生物技术概论--第1章--总论

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。
1.5.5 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
生物技术的每种工程技术都在
以研发-生产-产品的技术流的形式 深刻影响人们的经济生活。
研发
生产
产品
1.2.3 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。
复习思考题
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？
生物技术的应用包括哪些领域？
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
1.4 生物技术的应用领域
农业；食品；医药，医疗；环境；能源； 军事
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。 社会生 活中，每个人都会与现代生物技术存在或 多或少的联系。
教学目标：
本课程通过讲述“现代生物技术的概念和 发展简史”、“生物工程各项技术简介”、 及其在农业、环境、健康和能源等方面的 应用，旨在使学生通过学习了解现代生物 技术的基础知识和国内外生物技术各领域 发展的来龙去脉、研究现状、发展方向和 在国民经济中的应用，为今后开展生物技 术相关研究和学习提供基础和参考。
1.2.1.2 细胞工程(cell engineering)
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；以获得某种有用的物质的过程。
细胞培养 细胞融合 细胞重构
1.2.1.3 酶工程(enzyme engineering)
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
现代生物技术的诞生
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胰岛素基因导入到
E.coli 中表达成功
掌握：生物技术的含义、特点 重点：生物技术的各项技术及其相互关系 难点：各项技术相互关系
生物技术总论 引言
生物技术被世界各国视为一项高新技术，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，促进了传统产业的技术 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。
1.1 生物技术的含义和特点
1.1.1 生物技术的定义
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 某种目的的一门新兴的、综合性的学科。
1.2.1. 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，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。
1.2.2 生物技术的种类间的相互关系
课程参考书目
《生物技术概论》（第四版），宋思扬与 楼士林主编，科学出版社，2014.
《现代生物技术概论》，翟礼嘉主编，高 等教育出版社，2008.5
课程考核
考核形式：考查（闭卷） 平时成绩（考勤等）20%，考查成绩80%。
本课程的知识框架
生物技术概论的总论 基因工程 细胞工程 酶工程 发酵工程 蛋白质工程 生物技术与农业 生物技术与食品 生物技术与人类健康 生物技术与能源 生物技术与环境 生物技术的安全性
1）注重实际应用； 2）操作先进化； 3）理论基础的多样化
1.2 生物技术的种类及其相互关系
生物技术包括传统生物技术和现代生物技术。 传统生物技术：指旧有的制造酱、醋、酒、面包、
奶酪、酸奶及其他食品的传统工艺。 现代生物技术：指20世纪70年代末80年代初发展
起来的，以现代生物学研究成果为基础，以基因 工程为核心的新兴学科。 目前所称的生物技术基本上是指现代生物技术。
1.5 生物技术对经济社会发展的影响
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，影响着人类 社会的方方面面。
1.5.1 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
1.5.2 提高生命质量，延长人类寿命
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
例子：美国生物技术产品销售及预测
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
1.5.3 解决能源危机、治理环境污染
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。
◆ 古老的酿造技术
◆ 巴斯德的发现
1.3.2 现代生物技术的发展
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
生物技术和生物工程的关系
生物技术和生物工程同属理科，但是，生 物技术和生物工程还是有所区别：生物技 术更注重于操作和原理，而生物工程更注 重于实际操作中的各种参数，也就是有较 多的工科内容在里面。
1.1.2 现代生物技术的发展特点
随着发展，现代生物技术正在以五大工程 为基础稳步发展，最明显的特点是由以前 的研究型向现在的应用性发展。
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。
1.5.4 制造工业原料、生产贵重金属
第一章：生物技术总论
教学内容：
1.1 生物技术的含义、特点 1.2 生物技术的各项技术及其相互关系 1.3 生物技术的发展史 1.4 生物技术的应用领域 1.5 对人类社会发展的影响
学习目的和要求
了解：生物技术的发展史，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。