生物技术概论(高立图书)

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5.2.2 細菌的轉形過程
圖5.3 細菌細胞的轉形作用。
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5.2.2 細菌的轉形過程
圖5.4 電穿洞法是將細菌進行轉型處理的一種迅速而有效的技術。
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5.2.3 選殖和表現技術
產生細菌之融合蛋白質以使合成並分離出重組蛋白 質
圖5.7 研究蛋白質交互作用的酵母菌雙雜交系統。
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5.3 在各種日常應用性中使用微生物
5.3.1 食物產品
凝乳酶(rennin) 醱酵(fermentation) 醱酵性微生物
腺嘌呤核苷三磷酸(adenosine triphosphate, ATP) 好氧微生物(aerobes) 厭氧微生物(anaerobe) 乳酸醱酵過程(lactic acid fermentation) 酒精(乙醇 )醱酵過程[alcohol (ethanol) fermentation]
第五章
微生物生物技術
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5-1
讀完本章節之後，讀者應該可以做到下列幾點
可就原核細胞結構與真核細胞結構有著不同之處來舉例，並且 能描述出許多常見的細菌形狀。
描述出細菌的實質特徵，並以此做為生物技術應用時有用的工 具與生物模式。
可就範例說明酵母如何作為生物技術的一種有價值的角色來舉 例。
圖5.10 抗生素和其他抗微生物藥物以各種方式運作以對抗微生物。
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5.3 在各種日常應用性中使用微生物
5.3.4 在各種應用中的微生物 5.3.5 重組微生物的田野應用性
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5.4 疫苗
圖5.11 使用抗生素和疫苗來對抗因為微生物所引起的傳染病。
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5.2 微生物作為工具
5.2.1 微生物酵素
耐熱性酵素(thermostable enzyme) 嗜熱菌(thermophile)
5.2.2 細菌的轉形過程
轉形過程(transformation) 勝任細胞(competent cell) 電穿孔法(electroporation)
定義生物恐怖主義，辨識出可能構成如生化武器威脅的微生物 種類，並且討論可能被使用來偵測、辨識、與抵抗生化武器的 一些生物技術策略。
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章節內容：
5.1 微生物的構造 5.2 微生物作為工具 5.3 在各種日常應用性中使用微生物 5.4 疫苗 5.5 微生物基因組 5.6 微生物診斷法 5.7 對抗生物恐怖主義
生物冷光 (bioluminescence) 螢光素酶(luciferase) 報導者基因 (reporter gene)
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5.2.3 選殖和表現技術
圖5.6 生物冷光性海洋細菌， 發光基因的一種來源。
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5.2.3 選殖和表現技術
酵母菌雙雜交系統
融合蛋白質(fusion protein) 表現型載體(expression vector) 親和性層析法(affinity chromatography)
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5.2.3 選殖和表現技術
圖5.5 融合蛋白質。
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5.2.3 選殖和表現技術
微生物蛋白質作為報導者
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5.4.2 疫苗是如何製造的？
圖5.14 HIV生命週期。
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5.4.2 疫苗所針對的細菌目標和病毒目標
新型疫苗或者改良疫苗所針對的一些細菌和病毒標 的包括有肝炎(A型、B型、C型、和D型 )、性病 ( 疱疹、淋病、和披衣菌 )、HIV、流行性感冒、瘧 疾、和結核病。
抗生素
Streptomyces griseus ( 細菌 )
使用來治療孩童的許多細菌感染現象的口服型抗生素
