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1、现代技术革命生物第1页，共20页，编辑于2022年，星期日生物工程生物工程第1节 概述第2节 酶工程第3节 发酵工程第4节 细胞工程第5节 基因工程第6节 生物工程的展望第2页，共20页，编辑于2022年，星期日第3页，共20页，编辑于2022年，星期日第第1 1节节 概述概述n定定义义：生生物物技技术术，亦称生生物物工工程程，它是以生命科学为基础，利用生物体系(个体、组织、细胞器和基因)和工程原理来生产生物产品，培育新的生物品种，或提供社会服务的综合性科学技术。n生生物物体体系系多多个个不不同同水水平平研研究究:从从大大分分子子(DNA(DNA、RNARNA、蛋蛋白白质质、酶酶)、亚亚细细胞
2、胞、细细胞胞、组组织织、器器官官到到整整个个机机体。体。n生物工程主要包括基因工程基因工程、细胞工程细胞工程、酶工程酶工程和发酵工程发酵工程四个方面，而其核心是基因工程和细胞工程。第4页，共20页，编辑于2022年，星期日第第2 2节节 酶工程酶工程 一、酶和酶工程一、酶和酶工程n酶：酶：是具有催化能力的蛋白质。n酶酶工工程程：人工方法对酶加以利用，生产出各种有用的产品或促进某些生化反应的进行。n对象对象:酶分子修饰、生产应用和酶的固定化酶分子修饰、生产应用和酶的固定化二、酶工程的应用二、酶工程的应用n食品、轻工业、医药 第5页，共20页，编辑于2022年，星期日第6页，共20页，编辑于202
3、2年，星期日 第第3 3节节 发酵工程（微生物工程）发酵工程（微生物工程）一、微生物：一、微生物：n是肉眼看不见或看不清的微小生物的总称是肉眼看不见或看不清的微小生物的总称n微生物学兴起于十九世纪微生物学兴起于十九世纪n种种类类繁繁多多：细细菌菌、霉霉菌菌、酵酵母母菌菌、放放线线菌菌、支支原原体体、病毒等病毒等二、发酵工程二、发酵工程n对象：对象：微生物微生物n利利用用微微生生物物特特定定性性状状（生生长长快快、培培养养简简单单和和代代谢谢过过程程特特殊殊等等）,通通过过现现代代化化工工程程技技术术,快快速速、连连续续生生产产人人类所需物质的技术。类所需物质的技术。第7页，共20页，编辑于20
4、22年，星期日 第第3 3节节 发酵工程发酵工程三、发酵工程的主要程序三、发酵工程的主要程序n菌株筛选菌株筛选n发酵条件控制发酵条件控制n分离提纯分离提纯四、发酵工程的应用四、发酵工程的应用n药物生产药物生产(活性多肽、活性多肽、抗生素抗生素)、单细胞蛋白生、单细胞蛋白生产、环境保护、微生物冶产、环境保护、微生物冶金技术。金技术。第8页，共20页，编辑于2022年，星期日第第4 4节节 细胞工程细胞工程 一、细胞一、细胞 n自然界除了病毒这类最简单的生物以外，不论低等的或高等的动物和植物都是由细胞组成的。细胞是一切生物体的基本结构单位，是生物的基本功能单位。第9页，共20页，编辑于2022年，
5、星期日第第4 4节节 细胞工程细胞工程 二、细胞工程二、细胞工程 n对象：对象：细胞细胞，在细胞水平上实现基因转移或改变生物学，在细胞水平上实现基因转移或改变生物学性状。性状。n定义：定义：细胞工程是指在细胞水平上的遗传操作(即细胞融合、核质移植、染色体或基因移植)，以及组织和细胞培养等方法，快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的技术。细胞工程可分为细胞融合、细胞核移植、细胞和组织培养、染色体工程等。n包括：包括：细胞融合技术、组分移植技术、细胞和组织培养、染色体的变异第10页，共20页，编辑于2022年，星期日第11页，共20页，编辑于2022年，星期日n张钟宁代表认为治疗性克隆值得提倡 京华
6、时报2005年3月5日n从全国人大代表、中科院动物研究所研究员张钟宁处获悉，克隆技术在我国已经是项成熟的技术，中国在克隆人上已经不存在技术问题。目前，中国的克隆技术已经开始运用于器官、肢体等领域的治疗和救助。张钟宁称，中国克隆技术早在20世纪60至70年代就已开始。目前，我国一次性就能够克隆14头牛，这标志着中国已完全掌握了世界一流的体细胞克隆牛技术。克隆人与克隆动物的技术没有特别本质的区别，都是基于胚胎克隆技术。因此，克隆人在技术层面上是没有问题的。第12页，共20页，编辑于2022年，星期日n 张钟宁表示，我国明确反对用胚胎克隆一个完整的人，而支持胚胎研究并从胚胎中提取干细胞用于治疗多种疾
