第1章 生物技术总论
《生物技术概论》课程大纲
《生物技术概论》课程大纲课程代码：课程学分：2课程总学时：28适用专业：生物科学一、课程概述（一）课程的性质：生物技术概论是由一门多学科综合而成的边缘学科，包括了微生物学、生物化学、细胞生物学、免疫学和育种技术等几乎所有与生命科学有关的学科，特别是现代分子生物学的最新理论成就更是生物技术发展的基础。
本课程为农学专业本科学生开设的专业基础课，为后续专业课程学习打下基础。
（二）设计理念与开发思路：本课程的主要任务是：使学生熟悉生物技术的基本原理、技术和方法，了解生物技术在农业、食品、人类健康、能源及环境诸方面的作用和成果，认识生物技术对人类社会生活产生的深刻影响，进一步了解国内外生物技术发明创新保护与生物安全性政策微生物学是生物科学专业的主干课，是生物科学专业学生必须具备的基础知识。
二、课程目标通过本课程的学习，应使学生达到下列基本要求：1．认识生物技术的概念、种类及其对经济社会发展的影响；2．熟悉生物技术五大工程的原理、技术和方法；3．了解生物技术在农业及其它领域的应用和成果；4．了解国内外生物技术发明创新保护与生物安全性政策法规。
三、课程内容与要求（一）生物技术总论生物技术的含义、特点和特征；生物技术的发展史；生物技术各项技术的概念及其相互关系；生物技术的应用领域及其对人类社会发展的影响。
本章重点：生物技术的含义、特点和特征（六高特征），生物技术各项技术的概念，生物技术在社会、经济和人类生活中的重要性。
本章难点：生物技术各项技术之间的相互关系。
教学要求：通过课堂讲授，使学生理解生物技术的含义，明确生物技术的特点和特征，识记生物技术所包含的五大工程概念，了解生物技术包含的各工程之间的相互关系，进而使学生明确本课程学习的目的和重要性。
思考题：1．概念识记：生物技术基因工程细胞工程发酵工程酶工程蛋白质工程2．什么是生物技术，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?3．现代生物技术作为一项高技术具有的“六高”特征是什么?4．为什么说生物技术是一门综合性学科，它与其他学科有什么关系?5．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联系和区别。
(完整版)生物技术概论ppt
• 利用细胞工程技术生产单克隆抗体则为利用生 物技术进行疾病防治的另一途径。例如：用于 治疗肿瘤的“生物导弹”，就是将用于治疗肿 瘤的药物与抗肿瘤细胞连接在一起，利用抗原 抗体结合的高度专一性，使得抗肿瘤药物集中 于肿瘤部位，以达到高效杀伤肿瘤细胞并减少 对正常细胞的毒性反应。
• 胃肠道：各类抗菌药物尤其口服给药者均可由药物本身 刺激作用引起恶心、呕吐、腹痛、腹泻等反应。
• 神经精神系统：青霉素类可对大脑皮层产生直接刺激， 出现肌阵挛、惊厥、癫痫、昏迷等；链霉素、卡那霉素 等均可损害第八对脑神经，导致听力或前庭功能损害； 氯霉素、普鲁卡因霉素等有时可引起幻觉、幻听、定向 力丧失等精神症状。
现代生物技术概论
第1章 现代生物技术总论
• 第一节 生物技术的含义
• 一 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 生物体或加工生原料,为人类生产出所需产品 或达到某种目的.
• 2. 细胞工程 • 细胞工程(cell engineering)是指以细胞为基本单
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,从而达 到改良生物品种和创造新品种;或加速繁育动、 植物个体;或获得某种有用的物质的过程.
• 3 酶工程 • 酶工程(enzyme engineering)是利用酶,细胞器或
细胞所具有的特异催化功能,对酶进行修饰改造, 并借助生物反应器和工过程来生产人类所需产品 的一项技术.
• 4 发酵工程
• 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.
现代生物技术简介(课件)
5.6 生物传感器
6 生物技术与农业
6.1 植物生物技术
6.2 动物生物技术
7 生物技术与食品
7.1 生物技术与食品加工
7.2 生物技术与食品检测
7.3 遗传工程食品
8 生物技术与人类健康
8.1 生物技术与疫苗
8.2 生物技术与疾病诊断
8.3 生物技术与生物制药
我国政府同样把生物技术列为高新技术之一， 并组织力量追踪和攻关。
当代的生物技术为什么会引起世界各国如此 普遍的关注和重视?
它同国民经济的发展有什么样的关系?
它同理、工、农、医等科技和生产实践的发 展，以及同国计民生又是怎样的关系?
