现代生物技术的概述
随着科技的不断发展，现代生物技术得到了广泛的应用和发展。现代生物技术是指利用生物学、分子生物学、细胞生物学、遗传学等知识和技术，通过对生物体的分子结构、生理和生化过程的研究，开发和应用生物材料、生物药品、生物工程产品以及相关技术的一门综合性、前沿性的学科。
现代生物技术的发展史可以追溯到20世纪初。20世纪50年代，生物学家首次成功地合成了人工基因，开辟了生物技术的新领域。20世纪60年代，人类首次成功地利用基因工程技术，将外源基因导入细胞中，并使其产生相应的蛋白质。20世纪70年代，首次成功地利用细胞融合技术，合成了人免疫球蛋白。20世纪80年代，生物技术得到了飞速发展，不断涌现出新的技术和应用，如PCR技术、DNA芯片技术、基因治疗技术等。21世纪以来，生物技术继续呈现出高速发展的趋势，成为了人类社会发展的重要支撑和推动力量。
现代生物技术的应用涵盖了广泛的领域，如医学、农业、环保、食品工业等。在医学领域，生物技术已经成为了医学研究和治疗的重要手段。基因诊断技术、基因治疗技术、免疫检测技术等，已经成为了现代医学的重要组成部分。在农业领域，生物技术的应用也越来越广泛。转基因作物、基因编辑技术、生物农药等新技术的出现，
为农业生产和食品安全带来了重要的改变。在环保领域，生物技术的应用也发挥了重要的作用。生物降解技术、生物氧化技术、生物吸附技术等，已经成为了治理大气、水环境和土壤污染的重要手段。
现代生物技术的发展离不开人类对生命科学的探索和研究。生命科学的发展，为生物技术的应用提供了重要的支撑和基础。同时，现代生物技术的应用也反过来推动了生命科学的发展，促进了基础研究和技术创新的深入展开。未来，随着科技的不断进步和生命科学的不断发展，现代生物技术将会继续发挥着重要的作用，为人类社会的发展和进步做出新的贡献。
现代生物技术(生物工程)是指对生物有机体在分子、细胞或个体水平上通过一定的技术手段进行设计操作，为达到目的和需要，以改良物种质量和生命大分子特性或生产特殊用途的生命大分子物质等。包括基因工程、细胞工程、媒工程、发酵工程，其中基因工程为核心技术。由于生物技术将会为解决人类面临的重大问题如粮食、健康、环境、能源等开辟广阔的前景，它与计算器微电子技术、新材料、新能源、航天技术等被列为高科技，被认为是21世纪科学技术的核心。目前生物技术最活跃的应用领域是生物医药行业，生物制药被投资者认为是成长性最高的产业之一。世界各大医药企业瞄准目标，纷纷投入巨额资金，开发生物药品，展开了面向21世纪的空前激烈竞争。 生物技术的发展可以划分为三个不同的阶段：传统生物技术、近代生物技术、现代生物技术。传统生物技术的技术特征是酿造技术，近代生物技术的技术特征是微生物发酵技术，现代生物技术的技术特征就是以基因工程为首要标志。本文所说的生物技术，是指现代生物技术，也可称之为生物工程。现代生物技术在70年代开始异军突起，近一、二十年来发展极为神速。它与微电子技术、新材料技术和新能源技术并列为影响未来国计民生的四大科学技术支柱，被认为是21世纪世界知识经济的核心。 生物技术的应用范围十分广泛，主要包括医药卫生、食品轻工、农牧渔业、能源工业、化学工业、冶金工业、环境保护等几个方面。其中医药卫生领域是现代生物技术最先登上的舞台，也是目前应用最广泛、成效最显著、发展最迅速、潜力也最大的一个领域。 农业方面：用基因工程的方法培育高抗病性，抗倒伏，抗盐，抗寒农作物。利用基因工程手段生产的工程菌农药，可以实现高效，低毒，低残留杀灭病害虫。利用同位素育种和常规育种相结合，筛选高产，抗病抗逆境等优良性状的农作物。 工业方面：基因工程手段生产纤维素酶制剂，可以大大提高衣物洗涤效率。提高啤酒原料大麦芽的纤维素转化效率，使啤酒品质更好；提高橄榄油榨出率和纯度；提高家畜对饲料的消化利用率，家畜生长更快，并且避免一些由于饲料消化不良引起的疾病；利用纤维素酶制剂可以对服装行业生产的衣物布料实现生物打磨和生物抛光，去除布料微小的纤维碎屑。利用基因工程手段生产的溶菌酶杀菌剂，有替代抗生素治疗奶牛乳房炎的前景，有高效安全，不易产生抗药性的特点。 军事方面：除了生产和防御生化武器之外，还有筛选能富集放射性元素的微生物，吸收核辐射地区的放射性元素，加快战争灾害地区的净化。利用某些特殊微生物的特性，吸附于地雷等爆炸物周围并释放荧光或者其他易检测到的信号，可以辅助排除地雷，增加排雷效率，减少工兵伤亡。 医学方面：利用生物工程手段，用大肠杆菌表达系统，酵母表达系统和真核细胞表达系统生产疫苗和蛋白质药品。扩大了产量，降低了成本。 林业方面：生物农药，抑制林区病虫害。 其他方面： 体育运动方面：随着生物技术的发展，人类对于人体的机制和构造有更清晰的认识，从而推动训练方法，运动器材，运动损伤恢复疗法等相关一系列专业水平的提高。
