食品生物技术概论

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,IntroductiontoFood Biotechnology,食品生,物,物技术,概,概论,现代生,物,物技术,是,是70,年,年代未80年,代,代初以,现,现代生,物,物学研,究,究成果,为,为基础,，,，以基,因,因工程,为,为核心,发,发展起,来,来的一,门,门新兴,学,学科。,现,现已成,为,为解决,人,人类面,临,临的人,口,口、资,源,源、能,源,源、食,物,物和环,境,境等五,大,大危机,的,的主要,途,途径之,一,一。,食品生,物,物技术,是,是生物,技,技术在,食,食品原,料,料生产,、,、加工,和,和制造,中,中的应,用,用的一,个,个学科,。,。它包,括,括了食,品,品发酵,和,和酿造,等,等最古,老,老的生,物,物技术,加,加工过,程,程，也,包,包括了,应,应用现,代,代生物,技,技术来,改,改良食,品,品原料,的,的加工,品,品质的,基,基因、,生,生产高,质,质量的,农,农产品,、,、制造,本课程,的,的教学,目,目的是使学,生,生了解,如,如下内,容,容：, 基,因,因工程,、,、细胞,工,工程、,发,发酵工,程,程、酶,工,工程和,蛋,蛋白质,工,工程等,生,生物技,术,术的基,本,本原理,和,和基本,方,方法；, 生,物,物技术,在,在食品,等,等领域,的,的应用,；,；, 国,内,内外生,物,物技术,各,各领域,发,发展的,现,现状、,发,发展方,向,向及其,对,对社会,各,各方面,的,的深刻,影,影响。,教学目,的,的,1认识食,品,品生物技术,的,的概念、种,类,类及其对经,济,济社会发展,的,的影响；,2熟悉食,品,品生物技术,五,五大工程的,原,原理、技术,和,和方法；,3了解生,物,物技术在农,业,业及其它领,域,域的应用和,成,成果；,4了解国,内,内外生物技,术,术发明创新,保,保护与生物,安,安全性政策,法,法规。,教学要求,食品生物,技,技术的基本,概,概念、术语,、,、基础理论,和,和基本技术;,食品生物,技,技术在科技,教,教育、科学,研,研究和生产,领,领域中的应,用,用;,使学生全,面,面掌握食品,生,生物技术的,基,基本知识和,基,基本技术，,并,并与相关学,科,科有机衔接,，,，使其融会,贯,贯通，进一,步,步系统化而,形,形成完整的,知,知识和技术,体,体系。,课程讲授的,重,重点,要舍得花时,间,间，要长期,投,投入。,扎扎实实学,好,好每一章节,，,，课后及时,复,复习。,动手：上课,记,记笔记，做,作,作业及思考,题,题。注意：,抄,抄一遍比看10遍心里,更,更踏实。,阅读王镜岩,编,善于总结所学知识，前后联系，真正学会！,重视,实验课，巩固课堂知识。,具体学习方,法,法,课程类型：,专,专业限选课,总学时：32学时,上课考勤：40%,课后作业：20%,考试：40%,考试考核方,法,法,第一章,绪,绪论,生物技术概,述,述,食品生物技,术,术概述,重点掌握,1、现代生,物,物技术的概,念,念2、生物,技,技术的发展,史,史 3,、,、食品生物,技,技术概念、,研,研究内容,克隆,羊,羊多,莉,莉,转基,因,因延,熟,熟番,茄,茄,人类,对,对自,然,然界,的,的要,求,求,认识,利,利用,再,再造,改,改造,创,创造,现代,生,生物,学,学技,术,术的,发,发展,也,也为,科,科学,研,研究,提,提出,了,了新,的,的研,究,究思,路,路和,方,方法,。,。传,统,统生,物,物技,术,术是,根,根据,生,生物,的,的性,状,状，,找,找到,有,有关,的,的蛋,白,白质,，,，再,确,确定,其,其基,因,因；,现,现在,可,可以,先,先分,离,离特,定,定蛋,白,白推,测,测其,基,基因,或,或直,接,接分,离,离其,基,基因,，,，经,克,克隆,测,测序,、,、表,达,达，,再,再研,究,究其,功,功能,。,。这,一,一过,程,程与,传,传统,生,生物,学,学相,反,反，,故,故称,反,反向,生,生物,学,学。,随着,反,反向,生,生物,学,学的,问,问世,在,在20世,纪,纪八,十,十年,代,代诞,生,生了,生,生物,技,技术(Biotechnology)这,门,门新,学,学科,。,。,生,物,物,技,技,术,术,学,学,科,科,的,的,地,地,位,位,世,界,界,新,新,技,技,术,术,革,革,命,命,的,的,主,主,角,角,之,之,一,一,生,物,物,技,技,术,术,与,新,新,材,材,料,料,信,信,息,息,技,技,术,术(,包,包,括,括,微,微,电,电,子,子,、,、,计,计,算,算,机,机,),一,一,起,起,已,已,成,成,为,为,新,新,产,产,业,业,革,革,命,命,三,三,大,大,支,支,柱,柱,之,之,一,一,；,；,阳,光,光,技,技,术,术,，,，,朝,朝,阳,阳,产,产,业,业,，,，,黄,黄,金,金,工,工,程,程,，,，,倍,受,受,世,世,界,界,各,各,国,国,重,重,视,视,。,生,物,物,技,技,术,术,将,将,成,成,为,为21,世,世,纪,纪,高,高,技,技,术,术,革,革,命,命,的,的,核,核,心,心,内,内,容,容,。,。