生物技術(shù)概論緒論剖析

生物技術(shù)被世界各國視為一項高新技術(shù)，它廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥衛(wèi)生、農(nóng)林牧漁、輕工、食品、化工和能源等領(lǐng)域，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造和新興產(chǎn)業(yè)的形成，對人類社會生活將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的、革命性的影響。生物技術(shù)不完全是一門新興學(xué)科，它包括傳統(tǒng)生物技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)兩部分。

引言

1.1.1生物技術(shù)的定義

生物技術(shù)(biotechnology),有時也稱生物工程(bioengineering)，是指人們以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，采用先進(jìn)的工程技術(shù)手段，按照預(yù)先的設(shè)計改造生物體或加工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達(dá)到某種目的。因此，生物技術(shù)是一門新興的、綜合性的學(xué)科。

1.1生物技術(shù)的含義

微生物工程菌發(fā)酵工程基因工程蛋白質(zhì)或酶蛋白質(zhì)工程或酶工程產(chǎn)品

動、植物個體或細(xì)胞細(xì)胞工程

優(yōu)良動、植物品系1.1.2生物技術(shù)的種類及其相互關(guān)系

1.1.2.1基因工程(geneengineering)

應(yīng)用人工方法把生物的遺傳物質(zhì)，通常是脫氧核糖核酸(DNA)分離出來,在體外進(jìn)行切割、拼接和重組。然后將重組了的DNA導(dǎo)入某種宿主細(xì)胞或個體，從而改變它們的遺傳品性；有時還使新的遺傳信息在新的宿主細(xì)胞或個體中大量表達(dá)，以獲得基因產(chǎn)物(多肽或蛋白質(zhì))。也稱DNA重組技術(shù)。

1.1.2.2細(xì)胞工程(cellengineering)指以細(xì)胞為基本單位，在體外條件下進(jìn)行培養(yǎng)、繁殖；或人為地使細(xì)胞某些生物學(xué)特性按人們的意愿發(fā)生改變，從而達(dá)到改良生物品種和創(chuàng)造新品種；或加速繁育動、植物個體；以獲得某種有用的物質(zhì)的過程。細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞融合細(xì)胞重構(gòu)

酶工程(enzymeengineering)

利用酶、細(xì)胞器或細(xì)胞所具有的特異催化功能,或?qū)γ高M(jìn)行修飾改造，并借助生物反應(yīng)器和工藝過程來生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品的一項技術(shù)。它包括酶的固定化技術(shù)、細(xì)胞的固定化技術(shù)、酶的修飾改造技術(shù)及酶反應(yīng)器的設(shè)計等技術(shù)。

1.1.2.4發(fā)酵工程(fermentationengineering)

利用微生物生長速度快、生長條件簡單以及代謝過程特殊等特點，在合適條件下，通過現(xiàn)代化工程技術(shù)手段，由微生物的某種特定功能生產(chǎn)出人類所需的產(chǎn)品稱為發(fā)酵工程，也稱微生物工程。

1.1.2.5蛋白質(zhì)工程（proteinengineering）是指在基因工程的基礎(chǔ)上，結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)晶學(xué)、計算機(jī)輔助設(shè)計和蛋白質(zhì)化學(xué)等多學(xué)科的基礎(chǔ)知識，通過對基因的人工定向改造等手段，從而達(dá)到對蛋白質(zhì)進(jìn)行修飾、改造、拼接以產(chǎn)生能滿足人類需要的新型蛋白質(zhì)。

現(xiàn)代生物技術(shù)是所有自然科學(xué)領(lǐng)域中涵蓋范圍最廣的學(xué)科之一。它以包括分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、微生物學(xué)、免疫生物學(xué)、人體生理學(xué)、動物生理學(xué)、植物生理學(xué)、微生物生理學(xué)、生物化學(xué)、生物物理學(xué)、遺傳學(xué)等幾乎所有生物科學(xué)的次級學(xué)科為支撐，又結(jié)合了諸如化學(xué)、化學(xué)工程學(xué)、數(shù)學(xué)、微電子技術(shù)、計算機(jī)科學(xué)、信息學(xué)等生物學(xué)領(lǐng)域之外的尖端基礎(chǔ)學(xué)科,從而形成一門多學(xué)科互相滲透的綜合性學(xué)科。其中又以生命科學(xué)領(lǐng)域的重大理論和技術(shù)的突破為基礎(chǔ)。1.1.3生物技術(shù)所涉及的學(xué)科

生物技術(shù)所涉及的行業(yè)種類

行業(yè)種類經(jīng)營范圍

疾病治療用于控制人類疾病的醫(yī)藥產(chǎn)品及技術(shù),包括抗生素、生物藥品、基因治療、干細(xì)胞利用等診斷臨床檢測與診斷，食品、環(huán)境與農(nóng)業(yè)檢測農(nóng)業(yè)、林業(yè)與園藝新的農(nóng)作物或動物，肥料，生物農(nóng)藥食品擴(kuò)大食品、飲料及營養(yǎng)素的來源環(huán)境廢物處理、生物凈化、環(huán)境治理能源能源的開采、新能源的開發(fā)化學(xué)品酶、DNA/RNA及特殊化學(xué)品設(shè)備由生物技術(shù)生產(chǎn)的金屬、生物反應(yīng)器、計算機(jī)芯片及生物技術(shù)使用的設(shè)備等傳統(tǒng)生物技術(shù)

