现代生物技术
现代生物技术ppt课件
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
08
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
01
02
03
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
05
酶的分离纯化与固定化
现代生物技术
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。
现代生物技术
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，基因工程作物的种植可能对生态系统产生不可预测的影响，进而对生态平衡造成威胁。
综上所述，现代生物技术是一项引人关注的科技领域，其发展带来了巨大的潜力和挑战。
现代生物技术概述
现代生物技术概述现代生物技术是指以生物学为基础，运用分子生物学、细胞生物学、遗传学等多种技术手段，对生物体的基因、细胞、组织和代谢进行研究和应用的科学技术领域。
它涉及基因工程、生物制药、农业生物技术、环境生物技术等众多领域，正在深刻地改变着我们的生活和社会。
一、基因工程基因工程是现代生物技术的核心领域之一。
通过基因工程技术，科学家们可以精确地改变生物体的基因组成，实现对生物体性状的精准控制。
基因工程的应用范围非常广泛，包括疾病基因治疗、转基因作物的育种改良、工业微生物的高效生产等。
在疾病基因治疗方面，基因工程技术被广泛应用于基因突变导致的遗传性疾病的治疗。
通过将正常的基因导入患者体内，并使其表达，可以纠正患者基因突变引起的病理变化，实现治疗效果。
转基因作物是指通过基因工程技术，向作物中引入外源基因，使其具有某种特定的性状，如抗虫、抗病、耐旱等。
转基因作物的广泛种植，不仅可以提高农作物的产量和质量，还可以减少农药的使用，对保护环境和人类健康具有积极意义。
二、生物制药生物制药是利用生物技术生产制造药物的一种方法。
相比传统的化学合成药物，生物制药具有更高的安全性和有效性。
生物制药的主要特点是利用生物体（常用的是细胞培养）表达和生产目标蛋白，如重组蛋白、抗体、酶等。
生物制药技术的发展在人类健康领域具有重要的意义。
通过生物制药技术，我们可以大规模生产治疗癌症、糖尿病、艾滋病等重大疾病的药物，满足临床需求。
与传统化学合成药物相比，生物制药具有药物靶向性强、作用时间长、副作用小等优势。
三、农业生物技术农业生物技术是利用现代生物技术手段，改良农作物和畜禽的遗传特性，提高农作物和畜禽的产量和品质。
通过农业生物技术，可以培育出抗虫害、抗病害、耐逆性强的优良品种，提高农作物的抗逆能力和生产能力。
农业生物技术的应用广泛，包括转基因作物的育种改良、无性系育种、胚胎移植等。
通过转基因技术，科学家们可以向作物中导入外源基因，使其具备特定的性状，如耐草甘膦、抗病毒等，从而提高作物的产量和抗性。
、现代生物技术的概念、涵盖的领域
、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
重组DNA技术诞生，实现了基 因的体外操作和转移。
1990年代
人类基因组计划启动，加速了 基因组学和个性化医疗的发展 。
1950年代
DNA双螺旋结构发现，为现代 分子生物学奠定了基础。
1980年代
基因工程药物和疫苗开始进入 市场，开启了生物医药产业的 新篇章。
21世纪
合成生物学、基因编辑等新兴 领域崛起，为解决全球性问题 提供了新的解决方案。
载体的构建
将目的基因插入到载体分子中，形成重组DNA分子。
转化
将重组DNA分子导入到受体细胞中，使目的基因整合到受体细胞的基因组中。
筛选与鉴定
对转化后的细胞进行筛选和鉴定，确定目的基因的表达。
基因工程的应用实例
转基因作物
通过基因工程手段将抗虫、抗 病、抗旱等优良性状转入植物