现代生物技术 现代生物技术是指近年来在生物学领域中应用的一系列先进技术。生物技术的发展对人类社会产生了深远的影响，不仅在医学和农业领 域取得了重大突破，也为生态保护等领域提供了新的解决方案。本文 将从现代生物技术的概念、应用领域及其对社会的影响等方面进行详 细阐述。 首先，现代生物技术是指利用生物体的基因和生物化学特性进行 科学实验和应用的技术领域。它的出现主要得益于生物学和生物化学 的不断发展，特别是DNA技术的出现。现代生物技术的核心是基因工 程技术，通过对DNA进行重组、修饰和合成，可以改变生物体的性状，创造出具有特定功能的新生物体。 现代生物技术的应用涵盖了多个领域。在医学领域，它可以用于 诊断和治疗疾病，例如通过基因测序技术检测遗传性疾病的患病风险，或利用基因工程技术研发新型药物。在农业领域，现代生物技术可以 用于改良农作物，提高产量和抗病能力，以应对全球不断增长的粮食 需求。此外，生物技术还可以在环境保护、能源开发和工业生产等领 域发挥重要作用。 现代生物技术对社会产生的影响不容忽视。首先，它为医学领域 带来了新的治疗手段和技术，使一些原本无法治愈的疾病有了希望。 通过基因检测和基因工程技术，可以实现个性化医疗，提高医疗效果。其次，生物技术在农业领域的应用可以提高作物产量和质量，缓解全 球粮食短缺问题。同时，基因工程技术还可以改善农作物的抗病能力，减少对化学农药的依赖，从而保护生态环境。此外，生物技术的发展 还为环境保护和能源开发提供了新的思路和解决方案。 然而，现代生物技术的发展也引发了一些争议和问题。首先，基 因工程技术的应用涉及到伦理和道德问题，例如克隆技术和基因编辑 技术的应用引发了大量讨论和争议。其次，生物技术的发展可能导致 遗传资源的私有化，进而加剧贫富差距和生物多样性的流失。此外，
现代生物技术 现代生物技术是以DNA分子技术为基础，包括微生物工程、细胞工程、酶工程、基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术在农作物改良、医药研究、食品工程、治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。由于现代生物技术对解决人类面临的重大问题如：粮食、健康、环境和能源等将开辟广阔的前景，因此越来越为各国政府和企业界所关注，与信息、新材料和新能源技术并列成为影响国计民生的四大科学技术支柱，是21世纪高新技术产业的先导。 (一)遗传工程 遗传工程的研究发展，为器官移植提供了一个很有前途的新手段——利用动物的器官代替人的器官。科学研究表明人体异种器官移植，猪较为合适。首先猪器官的大小与人的相当，生理上也比较接近；其次猪在无病原体条件下比较容易饲养和容易保证无病的供体；此外猪的繁殖率高，每窝可产十几只猪崽，存活率也较高。为了保证植入的器官不被排斥，生物学者正在培养具有人的基因的新型猪，这种猪叫转基因猪。 （二）基因治疗
基因治疗是21世纪国际生物技术的又一个热点,基 因治疗就是将外源基因通过载体导人人体内(器官、组织、细胞等)表达，从而达到治病的目的。基因治疗开辟了医学预防和治疗的崭新领域，自从1990年临床上首次将腺苷酸脱氨酶ADA。基因导人患者白细胞，治疗遗传病——重度联合免疫缺损病一以来，利用基因治疗手段襄性纤维化（CF）、血友病，还扩大用于治疗肿瘤和艾滋病——的临床试验已数以百计，基因治疗将引起临床医学的一场革命，将为治疗目前尚无理想治疗手段的大部分遗传病、重要病毒性传染病（如各型肝炎、艾滋病等）、恶性肿瘤、心脑血管疾病和老年病等到开辟了十分广阔的前景。可以比较乐观地认为，随着人类基因组所包含的约3万个基因中与人的重要疾病相关的基因将人断被发现，6000多种人类单基因遗传病和一些严重危害人类健康的、（三）农业生物技术 在农业生物技术中，转基因动植物的研究与开发最为突出。1983年转基因植物问世，1986年被批准进入田间试验，根据美国农业部动植物检疫局(APHIS)的数据，截止1997年1月31日，美国已批准的转基因植物田间试验达2584例。近年来，抗除草剂的大豆、抗病毒病的甜椒、抗腐能力强、耐贮性高的番茄、具有高含量必须氨基酸的
现代生物技术 利用生物（动物、植物或微生物）或其产物，来生产对人类医学或农业有用的物质或生物。依历史发展或所用方法的不同，可分成以下两大类： ∙传统生物技术：应用酿造发酵、配育新种等传统的方法来达致辞上述目的。 ∙现代生物技术：以生物化学或分子生物方法改变细胞或分子的遗传性质。这是在根本上控制了生物的代谢或生理，以达到生产有用物质之目的。 两种生化技术术领域的最大差异处在于: 现代生物技术是用“细胞与分子”层次的微观手法来进行操作，不同于传统生物技术产业不同于传统以“整体” 动物、植物或微生物的饲养、交配或筛选方式。 生物技术产业经过数十年的发展，各种操作或技术可谓琳琅满目，可主观地归纳成数个范畴。主要有基因操作、细胞培养、单株抗体、酵素工技等四大领域，以及其他生命科学相关的科技。
一、基因工程技术 、基因工程技术溯源 年美国斯坦福大学和旧金山大学医学院和两位科学家成功地实现了分子重组试验，揭开了基因工程发展序幕。 年转基因鱼的问世，标志基因工程在食品工业应用的开端，基因工程食品由此走上了历史舞台。 第二代基因工程 基因操作主要多以分子群殖( ) 为手段，达成大量复制一段指定的核酸片段。在此过程中，所有的核酸片段均分别被植入载体(质体)，然後一起轉入宿主细胞，在宿主中大量复制，放大这些核酸片段的数目。同样，因为一个宿主细胞只能让一种核酸大量复制( , )，因此所得到的大量核酸，是均质核酸分子。 基因工程一包括重组、表达和克隆，是生物工程核心内容。 、基因工程在食品工业中的应用
