《基础生物技术》课件.pptx

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1、基础生物技术CATALOGUE目录生物技术概述基因工程细胞工程酶工程发酵工程蛋白质工程CHAPTER生物技术概述01生物技术：指利用生物有机体或其组成部分来生产产品、改良物种以及为研究提供原料的科学。生物技术涵盖了基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等多个领域。生物技术可以应用于医药、农业、工业、环保等多个领域。生物技术的定义孟德尔通过豌豆杂交实验提出遗传规律，奠定了遗传学基础。19世纪末Watson和Crick提出DNA双螺旋结构，开启了分子生物学时代。20世纪初世界上首次成功实现基因转移，标志着基因工程的诞生。1973年生物技术飞速发展，应用于多个领域。20世纪末至今生物技术的发展历程利用

2、基因工程和细胞工程技术生产药物，如胰岛素、干扰素等。医药领域农业领域工业领域环保领域通过基因工程改良作物，提高产量和抗性；利用发酵工程生产微生物农药。利用酶工程和发酵工程技术生产食品、饮料、化学品等。利用生物技术处理废水、废气，降低污染。生物技术的应用领域CHAPTER基因工程02基因工程是指通过人工操作，将外源基因导入细胞或生物体的基因组中，以改变其遗传特性。基因工程的定义基因工程的原理基于分子遗传学和生物化学的基本原理，通过改变生物体的遗传物质来达到定向改良或创造新品种的目的。基因工程的原理基因工程的定义与原理通过特定的限制性内切核酸酶切割外源DNA，再将其与载体DNA连接，导入受体细胞的

3、过程。基因克隆基因表达基因突变将克隆的外源基因在受体细胞中进行转录和翻译，表达出相应的蛋白质。通过改变基因序列来创造新的基因或蛋白质，以实现特定的功能或改良生物性状。030201基因工程的基本操作技术将抗虫、抗病、抗旱等外源基因导入作物中，提高作物的抗逆性和产量。转基因作物通过将正常的基因导入病变细胞，纠正或补偿缺陷基因，达到治疗疾病的目的。基因治疗利用基因工程技术生产重组蛋白、单克隆抗体等生物药物，用于治疗和预防疾病。生物制药基因工程的应用实例CHAPTER细胞工程03细胞工程是应用细胞生物学和分子生物学的原理，通过细胞水平的操作，有目的地改变细胞内的遗传物质，达到快速繁殖特定细胞、生产细胞

4、产品或制备特定生物制剂的目的。定义基于细胞生物学和分子生物学的理论，通过细胞培养、基因转移、显微操作等技术手段，实现对细胞生长、代谢、繁殖等过程的调控。原理细胞工程的定义与原理通过提供适宜的生长条件，使细胞在体外环境中生长繁殖的技术。细胞培养技术利用载体将外源基因导入受体细胞的技术。基因转移技术在显微镜下对细胞进行精细操作的技术，如显微注射、显微分离等。显微操作技术将两个或多个细胞融合成一个细胞的技术。细胞融合技术细胞工程的基本操作技术利用细胞培养技术生产疫苗，如流感疫苗、乙肝疫苗等。生产疫苗通过基因转移技术将正常基因导入病变细胞，以治疗遗传性疾病和恶性肿瘤。基因治疗利用细胞培养技术筛选具有药

5、理活性的化合物，用于新药研发。药物筛选利用细胞培养和组织工程技术构建人工组织或器官，用于移植治疗。组织工程细胞工程的应用实例CHAPTER酶工程04酶工程的定义酶工程是通过酶的催化作用，将生物原料转化为有用物质的过程。酶工程是生物技术的一个重要分支，利用酶的特异性和高效性，实现物质转化和大规模生产。酶工程的原理酶是一种生物催化剂，能够加速化学反应的速率而不改变反应的平衡点。酶工程的核心是利用酶的催化作用，通过特定的反应条件和过程，将底物转化为产物。酶的催化效率极高，具有高度的特异性和选择性。酶工程的定义与原理通过物理、化学和生物的方法，将酶从复杂的生物原料中分离出来，并进行纯化，得到高纯度的酶