首先，生物技术是解决全球性经济问题的关 键技术，
在迎接人口、资源、能源、食物和环境等五大 危机的挑战中将大显身手。
11 对生物技术发明的保护
12 生物技术的安全性及其影响
1 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。 了解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。
人类所面临的食品短缺、健康问题、环境问题 及经济问题的挑战是至关重要的，所以许多国 家都将生物技术确定为增强国力和经济实力的 关键性技术之一。
本书主要讨论现代生物技术。
1．1 生物技术的含义
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，结合先进的工程
技术手段和其他基础学科的科学原理，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。
现代生物技术简介
生物技术概论--第1章--总论
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。
1.5.5 生物技术的安全及其对伦理、道德、 法律的影响
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。
化学工程学
微电子技术 数学
基因工程是维系现代 生物技术各个研究领
域的桥梁和纽带
生物技术所涉及的行业种类
1.3 生物技术发展简史
传统生物技术 现代生物技术
1.3.1 传统生物技术的产生
从史前时代起，传统生物技术就一直为人 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。
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。
1.2.1.4 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。
现代生物技术概论
Introduction to Modern Biotechnology
讲授：明东风
课程信息
课程名称：《现代生物技术》 英文名称：Introduction to Modern Biotechnology 课程性质：学科教育选修课程 课程编号：G122005 院系专业：生命科学学院生物技术/生物科学专业 周 学 时：2学时（第1—16周/双周） 总 学 时：16学时（讲授） 学 分：1学分
第1章生物技术总论
生物技术可能带来 的对人类社会的伦理、道德、法律的冲击
(1)转基因技术：某些宗教团体禁止食用的动物基因转入他 们通常食用的动物中，这可能触怒这些团体，例如将猪的 基因转入绵羊；将动物基因转入食用植物可能会引起一些 素食主义者的特别关注；用含人类基因的生物体作为动物 饲料而可能引发的伦理问题。
(2)动物克隆技术：上面已经提到人的克隆可能对人类社会 的破坏。从法律层面看，人的克隆同样给人们带来困扰， 提供体细胞的人与被克隆的人从法律上看是父子、母子或 兄弟?
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参考书目：
• [德]莱茵哈德·伦内 贝格 。《生物技术 入门》。科学出版 社，2009.（大量 的彩色插图，平装 版，语言平实，浅 白易懂，没有专业 背景的读者也可以 把它当成一本科普 读物。）
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相关网站与专题
新浪专题：2009年罗氏制药收购基因泰克 /money/usstock/roche_genentech.shtml
• 开发制造奇特而又贵重的新型药品 • 疾病的预防和诊断----基因芯片 • 基因治疗 • 人类基因组计划
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3、解决能源危机、治理环境污染
• 解决能源危机 • 环境保护
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4、制造工业原料、生产贵重金属
制造工业原料：包括食品工业原料和化学工 业原料
生产贵重金属：提的金属包括金、银、铜、 铀、锰、钼、锌、钴、镍、钡、铊等 10 多种
的影响
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1、改善农业生产、解决食品短缺
（1）提高农作物产量及其品质 a 培育抗逆的作物优良品系 b 植物种苗的工厂化生产 c 提高粮食品质 d 生物固氮，减少化肥使用量 e生物农药，生产绿色食品 （2） 发展畜牧业生产 a 动物的大量快速无性繁殖 b培育动物的优良品系
《生物技术概论》书本复习思考题参考答案
