一、發酵工程
發酵工程是指採用工程技術手段,利用生物,主要是微生物的某些功能,為人類生產有用的生物產品,或直接用微生物參與控制某些地生產過程的一種技術。人們熟知的利用酵菌發酵製造啤酒、果酒、工業酒精、利用乳酸菌發酵製造乳酪和酸牛奶、利用真菌大規模生產青黴素等都是這方面的例子。隨著科學技術的進步,發酵技術有了很大的發展,並且已經進入能人為控制和改造微生物,使這些微生物為人類生產產品的現代發酵工程階段。現代發酵工程作為現代生物技術的一個重要組成部分,具有廣闊的前景。例如,利用DNA重組技術有目的地改造原有的菌種並且提高其產量;利用微生物發酵生產藥品,如人的胰島素、干擾素和生長激素等。
二、細胞工程
細胞工程是指應用細胞生物學和分子生物學的方法,透過某種工程學手段,在細胞整體水平或細胞器水平上,按照人們的意願來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品的一門綜合技術科學。
細胞工程涉及的領域相當廣泛,就其技術範圍而言,大致有細胞融合技術、細胞拆合技術、染色體匯入技術、基因轉移技術、胚胎移植技術和細胞組織培養技術等。
1.植物組織培養:在人工操作下,將植物的器官、組織或細胞從植物體上取出,在一定的容器裡供給適當的營養物質,使它們得到分化、發育和生長的培養技術。用於組織培養中的植物細胞或器官稱為外植體。外植體在人工培養基上恢復分裂後,形成一群形態、結構相同或相似的還未分化的細胞群稱為愈傷組織,愈傷組織細胞在一定的外界因素的誘導下開始分化,最後發育成一個完整的植物體。該技術的基本原理是植物細胞的全能性。這一技術目前主要用於作物的改良和有用生理物質的生產方面。採用植物組織培養技術,用一小塊植物組織在一年內就能培養出成千上萬甚至幾十萬株小苗,這對引入優良品種或難以繁殖的名貴品種更具優越性。由相物的莖尖通常不受病毒感染,利用莖地行組織培養就可以獲得無病毒植株。
2.克隆動物:一般是指透過無性繁殖形成動物後代。1997年,英國生物學家首次用羊的體細胞成功地克隆了一隻小母羊,即多利綿羊。克隆是指無性繁殖系,具體地說,是指從一個共同的祖先,透過無性繁殖的方法產生出來的一群遺傳特性相同的DNA分子、細胞或個體。克隆也可指無性繁殖的過程。
3.單克隆抗體:將免疫B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合在一起,形成雜交瘤細胞。這種細胞既能像腫瘤細胞那樣長期進行無性繁殖,又能像B淋巴細胞那樣分泌抗體。而且由於這種抗體可以是由單一的無性繁殖細胞系的細胞產生的,故又稱為單克隆抗體。這種技術在臨床上得到了廣泛的應用。
三、基因工程
基因工程也稱為遺傳工程,是生物技術的主體技術。基因工程是指按照人類的願望,將不同生物的遺傳物質在體外人工剪下並和載體重組後轉入細胞內進行擴增,並表達產生所需蛋白質的技術。基因工程能夠打破種屬的界限,在基因水平上改變生物遺傳性,並透過工程化為人類提供有用產品及服務。
1.基因工程的基本步驟
第一步:獲得符合人類意願的基因,即獲得目的基因。目的基因是依據基因工程設計中所需要的某些DNA分子片段,含有所需要的完整的遺傳資訊。
第二步:把目的基因接到某種運載體上,常用的運載體有能夠和細菌共生的質粒、溫和噬菌體(病毒)等。
第三步:透過運載體把目的基因帶入某生物體內,並使它得到表達。目的基因的表達是指目的基因進入受體細胞後能準確地轉錄和翻譯。目的基因能否表達是基因工程是否成功的關鍵。
