1生物技术总论
生物技术概论的期末复习总结范文
生物技术概论的期末复习总结范文第一章生物技术总论1.生物技术的应用包含哪些领域？答：生物技术现已广泛应用于化工、农业、食品、医药、环境、能源等众多领域，主要的应用有：（1）农业方面：改善农业生产、解决食品短缺，主要有：A.提高农作物产量及其品质①培育抗逆的作物优良品系；②植物种苗的工厂化生产；③提高粮食品质；④生物固氮，减少化肥使用量。
B.发展畜牧业生产①动物的大量快速无性繁殖;②培育动物的优良品系:采用基因打靶技术培育转基因克隆羊;利用乳腺生产药用蛋白的转基因羊;用于人体器官移植的转基因猪.（2）提高生命质量，延长人类寿命A.开发制造奇特而又贵重的新型药品:1977年，美国首先采用大肠杆菌生产了人类第一个基因工程药物--人生长激素释放抑制激素。
B疾病的预防和诊断:1998年初，美国食品和药物管理局（FDA）批准了首个艾滋病疫苗进入人体试验。
DNA探针，主要用来诊断遗传性疾病和传染性疾病。
C基因治疗:1990年9月，美国FAD批准了用AIJA(腺昔脱氨酶)基因治疗严重联合型免疫缺陷病(一种单基因遗传病)，并取得了较满意的结果。
标志着人类疾病基因治疗的开始。
D．人类基因组计划（HGP）:1986年美国生物学家诺贝尔奖获得者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部序列以获得人类基因所携带的全部遗传信息。
该项工作的完成，将使人们深入认识许多困扰人类的重大疾病的发病机理；阐明种族和民族的起源与演进；进一步揭示生命的奥秘。
1990启动，2003年完成，美、英、日、法、德、中六国共同参加。
这些领域的广泛应用必然带来经济上的巨大利益。
第二章基因工程1.基因工程的研究理论依据是什么？（1）不同基因具有相同的物质基础：地球上几乎所有的生物的基因都是具有一个遗传信息的DNA片段，而所有生物的DNA的组成和基本结构都是一样的。
因此，不同生物的基因原则是可以重组互换的。
1生物技术概论总论
3.1 改善农业生产、解决食品短缺
➢ 3.1.1 提高农作物产量和品质 ➢ （1）培育抗性品种
转基 因
烟草
3.1 改善农业生产、解决食品短缺
➢ 3.1.1 提高农作物产量和品质 ➢ （2）工厂化育苗
3.1 改善农业生产、解决食品短缺
➢ 3.1.1 提高农作物产量和品质 ➢ （3）提高粮食品质
世界杂交水稻之父－袁隆 平，“超级杂交稻”－ “东方魔稻”，847kg/ 亩 ，第五大发明，“第 二次绿色革命”，世界 性饥饿问题
1.4 生物技术的基本特征
➢ 以生命体为研究、利用、服务对象，着眼于资源 的合理与再生利用，而不完全依赖于地球上的有 效资源；
➢ 产品生产与人类生命相关，反应条件温和，易操 作，节约能源；
➢ 开辟了生产高纯度、优质、安全、可靠的生物制 品，尤其是生物药剂的新途径；
1.4 生物技术的基本特征
➢ 可以解决常规技术和传统方法难以或无法解决的 问题；
➢ 由三部分组成： ➢ 上游工程
➢ 发酵工程 ➢ 下游工程
1.5 生物技术的种类及其相互关系
➢ 1.5.4 发酵工程 ➢ 举例： ➢ 酒精类饮料、醋酸和面包 ➢ 胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗
保健药物 ➢ 天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料 ➢ 氨基酸、香料、酶、维生素和单细胞蛋白等。
的一切事情，都与这一序列息息相关。”
该文后来被称为“人类基因组计划”的 “标书”。
1.5 生物技术的种类及其相互关系
➢ From DNA to Human
1.5 生物技术的种类及其相互关系
➢ 1.5.7 五大工程间的关系
➢ 按照自己的愿望改造物种，往往要采用基因工程或细胞工程的 方法。
生物技术概论总结
第一讲绪论1、生物技术(biotechnology)：指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础学科的科学原理，采用先进的工程技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需要产品或达到某种目的。
2、工程技术手段：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程3、目的：获得人们所需要的产品，.疾病的预防、诊断与治疗，食品检验，环境污染的检测和治理.4、根据生物技术操作的对象及操作技术的不同：（1）基因工程(gene engineering)（2）细胞工程(cell engineering)（3）酶工程(enzyme engineering): 将微生物细胞、动植物细胞、细胞器等在一定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门技术。
（4）发酵工程(fermentation engineering)利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点，在合适的条件下，通过现代化工程技术手段，由微生物的某种特定功能生产出人类所需要的产品。
（5）蛋白质工程(protein engineering) : 对蛋白质进行修饰、改造和拼接以产生能满足人类需要的新型蛋白质的技术。
5、生物技术之间的关系：彼此之间是相互联系、相互渗透。
核心技术是基因工程。
6、1996年第一只体细胞克隆动物(多利)在英国诞生.1972年美国生物学家Berg首创基因重组技术.第二讲（一）1、细胞全能性概念：任何具有完整细胞核的植物细胞，都拥有形成一个完整植株所必需的全部遗传信息，即细胞具有全能性。
2、植株再生途径：器官分化途径、体胚分化途径3、优良愈伤组织一般应具备的条件⑴旺盛的自我增殖能力，以便于用这些愈伤组织建立大规模的愈伤组织无性系。
⑵容易散碎，以便于用这些愈伤组织建立优良的悬浮系，并且在需要的时候能从中分离出全能性的原生质体。
⑶高度的胚性或再分化能力，以便于从这些愈伤组织得到再生植株。
生物技术概论整理 word
绪论一．生物技术(biotechnology)：指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础学科的科学原理，采用先进的工程技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需要产品或达到某种目的。
二．工程技术手段：基因工程细胞工程酶工程发酵工程蛋白质工程三．目的：获得人们所需要的产品.疾病的预防、诊断与治疗，食品检验，环境污染的检测和治理. 四．生物技术的分类：1 基因工程(gene engineering)⑴获得目的基因⑵构建克隆载体⑶将目的基因导入受体细胞⑷转基因生物细胞的筛选及转基因生物的鉴定2 细胞工程(cell engineering)⑴植物细胞的体外培养技术⑵细胞融合技术⑶细胞器移植技术⑷干细胞技术3 酶工程(enzyme engineering): 将微生物细胞、动植物细胞、细胞器等在一定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门技术。
⑴酶的固定化技术⑵细胞的固定化技术⑶酶的修饰改造技术⑷酶反应器的设计4 发酵工程(fermentation engineering)利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点，在合适的条件下，通过现代化工程技术手段，由微生物的某种特定功能生产出人类所需要的产品。
5 蛋白质工程(protein engineering) : 对蛋白质进行修饰、改造和拼接以产生能满足人类需要的新型蛋白质的技术。
五．生物技术之间的关系：彼此之间是相互联系、相互渗透核心技术是基因工程。
六．生物技术发展简史：1。
1996年第一只体细胞克隆动物(多利)在英国诞生.2．1972年美国生物学家Berg首创基因重组技术.3．1986年，著名生物学家、诺贝尔奖获得者雷纳托杜尔贝科（Renato Dulbecco）在Science 杂志上率先提出“人类基因组计划”（Human Genomic Project，简称HGP）。
生物技术概论内容概述
