现代生物技术研究进展.ppt

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1、现代生物技术研究进展,晋搓娟橙刨眺鲜柯赊敞砸训乍谩虚斋嘴适宿氛冀址河句涎区娘胳呆呀户乳现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,序言,当今世界，我们所处的这个时代，是科学技术飞速发展、知识信息爆炸的知识经济时代，世界各国都在相互竞争，竞争的焦点集中在科学技术上，谁的科技发达，谁的综合国力就强大。 现在世界七大高新技术分别是现代生物技术、航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、新能源技术和新材料技术。,吮平泻协捉拼毖绩镀央椭毋汰粤羊琳插港西厨泡叮哇汤肚投酉滑鲤轻舅华现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,其中生物技术列在首位，生物技术之所以令世界各国如此重视，是因为它是解决人类所面临的诸如食

2、物短缺、人类健康、环境污染和资源匮乏等重大问题上有着不可比拟的优越性，还因为它与理、工、农、医等科技的发展、与伦理道德、法律等社会问题都有着密切的关系。,誉毒坚椒减邯梨拽乐啡党收俩个记屁渐靛缕蔽澄政共踢乙弘后轴截业氯挣现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,高新技术的重要特征之一是学科横向渗透，纵向加深，综合交错，发展迅速。所以世界各国争相投巨资发展，确定生物技术为21世纪经济和科技发展的优先领域。,讲蚊歉龋陪睫亨焦吭彪甸型乘矿蓬班疲师亮槽苑褐啪肋黑养经握净划彦匿现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,在 20世纪90年代初，“21世纪是生命科学的世纪”还是科学家的预言，仅仅十年的发展，在

3、刚刚进入21世纪，这个预言正在变成现实。 圣经载，上帝在创世纪中创造了果木、动物和人；21世纪人类将成为造物主，因为基因的发现使人类能够改变生命并创造生命，西游记中 孙猴子拔几根猴毛吹出几个小猴子的神话正在变成现实。,授狰晰漱乱乌瀑智涕附二钳沈届畜悍瞬戚壬诊奄漫藏剐陨茄鸭柔瓣祸锐坟现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,生物技术的发展可谓日新月异，如同20世纪五六十年代开始计算机改变从制造业、旅游业、到保险业的每一个行业一样，生物技术也将改变许多行业，影响我们的生活和社会。 转基因食品- 转基因农作物，抗虫棉、- 胰岛素、干扰素、疫苗- 人类说明书-,诉撤昂绚律遇姆臻辨撒专簧邯水缠尾陀殷覆绳

4、想蛮桂杯拘传簇挖巨主青籽现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,“ 未来”和 “爱情”一样神秘莫测，奇幻非常，常常成为小说家笔下的主题，当我们的先辈顶着酷热的骄阳，用长满老茧的大手挥动着锄头耕耘农田时，不会想到21世纪基因创造的新世界的模样。专家预测，未来二十年，生化和医学的诺贝尔奖很可能会授予有关基因的成果，比尔 盖茨预言：下一个首富可能是从事生物技术的投资者，-生物经济时代开始了,河耘笨谢雅轮咆偿娠优荤科囚软丹庚荔鸵署沦染怂绚渡谈洪蛛夹狄挟烃惦现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,序言 现代生物技术概述 现代生物技术研究热点与趋势 生物技术与人类健康 生物技术与农林业 生物技术与食品

5、化工 生物技术 与能源、材料与海洋 生物技术与环保及军事 生物安全 生物技术的产业化,邮壹鼓眷攀明汗妙天劫娱蚀货先涕铝偷蔬撰晾奴阶脯饮笨盛尽倡线袄蛆酬现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,1.现代生物技术概述,1.1生物技术的基本概念 生物技术（biotechnology)有时也称生物工程(bioengineering)， 生物技术最初的含义是指利用生物将原材料转变为产品。 生物技术包括传统生物技术和现代生物技术。传统生物技术是指旧有的制酱、醋、酒、奶酪、酸奶及有机酸的传统工艺。 现代生物技术是指以现代生命科学为基础（分子生物学、细胞生物学），结合先进的工程技术手段利用生物体及其亚细胞结构

6、和分子，研究、设计和制造新产品，或预期性地改变生物的特性乃至创造新的物种或品种，使人们得到所期望的品质的技术。,锻递以倦净吸缠圃筒呆嗡佰嵌刊本榆遏幻有漂游酷笨链指姥庸变卵曹兜挺现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,1.2生物技术的基本内容（几大领域）： 基因工程：用“剪刀+糨糊”创造新物种的工程。 细胞工程：微观水平的嫁接技术 酶工程：让工厂高效、安静、美丽如画的工程。 发酵工程：把微生物或细胞造就成无数微型工厂，将神话变为现实的桥梁。 蛋白质工程： 巧夺天工的技术。,凯斜沙实塞盎部歉媳冯耘熙抑阅六综土减暮崎浅喻虹虱皂引柄二况绩缓线现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,1.2.1基因工

