生物技術(shù)概論總論生物技術(shù)概論第一節(jié)：生物技術(shù)的概念第二節(jié)：生物技術(shù)的發(fā)展史第三節(jié)：生物技術(shù)的技術(shù)組成第四節(jié)：生物技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展第一節(jié)：生物技術(shù)的概念第一節(jié)生物技術(shù)的概念第一節(jié)Biotechnology生物技術(shù)的英語含義Bio(生物)Technology(工程、技術(shù))Bioengineering=Biotechnology生物技術(shù)=生物工程

Biotechnology生物技術(shù)的英語含義KarlEreky1878-1952HungarianagriculturalengineerBiotechnologyofMeat,FatandMilkProductioninanAgriculturalLarge-ScaleFarm(1919)甜菜(SugarBeet)“Anyproductproducedfromrawmaterialswiththeaidoflivingorganisms.”“在生物體的幫助下，將原材料轉(zhuǎn)化成任何產(chǎn)品的過程”KarlEreky“甜菜養(yǎng)豬”的“生物技術(shù)”KarlErekyBiotechnologyofMe古代中國“釀造”的“生物技術(shù)”糧食醬油、酒……微生物古代中國“釀造”的“生物技術(shù)”糧食醬油、酒……微生物

AlexanderFleming青霉菌(Penicillium)Fleming“制造青霉素”的“生物技術(shù)”青霉菌青霉素培養(yǎng)基AlexanderFleming青霉菌(Penicill物料生物體產(chǎn)品物料生物體產(chǎn)品不同國家對生物技術(shù)的定義

生物技術(shù)是應(yīng)用分子和生物細(xì)胞的工藝來解決問題、進(jìn)行研究、生產(chǎn)產(chǎn)品并提供服務(wù)的一種技術(shù)。美國2001年

生物技術(shù)是指在自然或人工狀態(tài)下，直接或間接地將科學(xué)和工程學(xué)方法應(yīng)用于有機(jī)體的活體或部分組織，以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)和服務(wù)過程進(jìn)行創(chuàng)新或改進(jìn)現(xiàn)狀的目的。加拿大1997年

生物技術(shù)是一種技術(shù)，它應(yīng)用或模仿了活體有機(jī)物的能力以改變物質(zhì)。日本1999年

利用科學(xué)和工程學(xué)的原理，通過生物學(xué)方法進(jìn)行材料加工，以及通過分離、修改和合成，與實(shí)際生物性過程相關(guān)的基因結(jié)構(gòu)，對生物材料進(jìn)行處理、加工，以提高生活質(zhì)量。新西蘭1998/1999

以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合先進(jìn)的工程技術(shù)手段和其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，按照預(yù)先的設(shè)計改造生物體或加工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需新產(chǎn)品或達(dá)到某種目的技術(shù)。中國1986年不同國家對生物技術(shù)的定義生物技術(shù)是應(yīng)用分子和

應(yīng)用自然科學(xué)和工程學(xué)的原理，依靠生物作用劑的作用將物料加工以提供產(chǎn)品為社會服務(wù)的技術(shù)國際合作發(fā)展組織----1982年生物技術(shù)Biotechonology生物技術(shù)的概念應(yīng)用自然科學(xué)和工程學(xué)的原理，依靠生物作用劑的作用將物自然科學(xué)和工程學(xué)的原理：基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程等生物作用劑：生物體、組織器官、細(xì)胞、分子等提供產(chǎn)品為社會服務(wù)的技術(shù)：對社會有用的產(chǎn)品或技術(shù)

應(yīng)用自然科學(xué)和工程學(xué)的原理，依靠生物作用劑的作用將物料加工以提供產(chǎn)品為社會服務(wù)的技術(shù)生物技術(shù)的概念自然科學(xué)和工程學(xué)的原理：生物作用劑：提供產(chǎn)品為社會服務(wù)的技術(shù)從分子水平闡明生命活動規(guī)律分子生物學(xué)為主的基礎(chǔ)學(xué)科生物技術(shù)是一個應(yīng)用學(xué)科利用生命規(guī)律制造產(chǎn)品、提供技術(shù)從分子水平闡明生命活動規(guī)律分子生物學(xué)為主生物技術(shù)是利用生命規(guī)第二節(jié)生物技術(shù)發(fā)展史第二節(jié)生物技術(shù)發(fā)展的不同階段生物技術(shù)發(fā)展的不同階段傳統(tǒng)生物技術(shù)(遠(yuǎn)古—1900s)經(jīng)驗積累階段動植物的馴養(yǎng)釀造技術(shù)食品加工技術(shù)傳統(tǒng)生物技術(shù)(遠(yuǎn)古—1900s)經(jīng)驗積累階段舊石器時代：公元前260萬年—公元前1萬多年。狩獵、采果、捕魚等傳統(tǒng)動植物養(yǎng)殖新石器時代：公元前1萬年—公元前5000多年。發(fā)明了原始農(nóng)業(yè)、養(yǎng)畜業(yè)和手工業(yè)。公元前6000年至公元前2000年的新石器時期已飼養(yǎng)“六畜”，即馬、牛、羊、豬、狗、雞舊石器時代：傳統(tǒng)動植物養(yǎng)殖新石器時代：

公元前二世紀(jì)史書<<呂氏春秋>>云:"儀狄作酒"。漢代劉向編輯的<<戰(zhàn)國策>>則進(jìn)一步說明:"昔者，帝女令儀狄作酒而美，進(jìn)之禹。(禹乃夏朝帝王)"。"有飯不盡，委之空桑，郁結(jié)成味，久蓄氣芳，本出于代，不由奇方?！岸趴祵⑽闯酝甑氖ｏ?，放置在桑園的樹洞里，剩飯在洞中發(fā)酵后，有芳香的氣味傳出傳統(tǒng)的造酒業(yè)公元前二世紀(jì)史書<<呂氏春秋>>云:"儀狄作

啤酒最早起源于西亞，蘇美爾人是釀造啤酒的始祖

葡萄酒的釀造起源于公元前6000年古代的波斯，即現(xiàn)今的伊朗傳統(tǒng)的造酒業(yè)啤酒最早起源于西亞，蘇美爾人是釀造啤酒的始祖

古代中國人、巴比倫人、埃及人將食物發(fā)酵制造饅頭、面包、酸奶等傳統(tǒng)的食品加工古代中國人、巴比倫人、埃及人將食物發(fā)酵制造饅糧食酒微生物傳統(tǒng)的“釀造”技術(shù)是人們按照自己的目的制造產(chǎn)品的“生物技術(shù)”糧食酒微生物傳統(tǒng)的“釀造”技術(shù)是人們按照自己的目的制造產(chǎn)品的？發(fā)酵(Fermentation)的含義Fermentation翻涌？發(fā)酵(Fermentation)的含義Fermentati近代生物技術(shù)(1900s-1970s)微生物發(fā)酵工業(yè)階段

荷蘭人列文霍克發(fā)現(xiàn)顯微鏡和微生物

法國科學(xué)家路易斯·巴斯德發(fā)現(xiàn)微生物參與發(fā)酵微生物單一培養(yǎng)技術(shù)的建立抗生物、氨基酸、化學(xué)品發(fā)酵工業(yè)的建立近代生物技術(shù)(1900s-1970s)微生物發(fā)酵工業(yè)階段1667年，荷蘭人列文霍克發(fā)明了顯微鏡，揭開了微生物世界的秘密。AntoniePhilipsvanLeeuwenhoek1632–1723

1667年，荷蘭人列文霍克發(fā)明了顯微鏡，揭路易斯·巴斯德LouisPasteur(1822–1895)法國著名科學(xué)家“微生物學(xué)之父”“進(jìn)入科學(xué)王國的最完美無缺的人”

發(fā)酵工業(yè)的奠基人巴氏滅菌法，拯救法國的造酒業(yè)蠶病病原體，拯救法國的養(yǎng)蠶業(yè)自然發(fā)生論的否定炭疽病的疫苗狂犬病疫苗路易斯·巴斯德“微生物學(xué)之父”發(fā)酵工業(yè)的奠基人

