第10章 现代生物技术的应用
现代生物技术应用
我国研究人员正在制备用于 基因治疗的基因工程细胞
SCID的基因工程治疗
? 重症联合免疫缺陷（ SCID）
患者缺乏正常的人体免疫
功能，只要稍被细菌或者
病毒感染，就会发病死亡。
这个病的机理是细胞的一
个常染色体上编码 腺苷酸
脱氨酶的基因（ ada）发生
了突变 。可以通过基因工 程的方法治疗。
SCID患者生存在无菌环境中
抗虫棉
“肉”土豆
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
抗CMV病毒转基因甜椒
抗除草剂作物
不会引起过敏的转基因大豆
普通棉花 转兔毛基因棉花
抗除草剂大豆
中 国 杂 交 水 稻 之 父
——
袁 隆 平
保质期达2个月
保质期7～10天
蝴蝶兰试管苗工厂化生产
彩色马蹄莲
巧克力型香水文心兰 不仅外貌独特，闻起 来还有一股浓郁的巧 克力味，并且还能够 让人们在大饱眼福的 同时大饱口福。
干扰素分子结构
干扰素生产车间
? 人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基 因工程实现工业化生产，均为解除人类的病 苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。
人 造 血 液 及 其 生 产
基因诊断
? 运用基因工程技 术，设计制造 “DNA探针”检测 肝炎病毒等病毒 性流行病及某些 严重遗传疾病， 不但准确而且迅 速。
常见的油料植物有哪些？
向 日 葵
椰 子
油 菜 籽
棕 榈 花 生 橄 榄
（四）燃料乙醇
? 目前世界上生产规模最大的生物能源 ? 燃料乙醇是以玉米等为原料，经过粉碎、液化、
糖化、发酵、蒸馏、脱水等一系列精密工艺流程 而制成的，在汽油中混配 10%的燃料乙醇即成为 乙醇汽油 ,排放的尾气更清洁。 ? 我国的燃料乙醇生产已形成规模，主要是以玉米 为原料，同时正在积极开发甜高粱、薯类、秸秆 等其他原料生产乙醇，目前产量居世界第三。
现代生物技术种类及应用
现代生物技术种类及应用
现代生物技术主要包括基因工程技术、细胞工程技术、蛋白质工程技术、抗体工程技术、生物芯片技术、基因组学、蛋白质组学等。
基因工程技术是指通过人工手段改变生物体的基因组成，可用于基因治疗、基因筛查、转基因植物和转基因动物等领域。
细胞工程技术是利用重组 DNA 技术设计和生产特定的蛋白质，可用于制药业、生命科学研究和生物工程产业。
蛋白质工程技术是通过改变蛋白质结构来改变其功能和性质，可用于生产更高效的药物和酶。
抗体工程技术是针对单克隆抗体进行工程改造，以制备出具有特定效果的抗体，可用于肿瘤治疗、炎症治疗等领域。
生物芯片技术是利用微电子技术将生物化学反应和分离过程集成在微小芯片上，可用于快速检测疾病的基因和蛋白质标志物。
基因组学是指利用高通量测序技术对重要生物体的基因组进行测序和分析。
蛋白质组学是利用复杂的分析技术来研究蛋白质所构成的系统的性状和功能。
现代生物技术在医药、农业、生态环境保护等领域都有广泛的应用和发展前景。
现代生物技术在农业上的应用
现代生物技术在农业上的应用随着科技的不断进步，现代生物技术在农业领域得到了广泛的应用。
以往种植业和畜牧业面临的种种问题，如病虫害防治、作物品质改良、转基因作物等，都可以通过生物技术手段得到解决。
本文将就现代生物技术在农业上的应用进行介绍。
1. 病虫害防治传统的农业生产中，病虫害是一个严重的问题。
传统的防治方法主要是依赖化学农药，但这些农药对环境和人体健康造成的危害也不可忽视。
而现代生物技术则为病虫害防治提供了新的解决方案。
生物农药是一种利用微生物、植物提取物或昆虫等天然杀虫物质来防治农作物病虫害的农药。
生物农药具有高效、低毒、环保等特点，对环境和人体健康的危害较小。
同时，生物农药还可以与传统农药相结合使用，达到更好的防治效果。
2. 作物品质改良作物品质的改良一直是农业生产的重要目标之一。
传统的作物品质改良主要通过选择育种的方式进行，但这种方式耗时且效果有限。
而现代生物技术可以通过基因工程手段对作物进行精确的基因编辑，实现作物品质的改良。
例如，通过转基因技术可以使作物具有更好的抗性，提高作物的产量和抗逆性，提高作物的品质。
同时，基因编辑技术还可以实现对作物味道、口感等方面的改良，使得作物更加符合消费者的需求。
3. 转基因作物转基因作物是指通过人工手段向作物中导入外源基因，使其具备特定的性状或功能。
转基因作物在农业生产中有着广泛的应用。
转基因作物可以提高作物的抗病虫害能力，减少农药的使用，降低农业生产成本。
例如，转基因水稻可以提高水稻的抗病性，减少病害对水稻产量的影响；转基因玉米可以抵抗玉米象、玉米螟等害虫的侵害。
转基因作物还可以提高作物的耐盐碱性、耐旱性等抗逆性，适应不同的环境条件，提高农作物的产量和品质。
4. 植物工厂植物工厂是利用现代生物技术和工程技术将植物培养在人工环境中，以实现对植物生长过程的精确控制。
植物工厂在农业生产中有着广泛的应用。
植物工厂可以解决传统农业生产中的季节限制、空间限制等问题。
现代生物技术在食品工程中的应用
现代生物技术在食品工程中的应用现代生物技术是一种利用生物科学和生物工程学知识来改善和创造新的生物产品或过程的技术。
它已经广泛应用于食品工程领域，对食品的品质、安全性和生产效率进行了改进和提高。
以下是现代生物技术在食品工程中的主要应用。
1. 转基因技术：转基因技术是现代生物技术最重要的应用之一。
通过将外源基因导入食物作物的基因组中，可以使作物具有抗虫、抗病能力，提高产量和耐逆性。
转基因玉米、大豆和棉花已经广泛种植，并取得了显著的增产效果。
