生物技术对现代经济的影响

生物技术对现代经济的影响
生物技术对现代经济的影响

课程名称:生物工程主讲教师:丁书茂

学号:2009211641姓名:郭相振成绩:

生物工程技术的发展对社会经济发展的影

摘要:生物技术的特点是高技术、高投入、高利润。任何技术的发展都是为社会经济服务的,用最少的投入换得最多的输出,用最短的时间收获最多的经济效益。马克思说:一切进步都是时间的节约,所以速度更是生物技术的终极追求。生物技术的发展总朝着几个方向:更多、更快、更环保。地球上的资源与能源都是相当有限的,用一定量的资源生产更多的人类消耗品当然更好。21世纪是个快速发展的世纪:资讯爆炸、经济飞腾、技术飞跃······生物技术作为未来经济的支柱,其生产速度是人们主要的追求。随着资源的消耗和环境的逐渐崩溃,可持续发展成为21世纪人类的共同追求和期盼,而能够实现这一目标似乎只能够依靠生物技术。

关键词:生物工程经济产生与发展

一、什么是生物工程技术

生物工程是生物科学与工程技术的有机结合。[1]

人类历史上的第一次技术革命,是几百年前以蒸汽机为标志的工业革命;第二次技术革命,是几十年前以计算机和网络为标志的电子和信息革命;而以重组DNA和基因为标志的生物技术革命,则是人类历史上的第三次技术革命。这一次革命的意义在于:人类不但可以改造客观世界,他高人类的生活质量,还可以改造人类自身。目前,人类社会70亿人口,正面临着十分严峻的挑战和巨大的压力,食物短缺、能源危机、环境恶化、艾滋蔓延、重病威胁、人口老化等等。对于解决与缓解这些危机,生物工程将起到至关重要的作用。在20世纪后期,生物工程已经给人类带来了巨大的利益。作为21世纪发展最快的生物工程学科,将是未来经济发展的新动力。

二、现代生物技术的产生与发展

自古以来,人类就掌握了一些生物技术。例如酿酒、酿醋等等。如我国典籍《天工开物》中所写“凡酿酒必资曲药成信。无曲即佳米珍黍,空造不成。”其

中的“曲”指的就是发酵微生物,只是那时的人们并未认识到有这种小的生物存在,但是不知不觉中已经运用到了日常生产中。虽然人类较早就运用了生物技术,但是生物技术的发展还是相当滞后的,因为它不像数学、物理那样与人类的生活时刻相关,并且可以带来可观的副产品。现代生物技术的发展似乎是从人们对抗生素的发现及开发应用开始的。

1939-1945年德国、意大利、日本法西斯国家发动了人类历史上空前规模的第二次世界大战。这次战争,法西斯国家使用了灭绝道德的细菌炸弹,也是人类首次在战场上使用生化武器,较传统火器更具杀伤力也更加惨绝人寰。臭名昭著的731部队就是二战时期日本在中国建立的生物武器研制机构之一,日军使用细菌武器杀害了大量中国军民。这些细菌武器主要用到鼠疫杆菌、霍乱弧菌、斑疹伤寒立克次体和黄热病毒等战剂。人畜感染之后所受到的痛苦让人难以想象,其死状之恐怖更是让人全身栗抖。

随着生化武器而来的,便是抗生素的大规模生产,并迅速进入临床使用。 1929年英国细菌学家弗莱明在培养皿中培养细菌时,发现从空气中偶然落在培养基上的青霉菌长出的菌落周围没有细菌生长,他认为是青霉菌产生了某种

化学物质,分泌到培养基里抑制了细菌的生长。这种

化学物质便是最先发现的抗生素--青霉素。在第二次

世界大战期间弗莱明和另外两位科学家经过艰苦的努

力,终于把青霉素提取出来制成了制服细菌感染的物

资药品。因为在战争期间,防止战伤感染的药品是十

分重要的战略物资。所以,美国把青霉素的研制放在

同研制原子弹同等重要的地位。1943年,这个消息传

到中国,当时还在抗日后方从事科学研究工作的微生物学家朱既明,也从长霉的皮革上分离到了青霉菌,并且用这种青霉菌制造出了青霉素。

抗生素的计量单位有两种:重量和效价单位。重量通常采取mg 级。较重量这个计量单位更常用特定的效价单位。如一个青霉素效价单位为能在50ml 肉汤培养基中完全抑制金黄色葡萄球菌标准菌株发育的最小青霉素剂量;一个链霉素效价单位为能在1ml

肉汤培养基基中完全抑制大肠杆菌标准菌株所需的最小链

霉素剂量等等。在抗生素已能被制成纯净的化学物质时,就可用重量来表示单位,例如1mg青霉素钠盐相当于1667个单位;1mg链霉素碱相当于1000个单位等。

抗生素工业的建立始于1943年,在美国首次开始工业化生产青霉素,但是生产工艺相当不成熟,所产出的青霉素极少,青霉素的生产属于保密行动,而且生产的青霉素仅供军需。这些青霉素在世界反法西斯战争中挽救了大量美英盟军的伤病员。1945年,弗莱明、弗洛里和钱恩因“发现青霉素及其临床效用”而共同荣获了诺贝尔生理学或医学奖。到了1944年在生产的发酵工艺中有一次很大的改革,试验成功深层培养法,找到了适宜深层发酵的菌种,产量大大增加,青霉素才普及与民用。随着时间推移以及物理化学技术的发展,生物技术也得到了相应的提高,抗生素的产量也随之增加,

三、现代生物工程技术的研究内容

现代生物技术是把现代生物科学,包括生物化学、细胞生物学、微生物学、免疫学、分子生物学等的最新研究进展和成果,与现代化的工程技术手段,包括计算机、自动控制、精密机械制造、大型设备制造、新型材料等的最新研究进展和成果,进行有机结合的一个高科技领域。

生物工程的研究内容十分广泛,主要包括基因工程、酶工程、细胞工程和发酵工程四个方面的内容。广义的生物工程还包括生物医学工程、基因诊断与基因

治疗技术、克隆动物技术、生物芯片技术、生物材料技术、生物能源技术和环境生物降解技术等重要的生物工程技术内容。生物工程的产品已经深入到每个人的生活中。除上述提到的抗生素之外,我们的衣食住行无一不在生物工程产物的影响下发生着潜移默化的变化。生物工程已经在工业、农业、食品、医药、能源、环保、材料等领域形成巨大的产业,成为本世纪的支柱产业之一。

例如转基因作物的产生。现在全球人口达到了70亿,正面临着十分严峻的的挑战和压力,尤其是食物短缺的问题,严重制约着世界各国经济的发展。为解决这一问题,从1996年起,转基因作物投入商业化生产模式。[2]目前为止全球

共计已经批准了5000个转基因农作物进入大田释放,尤其是近几年来转基因作物的种植面积每年几乎是成倍增长,目前已达到6000万亩。预计未来转基因作物产品将占到传统农产品市场的15%左右。

