现代生物技术(精)
第一章现代生物技术革命
医学遗传学发展到现代医学分子遗传学与先进技术的发展密切相关, 特别两项生物技术: 细胞融合技术和DNA重组技术所起的作用十分重要。
19世纪:细胞是生命的基本单位。
细胞学说:细胞是动植物结构和功能的基本单位,一切生命现象都是以细胞为基础表达的。
分子生物学、分子遗传学:20世纪生物学的主流
以核酸和蛋白质为中心的生物大分子是生命现象的共同物质基础,细胞和有机体所有生命活动都是以这些生物大分子及其复合物的结构、运动和相互作用来实现的。
人类对自然界的要求认识—利用—再造—改造—创造
随着反向生物学的问世, 在20世纪八十年代诞生了生物技术(Biotechnology这门新学科。
生物技术学科的地位
生物技术是世界新技术革命的主角之一, 生物技术与新材料、信息技术(包括微电子、计算机一起已成为新产业革命三大支柱;阳光技术,朝阳产业,黄金工程,倍受世界各国重视。 21世纪是生物生命世纪,生物技术将成为21世纪高技术革命的核心内容。
生物技术的重要性
有助于解决全球的重大难题:资源(能源、人口、粮食、生态环境、健康与疾病和战争与灾害;促进传统产业的技术改造和新产业的形成,对人类社会生活产生深远
的革命性影响;生物技术这一新生事物正迅速走向老百性日常生活各个方面, 将对人类的发展做出贡献。
重点掌握
1、生物技术的概念、内容
2、生物技术的特点和重要性
3、学习生物技术的意义在于创新
4、结合专业选择自己所需的生物技术
第一节生物技术的概念和内容
一、生物技术的定义及内涵
生物技术(Biotechnology, BT, 亦称为生物工程(bioengineering, 现统一称: 生物技术。
1、定义:“生物技术”这个词最初是由一位匈牙利工程师Karl · Ereky于1917年提出的。当时,他提出的生物技术这一名词的涵义是:
“用甜菜作为饲料进行大规模养猪,即利用生物将原材料转变为产品”。
国际上沿用1982年的概念
生物技术是指应用生物科学及工程学原理,依靠生物体系作反应器,将物料进行加工改造,获得人类所需产品的技术。
现代生物技术定义:
以现代生命科学为基础, 把生物体系与工程学技术有机结合在一起,按照预先的设计,定向地在不同水平上改造生物遗传性状或加工生物原料, 产生对人类有用的新产品(或达到某种目的之综合性科学技术。
2、概念要点:
(1对象是具遗传特性有生命物质:包括病毒、细菌、植物、动物、直到人类。
(2生物体系多个不同水平研究: 从大分子 (DNA、RNA、蛋白质、酶、亚细胞、细胞、组织、器官到整个机体。
(3应用工程学原理: 经人类思维, 设计方案、定向修饰、加工制作过程、经过体外环节。
(4有目的产品: 目的产品有三新特征: 新遗传功能新遗传性状、新物种要有合乎人类所需的工业
‘农业、医疗和食品产品。
(5高新技术起重要作用。
3、生物技术的主要内容包括五个方面或领域
(1细胞工程(2基因工程(3酶工程(4发酵工程(5蛋白质工程
4、根据研究对象不同,生物技术又可分为:
(1植物生物技术(2动物生物技术(3微生物生物技术
二、生物技术的产生与发展
生物技术的发展分为两个阶段:生物技术是既古老又现代的应用技术。按照它的发展历程,大致可以分为三个阶段:
1、传统生物技术
2、近代生物技术
3、现代生物技术
生命科学经历了三个发展阶段:描述生物学阶段(19世纪中叶以前实验生物学阶段(19世纪中到20世纪中创造生物学阶段(20世纪中叶以后
1传统生物技术发展
石器时代后期(距今8000多年前我国制曲酿酒,最早的发酵技术。公元前6000年古巴比伦开始啤酒发酵。公元前4000年埃及人制作面包。公元前2500年春秋战国时代中国制造酱油和醋。公元十世纪宋朝中国预防天花活疫苗。1676年荷兰人列文虎克发明显微镜首次观察微生物。1885年,巴斯德首先证实发酵有微生物引起并建立微生物纯种培养技术。20世纪20年代工业大规模纯种培养技术发酵生产丙酮和丁醇。1897年德国人布切尼无细胞的酵母菌压榨汁中的酒化酶对葡萄糖进行酒精发酵成功开创微生物生化研究新时代
(一传统生物技术和近代生物技术的发展
实际上生物技术的发展和应用可以追溯到l000多年以前,而人类有意识地利用酵母进行大规模发酵生产是在19世纪。当时人类用发方法制备酒、醋、酱及食品等,此时主要是生物技术的经验阶段。并形成产业。
1、传统生物技术阶段
在20世纪30年代之前时期,主要是通过微生物的初级发酵来生产食品,是以发酵产品为主干的工业微生物技术体系。产品如乳酸、酒精、面包酵母、柠檬酸和蛋白酶等微生物的初级代谢产物。
(1主要包括以下三个步骤:
第一步:上游处理过程。第二步:发酵和转化。第三步:下游处理过程。
(2步骤第一步:上游处理过程------粗材料进行加工过程,作为微生物的营养和能量来源;
第二步:发酵和转化------ 发酵指的是目的微生物的大量生长。发酵过程必须在一个大的生物反应器内进行,反应器容积通常大于l00L。可连续生产某一个目的产品,比如抗生素氨基酸或蛋白质等;
第三步:下游处理过程-----所需目的产物的纯化过程,人们既可以从细胞的培养液个纯化,也可以直接从细胞中纯化。
1929年英国人弗莱明发现青霉素,二战期间得到广泛应用。工业上开始采用大规模发酵产生抗生素酶制剂和其他化工原料是近代生物技术建立和全胜时期。20世纪60年代随着遗传学的建立和应用产生了遗传育种学,细胞学广泛应用产生了细胞工程发酵工程取得辉煌成就,被誉为第一次绿色革命
2、近代生物技术阶段
1928年,Flemming爵士发现了青霉素,从此生物技术产品中增加了一大类新的产品即抗生素。也使生物技术从单纯的食品、饲料制备扩展到抗生素产品,该产业至今长盛不衰。
20世纪30年代到70年代这一时期抗生素工业、氨基酸发酵和酶制剂工程相继得到发展,更为突出的是植物组织培养技术日臻完善。
(二生物技术研究的主要目标
生物技术研究的主要目标是(1最大限度地提高这3个步骤的整体效率;(2同时寻找一些可以用来制备食品、食品添加剂和药物的微生物。
从20世纪60—70年代起,生物技术的研究主要集中在上游处理过程、生物反应器的设计和下游的纯化过程方面,这些研究使得下面四个方面都有了很大的发展。
①在发酵过程的监测;②生物反应体系的检测技术和;③有效地大量培养微生物的技术及;④相关仪器。
二生物技术研究的主要目标
在利用微生物生产商品的整个过程中,生物转化这个环节是条件最难优化的一个环节。通常用于大规模生产的培养条件往往不是自然条件下微生物的最佳生长条件。因此,人们一般都通过化学突变、化学诱变或者紫外线照射来产生突变体,从而改良菌种,提高产量;传统的诱导突变和选择的方法在生物技术生产中获得了较大的成功。多种抗生素的大量生产就是这种方法的成功例证。但是,传统生物技术仍然的有其一定局限性。
(三传统和近代生物技术的特点(局限性
(1主要通过微生物初级发酵获得产品,仅仅局限在微生物发酵和化学工程领域。
(2没有改变微生物的遗传物质,也没有出现新的微生物遗传性状。
(3生产过程简单,上游主要是培养大量的微生物、对材料进行加工即进行发酵和转化,通过诱变选育良种,下游主要对产品进行纯化。
(4生产周期长,费用高,产量低,效率差。
(四现代生物技术的产生
在1953年Watson和Crick发现DNA双螺旋结构的基础上,1973年DNA重组技术的诞生意味着现代生物技术阶段的开始。而源于近代生物技术的细胞工程,在现代生物技术阶段有了突破性发展。
现代生物技术是以20世纪70年代DNA重组技术的建立为标志的。1944年艾弗里等人通过实验证明DNA是遗传物质。
2、DNA重组技术
1973年,美国加利福尼亚大学旧金山分校的Herber Boyer教授和斯坦福大学的Stanley Cohen 教授共同完成了一项著名的实验----DNA重组实验,这是人类历史上第一次有目的的基因重组的尝试,并获得成功。
这是人类历史上第一次有目的的基因重组的尝试。虽然这两位科学家在这次实验中没有涉及到任何有用的基因,但是他们还是敏感地意识到了这一实验的重大意义,并据此提出了“基因克隆”的策略。
特别是DNA重组技术可以
1、改变生物的遗传性状, 使分离高产量的工程菌变的容易,简化了生产过程;
2、扩大了反应器范围,从发酵罐发展到细胞、植物及动物个体天然生物反应器。
3、 DNA重组技术对生物技术产生的影响
(1DNA重组技术使得生物技术过程中生物转化环节的优化过程变得更为有效它所提供的方法不仅可以分离到那些高产量的微生物菌株,还可以人工制造高产量的菌株,原核生物细胞和真核细胞都可以作为生物工厂来生产胰岛素、干扰素、生长激素、病毒抗原等大量外源蛋白;DNA重组技术还可以简化许多有用化合物和大分子的生产过程。
(2植物和动物也可以作为天然的生物反应器,用来生产新的或改造过的基因产物
3DNA重组技术大大简化了新药的开发和检测系统。
DNA重组技术在很大程度上得益于分子生物学、细菌遗传学和核酸酶学等领域的发展;反过来DNA重组技术的逐步成熟和发展对生命科学的许多其它领域都产生了革命性的影响,这些领域包括生物行为学、发育生物学、分子进化、细胞生物学和遗传学等,从而使得生命科学日新月异,其进展一日千里,成为20世纪以来发展最快的学科之一。
(4而受DNA重组技术的影响最为深刻的生物技术领域,迅速完成了从传统生物技术向现代生物技术的飞跃转变,从原来的一项鲜为人知的传统产业一跃而成为代表着21世纪的发展方向、具有远大发
展前景的新兴学科和产业。