第一章生物技术总论一、概念1、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,为人们生产出所需产品或达到某种目的的一门新兴的、综合性的学科.2、传统生物技术与现代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,包括酱、醋、酒、面包、奶酪、酸奶与其他食品的传统工艺；现代生物技术是指在20世纪中叶后随着一些生物学领域的重要发现,以与随后产生的新手段和新技术,从而形成以现代生物科学研究成果为基础,以基因工程为核心的新兴学科.现代生物技术的产生和发展是以1953年D N A双螺旋结构模型建立为基础,以70年代D N A重组技术的建立为标志.二、生物技术的重要性1〕首先生物技术是解决全球性经济问题的关键技术,在迎接人口、资源、能源、食物和环境等五大危机的关键技术,可以解决人类所面临的诸如食品短缺问题、健康问题、环境问题、与资源问题；2〕其次,生物技术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,对人类生活产生重大而深远的影响.3〕此外生物技术还与与伦理、道德、法律等社会问题都有着密切的关系,对国计民生产生重大的影响.4〕综述：生物技术是现实生产力,也是具有巨大经济效益的潜在生产力.将是21世纪高技术革命的核心内容,生物技术产业是21世纪的支柱产业.三、生物技术的特征生物技术与其他高新技术一样所具有的"六高〞的基本特征：即高效益,可带来高额利润；高智力,具有创造性和突破性；高投入,前期研究与开发需要大量的资金投入；高竞争,时效性的竞争非常激烈；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.四、生物技术的种类1、时间上划分：可分为传统生物技术和现代生物技术2、根据生物技术操作对象与操作技术的不同,可分为基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、生化工程等.五、生物技术对经济社会发展的影响〔主要记粗字体〕1、改善农业生产、解决食品短缺1〕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•提高粮食品质•生物固氮,减少化肥使用量2>发展畜牧业生产•动物的大量快速无性繁殖•培养动物的优良品系2、提高生命质量,延长人类寿命1〕开发制造奇特而贵重的新型药品2〕疾病的预防和诊断3〕基因治疗4〕人类基因组计〔H G P〕3、解决能源危机、治理环境污染1〕解决能源危机2〕环境保护4、制造工业原料、生产贵重金属1〕制造工业原料2〕生产贵重金属第二章基因工程一、概念1、基因工程的定义：按照人为的愿望,进行严密的设计,通过体外D N A重组和转移等技术,有目的地改造生物种性,使现有物种在较短的时间内趋于完善,从而创造出新的生物类型.2、基因克隆载体：外源基因必须先同某种传递者结合后才能进入细菌和动植物受体细胞,把这种能承载外源D N A片断〔基因〕带入受体细胞的传递者称之为基因克隆载体.3、目的基因和结构基因目的基因的：基因工程的主要目的是通过优良性状相关基因的重组,获得具有高度应用价值的新物质〔品系〕,为此必须从现有生物群体中,根据需要分离出可用于克隆的相关基因,这样的基因通常称之为目的基因,目的基因主要是结构基因.结构基因：作为一个能转录和翻译的结构基因必须包括转录启动子、基因编码区和转录终止子三部分.4、受体细胞和感受态细胞受体细胞：从实验技术上讲是能摄取外源D N A〔基因〕并能使其稳定维持的细胞；从实验目的上讲是有应用价值和理论研究价值的细胞；感受态细胞：是指处于易于摄取外源D N A片段生理状态的细胞.5、转化和转导转化：携带基因的外源D N A分子通过与膜结合进入受体细胞,并在其中稳定维持和表达的过程；转导：通过噬菌体〔病毒〕颗粒感染,从而把外源的D N A分子导入被感染的受体细胞的方法.二、基因工程的理论基础1〕D N A是遗传物质：核酸的组成和分类〔D N A和R N A〕2〕D N A双螺旋结构:1953年J a m e s D.W a t s o n和F r a n c i s H.C.C r i c k揭示了D N A分子的双螺旋结构和半保留复制机制.3〕中心法则和遗传密码:1957年C r i c k又提出了遗传信息传递的"中心法则〞,1964年M a r s h a l l N i r e n b e r g和G o b i n d K h o r a n a等终于破译了64个遗传密码；三、基因工程的特征1、跨物种性：外源基因到另一种不同的生物细胞内进行繁殖；2、无性扩增：外源D N A在寄主细胞内可大量扩增,和高水平表达；四、基因工程的主要操作内容1、目的基因的获取：从复杂的生物基因组中,经过酶切消化或P C R扩增等步骤,分离出带有目的基因的D N A片断；2、重组体的制备：将目的基因的D N A片断插入到能自我复制并带有选择性标记〔抗菌素抗性〕的载体分子上.3、重组体的转化：将重组体〔载体〕转入适当的受体细胞中.4、克隆鉴定：挑选转化成功的细胞克隆〔含有目的基因〕.5、目的基因表达：使导入寄主细胞的目的基因表达出我们所需要的基因产物.五、基因工程的安全性1、对环境的影响：重新组合一种在自然见尚未发现的的生物性状有可能给现有的生态环境带来不良影响.2、新型病毒的出现：制造带有抗生素抗性基因或有产生病毒能力的基因的新型微生物有可能在人类或其它生物体内传播.3、癌症扩散：将肿瘤病毒或其它动物病毒的D N A引入细菌有可能扩大癌症的发生X围.4、人造生物扩散：新组成的重组D N A生物体的意外扩散可能会出现不同程度的潜在危险.六、基因工程的应用1、基因工程在植物上的应用1〕提高植物的光合作用效率A.提高C O2的固定率：改变与光合作用有关的酶的结构和组成〔如二磷酸核酮糖羧化酶〕.B.提高光能吸收率和转化率：改变光能交换系统的分子的基因结构.2〕提高豆科植物的固氮效率：使非固氮植物转变为固氮植物或能与根瘤菌共生固氮.3〕转基因植物：是农业生物技术的主要内容,是将克隆到的特殊基因导入受体植物,使之增加一些优质性状〔高产、稳定、优质、抗虫、抗病等〕.2、基因工程在医药上的应用1>用转基因植物或动物生产药物2>用微生物生产药物大肠杆菌或酵母菌生产激素〔如胰岛素〕、干扰素等3>技术设计高效高特异性的生物制剂应用定点突变技术设计蛋白质或酶的结构,制造出高效高特异性的生物制剂4>研制疫苗：制造新型疫苗〔如H I V、乙肝、丙肝、霍乱、痢疾、S A R S〕5>基因治疗6〕法医鉴定7〕基因治疗〔仍在探索阶段〕：将正常的外源基因导入靶细胞中以弥补靶细胞所缺失或突变的基因或抑制异常基因的表达.例如基因病、肿瘤、心血管病、糖尿病等.3、基因工程在环境保护中的应用1>检测水污染:用重组细菌或转基因鱼等检测水污染;2>生物降解:用带有重组质粒的"超级菌〞分解油〔烷烃类〕、有机农药污染.4. 转基因动物将外源基因导入动物细胞,并在基因组内稳定整合,遗传给后代.使动物成为生物反应器生产有用的活性蛋白等.七、基因工程操作的主要技术原理〔了解〕电泳技术、分子杂交技术、P C R技术、D N A测序技术、R N A i技术八、基因工程工具酶的种类与作用〔把握,酶的作用自行百度〕限制性内切酶、D N A连接酶、D N A聚合酶、核酸酶、核酸修饰酶九、基因克隆载体1、定义：外源基因必须先同某种传递者结合后才能进入细菌和动植物受体细胞,把这种能承载外源D N A片断〔基因〕带入受体细胞的传递者称之为基因克隆载体.2、基因克隆载体的功能:运送外源基因高效转入受体细胞；为外源基因提供复制能力或整合能力；为外源基因的扩增或表达提供必要的条件3、作为基因克隆载体应当具备的条件：必须含有复制单元,以使得目的片断能再宿主细胞内复制；必须含有标记基因；标记基因的内部必须有合适的切割位点,使得外源基因插入到标记基因内使标记基因失活,从而能鉴定出重组的D N A 分子；对于表达载体来说,载体应该包括合适的控制单元,如启动子、终止子和核糖体结合位点.4、基因克隆载体的种类:质粒克隆载体、噬菌体和病毒克隆载体、〔噬菌体和质粒〕复合型克隆载体、酵母人工染色体、细菌人工染色体载体、哺乳类人工染色体十、目的基因的获得〔基因克隆〕1、目的基因和结构基因的定义2、结构基因的组成3、原核生物和真核生物结构基因的组成〔了解〕4、目的基因的分离方法<了解>十一、基因的体外重组与转化、重组体的选择与鉴定1、基本概念：受体细胞、转化和转导等2、植物转基因技术：植物转基因技术是将人工分离或修饰过的功能基因导人植物的基因组中,从而引起植物体性状的可遗传改变.1>植物的再生〔基因转化的受体系统建立〕：所谓植物基因转化受体系统是指用于转化的外植体通过组织培养途径或其他非组织培养途径,能高效、稳定再生无性系,并能接受外源D N A整合对转化选择抗生素敏感的再生系统.2〕植物基因转化受体系统的条件①高效稳定的再生能力②较高的遗传稳定性③具有稳定的外植体来源④对选择性抗生素敏感⑤对农杆菌侵染有敏感性3〕植物基因转化系统T i质粒载体介导的转化系统4〕转化方法：叶盘转化法3、植物基因工程应用1〕抗植物虫害基因与其应用2〕抗植物真菌病害基因与其应用3〕抗非生物胁迫基因与应用4〕提高作物产量改良作物品质的基因与其应用第三章细胞工程一、细胞工程的基础知识与基本技术1、基本知识：原核细胞和真核细胞2、基本理论：细胞全能性3、基本技术：无菌操作技术、细胞培养技术和细胞融合技术二、细胞工程的重要应用➢快繁➢优质植物快速培育与繁殖；➢动物胚胎工程快速繁殖优良、濒危品种；➢利用动植物细胞培养生产活性产物、药品；➢新型动植物品种的培育；➢供医学器官修复或者移植的组织工程；➢转基因动植物的生物工程反应器；➢在遗传学、发育学等领域的理论研究；➢在能源、环保等领域的应用.三、植物细胞工程1、概念：细胞的全能性:生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性植物组织培养：在无菌和人为控制外因〔营养成分、光照、温度、湿度等〕条件下,培养、研究植物组织器官,甚至进而从中分化、发育出整体植株的技术.外植体：即能诱发产生无性增殖系的器官或组织切段.胚状体：指的是在组织培养中分化产生的具有芽端和根端类似合子胚的构造.