转基因作物的广泛种植减少了农药的使用量，对环境更友好。
2. 发酵技术：发酵技术是食品工程中常用的生物技术之一。
通过利用微生物的代谢能力产生特定的食品成分和产物，如酒精、酸、酶和氨基酸。
发酵技术可以改善食品的口感、风味和营养价值。
酸奶、啤酒、酱油和酵母饼干都是利用发酵技术生产的。
3. 基因工程：基因工程技术在食品工程中的应用主要集中在提高食品的品质和营养价值方面。
通过改变食物作物的基因组，可以使其具有更高的营养价值，如增加维生素、蛋白质和其他有益成分的含量。
基因工程技术已经成功地用于提高香蕉的维生素A含量，以减少儿童夜盲症的发生率。
4. 细胞培养技术：细胞培养技术是利用植物或动物细胞在无菌条件下培养和繁殖的技术。
这种技术可以用于生产无菌种子、薯块和和菌种。
通过细胞培养技术，还可以生产动物肉、蛋白质和其他食品成分，以满足不同地区和文化对食品的需求。
5. 酶工程：酶工程是利用生物技术改变酶的性质、活力和稳定性的技术。
在食品工程中，酶工程被广泛应用于提高食品质量和生产效率。
通过引入适当的酶，可以提高食品的口感、降低生产成本、加速反应速度和减少废物产生。
6. 无公害农药和化肥：生物技术还可以应用于无公害农药和化肥的研发和生产。
通过利用生物技术，可以开发出对害虫有针对性的农药，减少对环境和人体的不良影响。
生物技术还可以开发出高效的微生物肥料，提高农作物的养分吸收效率。
现代生物技术在食品工程中的应用已经取得了显著的成果。
现代生物技术在环境科学中的应用
现代生物技术在环境科学中的应用环境科学是一门涉及多个领域和技术的综合性学科，其目的是保护和改善环境，以保障人类和地球的可持续发展。
现代生物技术是环境科学中一种重要的工具，通过应用基因、细胞、组织、器官等技术，可以有效地解决环境问题，提高环境质量。
现代生物技术包括基因技术、细胞技术、组织技术、器官技术等，这些技术已被广泛应用于环境科学领域。
例如，基因技术可以用于监测环境污染、筛选耐受性强的微生物，以及基因工程菌的构建等；细胞技术可以应用于污染物的降解和转化；组织技术可以用于生态修复和环境治理等方面；器官技术则可以应用于水生生物的养殖和污染水体的处理等。
现代生物技术在环境科学中的应用非常广泛，下面举几个例子。
基因技术可以用于监测环境质量，如检测水体中的重金属离子、有机污染物等。
基因技术还可以用于预测气候变化，例如通过研究植物基因组学，可以了解植物对气候变化的适应性，从而预测未来的气候变化趋势。
现代生物技术还可以应用于野生动物管理，例如通过研究动物的基因组，可以了解其遗传特征和生活习性，为保护和管理野生动物提供科学依据。
未来，随着科技的不断发展和进步，现代生物技术在环境科学中的应用前景将更加广阔。
例如，通过研究微生物的基因组学，可以更好地了解其在环境中的作用和功能，从而为解决环境问题提供新的思路和方法。
通过应用现代生物技术，还可以培育出更具有环境适应性的植物和动物物种，为生态修复和环境治理提供更好的帮助。
现代生物技术已成为环境科学中不可或缺的重要工具，其应用前景非常广阔。
通过应用现代生物技术，我们可以更好地了解和保护环境，为地球的可持续发展做出更大的贡献。
随着人类活动的不断发展，环境污染和生态破坏问题日益严重。
为了应对这些问题，现代生物技术正在逐渐应用于环境科学领域，为环境保护和修复提供了新的解决方案。
本文将介绍现代生物技术的概念和分类，以及在环境科学中的应用。
现代生物技术是指利用生物系统、生物过程和生物制剂等手段来研究、开发、生产和应用环境保护、资源利用、生态修复等领域的技术。
现代生物技术的应用
现代生物技术的应用
1现代生物技术的应用
近几十年来，随着科技的快速发展，现代生物技术已经发挥了极大的作用。
它的应用范围很广，在医药、农业、新能源的研发上都发挥了重要作用。
1.1医药
现代生物技术为医疗行业带来了重大改变，它可大大提高治疗药物的有效性和安全性。
例如，负责分解肿瘤细胞的免疫细胞可以通过现代生物技术技术被精心培养，以及植物基因调节技术可以大大提高药物的有效性。
此外，近年来的基因检测技术也都是现代生物技术的杰出成果。
由于疾病的遗传模式和机理都有了更深入的解释，基因检测技术的应用可以帮助预测疾病的患病比例，以及预防性治疗。
1.2农业
在农业中，由于现代生物技术的使用，植物和动物的繁殖速度被提高了，使得农作物大幅度增加，极大改善了农业生产能力。
此外，现代生物技术还可以通过调节基因来改变农作物的营养价值、抗性和生长速度，从而加速农作物的产量增长。
1.3新能源
通过现代生物技术，可以把能源类型不同的物质改造成能源可用的大分子物质，并利用微生物的发酵技术将其转化为合成的燃料。
这
种新型的燃料不仅能够更有效地利用资源，而且比传统的燃料更具有可持续发展性。
经过这些年科技的迅猛发展，现代生物技术使得各行各业都发生了显著改变，大大提高了人们的生活质量。
现代生物技术的应用
现代生物技术的应用生物技术是指基于生物学、生物化学、分子生物学等相关领域的知识及技术手段，对生物体进行改造、利用和研究的技术体系。
随着科学技术的不断发展，越来越多的技术手段得到了应用，从而推动了生物技术的发展。
现代生物技术的应用涉及生物药物、基因工程、生物芯片、生物传感器、生物安全等多个领域，下面将从这些方面进行阐述。
一、生物药物生物药物是指利用工程技术和生物学原理制备、提纯的生物制品，是一种重要的药物种类。
这类药物广泛应用于医学领域，如蛋白质药物、基因治疗、细胞治疗等。
其中，蛋白质药物像重组人胰岛素、重组人生长激素、重组红细胞生成素等可治疗癌症、糖尿病、贫血等疾病，这些药物的品质主要靠生物技术手段的控制和生产。
基因治疗和细胞治疗则是通过改变基因和细胞的结构和功能，达到治疗效果。