，提高作物的产量和品质。
基因敲除与基因编辑
通过克隆技术对特定基因进行敲除或编辑， 实现基因治疗和遗传改良。
04
细胞工程
细胞工程的定义与原理
定义
细胞工程是以细胞为基本单位，在体 外进行培养、繁殖和操作，以实现人 类所需特定细胞或组织器官的技术。
原理
细胞工程基于细胞生物学和分子生物 学的理论，通过细胞培养、基因转移 、细胞融合等技术手段，实现对细胞 生长、分化、代谢等过程的调控。
02
基因工程
基因工程的定义与原理
定义
基因工程是指通过人工操作，将外源 基因导入到生物体的基因组中，从而 实现对其遗传性状的改变。
原理
基因工程基于分子生物学和遗传学原 理，通过改变生物体的遗传物质来达 到定向改良或创造新品种的目的。
基因工程的基本步骤
目的基因的获取
现代生物技术
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。
现代生物学新技术
现代生物学新技术
现代生物学新技术涵盖了广泛的技术和应用，其中一些主要的技术包括：
合成生物学：这是一种综合性的新兴生物技术，主要通过构建人造基因回路来探究和改造生物系统的生物功能，如人工合成新型生物材料和生物燃料等。
组织工程：这是一种利用多种细胞和生物材料构建、修复和再生生物组织和器官的技术，可以用于医学上的治疗和生物学研究。
生物芯片技术：这是一种高通量生物分析技术，可以对大量的生物分子进行同时检测和分析，广泛应用于基因检测、蛋白质分析、生物标记物鉴定等领域。
精准医学：这是一种基于个体基因组信息的医疗模式，将基因测序和其他生物信息技术应用于医学临床实践，实现针对个体的精准诊断和治疗，从而提高治疗效果和降低医疗成本。
微生物组工程：这是一种利用工程学手段调控和改造微生物的代谢途径和基因表达，生产高价值的生物材料和化合物，如抗生素、酶、化学品和生物柴油等。
基因编辑技术：利用分子生物学和生物化学的技术，通过针对DNA分子的编辑和改造，实现对基因组的精确修改，包括CRISPR/Cas9、TALEN等技术。
3D生物打印技术：使用生物工程技术构建复杂的3D细胞结构和组织，以模拟人体器官或研究生物系统的技术，有助于开发新药和个体化医疗。
这些新技术正在迅速发展和推广，将为医学、农业、环境保护和工业等领域带来新的突破和机遇。
不过，这些技术也带来了一些挑战，
如伦理、安全性和社会接受度等问题，因此需要在发展和应用过程中进行充分的评估和讨论。
、现代生物技术的概念、涵盖的领域
、现代生物技术的概念、涵盖的领域现代生物技术是一种利用生物领域的知识和技术来解决生物学问题或应用生物资源的技术。
它涵盖了广泛的领域，如农业、医学、环境保护、食品加工等方面。
下面将详细介绍现代生物技术的概念以及其涵盖的领域。
# 现代生物技术的概念现代生物技术指的是通过对生命体内部结构和功能的深入了解, 运用工程技术手段加以控制和调控的一种综合性技术，其主要特点是通过分子生物学和细胞生物学等技术手段，对生物体进行修改和改良，从而达到人为改变生物体特性的目的。
现代生物技术是一种高新技术，它在许多领域都发挥着重要作用。
# 现代生物技术的涵盖领域## 农业领域现代生物技术在农业领域的应用包括基因工程育种、转基因作物、植物细胞培养等方面。
基因工程育种使得农作物能够抵抗病虫害、耐受干旱、耐盐碱等，从而提高产量和质量。
转基因作物广泛应用于玉米、大豆、棉花等作物的改良中，使这些植物具有更好的抗逆性和更高的产量。
植物细胞培养技术也被广泛用于植物组织的培育和繁殖。
## 医学领域在医学领域，现代生物技术被应用于基因治疗、细胞治疗、疫苗研发等方面。
基因治疗可以通过修复或替换受损的基因，来治疗遗传性疾病。
细胞治疗则是利用干细胞等细胞培养技术来治疗各种疾病。
现代生物技术也推动了疫苗研发的进步，例如利用重组DNA技术生产疫苗。
## 环境保护领域生物技术在环境保护领域的应用包括生物污水处理、生物材料降解等方面。
利用生物技术进行污水处理可以高效地降解有机废水，净化环境。
