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基因的操作工具 针线：DNA连接酶：扶手（磷酸二脂键）不是踏板（氢键）

条件①复制保存②多切点③标记基因

种类：质粒 、病毒

运输工具：运载体 ①染色体外小型环状DNA

②存在于细菌
、酵母菌

质粒特点 ③质粒是常用的运载体

④最常用：大肠杆菌

⑤对宿主细胞的生存无

基因工程 (基因拼接技术、DNA重组技术 、转基因技术) 决定性作用

直接分离 常用鸟枪法

提取目的基因 人工合成（反转录法
、根据已知AA序列合成DNA）

目的基因与运载体结合 同一种限制酶

110、基因操作步骤 将目的基因导入受体细胞→细菌 、酵母菌
、动植物

CaCl2处理细胞壁 （ 受精卵好 繁殖速度快）

目的基因的检测和表达：标记基因、目的基因是否表达？

逆转录 碱基互补配对

mRNA 单链DNA 双链DNA

推测 推测 合成

氨基酸序列 mRNA序列 DNA碱基序列 目的基因

药（胰岛素 、干扰素
、白细胞介素、乙肝疫苗）

111 、基因工程的成果 治病：基因诊断与基因治疗（基因替换）

新品种（转基因） 食品工业（食物）

环境监测（DNA分子杂交 探针）

生物固氮、基因诊断
、基因治疗、单细胞蛋白（微生物菌体本身） 、

单克隆抗体
、生物导弹（单抗+抗癌药物）

112、 间接联系 核心 核膜

高尔基体 内质网 细胞膜

线粒体膜

间接（具膜小泡） （内吞外排说明双向）

分泌蛋白：抗体 、蛋白质类激素
、胞外酶（消化酶）等分泌到细胞外

粗面内质网上的核糖体 内质网运输加工 高尔基体加工 成熟蛋白质 胞外

113、生物膜系统（不等于生物膜）：细胞膜 、核膜及由膜围绕而成的细胞器

离体→营养物质+激素 适宜温度+无菌

植物组织培养 离体→愈伤组织→根芽（胚状体）→植物体

选无病毒 尖（生长点） 紫草素

114
、植物细胞工程 两种不同→杂种细胞→新植物体

植物体细胞 去掉细胞壁→原生质体→杂种细胞→新植物体

杂交 种间存在生殖隔离 不能有性杂交

好处：克服远源杂交不亲和障碍 培育新品种

是其它动物细胞工程技术的基础

动物细胞培养 液体培养基：动物血清

115、 动 取自动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织

物 用胰蛋白酶处理

细 原代培养→传代培养（细胞株→细胞系 遗传物质发生改变）

胞 灭活的病毒做诱导剂+物理 、化学方法

工 动物细胞融合 最重要用途：制备单克隆抗体

程 理论基础：细胞膜的流动性

单克隆抗体→指单个B淋巴细胞经克隆形成的细胞群产生的化学性质单一
、特异性强的抗体（优点：特异性强、灵敏度高）。每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体（共百万种） *杂交瘤细胞 *生物导弹