（）亚酸制剂方面应用 酶的传统来源是动物脏器和植物种子，后来随着发酵工程的发展，逐渐出现了以微生物为主要酶源的格局。近年来，由于基因工程技术的发展，更使我们可以按照需要来定向改造酶，甚至创造出自然界从未发现的新酶种。 现在，蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、糖化酶和植物酶等均可利用基因工程技术进行生产（如表中所列）。 表应用于食品工业的酶制剂 （）改造食品原材料 重组技术和细胞融合技术相结合，培育出高产、抗病、抗虫、生长快、抗逆、高蛋白的基因改良植物，对食品工业具有重要意义。 各种抗病毒植株，黄瓜花叶病毒、马铃薯病毒和病毒，抗病虫害长颈南瓜和抗虫害转基因土豆。 转基因动物源食品转基因动物尚未达到高等转基因植物的发展水平，但人们仍设法用它来表达高价值蛋白。 （）改革传统的发酵工业 发酵工业关键是优良菌株的获取，除选用常用的诱变、杂交和原生质体融合等传统方法外，还与基因工程结合，大力改造菌种，给发酵工业带来生机。而作为基因工程和蛋白质工程，为便于目的表达产品的大量工业化生产，最后大多选用微生物进行目的基因表达而生产出“基因工程菌”，再通过发酵工业大量生产各种新产品。微生物的遗传变异性及生理代谢的可塑性都是其他生物难以比拟的，故其资源的开发有很大的潜力。 美国的公司克隆了编码黑曲霉的葡萄糖淀粉酶基因，并将其植入啤酒酵母中，在发酵期间，由酵母产生的葡萄糖淀粉酶将可溶性淀粉分解为葡萄糖，这种由酵母代谢产生的低热量啤酒不需要增加酶制剂，且缩短了生产时间。 基因工程技术还可将霉菌的淀粉酶基因转入，并将此基因进一步转入酵母单细胞中，使之直
生物技术的现代概念 1 生物技术的现代概念 就一般意义而言，生物技术是既古老又现代的应用技术。第一代生物技术是19世纪末到本世纪30年代以发酵产品为主干的工业微生物技术体系；第二代(近代)生物技术是以40年代抗菌素的提取、50年代氨基酸发酵到60年代酶制剂工程为线索；第三代，即现代生物技术则是一个新型跨学科的应用技术领域，它是以世界上第一家生物技术(Genetech，遗传技术)公司的诞生(1976)为纪元。生物技术来自Biotechnology译语。 在70年代，由于限制性核酸内切酶的发现(Smith，H．1970)，重组DNA技术相继成功(Janet Mertz，1972)。1976年，美国加州大学旧金山分校博耶(H．Boyer)教授首次将外源基因——生长抑制素释放因子以质粒为载体转入大肠杆菌并获表达。企业家斯旺森(Swanson)闻讯拜访了博耶并协议建立了基因公司，于1977年第一个生产出治疗肢端肥大、隐性胰腺炎的生长抑制素释放因子。以往常规生产是从动物的下丘脑提取，每获1mg需10万只羊；该技术的成功则使每克价格降至300美元。该公司相继推出基因工程新产品：人胰岛素( 1978)、胸腺素α-1( 1979)、干扰素α，β(1980)和γ(1981)、纤溶酶原激活剂(TPA，1982)、肿瘤坏死因子和凝血因子Ⅷ(1984)，至1986年，仅TPA年营业额即高达10亿美元。基因工程转化为生产力并产生巨大经济效益，不仅震惊世界，并从而赋予生物技术这一概念以特定含义。 自80年代以来，不少学者或学术组织赋予生物技术以各种定义，其基本点归纳起来肖三：(1)生物技术是一门多学科、综合性的技术科学；(2)需有生物催化剂参与；(3)最后目的是建立生产过程或为社会服务。其相关学科主要包括(1)生物学(生物化学、微生物学、细胞生物学、分子生物学、遗传学等)；(2)化学(有机比学、分析比学、电化学等)；(3)工程学(化学工程、机械工程、电子工程)； (4)医学、药学、农学等。因此，从严格的意义上讲，生物技术是以生命科学为基础，利用生物的特性或功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，以及与工程原理和技术相结合进行社会生产或为社会服务的综合性技术领域。
现代生物技术研究的内容 在现代高新技术领域，现代生物技术与信息技术、新材料科学已并列为当今三大前沿科学。现代生物技术研究的主要内容包括：基因工程、酶工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质工程等技术体系。这些技术之间彼此互相联系、互相渗透、协同发展。其中，工程基因技术是核心技术，他能带动其他技术，通过基因工程对细菌或细胞进行改造，再通过发酵工程或细胞工程来生产有用物质。 随着科学技术的飞跃发展，生物技术与其他科学之间相互渗，又产生出了许多分支学科，如农业生物技术、医药生物技术、家畜生物技术、海洋生物技术、生物技术疫苗、生物技术诊断，等等。 目前就生物技术应用领域而言，已经形成了较为完善的农业生物技术、医学生物技术、植物生物技术、动物生物技术、食品生物技术、环境生物技术等领域。这些技术在改善农作物产量及品质、发展畜牧业生产、提高生命质量、延长人类的寿命、治理环境污染、解决能源危机等方面显示出了机器广阔的应用前景。 环境生物技术 环境生物技术的基本特征和研究内容 环境生物技术的基本特征 生物技术中的发酵工程师一项最早涉足于环境保护领域的工程技术，如利用农业废物沤制堆肥在我国农村有着悠久的历史，活性污泥处理废水经历了80年的历程，被认为是近现代生物技术起眼的组成部分。即使现今的一些废水生物处理工程，从某种意义上说，也就是大规模的发酵工程。近80年来，现代生物技术的多数内容都已渗入到环境工程领域中。 环境生物技术（envrionmental biotechnology ,EBT ）也可成为环境生物工程（environmental bioengineering ），是近20年发展起来的一种现代生物技术与环境工程次昂结合的新兴交叉学科。广义的环境生物技术涉及的面很广，凡自然环境中涉及环境控制的一切与生物技术有观的技术，都可归结为环境生物技术。由于环境生物技术是一门新兴的学科，因此，至今对环境生物技术的定义出现了多种说法。 美国国家科学和技术委员会（Nntional Science and Technology Council）在1995年12月向美国政府提供的《21世纪的生物技术：新的地平线》（Biotechnology for the 21st Century New Hohrons ）报告中认为：生物技术在解决与环境管理和质量保证有关的问题方面，所起的作用包括能对良好的生态系统进行评价，可将污染物转化成无害物质，能利用再生资源生产生物可降解材料，可开发对环境安全的产品加工工艺和废物处置技术。 