一、生物技术总论1.现代生物技术是一项高新技术,它具有高新技术的“六高”特征是指哪“六高”高效益；高智力；高投入；高竞争；高风险；高势能;2.什么是生物技术,它包括那些基本的内容它对人类社会将产生怎样的影响生物技术,有时也称生物工程,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;生物技术是人们利用微生物、动植物体对物质原料进行加工,以提供产品来为社会服务的技术;它主要包括发酵技术和现代生物技术;其包括：基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程,现代生物技术发展到高通量组学芯片技术、基因与基因组人工设计与合成生物学等系统生物技术;生物技术设计人类各个的层面,大到人类基因组的研究,小到我们平时吃到的米饭,在医药、动植物设计广泛,在电子产品中也有运用到生物技术;3.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因为生物技术设计到很多个方面,有医药、林农业、食品、环境、能源、化学品、设等等,不仅仅是局限于生物这一方面,例如研究使用到了高科技电子设备,两者必须结合才能进行研究,生物分子学也被运用到计算机的研发中去;4.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;现代生物技术是通过生物化学与分子生物学的基础研究而加快发展起来的;两者的差别：传统生物技术的研究水平是细胞或组织水平,现代生物技术的研究水平是在分子水平;两者的关系：现代生物技术的研究是以传统生物技术为基础;现代生物技术的研究能够促进传统生物技术研究;5. 生物技术的应用包括那些领域其涉及到：农业、食品、人类健康、能源问题、环境问题、工业、金属、军事、电子二、基因工程1. 基因工程研究的理论依据是什么不同基因具有相同的物质基础；基因是可以切割的；基因是可以转移的；多肽与基因之间存在对应关系；遗传密码是通用的；基因可以通过复制把遗传信息传递给下一代;2. 简述基因工程研究的基本技术路线;通过基因文库筛选、PCR扩增或人工化学合成等手段获得目的基因；构建所需基因载体；目的基因与载体在体外重组后导入受体细胞,进行增值或表达等;3. 简述限制性内切酶和DNA连接酶的作用机制;限制性内切酶是特异性地打断磷酸二酯键；DNA连接酶是特异性地形成磷酸二酯键;4. 在什么情况下最好使用粒载酶或γ噬菌体载体或cosmid载体γ噬菌体载体适用于建立cDNA基因文库；cosmid载体适用于克隆大片段的外源DNA片段,所以被广泛地用于构建基因文库;5. 阐述人工染色体作为载体的特点;天然染色体基本功能单位包括复制起始点、着丝粒和端粒;复制起始点,保证了染色体复制,着丝粒保证了染色体分离,端粒封闭了染色体末端,防止粘附到其他断裂端,保证了染色体的稳定存在;6. 简述染色体定位整合克隆载体的应用价值;应用于生命科学的各个领域,包括构建生物基因组文库,研究基因表达和调控等重要的生命现象,推动医、农、林、牧、渔等产业的发展,甚至与环境保护有密切的联系;三、细胞工程1.如何从一片嫩叶经组织培养出众多的完整植株首先,将嫩叶细胞成为一个原生质体,然后脱分化,再进行再分化,在良好的环境中进行培育,得到完整的植株;2.如何从植物细胞培养中获得较高的次生代谢物产量1.选择良好的外植体；2.高产细胞系的选育；3.培养条件的优化；4.提高培养技术水平；5.前体物的适当添加；6.抑制剂的适量使用;3.单倍体植株形单体弱,为什么还有不少科学家热衷于诱发产生单倍体植株对于植株来说,缩短育种年限,易得纯种;对人类来说,在无性繁殖这方面有无限的可能;4.什么叫植物原生质体如何进行植物原生质体的融合脱去细胞壁的细胞叫原生质体,两亲本菌株的选择和遗传标记的制作选择不同的营养缺陷型；原生质体的制备高渗条件；原生质体再生测定再生率；融合PEG、离心沉淀、电脉冲等；融合子的检出直接检出法和间接检出法；实用性菌株的筛选5.可以采取那些途径脱去植物体内的病毒如何检测植株中是否还有病毒1.用植物的根尖或茎尖,进行无性繁殖；2. 有性脱毒,利用植株的种子;6.人工种子包括哪几部分如何制备人工种子一般都是由人工种皮、人工胚乳和胚状体三部分构成;将其某些植物细胞在试管中培育成胚状体,再用富含营养物质和其他必要成分的凝胶物将胚状体包裹起来,制成人工种子;7.怎样才能在体外大量培育哺乳动物细胞1.无菌操作取出目地细胞所在组织,以培养液漂洗干净；2.以锋利无菌道具割舍多余部分,切成小组织块；3.将小组织块置解离液离散细胞；4.低速离心洗涤细胞后,将目的细胞吸移至培养液内培养;8.如何获得能在体外大量生长、分泌单克隆抗体的杂交瘤细胞克隆实验前数周分次用特异抗原免疫实验动物,得到大量的B淋巴细胞的脾细胞后,将骨髓瘤细胞和脾细胞以聚乙二醇法进行融合;再帅选出合适的杂合细胞进行繁殖;9.如何用体细胞克隆出一只哺乳动物克隆动物有什么积极意义先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中,利用微电流刺激等使两者融合为一体,然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎,当胚胎发育到一定程度后,再被植入动物子宫中使动物怀孕,便可产下与提供细胞核者基因相同的动物;10.开展干细胞研究对人类有何积极意义在体外鉴别、分离、纯化、扩增和培养人体胚胎干细胞,并以这样的干细胞为“种子”,培育出一些人的组织器官;干细胞及其衍生组织器官的广泛临床应用,将产生一种全新的医疗技术,也就是再造人体正常的甚至年轻的组织器官,从而使人能够用上自己的或他人的干细胞或由干细胞所衍生出的新的组织器官,来替换自身病变的或衰老的组织器官;假如某位老年人能够使用上自己或他人婴幼儿时期或者青年时期保存起来的干细胞及其衍生组织器官,那么,这位老年人的寿命就可以得到明显的延长;11.