,生,物,物,技,技,术,术,的,的,重,重,要,要,性,性,有,助,助,于,于,解,解,决,决,全,全,球,球,的,的,重,重,大,大,难,难,题,题,：,：,资,资,源,源,（,（,能,能,源,源,）,）,、,、,人,人,口,口,、,、,粮,粮,食,食,、,、,生,生,态,态,环,环,境,境,、,、,健,健,康,康,与,与,疾,疾,病,病,和,和,战,战,争,争,与,与,灾,灾,害,害,；,；,促,进,进,传,传,统,统,产,产,业,业,的,的,技,技,术,术,改,改,造,造,和,和,新,新,产,产,业,业,的,的,形,形,成,成,，,，,对,对,人,人,类,类,社,社,会,会,生,生,活,活,产,产,生,生,深,深,远,远,的,的革,命,命,性,性影,响,响,；,；,生,物,物,技,技,术,术,这,这,一,一,新,新,生,生,事,事,物,物,正,正,迅,迅,速,速,走,走,向,向,老,老,百,百,性,性,日,日,常,常,生,生,活,活,各,各,个,个,方,方,面,面,将,将,对,对,人,人,类,类,的,的,发,发,展,展,做,做,出,出,贡,贡,献,献,。,。,一、生物技,术,术的定,义,义及内,涵,涵,生物技,术,术,(Biotechnology,BT),亦称,为,为生,物,物工,程,程（bioengineering),现统,一,一称:生物,技,技术,。,1、,定,定义,现代,生,生物,技,技术,代,代表,着,着高,新,新技,术,术，,但,但至,今,今还,没,没有,一,一个,统,统一,的,的定,义,义。,而,而从,学,学术,方,方面,对,对生,物,物技,术,术下,定,定义,是,是在20,世,世纪,的,的事,（一,）,）Biotechnology,术,术语,的,的诞,生,生,1919,年,年一,位,位匈,牙,牙利,农,农业,经,经济,学,学家KarlEreky,首,首创,了,了“Biotechnology,”,”一词,目的,：,：表,达,达一,切,切用生物,转,转化,手,手段,进,进行,生,生产,的,的概,念,念，并,表,表明生物,学,学与技术,之,之间的内,在,在联,系,系,（二,）,）国,际,际纯,粹,粹及,应,应用,化,化学,联,联合,会,会的,定,定义,（,（1982）,生物,技,技术,是,是将,生,生物,化,化学,、,、生,物,物学,、,、微,生,生物,学,学和,化,化学,工,工程,应,应用,于,于工,业,业生,产,产过,程,程及,环,环境,保,保护,的,的技,术,术。,（三,）,）国,际,际经,济,济合,作,作及,发,发展,组,组织,的,的定,义,义（1982,）,）,生物,技,技术,是,是应,用,用自,然,然科,学,学和,工,工程,学,学的,原,原理,，,，依,靠,靠生,物,物催,化,化剂(酶,或,或活,细,细胞)的,作,作用,对,对物,料,料进,行,行加,工,工，,以,以提,供,供产,品,品为,社,社会,服,服务,的,的技,术,术,（四,）,）1985年Moo-Young主,编,编的,综,合,合生,物,物技,术,术,中,中的,定,定义,生物,技,技术,是,是对,生,生物,作,作用,和,和生,物,物物,料,料加,以,以评,价,价和,应,应用,，,，并,进,进行,工,工业,产,产品,生,生产,的,的技,术,术,生物,技,技术是指,应,应用,生,生物,科,科学,及,及工,程,程学,原,原理,，,，依,靠,靠生,物,物体,系,系作,反,反应,器,器，,将,将物,料,料进,行,行加,工,工改,造,造，,获,获得,人,人类,所,所需,产,产品,的,的技,术,术。,现代生,物,物技术,定,定义,：,以现代,生,生命科,学,学为基,础,础,把,把,生物,体系与,工程学,技术有,机,机结合,在,在一起,，,按照预,先,先的,设计，定向,地在不,同,同水平,上,上,改造,生物遗,传,传性状,或,或加工,生,生物原,料,料,产,产生对,人,人类有,用,用的,新产品,(或达,到,到某种,目,目的),之,之综合,性,性科学,技,技术。,2、要,点,点:,对象是具遗,传,传特性,有,有生命,物,物质:,包,包括病,毒,毒、细,菌,菌、植,物,物、动,物,物、直,到,到人类,。,。, 生,物,物体系,多,多个不同水,平,平研究:,从,从大,分,分子(DNA,、,、RNA、蛋,白,白质、,酶,酶)、,亚,亚细胞,、,、细胞,、,、组织,、,、器官,到,到整个,机,机体。, 应,用,用工程,学,学原理: 经,人,人类思,维,维,设,设计方,案,案、定,向,向修饰,、,、加工,制,制作过,程,程等体,外,外操作,环,环节。, 有目的产,品,品: 目,的,的产品,有,有三个,新,新特征:,新遗传功能,、,、新遗传性,状,状、新物种,。要有合乎,人,人类所需的,工,工业、农业,、,、医疗和食,品,品产品。,高新技术起重要作,用,用。,3、生物,技,技术的内,容,容,医学生物,技,技术药,学,学生物技,术,术动物,生,生物技术,农,农业生,物,物技术,海,海洋生物,技,技术微,生,生物生物,技,技术,4、生物,技,技术的上,中,中下游,上游工程,：,：实验室研,究,究和开发,阶,阶段，包,括,括基因、,细,细胞、干,细,细胞、转,基,基因生物,、,、组织工,程,程等获得,优,优良菌株,、,、细胞系,或,或固定化,的,的菌体等,。,。,中游工程,：,：中游加工,以,以生物反,应,应器为中,心,心，优化,和,和放大生,产,产工艺。,下游工程,：,：从反应液,中,中提取目,的,的产物,加,加工精,制,制成合格,产,产品。,5、,生物技术,涉,涉及的具,体,体技术包,括,括:,DNA重,组,组、细胞,培,培养及融,合,合、 抗,体,体制备技,术,术,干细胞培,养,养及定向,分,分化,显,显微注射,技,技术,动物饲养,技,技术,转基因技,术,术, 胚,胎,胎克隆,细,细胞及,酶,酶的固定,化,化技术,发酵技术,生物反应,器,器, 蛋,白,白质分离,纯,纯化,生,生物大分,子,子,合成及纯,化,化,生物大分,子,子修饰,生,生物物,理,理、生物,信,信息及其,他,他,相关领域,技,技术。