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第十三章生物技术•我们的祖先早就在几千年前就已经学会利用发酵、酿酒、制酱、育种等传统生物技术，但是当代概念的生物技术与之有着根本的区别。当代生物技术是应用现代生物科学及某些工程原理，利用生命有机体（从微生物到高级动物）及其组成（含器官组织、细胞、细胞器甚至基因）来发展新产品或新工艺的一种技术体系。•一种流传于日本科技界的说法是，今后将不再是矿物时代，而是生物时代，谁抓住了生物技术，谁就是时代的霸王。的确，正告很多有识之士所说的，生物技术将成为21世纪最重要的技术支柱之一。因此，在世界各国工重视高技术发展的当代，生物技术最被人们看好，被列为优先发展的领域。目录•1生物技术的释义•2酶工程与发酵工程•3细胞工程•4基因工程•5生物技术应用前景1生物技术的释义•生物技术，亦称生物工程，它是以生命科学为基础，利用生物体系(个体、组织、细胞器和基因)和工程原理来生产生物产品，培育新的生物品种，或提供社会服务的综合性科学技术。•生物工程主要包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程四个方面，而其核心是基因工程和细胞工程。主要特点•在细胞和亚细胞的层次上操纵生命2酶工程与发酵工程•酶工程与发酵工程是生物技术中有着悠久历史的两门技术。•酸菜的腌制•面包馒头的制作酸菜酶的特性与分类•酶是一类具有特殊催化能力的蛋白质，它由生物体的活细胞产生的。•例如：胃蛋白酶、胃分泌的•脂肪酶、胰蛋白酶、淀粉酶，胰脏•将米饭，鸡蛋，肉类等食物分解成葡萄糖，氨基酸，脂肪酸，甘油小分子，透过小肠壁被吸收利用。作用•一旦酶的正确催化作用遭到破坏（发烧、发热等体能病变）干扰破坏，轻则使生物体表现出某些症状，重则危及生命。•硌氨酸酶、白化病•半乳糖转化酶、半乳糖血症遗传病白化病特征•生物催化剂具有其他非生物催化剂不具备的特有特征。•高效率的催化能力•专一性很强•每参加一次反应，本身性质与数量不会发生改变•高效率催化能力和作用专一性是酶的两个重要特性。分类•氧化还原酶•转移酶•水解酶•裂合酶•异构酶•连接酶酶工程概述•所谓酶工程就是在一定的物质反应装置内，利用酶的催化作用，将相应原料快速高效的转变为人类所需产品的一门技术。•生物体内每一种酶含量在0.001-0.01克之间。包括方面•酶生产与分离技术•酶的固定技术•酶的化学修饰技术•酶的反应器技术发酵工程（微生物工程）•当代发酵技术=〉发酵工程=〉微生物工程•一、微生物（细菌、病毒、真菌、原生物）•二、发酵工程•三、发酵工程的主要程序•四、发酵工程的应用发酵工程的主要程序•选择发酵原料以及对原料的预处理•发酵过程准备•发酵过程•发酵产品的分离与提纯发酵工程的贡献•菌体细胞利用（固氮技术）•微生物代谢物的利用（抗菌类、酒类、氨基酸、有机酸、维生素、核苷酸、体激素）•例子：维生素发现、青霉素的发现3细胞工程•一、细胞•细胞学说、能量守恒定律、达尔文生物进化论被恩格斯誉为19世纪科学的三大发现。•自然界除了病毒这类最简单的生物以外，不论低等的或高等的动物和植物都是由细胞组成的。细胞是一切生物体的基本结构单位，是生物的基本功能单位。•1958年，美国斯蒂伍德胡萝卜细胞培养成一个小胡萝卜细胞工程•细胞工程是指在细胞水平上的遗传操作(即细胞融合、核质移植、染色体或基因移植)，以及组织和细胞培养等方法，快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的技术。细胞工程可分为细胞融合、细胞核移植、细胞和组织培养、染色体工程等。植物组织培养•花木繁殖•农作物繁殖细胞融合•即细胞杂交，用自然或人工的方法使两个或几个不同的细胞融合成杂种细胞，从而使来自亲本细胞的基因可能得到表达。•例子：西红柿马铃薯、单克隆抗体西红柿马铃薯•以“西红柿马铃薯”为例,它的地下部分结马铃薯,而植株地上部分生西红柿。细胞拆合于胚胎移植•童第周鲫鱼嘴鲤鱼须类鱼，头像金鱼•胚胎移植试管婴儿、试管牛马等试管婴儿•1978年7月，世界上第一例试管婴儿在英国诞生，这被认为是继心脏移植成功后医学上又一大奇迹。