7、病。他说，中国在2月18日召开的第五十九届联合国大会法律委员会上对联合国关于人的克隆宣言投了反对票，这并不表明中国支持克隆人，而是反对禁止治疗性克隆研究。张钟宁认为，克隆技术在规范管理下可以运用到克隆人以外的所有领域。他称，当今世界有二两亿人患老年性痴呆、帕金森氏病；癌症、脊柱损伤、糖尿病等，各式各样的患者需要利用干细胞研究成果获得医治，因而治疗性克隆研究值得提倡。第13页，共20页，编辑于2022年，星期日n1996年7月5日世界上第一只体细胞克隆动物克隆羊“多莉”诞生。2002年1月18日 我国第一头自主克隆牛“委委”在山东省曹县出生。2002年1月19日“委委”不幸夭折。2002年10月
8、26日北京市第一头运用克隆技术制造的牛“顺化”诞生；2003年2月，“多莉”因肺部感染被执行“安乐死”。2005年2月18日 联合国大会法律委员会通过一项政治宣言联合国关于人的克隆宣言：要求各国禁止有违人类尊严的任何形式的克隆人。对该宣言，中国投了反对票。第14页，共20页，编辑于2022年，星期日第第5 5节节 基因工程基因工程 一、基因一、基因 n基因是一段可以编码具有某种生物学功能物质的核苷酸序列。二、基因工程二、基因工程n基因工程的核心技术是DNA的重组技术，也就是基因克隆技术。n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，经过体外或离体的限制酶切割后与适
9、当的载体连接起来形成重组DNA分子，然后在将重组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。第15页，共20页，编辑于2022年，星期日第第5 5节节 基因工程基因工程 三、基因工程的基本步骤三、基因工程的基本步骤 n 第一步是制备所需的目的基因。n 第二步是将目的基因与选好的载体连在一起，即重组。n 第三步是进行基因转移。n 第四步是筛选。四、基因工程的应用四、基因工程的应用n 基因治疗n 医药n 农业方面n 工业方面 第16页，共20页，编辑于2022年，星期日n关于转基因食品关于转基因食品n转基因食品，就是指科学家在
10、实验室中，把动植物的基因加以改变，再制造出具备新特征的食品种类。n许多人已经知道，所有生物的 DNA上都写有遗传基因，它们是建构和维持生命的化学信息。通过修改基因，科学家们就能够改变一个有机体的部分或全部特征。n世界上第一种基因移植作物是一种含有抗生素药类抗体的烟草，1983年得以培植出来。又过了十年，第一种市场化的基因食物才在美国出现，它就是可以延迟成熟的番茄作物。一直到1996年，由这种番茄食品制造的番茄饼，才得以允许在超市出售第17页，共20页，编辑于2022年，星期日n首先是毒性问题。一些研究学者认为，对于基因的人工提炼和添加，可能在达到某些人们想达到的效果的同时，也增加和积聚了食物中
11、原有的微量毒素。n其次是过敏反应问题。对于一种食物过敏的人有时还会对一种以前他们不过敏的食物产生过敏，比如：科学家将玉米的某一段基因加入到核桃、小麦和贝类动物的基因中，蛋白质也随基因加了进去，那么，以前吃玉米过敏的人就可能对这些核桃、小麦和贝类食品过敏。n第三是营养问题。科学家们认为外来基因会以一种人们目前还不甚了解的方式破坏食物中的营养成分。第18页，共20页，编辑于2022年，星期日n第四是对抗生素的抵抗作用。当科学家把一个外来基因加入到植物或细菌中去，这个基因会与别的基因连接在一起。人们在服用了这种改良食物后，食物会在人体内将抗药性基因传给致病的细菌，使人体产生抗药性。n第五是对环境的威
12、胁。在许多基因改良品种中包含有从杆菌中提取出来的细菌基因，这种基因会产生一种对昆虫和害虫有毒的蛋白质。n最后，生物学家们担心为了培养一些更具优良特性，比如说具有更强的抗病虫害能力和抗旱能力等，而对农作物进行的改良，其特性很可能会通过花粉等媒介传播给野生物种。n关于生物技术的立法第19页，共20页，编辑于2022年，星期日第第6 6节节 生物工程的展望生物工程的展望 n由于生物技术为农业、医药、食品、化工、环保由于生物技术为农业、医药、食品、化工、环保和能源等方面的发展带来重大变革，因此在人类和能源等方面的发展带来重大变革，因此在人类社会即将进入社会即将进入2121世纪的今天，世界上几乎所有国世纪的今天，世界上几乎所有国家都在制定战略计划，投入巨额资金，推动生物家都在制定战略计划，投入巨额资金，推动生物技术的产业化。技术的产业化。第20页，共20页，编辑于2022年，星期日