.组成人体的各种元素常量元素微量元素C(9.4%)；H(64%)；O(25.5%)；N(1.4%)；P(0.22%)；S(0.05%)；Na+(0.003%);K+(0.06);Mg2+(0.01%);Ca2+(0.31%);Cl-(0.08%)49二、生命大厦的基本砖石1.生物体的结构层次2.组成人体的生物体与非生物体元素丰度比较生命大厦的基本砖石50生物体与非生物体元素丰度比较生命大厦的基本砖石83.生物小分子1)水2)氨基酸已发现：180多种作为天然蛋白质合成原料：20种人体必需(不能合成，只能从食物来)：8种羧基氨基侧链氨基酸的通式：生命大厦的基本砖石513.生物小分子1)水2)氨基酸已发现：180多种羧基氨主要天然氨基酸分类(20种)********生命大厦的基本砖石52主要天然氨基酸分类(20种)********生命大厦的基本砖3)单糖6碳糖——葡萄糖5碳糖——核糖脱氧核糖4)核苷酸碱基(嘌呤或嘧啶)糖(核糖或脱氧核糖)磷酸由三部分组成生命大厦的基本砖石533)单糖6碳糖——葡萄糖4)核苷酸碱基(嘌呤或嘧啶)由三5)脂类(不溶解于水，溶解于有机溶剂)油脂磷脂和鞘脂萜类和固醇类分类6)维生素(按生物学功能归类)是一类天然有机化合物，人体不能合成，只能从食物中获取。维生素C抗氧化，维生素E消除自由基维生素B辅酶成分维生素A生成视黄醛维生素K凝血维生素D吸收钙生命大厦的基本砖石545)脂类(不溶解于水，溶解于有机溶剂)油脂分类6)维生素4.生命物质——生物大分子各种生命现象的物质基础*蛋白质核酸多糖1)蛋白质是生物体的重要组成成分重量占细胞干重的一半以上(肌肉、皮肤、血液、毛发...)参与所有的生命活动(催化反应、代谢调节、机体运动、物质运输、免疫防卫、遗传控制、记忆、思维,...)种类繁多，自然界：；人体：10万种基本结构：氨基酸组成的长链，因结构不同而形成不同形状，完成不同功能。生命大厦的基本砖石554.生命物质——生物大分子各种生命现象的物质基础*蛋白质12)从物理角度看蛋白质结构(1)生物大分子——多粒子系统

n个原子：至多3n个自由度平动自由度：3转动自由度：3描述形状：3n-6(如键长、键角、扭角)(2)分子结构的稳定性由分子间的相互作用维持初级结构：共价键高级结构：非共价键(氢键、离子键、疏水键、范德瓦尔斯键)生命大厦的基本砖石562)从物理角度看蛋白质结构(1)生物大分子——多粒子系统非共价键敏感易变，存储活性能，在生命运动中起重要作用(扭转振动能量~微波范围)例：酶(一种特殊的蛋白质)的催化特点高效：反应速度为无机催化剂的107~1013倍。专一：每一种酶有自己特定的靶分子或靶反应，即最适底物。可控：能感受底物或产物的浓度变化，可调节。酶的催化机理：酶蛋白和底物分子间形状契合，(~手+手套)降低反应活化能。生命大厦的基本砖石57非共价键敏感易变，存储活性能，在生命运动中起重要作用(扭转振5.细胞——生命的功能单位1)分类：原核细胞(没有细胞核、细胞器)真核细胞(有细胞核、多种细胞器)大肠杆菌的细胞结构(原核细胞)生命大厦的基本砖石585.细胞——生命的功能单位1)分类：原核细胞(没有细胞核、动物细胞(真核细胞)生命大厦的基本砖石59动物细胞(真核细胞)生命大厦的基本砖石17植物细胞(真核细胞)生命大厦的基本砖石60植物细胞(真核细胞)生命大厦的基本砖石182)生物膜的结构和功能(1)生物膜：由脂质蛋白质、糖类组成，包在细胞表面，并在细胞内分隔形成各种细胞器，如线粒体膜、内质网膜…...(2)脂分子在水中自发形成脂双层亲水疏水脂分子生命大厦的基本砖石612)生物膜的结构和功能(1)生物膜：由脂质蛋白质、糖类组(3)流体镶嵌模型脂双层形成框架；蛋白质镶嵌其中；具有动态特征；用液晶描述生物膜的特性。(流动性和各向异性)生命大厦的基本砖石62(3)流体镶嵌模型脂双层形成框架；生命大厦的基本砖石20(3)癌细胞的生物膜病变