基因工程与人类生活及经济发展关系密切
是20世纪末和21世纪初发展最为迅速的高新技术之一,使发酵、食品、轻工等传统工业发生了深刻的革命,为解决人类的人口膨胀、食物短缺、能量匮乏、疾病防治和环境污染等问题带来了新的希望;将对人类生活和健康、经济发展、社会进步产生巨大的影响
20世纪80年代,现代生物技术的发展日新月异,一跃成为代表21世纪新技术的发展方向,并成为具有广阔应用前景的新兴学科与产业。
传统生物技术已被现代生物技术所取代,当前生物技术一词实质上已成为现代生物技术的简称。
三. 生物技术的特点 (八高一低
1、高水平:学科具有先进性,是知识、技术密集型产业,处分子水平、新技术前沿。
2、高综合:跨学科专业, 位多学科发展的交叉点上,涉及的行业多、范围广。
3、高投入:与其他技术比较, 在资金、人员、设备、试剂及研发上投资大。
4、高竞争:各国、各行业、个单位之间,在技术、时效性,知识及人才上竞争激烈。
5、高风险:上述原因造成一定风险,加上技术风险带来高风险。
6、高效益:应用性强, 有目的产品, 最易商业化。
7、高智力:具有创新性和突破性, 可按人类需要定向改变和创造生物的遗传特性,要求在人才、计划、设计、工艺和产品上都要与众不同。从认识、利用、再造阶段上升到改造和创造阶段。
8、高控性:采用工程学手段,易自动化、程控化及连续化生产。
9、低污染:生物技术以生物资源为对象, 生物资源具有再生性, 是再生资源。具有不受限制、污染小、周期短的优点。
五、生物技术的内容
(1医学生物技术(2药学生物技术(3动物生物技术(4农业生物技术(5海洋生物技术(6微生物生物技术
注: 上述十项工程是国家科委规定统计的上报内容,注意下述三个概念:
?上游工程:是生物技术的实验室研究阶段,应用基础研究,产生新产品的源泉。
?中游工程:中游加工以生物反应器为中心,优化和放大生产工艺。
?下游工程:是生物技术的扩大生产,加工应用阶段使新产品能达到三化:商品化、工程
化、企业化,是效益阶段
遗传工程 (原来的一种笼统概念,现已不用:其基本含义是指对不同来源的物质,人工体外操作,重新组合,定向改建,获得具有新遗传性状的新物品之技术。对象包括:细胞、亚细胞、染色体、核酸分子、基因等, 包括大部分上游工程。
生物技术涉及的具体技
DNA 重组技术,细胞培养及融合技术,抗体制备技术,干细胞培养及定向分化,显微注射技术,动物饲养技术,转基因技术,胚胎克隆,细胞及酶的固定化技术,发酵技术,
生物反应器,蛋白质分离纯化,生物大分子合成及纯化,生物大分子修饰,生物物理、生物信息及其他相关领域技术。
六、生物技术诸工程的内容及种类 ( 十大工程
(一基因工程(Gene engineering
1、对象: 在核酸分子 (DNA或RNA 或基因上操作。
2、定义--基因工程:基因工程是指在体外对DNA进行切割、拼接,使遗传物质重新组合,经载体转移到细胞中扩增表达,获得人类所需产品,或组建新生物类型的技术。
文献上常见到DNA重组、分子克隆、基因克隆、遗传工程等名词与基因工程混用, 事实上主要内容相似, 不同之处在于所突出的内容有异。
(二细胞工程(cell engineering
1、对象:细胞
在细胞水平上实现基因转移或改变生物学性状。
2、定义:
(1广义细胞融合技术:在特定的条件下 (环境、融合技术, 使不同的细胞融合,获得具有来自双亲代基因的杂交细胞, 杂交细胞的遣传物质发生改变,达到改造物种,创建新种之目的。
(2狭义淋巴细胞杂交瘤技术:骨髓瘤细胞+淋巴细胞融合(制备 McAb。
(3现代概念:把广义的概念扩展,细胞工程指在体外条件对细胞进行培养、繁殖,按人们的意愿改变细胞某些生物学特性,获得有用的产品或达到改良生物品种的技术。
3、细胞工程包括
(1细胞融合技术(2工程细胞移植, 即有目的地改造细胞遗传特性后, 植入机体。(3细胞折合,(4染色体导入及细胞器导入技术,(5胚胎细胞植入。
4、分类
(1微生物细胞工程, 如原生质体融合, 试管菌。(2植物细胞工程,1978年培育出土豆西红柿新物种。(3动物细胞工程, McAb。
5、应用以McAb制备成绩突出、诊断、治疗
(三蛋白质工程(Protein engineering
1、对象基因序列——DNA分子中改造, 最终导致蛋白分子氨基酸序列改变。
2、蛋白质工程定义
用X衍射和晶体分析术了解蛋白质三维空间结构和功能关系基础上,借用计算机和分子设计辅助技术,在DNA分子水平上操作更换或改变其序列,达到改变蛋白质分子氨基酸序列,实现人为改变蛋白质分子形状及功能,使之具有新遗传学特性。
3、核心蛋白质空间结构, DNA重组,人工定向改造蛋白质功能域构象,使得功能改变。这被称为是生物技术发展的第二浪,如通过增加或减少人工二硫键、置换氨基酸等修饰技术,提高或改变活性多肽 (激素、酶、细胞因子的稳定性
(四抗体工程(Antibody engineering
1、对象:Ig 基因
2、定义抗体工程是指通过对抗体分子结构和功能关系的研究,有计划地对抗体基因序列进行改造,改善抗体的某些功能的技术。在80年代初,抗体基因结构和功能的研究成果与重组DNA技术相结合,产生了基因工程抗体技术。基因工程抗体即将
抗体的基因按不同需要进行加工、改造和重新装配,然后导入适当的受体细胞中进行表达的抗体分子。
3、抗体工程的内容
(1完整抗体,及抗体的人源化(2完整抗体与抗体片段的药代动力学比较(3改造抗体片段的多种特异性(4mRNA-蛋白质复合物库(5抗体库的构建、展示和筛选(6抗体的生产、稳定性和表达水平(7噬菌体展示技术亲和力成熟(8双功能抗体(10细胞表面库(9转基因鼠(11骨架替换
4、临床应用
(1中和病原体及抗病毒治疗(2细胞内抗体(3肿瘤治疗与细胞补充疗法(4疫苗应用(5用于未来诊断的生物传感器和微矩阵技术
(五组织工程(Tissue engineering
1、对象:干细胞、组织和器官。
2、定义:组织工程就是运用工程学和生命科学原理和方法,在了解正常和病理学组织结构与功能关系和生长机理的基础上,研制生物学组织器官替代品,通过移植,达到重建、恢复、维持和改进组织功能学科。
3、要点:(1依据正常组织结构、功能设计方案;(2选择种子细胞培养;
（3）选择细胞外基质、生物支架材料；（4）体外构建三维结构替代品；（5）植入机体，替代病理组织。 4、应用：组织器官移植。 (六干细胞工程 (stem cell engineering 1、干细胞干细胞是具有无限期产生各种分化细胞能力的细胞。它是各种干细胞的统称。通常认为干细胞有几个主要特征（1）未分化的早期细胞；（2）具有分化成各种特定细胞的能力；（3）可无限地分裂增值，产生大量后裔; （4）其子细胞有两种命运，保持为干细胞或分化为特定细胞。 (七转基因动物(亦称: 胚胎工程 Transgenetic animal） 1、对象：胚胎早期细胞上实现基因转移。 2、定义: 胚胎工程是指把新的遗传信息 (DNA 序列用特定技术导入胚胎早期受精卵,
经发育后, 外源遗传信息分布到所有体细胞生殖细胞中去, 这种使动物带有新遗传信息的基因转移技术称胚胎工程。所得动物称转基因动物 (Transgenetic animals，或基因工程动物。、过程:（1）提取人所需要蛋白质基因、cDNA；（2）基因重组 (cDNA＋控制基因＋载体；（3）分离、培养人工受精的卵细胞(如牛；把重组体转入到受精的卵细胞；植入子宫 ,使之发育为个体(每（4）（5）一个体细胞均含有新的基因（6）活化植入新基因，使之表达（如在乳腺中表达；（7）提取目的基因表达产物,进行验证(定性、定量；（8）进行安全性及临床试验 4、要点: （1）必须有外源新基因转移, （2）在早期生殖细胞整合, （3）发育成新个体中有外源基因正常表达, （4）可遗传后代。 5、应用: （1）肿瘤发生、传染病的动物模型, （2）新品种:新物种研究, （3）药物生产、动物乳汁中分泌有 tPA, IX 因子, （4）免疫机制研究。八生物医学工程 ( Biomedical engineering 1、对象: 人体 2、定义: 生物医学工程是指从工程学角度研究人体结构、功能及生命现象, 为防治疾病提供新技术、新方法、新仪器和新材料的科学。 3、内容:（1）生物材料( 人造器官、起搏器的材料（2）康复工程（3）医学成像( 超声、CT、核磁（4）
生物传感（5）监护系统等。 (九生物制药／化学制药工程 (Biochemical
、生产对象: 药物( 活性多肽、酶、抗生素等 2、定义(待确定: 生物制药／化学制药工程是指利用现代生物技术, 以生物反应器（微生物、动物细胞、植物及动物个体），大规模地制备高纯度的药物。如基因工程药物、同份异构体的拆分（利用 Abzyme 特异结合、特异地进行酶消化来完成）等。
（十）酶工程、对象:酶分子修饰、生产应用和酶的固定化 2、定义:酶工程是指在给定的生产工艺和生物反应器中, 利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能，或对酶进行修饰改造提高酶的转化率, 把对应的原料高效地转化成所需有用的物质之技术。 3、要点: 固定化酶、酶分子改造技术和酶反映器的设计是当前酶工程的重点。近年把酶电极生物传感器也归到酶工程范围内。如: 底物＋固定化酶—→化学信号—→电信号—→人视觉—→控制反应。
（十一）发酵工程 (Fermentation engineering 1、对象：微生物, 在常规发酵工艺上发展而成。有时也称微生物工程。 2、定义:发酵工程是指利用微生物特定性状（生长快、培养简单和代谢过程特殊等）, 通过现代化工程技术, 快速、连续生产