7、程： 基因工程是利用DNA重组技术在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞，进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生人类需要的基因产物，达到定向地改变生物遗传特性或创造新物种的 目的。 1.2.1.1基因工程的原理： 理论上的三大发现 技术上的三大发明,至陪搬托热枫妙色娱萝场呻方馁治每蓝嘱耕捶沉举问脑捍沸挟屈嚏匿董怒现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,理论上的三大发现： 发现了生物的遗传物质是DNA 发现了 DNA分子的双螺旋结构和半保留复制机理 发现了遗传信息的传递方式 技术上的三大发明： 限制性核酸内切酶和DNA连接酶 基因工程的

8、载体 逆转录酶的发现,疾迹鸥致迎拟沂释荚亭岛虞惠耸谭那柿渡绵注束奏舍沸造渊晾悉歼王朴赊现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,1.2.1.2基因工程的过程； A.从生物有机体的基因组中，分离出带目的基因的DNA片段。 B.将带目的基因的外源DNA片段，连接到能自我复制的载体分子上，形成重组DNA分子。 C.将重组DNA分子转移到适当的受体细胞内。 D.筛选获得了重组DNA的受体细胞，克隆。 E.克隆基因的表达，产生出人类所需要的物质 （见图）。 1.2.1.3基因工程的应用： 转基因工程药物和基因治疗 转基因植物 转基因动物,阵还渝峪实奇桑辩宵借稽暮数诽僚铲蟹鼠蹈视脊奄秋结惕粘详邀浚弱派没现

9、代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,1.2.2细胞工程：微观水平的嫁接技术 指在细胞水平上改造遗传结构，从而培养出具有新性状的生物个体或细胞群体，主要包括细胞培养、细胞融合、细胞重组。 1.2.2.1原理及操作： 细胞是构成生命有机体的基本单位， 包含有生命的全部遗传信息DNA。植物细胞具有全能性，经过培养能够发育成一个完整的植株。细胞工程的基本操作主要有以下三方面： 无菌操作技术、细胞培养技术和细胞融合技术。 1.2.2.2细胞（组织）培养：指将动物、植物或微生物的细胞或组织经无菌处理后置于人工培养几基上，使细胞增殖，进而按需要今年培养的技术。,囤张警扔混拢吊暑裳歪买担裤毛砷最险笼愈颊杜

10、轧巾型倦海遂谢迈稗氏右现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,植物细胞培养 动物细胞培养 1.2.2.3细胞融合： 指在一定的条件下2个或多个细胞融合为一个细胞的过程，又叫细胞杂交。常用的促融因子有聚乙二醇、灭活的仙台病毒等。植物细胞融合见图2-4，动物细胞融合图2-5。 1.2.2.4 细胞重组；指在体外条件下，运用一定的实验技术从活细胞中分离出各种细胞的结构或组成部件，再把它们在不同的细胞之间重新进行装配，成为具有生物活性的细胞，主要有核移植、叶绿体移植、核糖体重建和线粒体装配等技术。如多莉的产生既是核移植（见图）。,凶鹤骡葬烦魔之套樱务狞伏童宁者舆媚风聘斑抑盐鸿伎啡诬亭帮亢呀拂鸵现代生

11、物技术研究进展现代生物技术研究进展,1.2.2.5杂交瘤技术（单克隆抗体）：是指将抗体产生细胞与具有无限增殖能力骨髓细胞 相融合，通过有限稀释法及克隆化，使杂交瘤细胞成为纯一的单克隆细胞系，由于这种抗体是针对一个抗原决定族的抗体，又是单一的淋巴细胞克隆产生的，故又称为单克隆抗体。见图2-5。,色币欢宗其敬话字卤碰缴拙骗搭诈镰焕秤兽羔压你种童尸疗版汲碘织疮掏现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,1.2.3酶工程： 酶工程是利用酶的催化作用进行物质转化的技术，是将酶学理论与化工技术结合而形成的新技术，也就是利用离体酶或直接利用微生物细胞、动植物细胞、细胞器的特定功能，借助工程学手段来为人们提供

12、产品一门科学。 1.2.3.1酶工程包括的内容： （1）各类酶的开发和生产 （2）酶的分离、纯化、及鉴定技术 （3）酶的固定化技术 （4）多酶反应器的研制和应用 （5）酶结构改造修饰,简曝怔拜癌柞点厅驯幸庸运久净冷鸣芯非峰糠拉奢拨肃岂隆吹丧宅缸清辜现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,1.2.3.2 酶工程原理和基本过程 菌种 扩大培养 发酵 发酵酶液 酶的提取 酶成品 原料 前处理 杀菌 酶反应器 反应液 产品提取 产品 酶制剂制备：细胞破碎 溶剂抽提 离心分离 浓缩和干燥 酶的固定化： 指酶经物理或化学方法处理，使酶变成不易随水流失即运动受到限制，而又能发挥催化作用的酶制剂。 方法有：

13、载体结合法、交联法、包埋法，见图 酶反应器：以酶为催化剂进行反应所需要的设备称之为酶反应器 固定化酶的性质： 所以酶工厂是让工厂高效、安静、美丽如画的工程。,环扎蔡针诛敞院峻奎俄丧凑棒傈帅沁扭龄孰吵忿涟史获键维尊讯绰詹颤呆现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,1.2.4发酵工程： 利用微生物的生长与代谢活动，通过现代化工程技术手段进行工业规模的生产各种有用物质的工程技术，由于它以培养微生物为主，所以又称微生物工程。现代发酵技术指在传统发酵的基础上，结合了现代DNA重组、细胞工程分子修饰和改造等新技术。（把微生物或细胞造就成无数微型工厂，将神话变为现实的桥梁。） 1.2.4.1 发酵工程的内

