现代生物技术概述2010-2.ppt

1、现代生物技术概述,生物技术是应用自然科学及工程学的原理,以微生物、动物、植物作为反应器，将物料进行加工，以提供产品为社会服务的技术。,生物技术 (生物工程),细胞工程、发酵工程、蛋白质工程、酶工程、基因工程等。,一、概念,反应器 酵母 醋杆菌 毛霉 大肠杆菌 植物愈伤组织 青霉菌 羊 兔 鸡胚 酶,产品 酒 醋 腐乳 干扰素 试管苗 青霉素 人乳 异种蛋白的抗体 病毒 基因(扩增),常见反应器及产品,细胞工程,植物细胞工程 植物组织培养、植物体细胞杂交等，这些技术都是用来繁殖和培育新品种的。,动物细胞工程 细胞培养、细胞融合、制备单克隆抗体、胚胎移植、核移植等。,发酵工程,发酵工程是采用现代工

2、程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。 通过基因工程和发酵工程结合，发酵培养基因重组的大肠杆菌，生产药物，如干扰素、胰岛素、白细胞介素、生长因子等。,蛋白质工程,通过改变个别的氨基酸来改变蛋白质的性质，这种加工改造就叫做蛋白质工程。,酶工程,酶工程是指用基因工程的手段，改变酶或蛋白质的折叠方式、空间结构、催化活性和稳定性等。,基因工程 (重组DNA技术),按照预先设计的蓝图，将不同来源的DNA分子(目的基因、载体)在体外构建成重组DNA,再将重组DNA导入受体细胞，使生物(细胞)获得新的遗传特性，并使目的基因在受体细胞中高效表

3、达，生产新产品。 各种生物工程大多离不开基因工程手段。现代生物技术中，主要的是基因工程。,实施基因工程需要具备4个条件,1、工具酶 主要是一些对基因进行切割、修饰、连接的酶。 剪刀限制性内切酶。 针线DNA连接酶。 扩增聚合酶,限制性核酸内切酶,1、工具酶 2、基因的分离,(1)从基因文库中找或直接分离基因,通过某蛋白质序列来推测该蛋白质的基因序列，再化学合成该蛋白质的基因。 提取某蛋白质的mRNA，通过逆转录来合成该蛋白质的基因。,(2)人工合成目的基因,1、工具酶 2、基因的分离 3、基因载体,载体的条件： 能自我复制 具多个限制性内切酶的酶切位点 具某些筛选标记 能启动外源目的基因的转录

4、和翻译 在细菌中有高的拷贝数和稳定性。 常用的载体：细菌质粒和酵母质粒；改造和修饰后的噬菌体、动植物病毒。,微生物、植物和动物细胞、植物和动物个体都可作为受体。,1、工具酶 2、基因的分离 3、基因载体 4、受体,二、生物技术的历史（生物技术发展中的大事）,1865年，孟德尔定律发现 1900年，植物组织培养成功 1929年，发现青霉素 1953年，发现了DNA双螺旋结构 1954年，离体细胞培养成功 1970年，发现限制性内切酶和反转录过程 1988年，PCR仪问世 1996年，“多莉”诞生 2001年，公布人类基因组图谱及初步分析结果,三、生物技术的发展过程,传统的生物技术主要沿4个方向发

5、展： （1）食品和饮料产品 （2）非无菌过程的微生物净化 （3）无菌产品，如抗体、疫苗、酶等 （4）新方向:固定化酶、细胞、组织培养等 现代生物技术方面： （1）分离和制造能表达目的基因的高产受体菌株 （2）原核和真核细胞为生物工厂生产产品 （3）用植物和动物个体生产经过改造的基因产物 （4）简化的检测系统，如蛋白质和核酸测序系统,四、生物技术的应用,1、酶工程产品的应用 食品工业中，改变食品的色、香、味等（如用木瓜蛋白酶制成嫩肉粉；香味酶等） 在发酵工业中，酿造和氨基酸制造方面（淀粉酶、蛋白酶、果胶酶酱油、酒；谷氨酸脱羧酶氨基酸等） 在日用化工和纺织中。（如蛋白酶、脂肪酶加酶洗涤剂，蚕茧脱胶

6、等） 在制革工业中，蛋白酶皮革软化，脱毛等,青霉素,青霉素酰化酶,母核,侧链,其它侧链,氨苄青霉素,+,用青霉素酰化酶研制出氨苄青霉素 氨苄青霉素的合成：,在医疗中,溶菌酶有抗菌和消炎作用,溶纤维蛋白酶原,溶纤维蛋白酶,尿激酶,溶解纤维蛋白凝块,治疗血栓病,尿激酶治疗血栓：,水产品加工中，脱腥（如三甲基胺氧化酶） 在造纸工业中，木质素酶除去木质素，保留纤维素） 在农业中。（如乳酸菌产生的酶可以使青贮饲料保持新鲜等）,2、现代生物技术高速发展的因素有,（1）它是技术密集型产业，用人少，产值高、利润高。 （2）生产规模小 （3）市场广阔 （4）生产工艺简单 （5）生产周期短 （6）投资少 （7）很少污染环境 （8）各国都投入巨额研发资金。,五、现代生物技术的前景现代生物技术的优势,贴近人们的生活 （1）诊断、预防或治愈常见病、多发病、难治的传染病和遗传病等 （2）生产基因工程药物 （3）生产氨基酸、酶类等 （4）保持和改良家畜及其他动物的优良性状。 （3）获得抗逆性的植物 （4）改善环境，清除环境中的污染物和废弃物。 现代生物技术能改善社会环境 带来财富，协助破案、确认遗传缺陷等社会更加安定，从而提高生活质量。,研究手段日益提高，为研究更复杂的生命体系提供了技术保证，21世纪将是生命科学空前发展的世纪,病毒性疾病的治疗？癌症的治疗？器官移植的排斥反应？,六、生物技术与生命科学,动物的