立志是一種很重要的事情機(jī)遇只偏愛那些有準(zhǔn)備的頭腦告訴你使我達(dá)到目標(biāo)的奧秘吧，我惟一的力量就是我的堅持精神路易斯·巴斯德的立志名言立志是一種很重要的事情路易斯·巴斯德的立志名言1860s，啤酒、葡萄酒常常會變質(zhì)，為法國的釀酒業(yè)造成巨大損失。1860s，啤酒、葡萄酒常常會變質(zhì)，為法國的無變質(zhì)酵母菌變質(zhì)乳酸桿菌無變質(zhì)酵母菌變質(zhì)乳酸桿菌

把封閉的酒瓶放在鐵絲籃子里，泡在水里加熱到不同的溫度，試圖即殺死這乳酸桿菌，而又不把葡萄酒煮壞。

最后找到了一個簡便有效的方法：把酒放在56℃的環(huán)境里，保持半小時，就可殺死酒里的乳酸桿菌。“巴斯德殺菌法”巴氏消毒法的發(fā)現(xiàn)把封閉的酒瓶放在鐵絲籃子里，泡在水里加熱到不《生物技術(shù)概論》緒論--課件

建立啤酒酵母分離和培養(yǎng)技術(shù)，用于啤酒生產(chǎn)漢遜EmilChristianHansen(1842–1909)丹麥真菌學(xué)家、發(fā)酵生理學(xué)家布雷菲爾德JuliusOscarBrefeld(1839–1925)德國植物學(xué)家、真菌學(xué)家

建立了“單一霉菌”純化培養(yǎng)技術(shù)微生物單一培養(yǎng)技術(shù)的建立建立啤酒酵母分離和培養(yǎng)技術(shù)，用于啤酒生產(chǎn)漢遜布雷菲爾德建約瑟夫·李斯特JosephLister(1827～1912)英國外科醫(yī)生羅伯特·科赫RobertKoch(1843-1910)德國醫(yī)生和細(xì)菌學(xué)家

建立“細(xì)菌”純培養(yǎng)技術(shù)約瑟夫·李斯特羅伯特·科赫建立“細(xì)菌”純培養(yǎng)技術(shù)純培養(yǎng)：得到無其他雜菌污染的單一微生物平板畫線法稀釋到平板法平板涂布法分理出純凈、單一的微生物，對于發(fā)酵至關(guān)重要純培養(yǎng)：得到無其他雜菌污染的單一微生物平板畫線法稀釋到平板法丙酮丁醇梭菌乙酰-CoA縮合乙酰-乙酰-CoA丙酮+CO2丁醇丙酮酸丙酮、丁酸的發(fā)酵工業(yè)20世紀(jì)20年代的丙酮、酒精、甘油和等發(fā)酵工程丙酮丁醇梭菌乙酰-CoA縮合乙酰-乙酰-CoA丙酮+C抗生素發(fā)酵工業(yè)青霉菌(Penicillium)亞歷山大·弗萊明AlexanderFleming(1881–1955)獲得1945年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎抗生素發(fā)酵工業(yè)青霉菌亞歷山大·弗萊明獲得1945年塞爾曼·亞伯拉罕·瓦克斯曼SelmanAbrahamWaksman（1888－1973）獲得1952年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎鏈霉菌(Streptomyces)抗生素發(fā)酵工業(yè)塞爾曼·亞伯拉罕·瓦克斯曼獲得1952年鏈霉菌抗生素發(fā)酵工業(yè)

至今已發(fā)現(xiàn)微生物產(chǎn)生的抗生素約6000個，有實(shí)用價值的已有100多種抗生素發(fā)酵工業(yè)

自20世紀(jì)40年代第一個抗生素–青霉素應(yīng)用以來，逐漸形成了抗生素發(fā)酵工業(yè)至今已發(fā)現(xiàn)微生物產(chǎn)生的抗生素約6000個，有1957年，日本用微生物生產(chǎn)谷氨酸成功，如今20種氨基酸都可以用發(fā)酵法生產(chǎn)，建立了氨基酸發(fā)酵工業(yè)氨基酸發(fā)酵工業(yè)1957年，日本用微生物生產(chǎn)谷氨酸成功，如今20種氨基酸氨

菌株篩選發(fā)酵轉(zhuǎn)化下游處理第一步第二步第三步如何篩選到一個高效、穩(wěn)定產(chǎn)生目的產(chǎn)物的優(yōu)良菌株？發(fā)酵工業(yè)的基本過程菌株發(fā)酵下游第一步第二步第三步如何篩選到一個高效、穩(wěn)定傳統(tǒng)篩選菌株的方法和缺陷

自然界分離誘變：物理、化學(xué)

篩選困難穩(wěn)定性差只能用于原核細(xì)胞能否按照目的人工改造生物體？傳統(tǒng)篩選菌株的方法和缺陷自然界分離篩選困難能否按照目的人現(xiàn)代生物技術(shù)(1970s—現(xiàn)在)

基因工程細(xì)胞工程發(fā)酵工程酶工程和蛋白質(zhì)工程現(xiàn)代生物技術(shù)(1970s—現(xiàn)在)基因工程1866年，孟德爾提出“遺傳單位”的概念1909年，約翰森提出了基因的概念1910年，摩爾根認(rèn)為基因是一個功能單位基因的發(fā)展歷史1868年，米歇爾分離得到核酸1920s，柯塞爾證實(shí)核酸的化學(xué)成分及基本結(jié)構(gòu)核酸的發(fā)展歷史1928年，格里弗斯發(fā)現(xiàn)通過轉(zhuǎn)化因子可轉(zhuǎn)化細(xì)菌的表型1944年，艾弗里證明了轉(zhuǎn)化因子就是核酸（DNA）1952年，赫希爾和蔡斯進(jìn)一步證明了DNA就是遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)1953年，沃森和克里克提出了著名的DNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型1961年，伽莫夫破譯了遺傳密碼子1958年，克里克提出“中心法則”基因工程的發(fā)展歷史1866年，孟德爾提出“遺傳單位”的概念基因的發(fā)展歷史186

基因的化學(xué)本質(zhì)是DNA

基因（DNA）可以通過RNA編碼蛋白質(zhì)

DNA可以在不同生物間轉(zhuǎn)移，并可以改變生物體的表型“中心法則”（CentralDogma）基因的化學(xué)本質(zhì)是DNA“中心法則”（CentralDo建立基因工程技術(shù)（重組DNA技術(shù)），獲得1980年諾貝爾化學(xué)獎PaulBerg(1926-)美國斯坦福大學(xué)基因工程技術(shù)(重組DNA技術(shù))的建立建立基因工程技術(shù)（重組DNA技術(shù)），獲得1980年諾貝爾化學(xué)

利用重組DNA技術(shù)，可以對不同生物的基因進(jìn)行新的組合，得到性狀發(fā)生改變的新生物。這意味著人類可以根據(jù)自己的意愿設(shè)計新的生物，并把它構(gòu)建出來。利用重組DNA技術(shù)，可以對不同生物的基因進(jìn)行MichaelSmith建立基因定位突變技術(shù)，獲得1993年諾貝爾化學(xué)獎KaryB.Mullis建立了PCR技術(shù)，獲得1993年諾貝爾化學(xué)獎

應(yīng)用上述方法可以從基因水平改變編碼蛋白質(zhì)的DNA序列，從而制備更為優(yōu)越的蛋白質(zhì)。為蛋白質(zhì)工程的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)MichaelSmith建立基因定位突變技術(shù)，獲得19931838年，德國植物學(xué)家施萊登(M.Schleiden)和德國動物學(xué)家施萬(T.Schwann)認(rèn)為一切生物都由細(xì)胞組成，細(xì)胞是生命的結(jié)構(gòu)單位。