愈伤组织：泛指经细胞与组织产生的可传代的末分化细胞团分化和去分化：2、植物组织培养的过程1〕预备阶段：➢选择合适的外植体与其消毒处理➢配置适宜的培养基①含量丰富的基本成分,如糖类、氮、磷、钾、镁等；②微量无机物,如铁、锰、硼酸等；③微量有机物,如激动素、吲哚乙酸、肌醇等.2〕诱导去分化阶段：组织培养的第一步就是让这些器官切段去分化,使细胞重新处于旺盛有丝分裂的分生状态.3〕继代增殖阶段4〕生根成芽阶段5〕移栽成活阶段3、植物组织培养的类型依据培养基分细胞的悬浮培养细胞的固体培养依据外植体材料分类器官<组织>培养细胞培养依据培养途径分类：愈伤组织发生体细胞胚胎发生1〕愈伤组织培养：由植物各种器官的外植体增殖而形成的一种无特定结构和功能的细胞团,然后再诱导其生根、成芽,长成完整的植株的培养方法,愈伤组织的形成包括启动、分裂和形成三个时期.2〕细胞悬浮培养3〕器官培养4〕单倍体培养〔重点把握〕定义：单倍体是指细胞中仅含有一组染色体的个体.单倍体植株的诱发途径：➢天然诱发途径〔孤雌繁殖、孤雄繁殖、无融合生殖等〕➢人工诱导〔花药培养、花粉培养、未授粉子房或胚珠培养、杂交法获得单倍体植株〕.单倍体植株培养的目的：单倍体植株仅含有一组染色体,不存在基因之间的显隐性关系,通过染色体加倍,可以创造纯合的二倍体植株,作为杂交的亲本材料,获得较高的杂种优势等4、植物组织培养的应用1>初级与次级代谢物的生产；2>生物转化〔利用植物培养细胞为酶源使某种前体化合物生成相应产物的技术称之为生物转化.如毛地黄细胞培养物可使毛地黄毒素转化为β甲基地高辛〕；3>天然植物食用色素的生产4>快速繁殖,人工种子5>无病毒植物的培育6>转基因植物的培育7〕人工种子的研制人为制造的种子,它是一种含有植物胚状体或芽、营养成分、激素以与其他成分的人工胶囊.人工种皮、胚状体和人工胚乳三部分构成.➢不受环境因素的制约,一年四季可以进行工厂化生产；➢由于胚状体是经人工无性繁育产生,有利于保持该种系的优良性状；➢与试管苗相比,成本更低,更适合机械化田间播种；➢可根据需要在人工胚乳中添加适量的营养物、激素、农药、抗生素、除草剂等,以利于胚状体的健康生长.胚状体的制备与其同步化生长：可采用低温法、抑制剂法〔D N A合成抑制剂〕、分离法和通气法等进行诱导和筛选；人工胚乳的制备：人工胚乳的营养需求因种而异,但与细胞、组织培养的培养基大体相仿,同时可根据需要在培养基中添加适量的激素、抗生素、农药、除草剂等；人工种皮的制备：主要采用包埋剂－褐藻酸钠进行包埋,经氯化钙滴定、络合作用后形成具有一定刚性的人工种皮.贮存：一般要将人工种子保存在低温〔4－7°C〕,干燥〔<67％相对湿度〕条件下〔相对成本较高〕；萌发：在自然条件下,人工种子贮存时间较短,萌发率较低；在人为控制的条件下,萌发率相对较高.4、植物体细胞杂交1〕定义：用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞,且把杂种细胞培育成新的植物体的方法2〕优势〔与有性杂交方法比较〕：打破了不同种生物间的生殖隔离限制,大大扩展了可用于杂交的亲本组合X围3〕体细胞杂交过程Ⅰ.原生质体的制备植物细胞原生质体是指那些已去除全部细胞壁的细胞.这部分细胞仅由细胞膜包裹,呈圆形,要在高渗液中才能维持细胞的相对稳定,原生质球〔球状体〕：指在酶解过程中残存少量细胞壁的原生质体.原生质体和原生质球都是进行原生质体融合的好材料.常用的外植体包括：种子胚、子叶、下胚轴、胚细胞、花粉母细胞、悬浮培养细胞和嫩叶.应液转绿是酶解成功的一项重要指标.去反应液中一些残留的组织块和破碎的细胞,可通过不锈钢网或尼龙布过滤,也可以采用低速离心法或比重漂浮法直接获取原生质体.新的渗透压稳定剂或原生质体培养液离心洗涤2-4次.果把它放入低渗溶液中,则很容易胀破.也可以用荧光增白剂染色后置紫外显微镜下观察,残留的细胞壁呈现明显荧光.通过以上鉴定,基本上可判别是否是原生质体与其百分率.此外,尚可借助台盼蓝活细胞染色、胞质环流观察以与测定光合作用、呼吸作用等参数定量检测原生质体的活力.Ⅱ.原生质体的融合乙二醇〔P E G〕结合高钙高p H诱导融合法已成为化学法诱导细胞融合的主流.型电极法和平行电极法对称融合方法.➢亲本双方的细胞核和细胞质能融合为一体,发育成为完全的杂合植株.➢融合细胞由一方细胞核与另一方细胞质组成,可能发育为核质异源植株➢融合细胞由双方胞质与一方核或再附加少量他方染色体或D N A构成；➢原生质体融合后两个细胞核尚末融合时就过早地被新出现的细胞壁分开.以后它们各自分生长成嵌合植株.Ⅲ.杂合体的鉴别与筛选化互补、生长互补.第四章发酵工程一、发酵工程的含义与主要内容1、定义：发酵工程是生物技术的重要组成部分,是生物技术产业化的重要环节.它将微生物学、生物化学和化学工程学的基本原理有机结合起来,是一门利用微生物的生长和代谢活动来生产各种有用物质的工程技术,由于它以培养微生物为主,所以又称微生物工程.2、主要内容：包括生产菌种的选育、发酵条件的优化和控制、反应器的设计与产物的分离、提取与精制等.〔填空〕二、发酵工程概况1、主要的发酵类型：〔填空〕1〕微生物菌体发酵2〕微生物酶发酵3〕微生物代谢产物发酵4〕微生物转化发酵5〕生物工程细胞的发酵2、发酵技术的特点：1）微生物的生长特点➢发酵工程所利用的微生物主要是细菌、放线菌,酵母菌和霉菌➢对周围环境的温度、压强、渗透压、酸碱度等条件有极大的适应能力；➢有极强的消化能力；➢有极强的繁殖能力；➢种类多、产酶的品种多,生产容易、成本低.2〕发酵技术的特点➢发酵过程以生物体的自动调节方式进行,数十个反应过程能够象单一反应一样,在发酵设备中一次完成；➢反应通常在常温常压下进行,条件温和,能耗少,设备较简单；➢原料通常以蜜糖、淀粉等碳水化合物为主,可以是农副产品、工业废水或可再生资源〔植物秸秆、木屑等〕；➢容易生产复杂的高分子化合物,能高度选择地在复杂化合物的特定部位进行氧化、还原、官能团引入等反应；➢发酵过程中需要防止杂菌污染、设备需要进行严格的清洗、灭菌,空气需要过滤等.3、发酵工程的应用发酵工程广泛应用在医药工业、食品工业、能源工业、化学工业、冶金工业、农牧业、环境保护等行业中,而且发挥越来越重要的作用.三、微生物发酵过程1、发酵方法的类别厌氧性发酵根据微生物的种类分类好氧性发酵兼性发酵闭发酵根据培养基的物理性状分类固体发酵液体发酵2、工业生产常用微生物：细菌、放线菌、酵母菌、霉菌和其他微生物〔担子菌、藻类〕3、培养基1〕培养基的种类：孢子培养基、种子培养基和发酵培养基.子培养基是制备孢子用的.生产中常用的孢子培养基有麸皮培养基、大〔小〕米培养基,由葡萄糖〔或淀粉〕、无机盐、蛋白胨等配制成的琼脂斜面培养基等.供孢子发芽和菌体生长繁殖用的.常用的原料有葡萄糖、糊精、蛋白胨、玉米浆、酵母粉等,培养基的成分随菌种而改变.酵培养基是供菌体生长繁殖和合成大量代谢产物用的,要求此种培养基的组成丰富完整,营养成分浓度和粘度适中,利于菌体的生长,进而合成大量的代谢产物.2〕酵培养基的组成：碳源、氮源、无机盐和微量元素、生长因子、水和产物形成的诱导物、前体和促进剂4、发酵的一般过程〔上、中、下游过程简要论述〕1〕上游工程➢菌种的分离、纯化与选育➢菌种斜面培养➢种子扩大培养➢发酵罐的清洗、灭菌➢培养基的配置和灭菌等2〕中游工程➢微生物发酵与控制发酵是微生物合成大量产物的过程,是整个发酵工程的中心环节.包括分批发酵、半连续发酵和连续发酵、固体发酵和液体发酵等.影响发酵的因素很多,如温度、p H、通风、搅拌、罐压力等等,必须适当地控制影响发酵的各种条件,掌握发酵的动态,并进行杂菌的检查和产物测定,使整个发酵过程顺利进行.3〕下游工程：➢发酵产物的分离、纯化和精制：发酵液的预处理和固液分离：目的是改善发酵液性质,以利于固液分离,常用酸化、加热和加絮凝剂等方法；提取：目的主要是浓缩,也起到对产物一定的纯化作用,常采用吸附法、离子交换法、沉淀法、萃取法、超滤法等；精制：进一步纯化发酵产物,可采用沉淀、超滤、层析等方法.成品加工：对获得产物进行最后的浓缩、无菌过滤和去热原、干燥、加稳定剂等.四、发酵操作方式与工艺控制1、发酵的操作方式〔问答,三种方式优缺点比较,需要加三种方式的概念〕1〕分批发酵：先将空罐杀菌,培养基装入发酵罐,接种之后进行培养,在培养过程中,培养基成分减少,微生物增殖.微生物周围的环境随时间而变化,是一种非稳态操作法.优缺点：此法不易染菌,但很难采用控制基质等浓度的方法来增大发酵生产能力.在分批发酵系统中,微生物具有典型的生长周期〔延滞期、指数生长期〔对数生长期〕、减速期、静止期或稳定期、衰亡期〕.目前多用在酒精、氨基酸、抗生素生产中.2〕连续发酵：在往发酵罐中连续供给新鲜培养基的同时,将含有微生物和产物的培养液,从发酵罐中连续放出,叫做连续培养法.优点：可以维持稳定的操作条件,有利于微生物的生长代谢,从而使产率和产品质量也保持相对的稳定；能够有效地实现机械化和自动化,降低劳动强度,减少操作人员与病原微生物和毒性产物接触的机会；减少设备清洗、准备和灭菌等非生产占有的时间,提高设备利用率,节省劳动力和工时；由于灭菌次数减少,使测量仪器探头的寿命得以延长；缺点：由于是开放系统,加上发酵周期长,容易造成杂菌污染；在长周期连续发酵中,微生物容易发生变异；对设备、仪器与控制元器件的技术要求较高；粘性丝状菌菌体容易附着在器壁上生长和在发酵液内结团,给连续发酵操作带来困难.3〕补料分批发酵：又称半连续发酵,是介于分批发酵和连续发酵之间的一种发酵技术,是指在微生物分批发酵中,以某种方式向培养系统补加一定物料的培养技术；优点：补料分批发酵既可以保证微生物生长的需要,又不造成不利的影响,从而达到提高产率的目的；补料分批发酵可以分为两种类型：单一补料分批发酵和反复补料分批发酵.2、发酵工艺控制:温度、p H值、溶解氧的浓度、种龄与接种量五、发酵设备〔了解〕1、定义：进行微生物深层培养的设备.2、应具备的条件：。
