现代生物技术定义以现代生命科学为基础,把生物体系与工程学.
现代生物技术 ppt课件
④ 有目的产品: 目的产品有三新特 征: 新遗传功能、新遗传性状、新 物种。要有合乎人类所需的工业、 农业、医疗和食品产品。
⑤ 高新技术起重要作用。
二. 生物技术的产生与发展
生物技术的发展两个阶段 传统生物技术 现代生物技术两个阶段。
1. 传统生物技术
传统生物技术的发展（经典+近代） • 1 000多年前, 当人类用发方法制备酒、醋、
产业, 处分子水平、新技术前沿。
❖ 高综合：跨学科专业, 位多学科发展的交叉点上，
涉及的行业多、范围广。
❖ 高投入, 与其他技术比较, 在资金、人员、设备、
试剂及研发上投资大。
❖ 高竞争，各国、各行业、个单位之间，在技术、
时效性、知识及人才上竞争激烈。
❖ 高风险，上述原因造成一定风险，加上
技术风险带来高风险。
2. 现代生物技术
自1953年起，分子遗传学的兴起与发展，
DNA转移和重组工程 有性繁殖，转基因技术：
细胞工程 转基因药物 转基因动植物 无性繁殖，克隆技术
特别是DNA重组技术可以
改变生物的遗传性状, 使分离高产量的工程菌变的容易, 简化了生产过程；
扩大了反应器范围， 从发酵罐发展到细胞、植物及动物个 体天然生物反应器。
酱及食品等, 此时主要是生物技术的经验 阶段。 • 19世纪人们才有意识地大规模利用酵母发 酵，并形成产业。 • 20世纪初，提出了生物技术这一概念。
• 1928年，青霉素的发现使生物技术 从 单纯的食品、饲料制备扩展到抗生素产品， 该产业至今长盛不衰。
• 20世纪 50年代和60年代，生物技术增 添了氨基酸发酵和酶制剂工业新成员。
❖ 21世纪是生物生命世纪，生物技术将成为 21世纪高技术革命的核心内容。
现代生物技术
重组DNA技术诞生，实现了基 因的体外操作和转移。
1990年代
人类基因组计划启动，加速了 基因组学和个性化医疗的发展 。
1950年代
DNA双螺旋结构发现，为现代 分子生物学奠定了基础。
1980年代
基因工程药物和疫苗开始进入 市场，开启了生物医药产业的 新篇章。
21世纪
合成生物学、基因编辑等新兴 领域崛起，为解决全球性问题 提供了新的解决方案。
载体的构建
将目的基因插入到载体分子中，形成重组DNA分子。
转化
将重组DNA分子导入到受体细胞中，使目的基因整合到受体细胞的基因组中。
筛选与鉴定
对转化后的细胞进行筛选和鉴定，确定目的基因的表达。
基因工程的应用实例
转基因作物
通过基因工程手段将抗虫、抗 病、抗旱等优良性状转入植物
，提高作物的产量和品质。
基因敲除与基因编辑
通过克隆技术对特定基因进行敲除或编辑， 实现基因治疗和遗传改良。
04
细胞工程
细胞工程的定义与原理
定义
细胞工程是以细胞为基本单位，在体 外进行培养、繁殖和操作，以实现人 类所需特定细胞或组织器官的技术。
原理
细胞工程基于细胞生物学和分子生物 学的理论，通过细胞培养、基因转移 、细胞融合等技术手段，实现对细胞 生长、分化、代谢等过程的调控。
02
基因工程
基因工程的定义与原理
定义
基因工程是指通过人工操作，将外源 基因导入到生物体的基因组中，从而 实现对其遗传性状的改变。
原理
基因工程基于分子生物学和遗传学原 理，通过改变生物体的遗传物质来达 到定向改良或创造新品种的目的。
基因工程的基本步骤
目的基因的获取
食品生物技术概论
（三）国际经济合作及发展组织的定义（1982）
生物技术是应用自然科学和工程学的原理，依靠生物催化 剂(酶或活细胞)的作用对物料进行加工，以提供产品为社会服 务的技术
（四）1985年Moo-Young主编的《综合生物技术》中的定义 生物技术是对生物作用和生物物料加以评价和应用，并进行
对象: 细胞, 在细胞水平上实现基因转移或改
变生物学性状。
❖ 定义:
指在体外条件下对细胞进行培养、繁殖，按人 们的意愿改变细胞某些生物学特性，获得有用 的产品或达到改良生物品种的技术。
细胞工程 受体基因
(大肠杆菌)
授体基因
(干扰素基因)
重组基因
植入受体细胞核
(大肠杆菌，酵母菌)
发酵 分离
废液
生物药剂
术。
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 生物体系多个不同水平研究: 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、加工制作过程等体外操作环节。