例如使用修饰后的病毒载体，将人体缺陷基因更换为正常基因来治疗某些遗传性疾病。
同时，基于干细胞技术，也可以进行干细胞治疗，例如使用自体干细胞治疗类风湿性关节炎等疾病。
二、基因工程基因工程是现代生物技术的一个重要领域，利用DNA重组、克隆、转化等技术实现对生物基因的操纵。
基因工程的应用非常广泛，例如在农业领域中，转基因作物可以改变其抗逆性、抗病性和产量等性状，从而提高农作物的产量和质量。
在医学领域中，基因工程技术也被广泛应用，例如利用BiTE双特异性T细胞刺激剂和CAR-T细胞治疗癌症，使用基因编程技术生成人工智能抗体来识别病原体等。
三、生物芯片生物芯片是一种新型的高通量生物实验技术，将生物分析技术与电子计算技术相结合，可以在极短时间内分析大量的生物信息。
生物芯片应用广泛，例如对基因表达、蛋白质相互作用、疾病诊断和药物筛选等研究领域具有重要意义。
生物芯片可用于识别某种病毒引起的疾病以及辅助诊断某些疾病，在药物筛选方面也有很大作用。
例如可以将生物样品和药物小分子化合物一起操作，实现大规模的高通量药物筛选。
四、生物传感器生物传感器是通过生物体内的信号转换转换成电信号进行检测的技术，可测量各种生命体征，如脑电波、心电图、血糖分值等。
第10章现代生物技术的应用ppt课件
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酶工程的应用：
1、开发新型食品添加剂：酶工程加快了新酶源的开发，使功能性食品添加剂，如营 养强化剂、低热量的甜味剂、食甩纤维和脂肪替代品等得到迅速发展。
2、酶工程在食品保鲜中的应用：酶制剂保鲜技术是利用酶的催化作用，防止或消除 外界因素对食品的不良影响，从而保持食品原有的优良品质与特性的技术。
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蛋白质工程的应用：
1、改善酶性质，提高酶活性和酶耐性 2、创造新型蛋白质
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细胞工程：
细胞工程是在细胞水平上改造生物遗传特性和生产性能，以获得特定的细胞、 细胞产品或新生物体的技术，包括细胞融合、细胞培养及细胞核移植等。利用细胞 杂交、 细胞培养等技术可获得遗传性状有所改良的新菌株或动植物细胞、生产食品 添加剂与酶制剂等。典型的是用于味精生产的优良谷氨酸生产菌的育种，继而出现 的必需氨基酸生产菌株的育种都应用到细胞融合技术。如L-苏氨酸和L-赖氨酸均已用 于生产；酱油曲霉菌经细胞融合技术选育后，酱油的品质明显提高。另外，酒精酵 母、酶制剂生产菌的育种多采用细胞工程技术，均得到了非凡的成果，在食用酒精 和食品专用酶的生产中发挥了巨大的效能。
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一、在氨基酸生产中的应用
1.在酶法生产方面，主要通过克隆某些酶系基因来生产氨基酸 如 在L-Trp生产中，利用色氨酸合成酶基因和丝氨酸转羟甲基酶基
因的重组质粒，在E.coli中克隆化;可使L-Trp产量高达9g/L 2.在利用转氨酶反应生产氨基酸方面，将相应的转氨酶基因克隆到工程 菌中
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2.增加参与生物合成限速阶段基因的拷贝数
现代生物技术应用(最新)
现代生物技术应用(最新)生物技术及其应用摘要：生物技术是当今世界发展最快、潜力最大、影响最深远的一项高新技术。
被视为是21 世纪人类彻底解决人口、资源、环境三大危机，实现可持续发展的有效途径之一。
本文对生物技术的概念、发展及其在农业、医药、能源开发、环境保护和工业中的应用作了一些简单的叙述。
并着重阐述了生物技术在农业方面的应用。
关键词：生物技术应用生物技术是当今世界发展最快、潜力最大、影响最深远的一项高新技术。
被视为是21世纪人类彻底解决人口、资源、环境三大危机，实现可持续发展的有效途径之一。
所以世界各国都将生物技术确定为增强国力和经济实力的关键技术之一。
我国也十分重视生物技术，并组织力量追踪和攻关。
现代生物技术为什么会引起世界各国如此普遍的关注和重视呢？首先，生物技术是解决全球经济问题的关键技术，在迎接人口、资源、能源、食物和环境五大危机的挑战中将大显身手。
其次，生物技术将广泛地应用于医药卫生、农林畜牧、轻工、食品、化工、能源和环境等领域，促使传统产业的改造和新兴产业的形成，对人类社会将产生深远的影响。
所以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；是 21 世纪高新技术的核心。
1 生物技术及其发展1.1 生物技术生物技术（biotechnology）,有时也称为生物工程（bioengineering），是指人们以生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础科学的科学原理，利用生物体或其体系货摊们的衍生物来制造人类所需要的各种产品或达到某种目的的一门新兴的、综合性的学科。
先进的生物技术一般是指基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和生化工程（后处理工序）等中的新技术。
1.2 生物技术的发展生物技术的发展经历了三个阶段：①以制酒、食品加工、农业、畜牧业为主的作坊式的生物技术；②以抗生素为代表，发酵工程为主要技术的工业化的生物技术；③现代生物技术。
生物技术的应用可追溯到史前年代，在石器时代后期，我国人民就开始制作酒，这是最早的发酵技术。
