生物工程的特点：高效性和经济性，清洁和低耗，强调技术设计，可遗传和可扩散，对人类伦理道德观念有影响
基因工程(核心技术)
基因工程分为三大分支：动物基因工程，植物基因工程，微生物基因工程(看受体细胞)
微生物基因工程具有繁殖迅速，结构简单，遗传操作容易等优点，使得其技术成熟，研制周期短，同时可通过发酵大量生产。
基因工程Q&A
- 为什么能接？
不同生物DNA的化学组成相同，空间结构相同都是双螺旋结构。 - 为什么需要导入？
借助活细胞的代谢能力，使目的基因的遗传信息得到表达。 - 为什么需要筛选?
DNA分子成功导入的概率极低。 - 筛选用什么培养基?
用选择培养基，固体培养基
基因工程的基本过程
获取目的基因
方法：从生物体细胞中分离或化学方法人工合成
工序：先基因定位，再运用限制酶从DNA分子长链中切取这段基因
目的基因与运载体重组
最重要的步骤
3个工具：限制酶，DNA连接酶，运载体
使用运载体的原因：外源基因无法直接进入另一种生物细胞，外源基因会被细胞内的核酸酶分解。
运载体的要求：能稳定存在，能自主复制，有标记基因，有酶切位点
最常用的运载体是细菌质粒 或是各种DNA病毒
植物细胞一般用农杆菌转化法
大肠杆菌加CaCl2，增加细胞壁通透性后再导入。
重组DNA分子导入受体细胞
原因：借助活细胞的代谢功能，才能使目的基因所蕴含的遗传信息得到表达。
质粒可以在受体细胞中自主复制，或是接合到染色体DNA上进行同步复制
动物基因工程受体细胞通常为动物的受精卵，用显微注射的方法将目的基因倒入动物受精卵中，再使其发育成个体而获得转基因动物。
筛选含目的基因的受体细胞
原因：重组DNA分子导入受体细胞的概率极低
筛选只能用稀释涂布法，防止菌落重叠
鉴定是否成功导入分为分子水平以及个体水平
分子水平：用探针看是否有mRNA及目的基因，用免疫学反应鉴别蛋白质。
个体水平：用性状鉴定。
转基因产品的安全性
- 转基因生物对生态环境造成不利的影响：
- 具体途径：通过传粉与野生种杂交，产生具有生存优势的杂交种，影响生物的多样性(三个层次都有)
- 杜绝方法：对栽培地周围的环境实行严格的控制和监测，以杜绝通过转基因技术产生的基因向其他生物扩散。
- 转基因生物对人体健康造成不利的影响：
- 具体途径：转基因食品中可能含有致敏物质，会影响人类的健康
- 杜绝方法：上市前对有可能产生致敏物质的转基因食品进行致敏性检验，以醒目的标签表明产品具有潜在致敏物质
细胞工程
植物组织和细胞培养技术
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植物组织培养技术
将无菌的外植体接种在含有营养物质和植物激素等的培养基中进行无菌培养，使其形成芽，根并发育成完整植株的技术 - 预备阶段：选用幼嫩的、正在进行细胞分裂的组织或器官，并有大量来源的材料作为外植体进行表面消毒
常用MS培养基，还需加入植物激素或其类似物。
- 诱导去分化阶段：由于培养基中细胞分裂素和生长素的诱导作用，外植体中部分细胞从已分化状态的细胞转变为未分化状态的细胞
- 再分化阶段(形成芽和根阶段)：愈伤组织可以被诱导后形成芽和根
| 细胞分裂素和生长素摩尔浓度比值 | >1 | =1 | <1 |
|---|---|---|---|
| 分化成的组织或器官 | 芽 | 愈伤组织 | 根 |
- 移栽阶段：先高湿度，适宜温度，避免强光照射。
待幼苗健壮后再在常规环境条件下生长 -
植物细胞大规模培养技术
将分离的细胞或愈伤组织细胞进行液体培养，然后从细胞内或培养液中提取纯化有效物质。
可以快速培养试管苗，实现名、特、优等珍贵品种的快速繁殖，保存种质资源。
动物组织和细胞培养技术
一般情况下，幼体组织，尤其胚胎组织较容易培养，分化程度低的组织容易培养，肿瘤组织容易培养。
对环境的要求比较高
配置培养环境时注意：温度，pH:7.2～7.4(用5% CO2气体调)，溶解氧水平，渗透压，营养条件
干细胞技术
具有自我更新和增殖分化能力的细胞称为干细胞
干细胞通常呈圆形或椭圆形，体积小，核质比大
从来源上：包括胚胎干细胞与成体干细胞
胚胎干细胞是全能干细胞，具有发育全能性，没有生殖全能性
成体干细胞有的是多能干细胞(如骨髓中的造血干细胞)，有的是单能干细胞(如皮肤基底层干细胞，神经干细胞等)。
坚决反对生殖性克隆，只支持治疗性克隆
胚胎体外培养不得超过14天，14天内不构成人格意义上的人
反对一切商业炒作和牟取暴利的行为
“人-动物”细胞融合术只可用于基础研究，禁止用于临床治疗
细胞融合技术
植物细胞必须用酶降解去除细胞壁，形成球形的原生质体，才能进行融合，融合成功的标志是形成细胞壁
促融有物理方法(离心,振动,电刺激)，化学方法(聚乙二醇)，生物方法(灭活仙台病毒)等
由单个杂交瘤细胞增殖产生的杂交瘤细胞群持续分泌的成分单一的特异性抗体称为单克隆抗体
单克隆抗体可以用来鉴定区分各种抗原，查找过敏原，对癌症，妊娠异常等进行早期诊断
细胞核移植技术
需要使用显微注射法，用显微操作器来完成
使用去核卵细胞和体细胞核进行移植
胚胎移植技术
将动物的受精卵或早期胚胎移植到母体子宫内，使之继续妊娠发育成新个体。
可以改变家畜种群的遗传组成，防止造成退化，有计划的保存胚胎，建立胚胎库
发酵工程
常用的发酵方法有固体发酵和液体深层发酵
利用发酵工程生产酶的原因是动植物细胞中的酶几乎都能在微生物中找到，微生物生长繁殖快，培养成本低。
酶工程
主要包括酶的生产，酶的分离纯化，酶的固定化，酶的应用等方面
酶的工业化生产
大多数是利用微生物生产的
酶的分离提纯
不分泌的酶需要破碎细胞
酶的固定化技术
优点：便于将固定的酶回收再利用，能连续进行反应，提高催化效率，便于分离产物
可分为载体结合法，包埋法，交联法。
酶的应用
用酸性蛋白酶和脂肪酶对皮革软化处理，加酶洗衣粉，生产面包饼干等，用于治疗或缓解疾病症状，水解废水中的淀粉等
尿糖试纸上的成分：葡萄糖氧化酶，过氧化氢酶，无色化合物
显色：(从少到多)浅蓝，浅绿，棕色，深棕色