生物材料的降解也可以通过生物技术手段进行加速，从而减少对环境的影响。
## 食品加工领域现代生物技术在食品加工领域的应用主要包括发酵工艺、酶工程等方面。
利用生物技术可以生产出高品质、高附加值的食品，例如通过发酵生产的酸奶、酒类产品、酿造酱油等。
酶工程技术也可以被应用于食品加工中，改善食品的口感、保存期限等。
现代生物技术在农业、医学、环境保护、食品加工等领域发挥着重要的作用。
现代生物学技术
现代生物学技术近年来，随着科技的快速发展，生物学领域也迎来了一系列创新和突破。
现代生物学技术的出现，不仅使我们对生物世界的认识更加深入，而且在医学、农业、环境等领域中起到了重要的作用。
一、基因编辑技术基因编辑技术是现代生物学技术中的一项重要突破。
它通过对生物体内基因序列的直接修改，实现了基因的精确编辑。
CRISPR-Cas9系统作为一种常用的基因编辑工具，具有操作简便、高效率、低成本等优点。
基因编辑技术的应用不仅可以用于基础研究，还可以用于治疗基因相关疾病、改良农作物品种等。
二、基因测序技术基因测序技术是现代生物学研究中的重要手段之一。
它通过对生物体中DNA序列的测定，揭示了生物体的遗传信息。
随着高通量测序技术的发展，我们可以快速、准确地获取大量的基因序列数据。
基因测序技术的广泛应用使我们能够更好地了解基因组结构与功能，发现新的基因、突变位点，推动了疾病研究、种群遗传学、进化生物学等领域的发展。
三、蛋白质组学技术蛋白质组学技术是研究生物体内蛋白质组成和功能的重要手段。
通过质谱技术和蛋白质组学分析方法，我们可以全面地研究蛋白质的表达水平、修饰状态以及相互作用关系。
蛋白质组学技术的应用可以帮助我们揭示生物体内蛋白质的功能和调控机制，为疾病的诊断和治疗提供重要依据。
四、细胞培养技术细胞培养技术是现代生物学研究中的基础技术之一。
通过体外培养细胞，我们可以研究细胞的生理功能、信号传导、细胞周期等过程。
细胞培养技术的应用不仅可以用于基础研究，还可以用于生物药物的生产、组织工程、疾病模型的建立等。
五、基因组编辑技术基因组编辑技术是一种通过直接修改生物体细胞的基因组来实现基因表达调控的技术。
通过CRISPR-Cas9系统等工具，我们可以实现对细胞基因组的精确编辑，包括基因敲除、基因修饰、基因添加等操作。
基因组编辑技术的应用可以帮助我们研究基因功能和调控机制，探索疾病的发生机制，并为基因治疗提供新的思路。
六、单细胞测序技术单细胞测序技术是一种能够对单个细胞进行基因组或转录组测序的技术。
、现代生物技术的概念、涵盖的领域
、现代生物技术的概念、涵盖的领域现代生物技术是指利用现代生物学、生物化学、分子生物学、细胞生物学等学科的理论和方法，结合工程技术，对生物体进行改良、利用和开发的一种前沿技术。
现代生物技术在医疗保健、农业生产、环境保护、工业生产等领域都有着广泛的应用。
它不仅在提高生产效率和品质上发挥着重要作用，还为解决传统技术难以解决的问题提供了新的思路和途径。
下面我们将从不同的角度，对现代生物技术进行深入的探讨。
一、现代生物技术的概念现代生物技术是指运用生物学、化学、物理学等相关学科的原理和方法，利用现代分子技术、基因技术以及组织培养、细胞培养等技术手段，对生物系统进行研究、改良和利用的综合性技术。
它的本质是通过干涉生物体内部的基因组、蛋白质组等分子结构和组织结构，使得生物体的特性得以改良和优化，从而实现更好的科研、生产和应用目标。
1.基因技术在现代生物技术中的应用基因技术是现代生物技术中的重要手段之一。
它包括基因克隆技术、基因工程技术、基因编辑技术等。
基因技术的应用范围非常广泛，包括医学上的疾病诊断和治疗、农业上的作物改良和疾病防治、工业生产上的生物制药和生物能源等多个领域，对生物体进行基因改良，加速了生物研究和产业发展的步伐。
2.细胞培养技术在现代生物技术中的应用细胞培养技术是现代生物技术中的另一项重要技术。