1第一讲 生物技术总论
巴西生物技术（3）
巴西生物医药研究成效显著
巴西医药市场位居全球第11位，2010年达到146亿美元， 在所有拉美国家排名第二； 目前巴西是全球唯一向艾滋病患者提供全部公费医疗（包 括：药物、检查、住院、跟踪治疗等）的国家。糖尿病、 血友病治疗也全免费； 巴西已成功开发出重组人胰岛素产品，并随后在巴西、美 国、加拿大和欧洲取得专利； 巴西在热带病研究方面成绩显著，在单克隆抗体、诊断试 剂、血液制品、乙肝疫苗、干扰素等生物高技术产品的开 发上也有成功经验。年产疫苗2~3亿剂，各种试剂盒约 30 1000万份。
21世纪第一支柱产业
生物技术已是世界各国谋求战略性技术储
备和发展的制高点。生物技术的发展彻底 改变了世界科技、经济和军事的格局； 生物技术与计算机信息、组合化学合成、 纳米技术等高技术迅速融合，产业发展空 间日益广阔，成为无可争议的“21世纪第 一支柱产业”。
14
全球生物技术及产业发展呈四大趋势（1）
大力充实研究、开发，从根本上加速产业化进
程，加深国民对科技的理解； 实施生物技术战略的总体目标是实现健康和长 寿（2010年癌症治愈率提高20%），提高食品 的安全性和功能性（粮食自给率从2001年的 40%提高到2010年的45%）； 实现可持续的舒适社会（到2010年生物能源的 23 利用量相当于替代原油约110亿升/年）。
巴西生物技术（2）
巴西的生物技术市场产值以每年超过30% 的速率成长，2004年生物技术产业创造了 约65亿美元的产值，主要归功于医学、农 业生技和工业生技等应用领域的贡献； 2007年2月，巴西政府宣布，在下一个10年， 将投资35亿欧元资助生物技术领域的研究； 巴西政府年均投资1.2亿美元，资助本国企 业生产各种所需疫苗，争取实现疫苗自给 的目标。
生物技术总论
疾病治疗方面，单克隆抗体犹如人体卫士， 能识别“自己”与“异己”，一旦发现 致病 因素便与之结合将其杀死。若在单抗上带上 抗癌药物制成“生物导弹”，将药物定向带 到癌细胞所在部位，既消灭了癌细胞又不会 伤害健康细胞。
（四）克隆动物
英国PPL生物技术公司Roslin研究所的Wilmut 博士1997年2月27日在世界著名权威杂志 《Nature》宣布用乳腺细胞的细胞核克隆出一 只绵羊Dolli的消息。 —说明体细胞核的遗传全能性
clone sheep Dolly
体细胞 提取
核
养
移入子宫 Dolly
Ampr
1)限 制 酶 切 2)DNA重 组
无 DNA插 入
Ampr Tcr
转化
Ampr Tcr
无菌落
筛选重组子
Tc
有 DNA插 入 外 源 DNA
Ampr Tcs Ampr Tcs
阳性菌落
Ampr Tcs
提 取 DNA 电泳
重 组 DNA
基因工程的应用
基因工程技术及其应用
供体细胞
目的基因 载体
重 组 D N A分 子
受体细胞
转化细胞
基因治疗 基因诊断
多肽药物 疫苗、抗体
转基因动物
(畜 牧 业 、 渔 业 生 物反应 器)
转 基 因 植 物 冶金、环保
(农 业 、 林 业 轻 工 、 食 品 生 物反应 器)
中国已获批准进入大田的转基因植物
二、细胞工程
（一）细胞工程的含义
以细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、 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，从而达到改良生物品种和创 造新品种的过程。主要包括：细胞大量培养、 微生物细胞和植物细胞的原生质体的融合、动 物细胞的融合、单克隆抗体的制备、核移植、 体细胞杂交、植物再生等细胞操作技术。
生物技术概论
生物技术概论一、名词解释凝胶过滤：跟剧不同的蛋白质分子对固定化在载体上的特殊配基具有不同识别和结合能力来高效分离纯化蛋白质。
酶活力：指酶催化一定化学反应的能力比活力：每毫克蛋白所含的酶活力单位数酶分子修饰：通过对蛋白酶主链剪接切割和侧链化学修饰对酶分子进行改造以使其具有天然酶不具备的优良性状杂交酶：两种或两种以上的酶的不同结构片段构成的新酶酶固定化：将酶用物理方法固定在不溶于水的载体上形成一种可重复使用的酶酶反应器：根据酶催化特性而设计的反应设备生物传感器：对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器二、简答题第一章生物技术总论1、生物技术：指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础学科的科学原理，采用先进的工程技术手段，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达到某种目的。
2、生物技术的种类：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程3、如何论述生物技术的基本内容？生物技术是现代生物学发展及其与相关学科交差融和的产物，其核心是以DNA重组技术为中心的基因工程，还包括微生物工程、生化工程、细胞工程及生物制品等领域。
4、简述离子交换层析法的原理及过程原理：据酶极性不同，电荷不同的物质，对管柱上离子交换有不同亲和力，改变pH而依次可将其分离出来步骤：离子扩散到树脂表面、交换位置、进行离子交换、被交换离子扩散到树脂表面第二章基因工程1、基因工程：按照人们的愿望，进行严密的设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，有目的地改造生物种性，是现有的物种在较短时间内趋于完善，创造出更符合人们所需求的心得生物类型，或者利用这种技术对人类疾病进行基因治疗。
2、简述基因工程的操作过程A提取目的基因B目的基因与运载体结合C将目的基因导入受体细胞D目的基因的检测和表达3、基因工程常用载体，受体细胞，工具酶是哪些常用载体：质粒，噬菌体。
受体：大肠杆菌，酵母细胞。
工具（程）酶：限制性内切酶，DNA连接酶,逆转录酶4、基因工程中转化与转染的概念转化是指DNA导入细菌的过程，转染是指病毒或以它作为载体构成的重组子导入真核细胞的过程5、为什么说基因研究是把双刃剑因为基因研究可以让我们从根本上了解和治疗疾病，延长人的寿命单一些转基因食品无法确定是否对人的健康产生不良影响6、谈谈对转基因食品安全性问题的认识转基因食品利用新技术创造产品也是一种新事物，人们自然对食用转基因食品安全有疑问很多研究表明转基因存在潜在的危险，但更多的科学家实验表明转基因食品是安全的。
现代生物技术(书名：生物技术概论)作业课后习题解答
一、生物技术总论1.现代生物技术是一项高新技术,它具有高新技术地“六高”特征是指哪“六高”？高效益；高智力；高投入；高竞争；高风险；高势能.2.什么是生物技术,它包括那些基本地内容？它对人类社会将产生怎样地影响？生物技术,有时也称生物工程,是指人们以现代生命科学为基础,结合其他基础科学地科学原理,采用先进地科学技术手段,按照预先地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地.生物技术是人们利用微生物、动植物体对物质原料进行加工,以提供产品来为社会服务地技术.它主要包括发酵技术和现代生物技术.其包括：基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程,现代生物技术发展到高通量组学芯片技术、基因与基因组人工设计与合成生物学等系统生物技术.生物技术设计人类各个地层面,大到人类基因组地研究,小到我们平时吃到地M饭,在医药、动植物设计广泛,在电子产品中也有运用到生物技术.3.为什么说生物技术是一门综合性地学科,它与其他学科有什么关系？因为生物技术设计到很多个方面,有医药、林农业、食品、环境、能源、化学品、设等等,不仅仅是局限于生物这一方面,例如研究使用到了高科技电子设备,两者必须结合才能进行研究,生物分子学也被运用到计算机地研发中去.4.简要说明生物技术地发展史以及现代生物技术与传统生物技术地关系.现代生物技术是通过生物化学与分子生物学地基础研究而加快发展起来地.两者地差别：传统生物技术地研究水平是细胞或组织水平,现代生物技术地研究水平是在分子水平.两者地关系：现代生物技术地研究是以传统生物技术为基础.现代生物技术地研究能够促进传统生物技术研究.5. 生物技术地应用包括那些领域？其涉及到：农业、食品、人类健康、能源问题、环境问题、工业、金属、军事、电子二、基因工程1.基因工程研究地理论依据是什么？不同基因具有相同地物质基础；基因是可以切割地；基因是可以转移地；多肽与基因之间存在对应关系；遗传密码是通用地；基因可以通过复制把遗传信息传递给下一代.2.简述基因工程研究地基本技术路线.通过基因文库筛选、PCR扩增或人工化学合成等手段获得目地基因；构建所需基因载体；目地基因与载体在体外重组后导入受体细胞,进行增值或表达等.3.简述限制性内切酶和DNA连接酶地作用机制.限制性内切酶是特异性地打断磷酸二酯键；DNA连接酶是特异性地形成磷酸二酯键.4.在什么情况下最好使用粒载酶或γ噬菌体载体或cosmid载体？γ噬菌体载体适用于建立cDNA基因文库；cosmid载体适用于克隆大片段地外源DNA片段,所以被广泛地用于构建基因文库.5.