《基础生物技术》课件

基础生物技术contents目录生物技术概述基因工程细胞工程发酵工程酶工程生物技术在医学领域的应用01生物技术概述生物技术的定义与发展生物技术定义生物技术是利用生物体系（包括生物体、生物组织和细胞等）和生物过程来生产有用产品或提供服务的技术。发展历程生物技术经历了传统生物技术、近代生物技术和现代生物技术三个阶段，逐渐从经验型向科学型转变，从单一技术向综合技术转变。03推动科技进步生物技术是现代科技的重要组成部分，其发展推动了生命科学、医学、农学等相关领域的进步。01促进经济发展生物技术产业已成为全球经济的重要组成部分，为经济发展提供了强大的动力。02改善生活质量生物技术在医疗、农业、环保等领域的应用，有助于提高人们的生活质量和健康水平。生物技术的重要性环境保护生物技术在环境保护领域的应用包括废水处理、废气处理、土壤修复等，有助于解决环境污染问题，保护生态环境。医疗保健生物技术在医疗保健领域的应用包括基因诊断、生物制药、生物治疗等，为疾病的预防、诊断和治疗提供了新的手段。农业生物技术在农业领域的应用包括转基因作物、生物农药、生物肥料等，有助于提高农作物产量和品质，减少环境污染。工业生物技术在工业领域的应用包括生物制造、生物能源、生物环保等，有助于实现工业生产的绿色化和可持续发展。生物技术的应用领域02基因工程利用限制性内切酶切割DNA分子，再通过DNA连接酶将不同来源的DNA片段连接起来，形成重组DNA分子。DNA重组技术将目的基因与载体DNA在体外进行重组，然后将重组DNA分子导入受体细胞，进行无性繁殖，获得大量携带目的基因的细胞克隆。基因克隆技术通过改变基因表达的条件或引入特定的调控因子，实现对基因表达的精确控制。基因表达调控基因工程的基本原理基因工程的操作步骤重组DNA分子的构建将目的基因与载体DNA进行体外重组，形成重组DNA分子。载体选择与设计选择合适的载体，如质粒、噬菌体或病毒等，并根据需要设计相应的克隆位点、选择标记等。目的基因的获取通过化学合成、从基因组文库或cDNA文库中调取等方法获取目的基因。重组DNA分子的导入将重组DNA分子导入受体细胞，如细菌、酵母或动植物细胞等。转化与筛选通过特定的选择条件筛选出携带目的基因的阳性克隆，并进行扩增培养。通过基因工程手段将外源基因导入植物细胞，培育出具有优良性状的转基因作物，如抗虫、抗病、抗旱等。转基因作物利用基因工程技术将正常基因或有治疗作用的基因导入人体细胞，以治疗遗传性疾病或癌症等。基因治疗通过基因工程手段生产药用蛋白、抗体、疫苗等生物药物，具有高效、安全、可控等优点。生物制药利用基因工程技术检测人体内的突变基因或异常表达基因，为疾病的早期诊断和治疗提供依据。基因诊断基因工程的应用实例03细胞工程

细胞培养技术贴壁培养细胞在培养过程中需要贴附在支持物表面才能生长，通过胰蛋白酶等处理使细胞分散，然后接种于支持物上，让其贴壁生长。悬浮培养细胞在培养液中呈悬浮状态生长，通过不断搅拌或摇动使细胞与培养液充分接触，提供充足的营养和氧气。细胞克隆技术利用细胞培养技术，将单个细胞从群体中分离出来，并在适当的培养条件下使其增殖，形成由单一细胞来源的细胞群。利用某些病毒如仙台病毒、疱疹病毒等感染细胞后，使细胞膜结构发生变化，导致细胞融合。病毒诱导融合使用聚乙二醇（PEG）、高钙高pH处理等化学方法诱导细胞融合。