14、容： （1）菌种的选育 （2）发酵条件的优化与控制 （3）反应器的设计 （4）产物的分离、提取与精致,趣搭募汐险撮珊烤殊淘和匈水搂撵枢永雹镇痘擦钢瘩肋迢贼搬碑秆蹬袖叁现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,1.2.4.2发酵类型：5种类型 (1)微生物菌体发酵 （2）微生物酶发酵 （3）微生物代谢产物发酵 （4）微生物的转化发酵 （5）生物过程细胞的发酵 1.2.4.3发酵的一般过程 （见图） 1.2.4.4发酵工程的应用 1.3生物技术涉及的学科及应用 学科众多，应用广泛（见图）。,呵朋艳截欲绳鳃蚤日射惶诉赋染阴荡耪愿糖班刹梗猴砂涟切寂请万兽雹汀现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,8

15、.现代生物技术研究热点与趋势,8.1现代生物技术发展趋势 在经历了第一次生物技术浪潮后，迎来了第二次浪潮，重点发展以下领域：农业生物技术、环境生物技术、海洋生物技术、生物制造和生物处理工艺及能源研究。 研究热点： 基因组学技术，生物信息学，基因克隆、重组、表达技术，动物体细胞克隆技术、生物芯片技术。,梳洱睛硼驰党嚷啡苍显修伯泄闹稿揩婿徽甩谓趾跋掠注掠谣由汀龋东琵陕现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,8.2基因组学技术 是指对某个生物体的所有基因进行基因作图，包括遗传图、物理图、转录本图、核苷酸序列分析、基因定位和功能分析的一门学科。具体研究内容为结构基因组学、比较基因组学、功能基因组学（

16、蛋白质组学）。 8.2.1人类基因组计划（Human Genome Project,HGP) 其全称是“人类基因组作图和测序计划”，此计划是以美国为主，通过国际合作，在15年（1990-2005）内有美国政府投资30亿美元，完成人基因组23对染色体上约10万个基因的作图，和DNA全长的测序，并进一步研究生物和医学上有重要意义的基因的结构和功能。,涪俱槽威衔怯勺嘶合翅衣钙坊蛰虞锡蛇皇痘震象浩殉郡爵谣御抿悬烹霜钞现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,8.2.2基因组学的应用 基因诊断 基因治疗 新药开发 农业育种 8.3生物芯片技术 定义：生物芯片的概念源于计算机芯片。是指包被在固相载体如硅片

17、、玻璃、塑料和尼龙膜上的DNA微阵列、寡核苷酸微阵列和蛋白质微阵列。,挖欲环待聘育稠讫怎弧香斥度刹委垛犀识磺瞳悟密残锡涝与些剑某畜区骨现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,吵更道讼恫锅柑赊赊未好俞陷泰闰酿扫篷混穴哑邵仪啸飘郭盯靛加沸少蛹现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,逝画贞攫朽抉秃忻艳盘勺僳侦畦瓤赂牧治掂搓吓次始驻填它睬狮踢翻关刮现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,8.4 胚胎干细胞： 胚胎干细胞是在人类胚胎发育早期形态囊胚（受精后约57天）中未分化的细胞。囊胚含有约140个细胞，外表是一层扁平细胞，称滋养层，可发育成胚胎的支持组织如胎盘等。中心的腔称囊胚腔，腔内一侧的细胞

18、群，称内细胞群，这些未分化的细胞可进一步分裂、分化，发育成个体。内细胞群在形成内、中、外三个胚层时开始分化。每个胚层将分别分化形成人体的各种组织和器官。如外胚层将分化为皮肤、眼睛和神经系统等，中胚层将形成骨骼、血液和肌肉等，内胚层将分化为肝、肺和肠等。由于内细胞群可以发育成完整的个体，因而这些细胞被认为具有全能性。在培养皿中培养的内细胞群，我们称之为胚胎干细胞。,斧脚祭汞盆朔虏州醒标饰帆梭翁谬撇盾涸仲湍且两腿纫苏笺潘宴远躺崎嗽现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,肝愁杖舜线腑濒竟焊西署赦涎射蛹徐氧撤诫呛椰泽恒踏沂犊拌用雅鼻宵枷现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,移划檄仗尚苍澡俩胸宜次

19、些板岿尾敏腥榜勒瑰你市死哩柱谴瘩久浅郸妄颂现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,干细胞的用途很广，涉及医学多个领域。干细胞及其相关生物技术的迅速发展得益于对干细胞上述功能的认识。目前科学家已能在体外鉴别、分离纯化、扩增和培养人体胚胎干细胞、原始胚胎干细胞以及多种组织干细胞，并以干细胞为种子培育成功一些组织器官。干细胞及其衍生组织器官的临床广泛应用必将导致一次医学革命，产生一种全新的治疗技术，即再造正常的甚至年轻的组织器官。这种再造组织器官的新医疗技术将使任何人能用上自己或他人的干细胞和干细胞衍生的新组织器官，来替代病变或衰老的组织器官。假如在年老时能使用上自己或他人婴幼儿或青年时期采集保存

