生物技术与工程_思维导图模板

生物技术
与工程

发酵工程

发酵与传统发酵技术的概念

发酵:是指人们利用微生物,在适宜的条件下,将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。

传统发酵技术

直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。

泡菜的制作

菌种来源:植物体表面天然的乳酸菌

原理:在无氧条件下,乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸

泡菜制作中的注意事项

材料的选择及用量

蔬菜应新鲜,若放置时间过长,蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐

用清水和食盐配制质量分数为5%-20%的盐水。食盐的用量过高,乳酸发酵受抑制，泡菜风味差;用量过低,杂菌易繁殖,导致泡菜变质。

防止杂菌污染

每次取样用具要洗净,要迅速封口。

盐水要煮沸后冷却,煮沸的作用：一是除去水中的氧，二是杀灭盐水中的杂菌。

氧气需求

泡菜坛要选择无裂纹无砂眼、坛沿深盖子吻合好的，目的是创造无氧环境,有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。

控制适宜的温度

若温度偏高则有害菌活动能力强;若温度偏低则不利于乳酸菌发酵,导致发酵时间延长

果酒和果醋的制作

制作原埋与发酵条件

制作果酒

酵母菌

发酵过程

有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖。

无氧条件下,酵母菌通过无氧呼吸产生酒精和二氧化碳

制作果醋

醋酸菌

异养需氧型

果酒和果醋制作过程中的注意事项

材料的选择与处理:选择新鲜的葡萄,榨汁前先将葡萄进行冲洗，再除去枝梗和腐烂的籽粒,避免引起葡萄破损,增加被杂菌污染的机会。冲洗以洗去灰尘为目的，次数不宜过多，以防洗去野生型酵母菌。

发酵工程及其应用

应用

在食品工业上的应用

在医药工业上的应用

在农牧业上的应用

生产微生物肥料;生产微生物农药;生产微生物饲料

培养基

概念:人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质,叫作培养基。

成分

培养基的营养组成一般都含有碳源、氮源、水和无机盐等。此外,还需要满足微生物生长对pH,特殊营养物质以及氧气的需求。

无菌技术

含义:无菌技术是指在培养微生物的操作中,所有防止杂菌污染的方法

常用方法:消毒和灭菌

消毒是指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物

灭菌是指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物,包括芽抱和抱子

微生物的纯培养

在微生物学中,将接种于培养基内,在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体称为培养物。

酵母菌的纯培养

制备培养基

配制培养基→灭菌→倒平板

分离和纯化的方法

平板划线法

通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作,将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。

稀释涂布平板法

将菌液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。

测定微生物数量的常用方法

微生物生长量的测定有计数法、重量法、生理指标法等方法,但是一般使用计数法,计数法可分为直接计数法和间接计数法

土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

分离原理:能合成酶的细菌才能分解尿素，配制以尿素为唯一氮源的选择培养基,能够生长的细菌就是能分解尿素的细菌

实验流程:土壤取样→配制土壤溶液和制备培养基→样品稀释→涂布平板与培养→统计菌落数目

统计菌落数目一般用稀释涂布平板法

细胞工程

细胞工程概述

理论基础:细胞生物学、分子生物学和发育生物学等

操作水平:细胞器、细胞或组织水平

目的:获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品

分类:植物细胞工程、动物细胞工程和胚胎工程

植物细胞工程

植物细胞的全能性

概念:细胞经分裂和分化后仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能，即细胞具有全能性

原因:细胞内含有本物种的全套遗传信息

表现条件:具有完整的细胞结构,处于离体状态,提供一定的营养、激素和其他适宜的外界条件

植物组织培养技术

原理:植物细胞的全能性

过程

外植体又→脱分化→愈伤组织→再分化→幼根和芽→小植株

植物体细胞杂交技术

概念植物体细胞杂交是指将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术

原理:细胞膜的流动性和植物细胞的全能性

植物细胞工程的应用

植物繁殖的新途径

快速繁殖技术;是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术

作物脱毒;作物脱毒是指选取作物茎尖根尖等植物顶端分生区组织进行组织培养，获得脱毒苗的技术

动物细胞工程

动物细胞工程常用技术:动物细胞工程常用的技术包括动物细胞培养、动物细胞融合和动物细胞核移植等,其中动物细胞培养是动物细胞工程的基础。

动物细胞培养

概念:动物细胞培养是指从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下,让这些细胞生长和增殖的技术

原理：细胞增殖

培养条件

无菌、无毒的环境:培养液和培养用具进行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作;定期更换培养液，清除代谢物

