【導讀】教學重點：1、生物技術定義、種類及其相互關系；2、生物技術的特點；物技術的特點，生物技術對人類經(jīng)濟社會發(fā)展的影響.產(chǎn)品或達到某種目的。目前所稱的生物技術基本上是指現(xiàn)。②現(xiàn)代生物技術包括基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和蛋白質(zhì)工程。核糖核酸分離出來，在體外進行切割、拼接和重組。然后將重組了的DNA. 因）在新的宿主細胞或個體中大量表達，以獲得基因產(chǎn)物。物種，以獲得具有經(jīng)濟價值的生物產(chǎn)品。它主要由兩部分構成，其一是上游工程，包含細胞培養(yǎng)、細胞遺傳操作和細胞保藏三個步驟。已轉化的細胞應用到生產(chǎn)實踐中去，以生產(chǎn)生物產(chǎn)品的過程。統(tǒng)稱為發(fā)酵工程。類需要的新型蛋白質(zhì)技術。噬菌體的DNA片斷連接起來，標志著生物技術的核心技術---基因?，F(xiàn)代生物技術從它誕生之日起，其負面影響就是無法回避的問題。2020-2020年期間實施“生物技術產(chǎn)業(yè)高技術工程”；

　　

【正文】 學特點是胞體始終為球形。 培養(yǎng)細胞的生存環(huán)境 （ 1） .環(huán)境無毒和無菌； （ 2） .適宜的溫度；人和哺乳動物培養(yǎng)細胞最適溫度均為 35－ 37℃。 （ 3） .氣體環(huán)境和氫離子濃度；需要一定量的 O2（ 1995－ 9975pa）和 CO2（ 95％空氣 +5%CO2）； （ 4） .滲透壓； 260－ 320mOsm/kg 適用于大多數(shù)細胞 （ 5） .營養(yǎng)物質(zhì)；六碳糖是主要的能源物質(zhì)，還需要 12 種基本氨基酸和谷胺酰胺等 常用的培養(yǎng)方法 （ 1）懸滴培養(yǎng)法 是最早建立的體外培養(yǎng)技術，是組織、器官培養(yǎng)的經(jīng)典方法，最早是由Harrison 于 1907年創(chuàng)立的。 基本要點是：將組織或器官植塊接種在一張蓋玻片上，滴上一滴培養(yǎng)液，然后翻轉蓋玻片使植塊及營養(yǎng)液懸掛在蓋玻片下，再置放于一凹形載片之上，最后用熔蠟密封后放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。 （ 2）微導管培 養(yǎng)法 P77 （ 3）微載體培養(yǎng)法 （ 4）微膠囊培養(yǎng)法 以上后三種培養(yǎng)方法是專為大量培養(yǎng)哺乳動物細胞而設計的 （二）單克隆抗體 基本概念： 一種抗原通常具有多個不同的抗原決定族，因此能刺激多個 B淋巴細胞產(chǎn)生相應的單克隆抗體，因此血清中的抗體是針對不同抗原決定族的單克隆抗體混合物，稱為多克隆抗體 單克隆抗體技術路線 單克隆抗體技術的核心是用骨髓瘤細胞 (myeloma cell)與經(jīng)特定抗源免疫刺激的 B 淋巴細胞 (antigen stimulated B lymphoblast)融合得到雜交瘤細胞(hybridoma cell)，雜交瘤細胞既能象骨髓瘤細胞那樣在體外無限增殖，又具有B 淋巴細胞產(chǎn)生特異性抗體的能力。因此，單克隆抗體技術又稱為雜交瘤技術(hybridoma technology)。 技術路線： 親本細胞的選擇 →細胞融合 →抗體的檢測與雜交瘤選擇 →單克隆抗體的大量生產(chǎn) →單克隆抗體的鑒定 （ 1）親本細胞的選擇 ※ 骨髓瘤細胞：一般不分泌抗體，能在體外無限繁殖和連續(xù)繼代培養(yǎng)，且為 HPRT－（次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶）或 TK－（胸腺嘧啶核苷激酶）基因缺陷。多用 BALB/C 小鼠的骨髓瘤細胞。 ※ 淋巴 細胞：經(jīng)過免疫處理的淋巴細胞，多用大鼠或小鼠。 （ 2）細胞融合 （ 3） HAT培養(yǎng)基篩選雜交瘤細胞 （ 4）特異性雜交瘤細胞的篩選 ? 