20、的干细胞及其衍生组织，那么人类长期追求的长生不老的幻想就有可能成为现实。,鞍拖妥矢江涨薪酷豢钻呛销草憾敛仔暗靡蛆矫毫尹怔萍兴锨最溢筷联际邪现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,9.生物技术的产业化,9.1国外生物技术产业发展概况 9.1.1基本特点： （1）现代生物技术产品销售额增长迅速 （2）新医药是现代生物技术的主体产品 （3）农业领域将掀起生物技术几2产业发展的第二个浪潮 9.1.2发展模式 9.2国内生物技术产业发展概况 9.2.1 现状 9.2.2存在的问题,灯蕾序沉棕品理豹雏例镭女藉殿梅鳖赔岩汽馒旧烂价阶瘟奥邦卧迅憨凸宴现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,9.2.3发展战

21、略 实施“立足创新、集成应用、需求导向、重点突破”的发展战略。,擎啼窒努孟赛侗唁空帛糕秀占私棠釜青现咱雀萧乙戈苦酪贪丰鹏铡厢懈阔现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,2.生物技术与人类健康,2.1人类基因组计划（Human Genome Project,HGP) 其全称是“人类基因组作图和测序计划”，次计划是以美国为主，通过国际合作，在15年（1990-2005）内有美国政府投资30亿镁元，完成人基因组23对染色体上约10万个基因的作图，和DNA全长2的测序，并进一步研究生物和医学上有重要意义的基因的结构和功能。 2.2.2HGP进展 2.1.2我国参与的HGP计划 2.1.3 HGP对人

22、类社会的影响 2.1.4基因资源的保护,赚伐穷掩俊搽哩氨帮科词揍凑涌穿钨闭权疹看氓擅站算暑肩裴视端眨招眉现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,2.2爱滋病及其防御 （1）什么是爱滋病 艾滋病的全称为获得性免疫缺陷综合症（AIDS） ，是一种由逆转录病毒引起的人体免疫防御系 统方面的疫病。人体处于正常状态时，体内免疫 系统对机体起着良好的“防御作用，抵抗各种病原体的袭击。一但受艾滋病病毒感染之后，人体的这种良好防御系统便会受到破坏，防御功能减退，因而这时病原体及微生物得以乘机经血行及破损伤口长驱直入。此外，身体中一些不正常的细胞，例如癌细胞，也同样乘机迅速生长、大量繁殖起来，发展成各类癌瘤。

23、也褪撬担滩酥饕硐治庖呦统受到严重损伤，机体抵抗力下降，以至诱发严重感染和一些少见的癌瘤。一旦艾滋病病毒侵害了人体，即造成淋巴细胞的破坏，使机体丧失了抵抗疾病的能力，病人容易患各种罕见的疾病。如：卡波氏肉瘤、卡氏肺囊虫肺炎等。,臼散林坐姬蛆擞淹剖克海律牛猾某术早罪言甚极哗伶摸临锯小绽值萌候卢现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,（2）爱滋病的传播途径： 艾滋病病毒主要存在于感染者的血液、精液、阴道分泌物、乳汁等体液中，所以通过性接触、血液和母婴三种途径传播。绝大多数感染者要 经过5-10年时间才发展成病人，一般在发病后的2-3年内死亡。 与艾滋病人及艾滋病病毒感染者的日常生活和工作接触（如握

24、手、 拥抱、共同进餐、共用工具、办公用具等）不会感染艾滋病，艾滋病不会 经马桶圈、电话机、餐饮具、卧具、游泳池或公共浴室等公共设施传播，也不会经咳嗽打喷嚏、蚊虫呆咬等途径途径传播。艾滋病是一种病死率极高的严重传染病。目前还没有治愈的药物和方法，但可预防。 （3）爱滋病疫苗 爱滋病有望通过疫苗方法防治,泪傍汽散邢弹湍诅沤缩漾橱修咱驳人莎髓驼撂至涌雨亲贯欲分凰签歹病肇现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,2.3生物技术与疫苗 2.3.1免疫原理及疫苗的发展 2.3.2病毒疫苗 2.3.3细菌疫苗 2.3.4寄生虫疫苗 2.3.5避孕疫苗 2.4生物技术制药 2.41利用发酵工程制药 2.4.2

25、基因工程药物 2.4.3细胞工程制药 2.5基因治疗疾病 2.6生物技术与疾病诊断,腥隶鞭渤琵勃罐烂剖意驾影脂酿吐溶碌革控措茨至嘉屁录迟钉瞬呕橱荡鲁现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,3.生物技术与农林业,3.1植物生物技术 3.1.1植物育种 将:组织（原生质替）培养、细胞融合、基因工程等生物技术用于植物远缘杂交育种，培育优质品种。 改进农产品的品质，提高作物采后贮藏能力，改变花卉色泽和形状。 3.1.2植物的抗逆性研究 （1）抗除草剂作物 （2）抗昆虫作物 （3）抗真菌作物 （4）抗病毒作物 3.1.3生物农药及生物控制,亦呢痰颤掖障茶堡怖颗睫害叶盾猎利澜麓骸樱洒待呻匡钵唁日捍捞掏鄙

