初中生物课件-现代生物技术 最新

生物质能源的优势
可再生、低碳排放、资 源丰富等。
THANKS.
农业废弃物的生物处理技术 利用微生物的分解作用将农业废弃物转化为有机肥料或生 物能源。
农业废弃物生物处理的优点 减少环境污染、提高资源利用率、促进农业可持续发展等。
生物技术在工业领域
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的应用
生物催化与生物转化
生物催化剂
利用酶或微生物细胞作为催化剂，加速化学反应的 速度，提高产物的纯度和收率。
生物转化
通过培养转化后的受体细胞，诱导目的基因 的表达，并对表达产物进行检测和分析。
基因工程的应用实例
转基因作物
通过基因工程技术将外源基因导 入作物中，使其具有抗虫、抗病、
抗除草剂等优良性状。
基因治疗
利用基因工程技术将正常基因导 入患者体内，以替代或修复缺陷 基因，达到治疗遗传性疾病的目 的。
生物制药
利用基因工程技术生产重组蛋白 药物、抗体药物等生物药物，用 于治疗癌症、自身免疫性疾病等。
固定化方法
物理吸附、化学交联、包埋法等。
酶的性质与催化机制
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酶的性质
高效性、专一性、可调节 性、不稳定性等。
催化机制
酶通过降低反应的活化能， 加速反应的进行。
酶的结构与功能
酶的活性中心、辅因子、 别构效应等。
酶工程的应用实例
工业应用 洗涤剂、食品加工、皮革加工等。
医药应用 药物合成、疾病诊断、基因工程等。
氨基酸的生产
以谷氨酸为例，阐述发酵法生产氨基酸的原 理、工艺及应用。
酶制剂的生产
以淀粉酶为例，介绍利用发酵工程生产酶制 剂的方法、应用领域及市场现状。
酶工程
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酶的分离纯化与固定化

4 发酵工程 4.1 发酵工程概况
4.2 微生物发酵过程 4.3 发酵操作方式及工艺控制 4.4 发酵设备 4.5 下游加工过程 4.6 固体发酵 4.7 典型产品的发酵生产
5 酶工程
5.1 酶的发酵生产
5.2 酶的分离纯化
5.3 酶分子的改造
5.4 生物催化剂的固定化
本书主要讨论现代生物技术。
1．1 生物技术的含义
1．1．1、生物技术的定义
生物技术(biotechnology）， 也称生物工程(bioengineering) 是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程
技术手段和其他基础学科的科学原理，按照预先的 设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所 需产品或达到某种目的。
高竞争，时效性的竞争非常激烈；
高风险，由于竞争的激烈，必然带来高风险； 高势能，对国家的政治、经济、文化和社会发展有
很大的影响，具有很强的渗透性和扩散性，有着很 高的态势和潜在的能量。
1．2 生物技术发展简史
生物技术不是一门新学科，它可分为传统生 物技术和现代生物技术。现代生物技术是从 传统生物技术发展而来的。
1．1．2 生物技术的种类及其相 互关系
近几十年来，科学和技术发展的一个显著特 点就是人们越来越多地采用多学科的方法来解 决各种问题。这将导致综合性学科的出现，并 最终形成了具有独特概念和方法的新领域。
生物技术就是在这种背景下产生的一门综合性 的新兴学科。根据生物技术操作的对象及操作 技术的不同，生物技术主要包括以下5项技术 (工程)。
没有蛋白质结晶技术及蛋白质三维结构 的深入研究以及化工技术的进步，就不 可能有酶工程和蛋白质工程的产生；
没有生物反应器及传感器以及自动化控 制技术的应用，就不可能有现代 发酵工 程的出现。

