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1、生物学,第十二章 生物技术的发展和应用,第十二章 生物技术的发展和应用,第十二章 生物技术的发展和应用,第一节 生物技术概述,生物技术（biotechnology），也称为生物工程（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的技术。,第十二章 生物技术的发展和应用,第十二章 生物技术的发展和应用,（二）基因工程所需的基本工具,限制酶切割DNA分子示意图,1基因工程的工具酶,第十二章 生物技术的发展和应用,DNA连接酶的连接作用示意图,2基因工程的载体,第
2、十二章 生物技术的发展和应用,（三）基因工程的操作过程,第十二章 生物技术的发展和应用,基因工程的操作过程主要包括：DNA片段的分离、纯化，即目的基因的制备 外源DNA片段与载体DNA分子的体外连接 人工构建的重组体向寄主细胞内的转移 重组克隆的筛选和鉴定。,1目的基因的制备2基因与载体的连接3重组DNA导入受体细胞及重组体的筛选与鉴定4目的基因的表达,第十二章 生物技术的发展和应用,第十二章 生物技术的发展和应用,植物细胞杂交示意图,第十二章 生物技术的发展和应用,（二）动物细胞工程,动物细胞培养（animal cell culture）就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞（使
3、用胰蛋白酶或胶原蛋白酶），然后，在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。,1动物细胞培养,动物细胞培养示意图,第十二章 生物技术的发展和应用,2动物体细胞核移植技术和克隆动物,动物体细胞核移植技术是将动物一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新胚胎最终发育成动物个体。用核移植方法得到的动物称为克隆动物。,动物细胞体外培养需要满足无菌、无毒的环境，需要有糖、氨基酸等营养物质，需要适宜的温度和pH值，需要氧和二氧化碳等气体。,第十二章 生物技术的发展和应用,三、蛋白质工程,蛋白质工程是在基因重组技术、生物化学、分子生物学、分子遗传学等学科的基础之上
4、，融合了蛋白质晶体学、蛋白质动力学、蛋白质化学和计算机辅助设计等多学科知识发展起来的新兴研究领域。,蛋白质工程流程图,第十二章 生物技术的发展和应用,四、酶工程,（一）酶工程概况,酶工程是利用酶的催化作用进行物质转化的技术，是将酶理论与化工技术结合而形成的新技术，也就是利用酶或者微生物细胞、动植物细胞、细胞器的特定功能，借助于工程学手段来为人们提供产品的一门学科。,酶工程的基本过程,第十二章 生物技术的发展和应用,（二）酶反应器,以酶作为催化剂进行反应所需的设备称为酶反应器。,第十二章 生物技术的发展和应用,五、发酵工程,发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有
5、用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。,（一）发酵工程概况,（二）发酵的一般过程,第十二章 生物技术的发展和应用,第二节 生物技术应用,一、医学保健,（一）开发新型药品,生产干扰素的车间,基因工程药物主要包括细胞因子、抗体和疫苗等。,人生长激素释放抑制激素,第十二章 生物技术的发展和应用,（二）疾病的预防和诊断,基因治疗就是将外源基因通过载体导入人体内并在体内（器官、组织、细胞等）表达，从而达到治疗的目的。自从1990年临床上首次将腺苷酸脱氨酶（ADA）基因导入患者白细胞，治疗遗传病重度联合免疫缺损病以来，已成功利用基因治疗的手段治疗囊性纤维化（CF）、血友病，并且肿瘤和艾滋
6、病基因治疗的临床试验也已数以百计。,用基因治疗乙型血友病的临床情况,第十二章 生物技术的发展和应用,二、能源开发,生物技术在能源开发方面具有显著的优点：一是以可再生的生物资源为主要原料，可充分利用工农业废料，不受资源贫乏的困扰；二是生物技术产业在常温常压下进行生产，可节省大量的能源。,生物能源将是最有希望的新能源之一。,第十二章 生物技术的发展和应用,三、化工与环保,第十二章 生物技术的发展和应用,四、生物材料,生物材料，也称生物医用材料，是一类具有特殊性能、特种功能，能用于人工器官制造、人体组织修复或再生、理疗康复、诊断检查、治疗疾患等医疗、保健领域的特殊功能材料。,第十二章 生物技术的发展和应用,五、仿生学,主要研究动植物的构造、原理，然后将其应用到新的工程技术中去，创造出全新的技术发展途径。,第十二章 生物技术的发展和应用,六、食品与农业,（一）生物技术与食品,（二）生物技术与现代农业,快繁苗木的生产车间,第十二章 生物技术的发展和应用,七、人类基因组计划（HGP）,人类基因组计划（Human Genome Project，HGP）是一项规模宏大，跨国、跨学科的科学探索工程，与曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划一起被世界各国誉为自然科学史上最伟大的“三计划”，是具有划时代意义的伟大科学工程。,第十二章 生物技术的发展和应用,八、生物技术的安全性,“多莉”和它的“养父”,
