1、第九章 生物技術(shù),第一節(jié) 發(fā)酵工程 第二節(jié) 細(xì)胞工程 第三節(jié) 基因工程,二十一世紀(jì)人類社會(huì)面臨：,人口劇增 食品短缺 資源匱乏 環(huán)境污染加劇 疑難病治療等重大問題,生物技術(shù)的強(qiáng)大生命力 生物資源的可再生性，在常溫常壓下生產(chǎn)珍貴產(chǎn)品 節(jié)約能源和資源，減少環(huán)境污染； 增加糧食生產(chǎn)，開辟食物的新來源； 解決疑難病的治療； 對(duì)傳統(tǒng)的舊行業(yè)技術(shù)改造,發(fā)酵工程,給微生物一個(gè)最適合生長(zhǎng)的條件，利用微生物的代謝功能，通過現(xiàn)代化工程手段生產(chǎn)人類所需的產(chǎn)品，又叫微生物工程。 傳統(tǒng)發(fā)酵工程生產(chǎn)酒精類飲料、醋酸和面包。 現(xiàn)代發(fā)酵工程還生產(chǎn)胰島素、干擾素、生長(zhǎng)激素、抗生素和疫苗等多種醫(yī)療保健藥物，生產(chǎn)天然殺蟲劑、細(xì)菌肥

2、料和微生物除草劑等農(nóng)用生產(chǎn)資料，在化學(xué)工業(yè)上生產(chǎn)氨基酸、香料、生物高分子、酶、維生素和單細(xì)胞蛋白等。,微生物的發(fā)酵,1.酒精發(fā)酵,2.乳酸發(fā)酵,酵母菌,乳酸菌,乳酸菌、酵母菌等微生物的細(xì)胞呼吸也稱為發(fā)酵。,巴斯德的貢獻(xiàn),從酒精發(fā)酵到微生物學(xué)的建立 巴氏消毒 免疫學(xué) 遏制狂犬病,青霉素和抗生素,弗萊明的無意發(fā)現(xiàn) 濃縮和大量生產(chǎn) 其他抗生素的發(fā)現(xiàn),目的生物體 微生物 植物細(xì)胞 動(dòng)物細(xì)胞,選育技術(shù) 常規(guī)技術(shù) 細(xì)胞融和技術(shù) 基因重組技術(shù),培養(yǎng)技術(shù) 工程放大 過程控制和優(yōu)化 生物反應(yīng)器設(shè)計(jì),分離精制技術(shù) 固液分離技術(shù) 膜分離技術(shù) 層析分離技術(shù) 其他分離技術(shù),產(chǎn)品,發(fā)酵工程技術(shù),發(fā)酵工程技術(shù),特點(diǎn)：在常溫

3、常壓下進(jìn)行，耗能少相對(duì)投資少，見效快 應(yīng)用： 食品 制藥-青霉素，抗生素，基因工程技術(shù)藥物 替代化工合成 用微生物發(fā)酵的方法開發(fā)能源 環(huán)境污染的防治,細(xì)胞工程 有目的，有計(jì)劃地改造細(xì)胞，能達(dá)到細(xì)胞產(chǎn)物及組織本身的規(guī)模生產(chǎn)。包括動(dòng)物植物細(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù)；細(xì)胞融合技術(shù)；細(xì)胞核及細(xì)胞器移植技術(shù)。,應(yīng)用： 植物體細(xì)胞組織培養(yǎng)技術(shù)-試管苗，莖尖脫毒技術(shù) 單克隆抗體 細(xì)胞核移植技術(shù),克隆動(dòng)物技術(shù)： 1997年2月27日，自然雜志報(bào)道了一項(xiàng)震驚世界的科學(xué)創(chuàng)舉，英國(guó)胚胎學(xué)家維爾穆特博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，應(yīng)用克隆技術(shù)，成功地復(fù)制了一頭雌性芬蘭塞特綿羊多莉。證明一個(gè)已經(jīng)完全分化成熟的體細(xì)胞，還能像胚胎細(xì)胞一樣，其

4、細(xì)胞所具有的遺傳信息也能指導(dǎo)產(chǎn)生新的個(gè)體。 動(dòng)物-人體異器官移植。 用動(dòng)物乳腺生產(chǎn)藥用蛋白質(zhì)，來治療疑難病。 良種培育。,動(dòng)物克隆,1996年7月名為多莉的世界第一只克隆羊在英國(guó)愛丁堡大學(xué)誕生。,克隆羊的過程,二十世紀(jì)五十年代，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)學(xué)說發(fā)現(xiàn) 二十世紀(jì)七十年代，重組DNA技術(shù)，單克隆抗體技術(shù)，第一個(gè)基因工程藥物脫穎而出 二十世紀(jì)八十年代，第一株轉(zhuǎn)基因植物，第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物橫空出世 二十世紀(jì)九十年代，克隆動(dòng)物和人類基因組計(jì)劃呱呱墜地,1953年，美國(guó)生物學(xué)家，沃森，英國(guó)物理學(xué)家，克里克，發(fā)現(xiàn)了DNA由兩條螺旋多核苷酸鏈組成。為人類揭開生命的秘密奠定了基礎(chǔ)。,基因是帶有遺傳效應(yīng)的DNA片

