生物工艺学教案及讲稿1.2.3.4

第1讲绪论

教学内容：1. 绪论

§1-1 生物技术的定义和性质

§1-2 生物技术的发展及应用概况

§1-3 生物技术的发展趋势

目的要求：1. 掌握生物工艺学的定义，特点，生物技术概念的范畴

2. 了解生物技术的发展及应用概况

3. 了解生物技术在各个领域的应用及发展趋势

教学重点和难点：1、生物技术的定义，内涵

2、生物技术的发展及应用概况

教学方法：课堂讲授为主，自学结合

内容提要及课时分配：1、生物技术的定义和性质（20′）

2、生物技术的发展及应用概况（60′）

3、生物技术的发展趋势（20′）

作业：

1. 由国际经济与发展组织（IECDO）提出的有关生物技术的定义有何特点？

2. 教材中把生物技术的发展分为四个时期，它们各有哪些主要代表性技术和产品？

主讲教师：授课班级：授课日期：2010.9.7

导入新课：

介绍生物工艺学的内涵，教材包括得主要内容，重点要学习的章节和内容，强调学习生物工艺学的重要意义。

1 绪论

1.1 生物技术的定义

⑴1919年匈牙利艾里基提出：“凡是以生物机体为原料，无论其用何种生产方法进行产品生产的生物技术”都属于生物技术；

⑵20世纪70年代末，80年代初提出的定义倾向于：必须采用基因工程等一类具有现代生物技术内涵或以分子生物学为基础的技术；

⑶国际经济合作与发展组织（IECDO）在1982年提出定义：应用自然科学和工程学的原理，依靠生物作用剂的作用，将物料进行加工以提供产品或用以为社会服务的技术；

在国际经济合作与发展组织（IECDO）提出生物技术定义的特点：

生物作用剂：指从活的或死的微生物、动物或植物的机体、组织、细胞、体液以致分泌物以及上组分中提取出来的生物催化剂——酶或其他生物活性物质；

提供的产品：可以是工业、农业、医药、食品等产品；

被作用的物料：可以是有关的生物机体或其中的有关器官，如细胞、体液以及极少量必须的无机物质；

应用的自然科学：可以是生物学、化学、物理学等以及相关的分支学科，交叉学科；

应用的工程学：可以是化学工程、机械工程、电气工程、电子工程；

1.2 生物技术的发展及应用概况

生物技术的发展分为四个时期：经验生物技术时期；近代生物技术的形成和发展时期；近代生物技术的全盛时期，现代生物技术的建立和发展时期；

1.2.1 经验生物技术时期（人类出现到19世纪中期）

生物技术的发展和利用可以追溯到1000多年（甚至4000多年）以前如酒类的酿造，豆粮

轮作的方法等，主要产品有果酒、酸奶、啤酒、大豆酿酱油，多种植物配制剂——麻沸散等。经验生物技术时期的技术为其后生物技术相关理论的建立创造了条件。

1.2.2 近代生物技术建立时期（19世纪中期至20世纪40年代）

这一时期的诞生是与显微镜的诞生和微生物的发展以及微生物学的问世密切相关的。20世纪初，人们发现某些梭菌能够引起丙酮、丁醇的发酵，随之引发了一系列初级代谢产物的生产。这一时期是人类有意识地利用某些微生物进行生产的时期，

这一时期的发酵产物的特点：都属于微生物形成的初级代谢产物，发酵以厌氧发酵居多，发酵产品主要为某些有机溶剂。

这一时期进行大规模生产的发酵产品有乳酸、酒精、面包酵母、柠檬酸和蛋白酶等。

1.2.3 近代生物技术全盛时期（20世纪40年代至20世纪70年代末）

1929年Flemming发现了青霉素，从此生产技术产品中增加一大类新的产品——抗生素。

第二次世界大战促进许多科学家和工程师齐心协力，攻克许多难关，实现了青霉素的工业化生产。20世纪40年代，抗生素工业成为生物发酵工业技术的支柱产业。

这一时期生物技术的发展主要成就有：青霉素的发现及其开发概况、酶反应过程和生物转化的过程的开发概况等，为基因工程的建立和新的生物技术时期的来临创造条件。

区分初级代谢产物和次级代谢产物

初级代谢产物：指微生物处于对数生长期所形成的产物，主要是与细胞生长有关的产物，如氨基酸、核酸、蛋白质、碳水化合物以及能量代谢有关的副产品，如乙醇、丙酮、丁醇等。次级代谢产物：次生代谢物的产生与产生这种产物的微生物本身的生长和生命活动并不是密切相关的，它们一般产生于微生物生长的稳定期，他们的结构往往非常复杂。

1.2.4 现代生物技术建立和发展时期（20世纪70年代末开始）

现代生物技术时期是以分子生物学的理论为先导，基因工程的技术开始能作为生物技术新产品的一种开发手段或关键技术后算起的。80年代以来，随着重组DNA技术的发展，人们可以按人类社会的需要，定向培养出有用的菌株，这为发酵工程技术引入了遗传工程的技术，使生物技术进入了一个新的阶段。

基因工程的应用首先集中于许多多肽或蛋白质的生化药物中，如胰岛素、干扰素等。这一时期生物技术的发展主要有：单克隆抗体的发展和应用；动、植物细胞培养技术的应用；杂交技术在动植物生产中的应用；转基因植物和动物的研究和开发，克隆动物的发展及取得的成就等方面。

1.3 生物技术的发展趋势

1.3.1. 深入开展人类后基因组学的研究，逐步掌握人类生、老、病、死的自然规律

有关后基因组学的研究概括讲就是：首先要将完成图的碱基对序列中所有的基因识别出来，其次要鉴别每一个基因的生物化学结构和性质，最后要搞清所有基因与人类生、老、病、死的关系。

后基因组学的研究主要包括：结构基因组学、功能基因组学、蛋白质组学。

1.3.

2. 逐步深入的开展基因诊断和基因治疗研究

基因诊断是通过基因工程的手段对生物体的基因组DNA片段及其转录产物进行定性和定量分析；

基因治疗是以正常基因通过病毒载体原位转入病人体内以取代原来缺陷或病变的基因，也可以是使原来丧失表达能力或使原来丧失表达能力或使机体产生免疫基因已达到抗肿瘤、抗病毒的目的。

1.3.3 加强各种生物技术新药物的研究开发

加强对重组激素、重组细胞因子、从足溶血栓物质、治疗性抗体的研究开发。

1.3.4. 人类干细胞培养或胚胎工程的发展