現(xiàn)代生物技術(shù)1.2生物技術(shù)發(fā)展簡史

1.2.1傳統(tǒng)生物技術(shù)的產(chǎn)生

傳統(tǒng)生物技術(shù)應(yīng)該說從史前時代起就一直為人們所開發(fā)和利用，以造福人類。在石器時代后期，我國人民就會利用谷物造酒，這是最早的發(fā)酵技術(shù)。◆古老的釀造技術(shù)◆巴斯德的發(fā)現(xiàn)

理論背景：現(xiàn)代生物技術(shù)是以20世紀(jì)70年代DNA重組技術(shù)的建立為標(biāo)志的。

◆

1944年Avery等闡明了DNA是遺傳信息的攜帶者

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1953年Watson&Crick發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)開創(chuàng)分子生物學(xué)

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1961年破譯了遺傳密碼,揭開了DNA編碼的遺傳信息是如何傳遞給蛋白質(zhì)這一秘密生物技術(shù)總論

現(xiàn)代生物技術(shù)的誕生1973年加州大學(xué)的Cohen等實現(xiàn)了細(xì)菌間遺傳物質(zhì)的人工重組，轉(zhuǎn)入一個抗藥基因，使大腸桿菌獲得了抗藥性，第一例DNA重組技術(shù)成功生物技術(shù)總論1978年Genetech公司和洛衫磯Hope市醫(yī)學(xué)中心將具有明顯醫(yī)藥實用價值的蛋白質(zhì)胰島素基因?qū)氲紼.coli

中表達(dá)成功1980轉(zhuǎn)基因動物首獲成功，美國人得到轉(zhuǎn)人生長激素基因的超級鼠1983年美國人和比利時人將外源基因引入植物中，并穩(wěn)定遺傳1997年第一只克隆羊在英國Rosslyn研究所誕生

現(xiàn)代生物技術(shù)的誕生生物技術(shù)總論

生物技術(shù)的發(fā)展將越來越深刻地影響著世界經(jīng)濟(jì)、軍事和社會發(fā)展的進(jìn)程。

1.3生物技術(shù)對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的影響

改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，解決食品短缺

提高農(nóng)作物的產(chǎn)量及品質(zhì)培育抗逆的作物優(yōu)良品系植物種苗的工廠化生產(chǎn)提高糧食品質(zhì)生物固氮，減少化肥使用量

發(fā)展畜牧業(yè)生產(chǎn)動物的大量快速無性繁殖培育動物的優(yōu)良品系

開發(fā)制造貴重的新型藥品疾病的預(yù)防和診斷基因治療人類基因組計劃提高生命質(zhì)量，延長人類壽命

美國生物技術(shù)產(chǎn)品銷售及預(yù)測（百萬美元）

領(lǐng)域1998年2003年2008年增長率%

人類疾病治療9120161002700011

人類疾病診斷2100310043007

農(nóng)業(yè)4201000230019

特制品390900200018

非醫(yī)療檢驗2704006008

合計1230021503620011美國工業(yè)化生物技術(shù)研究與發(fā)展基金分布圖

解決能源危機(jī)生物能源將是最有希望的新能源之一，而其中又以乙醇最有希望成為新的替代能源。

保護(hù)環(huán)境人們可以利用微生物凈化有毒的化合物，降解石油污染，清除有毒氣體和惡臭物質(zhì)，綜合利用廢水和廢渣，處理有毒金屬，達(dá)到凈化環(huán)境、保護(hù)環(huán)境、廢物利用并獲得新的產(chǎn)品的目的。解決能源危機(jī)、治理環(huán)境污染

制造工業(yè)原料

利用微生物在生長過程中積累的代謝產(chǎn)物,生產(chǎn)食品工業(yè)原料,種類繁多。

生產(chǎn)貴重金屬

利用微生物的浸礦技術(shù)對廢渣礦、貧礦、尾礦、廢礦進(jìn)行提煉。制造工業(yè)原料、生產(chǎn)貴重金屬

基因工程對微生物的改造是否會產(chǎn)生某種有致病性的微生物，這些微生物都帶有特殊的致病基因，如果它們從實驗室逸出并且擴(kuò)散，有可能造成類似鼠疫那樣的可怕疾病的流行。轉(zhuǎn)基因作物及食品的生產(chǎn)和銷售，是否對人類和環(huán)境造成長期的影響，擅自改變植物基因是否可能引起一些難以預(yù)料的危險。生物技術(shù)的安全及其對倫理、道德、法律的影響

分子克隆技術(shù)在人類身上的應(yīng)用可能造成巨大的社會問題，并對人類自身的進(jìn)化產(chǎn)生影響；而應(yīng)用在其他生物上同樣具有危險性，因為所創(chuàng)造出的新物種有可能具有極強(qiáng)的破壞力而引發(fā)一場浩劫。生物技術(shù)的發(fā)展將不可避免地推動生物武器的研制與發(fā)展，使籠