它主要指利用无菌技术和组织培养技术，将生物组织中的细胞在无菌条件下进行培养、传代和扩增，为生物研究和生产应用提供了丰富的细胞资源。
这项技术在药物研发、生物材料生产、再生医学等方面有着重要的应用前景。
3.蛋白质工程技术在现代生物技术中的应用蛋白质工程技术是指利用分子生物学和蛋白质化学的原理，通过对蛋白质结构和功能的理解，对蛋白质进行改良、合成和应用的技术。
蛋白质工程技术被广泛应用于生物药物的研发、工业酶的生产、食品添加剂的开发等领域，为提高生产效率和产品质量做出了重要贡献。
二、现代生物技术的涵盖领域现代生物技术在医疗保健、农业生产、环境保护、工业生产等领域都有着广泛的应用。
现代生物技术
现代生物技术现代生物技术是指在细胞、分子和基因水平上进行研究和应用的技术。
它涉及了生物学、化学、物理学和计算机科学等多个领域的知识和技能的综合应用，被认为是21世纪的关键技术之一。
生物技术的产生源于20世纪50年代，随着生命科学研究的快速发展，它也日益发展壮大，成为包括医学、农业、环保等领域的重要技术。
现代生物技术包括基因工程、细胞工程、微生物工程、蛋白质工程、免疫技术、分子诊断技术等多个分支和专业领域。
下面我们分别介绍一下这些领域的基本概念和重要应用。
基因工程基因工程是利用分子生物学、细胞生物学、生物化学等基础知识进行基因结构与功能的实验研究和改造的一门交叉型学科。
通过切割、重组、插入、删除和突变等手段对基因进行重组和改造，使其具有新的功能或特性。
基因工程在医学、农业和生物制药等领域都具有广泛的应用。
比如，在医学上，基因工程技术可以用来研发新的药物、治疗癌症和遗传病；在农业中，它可以用来改造植物和动物基因，提高其生长速度、产量和抗病能力；在生物制药领域，基因工程可以生产各种重要的蛋白质药物和疫苗，比如丙肝疫苗和重组人胰岛素等。
细胞工程细胞工程是利用细胞培养技术和细胞生物学知识对细胞进行改造和利用的一门学科。
它可以通过对细胞生长、分裂、代谢、分化等生理过程的研究和控制来实现对细胞的改造和利用。
细胞工程在药物、酶制剂、食品和化妆品等领域都有着重要的应用。
比如，它可以用来生产抗体、细胞因子、白蛋白等重要蛋白质药物；在食品工业中，它可以利用细胞生长和代谢过程生产各种特殊功能性的食品和饮料等。
微生物工程微生物工程是利用微生物进行有机物的生物转化和代谢产物的生产的技术。
它不仅可以用来生产各种化学品和生物质能，还可以用于环境治理和生物解毒等方面。
微生物工程在制药、食品和化工等领域都有广泛的应用。
比如，它可以用来生产青霉素、链霉素等重要的抗生素类药物；在食品工业中，它可以利用微生物发酵生产酸奶、酱油、啤酒等食品；在化工领域中，则可以利用微生物发酵生产乳酸、丙酮等化学品。
现代生物技术
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。
现代生物技术
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。
现代生物技术
什么是克隆技术？
• 克隆是英文"clone"的音译，在台湾与港澳 一般意译为复制或转殖，是利用生物技术 由无性生殖产生与原个体有完全相同基因 组织后代的过程。科学家把人工遗传操作 动物繁殖的过程叫克隆，这门生物技术叫 克隆技术，含义是无性繁殖。克隆技术在 现代生物学中被称为"有什么优点？
• • • • • • 1.解决粮食短缺问题。 2.减少农药使用，避免环境污染。 3.节省生产成本，降低食物售价。 4.增加食物营养，提高附加价值。 5.增加食物种类，提升食物品质。 6.促进生产效率，带动相关产业。
转基因产物有什么缺点？
• 1.可能对蝴蝶等昆虫造成伤害。 • 2.可能影响周边的植物的生长。 • 3.可能使昆虫或病菌在演化中增加抵抗力， 或产生新的物种，之后一样有可能会伤害 作物。
现代生物技 术
什么是现代生物技术？
