論述生物工程？論述生物工程:生物工程，是20世紀70年代初開始興起的一門新興的綜合性應用學科，90年代誕生了基于系統論的生物工程，即系統生物工程的概念。所謂生物工程，一般認為是以生物學（特別是其中的分子生物學、微生物學、遺傳學、生物化學和細胞學）的理論和技術為基礎，結合化工、機械、電子計算機等現代工程技術，那么，論述生物工程？一起來了解一下吧。
納米生物工程
靳剛 應佩青
中國科學院力學研究所
（2000年11月-2001年2月）
自中國科學院納米科技網
納米生物工程是什么意思？它究竟包括哪些內容？籠統地講它包括納米醫(yī)學、納米生物技術和納米生物材料等。實際上，醫(yī)學、生物技術和生物材料都是人們熟悉的名詞和內容，當戴上一頂納米的帽子就似乎有了懸念。這里我們先來回顧一下和我們所熟悉的名詞相關的物質和事物，然后再把這些與納米概念聯系起來，看看有了哪些新的變化，通過觀察一些相關的科學研究結果和應用實例，來理解納米生物工程。
一、納米醫(yī)學
大多數人都有生病、吃藥、打針的經歷，醫(yī)學就是研究疾病，治病救人的科學。那么納米醫(yī)學又是什么呢？我們知道人體是由多種器官組成的，如：大腦、心臟，肝，脾，胃，腸，肺，骨骼，肌肉和皮膚；器官又是由各種細胞組成的，細胞是器官的組織單元，細胞的組合作用才顯示出器官的功能。那么細胞又是由什么組成的呢？按現在的認識，細胞的主要成份是各種各樣的蛋白質、核酸、脂類和其它生物分子，可以統稱生物分子，它的種類在數十萬種。生物分子是構成人體的基本成分，它們各自具有獨特的生物活性的，正是它們不同的生物活性決定了它們在人體內的分工和作用。由于人體是由分子構成的，所有的疾病包括衰老本身也可歸因于人體內分子的變化。
《生物工程閱讀收獲》
自然科學起源于古希臘,生物學也不例外.當時實驗作為科學尤其是生物學的一種手段尚未為人們所重視.早期的希臘哲學家認識到一些生理現象如運動,營養(yǎng),感覺,生殖等等都需要加以解釋,并認為只要對之加以思考（就像他們對待哲學問題一樣）就能解決.這種錯誤的思想一直維持到文藝復興時期實驗科學從哲學中解放出來.
達爾文以前對生物學貢獻最大的亞里士多德.他是對生物進行分類的第一人---雖然正式的分類法后來由林奈提出；他首次認識到比較法對于生物學的重要性,而比較法即便是在現代也是貫徹生物學研究始終的一條主線；更重要的是,他從哲學上提出了生物學不僅僅滿足于回答“怎樣”（生物體如何實現其功能的?）的問題,還要解決“為什么”（為什么生命現象會有這么多的目的性?）的問題.而這個“為什么”也就是現代進化生物學家們所提出的最重要的問題.
在文藝復興時期,實驗方法走進了生物學.當時解剖學盛極一時,維薩紐斯發(fā)明了新解剖工具,并出版了《人體解剖》一書.這一時期生物學最重大的發(fā)現來自哈維,提出并論證了血液循環(huán)學說,這在很大程度上得益于當時比較先進的解剖技術.另外著名的解剖學家Borelli曾在他的《動物的運動》一書中論述了關于行動的研究,如利用力學原理分析了血液循環(huán)和鳥的飛行問題.這大概是生物學與物理學的第一次結合.
正如伽利略用他的望遠鏡使物理學的觸須伸向天空一樣,引導生物學進入微觀世界的是列文虎克和他的顯微鏡.這兩個例子說明了儀器在科學研究中可能發(fā)揮的巨大潛力.這時期林奈提出了分類法,博物學也達到了前所未有的高峰,并與生物學一向的主流---解剖學結合起來,互相促進.這個時期生物學的主要興趣很明顯是生物有機體的描述、比較和分類.博物學和解剖學的積累,尤其是比較解剖學方面的數據,為后來的達爾文進化論奠定了基礎.