有什么方法可以去除革兰阳性细菌、革兰阳性细菌和真菌的细胞壁革兰阳性细菌：植物细胞壁用纤维素酶和果胶酶；真菌：用溶菌酶四、发酵工程1.微生物发酵产物有哪几种类型酒类、醋、酱油、酸奶、醪糟、面包、糖果、果汁、罐头2.发酵培养基有哪些成分组成发酵培养基的组成应丰富、完全,碳、氮源要注意速效和迟效的互相搭配,少用速效营养,多加迟效营养；还要考虑适当的碳氮比,加缓冲剂稳定pH值；并且还要有菌体生长所需的生长因子和产物合成所需要的元素、前体和促进剂等;除有菌体生长所必需的元素和化合物外,还要有产物所需的特定元素、前体和促进剂等;3.比较分批发酵、连续发酵和补料分批发酵的优缺点分批发酵：能迅速获得足够量的菌体细胞后,延长稳定期,从而提高产量；连续发酵：优点：1.维持低基质浓度：可以除去快速利用碳源的阻遏效应,并维持适当的菌体浓度,使不至于加剧供氧的矛盾；2.避免培养基积累有毒代谢物；3.可以提高设备利用率和单位时间的产量,节省发酵罐的非生产时间；4.便于自动控制;缺点：1.长时间的连续培养难以保证纯种培养；2.菌种发生变异的可能性较补料分批发酵：优点：1.可以除去快速利用碳源的阻遏效应,并维持适当的菌体浓度,使不至于加剧供氧的矛盾；2.克服养分的不足,避免发酵过早结束;4.下游处理过程分为哪几个步骤相应的分离方法有哪些分为分离、纯化、加工、剂型制备；分离方法：吸附法、离子交换法、沉淀法、萃取法、超滤法;5.简述青霉素的生产工艺;在冷冻管取材料至斜面母瓶进行孢子25摄氏度培养7天,得到大米孢子后,再进行25摄氏度孢子培养7天,移至一级种子罐进行种子培养40～45个小时,移至二级种子罐继续进行种子培养15小时,移至发酵罐进行24小时的发酵,放罐,冷至15摄氏度,最后提炼;五、酶工程1.酶有什么特性什么是酶工程专一性,高效性,常温性等；酶工程就是将酶或者微生物细胞,动植物细胞,细胞器等在一定的生物反应装置中,利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术;2.为什么要进行酶的修饰,酶的蛋白质工程是如何进行的酶的修饰能让酶更好的发挥催发的作用；从预期的酶功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的核糖核苷酸序列RNA→找到相对应的脱氧核糖核苷酸序列DNA3.酶固定方法有哪些,各有何优缺点通过将酶包埋于凝胶、微囊体内,或通过共价键、离子键或吸附连接至固相载体上,或通过交联剂使酶分子互相交联等方法使酶不溶或局限在一个有限的空间内;优点：酶固定化以后,既保持了酶的催化特性,又克服了游离酶的不足之处,使其具有一般化学催化剂能回收反复使用的优点,并在生产工艺上可以实现连续化和自动化;4.如何维持酶反应器恒定的生产力1.选择适合的大小；2.选择进行适合的酶反应；3.考虑好催化剂的机械强度和比重六、蛋白质工程1.简述蛋白质结构的基本组件;α—氨基酸按一定顺序结合形成一条多肽链,再由一条或一条以上的多肽链按照其特定方式结合而成的高分子化合物;2.简述氨基酸的基本理化性质;1.一般性质缬氨酸；2.紫外吸收性质；3.酸碱性质3.简述反向生物学的途径;先分离特定蛋白推测其基因或直接分离其基因,经克隆测序、表达,再研究其功能;4.举例说明对现有蛋白质进行改造的主要方法及其应用;1.胰蛋白酶：具有更高的专一性；2.金属硫蛋白；3.人白细胞介素-2；4.组织纤维蛋白溶酶原激活因子；5.枯草杆菌蛋白酶5.什么是蛋白质组学阐明生物体各种生物基因组在细胞中表达的全部蛋白质的表达模式及功能模式的学科;七、生物技术与农业1.现代植物生物技术与传统农业技术相比有何突出优越性试举例说明;例如,培养出抗逆性强的植株,使得农作物能够少受天灾的影响;2.基因工程抗虫棉已大面积应用与生产,同时也造成食棉昆虫的耐食性,如何看待这个问题并提出解决问题的途径;耐食性这个是个必然的结果,昆虫也有优胜劣汰,剩下来的都不是省油的灯,一般难以解决,毕竟是生物间的问题,顺其自然,才是回到自然的最好方法;3.简述开展水稻基因组计划的意义;人类赖以生存的农作物,水稻是一主要植物,水稻共有12条染色体,它们记录着与水稻的高产优质、美味香色以及与生长期、抗病抗虫、耐旱耐涝、抗倒伏等所有性状相关的遗传信息;因此,解析水稻基因组序列,是改进水稻品质、提高水稻产量的前提和基础;4.简述生物农药的意义,并列出几种常用的生物农药;生物农药更适合于扩大在未来有害生物综合治理策略中的应用比重;而且它选择性强,对人畜安全,对生态环境影响小,并可以诱发害虫流行病;5.动物转基因常用的外源基因导入方法有哪些各有何优缺点显微注射法：优点：准确、快捷;缺点：成本很高;体细胞核移植方法：优点：经济、有效;缺点：耗时;6.动物胚胎工程的主要技术包括哪些方面胎移植相关技术、动物克隆技术、转基因动物技术、胚胎干细胞技术7.生物技术在动物饲料工业上有哪些应用1.DNA重组生长激素的研究与应用；2.发酵工程研究与应用；3.寡肽、寡糖添加剂研究与应用；4.天然植物提取物的研究与应用；5.有机微量元素添加剂研究与应用；6.营养重分配剂研究与应用;8.畜禽基因工程疫苗有哪些类型1.基因工程亚单位苗；2.基因工程活载体苗；3.