四、生物技术的快速发展以及对社会经济发展的贡献

DNA双螺旋分子结构的阐明,中心法则的确立,逆转录酶的发现以及分子载体,基因分离克隆技术,重组技术等一系列分子生生物学研究的成果促进的生物工程的快速发展。

生命科学已经成为新科技革命的重要推动力。目前,全球生物技术产品开发和生产的专业公司已超过3600家,相关支撑行业的公司数万家,在这些专业公司中产值超过10亿美元的大公司将近20家。在不到20年的时间段内,生物技术产业的市场总值增加了50多倍。[3]现如今,生物技术及医学方面的论文数占全世界自然科学论文总数的49.8%。其专利占世界专利总数的30%。世界各国

不约而同地把生物产业作为新的经济增长点来培育。纷纷采取加强领导、增加投入、聚焦人才、垄断专利、发展园区、培育产业等综合措施。加速抢占国际生物产业发展的制高点。生物技术产业的年平均增产率一直保持在25-30%之间,在风险投资和退出机制运作较好的国家其平均故事增幅已近40%,对人口就业的贡献也达到13.5%的增长率,这些数据表明了生物技术产业强劲的高增长的特征。

目前,医药生物技术产品是生物技术产业的主流组成部分。全球上市的生物技术药品已近70种,占新药总量的14%,处在临床试验和研究阶段的还有数百种和数千种,在医药产品中期销售总额已达300亿美元以上。

除了上述生物技术在医药及农业上起着对传统产业的改造以外,这一高新技术还在轻工业、环保、海洋、新能源、食品以及资源开发方面得到广泛的应用,对传统企业改造的同时又拓展了高新技术产业的作用。

全球生物技术产业的产值在近l0年来以每5年增加l倍的速度增长。[4]许多国家生物技术产业增长速度超过30%。是世界经济年平均增长率的l0倍。生物技术涉及面广,应用领域宽.市场容量大。据预测,生物技术产业的市场容量大约是信息产业市场的l0倍,预计到2020年,全球生物技术市场将达到30000亿美元的规模。

参考文献:

[1]杨汝德.现代生物科学与生物工程导论.广州:华南理工大学出版社,2005:93-94

[2]Clive James.China Biotechnology,2011,31(3):1-12

[3]郭俊,王燕.生物技术产业—21世纪新的经济增长点.生物工程进展,2001,Vol.21,No.1:54

[4]李晋川.发展生物技术引领未来经济.科研论坛,2006(3):14

生物技术的发展历程

生物技术的发展历程及重要意义 姓名:××※ 学院:××※ 专业:××※ 学号:××※

生物技术的发展历程及重要意义 生物技术被是一项高新技术,世界各国都很重视,它被广泛应用于医药卫生、农林牧渔、轻工、食品、化工和能源等领域,促进传统产业的技术改造和新兴产业的形成,对人类社会生活将产生深远的革命性的影响。生物技术对于提高综合国力,迎接人类所面临的诸如食品短缺、健康问题、环境问题及经济问题的挑战是至关重要的;生物技术是现实生产力,也是具有巨大经济效益的潜在生产力,它将是21 世纪高技术革命的核心内容。生物技术产业是21 世纪的支柱产业,许多国家都将生物技术确定为增长国力和经济实力的关键性技术之一。我国政府同样把生物技术列为高新技术之一并组织力量攻关。 生物技术可分为传统生物技术和现代生物技术。现代生物技术是从传统生物技术发展而来的。传统的生物技术是指旧有的制造酱、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其他食品的传统工艺;现代生物技术则是指20 世纪70 年代末80 年代初发展起来的,以现代生物学研究成果为基础,以基因工程为核心的新兴学科。 一、生物技术的发展历程 1、传统生物技术的产生 传统生物技术应该说从史前时代起就一直为人们所开发和利用,以造福人类。在石器时代后期,我国人民就会利用谷物造酒,这是最早的发酵技术。在公兀前221 年,周代后期,我国人民就能制作豆腐、酱和醋,并一直沿用至今。公元10 世纪,我国就有了预防天花

的活疫苗;到了明代,就已经广泛地种植痘苗以预防天花。16 世纪,我国的医生已经知道被疯狗咬伤可传播狂犬病。在西方,苏美尔人和巴比伦人在公元前6000 年就已开始啤酒发酵。埃及人则在公元前4000 年就开始制作面包。1676 年荷兰人Leeuwen Hoek(1632—1723)制成了能放大170~300 倍的显微镜并首先观察到了微生物。19 世纪60 年代法国科学家Pasteur(1822—1895)首先证实发酵是由微生物引起的,并首先建立了微生物的纯种培养技术,从而为发酵技术的发展提供了理论基础,使发酵技术纳入了科学的轨道。到了20 世纪20 年代,工业生产中开始采用大规模的纯种培养技术发酵化工原料丙酮、丁醇。20 世纪50 年代,在青霉素大规模发酵生产的带动下发酵工业和酶制剂工业大量涌现。发酵技术和酶技术被广泛应用于医药、食品、化工、制革和农产品加工等部门。20 世纪初,遗传学的建立及其应用,产生了遗传育种学,并于20 世纪60年代取得了辉煌的成就,被誉为“第一次绿色革命”。细胞学的理论被应用于生产而产生了细胞工程。在今天看来,上述诸方面的发展,还只能被视为传统的生物技术,因为它们还不具备高技术的诸要素。 2、现代生物技术的发展 现代生物技术是以20 世纪70 年代DNA 重组技术的建立为标志的。1944 年Avery 等阐明了DNA 是遗传信息的携带者。1953 年Watson 和Crick 提出了DNA 的双螺旋结构模型,阐明了DNA 的半保留复制模式,从而开辟了分子生物学研究的新纪元。由于一切生命活动都是由包括酶和非酶蛋白质行使其功能的结果,所以遗传信

