生物工程

生物学中包含生物工程，而生物工程也可分为几个部分，此篇导图为我们介绍了生物工程，其内容主要包括细胞工程，基因工程以及酶工程，其中细胞工程又分多个分支阐述

生物工程

• 细胞工程
  • 植物组织培养技术
    • 理论：植物细胞有全能性（没有细胞核的，如筛管细胞没有全能性）
    • 阶段
      • 选择合适外植体：1.幼嫩，正分裂；有大量来源（幼叶、幼茎）2.消毒（三种）3.MS培养基（蔗糖为碳源，水为蒸馏水）+植物激素（类似物）
      • 诱导去分化：已分化受细胞分裂素和生长素诱导形成未分化，遮光更快，愈伤组织无叶绿体
      • 再分化（形成芽和根）：细胞分裂素和生长素比例诱导（＞1：芽，=1愈伤组织，＜1：根），芽形成后，接种，再诱导形成根，试管苗完成
      • 移栽阶段：先开瓶口适应，再移栽土壤，由高湿度弱光逐渐恢复正常
    • 优点：1.珍贵品种快速繁殖 2.保存种质资源
    • 应用：花药离体培养、细胞工程培养番茄-马铃薯杂种、基因工程培养抗虫棉
  • 植物细胞培养技术
    • 分离细胞或愈伤组织细胞，培养罐中液体培养，提取纯化有效物质
  • 动物细胞培养技术
    • 原理：细胞增殖
    • 条件
      • 组织：幼体组织、分化程度低的组织，肿瘤组织——易分裂
      • 细胞：使用胰蛋白酶分离组织间的细胞
      • 适宜温度：1.哺乳类37℃，2.昆虫类25--28℃，3.冷水鱼20+℃
      • ph：弱碱7.2--7.4，盐溶液同时调节渗透压
      • 溶解氧：液体培养，深层培养细胞摄取溶解氧（影响生长代谢）
      • 动物血清、血浆——保证顺利生长增殖
    • 过程：组织分离成细胞（胰蛋白酶）--原代培养（细胞贴壁接触抑制）--传代培养（无限传代，遗传物质可能改变）
    • 应用：分离提纯医用蛋白质、各类疫苗、抗体、激素、酶，培养病毒（提供足量宿主）..
  • 干细胞技术
    • 具有自我更新、增殖能力的细胞
    • 分类
      • 胚胎干细胞
      • 成体干细胞
        • 多能干细胞
        • 单能干细胞
    • ips细胞：1.特定基因或蛋白导入细胞 2.小分子化合物诱导形成，类似于胚胎干细胞
  • 酶特点：1.专一性 2.高效性 3.反应条件较温和
  • 细胞融合技术
    • 原理：细胞膜具有流动性
    • 融合方法：1.电刺激 2.促融剂（PEG）3.灭活病毒（注意：植物细胞需先用酶降解细胞壁，形成球形原生质体再融合）
    • 筛选：HAT培养基，（三种细胞）
    • 应用：制备单克隆抗体（特异性强、灵敏度高、可长期稳定获得）
      • 步骤：1.患骨髓瘤小鼠体内提取骨髓瘤细胞 2.抗原刺激正常小鼠脾脏b淋巴细胞并提取 3.融合 4.筛选（第一次：筛选杂交瘤细胞；第二次：筛选能产生单克隆抗体的杂交瘤细胞）
    • 优点：克服远缘杂交不亲和的障碍，拓展可杂交亲本范围
  • 细胞核移植技术
    • 原理：动物细胞核具有全能性
    • 方法：显微注射法，受体：卵细胞（1.体积大，易操作 2.含促进细胞分化的因子 3.营养物质丰富）
    • 应用：无性杂交、克隆（细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植）--使实验对象间性状差异较小
  • 胚胎移植技术
    • 发情期注射促性腺激素--超数排卵--配种受精--胚胎移植
    • 1.增加繁殖后代数量 2.保存品种资源和濒危物种
• 酶工程
  • 来源：主要来自微生物
  • 生产与提纯：破碎（一般是原核生物，蛋白质在胞内）--过滤--沉淀（改变ph）--层析--结晶（冷冻干燥）--酶制剂
  • 固定化技术
    • 1.载体结合法 2.交联法 3.包埋法
    • 优点：1.利于回收的再利用 2.提高产品纯度 3.连续反应，提高催化效率
• 基因工程
  • 抗虫棉培养（用到植物组织培养技术）
    • 步骤：1.从某苏菌中提取抗虫基因 2.与运载体重组 3.导入棉花细胞 4.植物细胞培养成棉花植株
  • 工具
    • 限制酶
      • 从原核生物中提取，可切割外源dna
      • 作用：识别特定核苷酸序列并特异性切断两个脱氧核苷酸之间的键（可识别碱基：反向对称重复排列）
    • DNA连接酶
    • 运载体
      • 种类
        • 动植物病毒(腺病毒，去除复制基因），噬菌体
        • 细菌细胞质的环形dna：质粒
      • 条件
        • 1.需有复制原点 2.有多个酶切位点 3.能自我复制 4.具有抗性基因
        • 外源基因一般无法直接进入另一种生物的细胞，会被核酸酶当作抗原分解
      • 结果
        • 停留在细胞种自我复制
        • 接合到染色体DNA上，随染色体自我复制
• 基因编辑
  • CRISPR-Cas9：主要由Cas9蛋白和向导RNA（gRNA）复合物共同完成，能对DNA进行目的性（！）的编辑加工，如：剪切、删除、位移和增加
  • 细菌免疫机制：清除外源入侵DNA--Cas2基因表达Cas2核酸内切酶随机切断外源DNA，存入CRISPR位点，形成免疫记忆，下一次入侵由CRISPR位点转录的RNA便会和蛋白质形成复合物...
  • 相较于转基因技术：不引入外源基因，更安全；随意对DNA进行切割，目的性更强