现代生物技术的应用PPT课件
这一技术因此荣登美国《科学》周刊评出的 “1997年是大科学发现”的榜首
曾接连在克隆技术 领域获得突破性成果而 屡次震惊世界的韩国科 学家黄禹锡，日前又让 世人吃了一惊：他在《 自然》杂志上披露说， 他的研究小组成功培育 出了世界上第一条克隆 狗——“斯纳皮”。
转基因技术
• 转基因技术
外源基因直接导入动植物体内或他们的受精 卵内，并能在细胞中发挥作用的技术称为转基因 技术。
• 转基因动植物 被导入外源基因的动植物。
~~
~
转基因
虫侵害
虫侵害
转基因鱼
生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国)
转基因牛
乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
转基因香蕉
转基因葡萄
细胞工程
• 细胞工程
指在细胞水平上，有 计划地改造细胞的遗传结 构，培育人类所需的动植 物新品种等的技术。 • 克隆羊多利的诞生标志着 细胞工程取得了重大的进 展。
1996年，在英国的罗斯林研究所里诞生的多利羊
2 观察
观察后小组分析讨论
1 多利羊是由母羊C生下来的，但为什 么他的长相却一点也不像母羊C，而与母羊 A几乎一模一样 呢？
转鱼抗寒基因的 番茄
转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯
不会引起过敏的转基因大豆
日本培育出一种转基因大豆新品种，它能刺激头发生 长和预防因化疗引起的脱发。如果新品种大豆的安全性获 得证实，则可以使许多人减少秃顶之烦恼。日本京都大学 研究小组负责人吉田川端教授声称，只要定期食用这种大 豆即可。
转基因番茄（左）
基因工程
• 概念 按照人的意愿，运用人工的方法，对生 物的基因组成进行“移花接木”式改造的 重组技术。 • 意义 被广泛应用于农业、医药、环境保护等 。
现代生物技术的应用+示范教案
第一节现代生物技术的应用◆教学目标1．概述现代生物技术的概念。
2．举例说出转基因技术的应用。
3．举例说出克隆技术的应用。
4．了解现代生物技术应用的美好前景。
◆教学重难点【教学重点】1．举例说出转基因技术的应用。
2．举例说出克隆技术的应用。
【教学难点】1．举例说出基因工程和转基因技术的概念及应用。
2．举例说出细胞工程和克隆技术的概念及应用。
◆课前准备教师准备：多媒体课件。
学生准备：预习本节内容，收集转基因技术和克隆技术的应用方面的资料。
◆教学过程一、导入新课【教师】夜幕降临，你可能会看到萤火虫，但如果你发现马路两旁有发光的植物，你感到奇怪吗？你知道这些植物为什么会发光吗？【学生】思考、回答。
【教师】发光的植物应用的是现代生物技术。
今天我们来了解下现代生物技术。
二、讲授新课（一）基因工程和转基因技术【教师】同学们在超市见过大豆油上标有“非转基因大豆”或者“转基因大豆”吗？【学生】思考、回答。
【教师】指导学生阅读教材第73页，提问：什么是基因工程？什么是转基因技术？【学生】阅读教材。
【教师】边指导学生阅读，边指出“巨型小鼠”的培育要点，并讲解“巨型小鼠”产生的原因。
【学生】阅读教材，初步了解“巨型小鼠”的培育过程。
【教师】总结“巨型小鼠”的培育过程。
（建议使用图片资源：【知识卡片】培育转基因超级鼠）【学生】听讲或观察图片，了解培育转基因超级鼠的原理和技术路线。
【教师】讲解基因工程的概念：基因工程就是按照人的意愿，运用人工方法，对生物的基因组成进行改造的重组技术。
基因工程中应用的技术称为转基因技术，被导入外源基因的动、植物称为转基因动、植物。
【学生】听讲，明确基因工程的概念。
【教师】指导学生阅读教材第74页，了解转基因技术在植物育种方面的应用。
【学生】阅读教材，了解转基因抗虫棉的培育过程。
【教师】总结转基因抗虫棉的培育过程和技术路线。
（建议使用知识卡片：【生物世界】培育转基因抗虫棉）【教师】对转基因技术的运用进行拓展。
现代生物技术在生态环境中的应用
现代生物技术在生态环境中的应用随着现代生物技术的不断发展和应用，其在生态环境保护、生物
资源利用、生物物种保护等方面发挥了重要作用。
首先，现代生物技术在生态环境保护领域的应用十分广泛。
生物
技术可以有效处理污水、废气和固体废物，例如利用微生物处理废水、土壤修复等，为环保工作带来了新思路和新方法。
同时，生物技术还
可以帮助我们控制有害生物的数量，如利用生物气溶胶控制害虫、利
用生物新药控制农作物病虫害等，达到节约资源和环境保护的双重效果。
其次，现代生物技术在生物资源利用方面也具有重要意义。
生物
技术可以提高农作物和畜牧业的质量和产量，例如利用转基因技术改
良作物品种、利用人工授粉等手段提高作物的产量。
此外，利用生物
技术可以提高水稻等粮食作物的营养含量，或许还能研发新型天然食
品和药物。
最后，现代生物技术在保护生物物种和保护生态平衡方面也有着
重要的意义。
如利用生物技术保护绿色植物，来保护和恢复生态系统；利用人工饲养保护珍稀动物种群等。
同时，生物技术还能够维护生态
平衡，修复环境，降低生态系统的破坏性等方面发挥重要作用。
综上所述，现代生物技术在生态环境、生物资源和生物物种保护
等方面的应用，对于促进人类社会的可持续发展、维护人类的健康和
生态平衡有着不可替代的作用，因此应该得到广泛的推广和应用。
现代生物技术在医学上的应用
现代生物技术在医学上的应用现代生物技术指的是利用生物学、生物化学、分子生物学、细胞生物学等理论和方法，以生物为基础，集成多种学科知识，通过人工操纵和设计基因、蛋白质等生物大分子的结构和功能，开发新型药物、生态工程、基因诊断与治疗、生命科学等领域的新技术。