,二、生物,技,技术的构,成,成,基因工程,细胞工程,酶工程,蛋白质工,程,程,发酵工程,（一）基,因,因工程（Geneengineering,）,）,是20世,纪,纪70年,代,代以后兴,起,起的一门,新,新技术，,也,也称DNA重组技,术,术,主要原理,：,：以分子,遗,遗传学为,基,基础，利,用,用人工方,法,法把生物,的,的遗传物,质,质分离出,来,来，在体,外,外进行切,割,割、拼接,和,和重组。,然,然后将重,组,组的DNA导入某,种,种宿主细,胞,胞中，从,而,而改变它,们,们的遗传,性,性质。这,种,种创造新,生,生物并赋,予,予新生物,以,以特殊功,能,能的过程,称,称为基因,工,工程,对象:,在核酸分,子,子 (DNA或RNA),或,或基因上,操,操作。,定义:,在体外对DNA进,行,行切割、,拼,拼接,使,使遗传物,质,质重新组,合,合, 经,载,载体转移,到,到细胞中,扩,扩增表达, 获得,人,人类所需,产,产品,或,或组建新,生,生物类型,的,的技术。,（二）细,胞,胞工程,（Cell engineering）,基本原理,体外大量,培,培养技术,、,、细胞融,合,合技术(,也,也称细胞,杂,杂交技术)、细胞,拆,拆分、染,色,色体工程,和,和繁殖生,物,物学技术,等,等,定义:,指在体外,条,条件下对,细,细胞进行,培,培养、繁,殖,殖，按人,们,们的意愿,改,改变细胞,某,某些生物,学,学特性，,获,获得有用,的,的产品或,达,达到改良,生,生物品种,的,的技术。,对象:,细胞,在,在细胞水,平,平上实现,基,基因转移,或,或改变生,物,物学性状,。,。,细胞工程,授体基因,(大肠杆,菌,菌),(,干,干,扰,扰,素,素,基,基,因,因),受,体,体,基,基,因,因,重,组,组,基,基,因,因,植,入,入,受,受,体,体,细,细,胞,胞,核,核,(,大,大,肠,肠,杆,杆,菌,菌,，,，,酵,酵,母,母,菌,菌),发,酵,酵,分,离,离,生,物,物,药,药,剂,剂,（,干,干,扰,扰,素,素,、,、,胰,胰,岛,岛,素,素,等,等,）,）,废,液,液,（,三,三,）,）,发,发,酵,酵,工,工,程,程,（Fermentationengineering,）,）,主要原,理,理,包括微,生,生物生,长,长动力,学,学，发,酵,酵条件,的,的优化,和,和控制,，,，生化,反,反应器,的,的设计,，,，以及,产,产品的,分,分离、,提,提取和,精,精制等,技,技术,对象:,微生物,在,在常规,发,发酵工,艺,艺上发,展,展而成,。,。有时,也,也称微,生,生物工,程,程。,定义:,利用,微,微生,物,物特,定,定性,状,状（,生,生长,快,快、,培,培养,简,简单,和,和代,谢,谢过,程,程特,殊,殊等,）,）,通,通,过,过现,代,代化,工,工程,技,技术,快,快速,、,、连,续,续生,产,产人,类,类所,需,需物,质,质的,技,技术,。,。,要点:, 核,心,心是提,高,高产率, 过,程,程包括: 菌,种,种选育,、,、生产,、,、代谢,产,产物的,利,利用。, 所,用,用技术,包,包括大,规,规模悬,浮,浮培养,细胞,固,固定化, 产,物,物分离,提,提取。,应用:,药物生,产,产(,活,活性多,肽,肽、抗,生,生素),、,、单细,胞,胞蛋白,生,生产、,环,环境保,护,护、微,生,生物冶,金,金技术,。,。,（四）,酶,酶工程,（Enzyme engineering）,主要原,理,理,酶固定,化,化技术,、,、细胞,固,固定化,技,技术、,酶,酶化学,修,修饰技,术,术和酶,反,反应器,设,设计等,技,技术,对象:,酶分子,修,修饰、,生,生产应,用,用和酶,的,的固定,化,化,定义:,利用酶,、,、细胞,器,器或细,胞,胞所具,有,有的特,异,异催化,功,功能，,或,或对酶,进,进行修,饰,饰改造,，,，并借,助,助生物,反,反应器,和,和工艺,过,过程来,生,生产人,类,类所需,产,产品的,一,一项技,术,术。,（五）,蛋,蛋白质,工,工程,（Proteinengineering）,对象:,基因序,列,列DNA,分,分子中,改,改造,最,最终,导,导致蛋,白,白分子,氨,氨基酸,序,序列改,变,变。,定义:,蛋白质,工,工程，,是,是以蛋,白,白质结,构,构和功,能,能的研,究,究为基,础,础，运,用,用遗传,工,工程的,方,方法，,借,借助计,算,算机信,息,息处理,技,技术，,从,从改变,或,或合成,基,基因入,手,手，定,向,向地改,造,造天然,蛋,蛋白质,或,或设计,全,全新的,人,人工蛋,白,白质分,子,子，使,之,之具有,特,特定的,结,结构、,性,性质和,功,功能，,能,能更好,地,地为人,类,类服务,的,的一种,生,生物技,术,术。,核心:,蛋白质,空,空间结,构,构,DNA,重,重组,人,人工,定,定向改,造,造蛋白,质,质功能,域,域构象, 使,得,得功能,改,改变。,这被称,为,为是生,物,物技术,发,发展的,第,第二浪, 如,通,通过增,加,加或减,少,少人工,二,二硫键,、,、置换,氨,氨基酸,等,等修饰,技,技术,提,提高,或,或改变,活,活性多,肽,肽 (,激,激素、,酶,酶、细,胞,胞因子) 的,稳,稳定性,。,。,三、生,物,物技术,各,各构成,成,成分之,间,间的关,系,系,生物技,术,术中的,五,五大工,程,程之间,是,是相互,依,依赖、,密,密切联,系,系、难,于,于分割,的,的。,在现代,生,生物技,术,术中基因工,程,程是核心技术，但是基因,工,工程包括蛋,白,白质工程所,提,提供的新的,、,、具有特殊,功,功能的细胞,，,，还必须通,过,过发酵工程或细胞工程,来,来实现它的,潜,潜在的经济,价,价值。,酶工程中固,定,定化酶和固,定,定化细胞技,术,术，它本来,就,就是从发酵,工,工程中分离,出,出来的一部,分,分，也是同,发,发酵工程密,不,不可分的技,术,术。