高中生物选修三现代生物技术试题复习课程

高中生物选修三测试题二 2012.2.29 班级姓名 一共六大题,50个空每空2分,共100分,时间50分钟,要求答案要认真推敲,力求准确 1.据报道,美国佛罗里达大学的亨利·丹尼尔教授利用基 因工程,研制出转基因莴苣,可用其中的有效药物成分制造胰岛 素胶囊来治疗糖尿病。如图所示是获得转基因莴苣的技术流程, 请据图回答下列问题: (1)①过程需要的酶有________________。 (2)为了便于筛选,质粒A上应具有________。 (3)接受重组质粒的受体细胞C1可能有三种情况:如果受体 细胞是土壤农杆菌,则导入它的目的是为了________________, 以便于得到大量的含目的基因的土壤农杆菌,然后用土壤农杆菌 侵染受体细胞C2,受体细胞C2可以是________或其他细胞,然 后应用组织培养技术,经________和________过程,形成转基因莴苣。 (4)这种药物是从转基因莴苣中提取制得的,也必须制成粉末状,装入胶囊后才能使用,因为服 用剂量必须仔细加以控制。如果服用的量太大,可能导致患者出现________症状。 2.人工种子的培育过程如图所示,请回答下列问题: (1)人工种子依据的原理是______________________,经过__________________技术培育而成的。 (2)包埋胚状体的胶质可以看作是种子的哪部分结构? ________________________________________________________________________。 (3)某二倍体植物基因型有DdTt,利用这种生物技术采用花药离体培养的方法,可培育成“花粉胚”,也可制成人工种子,这种种子萌发形成的个体为__________________,基因型为______________________。 (4)如果外植体为植物的茎尖,通过①的处理可使细胞彼此分离,可加入下列哪种试剂。 ( ) A.15%的盐酸B.淀粉酶 C.果胶酶D.胰蛋白酶 (5)②表示脱分化过程,其实质是______________________________________________; ③表示再分化的过程,其实质是______________________________________________。

现代生物学技术

现代生物学技术 1:2010年诺贝尔生理学或医学奖:试管婴儿 2:人造生命“人造儿”菌落图 细胞工程与胚胎移植 一:细胞工程概述 1:细胞工程:以细胞为对象,应用生命理论科学理论,借助工程学原理和技术。 研究对象:动植物细胞(原生质体)。细胞器、染色体、细胞核、胚胎 2:生物工程:以生命科学为基础,用生物体系和工程学原理。生产生物制品和制造新物种的一种综合技术。 第一代生物工程:4000多年前—20世纪30年代 第二代生物工程:30年代—二战期间 微生物工程→生物化学工程→酶工程→基因工程→细胞工程→蛋白质工程(第二代基因工程)→组织工程→代谢工程 3:细胞工程发展历史 ①探索期:19世纪末—20世纪中期 动物:1885年卢克斯“组织培养”1907【美】哈林森 植物:1937年【荷兰】温特植物组织培养 ②诞生期:20世纪70年代 1956—1959年斯沃尔三倍体:三棘刺鱼 1959年张明觉试管兔 1962年仓鼠肾细胞悬浮培养 1965年哈里斯·沃特金斯灭活病毒诱导动物细胞融合 20世纪70年代高国楠聚乙二醇促使植物原生质体融合 1960年兰花无性繁殖 1972年【美】卡尔森NaNO3诱导烟草原生质体融合 4:快速发展时期:20世纪70年代——至今 1973年古各树里。植物活性物质生产新途径 1975年科勒·米尔斯坦单克隆抗体 1977年首例试管婴儿 1981年埃文斯·科夫曼分离小鼠胚胎干细胞 A:动植物人工繁殖技术:植物组织培养,人工育种,试管动物,克隆动物 B:细胞充足与新品种培育技术{细胞水平、细胞器水平} C:生物制品生产技术 D:细胞组织工程技术 二、动物细胞工程 1.动物细胞和组织培养 正常哺乳动物细胞四大生物学特征:锚地依赖性 血清依赖性生长因子 接触依赖性 形态依赖性细胞扁平状 2.细胞融合

现代生物技术研究进展

现代生物技术研究进展 luojuan 摘要:生物技术是21世纪最具有发展前景和活力的学科,世界各国都将生物技术视为一项高新技术,生物技术在相关领域中的应用也成为应用技术研究中的热点。生物技术又叫生物工程,是综合运用生物学、细胞生物学、微生物学、生物化学等基础科学和生化工程等原理和技术而形成的一门综合性的科学技术。 关键词:现代生物技术细胞工程酶工程发酵工程基因工程蛋白质工程研究进展 一、现代生物技术概述[1] 生物技术包括传统生物技术和现代生物技术。传统生物技术主要是自然发酵技术和自然杂交育种技术。现代生物技术是指以现代生物学研究成果为基础,以基因工程为核心的新兴学科。现代生物技术主要包括:细胞工程、酶工程、发酵工程、基因工程、蛋白质工程。 二、细胞工程研究进展[2] 细胞工程的概念及其基本操作细胞工程属于广义的遗传工程,是将一种生物细胞中携带的全套遗传信息的基因或染色体整个导入另一种生物细胞,从而改变细胞的遗传性,创造新的生物类型。它包括细胞融合、细胞重组、染色体工程、细胞器移植、原生质体诱变及细胞和组织培养技术。 近年来,在该领域的研究最引人注目的是细胞融合技术和细胞杂交,并取得一些突破性研究进展。应用细胞融合技术可以培育新型生物物种。可实现种间育种。 1975年英国科学家研制成功了淋巴细胞杂交瘤技术,由此技术获得的单克隆抗体很快应用于临床实践,被称为20世纪80年代的“生物导弹”。目前单克隆抗体技术已用于治疗诊断癌症、艾滋病等多种疑难疾病,及快熟诊断人类、动物和农作物病害等方面,成为细胞工程在医学上最重要的成就之一。 日本秋田生物技术公司和遗传资源开发利用中心联合采用细胞工程的原生质体突变,将“秋田小町”稻育成“新秋田小町”新品种。该稻试种过程中,产量大大提高,取得了明显的经济效益。我国科学家利用细胞工程的原生质体育种在世界上首创了食用菌属间原生质体杂交。这种属间杂交新品种,既有香菇的独特香味和优良品质,又有平菇的高产量、生长周期短、易栽培、抗逆性强等特性。 随着细胞工程技术的不断发展,植物细胞和组织培养这一细胞工程技术也无例外地得到发展,目前已在许多植物上,特别是在农林生产实践中得到了广泛应用。尤其在林木优良品种和无性系的快速繁殖方面进展较快。 细胞工程已成为当代社会经济重要支柱性技术之一。 三、酶工程的研究进展[3] 酶工程就是在一定的生物反应装置中,利用酶的催化功能,将相应的原料转化成有用物质的一门技术。 化学酶工程又称初级酶工程,主要由酶学与化学工程技术相互结合而形成。在开发自然酶制剂方面,大规模生产和应用的商品酶只有数十种,如水解酶、凝乳酶、果胶酶等。在食品工业中的应用主要是淀粉加工,其次是乳品加工、果汁加工、食品烘烤及啤酒发酵;在轻化工业中的应用主要包括洗涤剂制造、毛皮工业、明胶制造、胶原纤维制造、牙膏和化妆品的生产、造纸、废水废物处理和饲料加工等;在能源开发上的应用主要是利用微生物或酶工程技术从生物体中生产燃料,也可利用微生物作为石油勘探、二