营养:除了细胞所需要的各种营养物质之外,通常还需加入血清等一些天然成分

适宜的温度、pH

气体环境:95%的空气，其中02为细胞代谢所必需的;5%的CO2用以维持培养液的pH。

动物体细胞核移植技术和克隆动物

理论基础:动物细胞核的全能性

核移植类型:胚胎细胞核移植和体细胞核移植

动物细胞融合技术与单克隆抗体

动物细胞融合技术:动物细胞融合技术是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术

单克隆抗体的制备

单克隆抗体的优点:能准确地识别抗原的细微差异,与特定的抗原发生特异性结合,并可大量制备

单克隆抗体的应用:作为诊断试剂，具有准确、高效简易快速的优点用于治疗疾病和运载药物

两次筛选的方法及目的

第一次筛选

用特定的选择培养基筛选:未融合亲本的细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长

得到杂交瘤细胞

第二次筛选

用96孔板培养,在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群

得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞

胚胎工程

受精

概念:精子与卵子结合形成合子(受精卵)的过程

场所:哺乳动物的受精在雌性动物的输卵管内完成

过程

准备阶段

精子获能:在雌性动物生殖道内发生相应生理变化

卵子的准备: 在输卵管内发育到MII期才具备与精子受精的能力

受精阶段

精子穿越卵细胞膜外的结构

精子接触卵细胞膜

精子入卵形成雄原核，卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体后，形成雌原核

雌、雄原核结合形成受精卵

受精过程中的“三大反应”“两道屏障”

酶解反应

两道屏障

透明带反应

卵细胞膜反应

胚胎移植

概念:将通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内,使之继续发育为新个体的技术

胚胎分割

材料:应选择发育良好、形态正常的桑甚胚或囊胚

实质;来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质,其实质是动物的无性繁殖

操作要求:对囊胚阶段的胚胎进行分制时，要注意将内细胞团均等分割。

基因工程

优点

克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改造生物的遗传性状

基因工程的基本工具

限制性内切核酸酶

来源:主要从原核生物中分离纯化而来。

作用:识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，使一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二醋键断开

结果:产生平末端或黏性末端

限制酶的特点与使用

限制酶具有特异性

在获取目的基因和切割载体时通常用同一种限制酶

DNA连接酶

E.coli DNA连接酶

大肠杆菌

连接黏性末端

T4 DNA连接酶

T4 噬菌体

连接黏性末端和平末端

载体

条件:能稳定存在并自我复制、有一个至多个限制酶切割位点、有特殊的标记基因以及对受体细胞无害。

常用载体:质粒

其他载体:噬菌体、动植物病毒等

基因工程的基本操作程序

目的基因的筛选与获取

目的基因;用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因。主要指编码蛋白质的基因

获取方法

从基因文库中获取

人工合成

利用mRNA合成cDNA

通过DNA合成仪用化学方法人工合成

利用PCR技术获取和扩增

基因文库的组建过程就包含基因工程的基本操作步骤。从基因文库中获取目的基因的优点是操作简便，缺点是工作量大,具有一定的盲目性

基因表达载体的构建——基因工程的核心

目的:使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用

基因表达载体的构成

启动子

目的基因

终止子

标记基因

将目的基因导入受体细胞

植物细胞

农杆菌转化法

花粉管通道法

动物细胞

显微注射技术

微生物细胞

Ca2+处理法（感受态细胞法）

目的基因的检测与鉴定

目的基因是否插入

DNA分子杂交

是否转录出mRNA

分子杂交

是否翻译出蛋白质

抗原-抗体杂交

个体鉴定

抗性实验

PCR技术

原理:根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与 DNA复制的各种组分与反应条件,对目的基因的核苷酸序列进行大量复制。

条件

DNA母链

酶

引物

原料

过程与结果

PCR过程包括变性、复性和延伸

基因工程的应用

植物基因工程:产生抗虫、抗病、抗除草剂基因植物,利用转基因改良植物的品质

动物基因工程:提高动物生长速率、改善畜产品的品质、用转基因动物生产药物、将转基因动物作为器官移植的供体

蛋白质工程

概念：蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因,来改造现有蛋白质,或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。

蛋白质工程的基本原理

流程

预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核昔酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质

生物技术与工程

模板简介

猜你喜欢

相关文章