通過選擇性培養(yǎng)后生長的雜交瘤細胞，僅有部分是分泌預定特異性抗體的雜交瘤細胞?？扇∩锨逡海鶕?jù)抗原的性質(zhì)、抗體類型及所需靈敏度等具體情況來加以選擇。 （ 5）雜交瘤細胞的克隆化培養(yǎng) 利用單個細胞培養(yǎng)技術選育出遺傳穩(wěn)定的分泌特異抗體的細胞系。 方法：有限稀釋法、軟瓊脂培養(yǎng)法、顯微操作法、應用熒光激活分選儀等。 舉例：有限稀釋法即通過適當?shù)南♂屵_到分離單個細胞進行培養(yǎng)的目的 （ 6）單抗的大規(guī)模生產(chǎn) 1）誘生腹水 將穩(wěn)定分泌單抗的細胞株，通過擴大培養(yǎng)，接種于 Balb/c 小鼠腹腔內(nèi)，使其以腹水瘤形式在小鼠腹腔內(nèi)增殖，從而得到大量含單抗的腹水。 2）利用微載體、微囊、旋轉瓶、中空纖維培養(yǎng)系統(tǒng)等進行大規(guī)模培養(yǎng)。 3）生物反應器培養(yǎng)雜交瘤細胞大規(guī)模生產(chǎn)單抗 單克隆抗體的應用： （三）細胞核移植與動物克隆 克隆的含義與類型 （ 1）含義： （ 2）類型： 1）克隆可根據(jù)其研究或操作的層次分為：基因克隆、細胞克隆和個體克隆 3 大類?；蚩寺∈侵冈?DNA 分子水平上開展研究工作，以獲得大 量的相同基因及其表達產(chǎn)物 ,亦稱分子克隆，其技術稱重組 DNA 技術。細胞克隆是在細胞水平上進行操作以獲得大量相同的細胞。個體克隆則是經(jīng)過一系列的不同操作來產(chǎn)生一個或多個與親代相同的個體，如克隆羊等。 2）按使用的細胞性質(zhì)不同克隆可分為： ①胚性克隆 用未分化的胚胎進行胚胎細胞核移植、胚胎干細胞核移植、胚胎成纖維細胞核移植、胚胎分割或胚胎嵌合等操作培育出新個體； ②無性克隆 用已分化的體細胞進行核移植培育出新個體，亦稱體細胞克隆。當前談論的克隆多指體細胞克隆。 3）根據(jù)供核體細胞的不同，動物克隆又可分為 兩種類型： ①同種體細胞克隆 用相同物種體細胞進行核移植； ②異種體細胞克隆 將一種動物的體細胞核移植到另一種動物的去核（遺傳物質(zhì)）卵母細胞中。 4）按研究目的不同，克隆可分為生殖性克隆與治療性克?。簧承钥寺≈笩o性繁殖新個體，治療性克隆指用克隆技術培育出某些組織器官用于醫(yī)療。 哺乳動物的克隆 核移植技術 （ 1）含義： （ 2）類型：目前全世界已有 6 種類型體細胞 — 胎兒成纖維細胞、乳腺細胞、卵丘細胞、輸卵管／子宮上皮細胞、肌肉細胞和耳部皮膚細胞，克隆后代成功誕生。 （ 3）克隆程序 1）核供體動 物的選擇與細胞核的獲得。 2）核受體動物的選擇與細胞核的移出。 3）供體核的移入及原核的取出。 4）胚泡的體外試管培養(yǎng)。 5）代母的選擇與胚泡移入子宮。 6）克隆動物的體內(nèi)發(fā)育與出生。 舉例：多媒體幻燈片演示乳腺細胞克隆“多莉”羊 （ 4）克隆動物引來的爭論 日本：克隆人者判 10年監(jiān)禁 英國：批準以治療為目的的人體胚胎克隆試驗；嚴禁生殖目的的人體胚胎克隆試驗 歐洲：議會投票否決人體克隆 中國：嚴禁克隆人的試驗 （ 5）動物克隆技術的應用價值 1）優(yōu)生學克隆技術保存優(yōu)良的動物品種； 2）拯救瀕臨滅絕的珍惜動物 ； 3）利用克隆動物工廠生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物，發(fā)展新型的醫(yī)藥工業(yè)； 4）利用克隆技術生產(chǎn)人體器官，擴大器官移植所需的器官來源。 討論：動物克隆技術的辯證思考 “雙刃劍論” 治療性克隆與人類社會可持續(xù)發(fā)展的展望 動物克隆技術給人類道德形成的沖擊審視 對傳統(tǒng)生育方式的沖擊 對生命本質(zhì)的沖擊 對倫理行為的沖擊 （四）干細胞（ stem cell, SC）研究 干細胞概念 干細胞是一類具有自我更新和分化潛能的細胞。它包括胚胎干細胞和成體干細胞。最新的研究表明，組織特異性干細胞同樣具有分化成其他細胞或組織的潛能，這為干 細胞的應用開創(chuàng)了更廣泛的空間。