1858年，德國病理學(xué)微爾嘯(RVirchow)證實(shí)細(xì)胞只能由細(xì)胞分裂而來。細(xì)胞學(xué)說的建立1838年，德國植物學(xué)家施萊登(M.Sch1902年，提出了細(xì)胞全能性的觀點(diǎn)1904年，建立幼胚的立體培養(yǎng)。發(fā)現(xiàn)離體幼胚可發(fā)育成苗1925年，種間雜交幼胚獲得成功，得到雜交種1930s，離體的植物組織可以在人工培養(yǎng)基上不斷生長1960s，原生質(zhì)體原生質(zhì)體在培養(yǎng)過程中可形成完整植株細(xì)胞工程的發(fā)展歷史植物細(xì)胞1902年，提出了細(xì)胞全能性的觀點(diǎn)細(xì)胞工程的發(fā)展歷史植物細(xì)胞1907年，用蓋玻片懸滴培養(yǎng)蛙胚神經(jīng)組織獲得成功1952年，把非洲豹蛙囊胚的細(xì)胞核一到去核的卵母細(xì)胞中，得到了非洲豹蛙的胚胎克隆后代1962年，仙臺病毒可誘發(fā)細(xì)胞融合，形成多核細(xì)胞，為動物細(xì)胞融合技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)1967年，完成第一例骨髓移植1975年，雜交瘤技術(shù)的誕生1977年，成功地培養(yǎng)出世界首例試管嬰兒1997年，首次克隆出綿羊“多莉”，而后又克隆出多種動物1998年，發(fā)現(xiàn)人類生殖干細(xì)胞和成體干細(xì)胞2006年，誘導(dǎo)性多功能干細(xì)胞(iPS,inducedpluripotentstemcells)動物和人類細(xì)胞細(xì)胞工程的發(fā)展歷史1907年，用蓋玻片懸滴培養(yǎng)蛙胚神經(jīng)組織獲得成功動物和人類細(xì)GeorgesJ.F.K?hler，CésarMilstein建立雜交瘤技術(shù)，獲得1984年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎單克隆抗體技術(shù)的建立GeorgesJ.F.K?hler，CésarMilsJohnB.Gurdon，ShinyaYamanaka發(fā)現(xiàn)iPS，獲得2012生理學(xué)和醫(yī)學(xué)諾貝爾獎iPS技術(shù)的建立JohnB.Gurdon，ShinyaYamanak生物工程的重大歷史事件

傳統(tǒng)生物技術(shù)：古代的人工馴養(yǎng)技術(shù)、釀造技術(shù)、食品加工技術(shù)

近代生物技術(shù)：路易斯·巴斯德(LouisPasteur)發(fā)現(xiàn)微生物參與發(fā)酵過程

KarlEreky提出“生物技術(shù)”的概念丙酮、丁醇發(fā)酵工業(yè)的興起

AlexanderFleming發(fā)現(xiàn)青霉素，抗生素工業(yè)的興起氨基酸發(fā)酵工業(yè)的興起

現(xiàn)代生物技術(shù)：伯格(PaulBerg)建立了基因工程技術(shù)，獲得1980年諾貝爾化學(xué)獎

MichaelSmith建立基因定位突變技術(shù)，KaryB.Mullis

建立了PCR技術(shù)，獲得1993年諾貝爾化學(xué)獎科勒(GeorgesJ.F.K?hler)米爾斯坦(CésarMilstein)建立雜交瘤技術(shù)，獲得1984年生理和醫(yī)學(xué)諾貝格登(JohnB.Gurdon)山中深彌(ShinyaYamanaka)發(fā)現(xiàn)

iPS，獲得2012年生理和醫(yī)學(xué)諾貝爾獎生物工程的重大歷史事件傳統(tǒng)生物技術(shù)：古代的人工馴養(yǎng)技術(shù)、釀第三節(jié)生物技術(shù)的技術(shù)組成第三節(jié)現(xiàn)代生物技術(shù)包含的“4大工程”

基因工程

GeneticEngineering(GE)

細(xì)胞工程

CellEngineering(CE)發(fā)酵工程

FermentationEngineering(FE)

酶工程和蛋白質(zhì)工程

EnzymeEngineering(EE)

ProteinEngineering(PE)現(xiàn)代生物技術(shù)包含的“4大工程”基因工程基因工程(geneticengineering)

在分子水平上，用人工方法提取不同生物的遺傳物質(zhì)，在體外切割，拼接形成重組DNA與在體的遺傳物質(zhì)重新組合，再將其引入沒有該DNA的受體細(xì)胞中，進(jìn)行復(fù)制表達(dá)，產(chǎn)生出符合人類需要的產(chǎn)品或創(chuàng)造出新的性狀，并使之穩(wěn)定遺傳給下一代。基因工程(geneticengineering)基因工程(geneticengineering)重組DNA技術(shù)(RecombinantDNATechnology)遺傳工程(geneticengineering)基因克隆(genecloning)分子克隆(molecularcloning)基因操作(genemanipulation)基因工程(geneticengineering)基因細(xì)菌細(xì)胞昆蟲植物實(shí)現(xiàn)了基因在不同物種間的轉(zhuǎn)移基因細(xì)菌細(xì)胞昆蟲植物實(shí)現(xiàn)了基因在不同物種間的轉(zhuǎn)移《生物技術(shù)概論》緒論--課件1889，德國醫(yī)生JosefvonMering（1849–1908）和OskarMinkowski（1858-1931）在研究臟器功能時發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)切除胰腺的狗可患糖尿病對糖尿病的認(rèn)識1916年，英國醫(yī)生EdwardAlbertSharpey-Schafer（1850-1935）提出在胰腺中存在一種調(diào)節(jié)血糖的化學(xué)物質(zhì)，稱為“insulin”，即“島”的意思，說明產(chǎn)生于Langerhans組成的胰島1889，德國醫(yī)生JosefvonMering（184胰島素的分離純化1922年，加拿大FrederickGrantBanting（1891-1941）和JohnJamesRichardMacleod（1876-1935）分離胰島素并用于糖尿病的治療，獲得1922年醫(yī)學(xué)生理學(xué)諾貝爾獎。胰島素的分離純化1922年，加拿大FrederickGraBeforeInsulinAges3,15lbs15/12/1922AfterInsulinAges3,29lbs15/12/1923第一個使用胰島素的男孩-LeonardThompsonBeforeInsulinAfterInsulin第一個提取300單位胰島素

每個病人每天需要

40單位胰島素遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要提取300單位胰島素每個病人每天需要1978年，通過重組DNA技術(shù)，人胰島素首次在大腸桿菌中合成。1982年，F(xiàn)DA批準(zhǔn)重組人胰島素在美國上市，成為首個基因工程藥物。1978年，通過重組DNA技術(shù)，人胰島素首次干擾素的克隆表達(dá)1957年，AlickIsaacs和JeanLindenmann發(fā)現(xiàn)干擾素從白細(xì)胞中提取干擾素：1g=6萬升血液1986,Hoffmann-LaRoche,Inc.在大腸桿菌中成功制備干擾素--2a，產(chǎn)量高達(dá)0.5g/L發(fā)酵液干擾素的克隆表達(dá)1957年，AlickIsaacs和從白細(xì)細(xì)胞工程(cellengineering)

根據(jù)體細(xì)胞的性質(zhì)，應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)的方法，按照預(yù)想的方案，在細(xì)胞水平上進(jìn)行精細(xì)操作，把一種細(xì)胞的染色體或細(xì)胞核等移植到另一種細(xì)胞中去，從而改變細(xì)胞的遺傳特性，達(dá)到改良物種或創(chuàng)造物中新物種的目的。細(xì)胞工程(cellengineering)

細(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù)

(Cellandtissueculturetechnology)

細(xì)胞融合(Cellfusion)

細(xì)胞重組(Cellreconstruction)

染色體工程(Chromosomeengineering)

細(xì)胞核移植(Nucleartransplantation)

原生質(zhì)體誘變(Protoplastmutagenesis)

干細(xì)胞技術(shù)(stemcelltechnology)

多能干細(xì)胞誘導(dǎo)技術(shù)

(Inducedpluripotentstemcelltechnology)細(xì)胞工程包含的主要技術(shù)細(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù)細(xì)胞工程包含的主要技術(shù)淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù)抗原免疫小鼠骨髓瘤細(xì)胞培養(yǎng)脾細(xì)胞（產(chǎn)生抗原）骨髓瘤細(xì)胞（無限增殖）細(xì)胞融合雜交瘤細(xì)胞篩選產(chǎn)生特定抗體的瘤細(xì)胞雜交瘤細(xì)胞株單克隆抗體淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù)抗原免疫小鼠骨髓瘤細(xì)胞培養(yǎng)脾細(xì)胞骨髓瘤細(xì)胞

全抗體：鼠源、嵌合、人源化

抗體導(dǎo)向藥物

雙功能抗體Ig-Fc融合蛋白抗體工程基因工程與細(xì)胞工程的結(jié)合，產(chǎn)生了抗體工程全抗體：抗體導(dǎo)向藥物雙功能抗體Ig-Fc融合蛋白抗體干細(xì)胞技術(shù)具有自我復(fù)制和多向分化潛能的原始細(xì)胞分化成多種功能細(xì)胞或組織器官干細(xì)胞