合成肽苗；4.基因缺失疫苗；5.基因疫苗;9.什么是动物生物反应器其应用前景如何动物生物反应器是利用转基因活体动物,高效表达某种外源蛋白的器官或组织,进行工业化生产功能蛋白质的技术;动物生物反应器的研究开发重点是动物乳腺反应器和动物血液反应器;即,把人体相关基因整合到动物胚胎里,使生出的转基因动物血液中,或长大后产生的奶汁中,含有人类所需要的不同蛋白质;这是当前生物技术的尖端和前沿研究项目;10.核移植技术将来在动物生产的应用上有哪些主要方面1.克隆具有巨大经济价值的转基因动物；2.快速扩大优良种畜；3.挽救濒危动物11.干细胞技术在动物生产上有何应用前景1.生产转基因的动物；2.生产克隆动物；3.研究细胞分化；4.研究发育的基因调控八、生物技术与食品1.什么是单细胞蛋白简述它的几种来源;单细胞蛋白,也叫微生物蛋白,它是用许多工农业废料及石油废料人工培养的微生物菌体;因而,单细胞蛋白不是一种纯蛋白质,而是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸及不是蛋白质的含氮化合物、维生素和无机化合物等混合物组成的细胞质团;2.举例说明食品发酵的用途;用以生产：白酒、啤酒、葡萄酒、黄酒、食醋、酱油、味精、发酵豆制品、发酵乳制品、发酵果蔬制品、柠檬酸、黄原胶及单细胞蛋白;3.谈谈现代生物技术在食品包装上的应用;根据现代生物技术的原理,食品包装分类方法很多;如按技法分为：防潮包装、防水包装、防霉包装、保鲜包装、速冻包装、透气包装、微波杀菌包装、无菌包装、充气包装、真空包装、脱氧包装、泡罩包装、贴体包装、拉伸包装、蒸煮袋包装等;4.食品检测中生物技术有哪些应用1.免疫学技术的应用；2.分子生物学技术的应用；3.生物传感器技术的应用;5.你对转基因食品有什么看法有利亦有弊,但选择它的是我们自己,所以,应该看到好的一面,也看到不好的一面,做出正确的选择;6.谈谈现代生物技术在食品工业上的应用和发展趋势;1.大力开发食品添加剂新品种；2.发展微生物的保健食品；3.螺旋藻食品；4.开发某些虫类高蛋白食品;九、生物技术与人类健康1.现代生物技术在医学领域中的应用主要包括哪些方面主要运用在疫苗的制作;2.现代生物技术生产的疫苗与传统生产的疫苗相比,有哪些优点1.更加的高效；2.目的性更好；3.副作用少3.目前已上市的基因工程疫苗主要用于哪些疾病类型的预防1.霍乱弧菌疫苗；2.麻风杆菌疫苗；3.幽门螺杆菌疫苗；4.虐原虫疫苗；5.血吸虫疫苗;4.疫苗研究经历了哪三个阶段第一代疫苗是用病原体减毒或弱化生产的疫苗;很多一直沿用至今,如破伤风疫苗、百日咳杆菌疫苗、白喉杆菌疫苗、结核杆菌疫苗卡介苗等;第一代疫苗对人们预防传染病的传播做出了不可磨灭的贡献;但第一代疫苗在生产和使用中具有不安全性及对某些传染病使用效果不够理想;20世纪70年代后开始生产第二代基因工程疫苗,即利用基因工程技术来生产的疫苗;基因工程疫苗是将病原体的抗原基因克隆到细菌或真核细胞内,利用细胞或其他细胞来生产病原体的抗原;因为不是生产病原体本身,所以在生产和使用上是安全的;20世纪90年代后进行第三代核酸疫苗DNA疫苗、基因疫苗的研究和生产;其原理是将控制抗原蛋白的基因直接转移到宿主细胞内,通过宿主细胞的表达系统表达抗原蛋白,诱导宿主产生免疫应答,达到预防和治疗疾病的目的;5.用于疾病诊断的现代生物技术主要有哪些技术类型1. ELISA技术；2.DNA诊断技术;6.ELISA技术主要适用于哪些疾病的诊断DNA诊断技术包括那些技术ELISA技术适用于传染病类的诊断：乙肝六项,丙肝,艾滋,梅毒,结核等;主要用于艾滋病检测;DNA诊断技术：DNA探针杂交技术；PCR技术；PCR-RFLP技术；PCR-ASO 技术；PCR-ELISA技术；PCR-SSCP技术；PCR-DGGE技术；LCR技术；RFLP-探针杂交技术；生物芯片技术;7.基因芯片有何优点生物芯片技术可广泛应用于疾病诊断和治疗、药物筛选、农作物的优育优选、司法鉴定、食品卫生监督、环境检测、国防、航天等许多领域;它将为人类认识生命的起源、遗传、发育与进化、为人类疾病的诊断、治疗和防治开辟全新的途径,为生物大分子的全新设计和药物开发中先导化合物的快速筛选和药物基因组学研究提供技术支撑平台;8.目前利用生物技术开发的药物有哪些类型为什么说基因工程药物的研究与开发具有巨大的应用潜力和十分诱人的前景开发的药物类型：抗生素；其他天然药物；基因工程药物；治疗性抗体;基因工程药物是先确定对某种疾病有预防和治疗作用的蛋白质,然后将控制该蛋白质合成过程的基因取出来,经过一系列基因操作,最后将该基因放入可以大量生产的受体细胞中去,这些受体细胞包括细菌、酵母菌、动物或动物细胞、植物或植物细胞,在受体细胞不断繁殖过程中,大规模生产具有预防和治疗这些疾病的蛋白质,即基因疫苗或药物;所以非常有益处,很有发展前景;9.目前基因治疗技术主要用于哪些疾病类型的治疗1.单基因病；瘤苗与肿瘤；自杀基因治疗;10.疾病基因治疗有哪四大策略肿瘤的基因治疗有哪两种策略四大策略：基因置换；基因修正；基因修饰；基因失活;肿瘤的基因治疗两种策略：通过免疫系统杀灭癌细胞；对癌基因或抑癌基因进行修饰纠正;11.