液晶各向同性液体栅栏结构破坏，养分的流入、废料的排出失控；光滑特性破坏，吸附作用减弱，接触抑制的调节功能失控。生命大厦的基本砖石63(3)癌细胞的生物膜病变栅栏结构破坏，养分的流入、废料的排遗传和变异遗传:生物亲代繁殖与其相似的后代，以保持物种的相对稳定。变异：后代与亲代间或后代个体间的差异，以产生发展和进化。遗传特性是由过去的变异得来。变异的新特性需由遗传保存下去。辨证关系三、生命信息----遗传和变异64遗传和变异遗传:生物亲代繁殖与其相似的后代，以保持物种的相1.遗传物质历史上曾经错误认为蛋白质是遗传物质后来发现蛋白质合成的准确度不能达到遗传所需的灵敏度，蛋白质不是遗传物质。20世纪50年代，荷西—蔡斯实验判定遗传物质是核酸。生命信息：遗传和变异651.遗传物质历史上曾经错误认为蛋白质是遗传物质20世纪501)核酸——遗传信息的携带者和传递者DNARNAD-2脱氧核糖D-核糖胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)腺嘌呤(A)鸟便嘌呤(G)胞嘧啶(C)尿嘧啶(U)腺嘌呤(A)鸟便嘌呤(G)碱基嘧啶嘌呤戊糖核酸是核苷酸组成的线性多聚体，(由碱基、糖、磷酸组成的小分子)核酸分为两类：核糖核酸(RNA)脱氧核糖核酸(DNA)生命信息：遗传和变异661)核酸——遗传信息的携带者和传递者DNARNAD-2脱氧2)DNA分子的双螺旋结构：大部分为右旋的。两股糖-磷酸骨架盘绕，由氢键结合的碱基对搭在中间。生命信息：遗传和变异672)DNA分子的双螺旋结构：大部分为右旋的。两股糖-磷酸骨生命信息：遗传和变异68生命信息26配对固定，一条链就包含了全部信息。生命信息：遗传和变异69配对固定，一条链就包含了全部信息。生命信息273)RNA分子的单链结构：

含短的、不完全螺旋区的多核苷酸链按功能分类

信使：mRNA；转运：tRNA；组装：rRNA生命信息：遗传和变异703)RNA分子的单链结构：按功能分类生命信息282.遗传密码生命的物质载体是非周期性晶体,遗传基因分子正是这种由大量原子秩序井然地结合起来的非周期性晶体；这种非周期性晶体的结构,可以有无限可能的排列,不同样式的排列相当于遗传的微型密码.

——薛定谔《生命是什么？》核酸：用4种碱基书写的语言蛋白质：用20种氨基酸书写的语言二者联系——遗传密码生命信息：遗传和变异用4个字符(碱基)去编码蛋白质中的20种氨基酸----如何编码？密码子(64个密码子)是三联体1961年——1963年，通过人工合成蛋白质实验破译遗传密码712.遗传密码生命的物质载体是非周期性晶体,遗传基因分子正是3.基因和基因表达DNA染色质(核小体串)染色体折叠包装折叠包装平均长度：5cm平均长度：2-3生命信息：遗传和变异723.基因和基因表达DNA染色质染色体折叠包装折叠包装平均基因：指位于细胞核内的染色体上的一段特定的DNA(有时是RNA)顺序。具体指DNA(有时是RNA)上具有遗传学效应的核苷酸顺序，是遗传信息传递、表达、性状分化发育的依据。遗传信息在DNA分子上按一定区段组织起来，犹如词典中的一个个词条，每个区段指导细胞合成一种特定的蛋白质分子，称为一个基因。基因是遗传信息的基本单位，基因组是遗传信息的总和。生命信息：遗传和变异73基因：指位于细胞核内的染色体上的一段特定的DNA(有时是RN后来发现有些病毒RNA能够自我复制,并产生逆转录.遗传信息的自我复制是DNA——DNA遗传信息的传递是DNA——RNA最终确定蛋白质分子的结构和功能。遗传密码DNA——mRNA——蛋白质转录翻译遗传的中心法则(克里克)：遗传信息的传递途径：生命信息：遗传和变异74后来发现有些病毒RNA能够自我复制,并产生逆转录.遗传信息的DNA分子的半保留复制复制和转录的动力学机制十分复杂,由多种酶参与。高速旋转原核细胞：9000转/分真核细胞：300转/分，并同时在数以百计的复制单元进行。用量子跃迁才能解释。生命信息：遗传和变异75DNA分子的半保留复制复制和转录的动力学机制十分复杂,由多种解读过程生命信息：遗传和变异76解读过程生命信息344.遗传变异与生物进化变异环境影响遗传变异基因重组(例如杂交)突变基因突变染色体畸变染色体结构改变染色体数目改变自发突变：随机产生，在自然选择中优胜劣汰。诱发突变：物理诱变(辐射)化学诱变(烷化剂、碱基类似物)生命信息：遗传和变异774.遗传变异与生物进化变异环境影响遗传变异基因重组(例如杂1.酶工程：在一定的生物反应器中，利用酶的特异催化功能，快速、高效地将相应的原料转化成有用物质的技术。四、现代生物技术工程酶工程技术的应用范围：(1)对生物宝库中存在天然酶的开发和生产；(2)自然酶的分离纯化及鉴定技术；(3)酶的固定化技术(固定化酶和固定化细胞技术)；(4)