(word完整版)现代农业高技术的发展现状、方向和趋势

类别:综述 现代农业高技术的发展现状、方向和趋势 龚德平 现代农业是市场化、工业化、科学化、集约化、社会化、补贴与福利化以及可持续发展的农业。发展现代农业,就是用现代物资条件装备农业,用现代科学技术武装农业,用现代产业体系组织农业,用现代经营形式管理农业,用现代市场发展理念引领农业,用培养知识文化型农民发展农业。现代农业高技术是发展现代农业的核心。 (一)、现代农业高技术的发展现状 随着生物技术、信息技术、新材料技术等高技术的不断发展,现代农业高技术发展迅速。以生物技术、信息技术为代表的高技术不断向农业科技领域渗透和融合,逐渐形成了分子育种技术、转基因技术、数字农业技术、节水农业技术、食品加工技术、航天育种技术等农业高技术体系。 1、农业生物技术发展迅速,成为经济发展新的制高点,对科学、技术、方法、理念、产业、社会与伦理产生一系列的革命性影响。现代分子育种学与传统动植物育种技术的结合,促进了新兴分子育种技术的发展。近年来由于转基因生物对生态环境和人类健康影响尚存在一些科学意义上的不确定性,科技界纷纷把研究重点转向动、植物分子标记辅助选择技术,该技术具有高效、安全的突出优点,已经展示出部分常规育种技术无法比拟的优越性。以转基因为核心的现代生物技术产业成为当今世界发展最快、最活跃的农业高技术产业领域之一。农业生物药物技术研究取得了一

批重大突破,成为农业高技术研究领域角逐的重点领域,目前以基因重组技术为代表的生物技术是农业生物药物研究的核心技术。生物技术在理论和技术上不断取得突破,为现代农业高技术的孕育、成熟、发展创造了条件。同时,生物技术的迅猛发展,越来越直接地影响着人类的精神生活,冲击着传统的伦理观念,衍生出许多新的伦理道德问题。 2、农业信息技术与数字化技术日新月异,对传统农业的改造显示出强劲的动力。农业信息化技术与数字化技术的应用主要有数据库技术、农业专家系统、3S技术、农业网络技术以及精确农业技术等。农业专家系统最早于1986年出现在美国,现在专家系统通过网络传送到田间和饲养场正成为一种趋势;以3S技术(遥感技术、地理信息系统、全球定位系统)与精确农业技术为基础的精确农业已经成为当今世界农业发展的新潮流;农业现代高技术装备迅速地吸收应用电子与信息技术、新材料技术发展成就开发出智能、高效、多功能和大型化农业现代装备。与此同时,农业信息技术与数字化技术的不断发展,对社会物资生活、精神生活方式、以及人类物资、精神文明空间的拓展与延伸产生深刻的变革。 3、高技术引领驱动和支撑农业生产方式转变,成为世界现代化农业发展的根本标志。现代生物技术、信息技术和新材料技术的迅猛发展,为解决农业资源高效利用、生态环境保护等现代农业综合发展问题提供了新的技术途径,农业资源利用与生态环境技术研究主要集中在节水农业技术、新型肥料技术、农业废弃物综合利用技术等方面。目前节水农业研究的目标是不断提高作物水分利用率和利用效率,依据作物生理需水确定作物用水;在新型肥料技术方面,目前主要研究主要集中在纵横向动态平衡施肥

现代生物技术与社会发展。

现代生物技术在环境保护中的应用和前景 摘要:随着人口的大量增长和经济的快速发展,自然资源的消耗量也急剧增长,在这个过程中,也产生了很大污染,使人类的生存环境遭到了威胁。针对我国目前生态环境状况,论述了现代生物技术在治理环境污染,保护生态环境中的应用和发展前景。 关键词:现代生物技术环境保护应用前景 一.我国生态环境现状 目前我国由于工业“三废”污染、农用化肥和农药的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染,严重的影响了我国的生态环境,使得水污染日益加剧,水资源严重短缺,全国600多个城市中已有一半城市缺水,农村则有8 000万人和6 000万头牲畜饮水困难;土壤污染严重,耕地面积锐减,近10年来每年流失的土壤总量达50亿t,土地荒漠化日益加剧;森林覆盖面积下降,草场退化,每年减少森林面积达2 500万亩;人们的身体健康受到严重威胁,疾病发病率急剧上升。因此,加大环境保护和环境治理力度,加快应用高新技术,如现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡,提高环境质量已成为环保工作者的工作重点。二.现代生物技术与环境保护 现代生物技术是以DNA分子技术为基础,包括微生物工程,细胞工程,酶工程,基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用,而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20 世纪 80年代以来生物技术作为一种高新技术,已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视,发展十分迅猛。与传统方法比较,生物治理方法具有许多优点。 1.生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构,降解的产物以及副产物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度,这样既做到一劳永逸,不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。 2.利用发酵工程技术处理污染物质,最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质,

高中生物现代生物科技专题2020年高考题汇总附答案

现代生物科技专题2020年高考题 1.(2020北京卷)番茄根尖经过植物组织培养过程可以获得完整的番茄植株,有关此过程的叙述错误的是( ) A.此过程中发生了细胞的脱分化、再分化 B.植物激素在此过程中起调节作用 C.此过程中若发生杂菌污染则难以获得目的植株 D.根尖细胞最终发育为无叶绿体的植株 2. (2020北京卷)下列关于单克隆抗体制备过程的叙述,错误的是( ) A.获得B细胞之前需给动物注射特定的抗原 B.分离出的B细胞应与骨髓瘤细胞融合 C.需要从融合的细胞中筛选出杂交瘤细胞 D.得到的所有杂交瘤细胞产生的抗体均相同 3. (2020江苏卷,多选)小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞,制备流程如下图所示。下列叙述错误的是( ) A.为获得更多的囊胚,采用激素注射促进雄鼠产生更多的精子 B.细胞a和细胞b内含有的核基因不同,所以全能性高低不同 C.用胰蛋白酶将细胞a的膜蛋白消化后可获得分散的胚胎干细胞 D.胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养 4.(2020天津卷)在克隆哺乳动物过程中,通常作为核移植受体细胞的是去核的( ) A.卵原细胞 B.初级卵母细胞 C.次级卵母细胞 D.卵细胞 5.(2020浙江卷)下列关于基因工程的叙述,正确的是() A.若受体大肠杆菌含有构建重组质粒时用到的限制性核酸内切酶,则一定有利于该重组质粒进入受体并保持结构稳定