为什么说干细胞的应用将具有广阔的前景干细胞的用途非常广泛,涉及到医学的多个领域;目前,科学家已经能够在体外鉴别、分离、纯化、扩增和培养人体胚胎干细胞,并以这样的干细胞为“种子”,培育出一些人的组织器官;干细胞及其衍生组织器官的广泛临床应用,将产生一种全新的医疗技术,也就是再造人体正常的甚至年轻的组织器官,从而使人能够用上自己的或他人的干细胞或由干细胞所衍生出的新的组织器官,来替换自身病变的或衰老的组织器官;假如某位老年人能够使用上自己或他人婴幼儿时期或者青年时期保存起来的干细胞及其衍生组织器官,那么,这位老年人的寿命就可以得到明显的延长;12.人类基因组计划的任务是什么将解决什么问题他对医学的发展有什么发展HGP任务；阐述人类全部基因的位置、功能、结构、表达调控方式以及疾病有关的变异;13.我国的人类基本组计划主要开展了哪些方面的工作承担了计划的1%,即人类3号染色体从D3S3610到端粒的30Mb区域的测序任务,并与2000年4月完成;14.你认为人类基因组计划将对人类产生什么样的影响1.了解基因组的表达及其调控；2;了解蛋白质组学；3.了解基因组多样性的研究；4.了解人类的起源和进化,对于生物医学会产生重大的影响;十、生物技术与能源1.简述开发新能源的必要性;化石能源不断衰竭,推测30～50年之内用完,到时将进入无能源时代,干净又高效的能源的寻找刻不容缓;2.如何利用微生物勘探石油和提高采油量利用微生物降解技术对油层中难以开采的沥青重组分进行降解,起到降低原油黏度作用,提高油床采收率;3.简述乙醇燃料能替代石油的依据;乙醇就是酒精,酒精自身能燃烧,能作为能源;4.简述人工生产甲醇能替代天然气的依据;甲醇还可以转化成二甲醚,可以大量替代天然气;5.谈谈你对未来能源的见解;首先,再靠化石燃料几乎不可能,但乙醇等这些也就是谈一谈,试一试,现在也只是参渗一部分进入到化石燃料中就行调和罢了,不如专力于太阳能的转化使用更好,毕竟太阳能现在还不能说的上是成功了,转化率很低,如果能达到20%,那么就已经很可观了;十一、生物技术与环境1.生物法处理污水或废水有哪几种常见的方法污水治理的意义何在1.稳定塘法；2.人工湿地处理系统法；3.污水处理土地系统法；4.活性污泥处理法；5.生物膜处理法;水的自然自理速度非常慢,污水处理能使流入河道的水不过分污浊,破坏大自然,也使人类二次使用水源更加洁净;2.空气污染治理与水污染治理有什么关系常见的方法有几种1.生物净气塔；2.渗滤器;3.填埋技术有哪些优点为什么说堆肥技术是一种可循环利用资源的方法优点：处理量大；投入少；简便易行;堆肥技术：因为堆肥就是将畜禽粪便进行处理得到有机肥的方法,不仅使随意排放的大量畜禽粪便得到了有效利用,也减少了它对环境的污染,是一种变废为宝的好办法;4.什么是生物修复技术举例说明其应用价值;生物修复技术：通过生物,特别是微生物的作用清除土壤和水体中的污染物,或是使污染物无害化的过程;它包括自然和人为控制条件下的污染物降级或无害化的过程;5.举例说明生物技术在环境检测方面的利用;1.指示生物；2.核酸探针和PRC技术；3.生物传感器及其它；4.生物芯片;十二、对生物技术发明创新的保护1.简述对生物技术发明进行的几种主要形式及其优缺点;1.专利保护：具有独占性；地域性；时间性;缺点：专力在申请时及发表时必须将专力内容公布,一旦专力失效,则为任何人所用;2防御性出版;。
现代生物技术(书名：生物技术概论)作业课后习题解答
四、发酵工程 1.微生物发酵产物有哪几种类型？
酒类、醋、酱油、酸奶、醪糟、面包、糖果、果汁、罐头
2.发酵培养基有哪些成分组成？ 发酵培养基的组成应丰富、完全，碳、氮源要注意速效和迟效的互相搭配，
少用速效营养，多加迟效营养；还要考虑适当的碳氮比，加缓冲剂稳定 pH 值； 并且还要有菌体生长所需的生长因子和产物合成所需要的元素、前体和促进剂 等。除有菌体生长所必需的元素和化合物外，还要有产物所需的特定元素、前体 和促进剂等。
3.比较分批发酵、连续发酵和补料分批发酵的优缺点？ 分批发酵：能迅速获得足够量的菌体细胞后，延长稳定期，从而提高产量； 连续发酵： 优点：1.维持低基质浓度：可以除去ห้องสมุดไป่ตู้速利用碳源的阻遏效应，并维持适当
后，将骨髓瘤细胞和脾细胞以聚乙二醇法进行融合。再帅选出合适的杂合细胞进 行繁殖。
9.如何用体细胞克隆出一只哺乳动物？克隆动物有什么积极意义？ 先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中，利用
微电流刺激等使两者融合为一体，然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎，当 胚胎发育到一定程度后，再被植入动物子宫中使动物怀孕，便可产下与提供细胞 核者基因相同的动物。
三、细胞工程 1.如何从一片嫩叶经组织培养出众多的完整植株？
首先，将嫩叶细胞成为一个原生质体，然后脱分化，再进行再分化，在良好 的环境中进行培育，得到完整的植株。
2.如何从植物细胞培养中获得较高的次生代谢物产量？ 1.选择良好的外植体；2.高产细胞系的选育；3.培养条件的优化；4.提高培养
技术水平；5.前体物的适当添加；6.抑制剂的适量使用。
《生物技术概论总论》PPT课件
3 考试
➢ 3.1 考试方式 ➢ 形式: 闭卷 ➢ 期中考试（20%）和期末考试 （70%） ➢ 内容: 以课堂讲授内容为主，含引申内容。 ➢ 3.2 平时成绩（10%） ➢ 考勤（10%) ➢ 3.3 总成绩