,细胞工程中,的,的动物和植,物,物细胞大量,培,培养技术原,理,理类似于发,酵,酵工程。,蛋白质工程,是,是酶工程中,酶,酶的分子修,饰,饰同基因工,程,程相结合的,产,产物,一、传统生,物,物技术,生物技术的,发,发展与食品,发,发展的历史,是,是密不可分,的,的，对促进,人,人类社会的,文,文明发展有,着,着非常重要,的,的意义，其,发,发展简史如,下,下：,BC 6000年，古,埃,埃及人和古,巴,巴比仑人利,用,用微生物发酵生产酒,精,精；,我国也在石,器,器时代后期,，,，开始利用,谷,谷物酿酒；,BC 4000年，古,埃,埃及人开始,用,用酵母菌发酵生产面,包,包；,BC 221年，周代,后,后期我国人,民,民开始制作,豆,豆腐、酱油,和,和醋,四、生物技,术,术的形成和,发,发展,1865年,当,当时属奥地,利,利的布隆（Brunn,）,）基督教修,道,道院的修士格里高孟,德,德尔（Gregor JohannMendel），根据,他,他8年植物,杂,杂交实验的,结,结果，2月8日在当地,的,的科学协会,上,上宣读了一,篇,篇题为“植物杂交,实,实验”的论文，1866年正,式,式发表在该,协,协会的会刊,上,上。,但这一伟大,的,的发现被搁,置,置了35年,，,，孟德尔临,终,终前说：“等着瞧吧,，,，我的时代,总,总有一天要,来,来临”,1900年,，,，孟德尔定,律,律的二次发,现,现,（1）荷兰,阿,阿姆斯特丹,大,大学的教授狄夫瑞斯（de Vries）,他进行了月,草,草杂交试验,，,，发现F2,的,的分离比为3:1。 1900年3月26日其论文“杂种分离,法,法则”发表在德,国,国植物学会,杂,杂志。狄,夫,夫瑞斯曾从L.H拜莱,的,的植物育,种,种中查到,孟,孟德尔的工,作,作。他在德,文,文版中提到,了,了孟德尔的,工,工作，但在,法,法文版中却,只,只字未提。,（2）德国,土,土宾根大学,的,的教授科伦斯（Correns,C.E）,他于1900年4月21日阅读了,狄,狄夫瑞斯法,文,文版的论文,，,，发现其结,论,论和自己的,实,实验结果相,同,同，尽管文,中,中未提到孟,德,德尔，但科,伦,伦斯已从老,师,师未格里处知道了孟,德,德尔的工作,，,，于是他撰,写,写了“杂种后代表,现,现方式的孟,德,德尔法则”一文，1900,4,24日发表,在,在德国植,物,物学会杂志,(18)158-168。这对重新发,现,现孟德尔法,则,则起了重要,的,的作用。,（3）奥地,利,利维也纳农,业,业大学的讲,师,师切尔迈克(Tschermak),他也作了豌豆杂交试,验,验，发现了分离现象，撰写了“关于豌豆,的,的人工杂交,”,”的讲师就职,论,论文，清样,出,出来后他读,到,到了狄夫瑞,和,和斯科伦斯,的,的论文，于,是,是急忙投寄,论,论文摘要，,于,于1900,，,，6,24,日,日也发表在,德国植物,学,学会杂志,。,。三个人的,工,工作都发表,在,在德国植,物,物学会杂志,，都证实,了,了孟德尔法则。,以上3位植,物,物学家几乎,同,同时证明了,孟,孟德尔遗传,规,规律，从此,揭,揭开了遗传,学,学研究的新,纪,纪元。,Hugode Vries (1848-1935),狄夫瑞斯,CarlErichCorrens (1864-1933),科伦斯,ErichvonTschermak(1871-1962),切尔迈克,1885年,，,，巴斯德（Louis Pasteur),首,首先证实发,酵,酵是由微生物引起的，并建立了微生物纯种,培,培养技术；,20世纪20年代，工,业,业生产中大,规,规模采用纯种培养技,术,术发酵生产丙酮和丁醇；,同时代，AlexanderFleming爵士发现了青霉菌可以产生青霉素，50年代,青,青霉素大量,生,生产，为人,类,类疾病治疗,做,做出了巨大,贡,贡献，同时,带,带动了发酵工业和酶制剂工业的发展,；,；,以上属于传,统,统传统意义,上,上的食品生,物,物技术，,也是近代生,物,物技术的建,立,立和全盛时,期,期。,细菌的发现,我们已经知,道,道,单个的,细,细菌是十分,微,微小的,它,们,们的奥秘是,怎,怎样被发现,的,的?,细菌的发现,者,者是谁?,他为什么能,发,发现细菌?,细菌的发现,者,者是谁?,17世纪的,荷,荷兰人列文,虎,虎克并非职,业,业科学家，,但,但是他十分,热,热衷自己制,造,造显微镜,经过几年的,努,努力，他制,造,造了能放大300倍的,显,显微镜，是,世,世界先进水,平,平,列文虎克,用,用自制的显,微,微镜观察河,水,水、人的精,液,液、人的牙,垢,垢等，发现,了,了一个新的,世,世界,他为什么能,发,发现细菌?,他是怎样让,世,世人知道他,的,的发现的?,列文虎克,把,把自己的发,现,现仔细记录,下,下来,他把观察结,果,果寄给了当,时,时的权威科,学,学机构,英,英国皇家学,会,会，从此名,扬,扬天下，被,誉,誉为细菌学,的,的开创者,他的成功是,偶,偶然的吗？,他善于发现,和,和提出问题:微小的世,界,界是怎样的?,制定实施实,验,验计划:自,制,制显微镜,坚,坚持观察各,种,种微小物体60年,做,详,详细记录,善于表达和,交,交流:把观,察,察结果寄给,英,英国皇家学,会,会,他的,做,做法,就,就是,一,一个,标,标准,的,的科,学,学探,究,究过,程,程,他还,发,发现,了,了毛,细,细血,管,管、,人,人类,的,的精,子,子、,多,多种,原,原生,动,动物,，,，成,功,功绝,非,非偶,然,然遗,憾,憾：,微,微生,物,物从,哪,哪来,？,？,自然,发,发生,说,说,微生,物,物学,之,之父,：,：法,国,国人,路,路易,斯,斯,巴,巴斯,德,德,巴斯,德,德以,严,严谨,的,的科,学,学精,神,神向,世,世人,揭,揭示,了,了细,菌,菌的,许,许多,秘,秘密,。