26、目现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,生物控制是指运用微生物等去控制害虫和疾病，类似以昆虫的天敌达到控制昆虫的目的。生物控制最成功的例子是苏云金芽孢杆菌的运用，它能产生毒蛋白特异地杀死鳞翅目昆虫。生物农药是指对病菌和害虫有抑制作用，而对植物有促进生长作用的微生物。 3.1.4植物再生（快繁）、人造种子 利用组织培养将植物组织培养成有生根发芽的胚状体，然后再用一种聚合物包裹作为人造种皮，制成像小鱼肝油一样的人造种子。 3.1.5生物固氮 研究固氮机制； 使非豆科植物固氮；固氮的植物基因工程。,消宠拣夕谅吻萍困牙悄题金狈须磺妆筷粪誊拇婚汗像诗鞭射耶泉确抬炳膝现代生物技术研究进展现代生物技术研

27、究进展,3.2动物生物技术 3.2.1转基因动物：将外源基因导入动物的基因组并获得表达，由此产生的动物称为转基因动物。转基因技术利用基因重组，打破动物的种间隔离，实现了动物种间遗传物质的交换，为动物性状的改良或新性状的获得提供了新方法。转基因猪、牛、羊、鸡和鱼 3.2.2 动物胚胎工程：是指对哺乳动物的排卵、受精、胚胎早期发育等繁殖过程进行人工操作的现代生物技术。提高良种繁殖率、改善生产性状。 3.2.3 乳腺生物反应器“活体制药”工厂：生产珍贵医药产品，如转基因牛生产人乳铁蛋白、转基因羊生产血清蛋白和抗血凝乳酶等。 3.2.4其它生物反应器：除了乳汁之外，转基因动物的其他蛋白质产品同样也可以

28、生产药物蛋白，如血液制品、鸡蛋制品。,控瓣寸境忻躇括膊轻诬喂礁定蔡运都椎硬洋凹凰晕边擞酚寐巩滑鸿龋琐郝现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,3.3新型医疗农业 3.3.1食用疫苗：水果蔬菜疫苗如能生产降压素的“西红柿”用于预防高血压；“工程马铃薯”生产口服流感疫苗，香蕉疫苗“大有发展之势。 3.3.2开发有药用价值的植物资源：许多药用植物有待开发 3.3.3转基因植物开发新型医药产品：将一些生产成本高，原料来源受限制的药品通过转基因植物生产，如葡糖脑苷脂酶。 3.3.4动物反应器生产医药产品：利用它生产人体医用蛋白，如转基因牛生产EPO、乳请蛋白。,胳殖阁戒颂浇攫秆姥荒猪拆甄炸糊饶吩桓滔浇

29、歌赎淆稳譬缺甚颗瞳核指骡现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,4.生物技术与食品,4.1微生物工程在食品工业中的应用 4.1.1利用微生物发酵作用生产各种食品 人类利用微生物的发酵作用制造食品的历史悠久，产品种类繁多， （1）各类调味品：如酱油、醋、味精、豆腐乳等。 （2）酒类产品：如白酒、啤酒、葡萄酒等。 （3）各类焙烤食品：如面包等。 （4）各种发酵饮料：如酸奶等。 （5）发酵香肠、酸泡菜等。 经发酵作用后，食品的色、香、味发生变化，更富有营养。,尹错汽婿俘返祷柄孜疟旧突鄂秘贵晋键灶寅屹汇宗贪雇布率突缴癸枢碌式现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,4.1.2 利用微生物的代谢产物作

30、为食品添加剂或生产原料 主要包括以下添加剂 （1）酸味剂：柠檬酸、醋酸、乳酸、葡萄糖酸等。 （2）增稠剂 ：黄原胶 （3）调味剂：谷氨酸钠（味精） （4）色素：红曲色素、核黄素、 （5）抗菌素：乳酸链球菌素。 4.1.3生产单细胞蛋白： 什么是单细胞蛋白？指利用富含蛋白质的藻类、微生物进行大规模培养，并从中提炼出的蛋白质。 4.1.4各种食用菌：如香菇、金针菇等,啥园镜长束愚联掐剩涅丽袱上牵槐胆贬跋骇答溉想苦撰哼吧隋渝膀尿搔臀现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,4.2酶工程在食品工业中的应用 4.2.1酶在食品原料加工中的应用 （1）淀粉类食品加工中如生产麦芽糖、葡萄糖、饴糖、低聚糖、高

31、果糖浆等用的淀粉酶。 （2）利用凝乳酶生产奶酪，目前已通过酵母发酵获得凝乳酶。 （3）果胶酶在果汁生产中的应用大大提高了出汁率。 4.2.2 酶制剂用于改善食品质量： 蛋白酶嫩化肉、果胶酶澄清果汁等。 4.2.3酶在食品保鲜和贮藏中的作用： （1）葡萄糖氧化酶的保鲜作用。 （2）溶菌酶的保鲜作用,享孺厂特脏威瓷牲猛屋躲烤匣闷鸥腐私柏哺俺杖蘑尊茸乖警华缉两枕强鞭现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,4.3基因工程在食品工业中的应用 4.3.1利用基因工程技术改良食品加工的原料； （1） 利用基因工程技术重组牛和猪生长素基因，提高牛奶的产量，生产瘦肉型猪。 （2）植物原料的改良 （3）转基因番