④ 有目的产品: 目的产品有三新特 征: 新遗传功能、新遗传性状、新 物种。要有合乎人类所需的工业、 农业、医疗和食品产品。
⑤ 高新技术起重要作用。
二. 生物技术的产生与发展
生物技术的发展两个阶段 传统生物技术 现代生物技术两个阶段。
1. 传统生物技术
传统生物技术的发展（经典+近代） • 1 000多年前, 当人类用发方法制备酒、醋、
产业, 处分子水平、新技术前沿。
❖ 高综合：跨学科专业, 位多学科发展的交叉点上，
涉及的行业多、范围广。
❖ 高投入, 与其他技术比较, 在资金、人员、设备、
试剂及研发上投资大。
❖ 高竞争，各国、各行业、个单位之间，在技术、
时效性、知识及人才上竞争激烈。
❖ 高风险，上述原因造成一定风险，加上
技术风险带来高风险。
2. 现代生物技术
自1953年起，分子遗传学的兴起与发展，
DNA转移和重组工程 有性繁殖，转基因技术：
细胞工程 转基因药物 转基因动植物 无性繁殖，克隆技术
特别是DNA重组技术可以
改变生物的遗传性状, 使分离高产量的工程菌变的容易, 简化了生产过程；
扩大了反应器范围， 从发酵罐发展到细胞、植物及动物个 体天然生物反应器。
酱及食品等, 此时主要是生物技术的经验 阶段。 • 19世纪人们才有意识地大规模利用酵母发 酵，并形成产业。 • 20世纪初，提出了生物技术这一概念。
• 1928年，青霉素的发现使生物技术 从 单纯的食品、饲料制备扩展到抗生素产品， 该产业至今长盛不衰。
• 20世纪 50年代和60年代，生物技术增 添了氨基酸发酵和酶制剂工业新成员。
❖ 21世纪是生物生命世纪，生物技术将成为 21世纪高技术革命的核心内容。

基因工程的应用
医学领域
基因工程在医学领域的应用包括基因治疗、疾病诊断、药 物研发等。例如，利用基因工程技术治疗遗传性疾病和癌 症。
工业领域
基因工程在工业领域的应用包括生物制药、生物能源、生 物材料等。例如，利用基因工程技术生产疫苗和蛋白质药 物。
农业领域
基因工程在农业领域的应用包括作物改良、抗虫抗病、高 产优质等。例如，利用基因工程技术培育抗虫抗病的转基 因作物。
1980年代以后，随着基因组学 、蛋白质组学等研究的深入， 现代生物技术进入快速发展阶 段。
当前现状
目前，现代生物技术已经广泛 应用于农业、工业、医学等领 域，成为推动人类社会发展的
重要力量。
现代生物技术的应用领域
农业领域
利用现代生物技术培育抗逆、抗病、 抗虫的转基因作物，提高农作物的产 量和品质。
基因工程的基本技术
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基因克隆技术
通过特定的酶切和连接技 术，将外源DNA片段插入 到载体DNA中，实现 DNA片段的复制和表达。
基因表达技术
通过调控基因的表达，实 现生物体的特定性状改变 。包括转录调控和翻译调 控等手段。
基因编辑技术
利用特定的酶（如 CRISPR-Cas9系统）对生 物体的基因进行精确的编 辑和改造。
工业领域
利用现代生物技术生产各种酶、有机 酸、生物材料等工业产品，以及进行 废水处理、环境保护等。
医学领域
利用现代生物技术进行基因治疗、免 疫治疗、细胞治疗等医学研究和实践 ，提高人类健康水平。
其他领域
现代生物技术在食品、化工、能源等 领域也有广泛的应用前景。
02
CHAPTER
基因工程
基因工程简介

简述动物胚胎发育的基本过程
第一节是学习本专题的基础，教师要重点阐述精子和卵的发生过程、受精过程； 认真研读课标，把握难度要求。
内容标准 具体要求 本模块是以专题形式介绍现代生物科学和技术中一些重要领域的研究热点、发展趋势与应用前景。
1、受精作用分为哪几步？ 3、有些内容较难理解，教师要想办法将这些内容深入浅出、通俗生动地呈现给学生。
实验组3：添 加一定浓度的 四环素和氨苄 青霉素
预期一 预期二
对照组 +
+
实验组1 +
+
实验组2 +
—
实验组3 +
—
结论
既含有抗四环素基因也含有 抗氨苄青霉素基因 只含有抗四环素基因
预期三
+
—
+
— 只含有抗氨苄青霉素基因
预期四
+
—
—
— 既不含有抗四环素基因也不
含有抗氨苄青霉素基因
专题2 细胞工程 克隆技术
抗四环素的基因
标记 抗氨苄青霉素的基因
基因
特定颜色的基因
四环素 氨苄青霉素
习题:已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉素的基因 ,现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或标记基因是什么? 请设计实验、预期实验结果，并得出相应的实验结论
对照组： 不添加抗 生素
实验组1：添 加一定浓度 的四环素
实验组2： 添加一定浓 度的氨苄青 霉素
2.2.2 动物细胞融合与单克隆抗体
问题：为什么课标中为”克隆技术”，而教材中为”
细胞工程”?
原因1：
基因工程 克隆技术 胚胎工程 生态工程
细胞工程
原因2：
克隆：克隆是英文clone一词的音译，就是指无性繁殖。克隆一词

