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第一章生物技术总论一、概念11、、生生物物技技术术：：也也称称生生物物工工程程，，是是指指人人们们以以现现代代生生命命科科学学为为基基础础、、结结合合先先进进的的工工程程技技术术手手段段和和其其他他基基础础学学科科的的科科学学原原理理，，按按照照预预先先的的设设计计改改造造生生物物体体或或加加工工生生物物原原料料，，为为人人们们生生产产出出所所需需产产品品或或达达到到某某种种目目的的的的一一门门新新兴兴的的、、综综合合性性的的学学科科。。2、传统生物技术与现代生物技术传传统统生生物物技技术术主主要要是是通通过过微微生生物物的的初初级级发发酵酵来来生生产产商商品品，，包包括括酱酱、、醋醋、、酒酒、、面面包包、、奶奶酪酪、、酸酸奶奶及及其其他他食食品品的的传传统统工工艺艺；；现现代代生生物物技技术术是是指指在在2200世世纪纪中中叶叶后后随随着着一一些些生生物物学学领领域域的的重重要要发发现现，，以以及及随随后后产产生生的的新新手手段段和和新新技技术术，，从从而而形形成成以以现现代代生生物物科科学学研研究究成成果果为为基基础础，，以以基基因因工工程程为为核核心心的的新新兴兴学学科科。。现现代代生生物物技技术术的的产产生生和和发发展展是是以以11995533年年DDNNAA双双螺螺旋旋结结构构模模型型建建立立为为基基础础，，以以7700年年代代DDNNAA重重组组技技术术的的建建立立为为标标志志。。二、生物技术的重要性11））首首先先生生物物技技术术是是解解决决全全球球性性经经济济问问题题的的关关键键技技术术，，在在迎迎接接人人口口、、资资源源、、能能源源、、食食物物和和环环境境等等五五大大危危机机的的关关键键技技术术，，可可以以解解决决人人类类所所面面临临的的诸诸如如食食品品短短缺缺问问题题、、健健康康问问题题、、环环境境问问题题、、及及资资源源问问题题；；22））其其次次，，生生物物技技术术广广泛泛应应用用于于医医药药卫卫生生、、农农林林牧牧渔渔、、轻轻工工、、食食品品、、化化工工和和能能源源等等领领域域，，促促进进传传统统产产业业的的技技术术改改造造和和新新兴兴产产业业的的形形成成，，对对人人类类生生活活产产生生重重大大而而深深远远的的影影响响。。33））此此外外生生物物技技术术还还与与与与伦伦理理、、道道德德、、法法律律等等社社会会问问题题都都有有着着密密切切的的关关系系，，对对国国计计民民生生产产生生重重大大的的影影响响。。44））综综述述：：生生物物技技术术是是现现实实生生产产力力，，也也是是具具有有巨巨大大经经济济效效益益的的潜潜在在生生产产力力。。将将是是2211世世纪纪高高技技术术革革命命的的核核心心内内容容，，生生物物技技术术产产业业是是2211世世纪纪的的支支柱柱产产业业。。三、生物技术的特征生生物物技技术术与与其其他他高高新新技技术术一一样样所所具具有有的的““六六高高””的的基基本本特特征征：：即即高高效效益益，，可可带带来来高高额额利利润润；；高高智智力力，，具具有有创创造造性性和和突突破破性性；；高高投投入入，，前前期期研研究究及及开开发发需需要要大大量量的的资资金金投投入入；；高高竞竞争争，，时时效效性性的的竞竞争争非非常常激激烈烈；；高高风风险险；；高高势势能能，，对对国国家家的的政政治治、、经经济济、、文文化化和和社社会会发发展展有有很很大大的的影影响响，，具具有有很很强强的的渗渗透透性性和和扩扩散散性性，，有有着着很很高高的的态态势势和和潜潜在在的的能能量量。。四、生物技术的种类11、、时时间间上上划划分分：：可可分分为为传传统统生生物物技技术术和和现现代代生生物物技技术术22、、根根据据生生物物技技术术操操作作对对象象及及操操作作技技术术的的不不同同，，可可分分为为基基因因工工程程、、细细胞胞工工程程、、酶酶工工程程、、发发酵酵工工程程、、蛋蛋白白质质工工程程、、生生化化工工程程等等。。