116 、微生物包含了除植物界和动物界以外的所有生物

质粒（小型环状DNA）控制抗药性、固氮
、抗生素生成

核区（大型环状DNA）控制主要遗传性状 有的细菌有荚膜、芽孢 、鞭毛

碳源：无机/有机碳源 自养/异养

117
、 微生物生长 氮源：加不加额外的氮源

所需的营养物质 生长因子：（维生素、氨基酸 、碱基→构成酶和核酸）

水：

无机盐：

固体培养基：分离
、鉴定、计数

物理性质 半固体培养基：运动 、保藏菌种

液体培养基：工业生产

118
、培养基 天然培养基：工业生产

化学性质 合成培养基：分类鉴定

选择培养基 青霉素→选出酵母菌、霉菌等真菌

用途 NaCl：金**葡萄球菌

鉴定培养基：伊红美蓝→大肠杆菌→深紫色和金属光泽

自己设计实验：把混合在一起的圆褐固氮菌 、硝化细菌
、大肠杆菌区分开
，并筛选纯种
。

酶合成的调节 诱导酶：基因和诱导物控制

119、微生物代谢调节 酶活性的调节 结构改变 可逆 快速 准确

必需物质，一直产生 氨基酸 、核苷酸、维生素

初级代谢产物 无种的特异性 多糖
、脂类

120、代谢产物 非必需物质 ，一定阶段 抗生素 、毒素

次级代谢产物 有种的特异性 四素 色素
、激素

121、微生物群体生长曲线： 3

2 4

1

（1）调整期：代谢活跃
，开始合成诱导酶 初级代谢产物收获的最佳时期

（2）对数期：形态和生理特性稳定，代谢旺盛；科研用菌种 ，接种最佳时期

（3）稳定期：次级代谢产物收获最佳时期
，芽孢生成（种内斗争最剧烈）

及时补充营养物质，可以延长稳定期

（4）衰亡期：多种形态 ，出现畸形
，释放次级代谢产物 生存环境恶劣

与无机环境斗争最激烈的是4衰亡期。

营养物质消耗有害代谢产物积累PH不适宜导致3.4时期的出现 。

注意：前三个时期类似“S”型增长曲线，但是多了衰亡期

122 、影响微生物生活的环境因素

PH值：影响酶的活性
、细胞膜的稳定性 ，从而影响微生物对营养物质的吸收

温度：影响酶和蛋白质的活性

O2浓度：产甲烷杆菌

123、高压蒸汽灭菌法：1/5 、1/2
、2/3、75% 由里向外 、细密
、不重复

溶化后分装前必须要 调节pH

细菌培养的过程：培养基的配制→灭菌→搁置斜面→接种→培养观察

实例：谷氨酸发酵（**短杆菌、谷氨酸棒状杆菌）

概念：

菌种选育：诱变育种 、基因工程、细胞工程

培养基的配制：成分
、比例
，pH适宜

124、发酵工程 内容 灭菌：去除杂菌

扩大培养和接种：菌种多次培养达到一定数量

发酵过程：（中心阶段）控制各种条件，生产发酵产品

分离提纯 菌体：过滤 、沉淀（单细胞蛋白即微生物菌体本身）

代谢产物：蒸馏
、萃取、离子交换

应用 医药工业：生产药品和基因工程药品

食品工业：传统发酵产品 、食品添加剂
、单细胞蛋白等

125、 C/N=4/1 菌体大量繁殖但产生的谷氨酸少(P79)

记住 C/N=3/1 菌体繁殖受抑制 ，但谷氨酸的合成量大增

溶氧不足： 产生乳酸或琥珀酸

pH呈酸性： 产生乙酰谷氨酰胺（P95）（55555高中老师看到得多感动啊，我现在还记着呢）

很多
，如基因工程，环境检测 ，环境净化
，农业，畜牧业 ，食品业
，药品和基因治疗，克隆等
。

DNA重组技术的发展

20世纪50年代 ，DNA双螺旋结构被阐明
，揭开了生命科学的新篇章，开创了科学技术的新时代。随后 ，遗传的分子机理――DNA复制 、遗传密码
、遗传信息传递的中心法则、作为遗传的基本单位和细胞工程蓝图的基因以及基因表达的调控相继被认识 。至此
，人们已完全认识到掌握所有生物命运的东西就是DNA和它所包含的基因，生物的进化过程和生命过程的不同 ，就是因为DNA和基因运作轨迹不同所致
。

知道DNA的重大作用和价值后，生命科学家首先想到能否在某些与人类利益密切相关的方面打破自然遗传的铁律
，让患病者的基因改邪归正以达治病目的，把不同来源的基因片段进行“嫁接 ”以产生新品种和新品质……于是 ，一个充满了诱惑力的科学幻想奇迹般地成为现实。这是发生在20世纪70年代初的事情 。

实现这一科学奇迹的科技手段就是DNA重组技术
。1972年
，美国科学家保罗?伯格首次成功地重组了世界上第一批DNA分子，标志着DNA重组技术――基因工程作为现代生物工程的基础 ，成为现代生物技术和生命科学的基础与核心。

DNA重组技术的具体内容就是采用人工手段将不同来源的含某种特定基因的DNA片段进行重组
，以达到改变生物基因类型和获得特定基因产物的目的的一种高科学技术 。

到了20世纪70年代中后期，由于出现了工程菌以及实现DNA重组和后处理都有工程化的性质 ，基因工程或遗传工程作为DNA重组技术的代名词被广泛使用
。现在
，基因工程还包括基因组的改造 、核酸序列分析
、分子进化分析、分子免疫学 、基因克隆、基因诊断和基因治疗等内容。可以说，DNA重组技术创立近 30多年来所获得的丰硕成果已经把人们带进了一个不可思议的梦幻般的科学世界 ，使人类获得了打开生命奥秘和防病治病“魔盒
”的金钥匙 。