德国国家生物技术研究中心（GBF）的K.N.Timmis 博士认为，生物技术的3各部分属于环境生物技术的范畴：一是在环境中应用的生物技术，这是想对于一些在高度控制条件下的密闭反应器中进行的生物技术而言；而是涉及环境中的某些可看作为一个生物反应器部分的生物技术；三是作用于一些必定要进入环境的材料的生物技术。 因此，环境生物技术是应用应用生物圈的某部分，使环境得以控制或治理预定要进入生物圈的污染物的生物技术，包括环境中污染物的生物减少（bioelimation）、污染场地的生物恢复（bioremediation）和生物可降解材料的开发和应用等。 南京大学的程数培教授认为:环境生物技术的定义可以由生物技术的定义延伸扩展而获得，即直接或间接地利用完整的生物技术或生物体的某些组成部分或某些机能，建立降低或消除污染物产生的生产工艺，或者能够高效净化环境污染以及同时生产有用物质的人工技术系统，称之为环境生物技术。 近十年来，环境生物技术发展极其迅速，目前已成为一种经济效益和环境效益俱佳的、解决复杂环境问题的最有效手段。尤其是利用微生物工程处理技术，大力开展污染场地补救、修复等环境生物技术研究，为解决我国面临的许多环境问题起着重要的作用。
现代生物技术，又称生物工程，是利用生物有机体(从微生物直至高等动物)或其组成部分(器官、组织、细胞等)发展新工艺或新产品的一种科学技术体系。 现代生物技术包括四个方面，即基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程。以重组DNA 为核心的现代生物技术的创立和发展，为生命科学注入了新的活力，它所提供的实验方法和手段极大地促进了传统生物学科如植物学、动物学、遗传学、生理学、生物医学等的深入研究。同时，生物技术目前也已被广泛地用于医药、食品、化学、农业及环保等领域，为这些行业带来了一场新的技术革命。 现代生物技术的发展仅20多年，它在生命科学研究和产业化方面虽然已产生了巨大的影响，但这仅仅是个开始，生物技术的发展和应用方兴未艾。 即重组DNA技术，是指对不同生物的遗传基因，根据人们的意愿，进行基因的切割、拼接和重新组合，再转入生物体内，产生出人们所期望的产物，或创造出具有新的遗传特征的生物类型。世界上第一批重组DNA分子诞生于1972年，次年几种不同来源的DNA分子装入载体后被转入到大肠杆菌中表达，标志着基因工程正式登上历史舞台。 基因工程彻底改变了传统生物科技的被动状态，使得人们可以克服物种间的遗传障碍，定向培养或创造出自然界所没有的新的生命形态，以满足人类社会的需要。 也称“第二代基因工程”。蛋白质工程主要包括通过基因工程技术了解蛋白质的DNA 编码序列、蛋白质的分离纯化、蛋白质的序列分析和结构功能分析、蛋白质结晶和蛋白质的力学分析、蛋白质的DNA突变改造等过程。 蛋白质工程为改造蛋白质的结构和功能找到了新途径，推动了蛋白质和酶的研究，为工业和医药用蛋白质(包括酶)的实用化开拓了美妙的前景。 细胞是生物体的结构单位和功能单位。细胞工程是利用细胞的全能性，采用组织与细胞培养技术对动、植物进行修饰，为人类提供优良品种、产品和保存濒危珍稀物种。细胞工程主要包括体细胞融合、核移植、细胞器摄取和染色体片段重组等。 体细胞融合是指两个不同种类的细胞，加上融合剂，在一定条件下，彼此融合成杂交细胞，使来自两个亲本细胞的基因有可能都被表达，从而打破了远缘生物不能杂交的屏障，提供了创造新物种的可能。 细胞核移植对动物优良杂交种的无性繁殖具有重要的意义。克隆技术便是细胞核移植的一个最为典型的应用。 细胞器的摄取主要是指叶绿体和线粒体的摄取。如用白化型原生质体摄取正常的叶绿体，进而发育成正常的绿色植物；用抗药型草履虫的线粒体植入其他草履虫细胞，使后者获得抗药性。
一、名词解释 1、生物技术：指以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其它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，为人类提供商品和服务的一个综合技术体系。 2、基因工程：利用DNA体外重组或PCR扩增技术从某种生物基因组中分离感兴趣的基因，或是用人工合成的方法获取基因，然后经过一系列切割，加工修饰，连接反应形成重组DNA 分子，再将其转入适当的受体细胞，以期获得基因表达的过程。 3、蛋白质工程：在基因工程技术对编码蛋白质的基因了解的基础上，对蛋白质的氨基酸序列、结构和功能进行分析，进而通过对蛋白质的结构、氨基酸序列和翻译后的修饰等手段改变甚至创造出新的和更有效的蛋白质。 4、限制性核酸内切酶(restriction endonuclease)：识别DNA的特异序列, 并在识别位点或其周围切割双链DNA的一类内切酶。 5、转导作用transduction：通过病毒介导发生在供体细胞与受体细胞之间的DNA转移及基因重组。 6、基因文库的构建：用限制性内切酶对DNA酶解，然后把酶解的片段克隆进载体，再对重组克隆进行鉴定、分离、再培养和进一步鉴定，整个过程称为基因文库的构建。 7、分子杂交：不同来源的核酸经变性和复性的过程，其中一些不同的核苷酸单链由于存在局部碱基互补片段，而在复性时形成杂化双链（heteroduplex），此过程称分子杂交。 8、基因表达：细胞在生命过程中，把蕴藏在DNA中的遗传信息经过转录和翻译，转变成为具有功能的蛋白质分子的过程称为基因表达(gene expression) 。 