（以前：胚胎干細胞是全能的，具有分化為幾乎全部組織和器官的能力。而成年組織或器官內(nèi)的干細胞一般認為具有組織特異性，只能分化成特定的細胞或組織。） 干細胞特點： ①終生保持未分化或低分化特征；②在機體的中的數(shù)目、位置相對恒定；③具有自我更新能力；④能無限制的分裂增殖；⑤具有多向分化潛能，能分化成不同類型的組織細胞，造血干細胞、骨髓間充質(zhì)干細胞、神經(jīng)干細胞等成體干細胞具有一定的跨系、甚至跨胚層分化的潛能；⑥分裂的慢周期性，絕大多數(shù)干細胞處于G0 期；⑦通過兩種方式分裂，對成分裂 和不對稱分裂前者形成兩個相同的干細胞，后者形成一個干細胞和一個祖細胞。 干細胞研究的應用 （五）微生物細胞工程 原核細胞的原生質(zhì)體融合 真菌的原生質(zhì)體融合 3 、微生物細胞工程研究進展 三、課程小結 單克隆抗體技術的核心是用骨髓瘤細胞 (myeloma cell)與經(jīng)特定抗源免疫刺激的 B 淋巴細胞 (antigen stimulated B lymphoblast)融合得到雜交瘤細胞(hybridoma cell)，雜交瘤細胞既能象骨髓瘤細胞那樣在體外無限增殖，又具有B淋巴細胞產(chǎn)生特異性抗 體的能力。 哺乳動物克隆技術又稱核移植技術即一種利用顯微操作技術將一種動物的細胞核移入同種或異種動物的去核成熟卵內(nèi)的精細技術。 干細胞是一類具有自我更新和分化潛能的細胞。它包括胚胎干細胞和成體干細胞。最新的研究表明，組織特異性干細胞同樣具有分化成其他細胞或組織的潛能，這為干細胞的應用開創(chuàng)了更廣泛的空間。 四、思考題 如何獲得在體外大量生長、分泌單克隆抗體的雜交瘤細胞克?。? 如何用體細胞克隆出一只哺育動物？ 干細胞研究對人人類有何積極意義？ 第四章發(fā)酵工程教案 教學目的： 了解課程的發(fā) 酵工程的內(nèi)容、工業(yè)生產(chǎn)常用微生物、常見發(fā)酵產(chǎn)品的工藝特點、提取、精制的常用方法及其差異； 認識發(fā)酵技術的特點及應用、研究范圍及其與化學工程的區(qū)別； 掌握發(fā)酵的類型，培養(yǎng)基配制方法、發(fā)酵的一般過程， 初步掌握發(fā)酵操作方式、工藝控制、機械攪拌式發(fā)酵罐、通風攪拌式發(fā)酵罐、厭氧發(fā)酵設備各自的特點。 通過參觀了解發(fā)酵實驗的基本設施，了解酒精發(fā)酵生產(chǎn)的工藝流程 教學重點： 發(fā)酵的類型； 培養(yǎng)基配制方法； 發(fā)酵的一般過程 教學難點 ：發(fā)酵操作方式、工藝控制 課 型： 理論型＋實驗 教 學方法 ：理論課以講授為主，借助多媒體課件及幻燈片穿插演示法、提問法、討論法和啟發(fā)式教學； 教學用具： 多媒體課件、投影儀、黑板 教學時數(shù) ：理論 4 學時，實驗 6學時 教學內(nèi)容： 本次課講授《生物技術概論》 3 發(fā)酵工程（ P93119），包括 發(fā)酵工程概況，發(fā)酵過程及控制，典型產(chǎn)品發(fā)酵 ，其中重點講授發(fā)酵的類型，培養(yǎng)基配制方法、發(fā)酵的一般過程。 教學過程及教學設計： 一、復習舊課： 二、講授新課： （一）、 發(fā)酵工程概論 發(fā)酵的概念（發(fā)展的概念） 1） 傳統(tǒng)意義上的發(fā)酵 用來描述酵母菌作用于果汁或麥芽汁產(chǎn)生氣泡 的現(xiàn)象。 2） 生物化學和生理學意義的發(fā)酵 指微生物在無氧條件下，分解各種有機物質(zhì)產(chǎn)生能量的一種方式，或者更嚴格地說，發(fā)酵是以有機物作為電子受體的氧化還原產(chǎn)能反應。 如葡萄糖在無氧條件下被微生物利用產(chǎn)生酒精并放出 CO2。 3） 工業(yè)上的發(fā)酵 泛指利用微生物制造或生產(chǎn)某些產(chǎn)品的過程，包括： （ 1）厭氧發(fā)酵的生產(chǎn)過程：如酒精，乳酸等。 （ 2）好氧（通氣）發(fā)酵的生產(chǎn)過程：如抗生素、氨基酸、酶制劑等。 