【導(dǎo)讀】教學(xué)重點：1、生物技術(shù)定義、種類及其相互關(guān)系；2、生物技術(shù)的特點；物技術(shù)的特點，生物技術(shù)對人類經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的影響.產(chǎn)品或達(dá)到某種目的。目前所稱的生物技術(shù)基本上是指現(xiàn)。②現(xiàn)代生物技術(shù)包括基因工程、細(xì)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(jìn)行切割、拼接和重組。然后將重組了的DNA. 因）在新的宿主細(xì)胞或個體中大量表達(dá)，以獲得基因產(chǎn)物。物種，以獲得具有經(jīng)濟(jì)價值的生物產(chǎn)品。它主要由兩部分構(gòu)成，其一是上游工程，包含細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞遺傳操作和細(xì)胞保藏三個步驟。已轉(zhuǎn)化的細(xì)胞應(yīng)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(shù)。噬菌體的DNA片斷連接起來，標(biāo)志著生物技術(shù)的核心技術(shù)---基因?，F(xiàn)代生物技術(shù)從它誕生之日起，其負(fù)面影響就是無法回避的問題。2020-2020年期間實施“生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)高技術(shù)工程”；

　　

【正文】 學(xué)特點是胞體始終為球形。 培養(yǎng)細(xì)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(xì)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(xì)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(shù)，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(zhuǎn)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(dǎo)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(xì)胞而設(shè)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(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)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(shù)路線 單克隆抗體技術(shù)的核心是用骨髓瘤細(xì)胞 (myeloma cell)與經(jīng)特定抗源免疫刺激的 B 淋巴細(xì)胞 (antigen stimulated B lymphoblast)融合得到雜交瘤細(xì)胞(hybridoma cell)，雜交瘤細(xì)胞既能象骨髓瘤細(xì)胞那樣在體外無限增殖，又具有B 淋巴細(xì)胞產(chǎn)生特異性抗體的能力。因此，單克隆抗體技術(shù)又稱為雜交瘤技術(shù)(hybridoma technology)。 技術(shù)路線： 親本細(xì)胞的選擇 →細(xì)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(xì)胞的選擇 ※ 骨髓瘤細(xì)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(zhuǎn)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(xì)胞。 ※ 淋巴 細(xì)胞：經(jīng)過免疫處理的淋巴細(xì)胞，多用大鼠或小鼠。 （ 2）細(xì)胞融合 （ 3） HAT培養(yǎng)基篩選雜交瘤細(xì)胞 （ 4）特異性雜交瘤細(xì)胞的篩選 ? 通過選擇性培養(yǎng)后生長的雜交瘤細(xì)胞，僅有部分是分泌預(yù)定特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞?？扇∩锨逡?，根據(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(xì)胞的克隆化培養(yǎng) 利用單個細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)選育出遺傳穩(wěn)定的分泌特異抗體的細(xì)胞系。 方法：有限稀釋法、軟瓊脂培養(yǎng)法、顯微操作法、應(yīng)用熒光激活分選儀等。 舉例：有限稀釋法即通過適當(dāng)?shù)南♂屵_(dá)到分離單個細(xì)胞進(jìn)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(xì)胞株，通過擴(kuò)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(zhuǎn)瓶、中空纖維培養(yǎng)系統(tǒng)等進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)。 3）生物反應(yīng)器培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞大規(guī)模生產(chǎn)單抗 單克隆抗體的應(yīng)用： （三）細(xì)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(xì)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(dá)產(chǎn)物 ,亦稱分子克隆，其技術(shù)稱重組 DNA 技術(shù)。細(xì)胞克隆是在細(xì)胞水平上進(jìn)行操作以獲得大量相同的細(xì)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(xì)胞性質(zhì)不同克隆可分為： ①胚性克隆 用未分化的胚胎進(jìn)行胚胎細(xì)胞核移植、胚胎干細(xì)胞核移植、胚胎成纖維細(xì)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(xì)胞進(jìn)行核移植培育出新個體，亦稱體細(xì)胞克隆。當(dāng)前談?wù)摰目寺《嘀阁w細(xì)胞克隆。 3）根據(jù)供核體細(xì)胞的不同，動物克隆又可分為 兩種類型： ①同種體細(xì)胞克隆 用相同物種體細(xì)胞進(jìn)行核移植； ②異種體細(xì)胞克隆 將一種動物的體細(xì)胞核移植到另一種動物的去核（遺傳物質(zhì)）卵母細(xì)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(shù)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(shù) （ 1）含義： （ 2）類型：目前全世界已有 6 種類型體細(xì)胞 — 胎兒成纖維細(xì)胞、乳腺細(xì)胞、卵丘細(xì)胞、輸卵管／子宮上皮細(xì)胞、肌肉細(xì)胞和耳部皮膚細(xì)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(xì)胞核的獲得。 2）核受體動物的選擇與細(xì)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(xì)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(zhǔn)以治療為目的的人體胚胎克隆試驗；嚴(yán)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(yán)禁克隆人的試驗 （ 5）動物克隆技術(shù)的應(yīng)用價值 1）優(yōu)生學(xué)克隆技術(shù)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(shù)生產(chǎn)人體器官，擴(kuò)大器官移植所需的器官來源。 