人类所需物质的技术。 3、要点: ①核心是提高产率, ②过程包括: 菌种选育、生产、代谢产物的利用。
③所用技术包括大规模悬浮培养,细胞固定化, 产物分离提取。 4、应用: 药物生产( 活性多肽、抗生素、单细胞蛋白生产、环境保护、微生物冶金技术。 (十二生化工程(Biochemistry engineering 1、对象: ①生化反应器(反应环境与装置，②产品的分离提纯技术。 2、定义(待确定:生化工程是指为活细胞和酶提供适宜反应环境, 能大规模自动化生产、分离、精制出所需产品的技术。 3、内容包括: 生物反应器的设计、传感器的制造、电泳、离心、层折、免疫层析等。这是下游工程的关键一环。注：1、十二大工程相互联系, 相辅相成。上游中, 基因工程是基础、核心, 通过它才能真正按人的意向通过设计、改造、生产特定生物工程产品。下游工程中关键是发酵工程的生产和利用生化工程对产物进行提纯, 它们是生物技术产生效益的必要条件。其他工程相互配合,共同组成生物技术体系。 2、生物技术发展迅速, 任务内容不断丰富更新，应密切关注。第二节生物技术的意义及应用生物技术的应用领域很广，可把生物技术分为：医学生物技术、植物生物技术、动物生物技术、食品生物技术、环境生物技术和军事生物技术等。生物技术应用的意义巨大，主要有以下几个方面。一、战略意义、理论上: 生命学科飞跃, 步入按需改造和创造新生物时代，革命性变化。、新技术革命的重要支柱, 具巨大潜在力量, 不亚于原子裂变和半导体的问世。3、为解决人类面临的重大问题提供新途径, 带来了希望 (国外称之为六大危机:（1）人口问题: A）节育: 药、疫苗，B）优生: 遗传病基因治疗。（2）粮食问题：绿色革命,高产、优质、抗病新品种，单细胞蛋白, 农药、肥料。（3）能源、资源问题：生物电池、光合菌、乙醇生产、石油采集菌、生物冶炼。（4）环境污染：石油、污水, 有害金属污染, 特嗜菌的构建。（5）医疗保健：抗衰老、防治心血管病、疟疾、传染病、遗传病。（6）战争等灾害：生物战剂、生物恐怖。二、巨大经济效益, 明显社会效益（几个实例）1、美国生物技术产值达 500 亿美元以上，单是药物达 100 亿美元。估计到 2008 年，美国生物技术产品销售达 362 亿美元以上。 1980′年代起, 生物技术长盛不衰， 2、公司林立，美国达 2 000 多家。3、各国政府投资逐年增加，科研人员大量投入 (美国数十万人。三、生物技术为人类新医疗保健开辟新纪元 1、
是探索生命奥秘, 解开众多遗传之谜的工具。如中心法则的补充与生命起源的 RNA 假说, 通过产物表达和蛋白功能分析, 发现与证实疾病基因(糖尿病的基因。又如对癌症发病机理研究, 除外因外, 还有内因, （1）癌基因，（2）抗癌基因等。 2. 疾病诊断分子水平的诊断向更特异、敏感、快速、简单、稳定方向发展。如:（1）McAb 运用: ELISA、 IFA、ELA、RIA、蛋白质免疫诊断。（2）核酸水平本质上诊断: REA、RFLP、核酸杂交、PCR。（3）新仪器: 生物传感器、成像系统、监护康复系统等。 3、基因治疗从基因水平上对疾病基因进行修复、替代。如基因工程构建病毒载体导入正常基因治疗先天遗传病。 4、疾病预防（1）基因工程疫苗、多价疫苗, 安全、价低、易大量制。（2）抗独特型抗体疫苗, （3）多肽疫苗(表达。四、为医药工业带来革命新药的设计与生产 1、大量生产生化药物如基因工程生产的生长激素释放抑制激素：9 升发酵液可得 50mg 纯化产品，这和从50 万头羊脑组织中的提取物相当。转基因动物生产 tPA 一个动物一个工厂，放牧, 挤奶，提取便可。目前不包括抗生素在内，研究基因工程药物达 500 种，如许多活性多肽、激素、酶、细胞因子，尤其是后者目前是热门,研究 30 种,生产已有 19 种。、改造、促进抗生素工业除固定化酶、细胞技术, 包括对酶的更新。例如: 基因工程可生产强有力的新酰化酶, 可大量制备新抗生素(如头孢毒素等。 3、“生
物导弹”药物:
① McAb—毒素蛋白、抗癌药、 TNF、酶等。② Abzyme、特异结合＋酶切分解。③受体药物“爱国者导弹”: CD4 受体—HIV 等。 4、超级药物人工设计、
合成分子药物:（1）反义核酸、基因封条、阻止转录、翻译,（2）酶性 RNA (Ribozyme 切掉有害基因。 5、酶制剂基因工程如: tPA(组织纤维蛋白溶酶原激活
因子, 链激酶等。五．其他领域应用(简略 1、农业第一次绿色革命是选育高产优
质良种，第二次绿色革命则是利用农业生物技术，通过改造和创造，有目的获得
新良种、新产品。如具有“五抗” (抗病，抗虫, 抗盐碱，抗倒伏, 抗腐烂新品种。土豆西红柿的产生，生物固氮、生物杀虫除草剂研制、快速生长剂的开发等。 2、畜牧良种、基因动物疫苗预防疾病，高科技饲料。第三节现代生物技术的商业化（一）现代生物技术商业化的前景生物技术研究的最终目标是生产商业产品，因此，与很多科学研究不同，现代生物技术在某种程度上是由经济的发展所推动
的，商业投资不仅在支撑着现代生物技术的研究，而且对于商业回报的预期也使人们在现代生物技术发展的早期阶段积极地对它进行投资。（二）现代生物技术商业化的特点 1、属于典型的技术密集型产业 2、市场迅速扩张 3、世界各国均投入了巨额资金 4、现代生物技术产品不断增加 5、经营现代生物技术产品的公司竞争激烈 6、各生物技术公司的研究目标日趋集中，生产的产品更加专一 7、医学生物技术产业化进程最快三、人们对现代生物技术关心的问题 1、那些经过基因工程改造的生物体是否会对其他的生物体或环境造成危害 2、使用和开发基因工程生物是否会降低自然界的遗传多样性； 3、人是否也可以成为基因工程操作的对象； 4、基因诊断的程序会不会侵犯个人隐私权； 5、那些经过基因工程改造过的生物体可不可以变成私人拥有的财产； 6、对现代生物技术的经济资助是否会影响或限制其他重要技术的发展；7、强调商业的成功是不是意味着现代生物技术的利益将只对富人有用而穷人却用不起； 8、农业生物技术是否会彻底改变传统的耕作方式； 9、用现代生物技术生产的药物进行治疗是否会压抑同样有效的传统治疗方式； 10、现代生物技术专利的申请是否会阻止科学家之间自由的思想的交流，从而影响生物技术的发展。第四节现代生物技术与中国虽然中国目前的现代生物技术研究和开发水平与发达国家相比仍有一定的差距，但自 1986 年中国政府开始实施生物技术领域“863”计划以来，这一领域已经取得了举世瞩目的成就。目前中国的生物技术水平在亚洲地区已名列前茅，特别是中国的医药生物技术在过去的 10 几年中取得了一系列突破性进展。一、中国现代生物技术的应用成果 1、医药方面（1）现已投产生产了新型乙肝病毒表面抗原凝集诊断试剂，丙肝病毒抗酶联免疫试剂盒，血糖酶试剂盒(糖尿病、尿酸酶试剂盒(肾病、谷丙转氨酶试剂盒(肝炎、谷草转氨酶试剂盒(心肌梗塞、甘油三酯酶试剂盒(心血管病等多种诊断试剂，并形成了中国自己的新型诊断试剂工业。（2）在现代生物技术生产药物方面，中国已成功生产了重组乙肝疫苗，人干扰素、人红细胞生成素，碱性成纤维细胞生长因子(bFGF、链激酶(RSK等多种药物(表 1-4，而且在某些领域已经达到国际先进水平。 2、农业生物技术农业生物技术是中国现代生物技术发展的另一个重要方面，中国在这一领域中取得了明显的进展，大大缩短了与发达国家的差距，使得现代生物技术得到了很大程度的普及。
（1）农作物转基因水稻、大豆、小麦、棉花、西红柿、烟草等多种转基因植物已培育成功，有些己被批准进行大田释放或试种(表 l—5。目前中国已成为世界上转基因植物种植面积最大的国家，并成为继美国之后第二个拥有转基因抗虫棉花的国家。1992 年中国开始实施“水稻基因组计划”项目，目前中国科学家在构建水稻勘收文库的物理图谱方面取得了较大的突破。（2）在家畜胚胎工程方面，中国已挤身于国际先进行列，获得了首例核移植山羊的产羔成果。（3）植物组织培养、原生质的培养、染色体工程、花药育种、体细胞杂交等已成为现代分子育种的重要手段。（4）在动物基因工程方面中国也取得了许多可喜的成果，目前已获得了转基因鱼、免、鸡等多种转基因动物。1998 年 2 月中国科学家又获得了可在乳汁中表达生产药用蛋白凝血因子 X 的转基因山羊二、中国现代生物技术的基础研究成果中国科学家在现代生物技术的基础研究方面取得的成果为生物技术的持续发展提供了良好的基础，例如： 1、已经从人、动物和植物中克隆了近 400 个新基因，并阐明其中 10 多个基因的功能；美国科学家与中国科学家合作克隆的水稻抗白叶枯病基因 Xa21 已在国内外科技界引起强烈反响； 2、新型基因工程表达系统以及基因调控组件与高效表达的研究,总体水平已接近国际先进水平，有的已经处于国际领先地位。中国学者首先提出了原核细胞增强于理论．在酵母酸性磷酸脂酶转录调控的研究中，基本上阐明了其顺式作用组件和反式作用因子以及它们相互作用的规律，提出了一个基因表达的分子模式。目前在“863’，计划的支持下，中国科学家已构建了 15 种新型基因工程用载体，并已在实际中应用； 3、阐明了中国痘苗病毒天坛株基因组 196kb 的一级结构，这是目前中国科学家完成的一个最大的完整生命体的全基因测序工程，并有多项重要发现； 4、在人类基因组研究中, 率先建立了寡核苷酸引物介导的人类高分辨染色体显微切割和显微基因克隆技术。现已建立起 17 种染色体特异性 DNA 文库和 24 种染色体区带特异性 DNA 文库。 5、在肝癌及某些疾病相关的基因的研究中，已经发现几个与肝癌及血液病相关的新基因或具有新功能的已知基因；在抗癌基因的研究中，从食管癌细胞系中分离出 3 个新的由维甲酸激活而特异表达的才 cDNA 克隆。三、中国面临的现代生物技术 R＆D 的挑战 1、过多的仿制中国已批准上市的 5 种基因工程药物（1998.5）中只有 rhuIFNVɑ1b（一种干扰素，用于病毒性角膜炎外用治疗）是首