④ 有目的产品: 目的产品有三个新 特征: 新遗传功能、新遗传性状、 新物种。要有合乎人类所需的工业、 农业、医疗和食品产品。
以上3位植物学家几乎同时证明了孟德尔遗传规律，从 此揭开了遗传学研究的新纪元。
具体学习方法
要舍得花时间，要长期投入。 扎扎实实学好每一章节，课后及时复习。 动手：上课记笔记，做作业及思考题。注意：抄一遍比看
10遍心里更踏实。 阅读王镜岩编《生物化学》中的相关章节。绝对有好处！ 善于总结所学知识，前后联系，真正学会！ 重视实验课，巩固课堂知识。
现代生物技术在环境科学中的应用
现代生物技术在环境科学中的应用环境科学是一门涉及多个领域和技术的综合性学科，其目的是保护和改善环境，以保障人类和地球的可持续发展。
现代生物技术是环境科学中一种重要的工具，通过应用基因、细胞、组织、器官等技术，可以有效地解决环境问题，提高环境质量。
现代生物技术包括基因技术、细胞技术、组织技术、器官技术等，这些技术已被广泛应用于环境科学领域。
例如，基因技术可以用于监测环境污染、筛选耐受性强的微生物，以及基因工程菌的构建等；细胞技术可以应用于污染物的降解和转化；组织技术可以用于生态修复和环境治理等方面；器官技术则可以应用于水生生物的养殖和污染水体的处理等。
现代生物技术在环境科学中的应用非常广泛，下面举几个例子。
基因技术可以用于监测环境质量，如检测水体中的重金属离子、有机污染物等。
基因技术还可以用于预测气候变化，例如通过研究植物基因组学，可以了解植物对气候变化的适应性，从而预测未来的气候变化趋势。
现代生物技术还可以应用于野生动物管理，例如通过研究动物的基因组，可以了解其遗传特征和生活习性，为保护和管理野生动物提供科学依据。
未来，随着科技的不断发展和进步，现代生物技术在环境科学中的应用前景将更加广阔。
例如，通过研究微生物的基因组学，可以更好地了解其在环境中的作用和功能，从而为解决环境问题提供新的思路和方法。
通过应用现代生物技术，还可以培育出更具有环境适应性的植物和动物物种，为生态修复和环境治理提供更好的帮助。
现代生物技术已成为环境科学中不可或缺的重要工具，其应用前景非常广阔。
通过应用现代生物技术，我们可以更好地了解和保护环境，为地球的可持续发展做出更大的贡献。
随着人类活动的不断发展，环境污染和生态破坏问题日益严重。
为了应对这些问题，现代生物技术正在逐渐应用于环境科学领域，为环境保护和修复提供了新的解决方案。
本文将介绍现代生物技术的概念和分类，以及在环境科学中的应用。
现代生物技术是指利用生物系统、生物过程和生物制剂等手段来研究、开发、生产和应用环境保护、资源利用、生态修复等领域的技术。
生物技术概论复习题及答案
生物技术概论复习题及答案生物技术概论复题及答案1、生物技术：是利用现代生命科学、工程技术和其他基础学科的科学原理，以生物体、体系或其衍生物为基础，制造人类所需要的各种产品或达到某种目的的综合性学科。
2、基因工程：是在基因水平上操作并改变生物遗传特性的技术。
人们用类似工程设计的方法将不同来源的基因在体外构建成杂种DNA分子，然后导入受体细胞，使其在受体细胞内复制、转录和表达，也称为DNA重组技术。
3、细胞工程：是在细胞为基本单位的情况下，通过培养、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的目的，加速繁育动植物个体，或获得某种有用物质的技术。
4、食品添加剂：是为了改善食品的品质（色、香、味）以及有防腐和加工工艺的需要而加入到食品中的化学合成物或天然物质。
5、湖泊的富营养化：由于环境的污染，如农业上的化肥、工业废水等大量排放，使水中含有大量的营养元素如氮磷钾等非常丰富，使微生物生长迅速，造成富营养化。
6、生物反应器：包括微生物反应器、植物细胞培养反应器、动物细胞培养反应器以及新发展起来的有活体生物反应器之称的转基因植物生物反应器、转基因动物生物反应器等。
7、转基因植物：通过体外重组DNA技术将外源基因转入到植物细胞或组织，从而获得新遗传特性的再生植物。
8、细胞融合：是指促融因子的作用下，将两个或多个细胞融合为一个细胞的过程。