討論：動物克隆技術(shù)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(shù)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(xì)胞（ stem cell, SC）研究 干細(xì)胞概念 干細(xì)胞是一類具有自我更新和分化潛能的細(xì)胞。它包括胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。最新的研究表明，組織特異性干細(xì)胞同樣具有分化成其他細(xì)胞或組織的潛能，這為干 細(xì)胞的應(yīng)用開創(chuàng)了更廣泛的空間。（以前：胚胎干細(xì)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(xì)胞一般認(rèn)為具有組織特異性，只能分化成特定的細(xì)胞或組織。） 干細(xì)胞特點： ①終生保持未分化或低分化特征；②在機(jī)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(xì)胞，造血干細(xì)胞、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞等成體干細(xì)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(xì)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(xì)胞，后者形成一個干細(xì)胞和一個祖細(xì)胞。 干細(xì)胞研究的應(yīng)用 （五）微生物細(xì)胞工程 原核細(xì)胞的原生質(zhì)體融合 真菌的原生質(zhì)體融合 3 、微生物細(xì)胞工程研究進(jìn)展 三、課程小結(jié) 單克隆抗體技術(shù)的核心是用骨髓瘤細(xì)胞 (myeloma cell)與經(jīng)特定抗源免疫刺激的 B 淋巴細(xì)胞 (antigen stimulated B lymphoblast)融合得到雜交瘤細(xì)胞(hybridoma cell)，雜交瘤細(xì)胞既能象骨髓瘤細(xì)胞那樣在體外無限增殖，又具有B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生特異性抗 體的能力。 哺乳動物克隆技術(shù)又稱核移植技術(shù)即一種利用顯微操作技術(shù)將一種動物的細(xì)胞核移入同種或異種動物的去核成熟卵內(nèi)的精細(xì)技術(shù)。 干細(xì)胞是一類具有自我更新和分化潛能的細(xì)胞。它包括胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。最新的研究表明，組織特異性干細(xì)胞同樣具有分化成其他細(xì)胞或組織的潛能，這為干細(xì)胞的應(yīng)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(xì)胞克?。? 如何用體細(xì)胞克隆出一只哺育動物？ 干細(xì)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(xué)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(rèn)識發(fā)酵技術(shù)的特點及應(yīng)用、研究范圍及其與化學(xué)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(jī)械攪拌式發(fā)酵罐、通風(fēng)攪拌式發(fā)酵罐、厭氧發(fā)酵設(shè)備各自的特點。 通過參觀了解發(fā)酵實驗的基本設(shè)施，了解酒精發(fā)酵生產(chǎn)的工藝流程 教學(xué)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(xué)難點 ：發(fā)酵操作方式、工藝控制 課 型： 理論型＋實驗 教 學(xué)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(xué)； 教學(xué)用具： 多媒體課件、投影儀、黑板 教學(xué)時數(shù) ：理論 4 學(xué)時，實驗 6學(xué)時 教學(xué)內(nèi)容： 本次課講授《生物技術(shù)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(xué)過程及教學(xué)設(shè)計： 一、復(fù)習(xí)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(xué)和生理學(xué)意義的發(fā)酵 指微生物在無氧條件下，分解各種有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生能量的一種方式，或者更嚴(yán)格地說，發(fā)酵是以有機(jī)物作為電子受體的氧化還原產(chǎn)能反應(yīng)。 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(xì)胞的生命活動（或產(chǎn)生的酶），對無機(jī)或有機(jī)原料進(jìn)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(zhuǎn)折點） 3） 通氣攪拌技術(shù)階段：第二個轉(zhuǎn)折點 4） 代謝控制發(fā)酵技術(shù)階段：第三個轉(zhuǎn)折點 5） 利用基因工程菌進(jìn)行發(fā)酵階段：第四個轉(zhuǎn)折點 發(fā)酵工程技術(shù)的應(yīng)用 由于微生物的許多獨特的優(yōu)點，使發(fā)酵工程在當(dāng)前能源、資源緊張，人口、糧食以及污染問題日益嚴(yán)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(zhuǎn)化、采油、產(chǎn)氫等。 4） 化學(xué)工業(yè) 化學(xué)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(hù) 微生物降解（凈化有毒高分子化合物，消除有機(jī)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(shè)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(bǔ)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(zhuǎn)化發(fā)酵：利用微生物細(xì)胞的一種或多種酶把一種化合物轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)相關(guān)的更有經(jīng)濟(jì)價值的產(chǎn)物。 （ 5） 生物工程細(xì)胞發(fā) 酵：指應(yīng)用生物技術(shù)獲得的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)的新型發(fā)酵（動、植物細(xì)胞，雜交瘤細(xì)胞等的培養(yǎng)）。 （二） 發(fā)酵過程及控制 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，雖然發(fā)酵工程的內(nèi)容在不斷擴(kuò)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(xì)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(qiáng)