五、生物技术对经济社会发展的影响（主要记粗字体）1、改善农业生产、解决食品短缺11））提提高高农农作作物物的的产产量量及及品品质质••培培育育抗抗逆逆的的作作物物优优良良品品系系••植植物物种种苗苗的的工工厂厂化化生生产产••提提高高粮粮食食品品质质••生生物物固固氮氮，，减减少少化化肥肥使使用用量量22))发发展展畜畜牧牧业业生生产产••动动物物的的大大量量快快速速无无性性繁繁殖殖••培培养养动动物物的的优优良良品品系系22、、提提高高生生命命质质量量，，延延长长人人类类寿寿命命11））开开发发制制造造奇奇特特而而贵贵重重的的新新型型药药品品22））疾疾病病的的预预防防和和诊诊断断33））基基因因治治疗疗44））人人类类基基因因组组计计（（HHGGPP））33、、解解决决能能源源危危机机、、治治理理环环境境污污染染11））解解决决能能源源危危机机22））环环境境保保护护44、、制制造造工工业业原原料料、、生生产产贵贵重重金金属属11））制制造造工工业业原原料料22））生生产产贵贵重重金金属属第二章基因工程一、概念1、基因工程的定义：按按照照人人为为的的愿愿望望，，进进行行严严密密的的设设计计，，通通过过体体外外DDNNAA重重组组和和转转移移等等技技术术，，有有目目的的地地改改造造生生物物种种性性，，使使现现有有物物种种在在较较短短的的时时间间内内趋趋于于完完善善，，从从而而创创造造出出新新的的生生物物类类型型。。22、、基基因因克克隆隆载载体体：：外外源源基基因因必必须须先先同同某某种种传传递递者者结结合合后后才才能能进进入入细细菌菌和和动动植植物物受受体体细细胞胞，，把把这这种种能能承承载载外外源源DDNNAA片片断断（（基基因因））带带入入受受体体细细胞胞的的传传递递者者称称之之为为基基因因克克隆隆载载体体。。33、、目目的的基基因因和和结结构构基基因因目目的的基基因因的的：：基基因因工工程程的的主主要要目目的的是是通通过过优优良良性性状状相相关关基基因因的的重重组组，，获获得得具具有有高高度度应应用用价价值值的的新新物物质质（（品品系系）），，为为此此必必须须从从现现有有生生物物群群体体中中，，根根据据需需要要分分离离出出可可用用于于克克隆隆的的相相关关基基因因，，这这样样的的基基因因通通常常称称之之为为目目的的基基因因，，目目的的基基因因主主要要是是结结构构基基因因。。结结构构基基因因：：作作为为一一个个能能转转录录和和翻翻译译的的结结构构基基因因必必须须包包括括转转录录启启动动子子、、基基因因编编码码区区和和转转录录终终止止子子三三部部分分。。44、、受受体体细细胞胞和和感感受受态态细细胞胞受受体体细细胞胞：：从从实实验验技技术术上上讲讲是是能能摄摄取取外外源源DDNNAA（（基基因因））并并能能使使其其稳稳定定维维持持的的细细胞胞；；从从实实验验目目的的上上讲讲是是有有应应用用价价值值和和理理论论研研究究价价值值的的细细胞胞；；感感受受态态细细胞胞：：是是指指处处于于易易于于摄摄取取外外源源DDNNAA片片段段生生理理状状态态的的细细胞胞。。55、、转转化化和和转转导导转转化化：：携携带带基基因因的的外外源源DDNNAA分分子子通通过过与与膜膜结结合合进进入入受受体体细细胞胞，，并并在在其其中中稳稳定定维维持持和和表表达达的的过过程程；；转转导导：：通通过过噬噬菌菌体体（（病病毒毒））颗颗粒粒感感染染，，从从而而把把外外源源的的DDNNAA分分子子导导入入被被感感染染的的受受体体细细胞胞的的方方法法。。二、基因工程的理论基础11））DDNNAA是是遗遗传传物物质质：：核核酸酸的的组组成成和和分分类类（（DDNNAA和和RRNNAA））22））DDNNAA双双螺螺旋旋结结构构::11995533年年JJaammeessDD..WWaattssoonn和和FFrraanncciissHH..CC..CCrriicckk揭揭示示了了DDNNAA分分子子的的双双螺螺旋旋结结构构和和半半保保留留复复制制机机制制。。