阐述人工染色体作为载体地特点.天然染色体基本功能单位包括复制起始点、着丝粒和端粒.复制起始点,保证了染色体复制,着丝粒保证了染色体分离,端粒封闭了染色体末端,防止粘附到其他断裂端,保证了染色体地稳定存在.6.简述染色体定位整合克隆载体地应用价值.应用于生命科学地各个领域,包括构建生物基因组文库,研究基因表达和调控等重要地生命现象,推动医、农、林、牧、渔等产业地发展,甚至与环境保护有密切地联系.三、细胞工程1.如何从一片嫩叶经组织培养出众多地完整植株？首先,将嫩叶细胞成为一个原生质体,然后脱分化,再进行再分化,在良好地环境中进行培育,得到完整地植株.2.如何从植物细胞培养中获得较高地次生代谢物产量？1.选择良好地外植体；2.高产细胞系地选育；3.培养条件地优化；4.提高培养技术水平；5.前体物地适当添加；6.抑制剂地适量使用.3.单倍体植株形单体弱,为什么还有不少科学家热衷于诱发产生单倍体植株？对于植株来说,缩短育种年限,易得纯种.对人类来说,在无性繁殖这方面有无限地可能.4.什么叫植物原生质体？如何进行植物原生质体地融合？脱去细胞壁地细胞叫原生质体,两亲本菌株地选择和遗传标记地制作<选择不同地营养缺陷型；原生质体地制备<高渗条件）；原生质体再生<测定再生率）；融合<PEG、离心沉淀、电脉冲等）；融合子地检出<直接检出法和间接检出法）；实用性菌株地筛选5.可以采取那些途径脱去植物体内地病毒？如何检测植株中是否还有病毒？1.用植物地根尖或茎尖,进行无性繁殖；2.有性脱毒,利用植株地种子.6.人工种子包括哪几部分？如何制备人工种子？一般都是由人工种皮、人工胚乳和胚状体三部分构成.将其某些植物细胞在试管中培育成胚状体,再用富含营养物质和其他必要成分地凝胶物将胚状体包裹起来,制成人工种子.7.怎样才能在体外大量培育哺乳动物细胞？1.无菌操作取出目地细胞所在组织,以培养液漂洗干净；2.以锋利无菌道具割舍多余部分,切成小组织块；3.将小组织块置解离液离散细胞；4.低速离心洗涤细胞后,将目地细胞吸移至培养液内培养.8.如何获得能在体外大量生长、分泌单克隆抗体地杂交瘤细胞克隆？实验前数周分次用特异抗原免疫实验动物,得到大量地B淋巴细胞地脾细胞后,将骨髓瘤细胞和脾细胞以聚乙二醇法进行融合.再帅选出合适地杂合细胞进行繁殖.9.如何用体细胞克隆出一只哺乳动物？克隆动物有什么积极意义？先将含有遗传物质地供体细胞地核移植到去除了细胞核地卵细胞中,利用微电流刺激等使两者融合为一体,然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎,当胚胎发育到一定程度后,再被植入动物子宫中使动物怀孕,便可产下与提供细胞核者基因相同地动物.10.开展干细胞研究对人类有何积极意义？在体外鉴别、分离、纯化、扩增和培养人体胚胎干细胞,并以这样地干细胞为“种子”,培育出一些人地组织器官.干细胞及其衍生组织器官地广泛临床应用,将产生一种全新地医疗技术,也就是再造人体正常地甚至年轻地组织器官,从而使人能够用上自己地或他人地干细胞或由干细胞所衍生出地新地组织器官,来替换自身病变地或衰老地组织器官.假如某位老年人能够使用上自己或他人婴幼儿时期或者青年时期保存起来地干细胞及其衍生组织器官,那么,这位老年人地寿命就可以得到明显地延长.11.有什么方法可以去除革兰阳性细菌、革兰阳性细菌和真菌地细胞壁？革兰阳性细菌：植物细胞壁用纤维素酶和果胶酶；真菌：用溶菌酶四、发酵工程1.微生物发酵产物有哪几种类型？酒类、醋、酱油、酸奶、醪糟、面包、糖果、果汁、罐头2.发酵培养基有哪些成分组成？发酵培养基地组成应丰富、完全,碳、氮源要注意速效和迟效地互相搭配,少用速效营养,多加迟效营养；还要考虑适当地碳氮比,加缓冲剂稳定pH值；并且还要有菌体生长所需地生长因子和产物合成所需要地元素、前体和促进剂等.除有菌体生长所必需地元素和化合物外,还要有产物所需地特定元素、前体和促进剂等.3.比较分批发酵、连续发酵和补料分批发酵地优缺点？分批发酵：能迅速获得足够量地菌体细胞后,延长稳定期,从而提高产量；连续发酵：优点：1.维持低基质浓度：可以除去快速利用碳源地阻遏效应,并维持适当地菌体浓度,使不至于加剧供氧地矛盾；2.避免培养基积累有毒代谢物；3.可以提高设备利用率和单位时间地产量,节省发酵罐地非生产时间；4.便于自动控制.缺点：1.长时间地连续培养难以保证纯种培养；2.菌种发生变异地可能性较大.补料分批发酵：优点：1.可以除去快速利用碳源地阻遏效应,并维持适当地菌体浓度,使不至于加剧供氧地矛盾；2.克服养分地不足,避免发酵过早结束.4.下游处理过程分为哪几个步骤？相应地分离方法有哪些？分为分离、纯化、加工、剂型制备；分离方法：吸附法、离子交换法、沉淀法、萃取法、超滤法.5.简述青霉素地生产工艺.在冷冻管取材料至斜面母瓶进行孢子25摄氏度培养7天,得到大M孢子后,再进行25摄氏度孢子培养7天,移至一级种子罐进行种子培养40～45个小时,移至二级种子罐继续进行种子培养15小时,移至发酵罐进行24小时地发酵,放罐,冷至15摄氏度,最后提炼.五、酶工程1.酶有什么特性？什么是酶工程？专一性,高效性,常温性等；酶工程就是将酶或者微生物细胞,动植物细胞,细胞器等在一定地生物反应装置中,利用酶所具有地生物催化功能,借助工程手段将相应地原料转化成有用物质并应用于社会生活地一门科学技术.2.为什么要进行酶地修饰,酶地蛋白质工程是如何进行地？酶地修饰能让酶更好地发挥催发地作用；从预期地酶功能出发→设计预期地蛋白质结构→推测应有地氨基酸序列→找到相对应地核糖核苷酸序列<RNA）→找到相对应地脱氧核糖核苷酸序列<DNA）3.酶固定方法有哪些,各有何优缺点？通过将酶包埋于凝胶、微囊体内,或通过共价键、离子键或吸附连接至固相载体上,或通过交联剂使酶分子互相交联等方法使酶不溶或局限在一个有限地空间内.优点：酶固定化以后,既保持了酶地催化特性,又克服了游离酶地不足之处,使其具有一般化学催化剂能回收反复使用地优点,并在生产工艺上可以实现连续化和自动化.4.如何维持酶反应器恒定地生产力？1.选择适合地大小；2.选择进行适合地酶反应；3.考虑好催化剂地机械强度和比重六、蛋白质工程1.简述蛋白质结构地基本组件.α—氨基酸按一定顺序结合形成一条多肽链,再由一条或一条以上地多肽链按照其特定方式结合而成地高分子化合物.2.简述氨基酸地基本理化性质.1.一般性质缬氨酸；2.紫外吸收性质；3.酸碱性质3.简述反向生物学地途径.先分离特定蛋白推测其基因或直接分离其基因,经克隆测序、表达,再研究其功能.4.举例说明对现有蛋白质进行改造地主要方法及其应用.1.胰蛋白酶：具有更高地专一性；2.金属硫蛋白；3.人白细胞介素-2；4.组织纤维蛋白溶酶原激活因子；5.枯草杆菌蛋白酶5.什么是蛋白质组学？阐明生物体各种生物基因组在细胞中表达地全部蛋白质地表达模式及功能模式地学科.七、生物技术与农业1.现代植物生物技术与传统农业技术相比有何突出优越性？试举例说明.例如,培养出抗逆性强地植株,使得农作物能够少受天灾地影响.2.基因工程抗虫棉已大面积应用与生产,同时也造成食棉昆虫地耐食性,如何看待这个问题？并提出解决问题地途径.耐食性这个是个必然地结果,昆虫也有优胜劣汰,剩下来地都不是省油地灯,一般难以解决,毕竟是生物间地问题,顺其自然,才是回到自然地最好方法.3.简述开展水稻基因组计划地意义.人类赖以生存地农作物,水稻是一主要植物,水稻共有12条染色体,它们记录着与水稻地高产优质、美味香色以及与生长期、抗病抗虫、耐旱耐涝、抗倒伏等所有性状相关地遗传信息.因此,解读水稻基因组序列,是改进水稻品质、提高水稻产量地前提和基础.4.简述生物农药地意义,并列出几种常用地生物农药.生物农药更适合于扩大在未来有害生物综合治理策略中地应用比重.而且它选择性强,对人畜安全,对生态环境影响小,并可以诱发害虫流行病.5.动物转基因常用地外源基因导入方法有哪些？各有何优缺点？显微注射法：优点：准确、快捷.缺点：成本很高.体细胞核移植方法：优点：经济、有效.缺点：耗时.6.动物胚胎工程地主要技术包括哪些方面？胎移植相关技术、动物克隆技术、转基因动物技术、胚胎干细胞技术7.生物技术在动物饲料工业上有哪些应用？1.DNA重组生长激素地研究与应用；2.发酵工程研究与应用；3.寡肽、寡糖添加剂研究与应用；4.天然植物提取物地研究与应用；5.有机微量元素添加剂研究与应用；6.营养重分配剂研究与应用.8.畜禽基因工程疫苗有哪些类型？1.基因工程亚单位苗；2.基因工程活载体苗；3.合成肽苗；4.基因缺失疫苗；5.基因疫苗.9.什么是动物生物反应器？其应用前景如何？动物生物反应器是利用转基因活体动物,高效表达某种外源蛋白地器官或组织,进行工业化生产功能蛋白质地技术.动物生物反应器地研究开发重点是动物乳腺反应器和动物血液反应器.即,把人体相关基因整合到动物胚胎里,使生出地转基因动物血液中,或长大后产生地奶汁中,含有人类所需要地不同蛋白质.这是当前生物技术地尖端和前沿研究工程.10.核移植技术将来在动物生产地应用上有哪些主要方面？1.克隆具有巨大经济价值地转基因动物；2.快速扩大优良种畜；3.挽救濒危动物11.干细胞技术在动物生产上有何应用前景？1.生产转基因地动物；2.生产克隆动物；3.研究细胞分化；4.研究发育地基因调控八、生物技术与食品1.什么是单细胞蛋白？简述它地几种来源.单细胞蛋白,也叫微生物蛋白,它是用许多工农业废料及石油废料人工培养地微生物菌体.