第一章 导论
课前4句话
第一句——听课好，成绩就好
第二句————入门好，专业就好
现代生物技术导论 基因工程 细胞工程 发酵工程 酶工程 生物技术与农业 生物技术与食品工业 生物技术与医药产业 第三句——专业好，岗位就好 《生物发酵技术》、《发酵食品生产技术》、《生物分离与纯化技术》、《酶制剂生产及应用》、《生物工程设备》、《生物工程实验技术》、《食品检测技术》等7门课程。
第四句——专业好，岗位就好——选择好，一切都好 Bill Gates：“超过我的下一个首富必定出自基因领域。”
“如果说二十世纪是物理学的时代，二十一世纪将是生物技术的时代！” 克雷格· 文格尔（基因组研究创始人，1996年诺贝尔奖获得者）
生物技术时代——选择生物技术专业
第一节 什么是生物技术？
当今六大高新技术？新能源、新材料、信息、海洋、空间、生物技术 一、定 义
利用生物体来制造产品的技术
对生物有机体在分子、细胞或个体水平上通过一定的技术手段进行设计操作，以改良物种质量和生命大分子特性或生产特殊用途的生命大分子物质为目标的技术体系。 二、内 容
基因工程（核心） 细胞工程（基础） 发酵工程（手段） 酶工程（条件） 上游工程：工程菌（细胞）获得； 中游工程： 发酵工程；
下游工程： 分离、纯化、精制。 三、生物技术产业特征
高技术、高投入、高利润、高风险、长周期
1997-2011年研发一个生物药品最低37亿美元Amgen,最高阿斯利康118亿美元，历时8.-15年
罗氏-78亿美元。
第二节 生物技术发展简史
一、传统生物技术——酿造技术 （1）用发酵池、发酵釭等。
（2）讲究的是养，能保证质量，缺少产量
旧有的制造酱、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其他食品的传统工艺 我国也在石期时代后期，开始用谷物酿酒，最早的发酵技术
公元前6000年，古埃及人和古巴比仑人就知道用微生物发酵产生酒精，并开始酿造啤酒 公元前4000年，古埃及人就开始用酵母菌发酵生产面包； 公元前221年，周代后期我国人民就能制作豆腐、酱油和醋； 二、近代生物技术——发酵技术 （1）大型发酵罐
（2）讲究的是催。最佳环境中培育。能保证产量。
1676年，荷兰人Leeuwenhoek制成了能放大170～300倍的显微镜，并首先观察到了微生物。 1838～1839年间德国生物学家施莱登和施旺提出细胞学说（细胞是所有动植物的结构和功能单位）
19世纪60年代，法国科学家L.Pasteur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。 1897年，法国布赫纳（Buchner）：任何生物都有引起发酵的物质：酶
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。 1928年，弗莱明（A. Fleming）发现青霉素，1941年青霉素投入生产。 三、现代生物技术——基因工程技术 以70年代DNA重组技术的建立为标志
1953年沃森（Waston）和克里克（Crick）发现了DNA的双螺旋结构，奠定了现代分子生物学研究基础。
DNA：二条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。 RNA：一条核苷酸链。
（1）脱氧核苷酸=磷酸+脱氧核糖+碱基（A或T或G或C），
脱氧核糖+碱基（A或T或G或C或）=脱氧核苷
（2）核苷酸=磷酸+核糖+碱基（A或U或G或C），
核糖+碱基（A或U或G或C）=核苷。 问题：DNA、染色体、基因的关系？ ①DNA与染色体的关系：
1条染色体=DNA(螺旋折叠后)分子+蛋白质
②DNA与基因的关系：
基因是有遗传效应的DNA片段。每个DNA上有许多基因。
能够编码一段功能性的RNA的DNA片段，是与一个多肽链的合成相对应的一段DNA 1、对比DNA和RNA的化学成分，RNA特有的是（B ） A、核糖和胸腺嘧啶 B、核糖和尿嘧啶
C、脱氧核糖和尿嘧啶 D、脱氧核糖和胸腺嘧啶
2、由 碱基A、G、C、T所组成的核苷酸的种类最多有 （ D ） A、1种 B、3种 C、5种 D、7种
3、组成人体内核酸的碱基、五碳糖、核苷酸各有 （ A ） A、5、2、8 B、4、2、2 C、5、2、2 D、4、4、8 4、正确的是（ ADCB ）
A、染色体由DNA和蛋白质组成 B、RNA与DNA都是核酸
C、mRNA可以翻译合成蛋白质 D、一个DNA分子上有许多基因
1961年破译了遗传密码，揭开DNA编码的遗传信息是如何传递给蛋白质这一秘密
1972年首先实现了DNA体外重组技术，标志着生物技术的核心技术——基因工程技术的开
第三节 生物技术的应用
一、改善农业生产、解决食品短缺
培育抗逆的作物优良品系 植物种苗的工厂化生产 提高粮食品质
生物固氮，减少化肥使用量 二、发展畜牧业生产
动物的大量快速无性繁殖
1997年2月英国Roslin研究所培育出一只小羊--“多莉” 培育动物的优良品系
三、提高生命质量，延长人类寿命
开发制造奇特而又贵重的新型药品 疾病的预防和诊断 基因治疗
人类基因组计划（HGP） 四、 解决能源危机
主要能源：石油和煤炭
以乙醇最有希望成为新的替代能源。 将农业或工业的废弃物变成沼气或氢 五、制造工业原料