,。例,如,如，,细,细菌,不,不会,在,在自,然,然界,凭,凭空,出,出现,著名,的,的巴,斯,斯德,鹅,鹅颈,瓶,瓶实,验,验让,认,认为,细,细菌,是,是自,然,然产,生,生的,人,人彻,底,底闭,嘴,嘴,鹅颈,瓶,瓶实,验,验的,启,启示,：,：,1细,菌,菌可,以,以用,高,高温,杀,杀灭,；,；,2经,杀,杀菌,的,的食,物,物不,接,接触,细,细菌,就,就不,会,会腐,败,败,鹅颈,瓶,瓶实,验,验原,理,理的,应,应用,1、,外,外科,手,手术,用,用具,的,的消,毒,毒，,挽,挽救,了,了许,多,多病,人,人的,生,生命,鹅颈,瓶,瓶实,验,验原,理,理的,应,应用,2、,巴,巴氏,消,消毒,法,法，,这,这种,灭,灭菌,法,法由,巴,巴斯,德,德发,明,明,因,因此,得,得名,。,。,传,统,统,生,生,物,物,技,技,术,术,有,有,如,如,下,下,特,特,点,点,：, 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。, 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。,生产过程简单，上游主要是培养大量的微生,物、对粗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。, 生产周期长，费用高，产量低，效率差。,二,、,、,现,现,代,代,生,生,物,物,技,技,术,术,自1953,年,年,起,起,，,，,分,分,子,子,遗,遗,传,传,学,学,的,的,兴,兴,起,起,与,与,发,发,展,展,，,，,DNA,转,转,移,移,和,和,重,重,组,组,工,工,程,程,转,基,基,因,因,技,技,术,术,：,：,细,胞,胞,工,工,程,程,转,基,基,因,因,药,药,物,物,无性繁殖，克隆技术,改,变,变,生,生,物,物,的,的,遗,遗,传,传,性,性,状,状,使,分,分,离,离,高,高,产,产,量,量,的,的,工,工,程,程,菌,菌,变,变,的,的,容,容,易,易,简,化,化,了,了,生,生,产,产,过,过,程,程,；,；,扩,大,大,了,了,反,反,应,应,器,器,范,范,围,围,，,，,从,发,发,酵,酵,罐,罐,发,发,展,展,到,到,细,细,胞,胞,、,、,植,植,物,物,及,及,动,动,物,物,个,个,体,天,天,然,然,生,生,物,物,反,反,应,应,器,器,。,。,特,别,别,是,是DNA,重,重,组,组,技,技,术,术,可,可,以,以,20,世,世,纪,纪80,年,年,代,代,，,，,现,现,代,代,生,生,物,物,技,技,术,术,的,的,发,展,展,日,日,新,新,月,月,异,异,，,，,一,一,跃,跃,成,成,为,为,代,代,表,表,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。,现,代,代,食,食,品,品,生,生,物,物,技,技,术,术,的,的,发,发,展,展,R.Franklin&Wilkins,（,（,富,兰,兰,克,克,林,林,及,及,威,威,尔,尔,金,金,斯,斯,）,）,在1952,年,年,底,底,拍,拍,得,得,了,了DNA,的,的X-,射,射,线,线,衍,衍,射,射,照,照,片,片,1953,年,年,，,，沃,森,森（J.D.Watson,）,）,和,和克,里,里,克,克（H.F.C.Crick,）,）,提,提,出,出DNA,分,分,子,子,是,是,双,双,螺,螺,旋,旋,结,结,构,构（doublehelix,）,）,，,，,奠,奠,定,定,了,了,现,现,代,代,分,分,子,子,生,生,物,物,学,学,研,研,究,究,的,的,基,基,础,础。,1962,年,年,，,，Wilkins,、,、Watson,和,和Crick,获,获,的,的,诺,诺,贝,贝,尔,尔,医,医,学,学,和,和,生,生,理,理,学,学,奖,奖,1965年，,法,法国科,学,学家雅各布,（FJacob）,和,和,莫诺德,（JMon,od,）,）,提出了,著,著名的乳糖操,纵,纵子学,说,说，开创了,基,基因表,达,达调控,研,研究的,先,先河；,1968年，,美,美国遗,传,传学家马歇尔,尼伦,伯,伯格,（MarshallW.,FigureThe,lac,operonincludesthreegenes,Marshall,RobertW.Holley,Har,Gobind Khorana,Cornell University Ithaca, NY, USA,University of Wisconsin Madison, WI, USA,National Institutes of Health Bethesda, MD, USA,1/3 of the prize,1/3 of the prize,1/3 of the prize,20世,纪,纪60,年,年代末,，,，斯坦,福,福大学,的,的生物,化,化学教,授,授伯格,(pa,ulberg),开始研,究,究猴病,毒,毒SV40，,于,于1972年,获,获得了,世,世界第,一,一例重组DNA，1980获,得,得诺贝,尔,尔化学,奖,奖；生,物,物技术,时,时代的,新,新纪元,Paul Berg,WalterGilbert,吉尔伯,特,特,FrederickSanger,桑格,1/2 of the prize,1/4 of the prize,1/4 of the prize,1972年，,美,美国加,州,州大学,的,的赫伯,玻,玻伊尔,（HerbertBoyer）,教授从,大,大肠杆,菌,菌中分,离,离出一,种,种新的核酸酶EcoR，它可,以,以特异,性,性地切,割,割DNA，这,种,种新的,核,核酸酶,就,就是限制性,内,内切酶生物学家有,了,了强大的生,物,物刀。