生物技术原理讲义

《生物技术原理讲义》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、生物技术原理讲义第一章生物技术的研究历史和发展动态一、什么是生物技术u生物技术这个词最初是由匈牙利工程师KarlErehy于1917年提出的。当时他提出的生物技术这一名词的涵义是指用甜菜作为饲料进行大规模养猪，即利用生物将原材料转变为产品。u19世纪人类有意识地利用酵母进行大规模发酵生产。当时进行大规模生产的发酵产品有乳酸、酒精、面包酵母、柠檬酸和蛋白酶等初级代谢产物。u1928年，Flemming爵士发现了青霉素，从此生物技术产品中增加了一大类新的产品即抗生素。u到20世纪40年代，以获取细菌的次生代谢物―抗生素为主

2、要特征的抗生素工业成为生物技术产业的支柱产业。u20世纪50年代，氨基酸发酵工业又成为生物技术产业的一个新成员。u到20世纪60年代，在生物技术产业中又增加了酶制剂工业这一新成员。什么是生物技术？生物技术=生物工程应用自然科学及工程学原理，以微生物体、动物体、植物体或其组成部分作为生物反应器将物料进行加工，以提供产品来为社会服务的技术。现代生物工程包括发酵工程、酶工程、细胞工程、基因工程（一）传统生物技术传统生物技术主要是通过微生物的初级发酵来生产商品，它一般包括3个重要的步骤：第一步：上游处理过程。所谓上游过程，是指

3、对于粗材料进行加工，作为微生物的营养和能量来源；第二步：发酵和转化。发酵指的是目的微生物的大量生长，发酵过程必须在一个大的生物反应器内进行，反应器容积通常大于100L，可以连续生产某一个目的产品，比如抗生素、氨基酸或蛋白质等；第三步：下游处理过程。主要是指所需目的产物的纯化过程，人们既可以从细胞的培养液中纯化，也可以直接从细胞中纯化。生物技术研究的主要目标是最大限度地提高这3个步骤的整体效率，同时寻找一些可以用来制备食品、食品添加剂和药物的微生物。（二）现代生物技术1953年，Watson和Crick发现了DNA双螺旋

4、结构，奠定了现代分子生物学的基础。1973年，美国加利福尼亚大学旧金山分校的HeberBoyer教授和斯坦福大学的StanleyCohen教授共同完成了一项著名的实验。他们选用了一个仅含有单一EcoRⅠ位点的质粒载体pSC101，并用EcoRⅠ将其切为线性分子，然后将该线性分子与同样具有EcoRⅠ粘性末端的另一质粒DNA片段和DNA连接酶混合，从而获得了具有两个复制起始位点的新的DNA组合。意义：这一实验是人类历史上第一次有目的的基因重组的尝试。虽然这两位科学家在这次实验中没有涉及任何有用的基因，但是“基因克隆”具有重

5、大作用和深远意义。uDNA重组技术使得生物技术过程中生物转化环节的优化过程变得更为有效，而且它所提供的方法不仅可以分离到那些高产量的微生物菌株，还可以人工制造高产量的菌株，原核生物细胞和真核细胞都可以作为生物工厂来生产胰岛素、干扰素、生长激素、病毒抗原等大量的外源蛋白；uDNA重组技术还可以简化许多有用化合物和大分子的生产过程。植物和动物也可以作为天然的生物反应器，用来生产新的或改造过的基因产物；uDNA重组技术大大简化了新药开发和检测系统。Boyer和Cohen的DNA重组实验（三）现代生物技术的进展Ø现代生物技术在

6、商业领域、科研领域，都在非常短的时间内变成了非常热门的领域。Ø美国技术评估委员会1987年对现代生物技术的发展作出了评估，他们认为现代生物技术是一次象当年的工业革命和今天的计算机革命一样，可以改变生命和人类未来的科学革命。Ø操纵遗传物质来满足生命体的特殊的要求，将会给人类的现代生活带来根本性的重大变化。Ø世界生物技术产业现状（2001统计数据）：l全球生物技术公司4284家；美国1457家l全球收入384.7亿美元；美国253.19亿美元l全球研发费用164.27亿美元；美国115.32亿美元Ø我国生物技术产业现状：3

7、00家公司，有能力生产的150家，上市40多家。产品总销售额200亿RMB。生物技术在各个领域中的应用1.医药生物技术基因工程药物和疫苗研究与开发突飞猛进。新的生物治疗制剂的产业化前景十分光明，21世纪整个医药工业将面临全面的更新改造；基因治疗取得重大进展，有可能革新整个疾病的预防和治疗领域。估计到21世纪初，恶性肿瘤、艾滋病等严重疾病的防治可望有所突破。生物技术药物：胰岛素，促红细胞生成素，干扰素等2.农业生物技术ü生物技术在农业中的应用是基于对植物、动物基因学和蛋白质学的认识。ü很多专家认为只有依靠生物技术，发展中

8、国家才能战胜饥饿，全球因人口增长而产生的食品短缺才有望得以缓解。ü通过利用动植物中的特定基因，可以实现用更少的土地种植更多的作物，同时减少农药的使用。利用生物技术，可以在恶劣的气候环境下生产作物。利用生物技术，还可以改善食品的营养和口感等。生物技术用于育种是一种快捷、有效的育种方法。通过引入特定的基因，以改变动植物的品质。例如，科