因而,单细胞蛋白不是一种纯蛋白质,而是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸及不是蛋白质地含氮化合物、维生素和无机化合物等混合物组成地细胞质团.2.举例说明食品发酵地用途.用以生产：白酒、啤酒、葡萄酒、黄酒、食醋、酱油、味精、发酵豆制品、发酵乳制品、发酵果蔬制品、柠檬酸、黄原胶及单细胞蛋白.3.谈谈现代生物技术在食品包装上地应用.根据现代生物技术地原理,食品包装分类方法很多.如按技法分为：防潮包装、防水包装、防霉包装、保鲜包装、速冻包装、透气包装、微波杀菌包装、无菌包装、充气包装、真空包装、脱氧包装、泡罩包装、贴体包装、拉伸包装、蒸煮袋包装等.4.食品检测中生物技术有哪些应用？1.免疫学技术地应用；2.分子生物学技术地应用；3.生物传感器技术地应用.5.你对转基因食品有什么看法？有利亦有弊,但选择它地是我们自己,所以,应该看到好地一面,也看到不好地一面,做出正确地选择.6.谈谈现代生物技术在食品工业上地应用和发展趋势.1.大力开发食品添加剂新品种；2.发展微生物地保健食品；3.螺旋藻食品；4.开发某些虫类高蛋白食品.九、生物技术与人类健康1.现代生物技术在医学领域中地应用主要包括哪些方面？主要运用在疫苗地制作.2.现代生物技术生产地疫苗与传统生产地疫苗相比,有哪些优点？1.更加地高效；2.目地性更好；3.副作用少3.目前已上市地基因工程疫苗主要用于哪些疾病类型地预防？1.霍乱弧菌疫苗；2.麻风杆菌疫苗；3.幽门螺杆菌疫苗；4.虐原虫疫苗；5.血吸虫疫苗.4.疫苗研究经历了哪三个阶段？第一代疫苗是用病原体减毒或弱化生产地疫苗.很多一直沿用至今,如破伤风疫苗、百日咳杆菌疫苗、白喉杆菌疫苗、结核杆菌疫苗<卡介苗）等.第一代疫苗对人们预防传染病地传播做出了不可磨灭地贡献.但第一代疫苗在生产和使用中具有不安全性及对某些传染病使用效果不够理想.20世纪70年代后开始生产第二代基因工程疫苗,即利用基因工程技术来生产地疫苗.基因工程疫苗是将病原体地抗原基因克隆到细菌或真核细胞内,利用细胞或其他细胞来生产病原体地抗原.因为不是生产病原体本身,所以在生产和使用上是安全地.20世纪90年代后进行第三代核酸疫苗<DNA疫苗、基因疫苗）地研究和生产.其原理是将控制抗原蛋白地基因直接转移到宿主细胞内,通过宿主细胞地表达系统表达抗原蛋白,诱导宿主产生免疫应答,达到预防和治疗疾病地目地.5.用于疾病诊断地现代生物技术主要有哪些技术类型？1. ELISA技术；2.DNA诊断技术.6.ELISA技术主要适用于哪些疾病地诊断？DNA诊断技术包括那些技术？ELISA技术适用于传染病类地诊断：乙肝六项,丙肝,艾滋,梅毒,结核等.主要用于艾滋病检测.DNA诊断技术：DNA探针杂交技术；PCR技术；PCR-RFLP技术；PCR-ASO技术；PCR-ELISA技术；PCR-SSCP技术；PCR-DGGE技术；LCR技术；RFLP-探针杂交技术；生物芯片技术.7.基因芯片有何优点？生物芯片技术可广泛应用于疾病诊断和治疗、药物筛选、农作物地优育优选、司法鉴定、食品卫生监督、环境检测、国防、航天等许多领域.它将为人类认识生命地起源、遗传、发育与进化、为人类疾病地诊断、治疗和防治开辟全新地途径,为生物大分子地全新设计和药物开发中先导化合物地快速筛选和药物基因组学研究提供技术支撑平台.8.目前利用生物技术开发地药物有哪些类型？为什么说基因工程药物地研究与开发具有巨大地应用潜力和十分诱人地前景？开发地药物类型：抗生素；其他天然药物；基因工程药物；治疗性抗体.基因工程药物是先确定对某种疾病有预防和治疗作用地蛋白质,然后将控制该蛋白质合成过程地基因取出来,经过一系列基因操作,最后将该基因放入可以大量生产地受体细胞中去,这些受体细胞包括细菌、酵母菌、动物或动物细胞、植物或植物细胞,在受体细胞不断繁殖过程中,大规模生产具有预防和治疗这些疾病地蛋白质,即基因疫苗或药物.所以非常有益处,很有发展前景.9.目前基因治疗技术主要用于哪些疾病类型地治疗？1.单基因病；瘤苗与肿瘤；自杀基因治疗.10.疾病基因治疗有哪四大策略？肿瘤地基因治疗有哪两种策略？四大策略：基因置换；基因修正；基因修饰；基因失活.肿瘤地基因治疗两种策略：通过免疫系统杀灭癌细胞；对癌基因或抑癌基因进行修饰纠正.11.为什么说干细胞地应用将具有广阔地前景？干细胞地用途非常广泛,涉及到医学地多个领域.目前,科学家已经能够在体外鉴别、分离、纯化、扩增和培养人体胚胎干细胞,并以这样地干细胞为“种子”,培育出一些人地组织器官.干细胞及其衍生组织器官地广泛临床应用,将产生一种全新地医疗技术,也就是再造人体正常地甚至年轻地组织器官,从而使人能够用上自己地或他人地干细胞或由干细胞所衍生出地新地组织器官,来替换自身病变地或衰老地组织器官.假如某位老年人能够使用上自己或他人婴幼儿时期或者青年时期保存起来地干细胞及其衍生组织器官,那么,这位老年人地寿命就可以得到明显地延长.12.人类基因组计划地任务是什么？将解决什么问题？他对医学地发展有什么发展？HGP任务；阐述人类全部基因地位置、功能、结构、表达调控方式以及疾病有关地变异.13.我国地人类基本组计划主要开展了哪些方面地工作？承担了计划地1%,即人类3号染色体从D3S3610到端粒地30Mb区域地测序任务,并与2000年4月完成.14.你认为人类基因组计划将对人类产生什么样地影响？1.了解基因组地表达及其调控；2.了解蛋白质组学；3.了解基因组多样性地研究；4.了解人类地起源和进化,对于生物医学会产生重大地影响.十、生物技术与能源1.简述开发新能源地必要性.化石能源不断衰竭,推测30～50年之内用完,到时将进入无能源时代,干净又高效地能源地寻找刻不容缓.2.如何利用微生物勘探石油和提高采油量？利用微生物降解技术对油层中难以开采地沥青重组分进行降解,起到降低原油黏度作用,提高油床采收率.3.简述乙醇燃料能替代石油地依据.乙醇就是酒精,酒精自身能燃烧,能作为能源.4.简述人工生产甲醇能替代天然气地依据.甲醇还可以转化成二甲醚,可以大量替代天然气.5.谈谈你对未来能源地见解.首先,再靠化石燃料几乎不可能,但乙醇等这些也就是谈一谈,试一试,现在也只是参渗一部分进入到化石燃料中就行调和罢了,不如专力于太阳能地转化使用更好,毕竟太阳能现在还不能说地上是成功了,转化率很低,如果能达到20%,那么就已经很可观了.十一、生物技术与环境1.生物法处理污水或废水有哪几种常见地方法？污水治理地意义何在？1.稳定塘法；2.人工湿地处理系统法；3.污水处理土地系统法；4.活性污泥处理法；5.生物膜处理法.水地自然自理速度非常慢,污水处理能使流入河道地水不过分污浊,破坏大自然,也使人类二次使用水源更加洁净.2.空气污染治理与水污染治理有什么关系？常见地方法有几种？1.生物净气塔；2.渗滤器.3.填埋技术有哪些优点？为什么说堆肥技术是一种可循环利用资源地方法？优点：处理量大；投入少；简便易行.堆肥技术：因为堆肥就是将畜禽粪便进行处理得到有机肥地方法,不仅使随意排放地大量畜禽粪便得到了有效利用,也减少了它对环境地污染,是一种变废为宝地好办法.4.什么是生物修复技术？举例说明其应用价值.生物修复技术：通过生物,特别是微生物地作用清除土壤和水体中地污染物,或是使污染物无害化地过程.它包括自然和人为控制条件下地污染物降级或无害化地过程.5.举例说明生物技术在环境检测方面地利用.1.指示生物；2.核酸探针和PRC技术；3.生物传感器及其它；4.生物芯片.十二、对生物技术发明创新地保护1.简述对生物技术发明进行地几种主要形式及其优缺点.1.专利保护：具有独占性；地域性；时间性.缺点：专力在申请时及发表时必须将专力内容公布,一旦专力失效,则为任何人所用.2防御性出版.2.用于申请专利地生物技术发明必须满足地条件？1.发明必须具有新颖性；2.发明必须具有实用性；3.发明必须具有创造性；4.在申请专利地说明书中对发明做详尽地描述.3.谈谈对生物技术发明进行专利保护地利与弊.专利能使个人地劳动成果得到体现,并且保护,但是他保护地同时,又会将内容公诸于世,使其他人也能知道自己地劳动成果,形成剽窃,造成恶性循环.技术地发展就会不进反退.十三、生物技术安全性及其应对措施1.人们对生物技术安全性地担心来自哪些方面？比如转基因植物是否会和野生杂草进行传粉,而诞生“超级野草”,加大野草根除难度.又比如转基因地食品,通过食物链地富集作用进入人体,会不会造成毒害,比如恶性肿瘤等等.以上在没有科学做定论前,是人类所关心地转基因风险问题,毕竟高科技越强,杀伤力就越大,越难控制.2.谈谈现阶段转基因生物技术地应用及安全性.现阶段地转基因一般都是有益处地,危害地问题有,但很少,基本上转基因地食品都可以使用.但现在已经出现了转基因食品威胁到自然地平衡问题,所以我们应该看到未来地安全,要看出转基因地两面性,不要犯下大错.3.人类是否应该克隆自己？人类虽然可以克隆其他地动物,但不应该克隆自己,首先克隆自己会造成一系列地问题发生,涉及到人际关系、财产、等等,伦理,法律方面也会形成很多地麻烦,但人类应该可以克隆自己地器官<如同干细胞）那么在自己生病地时候,可以作为一种治疗地方法.4.干细胞研究地利与弊？从克隆技术上讲,利用人体胚胎干细胞治疗疑难疾病是可行地.但是,要获取人体胚胎干细胞并非是件易事,需从成熟几天地胚胎中提取.可是,也并不是所有细胞均适合于治疗目地,因为细胞接受体存在排斥现象.为防止接受体出现排斥现象,胚胎干细胞必须取自患者自身物质加以培养.而且干细胞其实就是克隆人技术,涉及方方面面.5.人类基因组计划对人类生存所造成地影响如何？首先,这个计划是人类清楚地看清了自己地基因是怎样地,他可以使每个人都知道自己地基因有哪些缺。