9、抗原：凡能刺激机体免疫系统发生免疫应答的物质均称为抗原。
10、组织培养：指在无菌和人为控制外因（营养成分、光、温、湿）的条件下，培养研究植物组织、器官，甚至进而从中分化发育出整个植株的技术。
11、原生质体培养：是关于原生质体分离、纯化、培养、胞壁再生，细胞团形成和器官发生等技术。
12、有益微生物：指对人类有帮助，能满足人们需求的某些微生物。
13、供体：提供一些手续操作需要的生物体或器官等。
14、受体：接受操作的生物体或器官、组织或细胞。
现代生物技术(书名：生物技术概论)作业课后习题解答
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。
什么是生物技术
什么是生物技术在当今科技飞速发展的时代，生物技术无疑是一颗璀璨的明星。
那么，究竟什么是生物技术呢？简单来说，生物技术是一门以生命科学为基础，利用生物体系和工程原理来创造新产品、新过程和新服务的综合性技术。
它涵盖了从微观的分子水平到宏观的生态系统水平，涉及到生物化学、微生物学、遗传学、细胞生物学、分子生物学等多个学科领域的知识和技术。
生物技术的应用范围极其广泛。
在医疗领域，生物技术为疾病的诊断、治疗和预防带来了革命性的变化。
例如，通过基因工程技术，我们可以生产出各种有效的药物，如胰岛素、生长激素等。
以前，糖尿病患者需要依赖从动物体内提取的胰岛素，不仅数量有限，而且可能会引起过敏反应。
而现在，利用基因工程技术，我们能够在微生物中合成与人胰岛素结构完全相同的胰岛素，大大提高了胰岛素的供应和质量，为糖尿病患者带来了福音。
此外，生物技术还在癌症治疗、心血管疾病治疗等方面发挥着重要作用。
通过生物技术研发的靶向药物，能够更加精准地作用于病变细胞，减少对正常细胞的损害，提高治疗效果，减轻患者的痛苦。
在农业领域，生物技术同样具有重要的意义。
转基因技术的出现，使得农作物具有抗病虫害、抗除草剂、耐旱等优良特性，从而提高了农作物的产量和质量。
例如，转基因抗虫棉的种植，有效地减少了棉铃虫对棉花的危害，提高了棉花的产量。
此外，生物技术还可以用于生物肥料、生物农药的研发和生产，减少化学农药和化肥的使用，保护环境和生态平衡。
在工业领域，生物技术也有着广泛的应用。
利用微生物发酵技术，可以生产出各种化工产品，如乙醇、丙酮、丁醇等。
这些生物基产品不仅具有可持续性，而且对环境更加友好。
同时，生物技术还可以用于生物材料的研发和生产，如生物可降解塑料，为解决塑料污染问题提供了新的途径。
生物技术的核心技术包括基因工程、细胞工程、发酵工程和蛋白质工程等。
基因工程是生物技术的核心技术之一，它是指按照人们的意愿，将不同生物的基因在体外进行剪切、组合和拼接，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。
现代生物技术概论
一 传统生物技术的产生
古代酿酒、制酱、醋……接种疫苗等技术
古代生物技 术——与人类 文明同步
Karl Ereky于1917年提出“生物技术”
20世纪40年代 抗生素工业化生产 50年代 氨基酸发酵工业 60年代 酶制剂工业
近代生物 技术—— 20世纪 （20~60 年代）
古代生物技术特点：
以制酒、食品加工、农业、畜牧业为主的作坊式的生物技术
转基因食品的安全性问题； 动物体细胞克隆技术对社会伦理、道 德的影响； 个人的基因组序列是否成为隐私； ……
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？
• 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。
四 解决能源危机，治理环境污染
1、解决能源危机 化石能源 生物能源
提高石油的开采率 2、环境保护
微生物降解环境污染物
五 制造工业原料，生产贵重金属
1 制造工业原料 利用发酵技术来生产食品工业原料、化学 工业原料；
2 生产贵重金属 主要利用细菌的浸矿技术提炼贫矿、
尾矿和废矿中的稀有金属和贵重金属
六 生物技术的安全及其对伦理、道德、法律的影响
现代生物技术特
点：
以基因为源头，基 因工程和基因组工程 为主导技术，与其他 高技术相互交叉、渗 透并将对社会和经济 产生深远的影响，可 能改变未来经济和人 类生活的一项关键技 术.
