生物技术概论(高立图书)

生物技術概論(高立圖書)第五章5-1第五章微生物生物技術生物技術概論(高立圖書)第五章5-2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。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。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。生物技術概論(高立圖書)第五章5-3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技術概論(高立圖書)第五章5-4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。生物技術概論(高立圖書)第五章5-55.1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(prokaryoticcells)包括有細菌域(DomainsBacteria)與古細菌域(DomainArchaea)。生物技術概論(高立圖書)第五章5-65.1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。生物技術概論(高立圖書)第五章5-75.1微生物的構造球菌(cocci)桿菌(bacilli)圖5.1細菌的外形。生物技術概論(高立圖書)第五章5-85.1微生物的構造圖5.2培養中的細菌。生物技術概論(高立圖書)第五章5-95.1.1酵母菌也是重要的微生物酵母菌(yeast)真菌(fungi)好氧狀態(aerobiccondition)厭氧狀態(anaerobiccondition)批次製程(batchprocess)生物技術概論(高立圖書)第五章5-105.2微生物作為工具5.2.1微生物酵素耐熱性酵素(thermostableenzyme)嗜熱菌(thermophile)5.2.2細菌的轉形過程轉形過程(transformation)勝任細胞(competentcell)電穿孔法(electroporation)生物技術概論(高立圖書)第五章5-115.2.2細菌的轉形過程圖5.3細菌細胞的轉形作用。生物技術概論(高立圖書)第五章5-125.2.2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。生物技術概論(高立圖書)第五章5-135.2.3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融合蛋白質(fusionprotein)表現型載體(expressionvector)親和性層析法(affinitychromatography)生物技術概論(高立圖書)第五章5-145.2.3選殖和表現技術圖5.5融合蛋白質。生物技術概論(高立圖書)第五章5-155.2.3選殖和表現技術微生物蛋白質作為報導者生物冷光(bioluminescence)螢光素酶(luciferase)報導者基因(reportergene)生物技術概論(高立圖書)第五章5-165.2.3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。生物技術概論(高立圖書)第五章5-175.2.3選殖和表現技術酵母菌雙雜交系統圖5.7研究蛋白質交互作用的酵母菌雙雜交系統。生物技術概論(高立圖書)第五章5-185.3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(adenosinetriphosphate,ATP)好氧微生物(aerobes)厭氧微生物(anaerobe)乳酸醱酵過程(lacticacidfermentation)酒精(乙醇)醱酵過程[alcohol(ethanol)fermentation]生物技術概論(高立圖書)第五章5-195.3.1食物產品圖5.8醱酵過程。生物技術概論(高立圖書)第五章5-205.3.2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(TypeIdiabetesmellitus)或者胰島素依賴型糖尿病(insulin-dependentdiabetesmellitus)-半乳糖苷酶[(-gal)]生物技術概論(高立圖書)第五章5-215.3.2治療性蛋白質圖5.9使用細菌生產人類胰島素的過程。生物技術概論(高立圖書)第五章5-225.3.2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促進因子刺激白血球的生產量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長性的荷爾蒙在人體身上，使用來治療罹患侏儒症患者。可以改善豬和牛的產肉率，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需要的荷爾蒙使用來控制糖尿病患者的血糖濃度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基的抗氧化劑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至最小化血組織纖維蛋白分解酶原(tPA)消除血塊凝結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型肝炎疫苗)刺激免疫系統以抑制細菌和病毒的感染現象使用來讓人類與動物具有免疫力，以對抗各種病原體；此外也使用在一些癌症腫瘤的治療方法中生物技術概論(高立圖書)第五章5-235.3.3使用微生物對抗其他的微生物抗生素(antibiotics)抗微生物藥劑(antimicrobialdrug)生物技術概論(高立圖書)第五章5-245.3.3使用微生物對抗其他的微生物表5.2常用之抗生素抗生素來源微生物抗生素的一般用途枯草桿菌素Bacillussubtilus(細菌)急救油膏和皮膚乳液紅黴素Streptomyceserythraeus(細菌)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Streptomycesfradiae(細菌)皮膚油膏和其他的局部用乳液青黴素Penicilliumnotatum(真菌)使用於人類與農場動物(牛和豬)的注射型或者口服型抗生素鏈黴素Streptomycesgriseus(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四環黴素Streptomycesaureofaciens(細菌)使用來治療人體尿道感染現象；一般會使用添加在動物飼料中，以減少傳染病和激發產肉率生物技術概論(高立圖書)第五章5-255.3.3使用微生物對抗其他的微生物圖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。生物技術概論(高立圖書)第五章5-265.3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生物技術概論(高立圖書)第五章5-275.4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。生物技術概論(高立圖書)第五章5-285.4疫苗病原菌(pathogens)接種(vaccination)DPT疫苗(DPTvaccine)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(oralpoliovaccine)]生物技術概論(高立圖書)第五章5-295.4.1抗體的一個引子抗原(antigens)抗體媒介型免疫(antibody-mediatedimmunity)B淋巴細胞(Blymphocytes)[簡稱為B細胞(Bcells)]白血球(leukocyte)T淋巴細胞(Tlymphocytes)[T細胞(Tcells)]漿細胞(plasmacells)巨噬細胞(macrophage)生物技術概論(高立圖書)第五章5-305.4.1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。生物技術概論(高立圖書)第五章5-315.4.1抗體的一個引子圖5.13抗體的作用機制。生物技術概論(高立圖書)第五章5-325.4.2疫苗是如何製造的？疫苗(vaccines)疫苗類型次單元疫苗(subunitvaccines)減毒疫苗(attenuatedvaccines)去活性疫苗(inactivatedvaccines)逆轉錄病毒(retroviruses)生物技術概論(高立圖書)第五章5-335.4.2疫苗是如何製造的？圖5.14HIV生命週期。生物技術概論(高立圖書)第五章5-345.4.2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。生物技術概論(高立圖書)第五章5-355.5微生物基因組微生物基因組計畫(MicrobialGenomeProgram,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生物技術概論(高立圖書)第五章5-365.5.2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。生物技術概論(高立圖書)第五章5-375.5.3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人類疾病症狀大約的基因組大小(鹼基對)基因的大約數目Borreliaburgdorfer萊姆病1,400,000853Chlamydiatrachomatis眼睛傳染病，生殖器官–泌尿道傳染病(亦即，骨盆腔發炎疾病)1,042,000896EscherichiacoliO157:H7嚴重性食物傳染病(腹瀉)4,100,0005,283Haemophilusinfluenza孩童的嚴重傳染病(眼睛、喉嚨、和耳朵的傳染病，腦膜炎)1,830,1401,746Helicobacterpylori胃(胃黏膜)潰瘍1,667,8671,590Listerimonocytogenes李氏桿菌症(嚴重性食物傳染病)2,944,5282,853Mycobacteriumtuberculosis結核病4,411,5293,974Neisseriameningitides(MC58)腦膜炎和血液傳染病2,272,3512,158Pseudomonasaeruginosa肺炎，慢性肺傳染病6,300,0005,570Rickettsiaprowazekii斑疹傷寒1,111,523834Rickettsiaconorii地中海型斑疹熱1,