① 生物工程技术包括哪些具体的内容
生物工程技术包括基因工程、DNA重组技术的物质基础、DNA重组技术的一般操作步骤、细胞工程。
1、基因工程
基因工程是指在基因水平上,按照人类的需要进行设计,然后按设计方案创建出具有某种新的性状的生物新品系,并能使之稳定地遗传给后代。基因工程采用与工程设计十分类似的方法,明显地既具有理学的特点,同时也具有工程学的特点。
生物学家在了解遗传密码是RNA转录表达以后,还想从分子的水平去干预生物的遗传。1973年,美国斯坦福大学的科恩教授,把两种质粒上不同的抗药基因"裁剪"下来,"拼接"在同一个质粒中。当这种杂合质粒进入大肠杆菌后,这种大肠杆菌就能抵抗两种药物,且其后代都具有双重抗菌性,科恩的重组实验拉开了基因工程的大幕。
DNA重组技术是基因工程的核心技术。重组,顾名思义,就是重新组合,即利用供体生物的遗传物质,或人工合成的基因,经过体外切割后与适当的载体连接起来,形成重组DNA分子,然后将重组DNA分子导入到受体细胞或受体生物构建转基因生物,该种生物就可以按人类事先设计好的蓝图表现出另外一种生物的某种性状。
2、DNA重组技术的物质基础
(1)目的基因
基因工程是一种有预期目的的创造性工作,它的原料就是目的基因;所谓目的基因,是指通过人工方法获得的符合设计者要求的DNA片段。在适当条件下,目的基因将会以蛋白质的形式表达,从而实现设计者改造生物性状的目标。
(2)载体
目的基因一般都不能直接进入另一种生物细胞,它需要与特定的载体结合,才能安全地进入到受体细胞中。目前常用的载体有质粒、噬菌体和病毒。
质粒是在大多数细菌和某些真核生物的细胞中发现的一种环状DNA分子,它位于细胞质中。许多质粒含有在某种环境下可能是必不可少的基因。
噬菌体是专门感染细菌的一类病毒,由蛋白质外壳和中心的核酸组成。在感染细菌时,噬菌体把DNA注入到细菌里,以此DNA为模板,复制DNA分子,并合成蛋白质,最后组装成新的噬菌体。当细菌死亡破裂后,大量的噬菌体被释放出来,去感染下一个目标。
质粒、噬菌体和病毒的相似之处在于,它们都能把自己的DNA分子注入到宿主细胞中并保持DNA分子的完整,因而,它们成为运载目的基因的合适载体。因此,基因工程中的载体实质上是一些特殊的DNA分子。
(3)工具酶基因工程需要有一套工具,以便从生物体中分离目的基因,然后选择适合的载体,将目的基因与载体连接起来。DNA分子很小,其直径只有20埃(10-10米)。基因工程实际上是一种“超级显微工程”,对DNA的切割、缝合与转运,必须有特殊的工具。
1968年,科学家第一次从大肠杆菌中提取出了限制性内切酶。限制性内切酶最大的特点是专一性强,能够在DNA上识别特定的核苷酸序列,并在特定切点上切割DNA分子。70年代以来,人们已经分离提取了400多种限制性内切酶。有了它,人们就可以随心所欲地进行DNA分子长链切割了。表4-3是一些限制性内切酶的识别位点
1976年,5个实验室的科学家几乎同时发现并提取出一种酶,作DNA连接酶。从此,DNA连接酶就成了 “粘合”基因的“分子粘合剂”。
3、DNA重组技术的一般操作步骤
一个典型的DNA重组包括五个步骤:
(1)目的基因的获取
目前,获取目的基因的方法主要有三种:反向转录法、从细胞基因组直接分离法和人工合成法。
反向转录法是利用mRNA反转录获得目的基因的方法。现在用这种方法人们已先后合成了家兔、鸭和人的珠蛋白基因、羽毛角蛋白基因等。
从细胞基因组中直接分离目的基因常用"鸟枪法",因为这种方法犹如用散弹打鸟,所以又称"散弹枪法"。用"鸟枪法"分离目的基因,具有简单、方便和经济等优点。许多病毒和原核生物、一些真核生物的基因,都用这种方法获得了成功的分离。