在医学领域中，现代生物技术的应用涉及到基因测序、蛋白质组学、基因工程、细胞工程、干细胞技术等多个方面。
一、基因测序基因测序是指对生物体基因组的DNA进行测序，可以确定生物体中的基因数量、基因组大小、基因位置、基因序列和基因的功能；还可以对疾病发生相关的基因进行研究。
随着基因测序技术不断的发展，其在医学领域的应用越来越广泛，可以用于疾病的基因诊断、药物的基因毒性评价、基因治疗等方面。
例如，在肺癌的基因诊断中，可以通过对患者的DNA进行测序，发现其体内存在哪些与肺癌发生相关的突变基因，以利用治疗。
此外，基因测序还可以通过对药物代谢、吸收、运输等过程中参与的基因进行分析，预测药物的毒性、副作用等。
二、蛋白质组学蛋白质组学是指对蛋白质和相关分子的全面系统分析和研究，包括蛋白质的结构、功能、表达、相互作用等方面。
蛋白质组学在医学领域中的应用，可以实现从基因到蛋白质的完整反映，为新药发现、生物标志物的筛选等提供了理论和技术手段。
例如，在癌症研究中，通过对肿瘤细胞和正常细胞进行蛋白质组学分析，可以筛选出不同组织之间的蛋白质差异，进而把握肿瘤的致病机制。
三、基因工程基因工程是指利用基因重组技术实现对基因的人工操作和人工合成等过程。
在医学领域中，基因工程技术的应用可以用于制造新型药物、疫苗、基因诊断等产物。
例如，利用基因重组技术，可以将人抗体基因插入细胞中，并进行大规模的培养和表达，生产人类免疫缺陷病毒抗体（HIV）等药物。
此外，基因工程还可以通过将病毒某一部分基因置换为其他细菌或病毒的基因，繁殖出具有免疫机能的重组病毒，制造出针对各种疾病的疫苗；也可以根据特定基因的结构和功能，建立相应的基因检测和治疗体系。
高二生物北师大版《现代生物技术的应用》教案
高二生物北师大版《现代生物技术的应用》教案一、教学目标1. 了解现代生物技术的基本概念和发展历程；2. 掌握基因工程、细胞工程、克隆技术等现代生物技术的原理和应用；3. 能够分析和评价现代生物技术在生产和生活中的影响；4. 培养学生的独立思考和创新能力。
二、教学内容1. 现代生物技术的概念和分类；2. 基因工程技术及在农业、医学领域的应用；3. 细胞工程技术及在药物研发、组织工程等方面的应用；4. 克隆技术的原理和伦理问题；5. 现代生物技术在环境保护、食品安全等方面的应用。
三、教学过程1. 导入引导学生回顾基因和细胞的概念，提出现代生物技术是对基因和细胞进行研究和应用的技术。
2. 知识讲解2.1 现代生物技术的概念和分类- 介绍现代生物技术的定义，阐述分子生物学、基因工程、细胞工程和蛋白质工程等主要分类。
2.2 基因工程技术及应用- 解释基因工程技术的原理，包括基因克隆、DNA重组和转基因技术等。
- 分析基因工程技术在农业中的应用，如转基因作物的培育和抗虫抗病能力的提升。
- 探讨基因工程技术在医学领域的应用，如基因检测与基因治疗的相关进展。
2.3 细胞工程技术及应用- 介绍细胞工程技术的定义和基本原理，包括干细胞的利用和组织工程的发展等。
- 分析细胞工程技术在药物研发中的应用，如利用细胞培养生产新药。
- 探讨细胞工程技术在组织工程和再生医学中的应用，如器官移植和组织修复等。
2.4 克隆技术的原理和伦理问题- 介绍克隆技术的基本原理，包括动物克隆和基因克隆等。
- 讨论克隆技术带来的伦理问题，如生命伦理和人类尊严等。
2.5 现代生物技术在环境保护和食品安全方面的应用- 分析现代生物技术在环境污染治理中的应用，如生物吸附和生物降解技术。
- 探讨现代生物技术在食品安全领域的应用，如转基因食品的监管和检测。
3. 教学实践进行实验操作，让学生亲自体验基因工程或细胞工程相关实验，加深对技术原理的理解。
4. 拓展延伸鼓励学生进一步了解其他现代生物技术的应用领域，如基因药物和新型能源等。
现代生物技术的应用
现代生物技术的应用
1 现代生物技术的定义
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。
随着基因组计划的成功，在系统生物学的基础上发展了合成生物学与系统生物工程学，开发生物资源，涉及农业生物技术、环境生物技术、工业生物技术、医药生物技术与海洋生物技术，乃至空间生物技术等领域，将在21世纪开发细胞制药厂、细胞计算机、生物太阳能技术等发挥关键作用。
2 现代生物技术的应用领域
现代生物技术以分子生物学、细胞生物学、微生物学、免疫学、遗传学、生理学、系统生物学等学科为支撑，结合了化学、化工、计算机、微电子等学科，从而形成了一门多学科互相渗透的综合性学科。
就其应用领域，可分为农业生物技术、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。
3 发酵工程技术
发酵工程是将微生物学、生物化学和化学工程学的基本原理有机地结合起来，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。
该技术可用于生产抗生素、维生素等常用药物和人胰岛素、乙肝疫苗、干扰素、透明质酸等新药，用于微生物蛋白、氨基酸和一些食品添加剂（如柠檬酸、乳酸、天然色素等）的生产，用于生物固氮、微生物饲料的生产，可用微生物来净化有毒的高分子化合物，消除有毒气体和恶臭物质以及处理有机废水、废渣等等。
利用发酵法或半合成法生产的维生素有VC、VB2、VB12。
VD以及β一胡萝卜素等。
现代生物技术在农业生产中的应用
现代生物技术在农业生产中的应用随着现代生物技术的不断发展，其在农业生产中的应用越来越广泛。
生物技术可以帮助农民提高产量和产品质量，同时减少环境污染和农药使用。
以下是现代生物技术在农业生产中的应用。