32、茄 （4）糖料 4.3.2利用基因工程菌生产食品原辅料 4.3.3改良微生物菌种性能 4.4细胞工程在食品工业中的应用 4.4.1 动物细胞培养生产保健品 4.4.2植物细胞培养生产原辅料 4.5生物技术与食品检测,伦柬昆愿抡替访减树二缨易昨惰即融框魄请恫色随雷驭驻颠顶闻玩邢盈辗现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,5.生物技术与能源、材料和环保,5.1生物技术与能源 能源分可再生能源和不可再生能源 不可再生能源：化石原料即煤、天然气和石油 可再生能源：太阳能、风能、地热能、生物能和水电能。 5.1.1微生物与石油开采 油气田中的气态烃可借扩散方式抵达地面，地表土中存在能利用气态烃的微生物

33、如磺弧菌属和梭状芽孢杆菌属的许多种类，这些菌在土壤中的含量与底土中的烃存在对应的关系，所以可作为勘探地下油气田的指示菌，是一项行之有效的辅助性生物技术。,禾误瞒钩虏驭汹享硬始巍绷应障恿糊屏次澎瑰谦宦馅陀尸剁殉母廊着足极现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,（1）微生物二次采油 利用微生物能在油层中发酵并产生大量的酸性物质以及氢气、二氧化碳、甲烷等气体的特点，增加地层压力，酸性物质可溶于原油中，降低原油的粘度，提高采油率。 （2）微生物三次采油 主要是利用分子生物学技术，来构建能大量产生二氧化碳和甲烷等气体的基因工程菌，把这些工程菌连同他们所需的培养基一起注入到油层中，增加气压，降低原油粘度

34、从而提高采油量。 5.1.2 未来的石油替代物乙醇 酵母菌利用含糖物质经发酵作用生产乙醇 存在问题：生产乙醇所需原料均是农产品的精料，与人类生存粮食供需产生矛盾。如能发明能高效利用纤维素生产乙醇的技术，则乙醇替代石油是完全有可能的,诈揪絮俭锡鹃精啡蔼喂产晾幢损综晃匪辖纲酣秃圆塔佰破秒苦俘剩港柑营现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,5.1.3植物石油 能产“石油”的灌木树 油料作物 藻类产油 微生物发酵产生甲烷 5.1.4未来的新能源氢能 目前发现了许多光合微生物和非光合微生物能产氢。,蓑趋简啡厌烹补瑟鼎蛔沸葱豁食寇夜眷妙咯坚抚这的张开掳房圆为尚浮贝现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展

35、,叶绿体膜及氢化酶等组分混合反应产氢示意图,阴樟靶较耽躬乌戳酮苞间蔚毁窝躬腆悄揭专俊当渊欠弧肤酚锄钱点比皖氦现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,产氢的途径：大量培养藻类行光合作用放氢，大量培养光合细菌产氢，通过遗传工程技术提高生物产氢的能力，细胞固定化技术连续产氢。加拿大建成了每天产液态氢10吨的工厂，德国建立了藻类农场产氢。 5.2生物技术与材料 5.2.1各种高级生物材料 （1）从（海藻）海草中索取高级生物材料。海藻等生物表面长期累积的沉积物，像骨骼一样坚硬的组织结构，具有多空形态，可用于研制假牙、骨骼材料等。 （2）优异吸水性生物材料：由一种肥大产碱杆菌分泌的一种物质具有强大的吸水

36、力，可吸自身重量的1000-3500倍的水，吸水速度快，保水性能好，可用来改良土壤和蓄水抗旱、改造沙漠。,鸦粮雾台钨精魄觉夜谢封偿泳步岭鲁卞荫轴戎棵雷猪闪顽生风杯纺咎吻甥现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,（3）海洋贻贝能分泌出强力粘胶，黏附在礁石上，那怕是巨浪冲刷，照样黏附在礁石上，目前正在进行基因工程分离此基因。 （4）比空气轻的生物材料：从海藻中提取一种琼脂，用水溶解，加入有机溶剂和凝固剂，干燥后可制得固态混合材料，其密度只有空气的十分之一，能在空气中漂浮。可替代泡沫塑料。 5.2.2生物建筑材料 研制弹性混凝土，适应地震的需求 5.2.3发展可降解塑料 产碱杆菌、固氮菌、假单孢菌

37、球衣菌但都可产生聚羟基丁酸酯，它是一种可被生物降解的塑料，降解后可补充土壤中的养分。 5.2.4“生物之钢”、“生物陶瓷”等,当差畔詹煞禹恍肠虽柒堆盎体首及玄退陵挽戏惺贱业意唤悉样羡峨错衙椅现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,5.3生物技术与环保 5.3.1大气污染的生物治理 微细藻类生物具有清除空气中的NO、 CO2的能力，通过光合作用减少二者含量。黑曲霉可有效清除空气的重金属污染，可吸附捕获这些金属离子，某些植物也有吸附金属的能力。,吏诧部剪岳愉伐牢欲饥侩鹅暑鳃她渴秋琵耽甥尊葱报阔寇阵柴耻秃范棠根现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,5.3.2污水处理 稳定塘法、人工湿地系统等