创的。其余均是仿制的。 2、低水平的重复 3、目前中国的现代生物技术还而临着专业及管理人才紧缺的严重问题。
生物技术的发展历程及重要意义 姓名：××※ 学院：××※ 专业：××※ 学号：××※
生物技术的发展历程及重要意义 生物技术被是一项高新技术，世界各国都很重视，它被广泛应用于医药卫生、农林牧渔、轻工、食品、化工和能源等领域，促进传统产业的技术改造和新兴产业的形成，对人类社会生活将产生深远的革命性的影响。生物技术对于提高综合国力，迎接人类所面临的诸如食品短缺、健康问题、环境问题及经济问题的挑战是至关重要的；生物技术是现实生产力，也是具有巨大经济效益的潜在生产力，它将是21 世纪高技术革命的核心内容。生物技术产业是21 世纪的支柱产业，许多国家都将生物技术确定为增长国力和经济实力的关键性技术之一。我国政府同样把生物技术列为高新技术之一并组织力量攻关。 生物技术可分为传统生物技术和现代生物技术。现代生物技术是从传统生物技术发展而来的。传统的生物技术是指旧有的制造酱、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其他食品的传统工艺；现代生物技术则是指20 世纪70 年代末80 年代初发展起来的，以现代生物学研究成果为基础，以基因工程为核心的新兴学科。 一、生物技术的发展历程 1、传统生物技术的产生 传统生物技术应该说从史前时代起就一直为人们所开发和利用，以造福人类。在石器时代后期，我国人民就会利用谷物造酒，这是最早的发酵技术。在公兀前221 年，周代后期，我国人民就能制作豆腐、酱和醋，并一直沿用至今。公元10 世纪，我国就有了预防天花
的活疫苗；到了明代，就已经广泛地种植痘苗以预防天花。16 世纪，我国的医生已经知道被疯狗咬伤可传播狂犬病。在西方，苏美尔人和巴比伦人在公元前6000 年就已开始啤酒发酵。埃及人则在公元前4000 年就开始制作面包。1676 年荷兰人Leeuwen Hoek(1632—1723)制成了能放大170～300 倍的显微镜并首先观察到了微生物。19 世纪60 年代法国科学家Pasteur(1822—1895)首先证实发酵是由微生物引起的，并首先建立了微生物的纯种培养技术，从而为发酵技术的发展提供了理论基础，使发酵技术纳入了科学的轨道。到了20 世纪20 年代，工业生产中开始采用大规模的纯种培养技术发酵化工原料丙酮、丁醇。20 世纪50 年代，在青霉素大规模发酵生产的带动下发酵工业和酶制剂工业大量涌现。发酵技术和酶技术被广泛应用于医药、食品、化工、制革和农产品加工等部门。20 世纪初，遗传学的建立及其应用，产生了遗传育种学，并于20 世纪60年代取得了辉煌的成就，被誉为“第一次绿色革命”。细胞学的理论被应用于生产而产生了细胞工程。在今天看来，上述诸方面的发展，还只能被视为传统的生物技术，因为它们还不具备高技术的诸要素。 2、现代生物技术的发展 现代生物技术是以20 世纪70 年代DNA 重组技术的建立为标志的。1944 年Avery 等阐明了DNA 是遗传信息的携带者。1953 年Watson 和Crick 提出了DNA 的双螺旋结构模型，阐明了DNA 的半保留复制模式，从而开辟了分子生物学研究的新纪元。由于一切生命活动都是由包括酶和非酶蛋白质行使其功能的结果，所以遗传信
关注现代农业生物技术发展新趋势 在当今世界各国纷纷建立以基因为核心的知识产权保护，抢占２１世纪国际生物技 术制高点的新形势下，参加北京“国际周”现代农业高层论坛的专家呼吁，要密切关注现代 农业生物技术领域日益显现的研究成果商品化、研究方式规模化和基因资源争夺白热化的趋势，在即将到来的生物世纪里，真正占据自己的位置。农业生物技术的主要研究内 容包括：增强农作物以及畜禽鱼的抗性、品质改良、提高产量和生产具有特殊用途的物质等。其中以转基因作物的研究和运用最为重要，发展最快。根据统计资料，到２０００年，全世界转基因作物推广面积达４４２０万公顷，比１９９６年增长了２５倍；种植转基因作物的国家从１９９６年的６个增加到２０００年的１３个。这其中美国的转基因作物种植面积最广，达到了３０３０万公顷，占６８％；其次为阿根廷，１０００万公顷，占２３％；加拿大３００万公顷，占７％；我国为５０万公顷，占１％。根据有关专家的看法，现代农业生物技术的最新发展趋势表现为：——研究成果商品化产业化进程加速。 目前，农业生物技术作为一项高新技术产业在发达国家业已形成，并处于一个高速发展时期。有关专家预测，本世纪生物技术产品在国际贸易中的份额将达到１０％以上，而现代农业生物技术又将占相当的比重。世界银行下属机构预测世界范围内转基因作物产业的交易额为２０００年２０亿美元，２００５年６０亿美元，２０１０年２００亿美元；国际农业生物技术应用机构（ＩＳＡＡＡ）的预测则分别为３０亿美元、８０亿美元和２８０亿美元。——研究方式集约化、规模化明显。在政府以及公共机构对现代农业生物技术 进行投资研究的同时，众多私有企业也开始注意到这一领域将是继计算机和网络技术之后的又一个潜力巨大的经济增长点，私人公司已逐步成为农业生物技术的研究主体。以美国为例，民营机构１９９２年对这一领域的投资为５．９５亿美元，而１９９９年则达到１５亿美元。与此同时，世界范围内出现了生物技术企业领域的兼并和收购狂潮，并购金额从１９９７年的１２．３７亿美元陡然升至１９９９年的１３８亿美元。一些资产过百亿美元的巨型跨国公司由此形成，过去分散的研究基地也随之向集中化规模化发展。据业 内人士分析，促成公司并购的原因，一方面是为合理利用资源、降低生产成本、优化人员组合，而更重要的原因，则是因为现代农业生物技术产业是一个高技术、高投入、高风险、长周期的产业，小公司在资金、技术、以及抗风险能力上均难以独立对农业生物技术产品进行研发和推广。只有强强联手的大型现代农业生物技术企业才能有效占领市场，与其它企业抗衡。——基因资源争夺呈白热化。在商业利益驱使下，发达国家各主要生物技术 公司对生物资源及其知识产权展开了激烈争夺，其核心就是对基因的争夺。谁掌握了基因，谁就掌握了生物技术的制高点，就掌握了未来竞争的主动权。有专家称，转基因植物技术知识产权很可能就是未来国际贸易中市场准入、贸易壁垒问题产生的主要原因。有报道 表明，为了获取我国丰富的生物基因组资源，国外公司已在我国境内悄悄地开展活动。中国农科院的专家指出，基因资源是有限的、可视专利的战略资源，是可持续发展的重要保障。不建立自己的生物信息技术平台，指望在别人的公益性研究完成后捡便宜的想法，会
现代生物技术的核心 现代生物技术（Modern biological technology）又名生物工程，是在分子生物学基础上建立的创建新生物类型或新生物机能的实用技术，为现代生物科学和工程技术相结合的产物。随着基因组计划的成功，现代生物技术在系统生物学的基础上发展合成生物学与系统生物工程学，涉及农业生物技术、环境生物技术、工业生物技术、医药生物技术、海洋生物技术、空间生物技术等领域，在21世纪开发细胞制药厂、细胞计算机、生物太阳能等技术中发挥关键作用。 外文名 Modern biological technology 别称 生物工程 学科起源时间 1953年 相关领域 分子生物学 拼音 xian dai sheng wu ji shu 中文名 现代生物技术 目 录
1学术定义 2学科起源 3发展对比 4基因工程 5学科衍生 1学术定义编辑 现代生物技术以分子生物学、细胞生物学、微生物学、免疫学、遗传学、生理学、系统生物学等学科为支撑，结合了化学、化工、计算机、微电子等学科，从而形成了一门多学科互相渗透的综合性学科。就其应用领域，可分为农业生物技术、医学生物技术、植物生物技术、动物生物技术、食品生物技术、环境生物技术等。 2学科起源编辑 现代生物技术是在分子生物学发展基础上成长起来的。1953年，美国科学家沃森和英国科学家克里克用X－衍射法搞清了遗传的物质基础核酸的结构，从而使揭开生命秘密的探索从细胞水平进入了分子水平，对于生物规律的研究也从定性走向了定量。在现代物理学和化学的影响和渗透下，一门新的科学分子生物学诞生了。在以后的十多年内，分子生物学发展迅速，取得许多重要成果，特别是科学家们破译了生命遗传密码，并在1966年编制了一本地球生物通用的遗传密码"辞典"。遗传密码辞典将分子生物学的研究迅速推进到实用阶段。1970年，科拉纳等科学家完成了对酵母丙氨酸转移RNA的基因的人工全