5、段,基因工程-重組DNA技術(shù)： 利用人工手段去改造生物的遺傳性狀 按照人們的預(yù)想重新設(shè)計(jì)生命的過程 人工創(chuàng)造新生物并給予生物以新功能的過程 單克隆抗體技術(shù)： 1975年，英國(guó)科學(xué)家米爾斯坦利用細(xì)胞融合技術(shù)將一個(gè)B型淋巴細(xì)胞，和一個(gè)骨髓瘤細(xì)胞融合在一起形成一個(gè)雜交瘤細(xì)胞，其產(chǎn)生的抗體叫做單克隆抗體 第一個(gè)基因工程藥物： 1977年11月美國(guó)人工方法化學(xué)合成了人生長(zhǎng)激素釋放抑制素基因，具有工程菌的功能。將其置于微生物發(fā)酵罐里，繁殖，其代謝產(chǎn)物含有人生長(zhǎng)激素釋放抑制素.,(人生長(zhǎng)激素釋放抑制素),（1B干擾素）,第一株轉(zhuǎn)基因植物：1982年美國(guó)和比利時(shí)的學(xué)者，分別把細(xì)菌中抗碘那霉素基因轉(zhuǎn)入向日葵，煙

6、草和胡蘿卜的細(xì)胞中，使這些植物的抗藥性提高八倍多。 第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物：1980年美國(guó)華盛頓大學(xué)和賓西法尼亞大學(xué)的學(xué)者，把大老鼠的生長(zhǎng)激素基因與小老鼠的一段基因拼接在一起組成一個(gè)重組體，把這個(gè)重組體注射到小老鼠的受精卵里，再把受精卵移植到借腹懷胎的雌鼠體內(nèi)，生下的小鼠其生長(zhǎng)速度比普通小鼠的平均生長(zhǎng)速度快50%。,小鼠,人類基因組計(jì)劃：1990年開始啟動(dòng)，計(jì)劃15年內(nèi)完成 人類全部基因組30億個(gè)堿基對(duì)的排列順序的測(cè)定和圖譜分析。即把人體內(nèi)十萬(wàn)個(gè)基因所在的位置確定下來，把基因分離出來，研究其功能，認(rèn)識(shí)基因和疾病的關(guān)系。 一般把找到的基因稱為靶基因?；蛑委熅褪菍?duì)相關(guān)的基因進(jìn)行抑制或調(diào)整。所有的藥物開

7、發(fā)，是先在靶基因上實(shí)驗(yàn)的。因此有了基因，就可以制造基因工程診斷試劑，基因工程治療藥物，甚至形成治療這種疾病的藥物產(chǎn)業(yè)。,人類基因組計(jì)劃,人類基因組計(jì)劃：人類基因組計(jì)劃與曼哈頓原子彈計(jì)劃、 阿波羅登月計(jì)劃并稱為人類自然科學(xué)史上的三大計(jì)劃，但它對(duì)人類自身的影響將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他兩項(xiàng)計(jì)劃。一整套基因組決定著物種的繁殖、活動(dòng)、進(jìn)化與死亡。,破譯人類生命的天書,1.事件 2003年月日,美國(guó)聯(lián)邦國(guó)家人類基因組研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人弗朗西斯柯林斯博士今天中午隆重宣布，人類基因組序列圖繪制成功，人類基因組計(jì)劃的所有目標(biāo)全部實(shí)現(xiàn)。 這樣，由美、英、日、法、德和中國(guó)科學(xué)家經(jīng)過年努力共同繪制完成了人類基因組序列圖，在人類揭示

8、生命奧秘、認(rèn)識(shí)自我的漫漫長(zhǎng)路上又邁出了重要的一步。,2.意義 人類基因組計(jì)劃的意義在于將人類自身基因組信息這部“天書”中的“字母”編譯成我們可以讀懂的文字。這是人類第一次較為全面的認(rèn)識(shí)關(guān)于我們自身的生長(zhǎng)、發(fā)育、健康、進(jìn)化等方面的基因組信息。,3.中國(guó)的貢獻(xiàn) “1 % 項(xiàng)目” 各國(guó)所承擔(dān)工作比例約為美國(guó)，英國(guó)，日本，法國(guó).，德國(guó).，中國(guó)。,人類基因組計(jì)劃時(shí)間表,1990年，人類基因組計(jì)劃在美國(guó)正式啟動(dòng)。 1991年，美國(guó)建立第一批基因組研究中心。 1993年，桑格研究中心在英國(guó)劍橋附近成立。 1997年，法國(guó)國(guó)家基因組測(cè)序中心成立。 1998年，中國(guó)在北京和上海設(shè)立國(guó)家基因組中心。 1999年，

9、中國(guó)獲準(zhǔn)加入人類基因組計(jì)劃，承擔(dān)1%的測(cè)序任務(wù)，成為參與這一計(jì)劃的惟一發(fā)展中國(guó)家。 2000年6月26日，中、美、日、德、法、英等6國(guó)科學(xué)家宣布首次繪成人類基因組“工作框架圖”。 2001年2月12日，六國(guó)科學(xué)家聯(lián)合在學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表人類基因組“工作框架圖”及初步分析結(jié)果。 2001年8月26日，人類基因組“中國(guó)卷”的繪制工作宣告完成。 2003年4月14日，中、美、日、德、法、英等6國(guó)科學(xué)家宣布人類基因組序列圖繪制成功，人類基因組計(jì)劃的所有目標(biāo)全部實(shí)現(xiàn)。 2004年10月，人類基因組完成圖公布。 2005年3月，人類X染色體測(cè)序工作基本完成，并公布了該染色體基因草圖。,基因工程（重組DNA技術(shù)) 用人工方法把不同生物的基因分離出來，在體外進(jìn)行剪切，拼接，重組在一起，然后把重組體放回宿主細(xì)胞內(nèi)繁殖，最終獲得基因產(chǎn)物。既用人工的手段改造生物的遺傳性狀，獲得基因產(chǎn)物。,應(yīng)用： 基因工程藥品 轉(zhuǎn)基因植物 預(yù)防疾病 免疫避孕 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 基因治療 基因診斷 人類基因組計(jì)劃,基因工程,微生物,工程菌,發(fā)酵工