目前
，DNA重组技术已经取得的成果是多方面的。到20世纪末，DNA重组技术最大的应用领域在医药方面 ，包括活性多肽
、蛋白质和疫苗的生产，疾病发生机理、诊断和治疗
，新基因的分离以及环境监测与净化
。

许多活性多肽和蛋白质都具有治疗和预防疾病的作用，它们都是从相应的基因中产生的。但是由于在组织细胞内产量极微 ，所以采用常规方法很难获得足够量供临床应用 。

基因工程则突破了这一局限性
，能够大量生产这类多肽和蛋白质，迄今已成功地生产出治疗糖尿病和精神分裂症的胰岛素 ，对血癌和某些实体肿瘤有疗效的抗病毒剂――干扰素
，治疗侏儒症的人体生长激素，治疗肢端肥大症和急性胰腺炎的生长激素释放抑制因子等100多种产品
。

基因工程还可将有关抗原的DNA导入活的微生物 ，这种微生物在受免疫应激后的宿主体内生长可产生弱毒活疫苗
，具有抗原刺激剂量大 、且持续时间长等优点。目前正在研制的基因工程疫苗就有数十种之多，在对付细菌方面有针对麻风杆菌
、百日咳杆菌、淋球菌 、脑膜炎双球菌等的疫苗；在对付病毒方面有针对甲型肝炎
、乙型肝炎、巨细胞病毒 、单纯疱疹
、流感、人体免疫缺陷病毒等的疫苗…… 。我国乙肝病毒携带者和乙肝患者多达一二亿 ，这一情况更促使了我国科学家自行成功研制出乙肝疫苗
，取得了巨大的社会效益和经济效益
。

抗体是人体免疫系统防病抗病的主要武器之一，20世纪70年代创立的单克隆抗体技术在防病抗病方面虽然发挥了重要作用 ，但由于人源性单抗很难获得，使得单抗在临床上的应用受到限制。为解决此问题
，近年来科学家采用DNA重组技术已获得了人源性抗体，这种抗体既可保证它与抗原结合的专一性和亲合力 ，又能保证正常功能的发挥 。目前
，已有多种这样的抗体进行了临床试验，如抗HER-2人源化单抗治疗乳腺癌已进入Ⅲ期试验 ，抗IGE人源化单抗治疗哮喘病已进入Ⅱ期试验
。

抗生素在治疗疾病上起到了重要作用
，随着抗生素数量的增加，用传统方法发现新抗生素的几率越来越低。为了获取更多的新型抗生素 ，采用DNA重组技术已成为重要手段之一 。目前人们已获得数十种基因工程“杂合”的抗生素
，为临床应用开辟了新的治疗途径
。

值得指出的是，以上所述基因工程多肽 、蛋白质
、疫苗、抗生素等防治药物不仅在有效控制疾病 ，而且在避免毒副作用方面也往往优于以传统方法生产的同类药品
，因而更受人们青睐。

人类疾病都直接或间接与基因相关，在基因水平上对疾病进行诊断和治疗 ，则既可达到病因诊断的准确性和原始性，又可使诊断和治疗工作达到特异性强 、灵敏度高、简便快速的目的 。于基因水平进行诊断和治疗在专业上称为基因诊断和基因治疗。目前基因诊断作为第四代临床诊断技术已被广泛应用于对遗传病
、肿瘤、心脑血管疾病 、病毒细菌寄生虫病和职业病等的诊断；而基因治疗的目标则是通过DNA重组技术创建具有特定功能的基因重组体
，以补偿失去功能的基因的作用，或是增加某种功能以利对异常细胞进行矫正或消灭
。

在理论上 ，基因治疗是治本治愈而无任何毒副作用的疗法。不过
，尽管至今国际上已有100多个基因治疗方案正处于临床试验阶段，但基因治疗在理论和技术上的一些难题仍使这种治疗方法离大规模应用还有一段很长的距离 。不论是确定基因病因还是实施基因诊断
、基因治疗、研究疾病发生机理 ，关键的先决条件是要了解特定疾病的相关基因
。随着“人类基因组计划 ”的临近完成
，科学家们对人体全部基因将会获得全面的了解，这就为运用基因重组技术造逼于人类健康事业创造了条件。

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