1859年,根據其對戈拉帕哥斯島和南美動物區(qū)系的研究和一些解剖學和博物學的資料,達爾文提出了進化論.進化論的革命性有兩點：第一,所有有機體都可能來自共同的祖先；第二,進化是有原因的,首先產生遺傳變異,然后對變異的個體進行自然選擇,從根本上否定了拉馬克的自發(fā)進化學說.
19世紀實驗科學方面的一個重大進展是施萊登和施旺的細胞學說,這得益于顯微鏡的發(fā)明.另一個重大進展是孟德爾的遺傳學說,遺傳學在貝特森、摩根等人手中迅速的發(fā)展成一門宏大而成熟的科學.其中值得一提的是麥克林托克用經典遺傳學的手段發(fā)現了轉座子.19世紀中期,綜合遺傳學的理解和對種群進化的認識,形成了一個統一的進化學說---綜合進化論.一些主要的進化生物學的概念如物種形成、進化趨勢等可以在遺傳學上得到新的解釋和認識.
生物學的重大發(fā)現之一就是沃森和克里克發(fā)現DNA雙螺旋結構.在那個時代,DNA作為遺傳物質已經為Avery等證明,因此一個重要的問題是：DNA分子如何攜帶控制發(fā)育過程的全部信息?當時結構生物學手段剛剛建立起來,沃森和克里克利用X衍射信息重建了DNA雙螺旋結構并指出了堿基配對的可能性.這是一次科學家非凡的洞察力和精巧的實驗技能的完美結合.DNA雙螺旋結構宣告了分子生物學時代的來臨,在20世紀七八十年代,中心法則以及其內在的分子機制建立起來后,分子生物學在更大程度上作為一種有力的手段被應用,如闡明分子進化或者發(fā)育的機制等.中心法則確立后,很多有前瞻目光的科學家尋找生物學的新的出路,如Sydney Brenner提出用線蟲研究發(fā)育和神經, Seymour Benzer提出用果蠅做神經和行為等.
縱觀生物學發(fā)展的歷史,所有學說和理論的提出都是有其時代背景的,如比較解剖學和博物學為達爾文進化論的提出建立了基礎；遺傳學的興盛預示了DNA雙螺旋結構的發(fā)現；分子生物學的建立使在分子水平研究進化與發(fā)育等.就像漸變進化論一樣,生物學的發(fā)展也是漸變的.
2.生物學科研手段
生物學作為一門實驗科學主要是建立在解剖學的基礎上的.收集各式各樣的標本,對人體和動植物進行解剖觀察,曾是生物學的主導手段.達爾文的進化論同樣是建立在細致的觀察的基礎上的.列文虎克用自制的顯微鏡第一次觀察到了細胞,以及之后細胞學說的建立,體現了精確的儀器在生物學研究中的巨大威力.在分子生物學尚未建立以前的經典遺傳學時代,將宏觀現象（突變體）與微觀世界（染色體）聯系起來的正是顯微鏡.當時果蠅的巨大染色體（足以在光學顯微鏡下看到清晰的分帶）為遺傳操作和分析提供了很大的便利.在神經生物學上,著名的神經解剖學家Cajal曾用高爾基染色法對大量的神經系統組織標本進行顯微觀察,提出了神經元學說,并以超人的洞察力指出了神經系統信號傳遞的許多基本性質.
遺傳和生化是進行功能性生物學研究的兩大手段.然而在摩爾根的時代,經典的遺傳學更著重于探索遺傳的機制,即遺傳物質是怎樣傳遞的.遺傳學真正作為一種對基因進行大規(guī)模的功能性研究和分析始于Nusslein-Volhard對影響果蠅體節(jié)分化的基因的一次gene screen(2),首次將基因的功能與發(fā)育聯系起來.幾種模式生物的確立極大的方便了系統使用遺傳學手段研究基因的功能以及相互之間的作用.現代遺傳學可以分為兩類：forward genetics和reverse genetics(3,4).前者是依據從表型到基因型的思路,尋找影響某一生物體功能的基因,而后者則是從基因到表型,看某一感興趣的基因是否對生物體的功能造成影響.reverse genetics一般是對一些重要的基因的同源基因進行驗證.最近發(fā)展出來的modifier screen和clonal screen,前者是研究信號通路的很有力的手段,后者則用于一個基因的多種功能.現代遺傳學已經基本上可以做到在特定的一小群細胞中以特定的時間表達或抑制表達某個基因.