现代农业新技术答案 作业一 1、随着人的总称社会形态的不断成长，人口持续增加和对农产物的要求不断提高，全球性的资源和生活习性环境问题一天一天地走向紧张，如何协调人的总称社会形态经济成长与生活习性保护的抵牾，已经慢慢成为可持续成长的核心问题，作为直接以有生命的物质和富源环境进行再生产的农业，其可持续成长的问题更加剧要。只有在扩大承载面积，减轻单元面积承载的压力，才有可能满足不断增加的人口对农产物不断增加的需求。总之，通过有效的手眼和措施，提高农业生产水平，从而提高农业生产者的收益水准，大幅度提高农民收入。 2、现代农业新技术可分三大类： 一是探索研究型技术：主要是生物技术。 二是应用性实用性技术：是最近制订颁布的技术标准、技术规程。 三是组装型技术：主要指适应农业发展方式需要所采用的技术集成，如发展生态循环农业中所采用的农业废弃物无害化处理、资源化利用技术，立体种养技术；发展节本高效农业采用的省工免耕技术等。 3、（一）取得新成就 1．粮食增产粮食播种面积在2004年达到10381万公顷，粮食总产量超过年初确定的4550亿千克的预期目标，达到了4695亿千克，比2003年增长了9%左右。 2．农民增收 2004年农民人均纯收入达到2936元，超过了年初预定的5%的增长目标，实际增长幅度达到6.8%，是1997年以来增幅最高的一年。 3．深化改革粮食流通体制的改革农村税费体制改革农村金融体制改革土地征用制度改革 4.转移农民我国目前农村劳动力大约有5亿多，目前仍有约1亿农村劳动力需要转移就业。 5.扶贫开发扶贫开发取得明显进展，贫困人口数量的减少和幅度的下降均为近5年之最。 6.公共事业农村公共事业得到较快发展，农村的义务教育、医疗卫生等状况得到了一定的改善。（二）面临新矛盾 1.经济增长方式粗放我国水土资源相当紧缺，土壤、河流等环境污染、水土流失、草地退化、土壤沙化等生态破坏的现状都比较严峻。 2.城乡差别依然明显工农之间、城乡之间的差别，使我国呈现出典型的“二元社会”的格局。 3.农业产业化程度低我国农业生产方式仍然是小规模家庭经营为主，产业化程度低。 4.农业基础设施薄弱全国耕地中有灌溉设施的少，灌溉设施的老化失修；土地被重金属污染；农业机械化发展滞后于农业专业化生产需要，农业良种繁育体系、病虫害防治体系、动物防疫体系、农产品质量安全体系等一些基础性技术保障体系还比较滞后。 5．农业科技支撑不足我国目前农业生产科技贡献率只有40%-45%，而发达国家在70%左右。我国农业科研、科技成果转化、农业科技推广等都有待于进一步充实、调整以实现新的发展。 6．金融体制亟待调整各大商业银行基本不面向农村地区，只有农村信用社在独立支撑农村金融体系，远不能满足农业生产经营的融资需要。
现代生物技术在环境保护中的应用和前景 摘要:随着人口的大量增长和经济的快速发展，自然资源的消耗量也急剧增长，在这个过程中，也产生了很大污染，使人类的生存环境遭到了威胁。针对我国目前生态环境状况，论述了现代生物技术在治理环境污染，保护生态环境中的应用和发展前景。 关键词:现代生物技术环境保护应用前景 一．我国生态环境现状 目前我国由于工业“三废”污染、农用化肥和农药的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染，严重的影响了我国的生态环境，使得水污染日益加剧，水资源严重短缺，全国600多个城市中已有一半城市缺水，农村则有8 000万人和6 000万头牲畜饮水困难；土壤污染严重，耕地面积锐减，近10年来每年流失的土壤总量达50亿t，土地荒漠化日益加剧；森林覆盖面积下降，草场退化，每年减少森林面积达2 500万亩；人们的身体健康受到严重威胁，疾病发病率急剧上升。因此，加大环境保护和环境治理力度，加快应用高新技术，如现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡，提高环境质量已成为环保工作者的工作重点。二．现代生物技术与环境保护 现代生物技术是以DNA分子技术为基础，包括微生物工程，细胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用，而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20 世纪 80年代以来生物技术作为一种高新技术，已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视，发展十分迅猛。与传统方法比较，生物治理方法具有许多优点。 1．生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构，降解的产物以及副产物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度，这样既做到一劳永逸，不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。 2．利用发酵工程技术处理污染物质，最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质，
现代生物技术的应用与展望 姓名：班级：学号： 摘要：参阅大量文献资料对近年来生物技术在农业、医药业、社会科学等中的应用进展进行了综述。从改革传统农业结构，解决食品短缺问题的应用、深入基因研究，解决健康长寿问题、运用现代生物技术，解决环境污染问题等内容出发，指明了生物技术现代科学发展中的应用前景。 关键词：生物技术基因医学健康农业 Abstract: a large number of literature on recent biotechnology in agriculture, medicine and industry, social science and application were reviewed in this paper. From the reform of traditional agriculture structure, to solve food shortage problem, in-depth application of genetic research, solve the longevity and health problems, use of modern biological technology, solve the problem of environmental pollution and other content, pointed out the biological technology of modern science and application prospects. 现代生物技术也可称之为生物工程，是以重组DNA技术和细胞融合技术为基础，利用生物体(或者生物组织、细胞及其组分)的特性和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，以及与工程原理相结合进行加工生产，为社会提供商品和服务的—个综合性技术体系。其内容包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程。现代生物技术的诞生以2O世纪7O年代初DNA重组技术和淋巴细胞杂交瘤技术的发明和应用为标志，迄今已走过了30多年的发展历程。实践证明现代生物技术对解决人类面临的粮食、健康、环境和能源等重大问题方面开辟了无限广阔的前景，受到了各国政府和企业界的广泛关注，与微电子技术、新材料技术和新能源技术并列为影响未来国计民生的四大科学技术支柱，是2l世纪高新技术产业的先导。可以预测，生物技术的应用与发展将导致生产体系与经济结构的飞跃变化，甚至可能引发一次新的工业革命，对人类社会的生产、生活各方面必将产生全面而深刻的影响。 1 改革传统农业结构，解决食品短缺问题 现代生物技术在农业中最突出的应用是利用转基因技术，将目的基因导入动、植物体内，对家畜、家禽及农作物进行品种改良，从而获得高产、优质、抗病虫害的转基因动植物新品种，达到充分提高资源利用效率，降低生产成本的目的。经过长期不断的努力，现代农业生物技术已取得重大突破，不仅从根本上改变了传统农作物的培育和种植，也为农业生产带来了新一轮的革命，并将在解决目前人类所面临的粮食危机、环境恶化、资源匮乏、效益衰减等方面发挥巨大作用。 1．1 提高农产品的产量与质量农作物病虫害是造成农业产量下降的主要原因之一，因而利用转基因技术把抗病、抗虫基因导入农作物中，使之可避免或减少病虫害。近年来，抗黄杆菌的水稻、抗除草剂的大豆、抗病毒病的甜椒、抗腐能力强与耐贮性高的番茄等转基因植物开始进入市场，提高了产量，增加了效益；根据人类的需要，还可把特定基因导入植物体，可达到改良农产品品质的目的，如高含量必需氨基酸的马铃薯，高蛋白质含量的大豆等；此外还可利用生物技术破坏水果细胞壁纤维酶，保证猕猴桃、桃、西红柿等水果成熟但不变软而提高水果的保鲜度，便于水果的运输。从1996年到2o02年，转基因农作物在全球的种植面积从170万ha扩大到5810万ha，即增加35倍，显示了现代农业生物技术强大的生命
大学专业介绍之生物科学类1（生物科学、生物技术、生物 信息学） 1．生物科学 本专业培养具有生物科学学科的基本理论、基本知识、基本技能，同时掌握生物科学的理论前沿、应用前景、最新发展动态和应用能力的技术人才，为我国生态建设及植物资源利用和中药资源产业化提供能从事教学、技术研究、生产管理、产品开发等方面的高级技术人才。 业务培养要求：本专业学生主要学习生物科学方面的基本理论、基本知识，受到基础研究和应用基础研究方面的科学思维和科学实验训练，具有较好的科学 1. 2.掌握动物生物学、植物生物学、微生物学、生物化学、细胞生物学、遗传学、发育生物学、神经生物学、分子生物学、生态学等方面的基本理论、基本知 3.
