现代生物技术概论精.ppt

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1、现代生物技术概论第1页，本讲稿共44页n n生物技术被世界各国视为一项高新技术，它广泛应用于医药卫生、农林牧渔、轻工、食品、化工和能源等领域，促进传统产业的技术改造和新兴产业的形成，对人类社会生活将产生深远的、革命性的影响。引言引言第2页，本讲稿共44页生物技术概念：n n生物技术（biotechnology），是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的科学原理，采用先进的科学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。第3页，本讲稿共44页第4页，本讲稿共44页第5页，本讲稿共44页第6页，本讲稿共44页第7页，本讲稿共44页第8页，本讲稿共4

2、4页第9页，本讲稿共44页第10页，本讲稿共44页第11页，本讲稿共44页第12页，本讲稿共44页第13页，本讲稿共44页第14页，本讲稿共44页生物技术的种类n n生物技术不完全是一门新兴学科，它包括传统生生物技术不完全是一门新兴学科，它包括传统生物技术和现代生物技术两部分。物技术和现代生物技术两部分。n n传统生物技术：指旧有的制造酱、酒、面包、奶传统生物技术：指旧有的制造酱、酒、面包、奶传统生物技术：指旧有的制造酱、酒、面包、奶传统生物技术：指旧有的制造酱、酒、面包、奶酪、酪、酪、酪、酸奶及其它食品的传统工艺。酸奶及其它食品的传统工艺。酸奶及其它食品的传统工艺。酸奶及其它食品的传统工艺。

3、n n现代生物技术：包括基因工程、细胞工程、酶现代生物技术：包括基因工程、细胞工程、酶现代生物技术：包括基因工程、细胞工程、酶现代生物技术：包括基因工程、细胞工程、酶工程工程工程工程 、发酵工程、发酵工程、发酵工程、发酵工程 、蛋白质工程、蛋白质工程、蛋白质工程、蛋白质工程第15页，本讲稿共44页基因工程n n基因工程是20世纪70年代随着DNA重组技术的发展应运而生的一门新技术。是指在在基因水平上操作基因水平上操作并改变生物遗传特性的技术，也称为DNA重组技术。第16页，本讲稿共44页细胞工程n n是指以细胞为基本单位，在体外条件下进行体外条件下进行培养、繁殖或人为地使细胞某些生物学特性按人

4、们的意愿发生改变，从而达到改良生物品种和创造新品种的目的，加速繁育动植物个体，或获得某种有用物质的技术。第17页，本讲稿共44页第18页，本讲稿共44页酶工程n n酶工程是利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能或对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的技术。第19页，本讲稿共44页第20页，本讲稿共44页发酵工程n n是指利用包括工程微生物在内的某些微生物或动植物细胞及其特定功能，通过现代工程技术手段生产各种特定的有用物质，或者把微生物直接用于某些工业化生产的一种技术。第21页，本讲稿共44页第22页，本讲稿共44页第23页，本讲稿共44页蛋白质工程n n是以蛋白质分

5、子的结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过有控制的修饰和合成，对现有蛋白质加以定向改造和设计，构建并最终生产出性能比自然界存在的蛋白质更加优良、更符合人类需要的新型蛋白质。第24页，本讲稿共44页第25页，本讲稿共44页细胞中的主要物质n n遗传物质（即基因，编码蛋白质)n n蛋白质（催化生化反应、构成细胞骨架、运输物质等）n n碳水化合物（提供能量）n n微量元素（激活或抑制蛋白）n n水（溶剂）第26页，本讲稿共44页 微生物微生物 工程菌工程菌 发酵工程发酵工程 基因工程基因工程 蛋白质或酶蛋白质或酶 蛋白质工程或酶工程蛋白质工程或酶工程 产品产品产品产品 动、植物个体或细胞动、植物个