B.抗除草剂基因转入某抗盐植物获得2个稳定遗传转基因品系,抗性鉴定为抗除草剂抗盐和抗除草剂不抗盐。表明一定是抗盐性的改变与抗除草剂基因的转入无关 C.抗除草剂基因转入某植物获得转基因植株,其DNA检测均含目的基因,抗性鉴定为抗除草剂和不抗除草剂。表明一定是前者表达了抗性蛋白而后者只表达抗性基因RNA D.已知不同分子量DNA可分开成不同条带,相同分子量的为一条带。用某种限制性核酸内切酶完全酶切环状质粒后,出现3条带。表明该质粒上一定至少有3个被该酶切开的位置6.(2020山东卷)两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂,形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出,未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理,将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种,过程如下图所示。下列说法错误的是( ) A.过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞 B.过程②的目的是使中间偃麦草的染色体断裂 C.过程③中常用灭活的病毒诱导原生质体融合 D.耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段 7.(2020山东卷)经遗传改造的小鼠胚胎干细胞注入囊胚,通过胚胎工程的相关技术可以获得具有不同遗传特性的实验小鼠。下列说法错误的是( ) A.用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子 B.体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理 C.胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植 D.遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等技术获得 8.(2020山东卷)新型冠状病毒的检测方法目前主要有核酸检测法和抗体检测法。下列说法错误的是( ) A.抗体检测法利用了抗原与抗体特异性结合的原理 B.感染早期,会出现能检测出核酸而检测不出抗体的情况 C.患者康复后,会出现能检测出抗体而检测不出核酸的情况 D.感染该病毒但无症状者,因其体内不能产生抗体不适用抗体检测法检测

生物工程的最新进展和研究热点

当今世界,我们所处的这个时代,是科学技术飞速发展、知识信息爆炸的知识经济时代,世界各国都在相互竞争,竞争的焦点集中在科学技术上,谁的科技发达,谁的综合国力就强大。 现在世界七大高新技术分别是:现代生物技术、航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、新能源技术和新材料技术。 其中生物技术列在首位,生物技术之所以令世界各国如此重视,是因为它是解决人类所面临的诸如食物短缺、人类健康、环境污染和资源匮乏等重大问题上有着不可比拟的优越性,还因为它与理、工、农、医等科技的发展、与伦理道德、法律等社会问题都有着密切的关系。 高新技术的重要特征之一是学科横向渗透,纵向加深,综合交错,发展迅速。所以世界各国争相投巨资发展,确定生物技术为21世纪经济和科技发展的优先领域。 基因工程 基因工程( 又称DNA 重组技术、基因重组技术) , 是20 世纪70 年代初兴起的技术科学, 是用人工的方法将目的基因与载体进行DNA重组, 将DNA 重组体送入受体细胞, 使它在受体细胞内复制、转录、翻译, 获得目的基因的表达产物。这种跨越天然物种屏障, 把来自任何生物的基因置于毫无亲缘关系的新的寄主生物细胞之中的能力, 是基因工程技术区别于其他技术的根本特征。 基因工程技术是一项极为复杂的高新生物技术, 它利用现代遗传学与分子生物学的理论和方法, 按照人类所需, 用DNA 重组技术对生物基因组的结构和组成进行人为修饰或改造, 从而改变生物的结构和功能, 使之有效表达出人类所需要的蛋白质或人类有益的生物性状。基因工程从诞生至今, 仅有30 年的历史, 然而, 无论是在基础理论研究领域, 还是在生产实际应用方面, 都已取得了惊人的成绩。首先,基因工程给生命科学自身的研究带来了深刻的变化。目前科学家已完成了多种细胞器的基因组全序列测定工作。其次, 基因工程具有广泛的应用价值, 能为工农业生产、医药卫生、环境保护开辟新途径。 基因组研究应该包括两方面的内容:以全基因组测序为目标的结构基因组学和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学,又被称为后基因组研究,成为系统生物学的重要方法。 我国在结构生物学研究方面具有较好的基础。60年代,我国科学家在世界上首次人工合成了胰岛素;70年代初又测定出1.8 埃; 分辨率的猪胰岛素三维结构,成为世界上为数不多的能够测定生物大分子三维结构的国家,这些研究工作处于当时的世界先进水平。 基因克隆是70年代发展起来的一项具有革命性的研究技术,可概括为∶分、切、连、转、选。 "分"是指分离制备合格的待操作的DNA,包括作为运载体的DNA和欲克隆的目的DNA;"切"是指用序列特异的限制性内切酶切开载体DNA,或者切出目的基因;"连"是指用DNA连接酶将目的DNA同载体DNA连接起来,形成重组的DNA分子;"转"是指通过特殊的方法将重组的DNA 分子送入宿主细胞中进行复制和扩增;"选"则是从宿主群体中挑选出携带有重组DNA分子的个体。基因工程技术的两个最基本的特点是分子水平上的操作和细胞水平上的表达,而分子水平上的操作即是体外重组的过程,实际上是利用工具酶对DNA分子进行"外科手术"。DNA克隆涉及一系列的分子生物学技术,如目的DNA片段的获得、载体的选择、各种工具酶的选用、体外重组、导入宿主细胞技术和重组子筛选技术等等。从不同的重组DNA分子获得的转化子中鉴定出含有目的基因的转化子即阳性克隆的过程就是筛选。目前发展起来的成熟筛选方法如下:(一)插入失活法 外源DNA片段插入到位于筛选标记基因(抗生素基因或β-半乳糖苷酶基因)的多克隆位点后,

现代生物技术的应用与展望

现代生物技术的应用与展望 姓名:班级:学号: 摘要:参阅大量文献资料对近年来生物技术在农业、医药业、社会科学等中的应用进展进行了综述。从改革传统农业结构,解决食品短缺问题的应用、深入基因研究,解决健康长寿问题、运用现代生物技术,解决环境污染问题等内容出发,指明了生物技术现代科学发展中的应用前景。 关键词:生物技术基因医学健康农业 Abstract: a large number of literature on recent biotechnology in agriculture, medicine and industry, social science and application were reviewed in this paper. From the reform of traditional agriculture structure, to solve food shortage problem, in-depth application of genetic research, solve the longevity and health problems, use of modern biological technology, solve the problem of environmental pollution and other content, pointed out the biological technology of modern science and application prospects. 现代生物技术也可称之为生物工程,是以重组DNA技术和细胞融合技术为基础,利用生物体(或者生物组织、细胞及其组分)的特性和功能,设计构建具有预期性状的新物种或新品系,以及与工程原理相结合进行加工生产,为社会提供商品和服务的—个综合性技术体系。其内容包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程。现代生物技术的诞生以2O世纪7O年代初DNA重组技术和淋巴细胞杂交瘤技术的发明和应用为标志,迄今已走过了30多年的发展历程。实践证明现代生物技术对解决人类面临的粮食、健康、环境和能源等重大问题方面开辟了无限广阔的前景,受到了各国政府和企业界的广泛关注,与微电子技术、新材料技术和新能源技术并列为影响未来国计民生的四大科学技术支柱,是2l世纪高新技术产业的先导。可以预测,生物技术的应用与发展将导致生产体系与经济结构的飞跃变化,甚至可能引发一次新的工业革命,对人类社会的生产、生活各方面必将产生全面而深刻的影响。 1 改革传统农业结构,解决食品短缺问题 现代生物技术在农业中最突出的应用是利用转基因技术,将目的基因导入动、植物体内,对家畜、家禽及农作物进行品种改良,从而获得高产、优质、抗病虫害的转基因动植物新品种,达到充分提高资源利用效率,降低生产成本的目的。经过长期不断的努力,现代农业生物技术已取得重大突破,不仅从根本上改变了传统农作物的培育和种植,也为农业生产带来了新一轮的革命,并将在解决目前人类所面临的粮食危机、环境恶化、资源匮乏、效益衰减等方面发挥巨大作用。 1.1 提高农产品的产量与质量农作物病虫害是造成农业产量下降的主要原因之一,因而利用转基因技术把抗病、抗虫基因导入农作物中,使之可避免或减少病虫害。近年来,抗黄杆菌的水稻、抗除草剂的大豆、抗病毒病的甜椒、抗腐能力强与耐贮性高的番茄等转基因植物开始进入市场,提高了产量,增加了效益;根据人类的需要,还可把特定基因导入植物体,可达到改良农产品品质的目的,如高含量必需氨基酸的马铃薯,高蛋白质含量的大豆等;此外还可利用生物技术破坏水果细胞壁纤维酶,保证猕猴桃、桃、西红柿等水果成熟但不变软而提高水果的保鲜度,便于水果的运输。从1996年到2o02年,转基因农作物在全球的种植面积从170万ha扩大到5810万ha,即增加35倍,显示了现代农业生物技术强大的生命