現(xiàn)代工業(yè)發(fā)酵：是利用生物細胞的生命活動（或產(chǎn)生的酶），對無機或有機原料進行加工獲得產(chǎn)品的工業(yè)過 程。 發(fā)酵工程的發(fā)展過程 1） 天然發(fā)酵階段：傳統(tǒng)的釀酒、制醬等。 2） 純培養(yǎng)階段：人工控制微生物發(fā)酵過程（第一個轉折點） 3） 通氣攪拌技術階段：第二個轉折點 4） 代謝控制發(fā)酵技術階段：第三個轉折點 5） 利用基因工程菌進行發(fā)酵階段：第四個轉折點 發(fā)酵工程技術的應用 由于微生物的許多獨特的優(yōu)點，使發(fā)酵工程在當前能源、資源緊張，人口、糧食以及污染問題日益嚴重的情況下，發(fā)揮重要的作用。 1） 食品工業(yè) 氨基酸、飲料、酒類、添加劑等 2） 醫(yī)藥工業(yè) 抗生素、維生素、酶、疫苗、干擾素等 3） 能源工業(yè) 用于纖維素、半纖維素的轉化、采油、產(chǎn)氫等。 4） 化學工業(yè) 化學工業(yè)：生產(chǎn)可降解的生物塑料、化工原料如乙醇、丙酮等、生物表面活性劑及生物凝集劑等。 5冶金工業(yè) 冶金工業(yè)：黃金開采和銅、鈾等金屬的浸提等（通過 M 作用產(chǎn)生硫酸和硫酸鐵，然后通過硫酸或硫酸鐵作為溶劑浸提出礦石中的有用金屬。） 6） 農(nóng)業(yè)、牧業(yè) 生物固氮、生物殺蟲劑、微生物農(nóng)藥、微生物飼料等。 7） 環(huán)境保護 微生物降解（凈化有毒高分子化合物，消除有機廢水、廢渣）。 發(fā)酵類型 1）根據(jù)微生物種類不同分為 好氧性發(fā)酵和厭氧 性發(fā)酵 2）根據(jù)培養(yǎng)基狀態(tài)不同分為 固體發(fā)酵和液體發(fā)酵 3）根據(jù)發(fā)酵設備分 敞口發(fā)酵、密閉發(fā)酵、淺盤發(fā)酵、深層發(fā)酵 4）根據(jù)微生物發(fā)酵操作方式的不同分為 分批發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵、補料分批發(fā)酵 5）根據(jù)微生物發(fā)酵產(chǎn)物的不同分為 （ 1） 微生物菌體發(fā)酵：以獲得某種用途的菌體為目的的發(fā)酵 （ 2）微生物酶發(fā)酵：以獲得微生物酶制劑 （ 3） 微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵：獲得微生物代謝產(chǎn)物 （ 4）微生物的轉化發(fā)酵：利用微生物細胞的一種或多種酶把一種化合物轉變成結構相關的更有經(jīng)濟價值的產(chǎn)物。 （ 5） 生物工程細胞發(fā) 酵：指應用生物技術獲得的細胞進行培養(yǎng)的新型發(fā)酵（動、植物細胞，雜交瘤細胞等的培養(yǎng)）。 （二） 發(fā)酵過程及控制 隨著科學技術的發(fā)展，雖然發(fā)酵工程的內(nèi)容在不斷擴大和充實，但其過程基本不變，即主要包括： 生產(chǎn)菌種的培養(yǎng)（菌種） 培養(yǎng)基制備（培養(yǎng)基） 發(fā)酵條件的優(yōu)化與控制（條件） 產(chǎn)物的分離、提取與精致等（純化） 發(fā)酵一般過程 見幻燈片 生產(chǎn)菌種的培養(yǎng)（菌種）： 微生物及其種子 1） 工業(yè)生產(chǎn)常用微生物 細菌類：枯草芽孢桿菌、大腸桿菌、醋酸桿菌、棒狀桿菌、短桿菌（產(chǎn)氨短 桿菌） 霉菌類：黑曲霉、米曲霉 、 青霉 、 木霉 、 根霉 、 毛霉 放線菌類：鏈霉菌屬、諾卡氏菌屬 酵母類：啤酒酵母、假絲酵母 以上幾類微生物有很多個種，但不是所有的種都能用于工業(yè)生產(chǎn)。只有哪些符合以下要求的微生物菌種才能夠用于工業(yè)生產(chǎn)。 2）、 工業(yè)化生產(chǎn)對菌種的要求： ? 能利用廉價原料，產(chǎn)物產(chǎn)率高； ? 條件易掌握和控制； ? 速度快； ? 滿足代謝調(diào)控要求； ? 抗噬菌體的能力強