• 现代生物技术也称生物工程。 在分子生物学基础上建立的创 建新的生物类型或新生物机能 的实用技术，是现代生物科学 和工程技术相结合的产物。
什么是转基因技术？
• 转基因技术的理论基础来源于进化论衍生来的分子生 物学。基因片段的来源可以是提取特定生物体基因组 中所需要的目的基因，也可以是人工合成指定序列的 DNA片段。DNA片段被转入特定生物中，与其本身的基 因组进行重组，再从重组体中进行数代的人工选育， 从而获得具有稳定表现特定的遗传性状的个体。该技 术可以使重组生物增加人们所期望的新性状，培育出 新品种。 • "转基因"这个在全球承受无尽争议的词汇，成为2014 年"科学美国人"中文版《环球科学》杂志年度十大科 技热词之一。而争议的关键在于人类是否像自己所认 为的那样，已经可以代替上帝改造自然。毕竟人类曾 经认为地球是宇宙的中心。 • 2015年1月13日，欧洲议会全体会议通过一项法令， 允许欧盟成员国根据各自情况选择批准、禁止或限制 在本国种植转基因作物。该法令还将提交欧洲理事会 ，如一切顺利将于今春生效。
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现代生物技术现代生物技术一般包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程。
基因工程基因工程是指在基因水平上，按照人类的需要进行设计，然后按设计方案创建出具有某种新的性状的生物新品系，并能使之稳定地遗传给后代。
基因工程采用与工程设计十分类似的方法，明显地既具有理学的特点，同时也具有工程学的特点。
DNA重组技术是基因工程的核心技术。
重组，顾名思义，就是重新组合，即利用供体生物的遗传物质，或人工合成的基因，经过体外切割后与适当的载体连接起来，形成重组DNA分子，然后将重组DNA分子导入到受体细胞或受体生物构建转基因生物，该种生物就可以按人类事先设计好的蓝图表现出另外一种生物的某种性状。
1．DNA重组技术的物质基础（1）目的基因基因工程是一种有预期目的的创造性工作，它的原料就是目的基因。
所谓目的基因，是指通过人工方法获得的符合设计者要求的DNA片段，在适当条件下，目的基因将会以蛋白质的形式表达，从而实现设计者改造生物性状的目标。
（2）载体目的基因一般都不能直接进入另一种生物细胞，它需要与特定的载体结合,才能安全地进入到受体细胞中。
目前常用的载体有质粒、噬菌体和病毒。
质粒是在大多数细菌和某些真核生物的细胞中发现的一种环状DNA 分子，它位于细胞质中。
许多质粒含有在某种环境下可能是必不可少的基因。
噬菌体是专门感染细菌的一类病毒，由蛋白质外壳和中心的核酸组成。
在感染细菌时，噬菌体把DNA注入到细菌里，以此DNA为模板，复制DNA分子，并合成蛋白质，最后组装成新的噬菌体。
当细菌死亡破裂后，大量的噬菌体被释放出来，去感染下一个目标。
质粒、噬菌体和病毒的相似之处在于，它们都能把自己的DNA分子注入到宿主细胞中并保持DNA分子的完整，因而，它们成为运载目的基因的合适载体。
因此，基因工程中的载体实质上是一些特殊的DNA 分子。
（3）工具酶基因工程需要有一套工具，以便从生物体中分离目的基因，然后选择适合的载体，将目的基因与载体连接起来。
DNA分子很小，其直径只有20埃（10-10米），基因工程实际上是一种“超级显微工程”，对DNA的切割、缝合与转运，必须有特殊的工具。
1968年，科学家第一次从大肠杆菌中提取出了限制性内切酶。
限制性内切酶最大的特点是专一性强，能够在DNA上识别特定的核苷酸序列，并在特定切点上切割DNA分子。
70年代以来，人们已经分离提取了400多种限制性内切酶。
有了它，人们就可以随心所欲地进行DNA分子长链切割了。
1976年，5个实验室的科学家几乎同时发现并提取出一种酶，作DNA连接酶。
从此，DNA连接酶就成了“粘合”基因的“分子粘合剂”。
2．DNA重组技术的一般操作步骤（1）目的基因的获取目前，获取目的基因的方法主要有三种：反向转录法、从细胞基因组直接分离法和人工合成法。