高中生物选修三《现代生物科技专题》经典知识点

高中生物 记忆材料 《现代生物科技专题》 经典知识点 班级: 姓名: 诸城繁华中学

★考点1、(Ⅰ)基因工程的诞生——基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计,通过体外DNA重组和转基因技术,赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的,又叫做DNA重组技术。 ★考点2、(Ⅱ)基因工程的原理及技术 原理:基因重组 技术:(一)基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶) (1)来源:主要是从原核生物中分离纯化出来的。 (2)功能:能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开,因此具有专一性。 (3)结果:经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式:黏性末端和平末端。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶(E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶)的比较: ①相同点:都缝合磷酸二酯键。 ②区别:E·coliDNA连接酶来源于T4噬菌体,只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来;而T4DNA连接酶能缝合两种末端,但连接平末端的之间的效率较低。 (2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端,形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端,形成磷酸二酯键。 3.“分子运输车”——载体 (1)载体具备的条件:①能在受体细胞中复制并稳定保存。②具有一至多个限制酶切点,供外源DNA片段插入。③具有标记基因,供重组DNA 的鉴定和选择。(2)最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外,并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 (3)其它载体:噬菌体的衍生物、动植物病毒 (二)基因工程的基本操作程序 第一步:目的基因的获取 1.目的基因是指:编码蛋白质的结构基因。 2.原核基因采取直接分离获得,真核基因是人工合成。 直接分离基因最常用的方法是“鸟枪法”,又叫“散弹射击法”。具体做法是:用限制酶将供体细胞中的DNA切成许多片段,将这些片段分别载入运载体,然后通过运载体分别转入不同的受体细胞,让供体细胞所提供的DNA(外源DNA)的所有片段分别在各个受体细胞中大量复制(在遗传学中叫做扩增),从中找出含有目的基因的细胞,再用一定的方法把带有目的基因的DNA片段分离出来。如许多抗虫、抗病毒的基因都可以用上述方法获得。用“鸟枪法”获取目的基因的缺点是工作量大,具有一定的盲目性。 人工合成目的基因的常用方法有反转录法(以目的基因转录成的信使RNA为模板,反转录成互补的单链DNA,然后在酶的作用下合成双链DNA,从而获得所需要的基因)和化学合成法(根据已知的蛋白质的氨基酸序列,推测出相应的信使RNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测出它的结构基因的核苷酸序列,再通过化学的方法,以单核苷酸为原料合成目的基因。如人的血红蛋白基因、胰岛素基因等就可以通过人工合成基因的方法获得) 3.PCR技术扩增目的基因 (1)原理:DNA双链复制 (2)过程:第一步:加热至90~95℃DNA解链;第二步:冷却到55~60℃,引物结合到互补DNA链;第三步:加热至70~75℃,热稳定DNA 聚合酶从引物起始互补链的合成。 第二步:基因表达载体的构建——是基因工程的核心

第十六章基因表达的调节控制以及现代生物学技术

第十六章基因表达的调节控制以及现代生物学技术 一:填空题 1.正调控和负调控是基因表达的两种最基本的调节形式,其中原核细胞常用________________调控,而真核细胞常用________________调控模式。 2.操纵子由________________、________________和________________三种成分组成。 3.与阻遏蛋白结合的DNA序列通常被称为________________。 4.β-半乳糖甘酶基因的表达受到________________和________________两种机制的调节。 5.葡萄糖效应是指________________。 6.ticRNA是指________________;micRNA是指________________。 7.大肠杆菌细胞内参与His合成有关酶的基因表达受到________________和________________两种机制的调节。 8.________________或________________可诱导原核细胞出现严谨反应。 9.________________和________________被称为魔斑分子,它作为________________酶的别构效应物调节此酶的活性。 10.鼠伤寒沙门氏菌两种鞭毛蛋白表达之间的转换是通过________________机制实现的。 11.哺乳动物细胞对氨基蝶呤产生抗性,是因为细胞内的DHFR基因经历了________________。 12.在胚系细胞之中,抗体重链的基因可分为________________、________________、________________和 ________________四个区域。 13.在基因表达的调控之中,________________和________________与________________和________________之间的相互作用十分重要。 14.女性两条X染色体只有一条X染色体具有转录的活性是因为________________和________________。 15.乳糖操纵子的天然诱导物是________________,实验室里常用________________作为乳糖操纵子的安慰诱导物诱导β-半乳糖苷酶的产生。 16.基因扩增或基因放大是指________________,它是通过局部DNA的来实现,________________扩增可导致细胞癌变。 17.SPO1噬菌体通过________________级联调节早、中和晚期基因在不同时间内的表达。 18.存在于反式作用因子上负责激活基因转录的结构花色通常有________________、________________和 ________________三种形式。 19.真核细胞核基质的主要成分是________________。 20.组蛋白可经历________________、________________和________________修饰而调节基因的表达。 21.原核细胞DNA的甲基化位点主要是在________________序列上,真核细胞核DNA的甲基化位点则主要是在________________序列上。 22.反式作用因子通常通过________________、________________和________________键与相应的顺式作用因子结合。 23.PCR即是________________。 24.人类基因组计划的主要内容是________________。 25.Southern blotting、Northern blotting和Western blotting分别被用来检测________________、________________和________________。 26.________________是应用于蛋白质工程中的最主要的手段。 27.RFLP即是________________。 28.噬菌体展示(Phage display)技术中常用的噬菌体是________________。 29.基因工程需要的最常用的工具酶包括________________、________________和________________等。 30.基因克隆的载体通常是由________________、________________和________________改造而来。 31.可使用________________和________________方法获得原核细胞的启动子序列。 32.体外转录通常需要使用________________、________________或________________RNA聚合酶。 33.脉冲场凝胶电泳(Pulsed field gel electrophoresis)被用来分离________________。 34.第一个使用体细胞克隆出来的哺乳动物是________________。 35.一种基因的启动子序列与启动子的一致序列越相近,该基因的转录效率就越________________。 36.基因敲除(Gene knockout)即是________________,它是研究________________的好方法。 二:是非题 1.[ ]原核细胞与真核细胞的基因表达调节的主要发生在转录水平上。 2.[ ]衰减子这种调控模式不可能出现在真核细胞。 3.[ ]操纵子结构是原核细胞特有的。 4.[ ]某些蛋白质既可以作为阻遏蛋白又可以作为激活蛋白参与基因表达的调控。 5.[ ]转录因子都具有负责与DNA结合的结构花色。 6.[ ]某些反式作用因子通过亮氨酸拉链这种结构花色与DNA结合。 7.[ ]真核细胞的基因转录也具有抗终止作用。 8.[ ]真核细胞核的三类基因的转录都受到增强子的调节。 9.[ ]某一个基因的转录活性越强,则该基因所处的DNA序列对Ⅰ就越敏感。