一、發酵工程
發酵工程是指採用工程技術手段,利用生物,主要是微生物的某些功能,為人類生產有用的生物產品,或直接用微生物參與控制某些地生產過程的一種技術。人們熟知的利用酵菌發酵製造啤酒、果酒、工業酒精、利用乳酸菌發酵製造乳酪和酸牛奶、利用真菌大規模生產青黴素等都是這方面的例子。隨著科學技術的進步,發酵技術有了很大的發展,並且已經進入能人為控制和改造微生物,使這些微生物為人類生產產品的現代發酵工程階段。現代發酵工程作為現代生物技術的一個重要組成部分,具有廣闊的前景。例如,利用DNA重組技術有目的地改造原有的菌種並且提高其產量;利用微生物發酵生產藥品,如人的胰島素、干擾素和生長激素等。
二、細胞工程
細胞工程是指應用細胞生物學和分子生物學的方法,透過某種工程學手段,在細胞整體水平或細胞器水平上,按照人們的意願來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品的一門綜合技術科學。
細胞工程涉及的領域相當廣泛,就其技術範圍而言,大致有細胞融合技術、細胞拆合技術、染色體匯入技術、基因轉移技術、胚胎移植技術和細胞組織培養技術等。
1.植物組織培養:在人工操作下,將植物的器官、組織或細胞從植物體上取出,在一定的容器裡供給適當的營養物質,使它們得到分化、發育和生長的培養技術。用於組織培養中的植物細胞或器官稱為外植體。外植體在人工培養基上恢復分裂後,形成一群形態、結構相同或相似的還未分化的細胞群稱為愈傷組織,愈傷組織細胞在一定的外界因素的誘導下開始分化,最後發育成一個完整的植物體。該技術的基本原理是植物細胞的全能性。這一技術目前主要用於作物的改良和有用生理物質的生產方面。採用植物組織培養技術,用一小塊植物組織在一年內就能培養出成千上萬甚至幾十萬株小苗,這對引入優良品種或難以繁殖的名貴品種更具優越性。由相物的莖尖通常不受病毒感染,利用莖地行組織培養就可以獲得無病毒植株。
2.克隆動物:一般是指透過無性繁殖形成動物後代。1997年,英國生物學家首次用羊的體細胞成功地克隆了一隻小母羊,即多利綿羊。克隆是指無性繁殖系,具體地說,是指從一個共同的祖先,透過無性繁殖的方法產生出來的一群遺傳特性相同的DNA分子、細胞或個體。克隆也可指無性繁殖的過程。
3.單克隆抗體:將免疫B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合在一起,形成雜交瘤細胞。這種細胞既能像腫瘤細胞那樣長期進行無性繁殖,又能像B淋巴細胞那樣分泌抗體。而且由於這種抗體可以是由單一的無性繁殖細胞系的細胞產生的,故又稱為單克隆抗體。這種技術在臨床上得到了廣泛的應用。
三、基因工程
基因工程也稱為遺傳工程,是生物技術的主體技術。基因工程是指按照人類的願望,將不同生物的遺傳物質在體外人工剪下並和載體重組後轉入細胞內進行擴增,並表達產生所需蛋白質的技術。基因工程能夠打破種屬的界限,在基因水平上改變生物遺傳性,並透過工程化為人類提供有用產品及服務。
1.基因工程的基本步驟
第一步:獲得符合人類意願的基因,即獲得目的基因。目的基因是依據基因工程設計中所需要的某些DNA分子片段,含有所需要的完整的遺傳資訊。
第二步:把目的基因接到某種運載體上,常用的運載體有能夠和細菌共生的質粒、溫和噬菌體(病毒)等。
第三步:透過運載體把目的基因帶入某生物體內,並使它得到表達。目的基因的表達是指目的基因進入受體細胞後能準確地轉錄和翻譯。目的基因能否表達是基因工程是否成功的關鍵。