4. 5. 6.掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文， 主干课程：植物生物学、动物学、微生物学、生物化学、生物化学实验技术、细胞生物学、遗传学、分子生物学、植物生理学、生态学、天然产物化学、药用植物资源学、中药材生产质量控制、中药材加工学、生物制药等。 就业方向与深造：毕业后可在科研机构、学校从事药用植物和植物生态与资源利用科学研究和教学工作；在企、事业单位从事技术研究、产品开发和生产管理等工作。 2．生物技术 本专业是以生物化学和分子生物学为基础、应用于现代生物技术产业为特色的理科类专业。培养系统掌握现代生命科学知识、生物技术的基本理论和基因工程、细胞工程、发酵工程、生物信息及数据分析等技能，具备良好的科学素养和创新精神的高级专门人才。 主干课程：普通生物学、生物化学与分子生物学、微生物学、细胞生物学、遗传学、基因工程原理与技术、酶工程原理及技术、细胞工程原理与技术、微生物与发酵工程，生物信息学等。 业务培养要求：本专业学生主要学习生物技术方面的基本理论、基本知识，受到应用基础研究和技术开发方面的科学思维和科学实验训练，具有较好的科学
重庆广播电视大学 “人才培养模式改革和开放教育试点” 农村行政管理专业《现代农业新技术》课程论文 论文题目：对现代农业新技术发展现状及趋势研究 学生姓名：孙化 学号： 1551204458852 指导教师：鲁泽冰 专业：农村行政管理 年级：15秋 学校：黔江广播电视大学
对现代农业新技术发展现状及趋势研究 摘要:针对我国现代农业新技术所面临的挑战和机遇，本文主要围绕农业新技术需要创新，农业新技术推广，农业高新技术产业化等方面来探讨我国农业新技术发展的现状及存在的问题，在此基础上分析了我国农业新技术的发展趋势，这对我国的农业技术走上健康可持续发展道路具有一定的指导意义。 关键词：农业技术；现状；趋势 一、引言 中国是一个农业大国，农业是国家的基础产业，是国民经济的基础，为此，推进我国农业现代化建设一直是我国政府常抓不懈的一项重要工作。改革开放 30 多年来，在党中央国务院的高度重视和正确领导下，农业科技新技术在改革创新中快速推进，为农村经济发展提供了强有力的支持。农业对科技新技术的依赖会越来越强，但在加快建设现代农业的新形势下，我们正面临着资源紧缺、基础设施薄弱、耕地连年减少、种粮农民收入增长缓慢等情况。因此，把农业科技作为推动农业技术和农业发展的战略高地，重视和加强农业、农村和农民工作，确保国家粮食安全，将是一项事关国家昌盛、民族兴旺的基础性、战略性、长期性任务。 农业新技术的实质要求就是“增产增效并重、良种良法配套、农机农业结合、生产生态协调”，这是对我国农业发展经验的高度概括和总结，也是中国农业新技术路线的体现[1]。是确保国家粮食安全的基础支撑，是突破资源环境约束的必然选择，是加快现代农业的决定力量，具有显著的公共性、基础性、社会性。随着我国产业结构调整步伐不断加快，对农业领域的项目支持力度不断加强，反映了我国致力于加快传统产业的改造升级。 农业是国民经济的基础产业，而农业技术则是基础之基础，发展农业新技术具有长远战略意义，只有造就坚实的技术基础，才能保障农业长期稳定发展。因此，对我国现阶段农业新技术发展现状及趋势做一全面的探讨很有必要。 二、农业新技术发展的现状 通过文献检索发现，目前我国在农业新技术发展过程中，主要农业新技术需要创新、农业新技术推广、农业高新技术产业化、农业新技术教育培训等方面进行研究。本文主要围绕农业新技术推广、农业高新技术
现代生物学技术 1：2010年诺贝尔生理学或医学奖：试管婴儿 2：人造生命“人造儿”菌落图 细胞工程与胚胎移植 一：细胞工程概述 1：细胞工程：以细胞为对象，应用生命理论科学理论，借助工程学原理和技术。 研究对象：动植物细胞（原生质体）。细胞器、染色体、细胞核、胚胎 2：生物工程：以生命科学为基础，用生物体系和工程学原理。生产生物制品和制造新物种的一种综合技术。 第一代生物工程：4000多年前—20世纪30年代 第二代生物工程：30年代—二战期间 微生物工程→生物化学工程→酶工程→基因工程→细胞工程→蛋白质工程（第二代基因工程）→组织工程→代谢工程 3：细胞工程发展历史 ①探索期：19世纪末—20世纪中期 动物：1885年卢克斯“组织培养”1907【美】哈林森 植物：1937年【荷兰】温特植物组织培养 ②诞生期：20世纪70年代 1956—1959年斯沃尔三倍体：三棘刺鱼 1959年张明觉试管兔 1962年仓鼠肾细胞悬浮培养 1965年哈里斯·沃特金斯灭活病毒诱导动物细胞融合 20世纪70年代高国楠聚乙二醇促使植物原生质体融合 1960年兰花无性繁殖 1972年【美】卡尔森NaNO3诱导烟草原生质体融合 4：快速发展时期：20世纪70年代——至今 1973年古各树里。植物活性物质生产新途径 1975年科勒·米尔斯坦单克隆抗体 1977年首例试管婴儿 1981年埃文斯·科夫曼分离小鼠胚胎干细胞 A：动植物人工繁殖技术：植物组织培养，人工育种，试管动物，克隆动物 B：细胞充足与新品种培育技术{细胞水平、细胞器水平} C：生物制品生产技术 D：细胞组织工程技术 二、动物细胞工程 1.动物细胞和组织培养 正常哺乳动物细胞四大生物学特征：锚地依赖性 血清依赖性生长因子 接触依赖性 形态依赖性细胞扁平状 2.细胞融合
新农业科技革命与现代生物技术 摘要：针对21世纪中国农业发展中存在的问题，指出了新农业科技革命即将到来所面临的形势及条件是信息技术和现代生物技术迅猛发展、生态环境恶化和全球人口爆长，对现代生物技术的发展进行了展望。 关键词：农业；科技；革命；现代生物技术；进展 一关于新农业科技革命 （一）21世纪世界经济的发展 21世纪世界经济发展将进入一个新时代--新经济时代或知识经济时代。其特点是，“以智力资源为依托，以高科技产业为支柱，以不断创新为灵魂，以教育为本源”。与此同时，一场新的农业科技革命也将兴起。知识经济和新农业科技革命的到来，对我国是一次发展的机遇，但也是挑战。 人类社会经济的发展大体上可分为农业经济（主要依靠
土地）、工业经济（主要依靠资本）和知识经济（主要依靠知识）三个阶段。我国现在尚未完成工业经济的建设，因此，从现在开始，必须既要继续完成工业经济建设，又要开始知识经济建设，使两者协调发展，以便迎头赶上世界经济的发展。 （二）准确地把握世界科技新动向 1996年9月，总书记就发出了“进行一次新的农业科技革命”的伟大号召，明确指出：“中国的农业问题、粮食问题，要靠中国人自己解决，这就要求我们的农业科技必须有一个大发展，必然要进行一次新的农业革命”。并且提出“再造一个山川秀美的西北地区”的号召。 1998年召开的中国共产党十五届三中全会提出了“科教兴国战略”和“可持续发展战略”。 1999年8月20日，中共中央和国务院针对当前国际竞争形势的发展又发出了“关于加强技术创新，发展高科技，实现产业化的决定”。 2001年7月1日，总书记的讲话又提出了“三个代表”的指导思想。 这些是党中央对我国各项工作，也为我们农业工作的开展指明了前进方向。为此，研究和掌握21世纪新农业科技革命的发生背
一．名词解释 1、什么是转基因育种? 作物转基因育种 就是根据育种目标，从供体生物中分离目的基因，经DNA重组与遗传转化或直接运载进入受体作物，经过筛选获得稳定表达的遗传工程体，并经过田间试验与大田选择育成转基因新品种或种质资源。 2、植物组织培养 定义：离体（in vitro)条件下利用人工培养条件在无菌情况下培养、生长、发育再生出完整植株的过程。 3、外植体（expl ant)：由活体（in vivo)植物体上提取下来的，接种在培养基上的无菌细胞、组织、器官等 4、植物细胞的全能性（totipotent)：植物细胞具有该植物体全部遗传的可能性，在一定条件下具有发育成完整植物体的潜在能力 5、脱分化（dedifferentiation)：将来自已分化组织的已停止分裂的细胞从植物体部分的抑制性影响下解脱出来，恢复细胞的分裂活性。 6、再分化（redifferentiation):经脱分化的组织或细胞在一定的培养条件下可有转变为各种不同细胞类型的能力。 7、双根嫁接苗简介： 双根嫁接又叫双砧双贴法，是利用双砧木嫁接黄瓜接穗的一种新型嫁接方法。8、蔬菜嫁接育苗又称“嫁接换根”，指将切去根系的蔬菜幼苗或带芽枝段接于另一植物的适当部位，两者接口愈合后形成一株完整的幼苗。无根的蔬菜幼苗或枝段称为接穗，提供根系的植株称为砧木。 9、转基因技术：又称重组DNA技术或基因工程，指将某些特定的基因或DNA片断，通过载体或其它手段送入受体细胞，使它们在受体细胞中增殖并表达的一种遗传学操作。 10、转基因生物：为了达到特定的目的将DNA进行人为改造的生物通常的做法是提取某生物具有特殊功能（如抗病虫害、增加营养成分）基因片断，通过基因技术加入目标生物中。 11、转基因食品：指利用分子生物学手段，将某些生物的基因转移到其它生物物种上，使其出现愿物种不具有的性状或产物，以转基因生物为原料加工生产的食品就是转基因食品12.无土栽培定义：根据国际无土栽培学会的规定，凡是不用天然土壤而用基质或仅育苗时用基质，在定值后不用基质而用营养液灌溉的栽培方法，统称为无土栽培。 二、简答 （1）、无土栽培的优缺点 优点： 1、栽培地点不受土壤条件的限制，能避免土传病虫害及连作障碍； 2、肥料利用率高，节约用水； 3、作物长势强，产量高，产品清洁卫生； 4、节省劳力，减轻劳动强度，有利于自动化和现代化管理。 缺点： 1、投资较大，运行成本高。 2、技术要求较高。 3、管理不当，易造成某些病害的大范围传播。 （2）、优良砧木应具备的特点 嫁接亲和力强，共生亲和力强； 对接穗的主防病害表现为高抗或免疫；