生物技术总论 Biotechnology General Introduction
主要内容：
Berg），标志生物技术的核心技术－－基因工程开始 ➢ 以基因工程为核心，带动了现代发酵工程、酶工程、细胞
工程及蛋白质工程的发展，形成现代生物技术
3 生物技术对经济社会发展的影响
➢ 3.1 改善农业生产、解决食品短缺 ➢ 3.2 提高生命质量、延长人类寿命 ➢ 3.3 解决能源危机、治理环境污染 ➢ 3.4 制造工业原料、生产贵重金属 ➢ 3.5 生物技术的安全及其对伦理、道德、法律的影响
生物经济是以生物科技研究开发与应用为基础的经济，是 一个与农业经济、工业经济以及信息经济相对应的经济形 态。
2001年2月，时任北京大学副校长、“863”计划生物领域 专家的陈章良，以其生物科技战略专家的眼光在“中国青 年创新论坛”介绍了《经济展望》杂志所提出的一个新名 词“生物经济”，并认为生物技术的发展是一个基因可以 形成一个产业。在同年4月 “2001中国企业高峰会”上， 他又指出：生物技术突飞猛进的发展，将造就一大批成功 的公司，生物技术是继IT产业后又一个为各国政府重视的 产业。
1.5 生物技术的种类及其相互关系
➢ From DNA to Human
1.5 生物技术的种类及其相互关系
➢ 1.5.7 五大工程间的关系
➢ 按照自己的愿望改造物种，往往要采用基因工程或细胞工程的 方法。
➢ 基因工程和细胞工程的研究成果，要通过发酵工程和酶工程来 实现产业化。
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生物技术制药特征（四高一长）： 1.高技术：知识密集、技术含量高、多学科高度 综合互相渗透 2.高投入：平均费用1-3亿美元 3.长周期：8-10年 4.高风险：成功率5%-10% 5.高收益：2-3年收回所有投资，利润回报高达 10倍以上
高收益
美国Amgen公司1989年推出的促红细胞生成素（EPO ）和1991年推出的粒细胞集落刺激因子（G-CSF）在 1997年的销售额已分别超过和接近20亿美元。
现代生物技术发展的10大里程碑
1953年 Watson 与 Crick 发现了 DNA 的双螺旋结构
1956年
Kornberg 发现了 DNA 聚合酶
1966年 破译了氨基酸三联密码子
1970年 发现了核酸限制性内切酶
1975年 研制出了第一个单克隆抗体
现代生物技术发展的10大里程碑
1982年 FDA 批准了第一个基因工程药物--重组人胰岛素
我国医药生物技术存在的问题
（1）起步较晚，上游工程发展较快，下游发展 缓慢，高产基因工程菌构建技术落后，重要 抗生素产品的发酵单位远远落后于国外先进 水平 （2）创新能力不足、投入不足、人才不足、基 础设施不足，各部门协调不够
三、美国生物技术产业发展情况
美国生物技术产业发展情况
产值（亿美元）
500 400 300 200 100 0 1980 1991 1996 1997 2000
随着分子生物学、免疫学与现代生 物技术和生物工程学的迅猛发展， 生物药物已成为当前新药研究开发 中最有前景的一个重要领域。
生物药物的历史
《黄帝内经²素问》 中已有记载： 五谷为养， 五菜为充， 五果为助， 五畜为益。
据《左传》记载，曾宣公12年就有“ ”使用 ，公元4世纪，葛洪著《肘后百方》中也有用海 藻酒治疗瘿病（地方性甲状腺肿）的记载。孙 思邈（公元581~公元682年）首先用含维生素A 较丰富的羊肝治疗“雀目”。我国应用生物材 料作为治疗药物的最早为神农，他开创了用天 然产品治疗疾病的先例，如羊靥（包括甲状腺 的头部肌肉）治疗甲状腺肿，用紫河车（胎盘 ）做强壮剂，用蟾酥治创伤，用羚羊角治中风 ，用鸡内金止遗尿及消食健胃。
生物技术与人类生活
吉林大学珠海学院 化学与药学系 2010年9月
本课程知识结构及相互之间的关联
基因工程 细胞工程 酶工程 发酵工程
--核心 动物细胞工程 --基础 植物细胞工程 --条件 --手段
生物技术就是通过以上工程方法为人类 服务的高科技新兴产业
第一章 生物技术总论
第一节 第二节 第三节 第四节 生物技术及其发展史 生物技术药物 生物技术制药 生物技术对经济社会 发展的影响
第一代：生物药物就是我们上面所说的 从远古到20世纪中叶的来自于生物体某 些天然活性物质加工制成的制剂。多数 来自动物脏器，有效成分不明确，后叶 制剂、胎盘制剂、眼制剂与骨制剂等， 还有胰酶、胃酶等等 制造工艺简便，成分不明确，确有一定 疗效。
第二代：生物药物是指利用近代生化技 术从生物材料中分离、纯化获得的具有 针对性治疗作用的生物活性物质。如胰 岛素（20世纪三四十年代以后）、甲状 腺素、必需氨基酸、必需脂肪酸、各种 维生素，尿激酶、链激酶、溶菌酶、天 冬酰胺酶，从生物材料纯化制造生化制 品供药用在特定时间内还会有所发展。
健康 农业（植物） 农业（动物） 化学/食品 其他 能源/环境
美国工业化生物技术研究与发展基金分布图
至今世界上已取得的生物技术研究 成果中，70%以上为医药工业生物 技术产品。
亿美元
全球生物技术药品销售额 增长情况 600 400 200 0 1998 2001 2006 年 130 450 300
２、近代生物技术阶段
1928年英国微生物学家弗莱明发现青霉素 1941年青霉素投入生产 1857年法国科学家L.Pasteur首先证实发酵是 由微生物引起的，并首先建立了微生物的纯 种培养技术，为发酵技术的发展提供了理论 基础。 技术特征：微生物发酵技术