胚胎干細(xì)胞：全能性干細(xì)胞，具有形成完整個體的分化潛能

成體干細(xì)胞：多能性干細(xì)胞：具有分化出多種組織細(xì)胞的潛能，如造血干細(xì)胞單能干細(xì)胞：只能向一種類型或密切相關(guān)的兩種類型的細(xì)胞分化

誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞：體細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)形成的干細(xì)胞干細(xì)胞技術(shù)具有自我復(fù)制和多向分化成多種功能干細(xì)胞胚胎干細(xì)胞

胚胎干細(xì)胞在疾病治療中具有重要應(yīng)用價值受精卵是孕育中的人類生命體，它存在生存權(quán)父母不能同意就其研究目的而使用胚胎許多國家禁止使用胚胎干細(xì)胞進(jìn)行研究胚胎干細(xì)胞在疾病治療中具有重要應(yīng)用價值受精卵是孕育中的人類E.唐納爾·托馬斯E.DonnallThomas(1920–2012)發(fā)現(xiàn)并首次完成的骨髓移植及血液干細(xì)胞移植獲得1990年度的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。多能性干細(xì)胞—造血干細(xì)胞的應(yīng)用E.唐納爾·托馬斯發(fā)現(xiàn)并首次完成的骨髓移植及血液干細(xì)胞移植獲造血干細(xì)胞移植技術(shù)造血干細(xì)胞移植技術(shù)JohnB.Gurdon，ShinyaYamanaka發(fā)現(xiàn)iPS，獲得2012生理學(xué)和醫(yī)學(xué)諾貝爾獎?wù)T導(dǎo)的多能干細(xì)胞(iPS)的發(fā)現(xiàn)JohnB.Gurdon，ShinyaYamanakiPS技術(shù)不使用胚胎細(xì)胞或卵細(xì)胞，因此沒有倫理學(xué)的問題避免了成體肝細(xì)胞的復(fù)雜分離、培養(yǎng)過程利有iPS技術(shù)可以用病人自己的體細(xì)胞制備專有的干細(xì)胞，所以不會有免疫排斥的問題誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS)的優(yōu)點(diǎn)iPS技術(shù)不使用胚胎細(xì)胞或卵細(xì)胞，因此沒有倫理學(xué)誘導(dǎo)多能干iPS技術(shù)的應(yīng)用iPS技術(shù)的應(yīng)用發(fā)酵工程(FermentationEngineering)

利用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物或哺乳動物細(xì)胞的特殊功能生產(chǎn)有用的物質(zhì)，或直接將微生物或哺乳動物細(xì)胞用于工業(yè)生產(chǎn)的一種技術(shù)。傳統(tǒng)的發(fā)酵工程=微生物工程現(xiàn)代發(fā)酵工程還包括哺乳動物細(xì)胞發(fā)酵工程發(fā)酵工程(FermentationEngineering)優(yōu)良的菌種或工程細(xì)胞株自然界中分離人工誘變基因工程、細(xì)胞工程菌種活化固(液體)大規(guī)模發(fā)酵生物反應(yīng)器擴(kuò)大培養(yǎng)產(chǎn)品純化發(fā)酵工程的基本流程純化技術(shù)優(yōu)良的菌種或工程細(xì)胞株自然界中分離菌種活化固(液體)大規(guī)模發(fā)酶工程(EnzymeEngineering)

在一定的生物反應(yīng)器中，利用酶的催化作用，將相應(yīng)的地物原料轉(zhuǎn)化成所需物質(zhì)的技術(shù)化學(xué)酶工程自然酶化學(xué)修飾酶固定化酶化學(xué)人工酶生物酶工程克隆酶突變酶固定化酶新酶酶工程(EnzymeEngineering)蛋白質(zhì)工程(ProteinEngineering)

以蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系為基礎(chǔ)，借助計算機(jī)分子圖像和輔助設(shè)計。通過有控制的基因修飾和基因合成，再結(jié)合基因工程途徑，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行定向項改造，設(shè)計、構(gòu)建并最終產(chǎn)生出性能比自然存在的蛋白質(zhì)更加優(yōu)良、更符合人類社會需要的新型蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程(ProteinEngineering)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系研究確定需要改變的氨基酸定位突變或聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）從基因上改變密碼子基因工程制備新蛋白應(yīng)用蛋白質(zhì)工程的流程蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系研究確定需要改變的氨基酸定位突變或聚合酶生物技術(shù)各工程之間的相互關(guān)系基因工程細(xì)胞工程轉(zhuǎn)基因蛋白質(zhì)工程定位突變PCR基因合成酶工程發(fā)酵工程提供優(yōu)良的種子為種子生長提供優(yōu)良的環(huán)境純化精制產(chǎn)品和應(yīng)用上游工程下游工程純化精制技術(shù)生物技術(shù)各工程之間的相互關(guān)系基因工程細(xì)胞工程轉(zhuǎn)基因蛋白質(zhì)工程第四節(jié)生物技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用第四節(jié)醫(yī)藥生物技術(shù)(診斷、治療)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)(提高糧食產(chǎn)量和品質(zhì))工業(yè)生物技術(shù)(制造工業(yè)產(chǎn)品）環(huán)境生物技術(shù)(降解污染物）海洋生物技術(shù)(開發(fā)海洋產(chǎn)品）能源生物技術(shù)(制造能源，如生物柴油等)軍事生物技術(shù)……生物技術(shù)醫(yī)藥生物技術(shù)(診斷、治療)生物技術(shù)R-紅色生物技術(shù)—醫(yī)藥生物技術(shù)1982年，重組胰島素上市，多種重組蛋白、單克隆抗體、疫苗類藥品上市G-綠色生物技術(shù)—農(nóng)業(yè)生物技術(shù)1996年，轉(zhuǎn)基因大豆、玉米和油菜相繼上市W-白色生物技術(shù)—工業(yè)生物技術(shù)2000年聚乳酸上市生物產(chǎn)業(yè)Bio-industryR-紅色生物技術(shù)—醫(yī)藥生物技術(shù)G-綠色生物技術(shù)—農(nóng)業(yè)批準(zhǔn)上市的部分基因工程藥物類別名稱適應(yīng)癥干擾素IFN-α1b慢性肉芽腫；骨硬化病IFN-α1a多發(fā)性硬化癥復(fù)發(fā)感染IFN-α2a毛細(xì)胞白血??；丙型肝炎IFN-α2b毛細(xì)胞白血??；乙型肝炎IFN-β多發(fā)性硬化癥IFN-γ風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎白細(xì)胞介素IL-2惡性腫瘤IL-11化療引起的血小板減少癥集落刺激因子GM-CSF化療引起的中性粒細(xì)胞細(xì)胞減少癥G-CSF化療引起的中性粒細(xì)胞細(xì)胞減少癥EPO慢性腎衰性貧血激素GHRF生長激素缺乏癥GH生長激素缺乏癥FSH女性不孕癥Insulin糖尿病生長因子EGF傷口愈合bFGF傷口愈合批準(zhǔn)上市的部分基因工程藥物類別名稱適應(yīng)癥干擾素IFN-α1b批準(zhǔn)上市應(yīng)用的治療性抗體類藥物批準(zhǔn)上市應(yīng)用的治療性抗體類藥物Biopharmaceuticalapprovalnumbersfrom2006to2009.Thetentop-sellingbiopharmaceuticalproductsin2009蛋白質(zhì)藥物的批準(zhǔn)數(shù)量和市場情況NatBiotechnol.2010;28(9):917-24.BiopharmaceuticalapprovalThe農(nóng)業(yè)生物技術(shù)進(jìn)展轉(zhuǎn)基因作物：商業(yè)化的轉(zhuǎn)基因作物有50多種，2011年全球共有29個國

