生物工程技术内容
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- 2025-05-05 19:06:00
生物工程包括五大工程:遗传工程、细胞工程、微生物工程、酶工程和生物反应器工程。前两者通过常规菌或动植物细胞株作为受体,导入外来基因,创造出具备超远缘性状的新物种。后三者则为这些新物种提供良好的生长和繁殖条件,大规模培养,发挥其潜力。
基因工程在基因水平上进行设计,创造出具有新性状的DNA双螺旋结构生物新品系,并能稳定遗传。1973年,科恩教授开创性地将两种质粒上的抗药基因“拼接”,使大肠杆菌具有双重抗菌性,拉开了基因工程的序幕。
DNA重组技术是基因工程的核心,涉及目的基因、载体和工具酶。目的基因是基因工程的原料,载体能安全地将目的基因导入受体细胞,工具酶用于切割和连接DNA分子。限制性内切酶能专一性识别特定序列,DNA连接酶则用于连接切割后的DNA片段。
获取目的基因的方法包括反向转录法、从细胞基因组直接分离法和人工合成法。体外重组是将目的基因与载体连接,形成新的DNA分子。DNA重组体导入受体细胞后,基因表达,改变细胞性状。筛选成功的重组体,满足基因表达所需条件。
细胞工程是根据细胞生物学和分子生物学原理,在细胞水平进行的遗传操作,包括染色体工程、细胞质工程和细胞融合工程。细胞培养技术是细胞工程的基础,细胞培养能够生长和分裂细胞,支持细胞生物学研究。
细胞核移植技术允许高等动物克隆,通过将一个细胞的细胞核移植到另一个细胞中,形成重组细胞。细胞融合技术在离体条件下将细胞人为融合,形成杂合细胞,用于细胞遗传学、细胞免疫学等研究。
发酵工程利用微生物的特定功能,通过生物工程技术手段生产有用产品,如药物、农用生产资料等。发酵工程由上游工程、发酵工程和下游工程组成,涉及菌种选育、培养条件确定、分离提纯等步骤。
酶工程利用酶、细胞或细胞器的催化功能,通过生物反应装置和工艺手段生产人类所需的产品。酶的生产经历了从提取、微生物培养到基因重组和人工合成的新阶段。酶的固定化技术解决了酶在使用中的稳定性问题,使酶可以连续、反复使用。
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