生物技术总论＋生物技术与人类健康

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1、生物技术概论宋思扬楼士林主编科学出版社生物化学系陈汉春chenhanchun@mail.csu.edu.cn1第1章生物技术总论学习目的了解生物技术的含义、特点以及生物技术的发展史。掌握生物技术的各项技术及其相互关系。认识生物技术的应用领域及其对人类社会发展的影响。2生物技术被世界各国视为一项高新技术，被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。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。31.1生物技术的含

2、义1.1.1生物技术的定义生物技术(biotechnology)，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。4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51.1.2.1基因工程(geneengineering)应用人工方法把生物的遗传物质，

3、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。61.1.2.2细胞工程(cellengineering)指以细胞为基本单位，在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们的意愿发生改变，从而改良生物品种和创造新品种；或加速繁育动、植物个体；以获得某种有用的物质的过程。细胞培养细胞融合（细胞杂交技术）细胞重构（如细胞器移植）71.1.2

4、.3酶工程(enzymeengineering)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一项技术。它包括酶的固定化技术、细胞的固定化技术、酶的修饰改造技术及酶反应器的设计等技术。81.1.2.4发酵工程(fermentationengineering)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。91.1.2.5蛋白质工程（proteinengin

5、eering）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，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。101.1.3生物技术所涉及的学科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

6、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。1112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13传统生物技术现

7、代生物技术1.2生物技术发展简史141.2.1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◆发酵技术15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

8、白质这一秘密16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。171978年Genetech公司和洛衫矶Hope市医