9、融合蛋白：外源蛋白在异源宿主细胞中含量通常很低，因此其会被宿主细胞降解。将要表达的外源蛋白与一个宿主的蛋白共价结合形成融合蛋白。 10、非融合蛋白：指所表达的外源蛋白的N端或C端不含任何其他氨基酸，因此要求翻译起始氨基酸位点A TG必须位于要表达的外源基因片段的5’端，终止密码子必须位于要表达的外源基因片段的3’端。 11、外源蛋白质的复性：指变性的包含体蛋白在适当的条件下折叠成有活性的蛋白质的过程。包括表达蛋白中二硫键的正确形成和正确空间构象的形成。 12、寡核苷酸介导的诱变（定点诱变）：在DNA水平上改变氨基酸的编码序列，若蛋白的三级结构已经由X射线晶体衍射或其他方法测定，则较容易判定应改变哪个氨基酸以获得预期的性状。 13、现代发酵工程的主体是利用微生物，特别是经DNA重组技术改造过的微生物来生产商业产品,或直接把微生物应用于工业生产过程中的一种新技术。 14、罐批发酵：在灭菌的培养基上接种相应的微生物，然后不再加入新的培养基。 15、补料分批发酵：发酵过程中在不同时期加入越来越多的营养物，但不除去旧的培养基，使培养基的量逐渐增大，可以延长对数期与静止期的持续时间，增加生物量的积累，也能增加静止期的细胞代谢产物的积累。 16、连续发酵：在发酵过程中不断加入新鲜的培养基，同时除去等体积的旧的含悬浮的微生物的培养基。 17、浮集法收集：利用高压或电解可以产生大量的微小气泡，当有长链脂肪酸或胺存在时，气泡可以稳定存在相当长的时间。在适当条件下，细胞就可以被这些气泡所吸附而停留在泡沫层中。只收集泡沫层，改变条件去掉气泡，就可以得到需要的微生物细胞。 18、生物农药：指由生物体产生的具有防治病、虫害和除杂草等功能的一大类物质的总称。它们大多数是生物体的代谢产物，包括微生物杀虫剂、农用抗生素制剂和微生物除草剂等。
第一章现代生物技术革命 医学遗传学发展到现代医学分子遗传学与先进技术的发展密切相关, 特别两项生物技术: 细胞融合技术和DNA重组技术所起的作用十分重要。 19世纪:细胞是生命的基本单位。 细胞学说:细胞是动植物结构和功能的基本单位,一切生命现象都是以细胞为基础表达的。 分子生物学、分子遗传学:20世纪生物学的主流 以核酸和蛋白质为中心的生物大分子是生命现象的共同物质基础,细胞和有机体所有生命活动都是以这些生物大分子及其复合物的结构、运动和相互作用来实现的。 人类对自然界的要求认识—利用—再造—改造—创造 随着反向生物学的问世, 在20世纪八十年代诞生了生物技术(Biotechnology这门新学科。 生物技术学科的地位 生物技术是世界新技术革命的主角之一, 生物技术与新材料、信息技术(包括微电子、计算机一起已成为新产业革命三大支柱;阳光技术,朝阳产业,黄金工程,倍受世界各国重视。 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。 生物技术的重要性 有助于解决全球的重大难题:资源(能源、人口、粮食、生态环境、健康与疾病和战争与灾害;促进传统产业的技术改造和新产业的形成,对人类社会生活产生深远
的革命性影响;生物技术这一新生事物正迅速走向老百性日常生活各个方面, 将对人类的发展做出贡献。 重点掌握 1、生物技术的概念、内容 2、生物技术的特点和重要性 3、学习生物技术的意义在于创新 4、结合专业选择自己所需的生物技术 第一节生物技术的概念和内容 一、生物技术的定义及内涵 生物技术(Biotechnology, BT, 亦称为生物工程(bioengineering, 现统一称: 生物技术。 1、定义:“生物技术”这个词最初是由一位匈牙利工程师Karl · Ereky于1917年提出的。当时,他提出的生物技术这一名词的涵义是: “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”。 国际上沿用1982年的概念 生物技术是指应用生物科学及工程学原理,依靠生物体系作反应器,将物料进行加工改造,获得人类所需产品的技术。 现代生物技术定义: 以现代生命科学为基础, 把生物体系与工程学技术有机结合在一起,按照预先的设计,定向地在不同水平上改造生物遗传性状或加工生物原料, 产生对人类有用的新产品(或达到某种目的之综合性科学技术。
现代生物技术的概述 随着科技的不断发展，现代生物技术得到了广泛的应用和发展。现代生物技术是指利用生物学、分子生物学、细胞生物学、遗传学等知识和技术，通过对生物体的分子结构、生理和生化过程的研究，开发和应用生物材料、生物药品、生物工程产品以及相关技术的一门综合性、前沿性的学科。 现代生物技术的发展史可以追溯到20世纪初。20世纪50年代，生物学家首次成功地合成了人工基因，开辟了生物技术的新领域。20世纪60年代，人类首次成功地利用基因工程技术，将外源基因导入细胞中，并使其产生相应的蛋白质。20世纪70年代，首次成功地利用细胞融合技术，合成了人免疫球蛋白。20世纪80年代，生物技术得到了飞速发展，不断涌现出新的技术和应用，如PCR技术、DNA芯片技术、基因治疗技术等。21世纪以来，生物技术继续呈现出高速发展的趋势，成为了人类社会发展的重要支撑和推动力量。 现代生物技术的应用涵盖了广泛的领域，如医学、农业、环保、食品工业等。在医学领域，生物技术已经成为了医学研究和治疗的重要手段。基因诊断技术、基因治疗技术、免疫检测技术等，已经成为了现代医学的重要组成部分。在农业领域，生物技术的应用也越来越广泛。转基因作物、基因编辑技术、生物农药等新技术的出现，