化学合成目的基因是20世纪70年代以来发展起来的一项新技术。应用化学合成法,可在短时间内合成目的基因。科学家们已相继合成了人的生长激素释放抑制素、胰岛素、干扰素等蛋白质的编码基因。
(2)DNA分子的体外重组
体外重组是把载体与目的基因进行连接。例如,以质粒作为载体时,首先要选择出合适的限制性内切酶,对目的基因和载体进行切割,再以DNA连接酶使切口两端的脱氧核苷酸连接。于是目的基因被镶嵌进质粒DNA,重组形成了一个新的环状DNA分子(杂种DNA分子)。
(3)DNA重组体的导入
把目的基因装在载体上后,就需要把它引入到受体细胞中。导入的方式有多种,主要包括转化、转导、显微注射、微粒轰击和电击穿孔等方式。转化和转导主要适用于细菌一类的原核生物细胞和酵母这样的低等真核生物细胞,其他方式主要应用于高等动植物的细胞。
(4)受体细胞的筛选
由于DNA重组体的转化成功率不是太高,因而,需要在众多的细胞中把成功转入DNA重组体的细胞挑选出来。应事先找到特定的标志,证明导入是否成功。 例如,我们常用抗生素来证明证明导入的成功。
(5)基因表达
目的基因在成功导入受体细胞后,它所携带的遗传信息必须要通过合成新的蛋白质才能表现出来,从而改变受体细胞的遗传性状。目的基因在受体细胞中要表达,需要满足一些条件。
例如,目的基因是利用受体细胞的核糖体来合成蛋白质,因此目的基因上必须含有能启动受体细胞核糖体工作的功能片段。
这五个步骤代表了基因工程的一般操作流程。人们掌握基因工程技术的时间并不长,但已经获得了许多具有实际应用价值的成果。基因工程作为现代生物技术的核心,将在社会生产和实践中发挥越来越重要的作用。
4、细胞工程
关于细胞工程的定义和范围还没有一个统一的说法,一般认为,细胞工程是根据细胞生物学和分子生物学原理,采用细胞培养技术,在细胞水平进行的遗传操作。细胞工程大体可分染色体工程、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技术。所谓细胞培养,就是将生物有机体的某一部分组织取出一小块,进行培养,使之生长、分裂的技术。细胞培养又叫组织培养。近二十年来细胞生物学的一些重要理论研究的进展,例如细胞全能性的揭示,细胞周期及其调控,癌变机理与细胞衰老的研究,基因表达与调控等,都是与细胞培养技术分不开的。
体外细胞培养中,供给离开整体的动植物细胞所需营养的是培养基,培养基中除了含有丰富的营养物质外,一般还含有刺激细胞生长和发育的一些微量物质。培养基一般有固态和液态两种,它必须经灭菌处理后才可使用。此外,温度、光照、振荡频率等也都是影响培养的重要条件。
(1)生物工程专业中哪些方面和化学有关扩展阅读:
生物工程,是20世纪70年代初开始兴起的一门新兴的综合性应用学科。
所谓生物工程,一般认为是以生物学(特别是其中的微生物学、遗传学、生物化学和细胞学)的理论和技术为基础,结合化工、机械、电子计算机等现代工程技术,充分运用分子生物学的最新成就,自觉地操纵遗传物质,定向地改造生物或其功能,短期内创造出具有超远缘性状的新物种,再通过合适的生物反应器对这类“工程菌”或“工程细胞株”进行大规模的培养,以生产大量有用代谢产物或发挥它们独特生理功能一门新兴技术。
生物工程包括五大工程,即遗传工程(基因工程)、细胞工程、微生物工程(发酵工程)、酶工程(生化工程)和蛋白质工程。
在这五大领域中,前两者作用是将常规菌(或动植物细胞株)作为特定遗传物质受体,使它们获得外来基因,成为能表达超远缘性状的新物种——“工程菌”或“工程细胞株”。