反向转录法是利用mRNA反转录获得目的基因的方法。
现在用这种方法人们已先后合成了家兔、鸭和人的珠蛋白基因、羽毛角蛋白基因等。
从细胞基因组中直接分离目的基因常用"鸟枪法"，因为这种方法犹如用散弹打鸟,所以又称"散弹枪法"。
用"鸟枪法"分离目的基因，具有简单、方便和经济等优点。
许多病毒和原核生物、一些真核生物的基因，都用这种方法获得了成功的分离。
化学合成目的基因是20世纪70年代以来发展起来的一项新技术。
应用化学合成法，可在短时间内合成目的基因。
科学家们已相继合成了人的生长激素释放抑制素、胰岛素、干扰素等蛋白质的编码基因。
（2）DNA分子的体外重组体外重组是把载体与目的基因进行连接。
例如，以质粒作为载体时，首先要选择出合适的限制性内切酶，对目的基因和载体进行切割，再以DNA连接酶使切口两端的脱氧核苷酸连接，于是目的基因被镶嵌进质粒DNA，重组形成了一个新的环状DNA分子（杂种DNA分子）（3）DNA重组体的导入把目的基因装在载体上后，就需要把它引入到受体细胞中。
导入的方式有多种，主要包括转化、转导、显微注射、微粒轰击和电击穿孔等方式。
转化和转导主要适用于细菌一类的原核生物细胞和酵母这样的低等真核生物细胞，其他方式主要应用于高等动植物的细胞。
（4）受体细胞的筛选由于DNA重组体的转化成功率不是太高，因而，需要在众多的细胞中把成功转入DNA重组体的细胞挑选出来。
应事先找到特定的标志，证明导入是否成功。
（5）基因表达目的基因在成功导入受体细胞后，它所携带的遗传信息必须要通过合成新的蛋白质才能表现出来，从而改变受体细胞的遗传性状。
目的基因在受体细胞中要表达，需要满足一些条件。
例如，目的基因是利用受体细胞的核糖体来合成蛋白质，因此目的基因上必须含有能启动受体细胞核糖体工作的功能片段。
这五个步骤代表了基因工程的一般操作流程。
细胞工程一般认为，细胞工程是根据细胞生物学和分子生物学原理，采用细胞培养技术，在细胞水平进行的遗传操作。
细胞工程大体可分染色体工程、细胞质工程和细胞融合工程。
1、细胞培养技术细胞培养技术是细胞工程的基础技术。
所谓细胞培养，就是将生物有机体的某一部分组织取出一小块，进行培养，使之生长、分裂的技术。
细胞培养又叫组织培养。
近二十年来细胞生物学的一些重要理论研究的进展，例如细胞全能性的揭示，细胞周期及其调控，癌变机理与细胞衰老的研究，基因表达与调控等，都是与细胞培养技术分不开的。
体外细胞培养中，供给离开整体的动植物细胞所需营养的是培养基，培养基中除了含有丰富的营养物质外，一般还含有刺激细胞生长和发育的一些微量物质。
培养基一般有固态和液态两种，它必须经灭菌处理后才可使用。
此外，温度、光照、振荡频率等也都是影响培养的重要条件。
植物细胞与组织培养的基本过程包括如下几个步骤：第一步，从健康植株的特定部位或组织，如根、茎、叶、花、果实、花粉等，选择用于培养的起始材料（外植体）。
第二步，用一定的化学药剂（最常用的有次氯酸钠、升汞和酒精等）对外植体表面消毒，建立无菌培养体系。
第三步，形成愈伤组织和器官，由愈伤组织再分化出芽并可进一步诱导形成小植株。
动物细胞培养有两种方式。
一种叫非贴壁培养：也就是细胞在培养过程中不贴壁，条件较为复杂，难度也大一些，但是容易同时获得大量的培养细胞。
这种方法一般用于淋巴细胞、肿瘤细胞和一些转化细胞的培养。
另一种培养方式是贴壁培养：也称为细胞贴壁，贴壁后的细胞呈单层生长，所以此法又叫单层细胞培养。
大多数哺乳动物细胞的培养必须采用这种方法。
动物细胞培养的主要步骤如下：第一步，在无菌条件下，从健康动物体内取出适量组织，剪切成小薄片。
第二步，加入适宜浓度的酶与辅助物质进行消化作用使细胞分散。
第三步，将分散的细胞进行洗涤并纯化后，以适宜的浓度加在培养基中，37℃下培养，并适时进行传代。
在细胞培养中，我们经常使用一个词——克隆。
克隆一词是由英文clone音译而来，指无性繁殖以及由无性繁殖而得到的细胞群体或生物群体。