Streptomyces
使用來治療人體尿道感染現象；一般會使用添加在動物
aureofaciens ( 細菌 ) 飼料中，以減少傳染病和激發產肉率
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5.3.3 使用微生物對抗其他的微生物
因子VIII
血液凝結因子
使用於治療某些血友症 ( 因為缺乏血液凝結因子而導致出 血性疾病 ) 的患者
粒狀細胞群形成 刺激白血球的生產量 促進因子
使用來提升某種白血球的生產量；在骨髓移植手術之後刺 激血細胞的生產量
生長激素 ( 人、牛、豬 )
激發骨骼和肌肉組織隻生 在人體身上，使用來治療罹患侏儒症患者。可以改善豬和
基的抗氧化劑
至最小化
血組織纖維蛋白 消除血塊凝結 分解酶原 (tPA)
使用來治療心臟病發作病患和中風症狀存活者
疫苗 ( 譬如，Ｂ 刺激免疫系統以抑制細菌 使用來讓人類與動物具有免疫力，以對抗各種病原體；此
型肝炎疫苗 )
和病毒的感染現象
外也使用在一些癌症腫瘤的治療方法中
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5.3.3 使用微生物對抗其他的微生物
長性的荷爾蒙
牛的產肉率，以及激發母牛的牛奶生產量
胰島素
身體細胞攝取葡萄糖時所 使用來控制糖尿病患者的血糖濃度 需要的荷爾蒙
干擾素和白介素 刺激血球細胞的生長和 製造
治療如白血病等血液細胞癌症，改善血小板數量，以及這 類蛋白質的其中一些可以被使用來治療不同的癌症類型
超氧化物歧化酶 能夠結合與破壞有害自由 在心臟病發作期間和後續治療期間能夠將組織損害性降低
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5.1 微生物的構造
細菌細胞也具有下列的結構特徵：
DNA並未包含在細胞核之內，典型上DNA是由缺乏組織 蛋白的單一環狀染色體所構成的。
細菌可能含有質體DNA。 細菌只有極少數的膜圍繞胞器。 環繞細胞膜的細胞壁其結構上不同於植物細胞的細胞壁。
細胞壁是由複雜之多醣和蛋白質組成而稱為胜肽聚醣 (peptidoglycan)的物質所構成的，因此細胞壁能形成足以 保護細胞並且決定其形狀的一層堅硬外在屏障。在古細菌， 這種構造並不會含有胜肽聚醣。 有些細菌會含有碳水化合物的外層，而形成一種被稱為是 莢膜的結構。
抗生素的一般用途
急救油膏和皮膚乳液
廣泛使用來治療細菌感染情況，尤其是使用於孩童身上
新黴素 青黴素 鏈黴素 四環黴素
Streptomyces fradiae ( 細菌 )
皮膚油膏和其他的局部用乳液
Penicillium notatum 使用於人類與農場動物 ( 牛和豬 ) 的注射型或者口服型
( 真菌 )
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5.4.1 抗體的一個引子
圖5.12 抗原激發免疫系 統的抗體生產過程。
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5.4.1 抗體的一個引子
圖5.13 抗體的作用機制。
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5.4.2 疫苗是如何製造的？
疫苗(vaccines) 疫苗類型
次單元疫苗(subunit vaccines) 減毒疫苗(attenuated vaccines) 去活性疫苗(inactivated vaccines) 逆轉錄病毒(retroviruses)
人類疾病症狀
萊姆病 眼睛傳染病，生殖器官 – 泌尿道傳染病 ( 亦即，骨盆腔發炎疾病 ) 嚴重性食物傳染病 ( 腹瀉 ) 孩童的嚴重傳染病 ( 眼睛、喉嚨、和耳朵的傳染病，腦膜炎 ) 胃 ( 胃黏膜 ) 潰瘍 李氏桿菌症 ( 嚴重性食物傳染病 ) 結核病 腦膜炎和血液傳染病 肺炎，慢性肺傳染病 斑疹傷寒 地中海型斑疹熱 急性 ( 短期 ) 呼吸道感染 鼠疫 霍亂 ( 腹瀉疾病 )
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5.3.1 食物產品
圖5.8 醱酵過程。
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5.3.2 治療性蛋白質
在細菌中製造出重組的胰島素
第一類型糖尿病(Type I diabetes mellitus)或者胰島素依賴 型糖尿病(insulin-dependent diabetes mellitus)
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5.1 微生物的構造
球菌(cocci) 桿菌(bacilli)
圖 5.1 細菌的外形。
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5.1 微生物的構造
圖5.2 培養中的細菌。
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5.1.1 酵母菌也是重要的微生物