6、。酶的分离与纯化通过实验和计算模拟等方法，优化酶反应的温度、pH、底物浓度、抑制剂等条件，提高酶反应的效率和产物收率。酶反应条件的优化将游离酶或细胞固定在特定载体上，制成固定化酶或固定化细胞，实现酶的重复利用和连续反应。酶的固定化通过化学或基因工程方法对酶进行修饰，改变酶的性质，提高酶的稳定性、催化效率和选择性。酶的修饰酶工程的基本操作技术生物发酵利用微生物细胞中的酶，将原料转化为酒精、氨基酸、抗生素等产品。生物制药利用酶工程方法生产药物，如蛋白质药物、多糖药物等。环保领域利用酶工程方法处理工业废水、废气等污染物，降低环境污染。食品工业利用酶工程方法生产食品添加剂、调味品等，提高食品品质和口感

7、。酶工程的应用实例CHAPTER发酵工程05发酵工程是指利用微生物的代谢过程，通过现代工程技术手段，生产出人类所需产品的工业过程。发酵工程基于微生物的生长和代谢机制，通过控制环境条件（如温度、pH、氧气和营养物质）来促进微生物产生所需的代谢产物。发酵工程的定义与原理原理定义发酵工程的基本操作技术微生物选育通过实验手段筛选和改良微生物菌种，提高其生产效率和产物品质。培养基配制根据微生物的生长需求，设计和制备适合的培养基。发酵过程控制对发酵过程中的各种参数（如温度、pH、溶解氧和二氧化碳浓度）进行监测和调控，确保微生物正常生长和代谢。产物提取与纯化从发酵液中提取和纯化目标产物，通常涉及离心、过滤、

8、萃取和膜分离等技术。ABCD发酵工程的应用实例抗生素生产利用微生物发酵生产抗生素，如青霉素、头孢菌素等，用于治疗各种感染性疾病。氨基酸生产利用微生物发酵法生产各种氨基酸，如谷氨酸、赖氨酸等，用于食品、饲料和制药行业。酒精发酵通过酵母菌发酵将葡萄糖转化为酒精，用于制造酒类饮品。酶制剂生产通过微生物发酵法生产酶制剂，如淀粉酶、蛋白酶等，用于催化各种生物化学反应。CHAPTER蛋白质工程06蛋白质工程的定义与原理总结词蛋白质工程是通过基因工程技术手段，对蛋白质的氨基酸序列和结构进行设计和改造，以达到改善蛋白质性能和提高生产效率的目的。其原理基于基因编码的氨基酸序列与蛋白质的三维结构之间的对应关系，通

9、过改变基因序列来改变蛋白质的结构和功能。详细描述蛋白质工程的定义与原理蛋白质工程的基本操作技术蛋白质工程的基本操作技术总结词蛋白质工程的基本操作技术包括基因克隆、基因突变、基因体外表达和蛋白质分离纯化等。基因克隆是获取目标蛋白质编码基因的过程，基因突变是通过改变基因序列来创造新蛋白质的过程，基因体外表达是利用重组技术在大肠杆菌等微生物中表达目标蛋白质的过程，蛋白质分离纯化是从表达产物中分离纯化目标蛋白质的过程。详细描述总结词蛋白质工程的应用实例要点一要点二详细描述蛋白质工程的应用实例包括抗体的改造、酶的改造、细胞因子和生长因子的改造等。例如，通过蛋白质工程技术手段改造抗体，可以获得具有更高亲和力、特异性和稳定性的抗体药物；通过改造酶的活性位点，可以提高酶的催化效率和耐热性；通过改造细胞因子和生长因子，可以用于治疗某些疾病和促进组织修复等。蛋白质工程的应用实例THANKS感谢观看