第三章 现代高新技术第一节 生物技术

第三章现代高新技术第一节生物技术二十一世纪人类社会面临：人口剧增食品短缺资源匮乏环境污染加剧疑难病治疗等重大问题生物工程显示了强大的生命力生物资源的可再生性，在常温常压下生产珍贵产品节约能源和资源，减少环境污染；增加粮食生产，开辟食物的新来源；解决疑难病的治疗；对传统的旧行业技术改造……生物技术讨论：什么是生物工程生物工程的研究领域人类基因组计划的意义我国生物工程的发展生物工程与人类社会•二十世纪五十年代，DNA双螺旋结构学说发现•二十世纪七十年代，重组DNA技术，单克隆抗体技术，第一个基因工程药物脱颖而出•二十世纪八十年代，第一株转基因植物，第一例转基因动物横空出世•二十世纪九十年代，克隆动物和人类基因组计划呱呱坠地1953年，美国生物学家，沃森，英国物理学家，克里克，发现了DNA由两条螺旋多核苷酸链组成。为人类揭开生命的秘密奠定了基础。基因是带有遗传效应的DNA片段基因工程-重组DNA技术：利用人工手段去改造生物的遗传性状按照人们的预想重新设计生命的过程人工创造新生物并给予生物以新功能的过程单克隆抗体技术：1975年，英国科学家米尔斯坦利用细胞融合技术将一个B型淋巴细胞，和一个骨髓瘤细胞融合在一起形成一个杂交瘤细胞，其产生的抗体叫做单克隆抗体第一个基因工程药物：1977年11月美国人工方法化学合成了人生长激素释放抑制素基因，具有工程菌的功能。将其置于微生物发酵罐里，繁殖，其代谢产物含有人生长激素释放抑制素.(人生长激素释放抑制素)（1B干扰素）第一株转基因植物：1982年美国和比利时的学者，分别把细菌中抗碘那霉素基因转入向日葵，烟草和胡萝卜的细胞中，使这些植物的抗药性提高八倍多。第一例转基因动物：1980年美国华盛顿大学和宾西法尼亚大学的学者，把大老鼠的生长激素基因与小老鼠的一段基因拼接在一起组成一个重组体，把这个重组体注射到小老鼠的受精卵里，再把受精卵移植到借腹怀胎的雌鼠体内，生下的小鼠其生长速度比普通小鼠的平均生长速度快50%。小鼠克隆动物技术：1997年2月27日，《自然》杂志报道了一项震惊世界的科学创举，英国胚胎学家维尔穆特博士领导的研究小组，应用克隆技术，成功地复制了一头雌性芬兰塞特绵羊多莉。证明一个已经完全分化成熟的体细胞，还能像胚胎细胞一样，其细胞所具有的遗传信息也能指导产生新的个体。动物-人体异器官移植。用动物乳腺生产药用蛋白质，来治疗疑难病。良种培育。人类基因组计划：1990年开始启动，计划15年内完成人类全部基因组30亿个碱基对的排列顺序的测定和图谱分析。即把人体内十万个基因所在的位置确定下来，把基因分离出来，研究其功能，认识基因和疾病的关系。一般把找到的基因称为靶基因。基因治疗就是对相关的基因进行抑制或调整。所有的药物开发，是先在靶基因上实验的。因此有了基因，就可以制造基因工程诊断试剂，基因工程治疗药物，甚至形成治疗这种疾病的药物产业。生物工程1982年国际经济合作和发展组织的一个专家组给生物工程下了一个定义：生物体系——传统发酵所利用的微生物，动植物细胞或细胞中的酶底物原料——淀粉，糖蜜，纤维素等有机物；一些无机化学品；无机矿石各种产品——医药，食品，化工，能源，金属产品和各种动植物的优良品种等利用生物体系，应用先进的生物学和工程技术，加工或不加工的底物原料，以提供所需的各种产品，或达到某种目的的一门新型的跨学科技术先进的生物学和工程技术——基因工程，细胞工程，酶工程和发酵工程等新技术基因工程（重组DNA技术)用人工方法把不同生物的基因分离出来，在体外进行剪切，拼接，重组在一起，然后把重组体放回宿主细胞内繁殖，最终获得基因产物。既用人工的手段改造生物的遗传性状，获得基因产物。应用：基因工程药品转基因植物预防疾病免疫避孕转基因动物基因治疗基因诊断人类基因组计划细胞工程有目的，有计划地改造细胞，能达到细胞产物及组织本身的规模生产。包括动物植物细胞和组织培养技术；细胞融合技术；细胞核及细胞器移植技术。应用：植物体细胞组织培养技术-试管苗，茎尖脱毒技术单克隆抗体细胞核移植技术发酵工程利用生物材料（来自自然界的微生物，基因重组微生物等各种来源的动物细胞和植物细胞）生产有用物质，服务人类的一门综合科学技术。是生物工程的主要基础和支柱。给微生物一个最适合生长的条件，利用微生物的代谢功能，通过现代化工程手段生产人类所需的产品-微生物工程发酵工程技术目的生物体•微生物•植物细胞•动物细胞选育技术•常规技术•细胞融和技术•基因重组技术培养技术•工程放大•过程控制和优化•生物反应器设计分离精制技术•固液分离技术•膜分离技术•层析分离技术•其他分离技术产品特点：在常温常压下进行，耗能少相对投资少，见效快应用：食品制药-青霉素，抗生素，基因工程技术药物替代化工合成用微生物发酵的方法开发能源环境污染的防治酶工程利用酶，细胞或细胞器所具有的某些特异催化功能，借助生物反应器和工艺过程，生产人类所需要产品的一种技术。应用：基因重组技术的必要工具-限制性核酸内切霉DNA连接霉和DNA聚合霉食品工业，医药工业，造纸工业等含酶洗涤剂其它方面基因工程微生物工程菌发酵工程动植物细胞细胞融合原料酶工程生物反应器中进行生物反应器中进行产品基因重组技术和细胞融合技术结合创造具有特殊功能和多功能的工程菌和超级菌，再通过微生物发酵生产新的有用的物质。酶工程和发酵工程相结合可以改革发酵工艺，提高产量，增加经济效益。生物工程：基因工程细胞工程酶工程发酵工程观看录象——我国生物技术成果【复习思考题及习题】说明现代生物技术在解决二十一世纪人类社会面临的重大问题方面所发挥的重要作用