家種植，種植面積達(dá)到1.6

億公頃，占全球耕地的10％

提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)（抗蟲、抗病、抗除草劑等）轉(zhuǎn)基因動物：改良動物品質(zhì)，瀕危物種的保護(hù)動物反應(yīng)器—制備藥品農(nóng)業(yè)生物技術(shù)進(jìn)展轉(zhuǎn)基因作物：轉(zhuǎn)基因動物：《生物技術(shù)概論》緒論--課件植物藥廠提取藥物直接食用植物藥廠提取藥物+含有乙肝表面抗原的轉(zhuǎn)基因西紅柿=+含有乙肝表面抗原=動物藥廠目的產(chǎn)物動物藥廠目的產(chǎn)物抗凝血酶IIIATryn應(yīng)用山羊乳腺反應(yīng)器制備抗凝血酶III抗凝血酶IIIATryn應(yīng)用山羊乳腺反應(yīng)器工業(yè)生物技術(shù)進(jìn)展

工業(yè)生物技術(shù)是利用生化反應(yīng)進(jìn)行工業(yè)品的生產(chǎn)加工技術(shù)。工業(yè)生物技術(shù)的核心是生物催化(Biocatalysis)。由生物催化劑完成的生物催化過程具有催化效率高、專一性強(qiáng)、反應(yīng)條件溫和、環(huán)境友好等優(yōu)勢

用可再生資源替代化石燃料資源—石油、煤炭用生物加工工藝取代傳統(tǒng)的加工工藝工業(yè)生物技術(shù)進(jìn)展工業(yè)生物技術(shù)是利用生化反應(yīng)進(jìn)石油短缺，我國石油進(jìn)口依存度不斷增加；油價飚升，經(jīng)濟(jì)發(fā)展承受不確定的能源成本石油資源短缺石油短缺，我國石油進(jìn)口依存度不斷增加；石油資源短缺3019902000202020302010205020752100年0510152025我國在世界CO2排放中的比例(%)化石經(jīng)濟(jì)，付出了巨大的環(huán)境代價溫室效應(yīng)白色污染……301990200020202030201020502075乙醇(燃料)高分子聚合物

(聚乳酸、丙烯酰胺等)精細(xì)化學(xué)品大宗化學(xué)品日用化學(xué)品……主要工業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)品乙醇(燃料)主要工業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)品

化工醫(yī)藥造紙紡織食品發(fā)酵采礦冶金皮革能源

……傳統(tǒng)工業(yè)生物技術(shù)

減少污染降低成本綠色工業(yè)生物催化技術(shù)的應(yīng)用可使傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)原材料、水和能源消耗減少30%、污染物排放減少30%紡織業(yè)：減少14%—18%的水消耗量塑料：減少20%—80%的石化需求是可自然降解的“綠色塑料”制藥：減少80%的CO2排放量減少67%的污水排放量化工傳統(tǒng)工業(yè)生物技術(shù)減少污染綠色工業(yè)生物催化技術(shù)的應(yīng)用可

在古代和近代生物技術(shù)經(jīng)驗積累的基礎(chǔ)上，隨著分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、微生物學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展，催生了以基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、酶工程和蛋白質(zhì)工程為核心的現(xiàn)代生物技術(shù)?？梢灶A(yù)見，生物技術(shù)將成為21世紀(jì)最活躍的領(lǐng)域，將為保障人類健康，提高生活質(zhì)量，維護(hù)地球家園做出巨大貢獻(xiàn)。在古代和近代生物技術(shù)經(jīng)驗積累的基礎(chǔ)上，隨著分1、生物技術(shù)又被稱為，英文是2、生物技術(shù)的概念是：應(yīng)用自然科學(xué)和工程學(xué)的原理，依靠生物作用劑的作用將物料加工以提供產(chǎn)品為社會服務(wù)的技術(shù)生物工程Biotechnology或Bioengineering。3、生物技術(shù)的主要技術(shù)體系包括：基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、酶工程和蛋白質(zhì)工程。重要的知識點(diǎn)1、生物技術(shù)又被稱為，英文是思考題1、簡述生物技術(shù)發(fā)展歷史上的重要人物和重大事件2、簡述生物技術(shù)各工程之間的相互關(guān)系3、簡述生物技術(shù)的昨天、今天和明天

(做成ppt，選擇優(yōu)秀者在討論課上匯報）思考題1、簡述生物技術(shù)發(fā)展歷史上的重要人物和重大事件謝謝！謝謝！生物技術(shù)概論總論生物技術(shù)概論第一節(jié)：生物技術(shù)的概念第二節(jié)：生物技術(shù)的發(fā)展史第三節(jié)：生物技術(shù)的技術(shù)組成第四節(jié)：生物技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展第一節(jié)：生物技術(shù)的概念第一節(jié)生物技術(shù)的概念第一節(jié)Biotechnology生物技術(shù)的英語含義Bio(生物)Technology(工程、技術(shù))Bioengineering=Biotechnology生物技術(shù)=生物工程

Biotechnology生物技術(shù)的英語含義KarlEreky1878-1952HungarianagriculturalengineerBiotechnologyofMeat,FatandMilkProductioninanAgriculturalLarge-ScaleFarm(1919)甜菜(SugarBeet)“Anyproductproducedfromrawmaterialswiththeaidoflivingorganisms.”“在生物體的幫助下，將原材料轉(zhuǎn)化成任何產(chǎn)品的過程”KarlEreky“甜菜養(yǎng)豬”的“生物技術(shù)”KarlErekyBiotechnologyofMe古代中國“釀造”的“生物技術(shù)”糧食醬油、酒……微生物古代中國“釀造”的“生物技術(shù)”糧食醬油、酒……微生物

AlexanderFleming青霉菌(Penicillium)Fleming“制造青霉素”的“生物技術(shù)”青霉菌青霉素培養(yǎng)基AlexanderFleming青霉菌(Penicill物料生物體產(chǎn)品物料生物體產(chǎn)品不同國家對生物技術(shù)的定義

生物技術(shù)是應(yīng)用分子和生物細(xì)胞的工藝來解決問題、進(jìn)行研究、生產(chǎn)產(chǎn)品并提供服務(wù)的一種技術(shù)。美國2001年

生物技術(shù)是指在自然或人工狀態(tài)下，直接或間接地將科學(xué)和工程學(xué)方法應(yīng)用于有機(jī)體的活體或部分組織，以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)和服務(wù)過程進(jìn)行創(chuàng)新或改進(jìn)現(xiàn)狀的目的。加拿大1997年

生物技術(shù)是一種技術(shù)，它應(yīng)用或模仿了活體有機(jī)物的能力以改變物質(zhì)。日本1999年

利用科學(xué)和工程學(xué)的原理，通過生物學(xué)方法進(jìn)行材料加工，以及通過分離、修改和合成，與實(shí)際生物性過程相關(guān)的基因結(jié)構(gòu)，對生物材料進(jìn)行處理、加工，以提高生活質(zhì)量。新西蘭1998/1999

以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合先進(jìn)的工程技術(shù)手段和其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，按照預(yù)先的設(shè)計改造生物體或加工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需新產(chǎn)品或達(dá)到某種目的技術(shù)。中國1986年不同國家對生物技術(shù)的定義生物技術(shù)是應(yīng)用分子和

應(yīng)用自然科學(xué)和工程學(xué)的原理，依靠生物作用劑的作用將物料加工以提供產(chǎn)品為社會服務(wù)的技術(shù)國際合作發(fā)展組織----1982年生物技術(shù)Biotechonology生物技術(shù)的概念應(yīng)用自然科學(xué)和工程學(xué)的原理，依靠生物作用劑的作用將物自然科學(xué)和工程學(xué)的原理：基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程等生物作用劑：生物體、組織器官、細(xì)胞、分子等提供產(chǎn)品為社會服務(wù)的技術(shù)：對社會有用的產(chǎn)品或技術(shù)