隆技术的基本过程是先提取______供__体_细_的胞细胞
核，移植到_______去__除__了__(ch的ú le)细卵胞细核胞中，使两者 融合(rónghé)为一，然后促使这一新细胞分裂生殖，
发育成_____。
胚胎(pēitāi)
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第二十四页，共三十三页。
讨论
• 1998年11月，一个多国联合的科学小组 通过人腿部细胞与牛卵细胞的结合，成 功地克隆出人胚胎。克隆人试验引发了 人们的担忧和思考。
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还记得(jìde)“多莉”吗？
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第二十页，共三十三页。
二、克隆技术
克隆羊多莉的培育过程示意图
母羊A
母羊B
取卵细胞 去核
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取乳腺(rǔxiàn) 细胞
转基因技术与农业(nóngyè) 转基因技术与环境保护
2.克隆技术
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克隆技术的基本过程(guòchéng)
克隆“多莉”羊成功的奥秘 克隆技术的应用
第三十页，共三十三页。
随堂练习(liànxí)
1.科学家成功(chénggōng)地把人的抗病毒干扰素基因连接到
烟草细胞的DNA分子上，使烟草获得了抗病毒能力
取核
细胞融合、重组(zhònɡ zǔ)卵细 胞
进行体外培养 (péiyǎng)形成 胚胎
第二十一页，共三十三页。
克隆羊多莉的培育(péiyù)过程示意图
进行(jìnxíng) 体外培养形成 胚胎
多莉

质及应用。
2、概述克隆羊“多莉”的培育过程。
3、通过寻找科学家培育克隆羊“多莉”成功的 奥秘、交流克隆技术的应用、讨论克隆人带来 的伦理问题等活动，学会观察、倾听、思考， 提高表达能力
母羊A 取卵细胞 去核
母羊B
取乳腺细胞 取核
细胞融合、重组卵细胞 进行体外培 养形成胚胎
进行体外培 养形成胚胎
多莉
母羊C
胚胎植入代理母亲母羊C体内
为什么说“多莉”是一只克隆羊呢？
克隆技术可以复制出遗传上相同的个体。
克隆羊多莉
克隆技术可以复制出遗传上相同的个体。 植物的扦插、嫁接、组织培养也属于克隆。
扦插
嫁接
克隆技术可以复制出遗传上相同的个体。 植物的扦插、嫁接、组织培养也属于克隆。
科学家证明克隆器官可克服排异反应
新华网华盛顿６月２日电 美国先进细胞技术公 司和哈佛医学院等研究人员２日称，他们首次通 过动物实验证明，用核移植克隆技术培育出的器 官，可以克服动物机体的排异反应。
摘自新华网
我国距成功克隆异种大熊猫只差一个难题
新华社福州11月25日电 中国科学院动物研究所克 隆大熊猫研究小组首席科学家陈大元教授在此间透露， 我国距成功克隆大熊猫只差最后一个难题了。克隆异 种大熊猫研究有异种核质相容、囊胚着床和克隆个体 ３个难题，目前已攻克前两个，若制备的胚胎能够在 异种动物体内全程发育，克隆大熊猫就有可能成功了。
克隆技术引起的伦理问题
我们应该关注并设法解决生物技术的安全性及伦理 问题，合理研究和开发现代生物技术。
1、拯救濒危动物。 2、防止家禽和家畜良种退化，快速培育优 良的作物和牲畜。 3、克隆人体器官进行器官移植。 4、防治疾病，延长寿命。
植物组织培养
克隆牛