国内外生物技术发展现状

国内外生物技术发展概况 (2010-10-21 18:00:05) (一)国内外生物技术发展动态 1、国际生物技术发展现状生物技术是近 20 年来发展最为迅猛的高新技术,越来越广泛地应用于农业、医药、轻工食品、海洋开发、环境保护及可再生生物质能源等诸多领域,具有知识经济和循环经济特征,对提升传统产业技术水平和可持续发展能力具有重要影响。近 10 年来,生物技术获得突破性发展,生物技术产业产值以每 3 年增长 5 倍的速度递增,以生物技术为重点的第四次产业革命正在兴起,预计到 2020 年,全球生物技术市场将达到 30,000 亿美元。在发达国家,生物技术已成为新的经济增长点,其增长速度大致是 25%-30%,是整个经济增长平均数的 8-10 倍。在生物技术制药领域,包括基因工程药物、基因工程疫苗、医用诊断试剂、活性蛋白与多肽、微生物次生代谢产物、药用动植物细胞工程产品以及现代生物技术生产的生物保健品等研究成果迅速转化为生产力,其中与基因相关的产业发展最强劲。全球医药生物技术产品占生物技术产品市场的 70%以上,占药物市场的 9% 左右,以高于全球经济增长 5 个百分点的速度快速发展,仅单克隆抗体市场销售额就达 40 亿美元。农业生物技术产业已经成为各国政府未来农业发展的战略重点,应用基因工程、细胞工程等高新技术培育的农林牧渔新品种、兽用疫苗、新型作物生长调节剂及病虫害防治产品、高效生物饲料及添加剂等已推广运用,产生了巨大的经济效益。 1996 年,全球转基因作物才 170 万公顷,以后逐年直线上升,到 2004 年已经达到 8100 万公顷,8 年间全球转基因作物种植面积增加近 48 倍。照此增长速度预计 2010 年世界范围内 50%的耕地将种植转基因作物,2020 年将增至 80%。尤其是抗虫、抗除草剂转基因作物的推广,大幅度提高劳动生产率并减少化学农药施用量,经济效益极为显著。全球转基因作物市场价值 1995 年仅 7500 万美元, 1997 年达 6.7 亿美元,2002 年为 45.2 亿美元,预计到2010 年将达 200 亿美元。本文章来自生物科学博览网站,欢迎您的光临食品生物技术产业产值约占生物产业总产值的 15-20%,目前国际市场上以生物工程为基础的食品工业产值已达 2500 亿美元左右,其中转基因食品市场的销售额 2010 年将达到 250 亿美元。此外,保健食品行业是全球性的朝阳产业,市场增长迅速。环境生物技术是生物技术、工程学、环境学和生态学交叉渗透形成的新兴边缘学科,是 21 世纪国际生物技术的一大热点。环境生物技术兼有基础科学和应用科学的特点,在环境污染治理与修复、自然资源可持续再生等方面发挥着日益重要的作用。能源生物技术主要目标是利用生物质能源。生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,是仅次于煤炭、石油和天然气而居世界能源消费总量第四位的能源。目前,全球储量为亿吨,相当于 640 亿吨石油。许多国家都制定了相应的开发研究计划,如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等,主要是开发生物柴油和生物乙醇汽油。尽管生物质液化燃料开发还处于初级阶段,市场份额还不大,但由于岂疫有环保和再生性特点,前景非常广阔。 2.国内生物技术发展现状我国政府一直把生物技术作为重点支持的战略高技术领域,提出了“加强源头创

现代生物制药技术现状及发展趋势探讨

现代生物制药技术现状及发展趋势探讨 通常研究人员会将各个领域的学科进行综合,对他们进行进一步的探索和深究,这样可以研制出许多新的药物,用于解决医学尚不能解决的疾病问题。因此,可以有效地延长人们的生命,使人们的生活质量提高了。另外,也可以使人们的生活环境得到改善,减少对人类的影响。研究出来的新的技术将会加快医学对药物的快速鉴定,将传统的医学技术和药物进行深入研究后发现的新的医学技术,将会非常利于制药业的发展,前景也会非常的广阔。 标签:生物制药技术;发展现状;医学技术 1 引言 与世界上一些发达国家的生物制药业相比较下,我国的生物制药工业起步还是比较晚的,发展也相对而言比较滞后。不过,我国的市场非常的庞大和完善,在这种背景的影响下,我国生物制药业也将会面临着可观的发展前景。另一方面,政府一直关注在生物制药这一领域,并给于了政策和经济上的扶持。所以,未来我国的生物制药业将会是国家经济发展的非常重要的行业。在传统的发展情形中,我国生物制药业已经取得了相当好的成绩。但是,目前正处于一个发展平稳期,所以目前的问题是我国生物制药业面领着一个非常严峻的考验,若想突破这一瓶颈,得到更加美好的发展,就应该乐观的面对这样的考验,对问题进行深度和广度的研究,并解决问题。也只有这样,我国生物制药行业才会取得更加美好的成绩。 2 生物制药的原理和技术 对于“生物制药”这一名词,或许大家会感到陌生,简单的理解,就是利用生物的活体进行生产药物的方法。有时候也可以利用转基因的动物或植物的活体来作为反应器,进而加工药物。比如利用转基因的玉米活体来作为生物反应器,生产人源抗体。但是生物制药具体指,用微生物学,医学,化学,生物学等不同学科领域所包含的原理和技术方法,来制造出能够治疗,诊断或者预防的药物产品。之所以大家对生物制药感到陌生是因为生物制药是一种新的技术,不过生物制药行业的发展非常迅速,规模也在逐渐扩大。生物制药的发展已经经历了半个世纪左右,在这几十年的发展中,生物制药技术组成是DNA重组,现在是抗体,基因工程和细胞工程,为人类的健康做出了非常大的贡献。到目前为止,生物制药依然是医学领域最高的技术水平,专家预测,未来会有非常好的发展空间。我国的生物制药技术起步相对比较晚,因此与国际的领先水平存在着一定的差距,但我国正在加大这个领域的投入,并且建立生物制药基地。以我国目前的药物生产情况来看,将近百分之五十以上的药物属于生物制药,生物制药简单的操作和高效率,经济成本低的特点将会有良好的市场发展空间。 3 生物药物的分类