生化手段與遺傳學手段恰恰相反.它是首先建立一個功能性的檢測體系,然后用傳統的層析方法純化蛋白.生化方法較遺傳學方法優(yōu)勢在于能夠揭示許多重要蛋白的新功能,而在gene screen中重要蛋白的突變體往往在胚胎期就死亡了,因而看不到成體的表型.王曉東關于cytochrome C在細胞凋亡中的作用就是一個很好的例子.gene screen是發(fā)現不了cytochrome C的,因為cytochrome C是電子傳遞鏈上如此重要的一個分子.他首先建立了一個in vitro的細胞凋亡的體系,然后試著加一些小分子物質如核酸等,看能否加快細胞凋亡的進程,結果發(fā)現了ATP和dATP,而且dATP的效果比ATP強一千倍(5).依靠生化純化蛋白的手段,他分別純化出了cytochrome C,Apaf-1和caspase-9.
在現代生物學研究中,遺傳、生化和分子互相滲透,在基因功能性研究和細胞信號通路的闡明中發(fā)揮了巨大的作用.
顯微鏡在細胞學說的建立中曾發(fā)揮過關鍵的作用.然而因為分辨率太低的原因,在很長一段時間內被生物學家們冷落.而今顯微成像技術有復蘇的趨勢.促使顯微成像技術再次倍受生物學家們關注有兩個原因：一個是激光共聚焦顯微鏡的發(fā)明；另外一個是熒光標記技術的成熟.激光共聚焦顯微鏡最早由Minsky發(fā)明,有效的克服了普通光學顯微鏡因成像平面受到鄰近平面發(fā)出的光的干擾而造成圖像模糊不清的現象.隨著計算機技術的進步,光學成像和圖像處理技術進一步提高,激光共聚焦顯微鏡真正走上了生物學研究的舞臺.熒光標記技術在生物學上的應用同樣經過漫長的道路.盡管熒光標記的抗體在1941年就被應用在生物學研究上,但當時普遍認為抗體只能應用在對感染等免疫學的研究.直到后來人們才意識到,一些針對其他蛋白如actin或tubulin的抗體可以用相似的辦法來制備.當這個觀點為人們所普遍接受后,免疫熒光染色馬上被應用到生物學其他領域.科學家們由此可以觀察到細胞骨架的精細結構、胞內蛋白的定位.熒光技術同時在動態(tài)觀察胞內Ca2+變化等方面得到應用.而當GFP發(fā)現后,科學家們更可通過基因工程技術將GFP標記的特異性蛋白導入細胞內來實時地監(jiān)測生理狀態(tài)下生物大分子的動態(tài)變化.Svoboda使用雙光子熒光顯微技術活體研究神經系統的可塑性應該真正是這方面的扛鼎之作.雙光子成像的最大好處是激發(fā)波長在偏紅外區(qū)域,可以穿透很厚的標本,同時對標本損傷很小,適于活體觀察,光漂白作用也小.他們首次用這項技術觀察到新形成的樹突棘數目與小鼠barrel cortex發(fā)育過程中的可塑性之間的直接關系 ( 6 ). 成像方面胞內單分子監(jiān)測越來越受到重視,FRET(能量共振轉移)、TIRF（全內反射）等技術的不斷成熟,使在活體狀態(tài)下觀察單個分子的運動成為可能.
總之,技術的進步可以說是推動實驗生物學發(fā)展的主要動力.但是我覺得,進行有創(chuàng)造性的生物學研究的一個特點是,始終抓準最基礎和最重要的問題,以正確的技術和合適的標本進行回答.Hodgkin, Huxley巧妙地運用電壓鉗技術,用特定的離子（K+,Na+,Cl-）進出軸突膜上的離子通道來解釋動作電位的產生,最終諾貝爾獎授予他們而非發(fā)明膜片鉗的人；Rod MacKinnon發(fā)現只有結構生物學能夠徹底地解決鉀通道的問題時,馬上由一位電生理學家變?yōu)榻Y構生物學家；王曉東也是一個突出的例子,他成功的關鍵在于,正確的運用技術（生化而非遺傳）解決了關鍵的問題（細胞凋亡的上游信號通路）.成為科學家而非科學匠在于是不是能夠駕馭技術而不致成為技術的奴隸.有時關鍵的問題是什么,大家都比較清楚,優(yōu)秀的科學家還應能判斷出何時能解決這些問題.生物學,或者說實驗科學,本身就是一門解決問題的藝術.