３、现代生物技术 1953年 Watson 、Crick提出DNA 双螺旋结构 1974年 建立DNA重组技术 1978年 大肠杆菌表达出胰岛素 技术特征：基因工程技术（重组 DNA技术）
±°« ò ú ï õ Ò ²Ö ¼ µ Ç È Ç É Î ¼ Ê © Æ ²² Õ ¾ È ±7%
1988年
Mullis 发明了聚合酶链式反应 (PCR) 技术
1990年 人类基因组(Human Genome Project)计划启动
1997年 克隆羊多利诞生
2003年 人类基因组测序完成
沃森和克里克合作研究的成果 ——DNA双螺旋结构的分子模型
4、现代生物技术定义
(1) 现代生物技术定义： 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 照预先设计改造生物体或加工生物材料，为 人类生产出所需产品或达到某种目的。
(2) 要点：
① 对象：是具遗传特性有生命物质：包括病毒、细菌 、植物、动物、直到人类 ② 范围：研究生物体系多个不同水平——从大分子 (DNA、RNA、蛋白质、酶)、亚细胞、细胞、组织、器官 到整个机体 ③ 应用工程学原理：经人类思维，设计方案、定向修 饰、加工制作过程、经过体外环节 ④ 目的产品：有三新特征：新遗传功能、新遗传性状 、新物种。 ⑤ 高新技术起重要作用
一、生物技术药物发展简史
人类防病、治病三大药源
化学药物
生物药物
中草药
生物药物：是利用生物体、生物组 织或其成分综合应用生物学、生物 化学、微生物学、免疫学、物理化 学和药学的原理与方法进行加工、 制造而成的一大类用于预防、诊断 、治疗制品。
广义的生物药物包括从动物、植物 、微生物来源的天然物质，由于抗 生素发展速度相当快，已成为制药 工业的独立门类，所以生物药物主 要包括生化药品、生物制品及其相 关的生物医药产品。
FDA 批准的生物制品
时 期 批准的数目 临床试验期 14 15 26 32.7 46.5 58.6 审评期 24.0 21.3 14.7 总时间 53.2 67.8 73.3 1982-1989 1990-1994 1995-1999
* 时间单位为月
美国生物制药产品种类及数量
疾病种类
感染性疾病 神经系统疾病 艾滋病及相关疾病 皮肤病 消化系统疾病 血液疾病 不育症 生长发育不良症 妊娠预防
秋石治病的方法则出自11世纪沈括所著的《 沈存中良方》。 李时珍《本草纲目》所载药物1892种，除植 物外，还有动物药444种（其中鱼类68种、兽 类123种、鸟类77种、蚧类 45种、昆虫百余种）。 书中还详述了入药 的人体代谢物、分泌 物及排泄物等。
生物药物发展到今天已经经历了三代变化
年份
美国生物制药现状
目前 FDA 已经批准了117个生物技术药物和疫苗， 其中75%为最近6年批准 有350种生物技术药物和疫苗针对超过200种疾病正 在进行临床试验 有几百种诊断试剂应用于疾病诊断、血液检定等 美国目前有1273家生物技术公司，其中300家是上市 公司，医药生物技术已经成为美国高新技术产业发展 的核心动力之一 1999年至2000年生物技术市场资产总值增长156%， 从1379亿美元增加至3535亿美元 1993年至2000年生物技术工业收入成倍增长，从80 亿美元增加至223亿美元
产品数量 疾病种类
39 28 19 19 11 9 5 3 2
产品数量
26 22 19 13 11 7 3 2 175
心脏病 呼吸系统疾病 自主免疫系统疾病 移植 遗传疾病 糖尿病及并发症 眼病 骨质疏松 肿瘤疾病
美国已进入临床研究阶段的革新性生物技术药物
种类 作用 Anti VEGF(抗内皮细胞生长因子) 治疗结肠直肠癌和非小细胞肺癌(Ⅲ期临床) Dendritic cell vaccine (树突细胞疫苗) 治疗前列腺癌(Ⅲ期临床) Dendritic cell vaccine (树突细胞疫苗) 治疗乳腺癌(Ｉ期临床) ONYX 015(肿瘤抑制治疗基因) 治疗头颈癌(II期临床) Anti Ig E humanized monoclonal antibody 治疗哮喘(Ⅲ期临床结束)
第三代：基因工 程药物（或称生 物技术药物）是 指利用重组DNA技 术生产的多肽、 蛋白质、酶、激 素、疫苗、单克 隆抗体和细胞生 长因子等药物。
第三节 生物技术制药
一 生物技术制药的特征 二 我国的医药生物技术 三 美国生物技术产业发展情况
一、生物技术制药的特征
生物技术制药：采用现代生物技术人为地 创造一些条件，借助某些微生物、植物或 动物来生产所需的医药品，称为生物技术 制药。
(重组人甲状旁腺激素) Somatokine (免疫系统激发剂) ConXn (松弛素蛋白) ABX-ILB (ABX-ILB抗体)
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
细胞学说：
细胞是所有动植物的基 本结构单位，一切生命 现象都是以细胞为基础 表达的
这个观点，经过后来的丰富和发展，形成 公认的细胞学说：
（1）细胞是所有动、植物的基本结构单 位。 （2）每个细胞相对独立，一个生物体内 各细胞之间协同配合。 （3）新细胞由老细胞繁殖产生。