后三者的作用则是这一有巨大潜在价值的新物种创造良好的生长与繁殖条件,进行大规模的培养,以充分发挥其内在潜力,为人们提供巨大的经济效益和社会效益。
② 生物工程专业平时都学哪些专业课
生物工程专业主要学习生物科学基本知识和较系统的生物工程原理,课程分为通识类课程,生物类课程,化学类课程,工程技术类课程。
根据年级划分,大一除了数学英语等通识类课程外,主要学无机化学、有机化学、工程制图、物理,有实验课和理论课,理论课主要学习教材知识点,无机化学实验是酸碱滴定,用滴定管测待测物的浓度;有机化学实验是制备各种有机物,比如茶叶提取咖啡因;物理实验是光学、电学实验。
大四课程相对较少,主要是一些综合性实验,一般集中上几天或者几周。比如微生物学综合实验,发酵工程综合实验等等。大部分都是技能性强,主要学习实际操作。
上面说的主要是必修课,还有一类课程是专业推荐选修课,可以在大二大三自由选课,完成规定学分即可,这些课程也是偏应用方向,比如生物技术制药、发酵工厂设计,当然这些选修课的设置也会因学校而异。
③ 生物工程能算是化学相关专业吗学过,生物化学,无机及分析化学,物理化学,化工原理,有机化学
可以算作化学相关专业。生物工程是生物学、化学和工程学等几个学科的交叉学科。
④ 生物工程专业主要学哪些课程
本科期间生物工程专业的同学涉及的专业课还是很多的,毕竟现在不管想学好什么专业,都需要对其他一些专业有所了解。具体哪个学期学哪门课程确实有些记不清了,所以就按照印象把学过的课程归为几类吧,如果确实对课程安排有详细了解的需求,可以去你想要报考学校或者说你的学校官网里查阅一下,因为每个学校相同专业设置的课程也会有所出入,只能说是根据我所了解的现状进行回答,这一点应该还是可以理解滴吧。
第一类:通用类
这个是我自己命名的,哈哈。意思就是不管你学什么专业,基本都有这些课程。主要包括英语课、体育课、计算机课、高等数学、线性代数、军事理论课、马克思主义哲学原理(政治类课程名字记不清了,总之还有其他思政课)。
其中高等数学课会根据专业区分课程难度,像我有的同学只需要修一学期的高等数学课,但生物工程专业修了两学期,另外不是所有专业同学都需要修线性代数。英语课程应该也是有些不一样的,选修课程可以根据自己兴趣来。
总之就是很多生物类分支课程可供选择。另外,有些学校为了提升学生整体素质,还开设其他选修课,如果你是想读这个专业的话,可以进一步了解一下。
⑤ 化学与生物工程专业的关系大么
很大。基础课就有无机化学有机化学物理化学,专业课有重中之重的生物化学,化学不好可不行。
⑥ 大学学生物工程专业是不是也要学化学
大学生物工程专业需要学习化学。
主干学科:生物学、化学、化学工程与技术。
主要课程:有机化学、生物化学、微生物学、化工原理、生化工程、生物工艺学、发酵设备。
主要实践性教学环节:军训、生产实习、化工原理课程设计、工艺实验、专业课程设计、毕业实习、毕业作业等,共安排35周左右。
(6)生物工程专业中哪些方面和化学有关扩展阅读:
一、生物工程专业的设置背景
生物工程专业培养德智体美全面发展,适应市场经济体制和改革开放需要,掌握现代生物工程技术及其产业化科学原理、工艺过程和工程设计等基本理论,基本技能,能在保健品、制药等领域从事生产、产品技术研究开发、质量检测和企业管理的高级应用型技术人才。
二、生物工程专业的培养要求
生物工程专业通过学习生物技术及其产业化的科学原理、工艺技术过程和工程设计等基础理论,掌握生物技术与工程领域的生产管理和新技术的研究、新产品开发的基本技能。
三、生物工程专业的知识技能
1、具有较扎实的自然科学基础,较好的人文社会科学基础和外语语言综合能力;