《生物技术概论》教学大纲(精)
《生物技术概论》教学大纲一，简介本课程以宋思扬主编《生物技术概论》为教程，用通俗易懂的方式介绍各项生物技术的基本原理和基本知识，是非生物学专业的本科生能够了解生物技术基本知识框架，促进其他学科的本科生对生物技术的关注，促进化学，物理，数学，地理等专业学生从事与生物技术相关的工作，促进文科有关专业的学生了解生物技术的基本知识，了解生物学对社会，文化，道德，伦理等的影响。
二，主要参考书：⒈宋思扬，楼士林，《生物技术概论》，1999，北京，科学出版社⒉马大龙，《生物技术制药》，2001，北京，科学出版社⒊莽克强，《农业生物工程》，1998，北京，化学工业出版社⒋翟礼嘉，顾红雅，胡苹等，《现代生物技术概论》，1998，北京，高等教育出版社三，主要内容：第一章生物技术总论（2学时）1．1 生物技术的含义1．2 生物技术发展简史1．3 生物技术对经济社会发展的影响第二章基因工程（6学时）2．1 核酸的1核酸的结构和功能2．2 基因工程工具酶2．3 基因克隆载体2．4 目的基因2．5 目的基因导入受提细胞2．6 克隆的筛选2．7 基因工程进展隆的7基因工程进展第三章细胞工程（4学时）3．1 细胞工程的基本知识3．2 植物细胞工程3．3 动物细胞工程3．4 微生物细胞工程第四章发酵工程（5学时）4．1 发酵工程基本知识4．2 发酵过程的工艺控制4．3 发酵设备概述4．4发酵产物的加工4．5发酵工业概况第五章酶工程（5学时）5．1 酶的基本知识5．2 酶的发酵生产和分离纯化5．3酶分子的改造5．4酶和细胞的固定化第六章生物技术与农业（3学时）6．1 植物生物技术6．2 动物生物技术第七章生物技术与食品7．1 生物技术与食品加工7．2 生物技术与食品检验第八章生物技术与医疗（5学时）8．1 生物技术与疫苗8．2 生物技术与疾病诊断8．3生物技术与生物制药8．4基因治疗8．5人类基因组计划第九章生物技术与能源（2学时）9．1 微生物与石油开发9．2 生物技术与新能源第十章生物技术与环境（4学时）10．1 生物技术与污水处理大气净化10．2 基因工程与污染治理10．3 生物技术与环境监测10．4 生物技术的安全性及对社会的影响共计36学时四，任课教师简介：杨建雄，男，1954年生，生命科学学院生化与分子生物学专业教授，高校教龄23年，多年承担本科生《生物化学与分子生物学》，《营养与食品卫生学》，《食品生物化学》等课程，研究生《生物化学与分子生物学技术》，《高级生物化学》等课程，出版的著作有：《生物化学简明教程》（高等教育出版社，1999），《生物化学与分子生物学实验技术教程》（科学出版社，2002），《人体营养与食品卫生》（陕西教育出版社，1992），曾任教育部生物化学与分子生物学教学指导组成员，生命科学学院副院长，现任陕西省生物化学学会常务理事，校教学指导委员会委员，生科院教学直到委员会委员，生物化学与分子生物学教研室主任。
1生物技术总论
（一）医药生物技术
医药上大量应用的各种抗生素，包括抗细菌的抗生素，抗真菌的抗生素， 抗原虫的抗生素，抗肿瘤的抗生素以及天然抗生素的半合成产物，各种氨基酸， 维生素，生物制品，单克隆抗体，治疗用的酶类，酶抑制剂等与现代生物技术 的发展密不可分。基因工程在医药方面应用广泛，可以作为治求遗传病的一种 手段.利用基因工程技术对产生抗体的基因、抗药性因子、癌病毒的基因进行研 究，可以加深对免疫学、抗药性和癌症等医学问题的了解；利用基因工程可生 产有价值的医药等。
(4）原生质体融合：可以用不同种间，属间的原生质体进行融合获得杂交 体细胞，使不同种，属的优良性状组合在一起，克服了种间核属间的生 殖隔离。
（5）人工种子：用人工种皮包埋体细胞胚状体或芽，鳞，茎而制成的有高 度萌发性能并且发育为植株的种子，可以使性能优良的植物品种得以大 规模种植。
（6）优良牲畜的扩大繁殖：扩大繁殖优良牲畜可以用胚胎移植，胚胎分割， 受精卵注射生长激素和细胞克隆技术等方法。核移植，染色体组改造等 手段也可以用于畜种，鱼种的改良以及性别控制。
性霉素，衣康酸，纤维索酶等；
1940-1950：青霉素，短杆菌肽，链霉素，金毒素，新霉素，两性 霉素，衣康酸，纤维索酶等；
1950-1960：谷氨酸，赖氨酸，士霉素，四环素，新生霉素，红霉 素，制霉菌素，卡那霉素，葡萄糖酸等；
1960-1970：葡萄糖异构酶，糖化酶，氨基酰化酶，脂肪酶，乳糖 酶，头孢霉素，庆大霉素，林可霉素，利福霉素，万古霉素，核糖霉 素，甾体生物转化物等；
（四）植物基因工程
遗传工程在农业上最广泛应用的是转基因植物。自从1984 年首次报道了在烟草中有效地引进和表达外源目的基因之后， 现在已经延伸到35科中的120多个植物种。
生物技术总论+生物技术与人类健康
农学院 罗洪发 lohofa@
1
高新技术
现代生物技术 计算机微电子技术 新材料 新能源 航天技术
2
• 生物技术被世界各国视为一项高新技术， 被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。 • 传统生物技术和现代生物技术两部分。
六、基因治疗与遗传强化
七、优生我们自身的理解和挑战
10
遗传信息储存于细胞核染色体的DNA中， DNA分子由两条很长的螺旋形状的相互结合的 “链”所构成。每根链的基本组成单位是氨基 酸，（脱氧核糖核苷酸）。核苷酸由碱基、戊 糖（脱氧核糖）和磷酸三部分组成。按碱基成 分的不同，核苷酸分为四种，即A（腺嘌呤）、 G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）和T（胸腺嘧啶） （RNA时为U），由碱基A-T，G-C形成氢键， 相互配对，两条DNA链便可粘连在一起形成双 螺旋结构。
8
前言
•
自然科学和社会科学自人类诞生一刻起 就不断碰撞、融合。每一次科学的进步都需 要经历与伦理、法律甚至宗教的冲击。我们 作为自然科学阵营的一份子面对挑战，应该 端正科学态度，确定价值选择，确定研究目 标，不说能为科学事业添砖加瓦，也应为社 会、为时代、为我们的医学事业奉献自己的 光和热。
9
一、分子生物技术发展简史 二、基因技术的伦理顾虑 三、谁来管理基因（人类独特权及人鼠专利） 四、遗传诊断和歧视 五、基因工程药物和食品
11
遗传信息由DNA传给蛋白质的基 本法则，即中心法则，在细胞核内是以 RNA一条链为模板合成DNA，把遗传 信息转录于RNA 上（所谓基因转录过 程）。然后在胞质中进行蛋白质合成 （基因翻译）。生命的一切活动必须依 靠蛋白质的参与才能完成。 由此， Watson和Crick获得了诺贝尔奖。
第一章 生物技术概论
第一章生物技术概论1、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。
2、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3、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。
4、人类对自然界的要求：认识——利用——再造——改造——创造5、生物技术学科的地位❖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之一；❖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。
6、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。
第一节生物技术的概念和内容1、生物技术(Biotechnology, BT), 亦称为生物工程（bioengineering), 现统一称: 生物技术。
2、定义：（国际上）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。
3、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。
4、要点①对象是具遗传特性有生命物质:包括病毒、细菌、植物、动物、直到人类。
②生物体系多个不同水平研究: 从大分子(DNA、RNA、蛋白质、酶)、亚细胞、细胞、组织、器官到整个机体。
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（三）动物生物技术 动物生物技术也是近些年来发展较快的
领域之一，主要体现在以下几个方面： （1）控制动物传染病 （2）增加产量 （3）改良品质 （4）药物生产反应器 （5）克隆技术
酶工程enzyme engineering
利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能，对酶进行修饰改造，并 借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的一项技术。包括：酶 的固定化技术、细胞的固定化技术、酶的修饰改造技术及酶反应器的设 计等技术。
发酵工程fermentation engineering
(4）原生质体融合：可以用不同种间，属间的原生质体进行融合获得杂交 体细胞，使不同种，属的优良性状组合在一起，克服了种间核属间的生 殖隔离。