一、基因改良基因改良是生物技术最为广泛应用在农业生产中的领域之一。
基因改良技术可以通过改变作物的基因组成，使其具有更优质、更高产量和更强抗病性。
例如，在抗冻性、耐旱性、抗病虫害等方面进行基因改良，可以大大提高作物的产量和品质。
此外，基因改良还可以提高作物的食品营养价值，生产更健康的食品。
二、转基因技术转基因技术是一种利用外源基因向植物细胞中导入外源DNA的技术。
转基因技术可以通过向作物中导入耐草甘膦基因、抗虫基因、抗病基因等基因，使其具有更强的抗草甘膦、抗虫害、抗病能力，从而提高作物产量和品质。
例如，通过向玉米中导入一种叫做Bt的基因，可以使其对玉米螟等害虫具有更强的抗性，减少农药的使用量。
三、组织培养技术组织培养技术是一种将植物小芽或小叶片分离培养，并在含有营养物质的培养基上进行诱导分化、生长和繁殖的技术。
组织培养技术可以用来大量繁殖优良材料，如繁殖无性系、保护珍稀植物，而且生长快、繁殖多、性状稳定，更适合种植。
基因芯片技术是一种通过将DNA序列固定在固定表面的芯片上，利用芯片的高通量测序技术，在短时间内同时分析数十至数千种基因表达水平的方法。
基因芯片技术可以用来研究作物的基因组成，在选种、育种和鉴定品种上有着广泛的应用。
五、酶工程技术酶工程技术是一种通过改变酶的结构和活性，使得其在特定的条件下具有更好的催化效率和副反应解决能力的技术。
酶工程技术可以用来研发新型农药、添加剂、生物燃料和肥料等。
现代生物技术的应用-苏教版八年级生物下册教案
现代生物技术的应用-苏教版八年级生物下册教案
一、教学目标
1.了解现代生物技术的概念和历史发展；
2.掌握基因工程、细胞工程和组织工程的基本概念；
3.了解现代生物技术在生产、医疗、环境治理、农业等方面的应用；
4.能够对现代生物技术的应用进行分析和讨论。
二、教学重点
1.现代生物技术的概念和历史发展；
2.基因工程、细胞工程和组织工程的基本概念；
3.现代生物技术在生产、医疗、环境治理、农业等方面的应用。
三、教学难点
1.现代生物技术在生产、医疗、环境治理、农业等方面的应用；
2.能够对现代生物技术的应用进行分析和讨论。
四、教学过程
1. 导入新课
教师介绍现代生物技术的概念和历史发展，引导学生思考生物技术在人类社会中的地位和作用。
2. 学习课文
讲解课文，让学生了解基因工程、细胞工程和组织工程的概念和应用，同时结合实例深入理解。
3. 教学互动
1.小组讨论：现代生物技术在你所了解的领域中的应用。
2.全班讨论：学生将小组讨论的结果汇报给全班，展开深入讨论。
4. 总结归纳
回顾本节课学习的内容，引导学生总结现代生物技术的应用，并对生物技术未来的发展进行展望。
五、教学评价
1.教师及时纠正学生的错误，进行针对性指导；
2.学生积极参与探究和讨论环节，能够充分表达自己的观点；
3.通过讨论和交流，学生对生物技术的应用有了更清晰的认识。
现代生物技术应用领域
现代生物技术应用领域引言：现代生物技术是指利用生物学原理和方法，结合化学、物理、计算机科学等多学科知识，以及先进的仪器设备，对生物体进行研究、改良和利用的技术手段。
随着科学技术的不断进步，现代生物技术在许多领域都发挥着重要作用。
本文将重点介绍现代生物技术在医学、农业和环境保护等领域的应用。
一、医学领域1. 基因诊断和基因治疗：现代生物技术可以通过对人体基因组的分析，快速准确地诊断出遗传性疾病，并为患者提供个性化的治疗方案。
基因治疗则是利用载体将正常基因导入患者体内，修复或替代异常基因，从而治疗一些无法根治的疾病。
2. 生物药物研发：生物技术可以通过基因工程技术制备出大量的重组蛋白，如重组人胰岛素、重组人生长激素等，用于治疗糖尿病、生长激素缺乏症等疾病。
这些生物药物具有高效、低毒副作用等优点。
3. 细胞工程和组织工程：现代生物技术可以通过体外培养和改造人体细胞，制造人工器官和组织，用于替代和修复受损的组织器官，如人工皮肤、人工角膜等。
这些技术对于重大烧伤、器官移植等领域具有重要意义。
二、农业领域1. 转基因作物：利用现代生物技术，可以向植物中导入具有特定功能的外来基因，使植物具备抗虫、抗病、耐旱等特性。
转基因作物的种植可以提高农作物的产量和质量，减少对化学农药的依赖，对解决全球粮食安全问题具有重要意义。
2. 种质资源保护和利用：现代生物技术可以通过遗传工程和细胞工程技术，对珍稀濒危物种进行保护和繁育。
同时，也可以通过基因编辑等技术手段，改良农作物的性状，提高其抗逆性和适应性。
3. 生物育种和遗传改良：生物技术可以辅助传统育种方法，通过基因分析和基因工程技术，选育出高产、优质、抗病虫害的新品种。
这对于提高农作物的产量和品质，推动农业可持续发展具有重要意义。
三、环境保护领域1. 微生物降解技术：现代生物技术可以利用一些特殊菌种及其代谢产物，对污染物进行快速降解，如利用石油降解菌清除石油泄漏污染、利用动物肠道微生物分解有机废水等。
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二、在维生素生产中的应用
简化维生素的发酵工艺 如 Vit.C的传统生产工艺为“两步发酵法”。如今可将第二步发
酵菌株中与发酵生产Vit.C相关的基因转移至第一步菌株中，构建成新
的工程菌株，这样Vit.C的生产过程只需一步发酵即可完成
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第三节 基因工程在生物制品制造中的应用
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传统方法制备疫苗：
④疫苗：利用基因工程技术将抗原克隆到E.coli或酵母中，用工程菌生产
