6、第十章.pptVIP

Welcome ! 主讲教授： 黎松强 第10章 生物工程简介 ? 10.1生物工程程概况 生物工程（biotechology）又称生物技术或生物工艺学，是一个将现代生物学的新成就与先进的工程技术手段紧密联系于一体的应用性学科。1982年国际经济合作发展组织给它下了一个定义：生物工程是应用自然科学及工程学的原理，依靠微生物、动物、植物体作为反应器将物料进行加工以提供产品来为社会服务的技术。 现代生物技术（或生物工程）是把现代生命科学包括生物化学、微生物学、分子遗传学、细胞生物学以及免疫学等最新的研究进展与现代化的技术手段（计算机、自控系统、精密机械制造、大型设备制造等）有机结合的一个高科技领域。 10.1.1生物技术的内容 生物技术的范围十分广泛，一般将它分为基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等四个部分。但广义的生物工程把医学工程（如人体信息的检测与分析、康复医学等），甚至仿生学也包括在内。 现代生物技术是从传统的生物技术发展而来的。发酵就是一门非常古老的工艺。公元前4000年的埃及人已懂得用啤酒酵母来发酵面包；中国人早在3000多年前的殷商时代就已经掌握釀酒制醋和做酱技术；20世纪初产生了近代发酵工业，20世纪40年代青霉素的大规模工业化生产之后有了抗生素工业；60年代出现了固定化酶技术；70年代DNA重组技术和杂交育种的成果促使现代生物技术空前发展。 10.1.2生物工程的意义 生物工程是综合运用生物学、化学和工程学的手段，直接或间接地利用生物体或其某些组分，运用现代科技的最新成果开拓出来的新工艺、新技术、新产品为人类发展提供物质基础的一门综合性科学技术体系。生物工程促进了基础学科的发展，生物工程与微生物学、遗传学、分子生物学、细胞学、生物化学、化学、物理等紧密相连；在工程方面，它依赖于化学工程、电子学、计算机科学、材料科学、发酵工艺学，它反映了基础学科与工程学科相结合所开拓出来的新技术、新工艺、新材料综合应用的最新成果。 生物工程对于人类医疗保健也具有重大意义。运用生物工程生产一些过去价格昂贵的药品，如胰岛素和干扰素，用于治疗一些严重疾病；研制基因工程疫苗预防威胁人类健康的传染病，如乙型肝炎、疟疾、艾滋病；用单克隆抗体诊断传染病和恶性肿瘤；对遗传病和肿瘤进行基因治疗；以及用生物工程方法人工培养用于器官移植的组织和器官等。 由于生物工程对社会经济发展影响深远，世界各国政府都对生物工程给予高度重视，制定生物工程中、长期发展规划。 10.1.3生物工程赋予的生命力 生物工程大体经历了三个阶段 第一阶段 微生物发酵阶段，酿造、发酵食品，以厌氧发酵工业为主。 第二阶段 青霉素工业化生产，继而扩展了抗生素工业，为医药带来革命，发酵工业从厌氧发酵转向大型好氧发酵及工业自动化，推动酶制剂、氨基酸、有机酸等微生物工业的建立。 第三阶段是生物工程发展的新阶段。 基因重组，细胞融合和酶固定化技术，试管婴儿、克隆技术，使生物工程进入了革新阶段。生物工程所赋予的生命力 （1）它是以生物为对象，建立在生物资源的可再生的基础上，可以不受原材料的限制。 （2）生物反应具有高效、专一、条件温和等特点，革新化学工业的某些弊端，节约能源、降低成本、减少环境污染。 （3）开辟了一条生产纯净而廉价生物制品的新途径。 （4）解决传统技术无法解决的重大问题，如遗传性疾病诊治和能源浪费、环境保护等。 （5）改变传统的生物选种方法，可根据人类需要定向创造新品种。 10.2基因工程（gene engineering）——基因水平上的遗传工程 基因工程是用人工方法把所需要的某一供体生物的遗传DNA大分子提取出来，在离体条件下进行切割后，把它和载体（如质粒）的DNA分子连接起来，然后导入某一受体细胞中，以使外来的遗传信息在其中进行复制和表达，从而获得新品种。实际上是离体的分子水平上的基因重组，又叫基因剪接或核酸体外重组，是既可近缘杂交又可选远缘杂交的新育种技术。 当今，已在原核微生物之间，在原核生物与动物之间，动物与植物之间的基因工程均已获得成功。这为微生物与动物，植物间进行超远缘分子杂交开辟了一条新途经。在农业、发酵工业、医疗、卫生、环境保护等方面都得到了广泛的应用。例如：工业污水处理方面，把降解芳烃、萜类、多环芳烃的细菌质粒转移到能降解脂类的细菌内，结果得到了同时能降解4种烃类的超级菌，能把原油中2/3的烃消耗掉。 又称基因水平上的遗传工程。用人工方法把所需要的一供体生物的遗传DNA大分子提取出来，在离体的条件下进行切割后，把它和载体的DNA分子连接起来，然后导入一受体细胞中，以使外来的遗传信息在其中进行复制和表达，从而获得新品种。实际上是离体的分子水平上的基因重组，又叫基因剪接或核酸体外重组，是既可近缘杂交又可远缘杂交的新育种技术。 基因工程是在生物