（5）人工种子：用人工种皮包埋体细胞胚状体或芽，鳞，茎而制成的有高 度萌发性能并且发育为植株的种子，可以使性能优良的植物品种得以大 规模种植。
（6）优良牲畜的扩大繁殖：扩大繁殖优良牲畜可以用胚胎移植，胚胎分割， 受精卵注射生长激素和细胞克隆技术等方法。核移植，染色体组改造等 手段也可以用于畜种，鱼种的改良以及性别控制。
改造生物体：获得优良品质的动物、植物或微生物 生物原料：生物体的某一部分或产生的能利用的物质，包括有机物及无机物 多学科：生物化学、微生物学、细胞生物学、敏疫学、遗传学、分子生物学
等
1.1.2 生物技术的种类及其相互关系
基因工程gene engineering
应用人工方法把生物的遗传物质（DNA）分离出来，在体 外进行切割、拼接和重组，然后将重组了的DNA导入某种宿 主细胞或个体，从而改变它们的一品性，或获得基因产物。 也称DNA重组技术。
迄今为止，超过3000个转化植物品种的田间试验至少在 30个国家中进行或已经完成。这些大田试验包括40个以上植 物种的各种性状改良。
（五）现代微生物农药
生物农药是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，从狭义的角度来看，它们是 微生物体本身的制剂形式，广义的定义也包括微生物的代谢 产物。微生物农药主要包括微生物杀虫剂、生物杀菌剂、农 用抗生素制剂和微生物除草剂等。应用生物农药来对病虫害 和杂草进行防治称为生物防治.在目前污染严重，人们对各 种"绿色"商品的需要不断高涨的情况下，生物农药可说是顺 应了这一潮流，它对人、畜及害虫的天敌极少或完全没有毒 害作用,同时又能有效地控制植物病害、害虫和杂草，有助 于减少化学污染，保持生态平衡。由于上述优点，从、20 世纪70年代开始生物防治逐步受到了各国政府的高重视， 生物农药也在各国有了较为广泛的应用。
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
1.1.3 生物技术涉及的学科
以几乎所有生物学科的次级学科为支撑，又结合了化学、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 域之外的尖端基础学科，从而形成一门多学科相互渗透的综合 性学科。
（八）化工与能源生物技术
生物技术在化工能源产品中的应用也很广泛。利用发酵 和生物转化或酶法可以生产下列产品：烷烃和甲烷，醇和溶 剂，有机酸，多糖等。在能源产品和新能源开发中，除了甲 烷和乙醇外，黄原胶可以用于油田的三次采油，有关微生物 产氢和生物电池也在探索过程中。
（九）环境保护生物技术
微生物对生物的排泄物和尸体的分解有重要作用，利用生物 技术处理生产和生活中的有机废弃物，可以加速分解过程， 起到迅速净化环境的作用。农药残毒，也主要依靠微生物的 降解作用从自然界消失。用嫌气和好气发酵方法可以对许多 有机废弃物进行处理，产物可以作为肥料，能源物质等。目 前正在寻找更为合适的微生物，用于降解酚类物质，有机氮， 有机磷，以及清除有机金属化合物。利用绿色植物清除重金 属、放射性元素（核污染）以及有毒有机物的研究，也已经 起步，并显示出良好的前景。石油及其相关产品对土壤、水 体以及工作场所的污染现在也采取微生物降解的方法进行处 理，成本低廉，对环境和人类自身又没有副作用。
现代生物技术的主要领域有：
（一）药生物技术
医药上大量应用的各种抗生素，包括抗细菌的抗生素，抗真菌的抗生素， 抗原虫的抗生素，抗肿瘤的抗生素以及天然抗生素的半合成产物，各种氨基酸， 维生素，生物制品，单克隆抗体，治疗用的酶类，酶抑制剂等与现代生物技术 的发展密不可分。基因工程在医药方面应用广泛，可以作为治求遗传病的一种 手段.利用基因工程技术对产生抗体的基因、抗药性因子、癌病毒的基因进行研 究，可以加深对免疫学、抗药性和癌症等医学问题的了解；利用基因工程可生 产有价值的医药等。
生物技术（biotechnology）有时也称生物工程（bioengineering），是指 人们以现代生命科学为基础，结合其他学科的科学原理，采用先进的工程技 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 品或达到某种目的。生物技术是一门新兴的、综合性的学科。
先进的工程技术手段：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工 程等
（七）海洋生物技术
海洋生物界的多样性为生物医药新产品的开发 提供了极其广泛的资源。自从80年代医药厂家和海 洋生物学家联手合作以来，海洋新药和制剂开发的 商业性发展达到空前地步，其中海绵和巨海藻是海 洋生物活性产物的最主要资源。目前，已有一大批 抗肿瘤制剂、免疫抑制制剂和抗感染制剂已被开发 出来。根据已有的文献报道，至少有几百种不同的 海洋生物活性物质已被发现。美国和日本在这方面 的研究和开发处于领先地位。由于医药市场的激烈 竞争和商业保密性，很难统计现有多少种海洋新药 已用于临床实践。
（四）植物基因工程
遗传工程在农业上最广泛应用的是转基因植物。自从1984 年首次报道了在烟草中有效地引进和表达外源目的基因之后， 现在已经延伸到35科中的120多个植物种。
主要包括农作物、蔬菜、园艺植物、药用植物、果树和 树木等。
主要目标涉及抗病虫害和除草剂，改良农作物和经济作 物的重要经济性状，改善品质，创造全新植物种等。
利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点，在合 适条件下，通过现代化工程技术手段，由微生物的某种特定功能产生出 人类所需的产品。也称微生物工程。
蛋白质工程protein engineering
指在基因工程的基础上，结合蛋白质结晶学、计算机辅助设计和蛋白质 化学等多学科的基础知识，通过对基因的人工定向改造等手段，从而达 到对蛋白质进行修饰、改造、拼接以产生能满足人类需要的新型蛋白质 的技术。
公元前30 20世纪：面包发酵，果汁酿造，醋等； 公元前10世纪：酱油； 公元前6世纪：以霉治疗外伤； 公元11世纪：人痘接种； 公元12世纪：酒精； 公元17世纪：人工培育蘑菇； 公元18世纪：牛痘接种； 1880-1920：乳酸，面包酵母，乙醇，转化酶等； 1920-1940：柠檬酸，葡萄糖酸，蛋白酶，核黄素，山裂糖等； 1940-1950：青霉素，短杆菌肽，链霉素，金毒素，新霉素，两
性霉素，衣康酸，纤维索酶等；
1940-1950：青霉素，短杆菌肽，链霉素，金毒素，新霉素，两性 霉素，衣康酸，纤维索酶等；
1950-1960：谷氨酸，赖氨酸，士霉素，四环素，新生霉素，红霉 素，制霉菌素，卡那霉素，葡萄糖酸等；
1960-1970：葡萄糖异构酶，糖化酶，氨基酰化酶，脂肪酶，乳糖 酶，头孢霉素，庆大霉素，林可霉素，利福霉素，万古霉素，核糖霉 素，甾体生物转化物等；
生物技术的“六高”特征：高效益、高智力、高投入、高竞争、 高风险、高势能。
应用领域广泛：医药、农业、畜牧业、食品、化工、林业、环 境保护、采矿冶金、材料、能源等领域。
涉及的八大类型行业：疾病治疗、检测与诊断、农业林业与园 艺、食品、环境、能源、化学品、设备。
1.2 生物技术发展简史
传统生物技术的产品及年代
1970-1980：博莱霉素，阿霉素，杀念珠菌素，交沙霉素，西梭霉 索，有效霉素，门冬氨酸，苏氨酸，普鲁兰多糖等；
1980以后：阿维菌素，苯丙氨酸，环氧乙烷，两烯酷胺，聚经基丁 酸酯等。
现代生物技术的发展
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 1953年，沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构. 1972年，美国斯坦福大学构建了第一个重组DNA分子. 1977年，在美国旧金山建立了世界上第一家遗传工程公司. 今天，人们在超市货价上可以买到保质期很长的转基因土豆， “多利”克隆绵羊走进实验室，基因工程正在使整个人类生活 方式发生重大变革。 2000.6.26宣告人类基因组“工作框架图”绘制完毕。 目前还有许多有价值的微生物，动物，植物的测序工作正在进 行中。
细胞工程cell engineering
指以细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、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，从而达 到改良生物品种或创造新品种；或加速繁育动、植物个体； 或获得某种有用的物质的过程。包括体外培养技术、细胞融 合技术、细胞器移植技术、克隆技术、干细胞技术。
（十）贵金属提取以及海水淡化
利用氧化亚铁硫杆菌等自养细菌可以把亚铁氧 化为高铁，把疏和低价硫化物氧化为硫酸的特性， 将含疏金属矿石中的金属离子形成硫酸盐的形式 释放出来，可以用这个方法浸取的金属有铜，锌， 铅，铀，金等。目前在美国约有10%的铜采用该 方法生产，我国有些地方用此方法生产铜和金。 具有光合作用的细菌可以连续利用太阳能进行海 水的淡化。如果通过基因工程获得一种能富集钠 和镁的微生物，就可以简化淡化的工作。如能成 功，就可用取之不尽的海水作饮用水、工农业用 水，这将是对人类生存有重大意义的研究课题。
生物技术概论
1 生物技术总论
生物技术包括传统生物技术和现代生物技 术两部分。