,随后，陆续,发,发现了近百,种,种内切酶，,可,可以更加自,如,如地对DNA进行操作,。,。Boyer教授成为,美,美国第一家,上,上市生物公,司,司美国生物技,术,术公司,（Genentech,）,）,的副总裁。,Herbert Boyer,1977年,，,，美国科学,家,家Sanger设计出了一,种,种DNA测序的方法，即双脱氧法；同年，Maxam,（,（,马克萨姆）,和Gilberg也发明了一,种,种化学测序方,法,法两种方,法,法为DNA,序,序列分析提,供,供了有力工具，极大地推,动,动了分子生物学,的,的研究。,FrederickSanger,桑格,Walter Gilbert,吉尔伯特,1980年,获,获得了诺贝,尔,尔医学和生,理,理学奖,1984年,，,，德国人Kohler、美国人Milstein和丹麦人Jerne由于发展了,单,单克隆抗体,技,技术，完善,了,了极微量蛋,白,白质的检测,技,技术而分享,了,了诺贝尔医,学,学和生理学,奖,奖。,NielsK. Jerne,杰尼,CsarMilstein,米尔斯坦,Georges J.F. Khler,柯勒,1/3 of the prize,1/3 of the prize,1/3 of the prize,1986年,，,，美国科学,家,家穆利斯,（Mullis）,发明了聚合酶链式,反,反应技术（Polymerase Chain Reaction, PCR），为分,子,子检测、基,因,因突变、基,因,因工程提供,了,了有力的工,具,具，因此，1993年,获,获得诺贝尔,化,化学奖。,for his invention ofthepolymerasechain reaction(PCR) method,KaryB. Mullis,1/2 of theprize,“如果你的,研,研究能力一,般,般，那么，,改,改革本研究,领,领域中大家,习,习以为常的,最,最基本的技,术,术，你就有,可,可能获诺贝,尔,尔奖。”,当然，以上,内,内容只是促,进,进现代生物,技,技术发展的,几,几个重要研,究,究成果和里,程,程碑！,其实，还有,许,许多重要的,研,研究成果：如，1928年,格里菲斯（FrederickGriffith）,的,的细菌转化实,验,验；Avery的离体转化实,验,验等证明DNA是遗传物,质,质,米西尔森,（Meselson）,和斯坦尔,（Stahl）,关于DNA,的,的半保留复制等为现代基,因,因工程技术,奠,奠定了坚实,的,的基础。与,此,此同时，细胞培养技,术,术、细胞融合技,术,术、现代发酵工,程,程、现代酶工程、生物工程下,游,游技术和现代分子检,测,测技术等也取得了,长,长足的发展,。,。,三、现代生,物,物技术的前,景,景,现代生物技,术,术以重组DNA技术为,核,核心，其研,究,究内容包括,：,：,重组DNA技术及其,他,他转基因技,术,术；细胞,和,和原生质融,合,合技术；,酶,酶和细胞固,定,定化技术；,植物脱毒,和,和快速繁殖,技,技术；动,物,物和植物细,胞,胞大量培养,技,技术；动,物,物胚胎工程,技,技术；现,代,代微生物发,酵,酵技术(高,密,密度发酵、,连,连续发酵和,其,其他新型发,酵,酵技术)；,现代生物,反,反应工程和,分,分离工程；,蛋白质工,程,程；分子,进,进化工程,21世纪是,以,以生物技术,为,为主的一个,世,世纪，原因,在,在于：,现代生物技,术,术发展迅速,，,，在工业、,农,农业、医药,、,、环境等方,面,面用途广泛,现代生物技,术,术具有其他,技,技术所无法,比,比拟的优越,性,性，即可持,续,续发展,21世纪生,物,物技术会取,得,得更大的发,展,展，主要表,现,现在：,（一）现,代,代生物技,术,术对人类,生,生活的影,响,响,疾病诊断,、,、预防；,提,提高作物,产,产量和质,量,量；开发,药,药物；食,品,品添加剂,；,；创造优,良,良家畜；,净,净化环境,；,；增加食,物,物营养；,解,解决能源,危,危机等,（二）现,代,代生物技,术,术对经济,社,社会发展,及,及环境的,影,影响,以上内容,与,与社会发,展,展与环境,息,息息相关,1、生物,技,技术与粮,食,食,提高产量,、,、品质,普通大米,实,实际上不,是,是“健康,食,食品”,大米中含,有,有一种叫,做,做肌醇六,磷,磷酸的小,分,分子，它,能,能与铁紧,紧,紧地结合,，,，使得小,肠,肠难以吸,收,收食物中,的,的铁,以大米为,主,主食的人,，,，易患铁,缺,缺乏症而,导,导致贫血,哪种大米,更,更有益身,体,体健康？,转基因水,稻,稻,“金大米” ：转,入,入胡萝卜,素,素合成相,关,关基因提,高,高大米中,维,维生素A,前,前体的含,量,量，以减,少,少亚洲人,解决铁吸收的问题，往“金大米”中再转入三种基因：,一种是来自真菌的酶基因，这种酶能够把肌醇六磷酸降解掉；,一种是来自菜豆的铁蛋白基因，铁蛋白能够储存铁；,还有一种是来自印度香米的基因，它生产的蛋白质有助于人的肠道吸收铁,低过敏性转基因水稻,低蛋白转基因水稻,哪,种,种,大,大,米,米,更,更,有,有,益,益,身,身,体,体,健,健,康,康,？,？,超,级,级,杂,杂,交,交,2005年5月13日，位于三亚市田独镇新村田洋的中国超级杂交稻第一块“百亩片试种示范田”正式通过了海南省级验收。