應(yīng)用自然科學(xué)和工程學(xué)的原理，依靠生物作用劑的作用將物料加工以提供產(chǎn)品為社會服務(wù)的技術(shù)生物技術(shù)的概念自然科學(xué)和工程學(xué)的原理：生物作用劑：提供產(chǎn)品為社會服務(wù)的技術(shù)從分子水平闡明生命活動規(guī)律分子生物學(xué)為主的基礎(chǔ)學(xué)科生物技術(shù)是一個應(yīng)用學(xué)科利用生命規(guī)律制造產(chǎn)品、提供技術(shù)從分子水平闡明生命活動規(guī)律分子生物學(xué)為主生物技術(shù)是利用生命規(guī)第二節(jié)生物技術(shù)發(fā)展史第二節(jié)生物技術(shù)發(fā)展的不同階段生物技術(shù)發(fā)展的不同階段傳統(tǒng)生物技術(shù)(遠(yuǎn)古—1900s)經(jīng)驗積累階段動植物的馴養(yǎng)釀造技術(shù)食品加工技術(shù)傳統(tǒng)生物技術(shù)(遠(yuǎn)古—1900s)經(jīng)驗積累階段舊石器時代：公元前260萬年—公元前1萬多年。狩獵、采果、捕魚等傳統(tǒng)動植物養(yǎng)殖新石器時代：公元前1萬年—公元前5000多年。發(fā)明了原始農(nóng)業(yè)、養(yǎng)畜業(yè)和手工業(yè)。公元前6000年至公元前2000年的新石器時期已飼養(yǎng)“六畜”，即馬、牛、羊、豬、狗、雞舊石器時代：傳統(tǒng)動植物養(yǎng)殖新石器時代：

公元前二世紀(jì)史書<<呂氏春秋>>云:"儀狄作酒"。漢代劉向編輯的<<戰(zhàn)國策>>則進(jìn)一步說明:"昔者，帝女令儀狄作酒而美，進(jìn)之禹。(禹乃夏朝帝王)"。"有飯不盡，委之空桑，郁結(jié)成味，久蓄氣芳，本出于代，不由奇方?！岸趴祵⑽闯酝甑氖ｏ垼胖迷谏@的樹洞里，剩飯在洞中發(fā)酵后，有芳香的氣味傳出傳統(tǒng)的造酒業(yè)公元前二世紀(jì)史書<<呂氏春秋>>云:"儀狄作

啤酒最早起源于西亞，蘇美爾人是釀造啤酒的始祖

葡萄酒的釀造起源于公元前6000年古代的波斯，即現(xiàn)今的伊朗傳統(tǒng)的造酒業(yè)啤酒最早起源于西亞，蘇美爾人是釀造啤酒的始祖

古代中國人、巴比倫人、埃及人將食物發(fā)酵制造饅頭、面包、酸奶等傳統(tǒng)的食品加工古代中國人、巴比倫人、埃及人將食物發(fā)酵制造饅糧食酒微生物傳統(tǒng)的“釀造”技術(shù)是人們按照自己的目的制造產(chǎn)品的“生物技術(shù)”糧食酒微生物傳統(tǒng)的“釀造”技術(shù)是人們按照自己的目的制造產(chǎn)品的？發(fā)酵(Fermentation)的含義Fermentation翻涌？發(fā)酵(Fermentation)的含義Fermentati近代生物技術(shù)(1900s-1970s)微生物發(fā)酵工業(yè)階段

荷蘭人列文霍克發(fā)現(xiàn)顯微鏡和微生物

法國科學(xué)家路易斯·巴斯德發(fā)現(xiàn)微生物參與發(fā)酵微生物單一培養(yǎng)技術(shù)的建立抗生物、氨基酸、化學(xué)品發(fā)酵工業(yè)的建立近代生物技術(shù)(1900s-1970s)微生物發(fā)酵工業(yè)階段1667年，荷蘭人列文霍克發(fā)明了顯微鏡，揭開了微生物世界的秘密。AntoniePhilipsvanLeeuwenhoek1632–1723

1667年，荷蘭人列文霍克發(fā)明了顯微鏡，揭路易斯·巴斯德LouisPasteur(1822–1895)法國著名科學(xué)家“微生物學(xué)之父”“進(jìn)入科學(xué)王國的最完美無缺的人”

發(fā)酵工業(yè)的奠基人巴氏滅菌法，拯救法國的造酒業(yè)蠶病病原體，拯救法國的養(yǎng)蠶業(yè)自然發(fā)生論的否定炭疽病的疫苗狂犬病疫苗路易斯·巴斯德“微生物學(xué)之父”發(fā)酵工業(yè)的奠基人

立志是一種很重要的事情機(jī)遇只偏愛那些有準(zhǔn)備的頭腦告訴你使我達(dá)到目標(biāo)的奧秘吧，我惟一的力量就是我的堅持精神路易斯·巴斯德的立志名言立志是一種很重要的事情路易斯·巴斯德的立志名言1860s，啤酒、葡萄酒常常會變質(zhì)，為法國的釀酒業(yè)造成巨大損失。1860s，啤酒、葡萄酒常常會變質(zhì)，為法國的無變質(zhì)酵母菌變質(zhì)乳酸桿菌無變質(zhì)酵母菌變質(zhì)乳酸桿菌

把封閉的酒瓶放在鐵絲籃子里，泡在水里加熱到不同的溫度，試圖即殺死這乳酸桿菌，而又不把葡萄酒煮壞。

最后找到了一個簡便有效的方法：把酒放在56℃的環(huán)境里，保持半小時，就可殺死酒里的乳酸桿菌。“巴斯德殺菌法”巴氏消毒法的發(fā)現(xiàn)把封閉的酒瓶放在鐵絲籃子里，泡在水里加熱到不《生物技術(shù)概論》緒論--課件

建立啤酒酵母分離和培養(yǎng)技術(shù)，用于啤酒生產(chǎn)漢遜EmilChristianHansen(1842–1909)丹麥真菌學(xué)家、發(fā)酵生理學(xué)家布雷菲爾德JuliusOscarBrefeld(1839–1925)德國植物學(xué)家、真菌學(xué)家

建立了“單一霉菌”純化培養(yǎng)技術(shù)微生物單一培養(yǎng)技術(shù)的建立建立啤酒酵母分離和培養(yǎng)技術(shù)，用于啤酒生產(chǎn)漢遜布雷菲爾德建約瑟夫·李斯特JosephLister(1827～1912)英國外科醫(yī)生羅伯特·科赫RobertKoch(1843-1910)德國醫(yī)生和細(xì)菌學(xué)家

建立“細(xì)菌”純培養(yǎng)技術(shù)約瑟夫·李斯特羅伯特·科赫建立“細(xì)菌”純培養(yǎng)技術(shù)純培養(yǎng)：得到無其他雜菌污染的單一微生物平板畫線法稀釋到平板法平板涂布法分理出純凈、單一的微生物，對于發(fā)酵至關(guān)重要純培養(yǎng)：得到無其他雜菌污染的單一微生物平板畫線法稀釋到平板法丙酮丁醇梭菌乙酰-CoA縮合乙酰-乙酰-CoA丙酮+CO2丁醇丙酮酸丙酮、丁酸的發(fā)酵工業(yè)20世紀(jì)20年代的丙酮、酒精、甘油和等發(fā)酵工程丙酮丁醇梭菌乙酰-CoA縮合乙酰-乙酰-CoA丙酮+C抗生素發(fā)酵工業(yè)青霉菌(Penicillium)亞歷山大·弗萊明AlexanderFleming(1881–1955)獲得1945年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎抗生素發(fā)酵工業(yè)青霉菌亞歷山大·弗萊明獲得1945年塞爾曼·亞伯拉罕·瓦克斯曼SelmanAbrahamWaksman（1888－1973）獲得1952年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎鏈霉菌(Streptomyces)抗生素發(fā)酵工業(yè)塞爾曼·亞伯拉罕·瓦克斯曼獲得1952年鏈霉菌抗生素發(fā)酵工業(yè)

至今已發(fā)現(xiàn)微生物產(chǎn)生的抗生素約6000個，有實(shí)用價值的已有100多種抗生素發(fā)酵工業(yè)

自20世紀(jì)40年代第一個抗生素–青霉素應(yīng)用以來，逐漸形成了抗生素發(fā)酵工業(yè)至今已發(fā)現(xiàn)微生物產(chǎn)生的抗生素約6000個，有1957年，日本用微生物生產(chǎn)谷氨酸成功，如今20種氨基酸都可以用發(fā)酵法生產(chǎn)，建立了氨基酸發(fā)酵工業(yè)氨基酸發(fā)酵工業(yè)1957年，日本用微生物生產(chǎn)谷氨酸成功，如今20種氨基酸氨

菌株篩選發(fā)酵轉(zhuǎn)化下游處理第一步第二步第三步如何篩選到一個高效、穩(wěn)定產(chǎn)生目的產(chǎn)物的優(yōu)良菌株？發(fā)酵工業(yè)的基本過程菌株發(fā)酵下游第一步第二步第三步如何篩選到一個高效、穩(wěn)定傳統(tǒng)篩選菌株的方法和缺陷

