最新沪科版高中生命科学拓展型课程：4--生物工程-复习课件

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克隆表达 30余个极端工业 酶基因，完成18 个极端酶的纯化 与表征；阐述了 极端酶的结构位 点和适应机制；
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甘露聚糖酶 和乳糖酶在酵母 中高效表达，建 成生产示范装置。
生物工程的主要领域
发酵 工程
生命 科学
生物 工程
主要 领域
工程 科学
基因 工程
细胞 工程
酶 工程
主要服
务领域
人类
工农
资
健康
业
源
发酵工程
现代啤酒的发酵生产工艺
纯培养厌氧分批 补料发酵技术
分批补料发酵生产乳酸， 使得乳酸的发酵水平达 200g/L，光学纯度达97.4% 可满足聚乳酸的生产需要；
生物高分子材料生产
绿色可降解环保 型聚，乳酸树脂具有 环境友好型的优势， 并能够胜任大部分合 成塑料。
建成一条我国第 一，世界第二的年产 5000t绿色可降解环保 型聚乳酸树脂工业示 范线，收率达到理论 收率的90%，分子量 大于10万。
• 我国建立了水稻高效规模化的转基因技术的 体系，形成年转化5000个基因的技术能力， 并已经对上千个基因进行了转化和功能分析， 构建了面向全国的开放平台。
• 我国转基因水稻涉及抗虫、抗病、抗逆、品 质、养分高效利用和高产等，在国际顶级学 术刊物上发表数篇重要科技论文。
酶工程
从生物质到生物柴油
ຫໍສະໝຸດ Baidu
北京化工大学开发的酶法发酵生 产生物柴油已在秦皇岛和上海实 现了生物柴油的万吨级产业化；
能
环
源
境
生物工程的学科基础及主要领域
微生物
工程菌
发酵工程
基因工程
酶
酶工程
产品
动植物个体或细胞
细胞工程
优良动植物品种
生物工程主要领域之间相互关系示意图
生物工程的特点
[高效性和经济性]：
基因工程应用举例 与医药卫生 （1）生产基因工程药品 ①优点：高质量、低成本 ②举例：胰岛素、干扰素、 乙肝疫苗等 （2）用于环境监测：用DNA探针可检测饮水中病毒的含量 ①方法：使用一个 特定的DNA片段制成探针，与被检测的病毒DNA杂交，从而把病毒检测出来。 ②特点：快速、灵敏 （3）基因治疗 ①含义：把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到 治疗疾病的目的。②举例：半乳糖血症（病因、研究成果） ③发展前景：许 多遗传病及疑难病症将被人类征服。 细胞工程作为科学研究的一种手段，已经渗入到生物工程的各个方面，成为 必不可少的配套技术。在农林、园艺和医学等领域中，细胞工程正在为人类 做出巨大的贡献。利用细胞工程技术进行作物育种，是迄今人类受益最多的 一个方面。我国在这一领域已达到世界先进水平，以花药单倍体育种途径， 培育出的水稻品种或品系有近百个，小麦有30个左右。其中河南省农科院培 育的小麦新品种，具有抗倒伏、抗锈病、抗白粉病等优良性状。 [清洁和低耗][强调技术设计][可遗传和可扩散] [对人类伦理道德观念有影响]
综合利用
工业酶制剂是重要的大宗发酵产品，也是实现绿 色化学的重要工具。是基因工程、蛋白质工程、发 酵工程的融合。
例如：碱性甘露聚糖酶（水解纤维素）的高表达与产业开发
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完成高温、 酸性、碱性、以 及耐盐碱的甘露 聚糖酶、纤维素 酶、淀粉酶、葡 萄糖苷酶等多种 极端酶产生菌的 分离，获得146 株极端微生物；
我国肥料资源十分匮乏，
例如：再过20年中高品 位磷矿开采殆尽；
化肥肥效易下降且会造
成大量氮、磷污染地下水。
生物肥料提供氮素， 转化难溶磷钾，促 进作物生长；
生物肥料环境友好。
生物肥料关键技术突破：
• 生物肥料高效菌种资源库的不断充实； • 突破秸秆快速腐熟技术； • 高密度发酵工业； • 生物肥料高效载体研究的突破。
胞，得到了外表和作用与干细胞十分相似的新细胞—iPS细胞（诱导性多 功能干细胞）。 • 2008年，科学家们用基因技术彻底消除细胞的发育“记忆”，从而使其回 到原始胚胎状态，这就是细胞重编程（reprogramming cell），被 Science杂志评为2008年十大科学进展之首。
基因工程
转基因植物
干细胞与组织工程
• 胚胎干细胞的多能性为发育生物学和医学提供了很多可能的应用，但是提 取干细胞通常会毁坏胚胎，这项研究引发了生物伦理的激烈讨论。2006年， 日本研究人员报告一个能避开人体胚胎干细胞实际与伦理问题。他们将4
个基因（Oct4，Sox2，Klf4 和c-Myc）导入在培养皿中生长的小鼠尾部细
生物 燃料
目前生物法生产乙烯新增产值5.76亿，新增利润7654 万元乙烯的生物炼制技术的成熟促使一系列大宗化学用品 的生物法的发展。
对现有500t/a秸秆乙醇 中式生产线技术改造
生物法生产大宗化学用品具有很强的潜力和很大的 利润，更具有经济环保的优良性质。
生物肥料
我国是世界上肥料消费量第一的大国，化肥对我国粮 食的贡献占50%以上；
第2节 细胞工程
细胞工程是什么？
在细胞水平上，以细胞生物学理论和技术为基础，结 合现代工程技术手段以及其他学科的科学原理和技术， 研究、开发和利用细胞的现代生物技术。
生物酶法生产生物柴油产业化装置
清华大学与湖南海纳百川生物 工程有限公司合作，建成了
全球套酶法工业化生产生物柴 油装置，运行结果表示该酶法 新工艺在经济上与目前的化学 工艺相比具有很强的竞争力。
发酵反应器工程
菱花和阜丰集团采用绿色制造新技术发 酵生产谷氨酸，并自主研发了一种新型大型 的谷氨酸发酵罐，将产率提高了0.5%，且降 低了能耗和设备成本。
沪科版高中生命科学拓展 型课程：4--生物工程-复
习课件
生命科学
生物 工程
工程科学
发酵 工程
基因 工程
分子水平
细胞 工程
细胞水平
酶 工程
动物组织和 干细胞技术 细胞培养技 术
细胞融合技 术
细胞核移植 技术
第1节 生物工程概论
细胞工程 发酵工程
生物工程 综合性应用
基因工程
生物反 应器工程
酶工程
生物工程，一般认为是以生物学(特别是 其中的微生物学、遗传学、生物化学和细胞 学)的理论和技术为基础，结合化工、机械、 电子计算机等现代工程技术，充分运用分子 生物学的最新成就，自觉地操纵遗传物质， 定向地改造生物或其功能，短期内创造出具 有超远缘性状的新物种，再通过合适的生物 反应器对这类“工程菌”或“工程细胞株” 进行大规模的培养，以生产大量有用代谢产 物或发挥它们独特生理功能一门新兴技术。