经由全国多位农业专家共同检测，这批超级杂交稻的亩产高达833.23公斤,功能稻米,基尔米：拥有降血压、改善睡眠、减肥美容等功能的大米，售价最高的一种达元钱斤,生,物,物,技,技,术,术,与,与,农,农,2,、,、,抗,抗,性,性,基,基,因,因,工,工,程,程,育,育,种,种,基,因,因,工,工,程,程,为,为,目前，已经获得的转基因抗虫农作物包括烟草、番茄、马铃薯、棉花、玉米等,在抗逆境育种上的应用为克服干旱、盐碱等提供新思路,美国斯坦福大学把仙人掌基因导入小麦、大豆等作物，育成抗旱、抗逆的新品种。,我国已克隆了耐盐碱相关基因，,通过遗传转化已获得了耐盐烟草、,水稻、西红柿、草莓等。,生,物,物,技,技,术,术,与,与,农,农,业,业,科,科,学,学,转,基,基,因,因,抗,抗,虫,虫,棉,棉,我,国,国,是,是,世,世,界,界,上,上,最,最,大,大,的,的,棉,棉,花,花,生,生,产,产,国,国,和,和,消,消,费,费,国,国,，,，,约,约,占,占,世,世,界,界,产,产,棉,棉,总,总,量,量,的,的25%,以,以,上,上,自90,年,年,代,代,以,以,来,来,，,，,由,由,于,于,棉,棉,铃,铃,虫,虫,在,在,我,我,国,国,大,大,部,部,分,分,棉,棉,区,区,持,持,续,续,性,性,大,大,发,发,生,生,或,或,暴,暴,发,发,，,，,给,给,我,我,国,国,棉,棉,花,花,生,生,产,产,带,带,来,来,了,了,巨,巨,大,大,的,的,威,威,胁,胁,，,，,棉,我,国,国,现,现,已,已,有,有18,个,个,国,国,产,产,抗,抗,虫,虫,棉,棉,品,品,种,种,通,通,过,过,了,了,审,审,定,定,，,，,目,目,前,前,种,种,植,植,的,的,转,转,基,基,因,因,品,品,种,种,中,中,约,约,有,有,一,一,半,半,是,是,国,国,产,产,品,品,种,种,。,。,在,在,全,全,国,国,各,各,棉,棉,区,区,正,正,在,在,大,大,面,面,积,积,推,推,广,广,。,。,1990,年,年，,美,美国,利,利用,生,生物,技,技术,，,，合,成,成苏,云,云金,芽,芽孢,杆,杆菌,（,（B.t,）,）杀,虫,虫基,因,因，,导,导入,棉,棉花,获,获得,抗,抗虫,转,转基,因,因棉,花,花,抗植,物,物虫,害,害的,基,基因,有,有多,种,种，,日,日前,经,经常,使,使用,的,的主,要,要有,三,三种,：,：,Bt,基,基因,从植,物,物中,分,分离,出,出的,昆,昆虫,的,的蛋,白,白酶,抑,抑制,剂,剂，,其,其中,应,应用,最,最广,泛,泛的,是,是豇,豆,豆胰,蛋,蛋白,酶,酶抑,制,制剂,基,基因(CpTI),植物,凝,凝集,素,素基,因,因(lectingene),生物,技,技术,与,与农,业,业科,学,学,3、,花,花卉,基,基因,工,工程,花色,工,工程,花卉,香,香味,工,工程,通过,合,合成,酶,酶的,引,引入,，,，增,强,强单,萜,萜的,合,合成,花卉,保,保鲜,通过,导,导入,反,反义ACC合,成,成酶,基,基因,及,及反,义,义ACC,氧,氧化,酶,酶基,因,因可,阻,阻止,乙,乙烯,生,生化,合,合成,，,，延,长,长花,期,期和,鲜,鲜切,花,花寿,命,命,花卉,抗,抗性,基,基因,工,工程,圆个,缤,缤纷,的,的梦,花色,工,工程,花色,素,素主,要,要由,类,类黄,酮,酮、,类,类胡,萝,萝卜,素,素、,生,生物,碱,碱三,类,类物,质,质决,定,定,影响,花,花色,的,的因,子,子还,有,有,共色,作,作用,、,、液,泡,泡的,酸,酸碱,值,值及,细,细胞,的,的形,状,状等,生物,技,技术,与,与农,业,业科,学,学,基因,工,工程,改,改变,花,花色,的,的途,径,径,通过,引,引入,外,外源,基,基因,来,来补,充,充某,些,些品,种,种缺,乏,乏合,成,成某,些,些颜,色,色的,能,能力,利用,反,反义RNA和,共,共抑,制,制技,术,术抑,制,制基,因,因的,活,活性,，,，造,成,成无,色,色底,物,物的,积,积累,，,，使,花,花的,颜,颜色,变,变浅,或,或变,成,成无,色,色,星条,、,、网,状,状：,共,共抑,制,制法,、,、反,义,义RNA,技,技,术,术,黄色,：,：直,接,接导,入,入外,源,源结,构,构基,因,因,花卉,基,基因,转,转移,结,结果,常,常无,法,法获,得,得预,期,期效,果,果,由于,育,育成,蓝,蓝色,月,月季,需,需要,同,同时,具,具备,三,三个,条,条件,，,，即,翠,翠雀,素,素的,合,合成,、,、黄,酮,酮醇,共,共染,剂,剂和,较,较高,的,的PH值,，,，其,中,中关,键,键是,改,改变,植,植物,细,细胞,液,液泡,液,液的PH,值,值,生物技,术,术与农,业,业科学,运用基,因,因工程,技,技术，,不,不但可,以,以培养,优,优质、,高,高产、,抗,抗性好,的,的畜、,禽,禽新品,种,种，还,可,可以培,养,养出具,有,有特殊,用,用途的,动,动物,4、,在,在畜牧,业,业中的,应,应用,生物技,术,术与农,业,业科学,中国科,学,学院水,生,生生物,研,研究所,朱,朱作言,首,首次用,人,人的生,长,长激素,基,基因(hGH)构建,了,了转基,因,因鱼，,制,制作的,主,主要目,的,的是提,高,高生长,速,速度、,增,增加抗,逆,逆性以,及,及为发,育,育生物,学,学和插,入,入突变,提,提供研,究,究的材,料,料。,使用鱼,类,类自身,的,的基因,元,元件构,建,建转基,因,因鱼，,可,可以解,决,决基因,表,表达强,度,度问题,和,和推广,转,转基因,鱼,鱼的环,境,境和伦,理,理道德,问,问题。,自1984年,以,以来先,后,后进行,了,了泥鳅,、,、鲤鱼,、,、鲫鱼,等,等的转,基,基因研,究,究。