6、体或细胞 细胞工程细胞工程 优良动、植物品系优良动、植物品系不同生物技术间相互关系不同生物技术间相互关系第27页，本讲稿共44页生物技术所涉及的学科生物技术所涉及的学科 n n现代生物技术是所有自然科学领域中涵盖范围最广的学科之一。它以包括分子生物学、细胞生物学、微生物学、免疫生物学、人体生理学、动物生理学、植物生理学、微生物生理学、生物化学、生物物理学、遗传学等几乎所有生物科学的次级学科为支撑，又结合了诸如化学、化学工程学、数学、微电子技术、计算机科学、信息学等生物学领域之外的尖端基础学科,从而形成一门多学科从而形成一门多学科互相渗透的综合性学科。其中又以生命科学领域的重互相渗透的综合性学科

7、。其中又以生命科学领域的重大理论和技术的突破为基础。大理论和技术的突破为基础。第28页，本讲稿共44页第29页，本讲稿共44页 生物技术所涉及的行业种类生物技术所涉及的行业种类 行业种类行业种类 经营范围经营范围 疾病治疗疾病治疗 用于控制人类疾病的医药产品及技术用于控制人类疾病的医药产品及技术,包括抗生素、生物药包括抗生素、生物药 品、基因治疗、干细胞利用等品、基因治疗、干细胞利用等 诊断诊断 临床检测与诊断，食品、环境与农业检测临床检测与诊断，食品、环境与农业检测 农业、林业与园艺农业、林业与园艺 新的农作物或动物，肥料，生物农药新的农作物或动物，肥料，生物农药 食品食品 扩大食品、饮料及

8、营养素的来源扩大食品、饮料及营养素的来源 环境环境 废物处理、生物净化、环境治理废物处理、生物净化、环境治理 能源能源 能源的开采、新能源的开发能源的开采、新能源的开发 化学品化学品 酶、酶、DNA/RNADNA/RNA及特殊化学品及特殊化学品 设备设备 由生物技术生产的金属、生物反应器、计由生物技术生产的金属、生物反应器、计 算机芯片及生物算机芯片及生物 技术使用的设备等技术使用的设备等 第30页，本讲稿共44页n n传统生物技术 n n现代生物技术生物技术发展简史生物技术发展简史第31页，本讲稿共44页传统生物技术的产生 传统生物技术应该说从史前时代起就一直为人们所开发和利用，以造福人类。

9、在石器时代后期，我国人民就会利用谷物造酒，这是最早的发酵技术。古老的酿造技术 巴斯德的发现 第32页，本讲稿共44页 理论背景：现代生物技术是以现代生物技术是以2020世纪世纪7070年代年代DNA DNA 重组技术的重组技术的建立为标志的。建立为标志的。1944 1944 年年Avery Avery 等阐明了等阐明了DNADNA是遗传信息的携带者是遗传信息的携带者 19531953年年Watson&CrickWatson&Crick发现发现DNADNA双螺旋结构双螺旋结构 开创分开创分子生物学子生物学 19611961年年NirenbergNirenberg破译了遗传密码破译了遗传密码,揭开

10、了揭开了DNA DNA 编码编码的遗传信息是如何传递给蛋白质这一秘密的遗传信息是如何传递给蛋白质这一秘密 第33页，本讲稿共44页 现代生物技术的诞生n n1973年加州大学的Boyer等实现了细菌间遗传物质的人工重组，转入一个抗药基因，使大肠杆菌获得了抗药性，第一例DNA重组技术成功第34页，本讲稿共44页n n19781978年年GenetechGenetech公司和洛衫矶公司和洛衫矶HopeHope市医学中心将市医学中心将具有明显医药实用价值的蛋白质胰岛素基因导入到具有明显医药实用价值的蛋白质胰岛素基因导入到E.coliE.coli 中表达成功中表达成功n n19801980转基因动物首

11、获成功，美国人得到转人生长转基因动物首获成功，美国人得到转人生长激素基因的超级鼠激素基因的超级鼠n n19831983年美国人和比利时人将外源基因引入植物中，年美国人和比利时人将外源基因引入植物中，并稳定遗传并稳定遗传n n19971997年第一只克隆羊在英国年第一只克隆羊在英国RosslynRosslyn研究所诞生研究所诞生第35页，本讲稿共44页 生物技术的发展将越来越深刻地影响着世界经济、军事和社会发展的进程。生物技术对经济社会发展的影响生物技术对经济社会发展的影响第36页，本讲稿共44页1改善农业生产，解决食品短缺改善农业生产，解决食品短缺 提高农作物的产量及品质培育抗逆的作物优良品系