为农业生产和食品安全带来了重要的改变。在环保领域，生物技术的应用也发挥了重要的作用。生物降解技术、生物氧化技术、生物吸附技术等，已经成为了治理大气、水环境和土壤污染的重要手段。 现代生物技术的发展离不开人类对生命科学的探索和研究。生命科学的发展，为生物技术的应用提供了重要的支撑和基础。同时，现代生物技术的应用也反过来推动了生命科学的发展，促进了基础研究和技术创新的深入展开。未来，随着科技的不断进步和生命科学的不断发展，现代生物技术将会继续发挥着重要的作用，为人类社会的发展和进步做出新的贡献。
、现代生物技术的概念、涵盖的领域 现代生物技术是利用生物学知识和工程技术手段，为了改善人类生活、提高农产品品质、治疗疾病、保护环境等而进行的一系列技术与方法的总称。它涉及了许多领域，包括 医学、农业、环境保护、食品生产等。在不同领域中，现代生物技术的应用为当今社会带 来了巨大的影响。 一、医学领域 在医学领域，现代生物技术的应用主要体现在医药研发、基因工程、干细胞治疗等方面。通过利用生物技术手段，科学家们可以研发出更加精准、有效的药物，如基因药、生 物制剂等，来治疗癌症、糖尿病、风湿病等各种疾病。基因工程技术的突破也为基因治疗、基因编辑等领域提供了新的可能性，帮助人们更好地理解人类基因，开发出更多个性化治 疗方案。干细胞技术的发展也为再生医学、组织工程等提供了巨大的希望，可以治愈一些 目前难以治疗的疾病，如心脏病、中风等。 二、农业领域 在农业领域，现代生物技术的应用主要包括转基因作物、基因编辑、纯种育种等方面。通过转基因技术，科学家们可以改良农作物，提高产量、抗病虫害能力，减少农药使用量，从而促进农业生产的可持续发展。基因编辑技术也为育种提供了新的途径，可以加快育种 过程，培育出更好的农作物品种，以适应不断变化的气候和环境。 三、环境保护领域 在环境保护领域，现代生物技术的应用主要涉及生物修复、生物多样性保护、生物能 源等方面。通过生物修复技术，科学家们可以利用植物、微生物等生物体，帮助清除土壤 中的有害物质，恢复受污染的环境。生物多样性保护也可以通过生物技术手段，保护濒危 物种，维护生态平衡。生物能源技术的发展也为减少化石能源的使用，提供了一种更加可 持续的能源选择。 四、食品生产领域 在食品生产领域，现代生物技术的应用主要包括食品加工、食品安全、功能性食品等 方面。通过生物技术手段，科学家们可以研发出更加安全、营养丰富的食品，如发酵食品、功能性食品等，提高食品的品质和保质期。生物技术也可以应用在食品安全领域，通过快 速检测技术、追溯体系等，保障食品的安全和质量。 现代生物技术的概念涵盖了医学、农业、环境保护、食品生产等多个领域，其应用为 人类社会带来了巨大的变革。未来，随着生物技术的不断发展和创新，相信它将为人类社 会的可持续发展和健康福祉做出更大的贡献。
⏹生物技术被世界各国视为一项高新技术，它广泛应用于医药卫生、农林牧渔、轻工、食品、化工和能源等领域，促进传统产业的技术改造和新兴产业的形成，对人类社会生活将产生深远的、革命性的影响。七大高科技：生物，航天，信息，激光，自动化，新能源，新材料 生物技术概念：生物技术〔biotechnology〕，是指人们以现代生命科学为根底，结合其他根底科学的科学原理，采用先进的科学技术手段，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到达某种目的。 生物技术的种类：生物技术不完全是一门新兴学科，包括传统生物技术〔指旧有的制造酱、酒、面包、奶酪、酸奶与其它食品的传统工艺〕和现代生物技术〔包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程〕两局部。 ⏹基因工程是20世纪70年代随着DNA重组技术的开展应运而生的一门新技术。是指在基因水平上操作并改变生物遗传特性的技术，也称为DNA重组技术。 细胞工程是指以细胞为根本单位，在体外条件下进展培养、繁殖或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而到达改进生物品种和创造新品种的目的，加速繁育动植物个体，或获得某种有用物质的技术。动物细胞工程〔胚胎移植细胞融合细胞培养单克隆抗体，核移植〕⏹酶工程是利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能或对酶进展修饰改造，并借助生物反响器和工艺过程来生产人类所需产品的技术。发酵工程是指利用包括工程微生物在内的某些微生物或动植物细胞与其特定功能，通过现代工程技术手段生产各种特定的有用物质，或者把微生物直接用于某些工业化生产的一种技术。 蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律与其与生物功能的关系为根底，通过有控制的修饰和合成，对现有蛋白质加以定向改造和设计，构建并最终生产出性能比自然界存在的蛋白质更加优良、更符合人类需要的新型蛋白质。 不同生物技术间的相互关系 微生物工程菌发酵工程 基因工程蛋白质或酶蛋白质工程或酶工程产品 动、植物个体或细胞细胞工程 优良动、植物品系 生物技术所涉与的学科 ⏹现代生物技术是所有自然科学领域中涵盖X围最广的学科之一。它以包括分子生物学、细胞生物学、微生物学、免疫生物学、人体生理学、动物生理学、植物生理学、微生物生理学、生物化学、生物物理学、遗传学等几乎所有生物科学的次级学科为支撑，又结合了诸如化学、化学工程学、数学、微电子技术、计算机科学、信息学等生物学领域之外的尖端根底学科,从而形成一门多学科互相渗透的综合性学科。其中又以生命科学领域的重##论和技术的突破为根底。 