生物技术
探索现代生物技术的前沿领域，包括基因工程、生物制药和实验技术的应用与发展。
🧬 基因工程DNA操作
限制性内切酶切割DNA双链，为基因克隆做准备
基因工程
通过分子生物学技术对基因进行定向改造，创造新的生物功能
核心技术
基因克隆、转基因技术、基因编辑、蛋白质工程
🔬 CRISPR
🧬 PCR
⚗️ 载体
生物制药
利用生物技术生产药物，包括重组蛋白、抗体和疫苗
主要产品
胰岛素、干扰素、单克隆抗体、疫苗、基因治疗药物
💉 疫苗
🩸 抗体
💊 蛋白质
发酵工程
利用微生物或细胞培养技术大规模生产生物产品
工艺流程
菌种选育、培养基优化、发酵控制、产物分离纯化
🦠 微生物
⚗️ 反应器
🔄 纯化
细胞工程
在细胞水平上进行遗传操作和培养，包括细胞融合和组织培养
关键技术
细胞培养、细胞融合、组织工程、干细胞技术
🧫 培养基
🔬 干细胞
🧬 融合
🔬 核心实验技术
🔄
PCR扩增技术
聚合酶链式反应，体外扩增DNA片段
- 高温变性：DNA双链分离
- 低温退火：引物结合
- 适温延伸：DNA聚合酶合成
- 循环重复：指数级扩增
⚡
凝胶电泳
根据分子大小分离DNA、RNA或蛋白质
- 制备凝胶：琼脂糖或聚丙烯酰胺
- 样品上样：加入染料
- 电场分离：小分子跑得快
- 结果观察：紫外灯下观察
✂️
CRISPR基因编辑
精确修改基因序列的革命性技术
- 设计向导RNA：识别目标序列
- Cas9蛋白切割：定点断裂DNA
- 修复机制：插入或删除序列
- 验证编辑：检测基因改变
🌟 生物技术应用领域
医疗健康
农业生产
环境保护
工业应用
医疗健康领域应用
基因治疗：
• 遗传性疾病治疗：如血友病、免疫缺陷病
• 癌症基因治疗：靶向治疗、免疫治疗
• 基因疫苗：COVID-19 mRNA疫苗
精准医学：
• 个体化用药：根据基因型选择药物
• 疾病易感性检测：预防性筛查
• 分子诊断：早期疾病检测
再生医学：
• 干细胞治疗：组织修复和再生
• 组织工程：人工器官培育
• 基因编辑治疗：直接修正致病基因
• 遗传性疾病治疗：如血友病、免疫缺陷病
• 癌症基因治疗：靶向治疗、免疫治疗
• 基因疫苗：COVID-19 mRNA疫苗
精准医学：
• 个体化用药：根据基因型选择药物
• 疾病易感性检测：预防性筛查
• 分子诊断：早期疾病检测
再生医学：
• 干细胞治疗：组织修复和再生
• 组织工程：人工器官培育
• 基因编辑治疗：直接修正致病基因
农业生产应用
转基因作物：
• 抗虫作物：Bt蛋白表达
• 抗除草剂作物：草甘膦抗性
• 营养强化：黄金大米富含维生素A
分子育种：
• 标记辅助选择：快速育种
• 基因编辑育种：精确改良性状
• 杂交优势利用：提高产量
生物农药：
• 微生物农药：环境友好
• RNA干扰技术：特异性杀虫
• 生物防治：天敌昆虫应用
• 抗虫作物：Bt蛋白表达
• 抗除草剂作物：草甘膦抗性
• 营养强化：黄金大米富含维生素A
分子育种：
• 标记辅助选择：快速育种
• 基因编辑育种：精确改良性状
• 杂交优势利用：提高产量
生物农药：
• 微生物农药：环境友好
• RNA干扰技术：特异性杀虫
• 生物防治：天敌昆虫应用
环境保护应用
生物修复：
• 重金属污染修复：超富集植物
• 石油污染处理：石油降解菌
• 土壤改良：有益微生物接种
废物处理：
• 污水生物处理：活性污泥法
• 有机废物发酵：沼气生产
• 塑料生物降解：可降解材料
环境监测：
• 生物传感器：污染物检测
• 指示生物：环境质量评估
• 基因标记：生态系统监测
• 重金属污染修复：超富集植物
• 石油污染处理：石油降解菌
• 土壤改良：有益微生物接种
废物处理：
• 污水生物处理：活性污泥法
• 有机废物发酵：沼气生产
• 塑料生物降解：可降解材料
环境监测：
• 生物传感器：污染物检测
• 指示生物：环境质量评估
• 基因标记：生态系统监测
工业应用
生物制造：
• 生物燃料：乙醇、生物柴油
• 生物材料：生物塑料、纤维
• 精细化学品：维生素、氨基酸
食品工业：
• 发酵食品：酸奶、酒类
• 食品添加剂：天然色素、防腐剂
• 功能食品：益生菌、保健品
化工应用：
• 生物催化：酶催化反应
• 生物合成：药物中间体
• 绿色化学：减少污染
• 生物燃料：乙醇、生物柴油
• 生物材料：生物塑料、纤维
• 精细化学品：维生素、氨基酸
食品工业：
• 发酵食品：酸奶、酒类
• 食品添加剂：天然色素、防腐剂
• 功能食品：益生菌、保健品
化工应用：
• 生物催化：酶催化反应
• 生物合成：药物中间体
• 绿色化学：减少污染
📅 生物技术发展历程
1953
DNA双螺旋结构发现
沃森和克里克发现DNA双螺旋结构，奠定分子生物学基础
1973
重组DNA技术诞生
博耶和科恩首次实现基因重组，标志着基因工程时代开始
1983
PCR技术发明
卡里·穆利斯发明聚合酶链式反应，革命性地简化DNA扩增
1990
人类基因组计划启动
国际合作项目，旨在测定人类全部基因序列
2012
CRISPR技术成熟
詹妮弗·道德纳和埃马纽埃尔·沙尔庞捷完善CRISPR基因编辑技术
2020
mRNA疫苗应用
COVID-19疫情推动mRNA疫苗技术快速发展和应用
生物技术伦理与安全
基因编辑伦理
基因编辑技术，特别是胚胎基因编辑，引发了关于人类增强、遗传平等和后代影响的伦理争议。需要建立完善的伦理审查制度。
转基因生物安全
转基因生物的环境释放可能对生态系统产生不可预见的影响，需要严格的安全评估和监管措施。
隐私保护
基因信息的收集和使用涉及个人隐私保护，需要防止基因歧视，保护个人遗传信息安全。
公平获取
生物技术产品的高成本可能加剧健康不平等，需要确保技术进步能够惠及全人类。
🧠 生物技术测验
1. CRISPR-Cas9基因编辑技术的核心组件是？
2. PCR技术的三个主要步骤按顺序是？
3. 以下哪个不是生物制药的主要产品？
4. 基因治疗的主要挑战包括？