化学诱导融合在电场作用下，细胞膜发生可逆性击穿，形成小孔，从而使细胞发生融合。电融合细胞融合技术细胞工程的应用实例单克隆抗体生产通过细胞融合技术将产生抗体的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞，进而生产单克隆抗体。细胞治疗利用细胞培养技术扩增具有治疗作用的细胞，如干细胞、免疫细胞等，用于治疗各种疾病。组织工程利用细胞培养技术和生物材料构建具有特定功能的组织或器官替代物，用于治疗组织或器官损伤。药物筛选利用细胞工程技术构建特定疾病的细胞模型，用于药物筛选和药效评价。04发酵工程利用微生物的代谢活动，将有机物转化为目标产物。微生物代谢通过调节培养基成分、温度、pH值等条件，创造适合微生物生长和代谢的环境。生长环境控制通过优化发酵条件，提高目标产物的产量和纯度。产物积累发酵工程的基本原理菌种选育培养基配制发酵过程控制产物分离纯化发酵工程的操作步骤筛选和培育具有优良性能的菌种，提高目标产物的产量和质量。通过监测微生物的生长状态、代谢产物的积累情况等，及时调整发酵条件，确保发酵过程的顺利进行。根据微生物的生长需求和目标产物的合成途径，配制合适的培养基。采用适当的分离纯化技术，从发酵液中提取目标产物，并去除杂质。利用酵母菌发酵糖类物质生产酒精，广泛应用于饮料、化工等领域。酒精生产抗生素生产酶制剂生产生物燃料生产通过发酵工程生产抗生素，如青霉素、头孢等，用于治疗各种细菌感染。利用微生物发酵生产各种酶制剂，如淀粉酶、蛋白酶等，应用于食品、饲料、纺织等行业。通过发酵工程将生物质转化为生物燃料，如生物柴油、生物乙醇等，具有可再生和环保的优点。发酵工程的应用实例05酶工程123利用酶与杂质在溶解度上的差异，通过改变条件使酶沉淀析出，再经过离心、过滤等操作得到酶制品。沉淀分离利用酶与固定相之间的相互作用力差异，使酶在流动相中的迁移速度不同，从而达到分离纯化的目的。层析分离在电场作用下，利用酶与杂质带电性质的差异，使酶向电极方向移动的速度不同，从而实现分离。电泳分离酶的分离纯化技术包埋法将酶包裹在凝胶或高分子化合物中，形成微胶囊或微球，使酶与底物和产物隔离。交联法利用交联剂将酶分子之间连接起来，形成三维网络结构，提高酶的稳定性。吸附法将酶吸附在固体载体上，利用物理吸附或化学吸附作用使酶与载体结合。酶的固定化技术食品加工利用酶工程改良食品加工过程，如利用淀粉酶生产高果糖浆、利用蛋白酶制作奶酪等。生物制药通过酶工程生产药物中间体或原料药，如利用青霉素酰化酶生产青霉素等。环境保护应用酶工程处理工业废水和生活污水中的有机物和重金属离子等污染物。酶工程的应用实例06生物技术在医学领域的应用单克隆抗体药物通过细胞工程技术生产单克隆抗体药物，用于治疗自身免疫性疾病、肿瘤等。疫苗利用生物技术生产疫苗，如基因工程疫苗、DNA疫苗等，用于预防传染病。重组蛋白药物利用基因工程技术生产重组蛋白药物，如胰岛素、干扰素等，用于治疗糖尿病、癌症等疾病。生物药物的生产与应用基因诊断通过基因转移、基因编辑等技术进行基因治疗，用于治疗遗传性疾病、癌症等。基因治疗细胞治疗利用细胞培养、细胞移植等技术进行细胞治疗，用于治疗组织损伤、免疫缺陷等。利用PCR、基因测序等技术进行基因诊断，用于遗传性疾病、肿瘤等的早期诊断。基因诊断与基因治疗组织工程01利用生物材料、细胞培养等技术构建组织工程产品，如人