疫苗，产量高、工艺简单、操作安全
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第一节 基因工程在抗生素生产中的应用
3
抗生素生物合成并非单一基因的直接产物，而是由初级 代谢产物经过一系列酶催化产生的次级代谢产物，其形成
过程是一个复杂的、多因素调节的过程
传统的提高微生物产生抗生素能力的方法主要是用诱 变剂（如紫外线、化学诱变剂等）处理微生物，获得生产 能力较高的突变株。80年代，人们开始将DNA重组技术应用 于次级代谢产物的生物合成上；通过生物合成酶基因的分 离、质粒的选择、基因重组与转移、宿主表达等方面
抗生素的杀灭作用；而且有些抗性基因的产物还直接参与抗生素的
合成。抗性基因经常与生物合成基因连锁，是激活生物合成基因进 行转录的必需成分。抗性基因必须先进行转录，建立抗性后，生物
合成基因的转录才能进行。抗生素的生产水平是由抗生素生物合成
酶与对自身抗性的酶所共同确定
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三、改善抗生素组分
许多抗生素产生菌可以同时产生多种抗生素，这些组分的化学结
先将抗性基因克隆到标准宿主或产生菌的敏感突变株中，再分析与
之紧密连锁的ＤＮＡ，就可能找到生物合成基因；也可利用已因的ＤＮＡ片段
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⑥寡核苷酸探针法
根据抗生素生物合成酶基因的氨基酸序列，推导出其基因序列，然
后人工合成寡核苷酸，并以此寡核苷酸作为探针，从基因中克隆出7②阻断变株法
通过一系列阻断变株的互补结果来确定被克隆DNA片段的性质。即首 先经诱变获得一系列生物合成阻断变株（不能合成抗生素），用互补共 合成法来确定这些变株在生物合成途径中的相互位置。从野生型菌株中
分离DNA，与载体连接后转入阻断因
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母、酶制剂生产菌的育种多采用细胞工程技术，均得到了非凡的成果，在食用酒精
和食品专用酶的生产中发挥了巨大的效能。
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细胞工程的应用：
1、细胞工程育种：在细胞水平上的原生质体制备与融合有利于实现远缘遗传物质的
直接交换，促进遗传资源的创新。
2、细胞培养：利用细胞工程技术生产生物来源的天然食品或天然食品添加剂
3、通过基因工程可以改变酶的性质，生产食品结构改良剂 4、基因工程技术还可用于食品工业中新型蛋白质、单细胞蛋白、维生素酶制剂、微
生物多糖、淀粉糖的生产
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蛋白质工程:
蛋白质工程是利用X-射线衍射和电子计算机图像显示计算，确定天然蛋白质的
三维构想和活性部位，分析设计需要改造的氨基酸残基，然后采用基因定位突变的
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2.克隆抗生素生物合成基因的策略和方法
①在标准宿主系统中克隆检测单基因产物 ②阻断变株法 ③突变克隆法 ④直接克隆法
⑤克隆抗生素抗性基因法
⑥寡核苷酸探针法 ⑦同源基因杂交法
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①在标准宿主系统中克隆检测单基因产物
鸟枪克隆法：这是一种由生物基因组提取目的基因的方法。首先利用物理方 法(如剪切力、超声波等)或酶化学方法(如限制性内切核酸酶)将生物细胞染 色体DNA切割成为基因水平的许多片段，继而将这些片段与适当的载体结合， 将重组选出含有某一基因的菌株，从中将重组的DNA分离、回收。 这种方法也就是应用基因工程技术分离目的基因，其特点是射 击”原理去“命中”某个基因。由于目的基因在整个基因组中太少太小，在 相当程度上还得靠“碰运气”，所以人们称这个方法为“鸟枪法”或“散弹 枪”实验法 利用鸟枪克隆法，把抗生素产生菌DNA克隆到最常用的宿主——变青链霉 菌中，通过检测宿主菌中个别基因产物，筛选克隆，从而分离到相应的基因
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第二节
基因工程在氨基酸和维生素生产中的应用
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一、在氨基酸生产中的应用
1.在酶法生产方面，主要通过克隆某些酶系基因来生产氨基酸 如 在L-Trp生产中，利用色氨酸合成酶基因和丝氨酸转羟甲基酶基 因的重组质粒，在E.coli中克隆化;可使L-Trp产量高达9g/L
2.在利用转氨酶反应生产氨基酸方面，将相应的转氨酶基因克隆到工程 菌中
将抗生素产生菌的ＤＮＡ部分酶切的２０～４０bp的片段连接到质
粒的表达位点上，转化变青链霉菌，培养，筛选具有抗菌活性转化子
由于抗生素生物合成基因往往成族存在，使得有时可能需要克隆整 套生物合成基因。故此法主要用于基因族相对较小（≤30kb）的抗生素 生物合成基因
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⑤克隆抗生素抗性基因法
抗生素生物合成基因和抗性基因往往是连锁的，表达也是协同的 （否则菌体本身没有抗性，容易被自身所产生的抗生素杀灭），且抗性 基因一般只有１～２kb，容易检测于克隆
③突变克隆法