12、植物种苗的工厂化生产提高作物品质生物固氮，减少化肥使用量 发展畜牧业生产动物的大量快速无性繁殖培育动物的优良品系第37页，本讲稿共44页第38页，本讲稿共44页1改善农业生产，解决食品短缺改善农业生产，解决食品短缺 提高农作物的产量及品质培育抗逆的作物优良品系植物种苗的工厂化生产提高作物品质生物固氮，减少化肥使用量 发展畜牧业生产动物的大量快速无性繁殖培育动物的优良品系第39页，本讲稿共44页 开发制造贵重的新型药品 疾病的预防和诊断 基因治疗 人类基因组计划2提高生命质量，延长人类寿命提高生命质量，延长人类寿命第40页，本讲稿共44页 解决能源危机 生物能源将是最有希望的新能源之一，而其中又

13、以乙醇生物能源将是最有希望的新能源之一，而其中又以乙醇最有希望成为新的替代能源。最有希望成为新的替代能源。保护环境 人们可以利用微生物净化有毒的化合物，降解石油人们可以利用微生物净化有毒的化合物，降解石油污染，清除有毒气体和恶臭物质，综合利用废水和废污染，清除有毒气体和恶臭物质，综合利用废水和废渣，处理有毒金属，达到净化环境、保护环境、废物渣，处理有毒金属，达到净化环境、保护环境、废物利用并获得新的产品的目的。利用并获得新的产品的目的。3解决能源危机、治理环境污染解决能源危机、治理环境污染第41页，本讲稿共44页 制造工业原料 利用微生物在生长过程中积累的代谢产物利用微生物在生长过程中积累的代

14、谢产物,生生产食品工业原料产食品工业原料,种类繁多。种类繁多。生产贵重金属 利用微生物的浸矿技术对废渣矿、贫矿、尾矿、废矿进行提炼。4制造工业原料、生产贵重金属制造工业原料、生产贵重金属第42页，本讲稿共44页 基因工程对微生物的改造是否会产生某种有致病性的基因工程对微生物的改造是否会产生某种有致病性的微生物，这些微生物都带有特殊的致病基因，如果它微生物，这些微生物都带有特殊的致病基因，如果它们从实验室逸出并且扩散，有可能造成类似鼠疫那样们从实验室逸出并且扩散，有可能造成类似鼠疫那样的可怕疾病的流行。的可怕疾病的流行。转基因作物及食品的生产和销售，是否对人类和环境转基因作物及食品的生产和销售，

15、是否对人类和环境造成长期的影响，擅自改变植物基因是否可能引起一造成长期的影响，擅自改变植物基因是否可能引起一些难以预料的危险。些难以预料的危险。5生物技术的安全及其对伦理、道德、法律的影响生物技术的安全及其对伦理、道德、法律的影响第43页，本讲稿共44页 分子克隆技术在人类身上的应用可能造成巨大的社分子克隆技术在人类身上的应用可能造成巨大的社会问题，并对人类自身的进化产生影响；而应用在会问题，并对人类自身的进化产生影响；而应用在其他生物上同样具有危险性，因为所创造出的新物其他生物上同样具有危险性，因为所创造出的新物种有可能具有极强的破坏力而引发一场浩劫。种有可能具有极强的破坏力而引发一场浩劫。生物技术的发展将不可避免地推动生物武器的研制生物技术的发展将不可避免地推动生物武器的研制与发展，使笼罩在人类头上的生存阴影越来越大。与发展，使笼罩在人类头上的生存阴影越来越大。动物克隆技术的建立，如果被某些人用来制造克隆人、动物克隆技术的建立，如果被某些人用来制造克隆人、超人，将可能破坏整个人类社会的和平。超人，将可能破坏整个人类社会的和平。第44页，本讲稿共44页