2、掌握生物化学、化工原理、物理化学、化学工程、生化工程的基本知识理论;
3、掌握生物技术及其产业化的科学原理等基础知识;
4、掌握生物工程的相关法律法规;
5、掌握相关领域的知识;
6、掌握一门必要的外语能力,能够读一些外文。
四、生物工程专业的主干课程
高等数学、线性代数、无机化学与化学分析、植物组织培养技术、有机化学、生物化学、化工原理、生化工程、微生物学、细胞生物学、遗传学、分子生物学、基因工程、细胞工程、蛋白质工程、微生物工程、生物工程下游技术、发酵工程设备、概率论与数理统计、动物生理学、生态学等。
⑦ 生物工程专业与化学有好大关连吗
有些关联。
主要课程,不同院校不一样,不过化学学号有必要。
高等数学、线性代数、无机化学与化学分析、植物组织培养技术、有机化学、生物化学、化工原理、物理化学、化学工程、生化工程、生物分离工程、微生物学、细胞生物学、遗传学、胚胎工程、分子生物学、基因工程、细胞工程、蛋白质工程、微生物工程、生物工程下游技术、发酵工程设备、概率论与数理统计、生物统计学、免疫学、动物生理学、生态学、生物药剂学及药物动力学、生物制药工程、生物分离工程、药物分析、仪器分析等。
⑧ 与化学生物有关的专业有哪些
化学有关的专业有:环境科学、环境工程学、应用化学、化学生物学、分子科学与工程、生物化学与分子生物学、无机非金属材料工程、高分子材料与工程、化学工程与工艺、制药工程、化工与制药、食品工程、纺织工程、印染工程、皮革工程、采矿工程、冶金工程、无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、结构化学、材料化学、高分子化学等
⑨ 生物工程用的化学知识主要是哪些方面,难的又是那一些呢
本专业培养具备扎实的生物技术和药学基础理论、基本知识, 熟练掌握现代生物技术和制药技术的常用实验流程,初步了解生物技术制药企业生产和销售环节的流程,能够胜任现代生物技术实验室和生物技术制药企业岗位基本要求的德、智、体、美全面发展的生物人才。主要课程:生物化学、微生物及免疫学、药理学、天然药物化学、发酵工程工艺、药物制剂技术、生物药物分析与检测技术、制药设备和分离纯化技术、动物组织培养和生物制品技术、生物制药工艺、药事管理。
⑩ 生物工程要学那些
生物工程专业旨在培养具有扎实的现代生命科学理论基础和熟练的操作技能与工程基础知识、掌握计算机以及外语的高级专业人才。研究方向为生物大分子的结构与功能、基因分子生物学、人类与动物分子遗传学、微生物代谢与调控以及植物基因工程等。
该专业主要学习与基因工程、蛋白质工程等相关的基础理论和操作技能。主要课程有:普通生物学、生物化学、神经生物学、微生物学、微生物原理、基因工程原理与方法、细胞工程、生化工程、酶与酶工程、发酵工程、计算机在生命科学中的应用、生命科学信息与情报、生命科学基础讲座等。
生物技术是培养在生物科技领域从事科学研究、教学和应用开发工作的高水平人才的专门系科。生物技术专业主要包括生物芯片技术、微生物发酵工程、藻类技术、细胞工程及酶工程和生态环境工程。
为使学生适应未来生物科技发展的需要,培养学生不仅注重生物学知识的学习和实验技术的训练,而且重视学生在数、理、化、计算机等方面的培养和训练,还需学习无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、普通生物学、生物化学、细胞生物学、微生物学、遗传学、分子生物学、动物生理学、生物物理学及电工与电子技术、计算机软硬件技术基础课程。另有神经生物学、发育生物学、免疫学和生物工程学等一系列课程可选修。