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12生物技术（BiologicalTechniques）生物技术是当今七大高新技术之一。我国把它列为七大高新技术之首。生物技术是世界各国普遍关注和重视的热点.2000年世界生物技术产值估算超过6000亿美元。生物技术对解决当今社会许多重大问题，如人口、食物、能源、环境污染、人类健康等问题的解决发挥了极重要的作用。3生物技术不完全是一门新兴学科，它包括传统生物技术和现代生物技术两部分。传统的生物技术是指旧有的制造酱、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其他食品的传统工艺；现代生物技术则是指20世纪70年代末80年代初发展起来的，以现代生物学研究成果为基础，以基因工程为核心的新兴学科，它是以70年代DNA重组技术的建立为标志的。当前所称的生物技术基本上都是指现代生物技术。4（1）生物技术的发端——人类农业活动制酱、制醋、酿酒——最初的发酵技术（2）生物技术的演变过程1857年L.Pasteur发现了发酵现象，证实发酵是由微生物引起的,并首先建立了微生物的纯种培养技术；20世纪初，用发酵法生产丙酮、丁醇1942年发现青霉素；50年代，在青霉素大规模发酵生产的带动下，发酵工业和酶制剂工业大量涌现。并被广泛应用于医药、食品、化工、制革和农产品加工等部门。并于60年代取得了辉煌的成就，被誉为“第一次绿色革命”。51.1生物技术概论一、什么是生物技术（Biotechnology）？1982年，国际合作及发展组织将其定义为：应用自然和科学及工程学原理，依靠微生物、动、植物体作为反应器，将物料进行加工以提供产品为社会服务的技术。6生物学化学工程学生物化学生物工程化学工程生物技术二、生物技术的多学科性78生物技术的内容基因工程：主要涉及遗传物质核酸分离、提取、体外剪切、重组以及扩增与表达等技术。细胞工程：细胞的离体培养、繁殖、再生、融合以及细胞核、细胞质乃至染色体与细胞器的移植改建等技术。酶学工程：利用酶，借助固定化技术、生物反应器和生物传感器等新技术、新装置，高效优质地生产特定产品的技术。发酵工程：为微生物提供最适宜的发酵条件生产特定产品的一种技术。蛋白质工程（后基因工程）：依靠高新技术生产出人类所需要的蛋白质产品。9上述几项技术是互相联系、互相渗透的。其中的基因工程技术是核心技术，它能带动其他技术的发展。比如通过基因工程对细菌或细胞改造后获得的工程菌或细胞，都必须分别通过发酵工程或细胞工程来生产有用的物质；又如，通过基因工程技术对酶进行改造以增加酶的产量、酶的稳定性以及提高酶的催化效率等.10三、生物技术的应用（一）农业提高作物产量、改良品质①培育抗逆的作物优良品系：②植物种苗的工厂化生产：利用生物技术可使有价值的、自然繁育慢的植物在很短的时间内和有限的空间内得到大量的繁殖。我国已建立了多种植物试管苗的生产线，如葡萄、苹果、香蕉、柑橘、花卉等。③提高粮食品质：④生物固氮，减少化肥使用量在缺氮的土壤中生长的无根瘤(左)和有根瘤大豆植物香蕉试管苗大规模生产转鱼抗寒基因的番茄11（二）发展畜牧业①动物的大量快速无性繁殖1997年多莉羊及其代母②培育动物的优良品系12（三）提高生命质量，延长人类寿命13①开发制造奇特而又贵重的新型药品（200000只胰脏）141516②疾病的预防和诊断传统的疫苗生产方法存在着免疫效果不够理想、被免疫者有被感染的风险等不足，用基因工程生产重组疫苗可以达到安全、高效的目的。1998年初，美国食品和药物管理局（FDA）批准了首个艾滋病疫苗进入人体试验。这预示着艾滋病或许可以像乙型肝炎、脊髓灰质炎等病毒性疾病那样得到有效的预防。基因疗法通过基因移植（或修复）的方法，消除（或修补）人体内的“坏”或“致病”基因，植入“好的”基因或“抗病”基因，使疾病得到治疗。17例：重症综合性免疫缺乏症（SCID）1990年9月14日美国政府首次批准了一项基因治疗临床研究计划：转基因T淋巴细胞注射到人体骨髓组织中治疗SCID（缺乏腺苷酸脱氨酶），从而开创了医学界的新纪元。181990年，美国医学家安德森对一例患腺苷脱氨酶(ADA)缺乏症的4岁女孩谢德尔进行基因治疗。该女孩由于先天缺乏ADA基因，自身不能生产ADA，先天免疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。