科学家利用转基因技术改良作物品质,培育出高蛋白含量的马铃薯和玉米、能产生大豆蛋白的水稻、耐储藏的西红柿、多色的牵牛花、发光的烟
草生等物。 技术可以克克隆隆生技物体术,但是有不广能克阔隆生的物的应器官用前景,概括起来大致有以下四个方面:
转基因技术是科学进步和人类文明高度发达的产物,我们既要对转基因产品的安全性给予足够的重视,又不能减缓转基因技术的发展,同时不能忽
视或否定转基(1因)产培品带育给人优类良的益畜处。种和生产实验动物;
为什么说“多莉”是一只克隆羊?
(2)生产转基因动物; (3)生产人胚胎干细胞用于细胞和组织替代疗法; (4)拯救濒危的动物物种,保存和传播动物物种资源。
第七页，共17页。
知识点一
知识点二
知识点三
【例2】 下列生物技术属于克隆技术的是( ) A.我国张丽珠教授缔造的“试管婴儿(shì ɡuǎn yīnɡ ér)” B.把一种生物的某个基因转入另一种生物的基因组中,培育出的 转基因生物 C.将植物的花粉在人工控制的条件下,通过细胞的增殖和分化, 快速发育成的新植株 D.科学家将B羊乳腺细胞的细胞核注入A羊的无核卵细胞,形成 的胚胎转入C羊的子宫内发育出生的小羊
现代(xiàndài)生物技术
第一页，共17页。
知识点一 知识点二 知识点三
知识点一 转基因技术 1.转基因技术的概念 转基因技术就是把一个生物体的基因转移到另一个生物体DNA中的生 物技术。转基因技术是现代生物技术的核心。 2.转基因技术的应用 (1)转基因生物 通过转基因技术,使其含有非自身(zìshēn)基因的生物叫做转基因生物。 ①能生产胰岛素的转基因细菌:科学家将人的胰岛素基因插入到细菌 质粒中,一旦这个质粒进入某个细菌体内,细菌细胞及其后代都会含有人 胰岛素基因,利用这种细菌可以大量生产人的胰岛素。

细胞工程的基本原理包括细胞全能性 理论、细胞生长与分化理论、细胞融 合与基因转移理论等。
细胞工程的主要技术
细胞培养技术
通过体外培养细胞，实 现细胞的增殖、分化、
融合等操作。
细胞融合技术
将不同物种或同种不同 品系的细胞融合，以获 得具有新表型的杂种细
胞。
基因转移技术
将外源基因导入细胞， 实现基因的过表达、基 因敲除或基因修饰等操
有机酸的生产
氨基酸的生产
利用某些微生物发酵生产柠檬酸、乳酸等 有机酸，用于食品、医药和化工等领域。
利用微生物发酵法生产氨基酸，如谷氨酸 、赖氨酸等，用于食品、饲料和制药等领 域。
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蛋白质工程
蛋白质工程的基本原理
蛋白质的结构与功能关系
蛋白质的结构决定了其功能，通过改变蛋白质的结构可以实现对其功能的调控 。
蛋白质的合成与表达
利用基因工程技术，将目的基因导入受体细胞，实现蛋白质的合成与表达。
蛋白质工程的主要技术
基因突变技术
通过基因突变技术，改变蛋白质的氨基酸序列，从而改变其结构 和功能。
蛋白质定向进化技术
通过模拟自然进化过程，对蛋白质进行定向进化，提高其性能或产 生新的功能。
蛋白质表达技术
利用基因工程技术，将目的基因导入受体细胞，实现蛋白质的合成 与表达。
合成生物学
02
通过设计和构建人工生物系统，实现新功能或优化现有功能，
为解决能源、环境等问题提供新思路。
细胞疗法
03
利用患者自身细胞进行疾病治疗，具有个性化、低副作用等优
势，是未来医疗领域的重要发展方向。
现代生物技术的社会影响与伦理问题
社会影响
现代生物技术的发展将改变农业生产方式、提高医疗水平和生活质量，但也可能 导致就业结构调整、基因歧视等问题。