细胞克隆是指细胞的一个无性繁殖系。
自然界早已存在天然的克隆，例如，同卵双胞胎实际上就是一种克隆。
2、细胞核移植技术由于克隆是无性繁殖，所以同一克隆内所有成员的遗传构成是完全相同的，这样有利于忠实地保持原有品种的优良特性。
人们开始探索用人工的方法来进行高等动物克隆。
哺乳动物克隆的方法主要有胚胎分割和细胞核移植两种。
其中，细胞核移植是发展较晚但富有潜力的一门新技术。
细胞核移植技术属于细胞质工程。
所谓细胞核移植技术，是指用机械的办法把一个被称为“供体细胞”的细胞核（含遗传物质）移入另一个除去了细胞核被称为“受体”的细胞中，然后这一重组细胞进一步发育、分化。
核移植的原理是基于动物细胞的细胞核的全能性。
采用细胞核移植技术克隆动物的设想，最初由一位德国胚胎学家在1938年提出。
从1952年起，科学家们首先采用两栖类动物开展细胞核移植克隆实验，先后获得了蝌蚪和成体蛙。
1963年，我国童第周教授领导的科研组，以金鱼等为材料，研究了鱼类胚胎细胞核移植技术，获得成功。
到1995年为止，在主要的哺乳动物中，胚胎细胞核移植都获得成功，但成体动物已分化细胞的核移植一直未能取得成功。
1996年，英国爱丁堡罗斯林研究所，伊恩•维尔穆特研究小组成功地利用细胞核移植的方法培养出一只克隆羊——多利，这是世界上首次利用成年哺乳动物的体细胞进行细胞核移植而培养出的克隆动物。
在核移植中，并不是所有的细胞都可以作为核供体。
作为供体的细胞有两种：一种是胚胎细胞，一种是某些体细胞。
研究表明，卵细胞、卵母细胞和受精卵细胞都是合适的受体细胞。
核移植的研究，不仅在探明动物细胞核的全能性、细胞核与细胞质关系等重要理论问题方面具有重要的科学价值，而且在畜牧业生产中有着非常重要的经济价值和应用前景。
3、细胞融合技术细胞融合技术属于细胞融合工程。
细胞融合技术是一种新的获得杂交细胞以改变细胞性能的技术，它是指在离体条件下，利用融合诱导剂，把同种或不同物种的体细胞人为地融合，形成杂合细胞的过程。
细胞融合术是细胞遗传学、细胞免疫学、病毒学、肿瘤学等研究的一种重要手段。
动物细胞融合的主要步骤是：第一步，获取亲本细胞。
将取样的组织用胰蛋白酶或机械方法分离细胞，分别进行贴壁培养或悬浮培养。
第二步，诱导融合。
把两种亲本细胞置于同一培养液中，进行细胞融合。
动物细胞的融合过程一般是：两个细胞紧密接触→细胞膜合并→细胞间出现通道或细胞桥→细胞桥数增加扩大通道面积→两细胞融合为一体。
植物细胞融合的主要步骤是：第一步，制备亲本原生质体。
第二步，诱导融合。
微生物细胞的融合步骤与植物细胞融合基本相同。
酶工程、发酵工程与蛋白质工程酶工程酶工程是指利用酶、细胞或细胞器等具有的特异催化功能，借助生物反应装置和通过一定的工艺手段生产出人类所需要的产品。
它是酶学理论与化工技术相结合而形成的一种新技术。
酶工程，可以分为两部分。
一部分是如何生产酶，一部分是如何应用酶。
酶的生产大致经历了四个发展阶段。
最初从动物内脏中提取酶，随着酶工程的进展，人们利用大量培养微生物来获取酶，基因基因工程诞生后，通过基因重组来改造产酶的微生物，近些年来，酶工程又出现了一个新的热门课题，那就是人工合成新酶，也就是人工酶。
酶在使用中也存在着一些缺点。
如遇到高温、强酸、强碱时就会失去活性，成本高，价钱贵。
实际应用中酶只能使用一次等。
利用酶的固定化可以解决这些问题，它被称为是酶工程的中心。
60年代初，科学家发现，许多酶经过固定化以后，活性丝毫未减，稳定性反而有了提高。
这一发现是酶的推广应用的转折点，也是酶工程发展的转折点。
如今，酶的固定化技术日新月异。
它表现在两方面：一是固定的方法。
目前固定的方法有四大类：吸附法、共价键合法、交联法和包埋法。
二是被固定下来的酶，具有多种酶，能催化一系列的反应。
与自然酶相比，固定化酶和固定化细胞具有明显的优点：1.可以做成各种形状，如颗粒状、管状、膜状，装在反应槽中，便于取出，便于连续、反复使用。