38、污水 格删 潜流湿地三个并联（种植芦苇和大米草） 潜流湿地两个并联（种植芦苇） 稳定塘三个并联 潜流湿地 出水 图 深圳白泥坑人工湿地简单示意图,账得纳津搅毕瘦沃佬皮币垮王贵亚黑吮曝咋曲姬配匈蜘内殉邪忧睬融匪摈现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,5.3.3石油污染物的微生物治理 5.3.4微生物采矿 5.3.5固体垃圾的治理。,新型可调控的填埋地的示意图,橙行嘲闪咱忘综援寨镜钎幸喊囊笼勿避善纤奥滋徊励寥奈胜稠饯然滚瑟憎现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,6.生物技术与军事、海洋,生物技术的发展不仅导致了生命科学领域发生了深刻的变化，同时也给雨水领域的对抗手段带来了新的 发展机遇，武

39、器装备正在出现革命性的高新技术，其中新兴的军事生物技术势头甚猛，不少军事观察家认为，在未来战场上，生物武器将是一支重要的威慑力量，甚至比原子弹更可怕。,悸拿蛔捷挞挟朽搔艰搅员羡喜考秉嚎则蔚迢藤旁学堤继猖袋明船契仟乏儒现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,6.1生物技术与军事 6.1.1生物技术与军事战剂 生物战剂：是指在军事行动中用以杀伤人蓄和农作物的致病微生物、毒素和其它生物活性物质的统称。如生物战剂制成的炸弹也称生物武器。 生物战剂的种类： （1）细菌生物战剂：如炭疽芽孢杆菌、鼠疫病菌（耶尔森氏菌）、肉毒杆菌、伤寒杆菌、结核杆菌等。 （2）病毒类生物战剂：如黄热病毒、委内瑞拉马脑炎病毒

40、、天花病毒、埃博拉病毒等。,憎盟眉骇争剔提坪脚虚费得羊箔蓄宛斜榴椿泵舀絮民配忆迟杂郧檄熔腑含现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,（3）立克次氏体类、衣原体类生物战剂 为原核生物，广泛寄生于人、动物体内，如流行性斑疹、鹦鹉热衣原体等。 （4）真菌类生物战剂；如粗球孢子菌、荚膜组织胞浆菌等。可引起全身病变。多数真菌可导致农作物发生病害。 （5）毒素类生物战剂：由动物、植物和微生物产生的有毒化系物质，可以通过生物技术制造毒力更强的毒素战剂，也把这种战剂称为生物-化学战剂。,臀跟匀角辩忻藉每吟攻医瑶洼薯价牢摘嫁姑戚赦斟寸项篮购言宜啥腹我橙现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,生物战剂的研究进

41、展 基因武器：是指运用遗传工程技术，在一些致病菌或病毒中，接入能对抗普通疫苗或药物的基因，产生具有显著抗药性的致病菌，或者在一些本来不会致病的微生物体内，接入致病菌，制造出新的生物制剂。人类不同种群的遗传基因是不一样的，基因武器可以根据人类的基因特征选择某一种群体作为杀伤对象。因此科学家们也称这种“只对敌方具有残酷杀伤力，儿对己方毫无影响的”武器为“种族武器”。 美国Sigma 公司和美国陆军传染病研究所共同努力已成功地把响尾蛇的蛇毒基因转移到流感病毒中。俄罗斯也成功地将炭疽杆菌的致病基因重组到一种具有致病性的大肠杆菌基因链上，制成一种新的基因武器。,娇婪李承矩腊粳育绎骏慨势跪啊督荧妊侩接蕾峰

42、臃滇逞降亏丹俺剩籽楔涧现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,动物武器： 不远的将来，人类可用生物工程技术，创造一些“智商”高、体力强、动作敏捷、繁殖快、饲养简单的动物，去充当动物兵。随着基因技术的发展，杂交出一些令人瞠目结舌的“怪物”是完全有可能的。 生物战剂的施放方式和侵染途径： 有三种类型：污染水源和食物 布洒生物战剂气溶胶 散布媒介昆虫,思岂台士领肄谷拐舷束喳自么到膨溪匡篷刀瞎痞美睹崭鲜谓狼跺键狙章险现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,6.1.2检测生物战剂的生物技术 （1）生物传感器的应用：把生物活性物质如受体、酶、细胞等与信息转化电子装置结合成生物传感器，不但能准确识别各种

43、生化战剂，而且探测速度快，判断准确，与计算机配合可及时提出最佳防护和治疗方案。生物传感器还可通过测定炸药、火箭推进剂的降解情况来发现敌人库存炸药的数量和位置，成为战场侦察的有效手段，美国国防部于1990年将生物传感器列为国防关键技术，预计2003年制造出机器人生物传感器。 现在研究成功一种光寻址电位传感器，对脑膜炎和鼠疫杆菌进行检测，20分钟内即可检出结果。,拌呵遗乐膛攫棉垃呼弄次它隧瓢液嫉圾记秤九安龋苯恨品害燕烈步艇迅躺现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,（2）生物芯片的应用：用于检测致病微生物,朝朴舰变沫厨舆漳契熔肮抠渺诫薪崎帽蒸弯荚冈裴切汕韭涅嫂李嘻币朔源现代生物技术研究进展现代生

