生物技术简介.

)
砖
石
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生 2) 生物膜的结构和功能
命 大 厦 的
(1) 生物膜：由脂质蛋白质、糖类组成，包在细胞表 面，并在细胞内分隔形成各种细胞器，如线粒体膜、 内质网膜…...
基 (2) 脂分子在水中自发形成脂双层
本
砖
脂分子
石
亲水
疏水
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生 命 (3) 流体镶嵌模型 大 厦 脂双层形成框架； 的 基 蛋白质镶嵌其中； 本 具有动态特征； 砖 石 用液晶描述生物膜的
基 作为天然蛋白质合成原料：20种 本 砖 人体必需(不能合成，只能从食物来)：8种
石 氨基酸的通式：
H 碳原子
HOOC C NH 2
羧基
R
氨基
侧链
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生 主要天然氨基酸分类(20种) 命
大
厦
的
*
基
本
砖 石
*
*
*
*
*
*
*
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生
命 3) 单糖
大 厦 6碳糖——葡萄糖
C6H12O6
的 5碳糖——核糖 基
C5H10O5
本
脱氧核糖 C5H10O4
砖
石 4) 核苷酸
碱基(嘌呤或嘧啶)
由三部 分组成
糖(核糖或脱氧核糖)
磷酸
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生 5) 脂类(不溶解于水，溶解于有机溶剂)
命
油脂
大
厦
分类 磷脂和鞘脂
的
萜类和固醇类
基
本 6) 维生素(按生物学功能归类)
砖 石
是一类天然有机化合物，人体不能合成，只能从 食物中获取。
技
现代生物技术产业
术 现代生物技术产业包括：基因工程
释
细胞工程
义
酶工程
发酵工程
主要是医药生物技术、农业生物技术和工业生物技
术，如天然药物、保健品、环保产业、生物能源、
生物材料和组织器官工程等。
生物技术产业的发展目标：
解决世界人口、粮食、环境、健康、能源和海洋等 影响21世纪人类生存的重大问题。生物技术将成为 21世纪的高新技术与支柱产业。
Mg2+(0.01%); Ca2+(0.31%); Cl-(0.08%)
微量 Fe; F; Zn; Si; Se; Mn; I; Mo; 元素 Cr; Co; Ni; Sn; V; Sr; B; Al;
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生
生物体与非生物体元素丰度比较
命
大
厦
的
基
本
砖
石
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生 3. 生物小分子
命 1) 水 H2O 大 2) 氨基酸 厦 的 已发现：180多种
耳(Herbert Boyer)教授发
现革命性酵素─依可阿万
(EcoR1)，利用此限制性核
酸酵素，能将质体DNA的
特定片段核酸切割下来。
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生 物 生物技术中常用的基因重组技术： 技 在体外进行脱氧核糖核酸剪接的技术。利用限制性 术 核酸酵素，将特定的基因从染色体上切下，再用核 释 酸连结酵素，将剪下的基因连接到特定的载体上， 义 最后将含有特定基因的载体送到大肠杆菌内培养，
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二、生命大厦的基本砖石
1. 生物体的结构层次 元素——生物小分子——生物大分子——细胞—— 器官——生物体
2. 组成人体的各种元素
C(9.4%)； H(64%)； O(25.5%)； N(1.4%)；
常量 元素
P(0.22%)；
S(0.05%)； Na+(0.003%); K+(0.06);
反应活化能。
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生 5. 细胞——生命的功能单位
命 大
1)分类：原核细胞(没有细胞核、细胞器)
厦
真核细胞(有细胞核、多种细胞器)
的
基
本
砖
石
大肠杆菌的细胞结构(原核细胞)
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生动 命物
大细
厦胞
(
的真
基 本
核 细 胞
)
砖
石
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生植
命物
大细
厦胞
(
的 基 本
真 核 细 胞
维生素 C 维生素 E 维生素 B
抗氧化， 消除自由基 辅酶成分
维生素 A 维生素 K 维生素 D
生成视黄醛 凝血 吸收钙
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生 4. 生命物质——生物大分子 命
*蛋白质
大 厦
各种生命现象的物质基础
核酸
的
多糖
基 本
1) 蛋白质是生物体的重要组成成分
砖 重量占细胞干重的一半以上(肌肉、皮肤、血液、毛发...)
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生 生物技术的诞生：
物 技 术
1953年 沃森(James Watson)和克立克(Francis Crick) 共同发现DNA (脱氧核糖核酸)双螺旋结构
释
义
Francis Crick & James Watson
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生
物 技 术 释 义
1972年，Stanford大学史坦 利可汉(Stanley Cohen)教 授发现质体DNA能送到大 肠杆菌中进行体外大量培 养；加州大学贺伯特波义
Biblioteka Baidu
厦 的
n个原子：至多 3n个自由度
基
平动自由度：3
本 砖
转动自由度：3
石
描述形状： 3n-6(如键长、键角、扭角)
(2) 分子结构的稳定性由分子间的相互作用维持 初级结构：共价键 高级结构：非共价键(氢键、离子键、疏水键、 范德瓦尔斯键)
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生 非共价键敏感易变，存储活性能，在生命运动中起
生物技术简介
同济大学物理系
一、生物技术释义
传统生物技术: 发酵、酿酒、制酱、育种等
当代生物技术：应用自然科学 原理，利用生命有机体(从微生 物到高级动物、植物等作为反 应器)及其组成(含器官组织、细 胞、细胞器甚至基因)，在生物 体内生产实用产品的一种技术 体系。
现代科学前沿：探索生命和宇宙的奥秘 (微生物学、 生物化学、化学工程等多学科密切相关的综合性边 缘学科。)
命 重要作用(扭转振动能量 ~ 微波范围)
大 厦 的
例：酶(一种特殊的蛋白质)的催化特点 高效：反应速度为无机催化剂的107 ~ 1013倍。 专一：每一种酶有自己特定的靶分子或靶反应，
基
即最适底物。
本 可控：能感受底物或产物的浓度变化，可调节。
砖
石 酶的催化机理：
酶蛋白和底物分
子间形状契合，
(~手+手套)降低
石 参与所有的生命活动(催化反应、代谢调节、机体运动、
物质运输、免疫防卫、遗传控制、记忆、思维, ...)
种类繁多，自然界：1010 ~ 1012种 ；人体：10万种 基本结构：氨基酸组成的长链，因结构不同而形成 不同形状，完成不同功能。
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生 命
2) 从物理角度看蛋白质结构
大 (1) 生物大分子——多粒子系统
以便获得大量的特定基因。然后配合基因转殖技术， 将特定基因送到动物或植物体内表达，以达到基因 转殖的目的。
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。
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生
物 生物技术产业包括： 传统生物技术产业