自然界分離誘變：物理、化學(xué)

篩選困難穩(wěn)定性差只能用于原核細(xì)胞能否按照目的人工改造生物體？傳統(tǒng)篩選菌株的方法和缺陷自然界分離篩選困難能否按照目的人現(xiàn)代生物技術(shù)(1970s—現(xiàn)在)

基因工程細(xì)胞工程發(fā)酵工程酶工程和蛋白質(zhì)工程現(xiàn)代生物技術(shù)(1970s—現(xiàn)在)基因工程1866年，孟德爾提出“遺傳單位”的概念1909年，約翰森提出了基因的概念1910年，摩爾根認(rèn)為基因是一個功能單位基因的發(fā)展歷史1868年，米歇爾分離得到核酸1920s，柯塞爾證實(shí)核酸的化學(xué)成分及基本結(jié)構(gòu)核酸的發(fā)展歷史1928年，格里弗斯發(fā)現(xiàn)通過轉(zhuǎn)化因子可轉(zhuǎn)化細(xì)菌的表型1944年，艾弗里證明了轉(zhuǎn)化因子就是核酸（DNA）1952年，赫希爾和蔡斯進(jìn)一步證明了DNA就是遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)1953年，沃森和克里克提出了著名的DNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型1961年，伽莫夫破譯了遺傳密碼子1958年，克里克提出“中心法則”基因工程的發(fā)展歷史1866年，孟德爾提出“遺傳單位”的概念基因的發(fā)展歷史186

基因的化學(xué)本質(zhì)是DNA

基因（DNA）可以通過RNA編碼蛋白質(zhì)

DNA可以在不同生物間轉(zhuǎn)移，并可以改變生物體的表型“中心法則”（CentralDogma）基因的化學(xué)本質(zhì)是DNA“中心法則”（CentralDo建立基因工程技術(shù)（重組DNA技術(shù)），獲得1980年諾貝爾化學(xué)獎PaulBerg(1926-)美國斯坦福大學(xué)基因工程技術(shù)(重組DNA技術(shù))的建立建立基因工程技術(shù)（重組DNA技術(shù)），獲得1980年諾貝爾化學(xué)

利用重組DNA技術(shù)，可以對不同生物的基因進(jìn)行新的組合，得到性狀發(fā)生改變的新生物。這意味著人類可以根據(jù)自己的意愿設(shè)計新的生物，并把它構(gòu)建出來。利用重組DNA技術(shù)，可以對不同生物的基因進(jìn)行MichaelSmith建立基因定位突變技術(shù)，獲得1993年諾貝爾化學(xué)獎KaryB.Mullis建立了PCR技術(shù)，獲得1993年諾貝爾化學(xué)獎

應(yīng)用上述方法可以從基因水平改變編碼蛋白質(zhì)的DNA序列，從而制備更為優(yōu)越的蛋白質(zhì)。為蛋白質(zhì)工程的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)MichaelSmith建立基因定位突變技術(shù)，獲得19931838年，德國植物學(xué)家施萊登(M.Schleiden)和德國動物學(xué)家施萬(T.Schwann)認(rèn)為一切生物都由細(xì)胞組成，細(xì)胞是生命的結(jié)構(gòu)單位。

1858年，德國病理學(xué)微爾嘯(RVirchow)證實(shí)細(xì)胞只能由細(xì)胞分裂而來。細(xì)胞學(xué)說的建立1838年，德國植物學(xué)家施萊登(M.Sch1902年，提出了細(xì)胞全能性的觀點(diǎn)1904年，建立幼胚的立體培養(yǎng)。發(fā)現(xiàn)離體幼胚可發(fā)育成苗1925年，種間雜交幼胚獲得成功，得到雜交種1930s，離體的植物組織可以在人工培養(yǎng)基上不斷生長1960s，原生質(zhì)體原生質(zhì)體在培養(yǎng)過程中可形成完整植株細(xì)胞工程的發(fā)展歷史植物細(xì)胞1902年，提出了細(xì)胞全能性的觀點(diǎn)細(xì)胞工程的發(fā)展歷史植物細(xì)胞1907年，用蓋玻片懸滴培養(yǎng)蛙胚神經(jīng)組織獲得成功1952年，把非洲豹蛙囊胚的細(xì)胞核一到去核的卵母細(xì)胞中，得到了非洲豹蛙的胚胎克隆后代1962年，仙臺病毒可誘發(fā)細(xì)胞融合，形成多核細(xì)胞，為動物細(xì)胞融合技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)1967年，完成第一例骨髓移植1975年，雜交瘤技術(shù)的誕生1977年，成功地培養(yǎng)出世界首例試管嬰兒1997年，首次克隆出綿羊“多莉”，而后又克隆出多種動物1998年，發(fā)現(xiàn)人類生殖干細(xì)胞和成體干細(xì)胞2006年，誘導(dǎo)性多功能干細(xì)胞(iPS,inducedpluripotentstemcells)動物和人類細(xì)胞細(xì)胞工程的發(fā)展歷史1907年，用蓋玻片懸滴培養(yǎng)蛙胚神經(jīng)組織獲得成功動物和人類細(xì)GeorgesJ.F.K?hler，CésarMilstein建立雜交瘤技術(shù)，獲得1984年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎單克隆抗體技術(shù)的建立GeorgesJ.F.K?hler，CésarMilsJohnB.Gurdon，ShinyaYamanaka發(fā)現(xiàn)iPS，獲得2012生理學(xué)和醫(yī)學(xué)諾貝爾獎iPS技術(shù)的建立JohnB.Gurdon，ShinyaYamanak生物工程的重大歷史事件

傳統(tǒng)生物技術(shù)：古代的人工馴養(yǎng)技術(shù)、釀造技術(shù)、食品加工技術(shù)

近代生物技術(shù)：路易斯·巴斯德(LouisPasteur)發(fā)現(xiàn)微生物參與發(fā)酵過程

KarlEreky提出“生物技術(shù)”的概念丙酮、丁醇發(fā)酵工業(yè)的興起

AlexanderFleming發(fā)現(xiàn)青霉素，抗生素工業(yè)的興起氨基酸發(fā)酵工業(yè)的興起

現(xiàn)代生物技術(shù)：伯格(PaulBerg)建立了基因工程技術(shù)，獲得1980年諾貝爾化學(xué)獎

MichaelSmith建立基因定位突變技術(shù)，KaryB.Mullis

建立了PCR技術(shù)，獲得1993年諾貝爾化學(xué)獎科勒(GeorgesJ.F.K?hler)米爾斯坦(CésarMilstein)建立雜交瘤技術(shù)，獲得1984年生理和醫(yī)學(xué)諾貝格登(JohnB.Gurdon)山中深彌(ShinyaYamanaka)發(fā)現(xiàn)

iPS，獲得2012年生理和醫(yī)學(xué)諾貝爾獎生物工程的重大歷史事件傳統(tǒng)生物技術(shù)：古代的人工馴養(yǎng)技術(shù)、釀第三節(jié)生物技術(shù)的技術(shù)組成第三節(jié)現(xiàn)代生物技術(shù)包含的“4大工程”

基因工程

GeneticEngineering(GE)

細(xì)胞工程

CellEngineering(CE)發(fā)酵工程

FermentationEngineering(FE)

酶工程和蛋白質(zhì)工程

EnzymeEngineering(EE)

ProteinEngineering(PE)現(xiàn)代生物技術(shù)包含的“4大工程”基因工程基因工程(geneticengineering)