3.我所感興趣的神經發(fā)育科學
神經發(fā)育科學的主旨在于研究神經細胞如何分化成具有軸突和樹突的神經元,細胞遷移和軸突長出是如何被誘導,特異的神經元是如何識別而形成功能性的突觸,連接是如何在發(fā)育進程中被修剪和精細化的.
神經發(fā)育生物學中我最感興趣的是神經元在發(fā)育過程中的極性(7).極性包括兩個方面：一個是神經細胞在形態(tài)發(fā)生中極性的形成---神經細胞在發(fā)育初期會伸出很多的神經突,其中某個神經突在發(fā)育后期會特化為軸突,其余神經突則特化為樹突.軸突和樹突在神經元信號傳遞中的功能是截然不同的,因此極性的建立、加強和維持就顯得特別重要.我們可以問如下的問題：神經細胞最初的極性是如何建立的?有什么分子參與這一過程?極性是如何影響軸突和樹突的長成的?軸突特異性蛋白和樹突特異性蛋白如何在胞內定位?樹突的分支比軸突復雜的多,這是為什么?不同神經元樹突的形態(tài)很不相同,調控樹突分支的分子機制是什么?神經元的極性在成體中又是如何保持的?這些都是很重要且有趣的問題.另一方面是極性在神經細胞遷移和軸突導向中的作用,軸突導向的過程為兩類分子---短程分子和長程分子所介導.這兩類分子在軸突生長錐附近形成梯度分布,排斥或者吸引正在生長的生長錐.例如ephrin就是結合在細胞膜上的,而且在神經系統的某些區(qū)域形成梯度分布,可以排斥正在生長的軸突.其他的分子比如netrin或者semaphorin,以擴散的形式分泌,可作為長程的吸引或排斥分子.這些胞外的信號分子造成胞內某些分子活性的極性分布,如CDC42和PI3K等,這些分子的活性進一步影響細胞骨架的重新分布,如actin和tubulin單體在生長錐的一邊多聚化,在另一邊解聚,從而引起軸突生長錐的轉向.相當有意思的一個問題是,胞外信號分子如此微弱的濃度梯度是如何在胞內進行信號放大以指引生長錐正確的轉向?
對于神經細胞軸突和樹突的極性形成,一個有趣的比較是,軸突對應于上皮細胞的apical side,樹突對應于上皮細胞的basolateral side(9).比如最近發(fā)現在上皮細胞的極性確立中期重要作用的mPar3/mPar6/aPKC在神經細胞的極性形成中也有作用（10）.時松海等發(fā)現mPar3/mPar6/aPKC以及被活化的PI3K集中在發(fā)育中的神經細胞軸突的頂端,而異位表達mPar3/mPar6/aPKC或者抑制PI3K的活性都能有效的抑制軸突的長出,軸突特異性蛋白tuj1不再表達.軸突形成的下游效應分子是微管和微絲.Bradke等作了一個有趣的實驗(11)：他們將微絲特異性藥物cytochasin D局部地加在一條即將特化成樹突的神經突上,發(fā)現它被誘導形成軸突.因此,有可能cytochasin D使微絲去穩(wěn)定,有利于軸突的形成.但是在生理條件下,上游的信號分子如何調控微絲和微管的動態(tài)變化以建立神經元極性仍然是一個待解決的
1. 掌握基本知識要點，“先記憶，后理解”
與學習其它理科一樣，生物學的知識也要在理解的基礎上進行記憶，但是，高中階段的生物學還有著與其它理科不一樣的特點。
對于大家學習了許多年的數學、物理、化學來說，這些學科的一些基本思維要素同學們已經一清二楚，比如：數學中的未知數 X 、化學中的原子、電子以及物理中的力、光等等。而對于生物學來說，同學們要思考的對象即思維元素卻是陌生的細胞、組織、各種有機物和無機物以及他們之間奇特的邏輯關系。因此同學們只有在記住了這些名詞、術語之后才有可能掌握生物學的邏輯規(guī)律，既所謂“先記憶，后理解”。