33））中中心心法法则则和和遗遗传传密密码码::11995577年年CCrriicckk又又提提出出了了遗遗传传信信息息传传递递的的““中中心心法法则则””,,11996644年年MMaarrsshhaallllNNiirreennbbeerrgg和和GGoobbiinnddKKhhoorraannaa等等终终于于破破译译了了6644个个遗遗传传密密码码；；三、基因工程的特征11、、跨跨物物种种性性：：外外源源基基因因到到另另一一种种不不同同的的生生物物细细胞胞内内进进行行繁繁殖殖；；22、、无无性性扩扩增增：：外外源源DDNNAA在在寄寄主主细细胞胞内内可可大大量量扩扩增增，，和和高高水水平平表表达达；；四、基因工程的主要操作内容11、、目目的的基基因因的的获获取取：：从从复复杂杂的的生生物物基基因因组组中中，，经经过过酶酶切切消消化化或或PPCCRR扩扩增增等等步步骤骤，，分分离离出出带带有有目目的的基基因因的的DDNNAA片片断断；；22、、重重组组体体的的制制备备：：将将目目的的基基因因的的DDNNAA片片断断插插入入到到能能自自我我复复制制并并带带有有选选择择性性标标记记（（抗抗菌菌素素抗抗性性））的的载载体体分分子子上上。。33、、重重组组体体的的转转化化：：将将重重组组体体（（载载体体））转转入入适适当当的的受受体体细细胞胞中中。。44、、克克隆隆鉴鉴定定：：挑挑选选转转化化成成功功的的细细胞胞克克隆隆（（含含有有目目的的基基因因））。。55、、目目的的基基因因表表达达：：使使导导入入寄寄主主细细胞胞的的目目的的基基因因表表达达出出我我们们所所需需要要的的基基因因产产物物。。五、基因工程的安全性11、、对对环环境境的的影影响响：：重重新新组组合合一一种种在在自自然然见见尚尚未未发发现现的的的的生生物物性性状状有有可可能能给给现现有有的的生生态态环环境境带带来来不不良良影影响响。。22、、新新型型病病毒毒的的出出现现：：制制造造带带有有抗抗生生素素抗抗性性基基因因或或有有产产生生病病毒毒能能力力的的基基因因的的新新型型微微生生物物有有可可能能在在人人类类或或其其它它生生物物体体内内传传播播。。33、、癌癌症症扩扩散散：：将将肿肿瘤瘤病病毒毒或或其其它它动动物物病病毒毒的的DDNNAA引引入入细细菌菌有有可可能能扩扩大大癌癌症症的的发发生生范范围围。。44、、人人造造生生物物扩扩散散：：新新组组成成的的重重组组DDNNAA生生物物体体的的意意外外扩扩散散可可能能会会出出现现不不同同程程度度的的潜潜在在危危险险。。六、基因工程的应用11、、基基因因工工程程在在植植物物上上的的应应用用11））提提高高植植物物的的光光合合作作用用效效率率AA..提提高高CCOO22的的固固定定率率：：改改变变与与光光合合作作用用有有关关的的酶酶的的结结构构和和组组成成（（如如二二磷磷酸酸核核酮酮糖糖羧羧化化酶酶））。。BB..提提高高光光能能吸吸收收率率和和转转化化率率：：改改变变光光能能交交换换系系统统的的分分子子的的基基因因结结构构。。22））提提高高豆豆科科植植物物的的固固氮氮效效率率：：使使非非固固氮氮植植物物转转变变为为固固氮氮植植物物或或能能与与根根瘤瘤菌菌共共生生固固氮氮。。33））转转基基因因植植物物：：是农业生物技术的主要内容，是将克隆到的特殊基因导入受体植物，使之增加一些优质性状（高产、稳定、优质、抗虫、抗病等）。22、、基基因因工工程程在在医医药药上上的的应应用用11))用用转转基基因因植植物物或或动动物物生生产产药药物物22))用用微微生生物物生生产产药药物物大大肠肠杆杆菌菌或或酵酵母母菌菌生生产产激激素素（（如如胰胰岛岛素素））、、干干扰扰素素等等33))技技术术设设计计高高效效高高特特异异性性的的生生物物制制剂剂应应用用定定点点突突变变技技术术设设计计蛋蛋白白质质或或酶酶的的结结构构，，制制造造出出高高效效高高特特异异性性的的生生物物制制剂剂44))研研制制疫疫