高中生物选修3《现代生物技术专题》高考复习资料

2020届高三生物选修3复习资料 专题1 基因工程 一、基因工程的基本工具(限制酶、DNA连接酶、载体) 1.限制性核酸内切酶(限制酶)——“分子手术刀”(具特异性) (1)来源:主要从原核生物中分离纯化而来。(某些真核生物如酵母菌细胞内也存在) (2)作用:能够识别双链DN A分子的某种特定的核苷酸序列,使特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。 (3)结果:产生黏性末端(中心轴线两侧切)或平末端(中心轴线处切)。 (4)注意:①限制酶识别序列的核苷酸数目不一定为6个;获得目的基因一般要切2个切口,产生4个黏性末端。 ②一般用同种限制酶切割目的基因和质粒,以获得相同的黏性末端,利于重组质粒的构建(但可能导致目的 基因自身环化和随意连接)。 ③用两种限制酶同时切割目的基因和质粒,可防止目的基因和质粒自身环化和随意连接。 ④限制酶切割时不能破坏目的基因、全部的标记基因、复制原点;限制酶切割运载体时,切点应在启动子和 终止子之间;若质粒上标出T-DNA片段,切点应位于T-DNA上。 ⑤原核生物体内的限制酶不切割自身DNA的原因:原核生物的DNA中不存在该酶的识别序列或识别序列已经 被修饰。(限制酶不能切割RNA和单链DNA) 2.DNA连接酶——“分子缝合针”(不具特异性) (1)作用:将双链DNA片段“缝合”起来,恢复被限制酶切开的磷酸二酯键,不需要模板。 (2) (3)比较有关DNA的酶(化学本质都是蛋白质) ①DNA水解酶:能够将DNA水解成四种脱氧核苷酸,彻底水解成磷酸、脱氧核糖和含氮碱基 ②解旋酶:能够将DNA或DNA的某一段解成两条长链,作用的部位是氢键。注意:使DNA解成两条长链的方法 除用解旋酶以外,在适当的高温、重金属盐的作用下,也可使DNA解旋。 ③DNA聚合酶:能将单个的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链。(针对单个的脱氧核苷酸) ④DNA连接酶:是通过磷酸二酯键连接双链DNA的缺口。(针对游离的DNA片段)3.载体——“分子运输车” (1)作用:携带目的基因进入受体细胞。 (2)种类:质粒、动植物病毒、λ噬菌体衍生物等。 (3)常用载体——质粒(裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外,并且具有自我复制能力)质粒的化学本质:双链环状DNA分子 (3)载体必须具备的条件:①具有一个或多个限制酶切割位点,便于外源基因插入;②能够自我复制或整合到染色体DNA上,随染色体DNA进行自我复制;③带有标记基因,供重组DNA的鉴定和筛选;④本身是安全的,不能对受体细胞产生危害;⑤大小适中,便于操作。实际上,天然载体一般不会同时具备上述条件,所以在基因工程中需要对载体进行人工改造。现在所用的质粒几乎都是人工改造的。 二、基因工程的操作程序 (四个步骤:目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定)(一)目的基因的获取(目的基因:主要指编码蛋白质的基因,也可以是一些具有调控作用的因子)获取方法:①从基因文库获取;②利用PCR技术扩增;③人工合成法 1、从基因文库中获取 (1)将含有某种生物不同基因的许多DNA片断,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同基因,称为基因文库。 (2)分类:基因组文库含有某种生物的全部基因;部分基因文库(如cDNA文库):含有某种生物的部分基因,可由mRNA反转录而来。 (3)基因组文库较大,基因中有启动子、终止子,真核生物还有内含子,部分基因可以在物种间交流。cDNA文库较小,基因中没有启动子、终止子、内含子,基因都可以在物种间交流。 2、利用PCR技术扩增目的基因 (1)PCR的全称:多聚酶链式反应 (2)概念:PCR是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。通过这一技术,可以在短时间内大量扩增目的基因。 (3)前提条件:要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物。 (4)原理:DNA双链复制 (5)条件:模板DNA、原料(4种脱氧核苷酸或dNTP或dATP、dCTP、dGTP、dTTP)、Taq酶(热稳定DNA聚合酶)、引物(单链DNA或RNA片段,能与模板链互补配对,每次扩增需要2种) (6)引物的作用:使Taq酶从引物3′端开始连接脱氧核苷酸 (7)过程:①变性:加热至90~95℃,DNA解旋成单链(不需要解旋酶); ②复性:冷却到55~60℃,引物与单链相应互补序列结合; ③延伸:加热至70~75℃,Taq酶从引物起始进行互补链的合成。(DNA合成方向:从子链的5′端到3′端) (8)特点:目的基因以指数的形式扩增,即2n扩增。 (9)仪器:PCR扩增仪 3.人工合成法 (1)逆转录法:目的基因的mRNA →单链DNA(cDNA) →双链DNA(目的基因) (2)化学合成法:如果基因比较小,核苷酸序列又已知,可通过DNA合成仪用化学方法人工合成(不需要模板) (二)基因表达载体的构建(基因工程的核心步骤——体外进行) 1、目的:使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传至下一代,使目的基因能够表达和发挥作用。 2、组成:启动子+目的基因+终止子+标记基因(+复制原点) (1)启动子:是一段有特殊结构的DNA片段,位于基因的首端,是RNA聚合酶识别 和结合的部位,能驱动基因转录出mRNA,最终获得所需的蛋白质。 (2)终止子:也是一段有特殊结构的DNA片段,位于基因的尾端,使转录在所需 的地方停止下来(终止转录)。 基因工程的别名DNA重组技术、基因拼接技术、转基因技术操作环境生物体外 操作对象基因操作水平DNA分子水平 原理/实质 (变异类型) 基因重组结果人类需要的基因产物 优点克服远缘杂交不亲和的障碍(与杂交育种相比),定向改造生物的遗传性状(与诱变育种相比) 理论基础①不同生物的DNA分子结构基本相同②所有生物共用一套遗传密码 常用类型E·coli DNA连接酶T4 DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体 功能只连接互补的黏性末端连接互补黏性末端和平末端,但对平末端的连接效率低

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