他们将含有这个女孩自己的白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中，这种白血球都已经过改造，有缺陷的基因已经被健康的基因所替代。在以后的10个月内她又接受了7次这样的治疗，同时也接受特定抗体的治疗。经治疗后，免疫功能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活。基因治疗—事例美国医学家安德森谢德尔，199919③人类基因组计划（HGP）1986年诺贝尔奖获得者美国生物学家Dulbecco首先倡议，全世界的科学家联合起来从整体上研究人类的基因组，分析人类基因组的全部序列以获得人类基因所携带的全部遗传信息。继美国之后，欧盟国家、日本、俄罗斯、加拿大、澳大利亚和我国也相继启动了人类基因组计划。20（四）解决能源危机、治理环境污染①解决能源危机：微生物作用，在常温下湿物质产生：乙醇、沼气、氢气②避免、消除环境污染：（五）制造工业原料、生产贵重金属21微生物与环保海上石油泄漏事件时有发生；包含着众多有害物质的污水大量倾入江河湖海；工厂的黑烟的遮住了美丽的天空；由难以分解的一次性塑料袋造成的白色污染总是令人不安……所有这一切，依靠工业及其相关技术是难以解决的，而现代生物技术在环境保护方面却可以发挥它的“奇效”。22微生物与环保然而，要有效地清除环境污染，单纯依靠天然微生物资源是远远不够的。科学家们依靠基因工程、细胞融合等高超技术，不仅对现有微生物种类进行反复的筛选和改造，而且重新组建了一批具有特殊功能“工程菌”、“超级菌”，能够高效率地分解有机污染物，从而将应用生物技术消除环境污染提高到了一个崭新的水平。23微生物与环保①科学家们将能降解石油的几种基因，结合转移到一株假单孢菌中，构建成了能够降解多种原油成分的“超级微生物”；②能够分解毒性很强的金属汞化物的新型耐汞细菌；③甚至能够把毒性很强的有机物，如酚类、氰类等分解利用的生物工程菌纷纷应运而生¨¨¨显示出了微生物在治环境污染方面的潜在应用价值。24微生物与环保利用微生物消除环境污染还可以与工农业废弃物的综合利用结合起来，即“变废为宝”。这的确是一个容易被人接受并可获得一定的经济效益的环境治理途径：①我们的城市垃圾中含有许多有机废物，运到农村，经堆肥处理后，可以成为优良的土壤改良剂和优质肥料，因此，高效、快速的堆肥技术，一直是国内外竞相研究的重点之一。②从纤维性的废弃物中生产酒精、沼气作为替代燃料，从木材、纸浆厂排放的亚硫酸盐废液中提取有用的木糖，利用糖厂废料生产单细胞蛋白等都是变废为宝的典型事例。25微生物与环保除了利用微生物可以用来清除地上的污染，还可来净化空气：早在１９５７年，美国人就获得了“利用微生物处理废气”的专利。国外在这方面给予了高度重视，做了大量的工作。比如，德国的一家肉类加工厂，把微生物悬浮液当作吸收剂，制成一个两级工作的填料塔生物吸收装置，来净化含有氨、胺、硫、醇、脂肪酸、乙醇和酮等臭味物质的废气。26微生物与环保防患于未然也同样需要借助于微生物的帮助。比如，以生物农药代替化学农药，以生物肥料代替化学肥料，不仅是农学家和生物学家关注的话题，也同样是环境保护学家所关注的话题。总之，微生物在治理环境污染方面，将发挥它的神奇的、不可替代的作用。庞大的微生物家族无疑将成为我们人类对付环境污染的活的武器库。271.2环境生物技术环境生物技术（EnvironmentalBiotechnology）–环境生物技术指应用于认识和解决环境问题过程中的生物技术体系，包括对环境污染效应的认识、环境质量评价和环境污染的生物处理技术。–生物技术在环境污染生物处理中的应用基础是运用生物生命过程中的反应将污染物转化为无毒、无害、稳定的物质。28环境污染生物净化的三个层次：第一层次--现代环境生物技术：以基因工程为主导的近代防治污染生物技术,如基因工程菌的构建、抗污染型转基因植物的培育等。第二层次--传统的生物处理技术：以废物生物处理为主要内容,如活性污泥法、生物膜法及其强化处理技术等。第三层次--自然界的生物修复：氧化塘、人工湿地、农业生态工程29研究范围1、从实验室到模拟和现场应用；2、开发废物资源化和能源化技术:废物生产SCP、PHB、甲烷、氢气、乙醇、生物肥料等。3、建立无害化生物技术清洁生产新工艺：生物絮凝剂、煤的生物脱硫、生物冶金等。4、发展对环境污染物的生理毒性及其对生态影响的检测技术。