生物技术概论-第一章-绪论.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1.1.1 生物技术的定义,生物技术(biotechnology),有时也称生物工程(bioengineering)，是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础学科的科学原理，采用先进的工程技术手段，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。因此，生物技术是一门新兴的、综合性的学科。,1.1 生物技术的含义,微生物 工程菌 发酵工程,基因工程 蛋白质或酶 蛋白质工程或酶工程,产品,动、植物个体或细胞 细胞工程,优良动、植物品系,1.1.2 生物技术的种类及其相互关系,1.1.2.1 基因工程(gene engineering),应用人工方法把生物的遗传物质，通常是脱氧核糖核酸(DNA)分离出来,在体外进行切割、拼接和重组。然后将重组了的DNA导入某种宿主细胞或个体，从而改变它们的遗传品性；有时还使新的遗传信息在新的宿主细胞或个体中大量表达，以获得基因产物(多肽或蛋白质)。也称DNA重组技术。,1.1.2.4 发酵工程(fermentation engineering),利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点，在合适条件下，通过现代化工程技术手段，由微生物的某种特定功能生产出人类所需的产品称为发酵工程，也称微生物工程。,1.1.2.5 蛋白质工程（protein engineering）,是指在基因工程的基础上，结合蛋白质结晶学、计算机辅助设计和蛋白质化学等多学科的基础知识，通过对基因的人工定向改造等手段，从而达到对蛋白质进行修饰、改造、拼接以产生能满足人类需要的新型蛋白质。,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互相渗透的综合性学科。其中又以生命科学领域的重大理论和技术的突破为基础。,1.1.3 生物技术所涉及的学科,生物技术所涉及的行业种类,行业种类 经营范围,疾病治疗 用于控制人类疾病的医药产品及技术,包括抗生素、,生物药品、基因治疗、干细胞利用等,诊断 临床检测与诊断，食品、环境与农业检测,农业、林业与园艺 新的农作物或动物，肥料，生物农药,食品 扩大食品、饮料及营养素的来源,环境 废物处理、生物净化、环境治理,能源 能源的开采、新能源的开发,化学品 酶、DNA/RNA及特殊化学品,设备 由生物技术生产的金属、生物反应器、计 算机芯片及生物技,术使用的设备等,传统生物技术,现代生物技术,1.2 生物技术发展简史,1.2.1 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。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,理论背景,：,现代生物技术是以20世纪70年代DNA 重组技术的建立为标志的。,1944 年Avery 等阐明了DNA是遗传信息的携带者,1953年Watson&Crick发现DNA双螺旋结构,开创分子生物学,1961年H.G.Khorana&M.W.Nirenberg破译了遗传密码,揭开了DNA 编码的遗传信息是如何传递给蛋白质这一秘密,生物技术总论,现代生物技术的诞生,1973年加州大学的Cohen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,生物技术总论,1978年Genetech公司和洛衫矶Hope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,E.coli,中表达成功,1980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,1983年美国人和比利时人将外源基因引入植物中，并稳定遗传,1997年第一只克隆羊在英国Rosslyn研究所诞生,现代生物技术的诞生,生物技术总论,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。,1.3生物技术对经济社会发展的影响,1.3.1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,提高粮食品质,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,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,1.3.2提高生命质量，延长人类寿命,美国生物技术产品销售及预测（百万美元）,领域 1998年 2003年 2008年 增长率%人类疾病治疗 9120 16100 27000 11 人类疾病诊断 2100 3100 4300 7 农 业 420 1000 2300 19 特制品 390 900 2000 18 非医疗检验 270 400 600 8 合 计 12300 2150 36200 11,美国工业化生物技术研究与发展基金分布图,解决能源危机,生物能源将是最有希望的新能源之一，而其中又以乙醇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、废物利用并获得新的产品的目的。,1.3.3解决能源危机、治理环境污染,制造工业原料,利用微生物在生长过程中积累的代谢产物,生产食品工业原料,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。,1.3.4制造工业原料、生产贵重金属,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。,转基因作物及食品的生产和销售，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些难以预料的危险。,1.3.5生物技术的安全及其对伦理、道德、法律的影响,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。,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。,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。,复习思考题,现代生物技术是一项高技术，它具有高技术的“六高”特征是指哪“六高”？,什么是生物技术，它包括哪些基本的内容？它对人类社会将产生怎么样的影响？,为什么说生物技术是一门综合性的学科，它与其他学科有什么关系？,简要说明生物技术的发展史以及现代生物技术与传统生物技术的关系。,生物技术的应用包括哪些领域？,