生物技术所涉与的行业种类 行业种类经营X围 疾病治疗用于控制人类疾病的医药产品与技术,包括抗生素、生物药 品、基因治疗、干细胞利用等 诊断临床检测与诊断，食品、环境与农业检测 农业、林业与园艺新的农作物或动物，肥料，生物农药 食品扩大食品、饮料与营养素的来源 环境废物处理、生物净化、环境治理 能源能源的开采、新能源的开发 化学品酶、DNA/RNA与特殊化学品 设备由生物技术生产的金属、生物反响器、计算机芯片与生物 技术使用的设备等 传统生物技术的产生：应该说从史前时代起就一直为人们所开发和利用，以造福人类。在石器时代后期，我国人民就会利用谷物造酒，这是最早的发酵技术。◆古老的酿造技术◆巴斯德的发现 理论背景：现代生物技术是以20世纪70年代DNA 重组技术的建立为标志的。 ◆ 1944 年Avery 等说明了DNA是遗传信息的携带者 ◆ 1953年Watson &Crick发现DNA双螺旋结构 开创分子生物学 ◆ 1961年Nirenberg破译了遗传密码,揭开了DNA 编码的遗传信息是如何传递给蛋白质这秘密 现代生物技术的诞生 ⏹1973年加州大学的Boyer等实现了细菌间遗传物质的人工重组，转入一个抗药基因，使大肠杆菌获得了抗药性，第一例DNA重组技术成功⏹1978年Genetech公司和洛衫矶Hope市医学中心将具有明显医药实用价值的蛋白质胰岛素基因导入到E.coli中表达成功 ⏹1980转基因动物首获成功，美国人得到转人生长激素基因的超级鼠 ⏹1983年美国人和比利时人将外源基因引入植物中，并稳定遗传 ⏹1997年第一只克隆羊在英国Rosslyn研究所诞生 生物技术对经济社会开展的影响：生物技术的开展将越来越深刻地影响着世界经济、军事和社会开展的进程。 1改善农业生产，解决食品短缺：提高农作物的产量与品质〔培育抗逆的作物优良品系，植物种苗的工厂化生产，提高作物品质，生物固氮，减少化肥使用量〕开展畜牧业生产〔动物的大量快速无性繁殖，培育动物的优良品系〕2提高生命质量，延长人类寿命〔开发制造贵重的新型药品，疾病的预防和诊断，基因治疗，人类基因组计划〕3解决能源危机、治理环境污染：解决能源危机生物能源将是最有希望的新能源之一，而其中又以乙醇最有希望成为新的替代能源。保护环境人们可以利用微生物净化有毒的化合物，降解石油污染，去除有毒气体和恶臭物质，综合利用废水和废渣，处理有毒金属，到达净化环境、保护环境、废物利用并获得新的产品的目的。4制造工业原料、生产贵重金属：制造工业原料，利用微生物在生长过程中积累的代谢产物,生产食品工业原料,种类繁多。生产贵重金属，利用微生物的浸矿技术对废渣矿、贫矿、尾矿、废矿进展提炼。5生物技术的平安与其对伦理、道德、法律的影响：１基因工程对微生物的改造是否会产生某种有致病性的微生物，这些微生物都带有特殊的致病基因，如果它们从实验室逸出并且扩散，有可能造成类似鼠疫那样的可怕疾病的流行。２转基因作物与食品的生产和销售，是否对人类和环境造成长期的影响，擅自改变植物基因是否可能引起一些难以预料的危险。３分子克隆技术在人类身上的应用可能造成巨大的社会问题，并对人类自身的进化产生影响；而应用在其他生物上同样具有危险性，因为所创造出的新物种有可能具有极强的破坏力而引发一场浩劫。４生物技术的开展将不可防止地推动生物武器的研制与开展，使笼罩在人类头上的生存阴影越来越大。５动物克隆技术的建立，如果被某些人用来制造克隆人、超人，将可能破坏整个人类社会的和平。 第二章基因工程根底 学习内容 1了解核酸和蛋白质的结构和功能 2了解基因工程的四大要素 3了解基因工程的原理和过程 4了解克隆子的筛选和鉴定 5了解基因工程的应用 6了解基因工程产品和食品可能潜在的风险 一、核酸遗传信息的贮存和传递者 1. 核酸的化学结构
生物技术原理与方式 生物技术，也称生物工程，是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手腕和其他基础学科的科学原理，依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。 生物技术发展简史 现代生物技术是以70年代DNA重组技术的成立为标志 1944年阐明了DNA是遗传信息的携带者。 1953年提出了DNA的双螺旋结构模型，阐明了DNA的半保留复制模式，从而开辟了分子生物学研究的新纪元。 1961年等破译了遗传密码，揭开了DNA编码的遗传信息是如何传递给蛋白质这一秘密。 1972年首先实现了DNA体外重组技术，标志着生物技术的核心技术——基因工程技术的开始 基因工程技术向人们提供了一种全新的技术手腕，令人们可以依照意愿在试管内切割DNA、分离基因并经重组后导人其他生物或细胞，藉以改造农作物或畜牧品种；也可以导人细菌这种简单的生物体，由细菌生产大量的有效的蛋白质，或作为药物，或作为疫苗；也可以直接导人人体内进行基因医治。显然，这是一项技术上的革命。以基因工程为核心，带动了现代发酵工程、现代酶工程、现代细胞工程的发展，形成了具有划时期意义和战略价值的现代生物技术。 生物技术应用前景 生物技术与其他高新技术一样具有“六高”的大体特征：即高效益、高智力、高投入、高竞争、高风险、高势能. 另一方面，生物技术广漠的应用前景，高额的利润也促使生物技术的快速发展。生物技术的应用领域超级普遍，它包括医药、农业、畜牧业、食物、化工、林业、环境保护、采矿冶金、材料、能源等领域。这些领域的普遍应用必然带来了经济上的庞大利益。 二、生物技术在医药方面的应用 1、生物工程药物 2、基因诊断和医治 3、基因保键、器官移植与干细胞 基因诊断法，又称分子诊断法或DNA探针检测法：应用专用的DNA分子探针，对受检者的特定基因（DNA）或其转录本(mRNA)进行杂交分析，从而对遗传疾病作出诊断的技术。 