第十六章基因表达的调节控制以及现代生物学技术 一：填空题 1.正调控和负调控是基因表达的两种最基本的调节形式，其中原核细胞常用________________调控，而真核细胞常用________________调控模式。 2.操纵子由________________、________________和________________三种成分组成。 3.与阻遏蛋白结合的DNA序列通常被称为________________。 4.β-半乳糖甘酶基因的表达受到________________和________________两种机制的调节。 5.葡萄糖效应是指________________。 6.ticRNA是指________________；micRNA是指________________。 7.大肠杆菌细胞内参与His合成有关酶的基因表达受到________________和________________两种机制的调节。 8.________________或________________可诱导原核细胞出现严谨反应。 9.________________和________________被称为魔斑分子，它作为________________酶的别构效应物调节此酶的活性。 10.鼠伤寒沙门氏菌两种鞭毛蛋白表达之间的转换是通过________________机制实现的。 11.哺乳动物细胞对氨基蝶呤产生抗性，是因为细胞内的DHFR基因经历了________________。 12.在胚系细胞之中，抗体重链的基因可分为________________、________________、________________和 ________________四个区域。 13.在基因表达的调控之中，________________和________________与________________和________________之间的相互作用十分重要。 14.女性两条X染色体只有一条X染色体具有转录的活性是因为________________和________________。 15.乳糖操纵子的天然诱导物是________________，实验室里常用________________作为乳糖操纵子的安慰诱导物诱导β-半乳糖苷酶的产生。 16.基因扩增或基因放大是指________________，它是通过局部DNA的来实现，________________扩增可导致细胞癌变。 17.SPO1噬菌体通过________________级联调节早、中和晚期基因在不同时间内的表达。 18.存在于反式作用因子上负责激活基因转录的结构花色通常有________________、________________和 ________________三种形式。 19.真核细胞核基质的主要成分是________________。 20.组蛋白可经历________________、________________和________________修饰而调节基因的表达。 21.原核细胞DNA的甲基化位点主要是在________________序列上，真核细胞核DNA的甲基化位点则主要是在________________序列上。 22.反式作用因子通常通过________________、________________和________________键与相应的顺式作用因子结合。 23.PCR即是________________。 24.人类基因组计划的主要内容是________________。 25.Southern blotting、Northern blotting和Western blotting分别被用来检测________________、________________和________________。 26.________________是应用于蛋白质工程中的最主要的手段。 27.RFLP即是________________。 28.噬菌体展示(Phage display)技术中常用的噬菌体是________________。 29.基因工程需要的最常用的工具酶包括________________、________________和________________等。 30.基因克隆的载体通常是由________________、________________和________________改造而来。 31.可使用________________和________________方法获得原核细胞的启动子序列。 32.体外转录通常需要使用________________、________________或________________RNA聚合酶。 33.脉冲场凝胶电泳(Pulsed field gel electrophoresis)被用来分离________________。 34.第一个使用体细胞克隆出来的哺乳动物是________________。 35.一种基因的启动子序列与启动子的一致序列越相近，该基因的转录效率就越________________。 36.基因敲除(Gene knockout)即是________________，它是研究________________的好方法。 二：是非题 1.[ ]原核细胞与真核细胞的基因表达调节的主要发生在转录水平上。 2.[ ]衰减子这种调控模式不可能出现在真核细胞。 3.[ ]操纵子结构是原核细胞特有的。 4.[ ]某些蛋白质既可以作为阻遏蛋白又可以作为激活蛋白参与基因表达的调控。 5.[ ]转录因子都具有负责与DNA结合的结构花色。 6.[ ]某些反式作用因子通过亮氨酸拉链这种结构花色与DNA结合。 7.[ ]真核细胞的基因转录也具有抗终止作用。 8.[ ]真核细胞核的三类基因的转录都受到增强子的调节。 9.[ ]某一个基因的转录活性越强，则该基因所处的DNA序列对Ⅰ就越敏感。
现代生物制药技术现状及发展趋势探讨 通常研究人员会将各个领域的学科进行综合，对他们进行进一步的探索和深究，这样可以研制出许多新的药物，用于解决医学尚不能解决的疾病问题。因此，可以有效地延长人们的生命，使人们的生活质量提高了。另外，也可以使人们的生活环境得到改善，减少对人类的影响。研究出来的新的技术将会加快医学对药物的快速鉴定，将传统的医学技术和药物进行深入研究后发现的新的医学技术，将会非常利于制药业的发展，前景也会非常的广阔。 标签：生物制药技术；发展现状；医学技术 1 引言 与世界上一些发达国家的生物制药业相比较下，我国的生物制药工业起步还是比较晚的，发展也相对而言比较滞后。不过，我国的市场非常的庞大和完善，在这种背景的影响下，我国生物制药业也将会面临着可观的发展前景。另一方面，政府一直关注在生物制药这一领域，并给于了政策和经济上的扶持。所以，未来我国的生物制药业将会是国家经济发展的非常重要的行业。在传统的发展情形中，我国生物制药业已经取得了相当好的成绩。但是，目前正处于一个发展平稳期，所以目前的问题是我国生物制药业面领着一个非常严峻的考验，若想突破这一瓶颈，得到更加美好的发展，就应该乐观的面对这样的考验，对问题进行深度和广度的研究，并解决问题。也只有这样，我国生物制药行业才会取得更加美好的成绩。 2 生物制药的原理和技术 对于“生物制药”这一名词，或许大家会感到陌生，简单的理解，就是利用生物的活体进行生产药物的方法。有时候也可以利用转基因的动物或植物的活体来作为反应器，进而加工药物。比如利用转基因的玉米活体来作为生物反应器，生产人源抗体。但是生物制药具体指，用微生物学，医学，化学，生物学等不同学科领域所包含的原理和技术方法，来制造出能够治疗，诊断或者预防的药物产品。之所以大家对生物制药感到陌生是因为生物制药是一种新的技术，不过生物制药行业的发展非常迅速，规模也在逐渐扩大。生物制药的发展已经经历了半个世纪左右，在这几十年的发展中，生物制药技术组成是DNA重组，现在是抗体，基因工程和细胞工程，为人类的健康做出了非常大的贡献。到目前为止，生物制药依然是医学领域最高的技术水平，专家预测，未来会有非常好的发展空间。我国的生物制药技术起步相对比较晚，因此与国际的领先水平存在着一定的差距，但我国正在加大这个领域的投入，并且建立生物制药基地。以我国目前的药物生产情况来看，将近百分之五十以上的药物属于生物制药，生物制药简单的操作和高效率，经济成本低的特点将会有良好的市场发展空间。 3 生物药物的分类