氨基酸类：主要的有谷氨酸（即味精）、赖氨酸等； 酸味剂：主要有柠檬酸、苹果酸等
甜味剂：主要有天冬甜精（甜味是砂糖的2400倍）、氯化砂糖（甜味是砂糖的600倍）。 化学工业原料：如乙醇、丙酮、丁醇等产品。 六、生产贵重金属
废渣矿、贫矿、尾矿、废矿
利用细菌的浸矿技术进行提炼 可提取的金属包括：
金、银、铜、铀、锰、钥、锌、钻、镍、钡、铭等１０多种贵重金属和稀有金属 1. 属于生物技术产业特征有（ ）
A、高利润 ；B、高风险 ；B高势能； D、高效率 2. 生物技术的核心为（ ）
A、基因工程 ；B、细胞工程 ；B、酶工程 ； D、发酵工程 3. 生物技术包括的基本内容为（ ）
A、细胞工程 B、基因工程 C、遗传工程 D、酶工程
4. 实现DNA体外重组技术，标志着基因工程技术的开始的年份为（ ） A、1973 B、1970 C、1968 D、1972 作业
1.与其它产业相比，生物技术产业有哪些特征？ 2.基因是如何指导蛋白质合成的？
3.生物技术发展历经三个过程及其技术特征是什么？ 4.基因、DNA、染色体的关系如何？
5.生物技术及应用专业有哪7门核心课程？
第二章 基因工程
第一节?概述
一、基因及基因工程的概念 （一）基因
1.孟德尔时期（1866-1910）
Mendel ：1866年豌豆杂交试验中，将控制性状的遗传因素称为遗传因子。（1909年丹麦W,L.Johanssen用“gene”代替“遗传因子”） 2. 细胞遗传学时期（1910-1940）
摩尔根Morgan:果蝇试验中提出了连锁遗传规律创建了“基因论”：是染色体上呈直线排列的念珠状结构（摩尔根 ( Thomas Hunt Morgan，美国生物学家，被誉为“现代遗传学之父”，获1933年诺贝尔生理学和医学奖。） 3. 生化遗传学时期（1940-1953）
?比德尔Beadle:红色面包霉试验（1941）提出基因是通过酶起作用的 ； ?Avery:肺炎链球菌试验（1944）提出DNA是主要的遗传物质
?Hershey & Chase:大肠杆菌试验(1952)证明了DNA的遗传传递作用
比德尔与塔特姆(E.L.Tatum)由于提出“一个基因一个酶假说”而被公认为生化遗传学的创始人。获1958年诺贝尔生理学和医学奖。 艾弗里在20世纪30年代、40年代、50年代，多次因抗原、DNA的研究获诺贝尔奖提名。
赫尔希和蔡斯在1952年通过大肠杆菌试验DNA是遗传基因的载体。 4. 分子遗传学时期（1953-）
Watson （美国）& Crick(英国):X射线衍射分析研究（1953）提出了DNA双螺旋结构模型;
基因是与一个多肽链的合成相对应的一段DNA（500-1500bp） （二）基因工程
狭义...是指一种或多种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（供体）内，使之按照人们的意愿遗传并表达出新的性状。
广义... 外源基因重组、克隆和表达的设计与构建（上游技术，即狭义的基因工程）+含有重组外源基因的工程菌或细胞的大规模培养以及外源基因表达产物的分离纯化工程。 二、基因工程操作的基本过程 目的基因的分离与改造 载体构建
目的基因插入载体（重组体制备、载体构建） 基因载体导入受体细胞（构建工程菌（或细胞）） 目的基因的鉴定与表达
含目的基因的工程菌大规模培养（工程菌发酵） 目的基因表达产物的分离纯化
第二节?工具酶与基因表达载体 DNA重组技术的基本工具： 准确切割DNA的工具（“分子手术刀”）——限制性内切酶； DNA片段的连接工具（“分子缝合针”）——DNA连接酶、DNA聚合酶 基因转移工具（“分子运输车”）——基因进入受体细胞的载体。 一、限制性内切酶
限制性核酸内切酶：能识别双链DNA分子中的某种特定核苷酸序列（一般4-8bp），并切段每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键的核酸水解酶。（注：存在于原核及真核生物，在原核生物中表达丰富，可以限制外来DNA的侵入并使其失去活性，但不影响自身DNA。）
切割处：磷酸二酯键断开，产生具有3′－OH基团和5′－P基团的片段。 （一）内切酶的命名 EcoR I
E来自微生物的属名Escherichia埃希氏杆菌属 CO来自微生物的种名coli(大肠杆菌) R来自的微生物的菌株系 I该菌株发现的限制酶的编号
问题1 从Escherichia coli(大肠杆菌）R株发现并分离的第5种限制性内切酶的名称？EcoR Ⅴ 问题2从淀粉化芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens）H株发现并分离的的第1种限制性内切酶的名称？BamHⅠ
（二）限制性内切酶分类
根据酶的功能、大小和反应条件及切割DNA的特点，分为Ⅰ型酶、Ⅱ型酶、 Ⅲ型酶三类.Ⅱ型——特异性切割，同一位点
（三）限制性内切酶切割方式
黏性末端：被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对。
平末端：当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的。 （四）限制性内切酶识别序列
绝大多数Ⅱ型限制性内切酶都能识别 4-8 个核苷酸组成的特定的核苷酸序列，最常见的为 6 个碱基。
二、DNA连接酶