,5、生,物,物技术,与,与农药,绿色农,药,药包括,微,微生物,杀,杀虫剂,、,、微生,物,物杀菌,剂,剂、农,畜,畜抗菌,素,素、植,物,物源农,药,药等,植物源,生,生物水,剂,剂农药,（,松脂酸,钠,钠和茶,皂,皂素的,复,复合制,剂,剂、,苦楝油,）,）,生物农,药,药菌种,资,资源（,苏,苏云金,杆,杆菌）,特点,环保，,良,良好的,环,环境相,容,容性,先天弱,势,势：药,效,效慢、,击,击倒慢,、,、适应,力,力差,综合防,治,治,生物技,术,术与农,业,业科学,农业领,域,域的拓,展,展,拓展领,域,域,向食品,轻,轻工领,域,域发展,：,：酶工,程,程、L-乳酸,发,发酵工,程,程,向能源,：,：燃料,：,：石油,（,（黑金,）,） ,作,作物（,绿,绿金）,向材料,环,环保：,全淀粉,乳,酸,酸,聚,聚合塑,料,料、生,物,物全降,解,解塑料,生物农,药,药及生,物,物防治,技,技术,发展趋,势,势,生物资,源,源创新,工,工程,专业,、,、区域,、,、企业,、,、市场,化,化,传统农,业,业 “,高,高投入,、,、低产,出,出”,“低,投,投入、,高,高产出,”,”,投身生,命,命科学,生物技,术,术与农,业,业科学,生物技,术,术在食,品,品领域,的,的应用,主要应,用,用在食品,生,生物资源的,改,改造、提高食,品,品品质和改善食,品,品风味、油脂生,产,产,以及,食品卫,生,生检测,等,等,不是仅,仅,仅解决,粮,粮食问,题,题,更,更重要,的,的是，,满,满足人,们,们,对食物,感,感官舒,适,适、营,养,养丰富,、,、功能,全,全面的,完,完美要,求,求,食品,级,级壳,聚,聚糖,：,用于,功,功能,性,性食,品,品，,保,保健,品,品，,胶,胶粘,剂,剂，,人,人体,补,补铁,剂,剂，,可,可降,解,解性,食,食品,包,包装,袋,袋等,一、,应用,现,现状,主要,技,技术,基因,工,工程,细胞,工,工程,酶工,程,程,应用,领,领域,发酵,工,工程,食品,添,添加,剂,剂:用生,物,物法,代,代替,化,化学,合,合成,，,，要,大,大力,开,开发,功,功能,性,性食,品,品添,加,加剂,等,等,生物,技,技术,与,与食,品,品业,二、,在,在食,品,品加,工,工过,程,程的,应,应用,工程,菌,菌改良,食,食品,微,微生,物,物的,生,生产,性,性能,改变,合,合成,途,途径,，,，改,善,善风,味,味,氨基,酸,酸生,产,产,生产,食,食品,酶,酶制,剂,剂，,提,提高,活,活性,、,、稳,定,定性,（,（淀,粉,粉酶,、,、纤,维,维素,酶,酶、,蛋,蛋白,酶,酶等,，,，添,加,加酶,类,类进,行,行食,品,品组,分,分的,改,改性,）,）,食品,保,保鲜,：,：乳,酸,酸菌,肽,肽防,腐,腐,生物,技,技术,与,与食,品,品业,三、,农,农副,产,产品,深,深加,工,工和,综,综合,利,利用,玉米,等,等深,加,加工,作为,新,新型,糖,糖源,、,、变,性,性淀,粉,粉、,玉,玉米,油,油、,发,发酵,酒,酒精,、,、环,状,状糊,精,精以,及,及工,业,业用,材,材料,提,提供,优,优质,充,充足,的,的原,料,料,肉、,奶,奶、,水,水产,品,品加,工,工,植物,纤,纤维,素,素资,源,源,生物,技,技术,与,与食,品,品业,在食,品,品检,测,测中,的,的应,用,用,食源,性,性病,原,原菌,快,快速,检,检测,转基因食,品,品检测,我国农业,转,转基因生,物,物安全管,理,理,2004,年,年10月,，,，我国制,定,定农业,转,转基因生,物,物安全管,理,理条例,一般应经,过,过中间试,验,验、,环境释放,和,和生产性,试,试验,四、生物,技,技术与食,品,品安全性,检,检测,生物技术,与,与食品业,生物技术,在,在能源开,发,发上的应,用,用,能源分类,不可再生,能,能源：煤,、,、天然气,和,和石油（,包,包括核能,）,）等化石,原,原料,可再生能,源,源：太阳,能,能、风能,、,、地热能,、,、生物能,、,、海洋能,和,和水能,生物能源,是,是从太阳,能,能转化而,来,来的,绿色植物,就,就是光能,转,转换器和,能,能源之源,，,，碳水化,合,合物是光,能,能储藏库,。,。,我国拥有,丰,丰富的生,物,物质资源,每年7亿,多,多吨作物,桔,桔秆、2,亿,亿多万吨,林,林地废弃,物,物、25,亿,亿多吨畜,禽,禽粪便及,大,大量有机,废,废弃物,生物能源,制,制煤气：,柴,柴草桔杆,气,气化炉,（一）沼,气,气,沼气是微,生,生物发酵,秸,秸秆、禽,畜,畜粪等有,机,机物产生,的,的混合气,体,体，主要,成,成分是可,燃,燃的甲烷,。,。,生产沼气,的,的设备简,单,单，方法,简,简易，适,合,合在农村,推,推广使用,。,。,目前，沼,气,气的规模,化,化生产需,要,要解决的,是,是设备及,提,提高甲烷,含,含量等技,术,术问题。,生物技术,与,与能源,（二）,氢,氢气,氢气的燃,烧,烧产物只,有,有水，因,此,此氢气是,最,最清洁的,能,能源。,可利用生,物,物质通过,微,微生物发,酵,酵得到，,这,这一过程,被,被称为生,物,物制氢。,实现生物,制,制氢的产,业,业化，还,有,有许多技,术,术和经济,问,问题需要,解,解决。,生物制氢,产,产业化示,范,范基地业,已,已初具规,模,模,生物技术,与,与能源,（三）生,物,物柴油,利用生物,酶,酶将植物,油,油或其它,油,油脂分解,后,后得到的,液,液体燃料,，,，作为柴,油,油的替代,品,品更加环,保,保,欧洲、美,国,国已专门,种,种植油料,作,作物用来,生,生产生物,柴,柴油,一些微生,物,物也能合,成,成油脂，,可,可以为克,服,服生物柴,油,油的原料,问,问题,（四）燃,料,料乙醇,目前世界,上,上生产规,模,模最大的,生,生物能源,燃料乙醇,是,是以玉米,等,等为原料,，,，经过粉,碎