利用整合质粒或噬菌体，将原株DNA转入到抗生素产生菌中。由于 基因有同源性，有可能发生基因重组，一旦某DNA片段的插入干扰了原 株某个生物合成基因的转录，即得到这个生物合成基因的阻断变株，其
相应的DNA片段就是这个阶段的生物合成基因
此法由于要利用噬菌体，因而有一定局限性
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④直接克隆法
免疫动物
动物培养
抽血
分离纯化
冻干保存
有的疾病由于病原微生物具有高度的寄主专一性（如乙肝病毒），只
能感染人及与人亲缘关系近的动物（如黑猩猩），故不能用传统方法制备
基因工程疫苗制备： 寻找病原微生物的致病基因，通过高表达质粒转入相应的宿主，制备 成基因工程菌，然后培养工程菌，表达出相应疫苗
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二、现代生物技术在食品工业方 面的应用
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生物技术简介：
生物技术是对生命有机体进行加工改造和利用的技术， 它是2 1世纪高新技术的 核心之一。目前，生物技术已被应用于工农业、食品加工、医疗保健等众多领域中。 而食品生物技术是生物技术的重要分支学科，主要指生物技术在食品工业中的应用， 其作用主要体现在四个方面，一是利用基因工程、细胞工程技术对食品资源的改造 和改良；二是利用发酵工程、酶工程技术将农副原材料加工制成商品，如调味品、 酒类、酸奶等发酵制品；三是利用这些生物技术产品进行二次开发，形成新的产品， 如高果糖浆，食用添加剂等；四是利用酶工艺、发酵技术、生物反应器等对传统食
第十章
现代生物技术的应用
一、利用现代生物技术改造传统制药工业
现代生物技术不仅直接提供IFN、IL、EPO、CSF等基因工程药物，也广 泛用于改造抗生素和生物制品等传统医药工业。主要体现在以下几个方面
①抗生素：可从产生菌中分离出生物合成酶基因，进行克隆，提高生产菌
的生物量，或得到新的杂合抗生素 ②氨基酸：利用生物技术得到基因克隆的生产菌，或采用融合技术提高氨 基酸产量 ③维生素：构建基因工程菌，简化维生素的生产工艺（如Vit C）
方法，修饰或人工合成基因，按照设计改造天然蛋白质或酶，提高其应用价值。蛋 白质工程可以按照人类的需求创造出原来不曾有过、具有不同功能的蛋白质及其新
产品，或生产具有特定氨基酸顺序、高级结构、理化性质和生理功能的新型蛋白质，
可以定向改造酶的性能，生产新型功能性食品。
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蛋白质工程的应用：
构和性质非常相似，而其生物活性有时却相差很大
随着对各种抗生素生物合成途径的深入了解及基因重组技术的发 展应用基因工程技术可定向改造抗生素产生菌，获得只产生有效成分
的菌种
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四、改造抗生素生产工艺
1.抗生素产生菌一般对氧供应较敏感，供氧不足往往是高产发酵的限制 因素。在培养过程中，进入液相培养基的氧分子需穿过几层界膜，进 入菌体后，再经物理扩散，才能到达相应的呼吸细胞器。若在菌体内 导入血红蛋白基因，提高呼吸细胞器对溶氧的亲合力，从而提高细胞
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一、克隆抗生素生物合成基因的策略和方法
1.抗生素（链霉素）生物合成基因的结构特点
① 链霉菌抗生素生物合成基因组的一个典型特性是G-C碱基组成，
（G+C）%高达70%以上；且三联体密码子中第3个碱基G、C比例极高 ②抗生素生物合成基因大多处于一个基因族中 ③抗生素生物合成基因除定位在染色体上外，有的定位于质粒上
形成基因重组体，然后把重组体引入宿主细胞内或个体中以得到高效表达，最终获 得人们所需要的基因产物，实现动物、植物、微生物等物种之间的基因转移，或
DNA重组，达到食品原料或微生物的改良。
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基因工程的应用：
1、优化食品生物资源及食品品质，即食品加工原料的改良
2、改良食品工业菌种，创造新型的工程菌
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3.通过调节基因的作用
调节基因的作用可增加或降低抗生素的产量，它常常是抗生素生 物合成和自身抗性基因族的组成部分。正性调节基因可加速抗生素的 合成，负性调节基因可降低抗生素的产量。因此，增加正性调节基因 或降低负性调节基因也是增加抗生素产量的方法
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4.增加抗性基因
抗性基因通过其产物灭活胞内或胞外的抗生素，保护自身免遭
相应的生物合成基因
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⑦同源基因杂交法
利用一种已经克隆的抗生素生物合成基因片段为探针，探测相关 抗生素同源基因，最后分离及克隆抗生素生物合成基因
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二、提高抗生素产量
在抗生素生产过程中，获得高产菌株的传统方法是通过诱变育种 得到的；而利用基因工程技术提高抗生素产量应从以下方面着手 1.将抗生素产生菌基因随机克隆到原株直接筛选高产菌株 原理：在克隆菌中，增加某一与产量有关的基因（限速阶段的正性调 节基因）的剂量，使产量提高
1、改善酶性质，提高酶活性和酶耐性