浅谈现代生物技术在农业中的应用 摘要：生物技术的投入，使得现代农业生产起到了良好的效果，增加了作物和家畜的产量和质量。本文主要介绍了生物技术在农业生产中的应用现状，通过对于现状研究，预示了生物技术在未来的农业生产中，必将会得到更加深入应用的发展趋势。 关键词：生物技术；农业；生产；应用 随着生物技术在农业中的不断应用与革新，其已经成为21世纪具有潜力的产业之一。其发展之迅速，趋势之良好，并且在极大程度上影响了传统农业技术，使得现代农业技术走向了一个新的高度。在现代农业中，优质、高产、绿色环保是其发展的重要课题。目前，世界各国已经开始将生物技术视为高新技术，这是由于其可以帮助人们解决食品短缺、环境污染和经济建设等问题，有助于国家提升自身的综合国力，增强经济实力。 然而，由于人类社会、经济的不断发展，以及为了发展而进行的过度环境开发利用等行为，其给生存环境带来了极大的污染和破坏。众所周知，地球每小时都可能有一个物种灭绝，并且我们的地球已经面临着生态失衡、资源枯竭等严重现象。这些现象给我们走可持续发展道路带来了极大的阻碍，但生物技术的出现却给人类的未来送来了一丝曙光。 一、生物技术 生物技术（biotechnology）亦可称“生物工程”或“生物工程技术”，其是指利用现代生命科学作为基础，结合其它学科的科学原理，采用最先进的技术手段，并按照预先的设计，达到改造生物体或加工生物原料的目的，从而生产出所需的特定生物产品或达到某些预定的目的。生物技术主要包括传统生物技术、发酵技术和现代生物技术。其中，现代生物技术则又是在传统生物技术上发展起来的，但其又和传统生物技术有着本质上的区别。所以，生物技术是一门新兴的、具有综合性的学科。 二、农业生产中的现代生物技术应用
染色体工程技术 在小麦品质改良中的应用及社会意义 摘要：本文报告了染色体工程在小麦品质改良中的方法，在理论研究与育种实践上的应用。论述了染色体工程在小麦品质改良和生产实践中所体现出来的社会意义。 关键词：染色体工程，小麦，类型变化，实践 正文： 染色体操作(chromosome manipulation)是按设计有计划削减、添加和代换同种或异种染色体的方法和技术。也称为染色体操作。染色体工程一词，虽然在20世纪70年代初才提出。其实早在30年代，美国西尔斯(E.R.Sears)及其学生就已开始研究，但当时局限于小麦，定义为：在小麦中利用缺体或单体材料，对个别染色体或染色体片断进行替代或转移的工程谓之“染色体工程”。 植物染色体工程从50年代的兴起迄今约30余年的历史，但运用这一技术在改造 植物的遗传性方面却显示了它强大的力量，表现在创造崭新的遗传资源，培育突破性新 品种和合成新物种等方面取得的重大进展。 目前对基因操作的主要方法有：有性杂交、染色体代换、易位、添加、染色体显微切割和微克隆、PCR扩增等。 现代小麦育种十分注意栽培品种的类型变化，期望它们优质、高产、抗病、矮秆。我们知道，在小麦近缘种属中，存在着小麦栽培品种所没有的优质、抗病基因。在常规的杂交程序中，栽培品种与野生种之间，因染色体组不同，在多数情况下染色体不能配对，其基因很难进行重。细胞遗传学家已经研究出一套方法，将异种变异性应用于小麦育种实践。这些方法包括染色体附加、染色体代换、染色体易位等。用这些方法实现了小麦染色体附加、代换、易位和部分同源染色体间的重组。 (一)麦外源染色体的添加 普通小麦附加系的系统研究工作开始于1940年，07mara把3个不同的黑麦染色体分别附加到小麦中。1960年Evans～Jenkins得到了所有7个黑麦染色体的双体附加系。之后，Sears把小伞山羊草的染色体附加到小麦中；Joppa等(1978)用一种新方法得到了具有15对染色俸的硬粒小麦双单体(3D，4D，5D)附加系；Islam(1978)把6个大麦染色体分烈跗加到小麦中。有人还把顶芒山羊草和冰草的一些种的染色体附加到小麦中。
现代生物科学技术专题复习题（细胞工程）2012、7 1、（2011 A ．②和③过程会发生减数分裂过程 B ．①阶段需生长素而③阶段需细胞分裂素 C ．①阶段有细胞增殖但无细胞分化 D ．此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体 2、（2011西城）19．下列关于克隆的说法不正确的是 A ．由一个受精卵发育为一个完整的个体叫做克隆 B ．基因克隆是指某目的基因复制的过程 C ．动物体细胞克隆要通过细胞核移植形成重组细胞 D ．动物克隆的技术基础是动物细胞的培养 3、（2011海淀）26．下面的简式表示植物组织培养的大致过程，据此判断不正确的是 A ．若①是来自不同植物体细胞融合的杂种细胞，则④可能出现不同植物的遗传特性 B ．若①是花粉，则④是单倍体植株，经染色体加倍后可得到稳定遗传的品种 C ．若①是人参细胞，对②进行扩大培养可提高细胞产物人参皂甙的产量 D ．若①是具有杂种优势的农作物细胞，则利用③进行繁育会发生性状分离 4、（2011海淀）27．下列实例与所利用的技术或原理不相符合的是 A ．转基因抗虫棉的培育需要利用植物组织培养技术 B ．植物组织培养过程依据的原理是植物细胞具有全能性 C ．原生质体融合和动物细胞融合都利用了细胞膜的选择透过性 D ．植物愈伤组织的形成和杂交瘤细胞的培养都与细胞分裂有关 5、（2011朝阳期末）26．下列各项不属于细胞工程在实际中应用的是： A ．培育工程菌使之能产生人生长激素 B ．将甲植物细胞内的叶绿体移入乙植物细胞内 C ．将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，培育出“番茄—马铃薯” D ．能够产生抗体的B 细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合制备单克隆抗体 6、（2011朝阳期末）39．下列有关克隆的叙述，错误的是 A ．动物难以克隆的根本原因是基因组中的基因不完整 B ．细胞克隆可用于从普通细胞系中分离出缺乏特殊基因的突变细胞系 C ．“多利”绵羊的性状与供核绵羊不完全相同 D ．克隆动物的核心技术手段是核移植，属于无性生殖 7、（20XX 年江苏卷）14．关于现代生物技术应用的叙述，错误的是 A ．蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质 B ．体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体 C ．植物组织培养技术可用于植物茎尖脱毒 D ．动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育 8、（2011石景山期末）40．利用细胞工程方法，以SARS 病毒蛋白质外壳为抗原制备出单克隆抗体。下列叙述正确的是 A ．用纯化的蛋白质外壳反复注射到小鼠体内，即可获得单克隆抗体 B ．体外培养单个效应B 细胞，即可获得针对SARS 病毒的单克隆抗体 C ．将等量效应B 细胞和骨髓瘤细胞混合，诱导融合后的细胞均为杂交瘤细胞 D ．给小鼠注射抗原，是为了获得能产生相应抗体的效应B 细胞 9、（2011丰台期末）49.下列关于单克隆抗体的叙述，不正确的是 A ．小鼠骨髓瘤细胞和经免疫的 B 淋巴细胞融合可制备单克隆抗体 B ．动物细胞融合不同于原生质体融合的诱导因素是灭活病毒 C ．单克隆抗体比血清抗体的特异性强、纯度高 D ．单克隆抗体技术的原理是细胞全能性 10、（20XX 年石景山期末）我国西北一些地区年降雨量小于450mm ，只适宜种植灌木和草，但却被硬性规定种植属于乔木的杨树，结果防护林成为残败的“灰色长城”。其失败的原因主要是违背了 A ．物种多样性原理 B ．协调与平衡原理 C ．系统整体性原理 D ．物质循环再生原理 11、（20XX 年崇文区期末）城市生活垃圾要做到分类、回收、利用，实现废物资源化利用所遵循的生态工程原理是 A ．物种多样性原理 B ．整体性原理 C ．物质循环再生原理 D ．协调与平衡原理