2000年10月26日，一对试管婴儿--双胞胎小姐妹在北京妇产医院平安降生，试管婴儿是不是离我们越来越近了？世界第一例试管婴儿25岁伦理观念发生变化克隆技术（无性繁殖技术）•1997年，美国威尔姆斯维尔莫特•克隆“多莉”羊1/247•伦理道德与技术的争论•应用在园艺业和畜牧业，医学（乳房、耳朵、软骨、肝脏、心动脉等）多利诞生•1997年，生物学界发生了一件轰动世界的大事——克隆羊多利诞生。这一成果被美国《科学》杂志评为该年度世界10大科技进步的第1项。科学家认为，多利诞生标志着生物技术新时代来临。此后，克隆，这个以前只在科学研究领域出现的术语变得广为人知。克隆猪、克隆猴、克隆牛……纷纷问世，似乎一夜之间，克隆时代已来到人们眼前。•2003年2月14日，多利因患严重肺病而被实施安乐死。•克隆羊多利走的时间非常耐人寻味：那天是2月14日情人节，而多利根本不是两性生殖的产物，更谈不上是爱情的结晶；那天也恰好是伊拉克问题上交联合国讨论的关键时间，美伊是打是和举世关注，这也让人想起克隆羊带来的有关人类命运的争论。克隆波尔山羊•东方网5月11日消息：昨天，安徽农业大学动物科技学院的专家透露，学校课题组培育出了一头发育正常的克隆波尔山羊，这也是世界第二例克隆波尔山羊，不过遗憾的是，这只克隆羊在出生8小时后夭折。•据介绍，这只克隆羊是8号晚上诞生的，克隆羔羊体重大、且为倒生，因此出现难产，经过助产，终于产下这只克隆羊。克隆羊发育正常，但由于助产时的机械性损伤，克隆羊右侧7根肋骨骨折，出生8小时后，心脏停止跳动。自去年11月以来，安徽农业大学动物科技学院先后共得到600余枚波儿山羊克隆胚胎，移植了37头受体。克隆人问题•多利羊带来的最大争论就是克隆人问题。人类等高等动物的两性繁殖方式是生物经过几十亿年进化的结果，是最适合人类繁殖的方式。•多利羊带来的最大争论就是克隆人问题。邪教组织雷尔教派最近宣称，从2002年末到2003年初相继培育出了3个“克隆婴儿”，顿时引起了世界一片哗然，但雷尔教派迄今还没有拿出克隆人的任何证据。目前世界上已有20多个国家明令禁止这种以克隆人类个体为目的的生殖性克隆。在联合国，由法国和德国2001年带头发起的禁止克隆人国际公约草案文本的进一步磋商将在今年10月举行。获治疗性克隆人类胚胎执照•2005年02月，维尔莫特被批准进行以纯医疗研究为目的的人体克隆。英国是世界上第一个立法批准克隆人体胚胎的国家。生物科学界再爆丑闻克隆羊之父承认剽窃•继韩国著名科学家黄禹锡造假丑闻曝光后，有克隆羊“多利”缔造者之称的苏格兰籍科学家伊恩·维尔莫特7日也承认，“多利”并不是由他克隆的。克隆羊“多利”的诞生当时轰动了整个世界，这一成果还名列美国《科学》杂志评选出的该年度世界十大科技进步的榜首位置。4基因工程•一、基因•基因工程是1973年由美国斯坦福大学科恩和旧金山大学医学院的博耶创立的概念。DNA序列基因工程的产生•一种将不同生物体的遗传物质DNA，按照人们意愿，在体外或者体内进行人工剪切和拼接，然后通过一定的载体，再转入到所操作的生物体内，使其在所操作的生物体细胞中的表达，从而产生出人们所需要的产品，或创造出人们所需要的新的生物类型的技术。•例子：专门杀虫的毒蛋白酶基因工程基本程序•基因工程的基本步骤•制备所需的目的基因。•将目的基因与选好的载体连在一起，即重组DNA分子。•进行基因转移，到宿主细胞。•对重组分子进行选择。•表达目的基因需要表达成蛋白质。基因工程的应用•1基因治疗•2医药•3农作物杂交育种•4动物选种医学治疗5生物技术应用前景•由于生物技术为农业、医药、食品、化工、环保和能源等方面的发展带来重大变革，因此在人类社会即将进入21世纪的今天，世界上几乎所有国家都在制定战略计划，投入巨额资金，推动生物技术的产业化。生物工程的展望•农牧业（高产优质、抗病虫害、转基因农作物，转基因猪羊鱼等）•医学（基因疗法：人为有目的地对人体DNA或RNA进行处理、体细胞跟踪、治疗疾病、预防疾病）•国防（生物化学武器）•能源与环保总结•酶工程与发酵工程•细胞工程•基因工程•克隆技术•生物技术应用前景作业•简述细胞工程研究的主要内容。•简述生物技术的应用前景。