在分子水平上，用人工方法提取不同生物的遺傳物質(zhì)，在體外切割，拼接形成重組DNA與在體的遺傳物質(zhì)重新組合，再將其引入沒有該DNA的受體細(xì)胞中，進(jìn)行復(fù)制表達(dá)，產(chǎn)生出符合人類需要的產(chǎn)品或創(chuàng)造出新的性狀，并使之穩(wěn)定遺傳給下一代?；蚬こ?geneticengineering)基因工程(geneticengineering)重組DNA技術(shù)(RecombinantDNATechnology)遺傳工程(geneticengineering)基因克隆(genecloning)分子克隆(molecularcloning)基因操作(genemanipulation)基因工程(geneticengineering)基因細(xì)菌細(xì)胞昆蟲植物實(shí)現(xiàn)了基因在不同物種間的轉(zhuǎn)移基因細(xì)菌細(xì)胞昆蟲植物實(shí)現(xiàn)了基因在不同物種間的轉(zhuǎn)移《生物技術(shù)概論》緒論--課件1889，德國醫(yī)生JosefvonMering（1849–1908）和OskarMinkowski（1858-1931）在研究臟器功能時發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)切除胰腺的狗可患糖尿病對糖尿病的認(rèn)識1916年，英國醫(yī)生EdwardAlbertSharpey-Schafer（1850-1935）提出在胰腺中存在一種調(diào)節(jié)血糖的化學(xué)物質(zhì)，稱為“insulin”，即“島”的意思，說明產(chǎn)生于Langerhans組成的胰島1889，德國醫(yī)生JosefvonMering（184胰島素的分離純化1922年，加拿大FrederickGrantBanting（1891-1941）和JohnJamesRichardMacleod（1876-1935）分離胰島素并用于糖尿病的治療，獲得1922年醫(yī)學(xué)生理學(xué)諾貝爾獎。胰島素的分離純化1922年，加拿大FrederickGraBeforeInsulinAges3,15lbs15/12/1922AfterInsulinAges3,29lbs15/12/1923第一個使用胰島素的男孩-LeonardThompsonBeforeInsulinAfterInsulin第一個提取300單位胰島素

每個病人每天需要

40單位胰島素遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要提取300單位胰島素每個病人每天需要1978年，通過重組DNA技術(shù)，人胰島素首次在大腸桿菌中合成。1982年，F(xiàn)DA批準(zhǔn)重組人胰島素在美國上市，成為首個基因工程藥物。1978年，通過重組DNA技術(shù)，人胰島素首次干擾素的克隆表達(dá)1957年，AlickIsaacs和JeanLindenmann發(fā)現(xiàn)干擾素從白細(xì)胞中提取干擾素：1g=6萬升血液1986,Hoffmann-LaRoche,Inc.在大腸桿菌中成功制備干擾素--2a，產(chǎn)量高達(dá)0.5g/L發(fā)酵液干擾素的克隆表達(dá)1957年，AlickIsaacs和從白細(xì)細(xì)胞工程(cellengineering)

根據(jù)體細(xì)胞的性質(zhì)，應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)的方法，按照預(yù)想的方案，在細(xì)胞水平上進(jìn)行精細(xì)操作，把一種細(xì)胞的染色體或細(xì)胞核等移植到另一種細(xì)胞中去，從而改變細(xì)胞的遺傳特性，達(dá)到改良物種或創(chuàng)造物中新物種的目的。細(xì)胞工程(cellengineering)

細(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù)

(Cellandtissueculturetechnology)

細(xì)胞融合(Cellfusion)

細(xì)胞重組(Cellreconstruction)

染色體工程(Chromosomeengineering)

細(xì)胞核移植(Nucleartransplantation)

原生質(zhì)體誘變(Protoplastmutagenesis)

干細(xì)胞技術(shù)(stemcelltechnology)

多能干細(xì)胞誘導(dǎo)技術(shù)

(Inducedpluripotentstemcelltechnology)細(xì)胞工程包含的主要技術(shù)細(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù)細(xì)胞工程包含的主要技術(shù)淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù)抗原免疫小鼠骨髓瘤細(xì)胞培養(yǎng)脾細(xì)胞（產(chǎn)生抗原）骨髓瘤細(xì)胞（無限增殖）細(xì)胞融合雜交瘤細(xì)胞篩選產(chǎn)生特定抗體的瘤細(xì)胞雜交瘤細(xì)胞株單克隆抗體淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù)抗原免疫小鼠骨髓瘤細(xì)胞培養(yǎng)脾細(xì)胞骨髓瘤細(xì)胞

全抗體：鼠源、嵌合、人源化

抗體導(dǎo)向藥物

雙功能抗體Ig-Fc融合蛋白抗體工程基因工程與細(xì)胞工程的結(jié)合，產(chǎn)生了抗體工程全抗體：抗體導(dǎo)向藥物雙功能抗體Ig-Fc融合蛋白抗體干細(xì)胞技術(shù)具有自我復(fù)制和多向分化潛能的原始細(xì)胞分化成多種功能細(xì)胞或組織器官干細(xì)胞

胚胎干細(xì)胞：全能性干細(xì)胞，具有形成完整個體的分化潛能

成體干細(xì)胞：多能性干細(xì)胞：具有分化出多種組織細(xì)胞的潛能，如造血干細(xì)胞單能干細(xì)胞：只能向一種類型或密切相關(guān)的兩種類型的細(xì)胞分化

誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞：體細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)形成的干細(xì)胞干細(xì)胞技術(shù)具有自我復(fù)制和多向分化成多種功能干細(xì)胞胚胎干細(xì)胞

胚胎干細(xì)胞在疾病治療中具有重要應(yīng)用價值受精卵是孕育中的人類生命體，它存在生存權(quán)父母不能同意就其研究目的而使用胚胎許多國家禁止使用胚胎干細(xì)胞進(jìn)行研究胚胎干細(xì)胞在疾病治療中具有重要應(yīng)用價值受精卵是孕育中的人類E.唐納爾·托馬斯E.DonnallThomas(1920–2012)發(fā)現(xiàn)并首次完成的骨髓移植及血液干細(xì)胞移植獲得1990年度的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。多能性干細(xì)胞—造血干細(xì)胞的應(yīng)用E.唐納爾·托馬斯發(fā)現(xiàn)并首次完成的骨髓移植及血液干細(xì)胞移植獲造血干細(xì)胞移植技術(shù)造血干細(xì)胞移植技術(shù)JohnB.Gurdon，ShinyaYamanaka發(fā)現(xiàn)iPS，獲得2012生理學(xué)和醫(yī)學(xué)諾貝爾獎?wù)T導(dǎo)的多能干細(xì)胞(iPS)的發(fā)現(xiàn)JohnB.Gurdon，ShinyaYamanakiPS技術(shù)不使用胚胎細(xì)胞或卵細(xì)胞，因此沒有倫理學(xué)的問題避免了成體肝細(xì)胞的復(fù)雜分離、培養(yǎng)過程利有iPS技術(shù)可以用病人自己的體細(xì)胞制備專有的干細(xì)胞，所以不會有免疫排斥的問題誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS)的優(yōu)點(diǎn)iPS技術(shù)不使用胚胎細(xì)胞或卵細(xì)胞，因此沒有倫理學(xué)誘導(dǎo)多能干iPS技術(shù)的應(yīng)用iPS技術(shù)的應(yīng)用發(fā)酵工程(FermentationEngineering)

利用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物或哺乳動物細(xì)胞的特殊功能生產(chǎn)有用的物質(zhì)，或直接將微生物或哺乳動物細(xì)胞用于工業(yè)生產(chǎn)的一種技術(shù)。傳統(tǒng)的發(fā)酵工程=微生物工程現(xiàn)代發(fā)酵工程還包括哺乳動物細(xì)胞發(fā)酵工程發(fā)酵工程(FermentationEngineering)優(yōu)良的菌種或工程細(xì)胞株自然界中分離人工誘變基因工程、細(xì)胞工程菌種活化固(液體)大規(guī)模發(fā)酵生物反應(yīng)器擴(kuò)大培養(yǎng)產(chǎn)品純化發(fā)酵工程的基本流程純化技術(shù)優(yōu)良的菌種或工程細(xì)胞株自然界中分離菌種活化固(液體)大規(guī)模發(fā)酶工程(EnzymeEngineering)

在一定的生物反應(yīng)器中，利用酶的催化作用，將相應(yīng)的地物原料轉(zhuǎn)化成所需物質(zhì)的技術(shù)化學(xué)酶工程自然酶化學(xué)修飾酶固定化酶化學(xué)人工酶生物酶工程克隆酶突變酶固定化酶新酶酶工程(EnzymeEngineering)蛋白質(zhì)工程(ProteinEngineering)

以蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系為基礎(chǔ)，借助計算機(jī)分子圖像和輔助設(shè)計。通過有控制的基因修飾和基因合成，再結(jié)合基因工程途徑，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行定向項改造，設(shè)計、構(gòu)建并最終產(chǎn)生出性能比自然存在的蛋白質(zhì)更加優(yōu)良、更符合人類社會需要的新型蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程(ProteinEngineering)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功