人类基因组计划（HGP）1986年美国生物学家诺贝尔奖取得者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数序列以取得人类基因所携带的全数遗传信息。毫无疑问，该项工作的完成，将令人们深切熟悉许多困扰人类的重大疾病的发病机理；90年代的人类基因组计划的科学意义犹如60年代的登月计划。所以继美国以后，欧盟国家、日本、俄罗斯、加拿大、澳大利亚和我国也接踵启动了人类基因组计划。 三、转基因动物、乳腺反映器及动物克隆 四、能源与环保 选育可大量生产能源化学物质的工程菌，开发生物来源的石油替代产品；选育可降解工业和生活废弃物的工程菌，用以处置垃圾，变废为宝；处置工业“三废”，石油泄漏等，解决环境污染问题。 生物学家们正尝试运用生物技术开发出能够将植物中的纤维素降解进而转化为可以燃烧的酒精等新能源。自然界有取之不尽的植物纤维素资源，这项技术的冲破有可能成为能源技术的新方向。 我国麻疯树、黄连木等油料植物可知足500万t/a生物柴油装置的原料需求 微生物降解农药残留 生物技术安全性 1 人身健康--- 基因的食物链转移 2 道德伦理--- 器官移植（头颅移植） 3 社会安宁--- 克隆人、生物武器 4 生态安全--- 实验室安全、基因漂移 生物武器是穷弱国家的“杀手锏”。 生物技术在国民社会经济发展中的地位 人类基因组计划（HGP）解决能源危机、治理环境污染；环境保护，制造工业原料；生产珍贵金属 国家安全生物武器和反生物武器经济发展政治地位 2 植物组织培育技术原理及操作 一、植物组织培育:是指在离体条件下利用人工培育基对植物器官、组织、细胞、原生质体等进行培育，使其长成完整的植株。 二、应用领域：（1）、快速繁衍（2）、种苗脱毒（3）、远缘杂交（4）、突变育种（5）、基因工程（6）、生物制品（7）、遗传、生理、生化、病理研究(8)、植物种质资源保留和互换 外植体：在植物细胞组织培育中,由活体植物体上提取下来的, 接种在培育基上的无菌细胞、组织、器官等均称为外植体。 愈伤组织：在植物细胞组织培育中，愈伤组织则指在人工培育基上由外植体形成的一团无序生长的薄壁细胞。 3、广义的组培依外植体不同可分为：器官培育；茎尖分生组织培育；愈伤组织培育；细胞培育；原生质体培育 4、植物组培特点①培育条件可以人为控制②生长周期短，繁衍率高③管理方便，利于工厂化生产和自动化控制 五、植物细胞的全能性：植物细胞具有该植物体全数遗传的可能性，在必然条件下具有发育成完整植物体的潜在能力。 1》原理：生物体的每一个细胞都包括有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全数基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。 2》不同：（1）受精卵的全能性最高（2）受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性比生殖细胞的低。 3》潜在全能性的原因：基因表达的选择性 六、脱分化：来自已分化组织的已停止割裂的细胞从植物体部份的抑制性影响下摆脱出来，恢复细胞的割裂活性。
现代生物技术概论 现代生物技术是指利用生物学原理和方法，运用现代科学技术手段进行生物学研究和应用的一门学科。它涉及到生物学、化学、物理学、计算机科学等多个学科的交叉与融合，是当代科技发展的一个重要方向。 现代生物技术在农业、医学、环境保护等领域发挥着重要作用。在农业领域，通过基因工程技术可以将外源基因导入作物中，使作物获得抗病虫害、耐逆性等特性，提高作物产量和品质。例如，转基因玉米可以抵抗玉米螟的侵袭，转基因水稻可以抗虫害和耐盐碱。这些转基因作物的应用有助于解决全球食品安全问题。 在医学领域，现代生物技术的应用也十分广泛。通过基因测序技术，可以诊断并预测一系列遗传性疾病。基因治疗技术则可以通过修复或替换患者体内缺陷基因，治疗一些遗传性疾病。此外，生物制药技术可以利用重组蛋白、抗体等生物制剂生产药物，提高药物的疗效和安全性。例如，重组人胰岛素的生产技术已经成功应用于糖尿病治疗。 在环境保护领域，现代生物技术也发挥着重要作用。生物降解技术可以利用微生物降解有机污染物，减少环境污染。例如，利用特定的细菌和真菌可以降解石油污染物，恢复受污染的土壤和水体。此外，生物能源技术可以利用植物和微生物转化生物质为可再生能源，
减少对传统能源的依赖。 现代生物技术的发展离不开基础研究的支持。基因组学、蛋白质组学等研究领域的不断突破，为现代生物技术的应用提供了丰富的资源和理论基础。同时，生物信息学的发展也为大规模数据的处理和分析提供了有力工具，加速了生物技术的进步。 然而，现代生物技术的应用也面临一些挑战和争议。生物安全问题是其中之一，转基因作物的引入引发了对食品安全和环境风险的担忧。此外，伦理道德问题也是现代生物技术争议的焦点之一，如基因编辑技术的应用引发了对人类基因改造的争议。 在未来，随着科技的不断进步，现代生物技术将继续发展，为人类社会带来更多的福祉。同时，我们也需要加强相关法律法规的制定和监管，确保生物技术的安全和可持续发展。 现代生物技术作为一门交叉学科，对农业、医学、环境保护等领域的发展起到了重要的推动作用。通过基因工程、基因测序、生物制药等技术的应用，现代生物技术为人类社会带来了巨大的变革和进步。然而，我们也需要正视与生物技术应用相关的伦理和安全问题，以确保其可持续发展和安全应用。