2. 弄清知識內在聯系，“瞻前顧后”、“左顧右盼”
在記住了基本的名詞、術語和概念之后，同學們就要把主要精力放在學習生物學規(guī)律上來了。這時大家要著重理解生物體各種結構、群體之間的聯系，也就是注意知識體系中縱向和橫向兩個方面的線索。
如：關于DNA，我們會分別在“緒論”、“組成生物體的化合物”和“生物的遺傳和變異”這三個地方學到，但教材中在三個地方的論述各有側重，同學們要前后聯系起來思考，既所謂“瞻前顧后”。又如：在學習細胞的結構時，我們會學習許多細胞器，那么這些細胞器的結構和功能有何異同呢？這需要大家做了比較才能知道，既所謂“左顧右盼”。
生物:強調包括理解運用實驗獲取知識能力考察，注重與人體健康有關的生物知識。
采用記住關鍵詞，然后針對問題理清思路、填充知識，獨立形成答案的解題方法。
學習要安排一個簡單可行的計劃, 改善學習方法.同時也要適當參加學校的活動,全面發(fā)展.
在學習過程中,一定要:多聽(聽課),多記(記重要的題型結構,記概念,記公式),多看(看書),多做(做作業(yè)),多問(不懂就問),多復習,多總結.用記課堂筆記的方法集中上課注意力.
其他時間中,一定要保證學習時間,保證各科的學習質量,不能偏科.
每天要保證足夠的睡眠(8小時),保證學習效率.
安排適當的自由時間用于與家人和朋友的交往及其他活動.
通過不懈的努力,使成績一步一步的提高和穩(wěn)固.對考試盡力, 考試時一定要心細,最后沖刺時,一定要平常心.考試結束后要認真總結,以便于以后更好的學習.
眼下:放下包袱,平時:努力學習.考前:認真?zhèn)鋺?zhàn),考試時:不言放棄,考后:平常心.切記!
成功永遠來自于不懈的努力,成功永遠屬于勤奮的人.祝你成功.
這是一道論述題，我自己按照我的理解給你回答一下吧，希望能夠給你一些幫助
首先要知道抗菌肽的表達系統是真核的還是原核的，答題的思路是：
1、利用genbank搜索已知序列，如果沒有則需要自行測序
2、分別測出N端和C端個15個氨基酸序列，利用密碼子簡并性和偏愛性設計引物
3、引物設計出來以后抽提總RNA，用RT-PCR對抗菌肽對應的基因進行擴增。
4、測序，將目的基因連接到T載體上，轉化入克隆菌（如TG1），藍白斑篩選，用PCR和酶切鑒定重組結果，獲得重組質粒后，以此為模板進行測序，驗證目的基因的準確性。
5、選擇適合的表達系統和適合的載體。可采用大腸桿菌原核表達系統，將目的基因從與T載體的重組質粒上進行雙酶切后連接到適合的載體（如pET28a）上，轉化入克隆菌（如TG1）并大量克隆，用酶切和PCR鑒定重組結果。也可采用真核表達系統，若改小分子抗菌肽是真核表達的蛋白，易糖基化、易翻譯后修飾，則用原核表達系統難以表達天然產物結構功能相似的蛋白。故采用真核表達系統。通過位點特異的轉座可方便地將外源基因插入到病毒穿梭載體上，然后提取含有外源基因的重組DNA，將其轉染昆蟲細胞即可獲得含有外源基因的重組病毒用于表達目的蛋白。
以上就是論述生物工程的全部內容，“生物反應工程”是一門結合工程知識的生物工程專業(yè)基礎的課程。其理論基礎為工程數學、化學反應工 程、生物反應工程、反應器分析、生化工程，著重于不同操作方法和不同影響因素下各類生物反應器的分析。全課程分為三部分，第一部分為生物反應的基本原理，論述酶動力學、內容來源于互聯網，信息真?zhèn)涡枳孕斜鎰e。如有侵權請聯系刪除。