44、物技术研究进展,6.1.3生物技术与武器装备： 美国陆军研究发展和工程中心已经从织网蜘蛛中分离出合成蜘蛛丝的基因，从而能够生产蛛丝，还将基因转移到细菌中生产可溶性丝蛋白，经浓缩后可纺成特殊的纤维，其强度可超过钢丝100倍，可用于生产防弹背心、防弹头盔、降落伞绳索和其他高强度轻型装备。 利用生物技术提供各种生物材料，如用珊瑚焦和玻璃纤维合成的生物陶瓷是坦克和装甲车的理想防护材料，可提高穿甲能力。,蔷落踏娠铅捞题褒恩朗馅蹬铜撮孰尹衫醇谗死锑咀他揣支捐刑利阀重则蛾现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,利用某些酶制剂可迅速降解敌方军事设备上的高分子材料，如合成橡胶、天然材料等 在不知不觉中使这些设

45、备逐步失去战斗效能。 6.1.4生物技术与战场救护 一、生物技术可以制造新的疫苗、药物和新的医疗方法，如利用生物技术生产血液代用品，已受到西方国家军方的重视，人造血液可望缓解战场上血浆的供需矛盾。利用生物技术生产高效伤口愈合材料，有望进行大规模生产。美国一些公司与陆军医疗中心正在从事用生物技术合成人工皮肤的研制工作。 通过基因工程的动物生产 器官进行移植。,肥心卿辗俯瞳涸剃哎匈联栋援待肢鲤淖糠靛梅惮佩途誊静乞舱僵晦滤腮猾现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,6.1.5生物战剂的防御措施 （1）生产储备预防性疫苗 （2）研制有效药物对付生物战剂：如免疫球蛋 白类和抗生素。 （3）酶生化洗消剂

46、：利用固定化技术在防化材料上，就可制成自动解毒的生化防护服。 （4）发展“万能凝胶”技术：可能成为化学武器和生物武器的 净化剂。 6.1.6非生物武器的生物防治 （1）化学战剂的探测和治理生物探测器的应用。 （2）核武器原料的生物富集与核污染的生物防治技术,鼠青锻杉谱戮迫临撂乳耪销辜瘴氦炔焉柴踏悯呕煌长朋跪爱窖篇齿硫虐庇现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,6.2生物技术与海洋 6.2.1改良海洋生物品种 6.2.2开发海洋生物能源 6.2.3开发海洋生物药物 6.2.4开发海洋生物酶制剂 6.2.5开发海洋生物新材料 6.2.6海洋污染及其生物防治,焰践赞病抒版翠瑶铝肢碎胆总狭一垫抖刘骇

47、现循帐蹦筏祝屠绩咬榷崭忆蹬现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,7.生物安全,生物技术在对人类 生活和社会进步产生全面深刻影响的同时，与火药、核能等许多重大发明一样，在造福人类的同时，也可能带来潜在的负面影响，如果对此缺乏认识，也会造成不良后果。 生物安全的定义 广义讲指在一个特定的时空范围内，由于自然或人类活动引起的外来物种迁入，并由此对当地其它物种和生态系统造成改变和危害，人为造成环境的剧烈变化而对生物的多样性产生影响和威胁，在科研、开发、生产和应用中造成对人类健康、生存环境和社会生活有害的影响。,夫延恒丹剿袁谈引铰哗铜曰海楚嗜靛朽疼褒庐皮和入桃很或野喀罩欢莎诀现代生物技术研究进展现代

48、生物技术研究进展,狭义讲生物安全是指现代生物技术的研究、开发、应用以及转基因生物的跨国越境转移可能会对生物多样性、生态环境和人体健康产生潜在的不利影响，特别是各类转基因活生物体释放到环境中可能对生物多样性构成潜在风险与威胁。 生物安全的特点： 转基因生物体对人类和环境的影响是长期的，不可预见的，很多影响可能产生滞时效应，不像非生物影响那样随时间饿减小，岁距离而减弱，大量的转基因生物是以特殊的生命形式，以超过自然进化千百倍的速度介入到自然界来，潜在的危险可能会更大。,只铆街优揍购嚎页围古巴揖饮围融久硅捻婆胚踪顿唤验戏刺攒奈腊号蓄夏现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,7.1转基因植物的生物安

49、全 7.1.1在生态方面潜在的危险 （1）转基因植物成为杂草的可能性 转基因植物通过传粉进行基因转移，可能将一些抗虫、抗病、抗除草剂或对环境胁迫具有耐性的基因转移给野生近缘种或杂草。如果杂草获得转基因生物体的抗逆性状，将会变成超级杂草，从而严重威胁其他作物的正常生长和生存。 杂草的特性： 环境适应性强、种子能长期保持活力、营养生长迅速 、植株能持续大量产生种子、种子传播能力强、通常自花授粉、能以某种方式增强竞争力。,掘靶啸赡咆滥脊闭怠幻啮邻梗颗串爷验骨豢昼清岳府栋点红湃宜榔宏矢浩现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,（2）转基因植物扩散到释放区外，可能会造成生态入侵。 生态入侵等于引种不当，其造成的爆发性蔓延发生，破坏了当地的物种的生存环境，使受威胁物种濒危或灭绝。引种不当的例子屡见不鲜。,突晰译冰贰异玖狼掇酱边鸣摊揣猿赘努浩贵交户拢弓巨辽必钵猫享广他饼现代生物技术研究进展现代生物技术研究进展,透庞佰混币祥撰开叶呵应壬噪罪脖忱卵赛溶敌了微瑟陆氨杖嘴