酵母菌 (yeast) 真菌 (fungi) 好氧狀態 (aerobic condition) 厭氧狀態 (anaerobic condition) 批次製程 (batch process)
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5.5 微生物基因組
微生物基因組計畫(Microbial Genome Program, MGP)
5.5.1 為什麼需要定序出微生物的基因組？ 5.5.2 微生物基因組的定序策略
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5.5.2 微生物基因組的定序策略
圖5.15 微生物基因組 的隨機性定序分析。
- 半乳糖苷酶[(-gal)]
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5.3.2 治療性蛋白質
圖5.9 使用細菌生產人類胰島素的過程。
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5.3.2 治療性蛋白質
表5.1 來自重組型細菌的治療型蛋白質
蛋白質
功能
醫學應用性
DNase
分解DNA的酵素
治療纖維囊腫病變病患
紅血球生成素 激發紅細胞的生產過程 使用於治療罹患貧血症 ( 低紅血球細胞數量 ) 的病患
定義醱酵過程，並且討論在酒精和乳酸醱酵等兩者之間的不同 之處。除此之外，可就在一般食品和酒精飲料的製程中，每種 醱酵過程的重要來舉例。
可就DNA重組的細菌，列舉出它們所產生的具有醫學重要性的蛋 白質。
描述出微生物如何在許多疫苗的研發和製造過程中扮演著重要 角色，並且提供出一些重要的疫苗範例。
描述出微生物基因組計畫的目的，並且討論學習微生物基因組， 對科學家而言是如何具有其價值性的。
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雖然最多量的微生物是細菌、但是微生物也包含有 病毒、如酵母與真菌之類的真菌、藻類、和稱為原 生動物的單細胞生物體。
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5.1 微生物的構造
真核(eukaryotic)細胞：如酵母菌等真菌、藻類和稱 為原生動物的單細胞生物體。
原核細胞(prokaryotic cells)包括有細菌域(Domains Bacteria)與古細菌域(Domain Archaea)。
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5.5.3 資料中的選殖基因組序列
表5.3 選擇的微生物基因組
細菌
Borrelia burgdorfer Chlamydia trachomatis Escherichia coli O157:H7 Haemophilus influenza Helicobacter pylori Listeri monocytogenes Mycobacterium tuberculosis Neisseria meningitides (MC58) Pseudomonas aeruginosa Rickettsia prowazekii Rickettsia conorii Streptococcus pneumoniae Yersinia pestis Vibrio cholerae
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5.4.1 抗體的一個引子
抗原(antigens) 抗體媒介型免疫(antibody-mediated immunity) B淋巴細胞(B lymphocytes) [簡稱為B細胞(B cells)] 白血球(leukocyte) T淋巴細胞(T lymphocytes) [ T細胞(T cells)] 漿細胞(plasma cells) 巨噬細胞(macrophage)
抗生素(antibiotics) 抗微生物藥劑(antimicrobial drug)
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5.3.3 使用微生物對抗其他的微生物
ຫໍສະໝຸດ Baidu
表5.2 常用之抗生素
抗生素 來源微生物
枯草桿菌素 Bacillus subtilus ( 細菌 )
紅黴素
Streptomyces erythraeus ( 細菌 )
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5.4 疫苗
病原菌(pathogens) 接種(vaccination) DPT疫苗(DPT vaccine) MMR[ 麻疹(measles)、流行性腮腺炎(mumps)、與
德國麻疹(rubella)] 疫苗 OPV[ 口服小兒麻痺症疫苗(oral polio vaccine)]