第三节 生物技术对经济社会发展的影响
一 改善农业生产，解决食品短缺
1.提高农作物产量及其品质
(1)培育抗逆的作物优良品系 如培育抗生物逆境与非生物逆境的农作物（象水稻、 小麦、玉米、番茄、棉花等）（基因工程）
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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
年份
美国生物制药产品种类及数量
（PHRAM）
疾病种类 产品数量 疾病种类
39 28 19 19 11 9 5 3 2
产品数量
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
现代生物技术定义：
以现代生命科学为基础, 把生物体系与
工程学技术有机结合在一起， 按照预先的设计，定向地在不同水平 上改造生物遗传性状或加工生物原料, 产 生对人类有用的新产品(或达到某种目的)
之综合性科学技术。
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 生物体系多个不同水平研究: 从大分子
心脏病 26 呼吸系统疾病 22 自主免疫系统疾病 19 移植 13 遗传疾病 11 糖尿病及并发症 7 眼病 3 骨质疏松 2 肿瘤疾病 175
生物技术为人类
新医疗保健开辟新纪元
从基因水平上对疾病基因进行修复、替 代。如基因工程构建病毒载体导入正常基 因治疗先天遗传病。
疾病预防:
① 基因工程疫苗、多价疫苗, 安全、价低 易大量制。 ② 抗独特型抗体疫苗, ③ 多肽疫苗(表达)。
4. 超级药物 人工设计、合成分子药物: ① 反义核酸、基因封条、阻止转录、翻译, ② 酶性RNA (Ribozyme) 切掉有害基因。 5. 酶制剂基因工程: 如: tPA(组织纤维蛋白溶酶原激活因子),
其他领域应用
(简略)
1、农业:
第一次绿色革命是选育高产优质良种, 第 一次绿色革命则是利用农业生物技术，通过 改造和创造，有目的获得新良种、新产品。 如具有“五抗” (抗病, 抗虫, 抗盐碱, 抗 倒伏, 抗腐烂) 新品种。土豆西红柿的产生， 生物固氮、生物杀虫除草剂研制、快速生长
2、畜牧:
良种、基因动物疫苗预防疾病,
① 人口问题: A) 节育: 药、疫苗, B)优生: 遗传病基因治疗。 ② 粮食问题: 绿色革命,高产、优质、抗病新品种 , 单细胞蛋白, 农药、肥料。
③ 能源、资源问题: 生物电池、光合菌、乙醇 生产、石油采集菌、生物冶炼。 ④ 环境污染: 石油、污水, 有害金属污染, 特 嗜菌的构建。 ⑤ 医疗保健: 抗衰老、防治心血管病、疟疾、 传染病、遗传病(见下)。 ⑥ 战争等灾害：生物战剂、生物恐怖。
2. 改造、促进抗生素工业,
除固定化酶、细胞技术, 包括对酶的更新。 例如: 基因工程可生产强有力的新酰化酶, 可大量制备新抗生素(如头孢毒素等)。
3. “生物导弹”药物:
① McAb—毒素蛋白、抗癌药、 TNF、酶等。 ② Abzyme、特异结合＋酶切分解。 ③ 受体药物“爱国者导弹”: CD4受体—HIV 等。
(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 有目的产品: 目的产品有三新特 征: 新遗传功能、新遗传性状、新 物种。要有合乎人类所需的工业、 农业、医疗和食品产品。 ⑤ 高新技术起重要作用。
为医药工业带来革命 新药的设计与生产
1. 大量生产生化药物
如基因工程生产的生长激素释放抑制激素: 9升 发酵液可得50mg纯化产品, 这和从50万头羊脑组织 中的提取物相当。 转基因动物生产 tPA 一个动物一个工厂, 放 牧, 挤奶, 提取便可。目前不包括抗生素在内, 研 究基因工程药物达500种,如许多活性多肽、激素、 酶、细胞因子, 尤其是后者目前是热门,研究30种, 生产已有19
现代生物技术
自1953年起，分子遗传学的兴起与发展，
DNA转移和重组工程
有性繁殖，转基因技术： 细胞工程 转基因药物 转基因动植物 无性繁殖，克隆技术
特别是DNA重组技术可以 改变生物的遗传性状, 使分离高产量的工程菌变的容易, 简化了生产过程； 扩大了反应器范围， 从发酵罐发展到细胞、植物及动物个 体天然生物反应器。
二、巨大经济效益, 明显社会效益 (几个实例)
1. 美国生物技术产值达500亿美元以上, 单是药物达100亿美元。估计到2008年， 美国生物技术产品销售达362亿美元以 上。 2. 1980´年代起, 生物技术长盛不衰, 公 司林立, 美国达2 000多家。 3. 各国政府投资逐年增加, 科研人员大 量投入 (美国数十万人)
20世纪80年代，现代生物技术的 发展日新月异，一跃成为代表21世 纪新技术的发展方向，并成为具有 广阔应用前景的新兴学科与产业。 传统生物技术已被现代生物技术 所取代，当前生物技术一词实质上 已成为现代生物技技术的应用领域很广，可把生物技术分 为： 医学生物技术、植物生物技术、动物生 物技术、食品生物技术、环境生物技术和军 事生物技术等。生物技术应用的意义巨大， 主要有以下几个方面。