第一章绪论.ppt.Convertor.doc
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1、,Page No.1WordsFromSlide WordsFromNotePagePage No.2WordsFromSlide生物技术概论课程学习目的1、 掌握生物技术的概念2 、了解生物技术研究的基本内容3 、掌握生物技术的基本原理与方法4、了解生物技术研究的现状5、了解生物技术在农业上的具体应用WordsFromNotePagePage No.3WordsFromSlideWordsFromNotePagePage No.4WordsFromSlide考核方式:考查学分:2分考查方式: 1期末开卷考试:702平时成绩:30% 出勤率:20%(旷课:每次2分,迟到、早退:每次1分) 平时
2、作业:10%考 核WordsFromNotePagePage No.5WordsFromSlide1、上课:笔记2、考勤要求:旷1/3不得参加考试,成绩0分计要 求WordsFromNotePagePage No.6WordsFromSlide主要参考书 宋思扬,楼士林,生物技术概论,第三版,2007,北京,科学出版社(十一五规划教材) 马大龙,生物技术制药,2001,北京,科学出版社 莽克强,农业生物工程,1998,北京,化学工业出版社 翟礼嘉,顾红雅,胡苹等,现代生物技术概论,1998,北京,高等教育出版社 WordsFromNotePagePage No.7WordsFromSlide绪
3、论(3学时)基因工程 (15学时)植物转基因技术 (2学时) 细胞工程 (7学时) 植物生物技术在农业上的应用(3学时) 教学内容WordsFromNotePagePage No.8WordsFromSlide第一章 生物技术总论Biotechnology General IntroductionWordsFromNotePagePage No.9WordsFromSlide主要讲授内容:1生物技术的定义分类2 生物技术发展简史3 生物技术对经济社会发展的影响WordsFromNotePagePage No.10WordsFromSlide目的与要求概要了解生物技术的含义、特点以及生物技术的发
4、展史。了解生物技术的各项技术及其相互关系认识生物技术的应用领域及其对人类社会发展的影响。 WordsFromNotePagePage No.11WordsFromSlide当今人类社会面临最重大的问题和挑战解决人类生存与发展所面临的一系列重大问题,在很大程度上将依赖于生命科学的发展。生命科学对人类经济、科技、政治和社会发展的作用是全方位的。人口膨胀;粮食短缺;疾病危害;环境污染;能源危机;资源匮乏;生态平衡破坏;生物物种大量消亡。WordsFromNotePagePage No.12WordsFromSlideWordsFromNotePagePage No.13WordsFromSlide研
5、究人员培育的“超级水稻”在产量和蛋白质含量两方面均优于寻常品种。粮 食 联合国粮农组织水稻研究所(菲,马尼拉)。 绿色革命WordsFromNotePagePage No.14WordsFromSlide资 源 矿物能源(石油、煤)必将枯竭,生物能源已在开发之中。 很多不起眼的生物,很可能就是药物、材料等的宝贵资源。 图为墨西哥荒原中的仙人掌类植物。防防辐射、降压、血凝等作用WordsFromNotePagePage No.15WordsFromSlide一个 20 米直径的水池年产 4 吨藻类,加工后可得相当于3000 升柴油的燃料。 一英亩三角大戟可生产相当于 50 吨石油的燃料。图为生长
6、在淡水和海水中的一种硅藻WordsFromNotePagePage No.16WordsFromSlide环 境 这是最早一份关于环境对生物种群影响的研究。工业化前英国乡村有很多白色蛾子停在布满淡色苔藓的树皮上,不易被鸟发现; 工业化后,黑色蛾子逐渐取而代之,因为黑烟污染了环境,黑色蛾子更易藏身。WordsFromNotePagePage No.17WordsFromSlide工人正在向被石油污染的海滩喷洒营养液,促使吃石油的细菌长起来。WordsFromNotePagePage No.18WordsFromSlide这是因为人们意识到,21世纪将是生命科学的世纪,面向21世纪的大学生应有生命
7、科学基础,而不应该成为“生物盲”。WordsFromNotePagePage No.19WordsFromSlide人类文明发展的三次技术革命: 生物技术革命21世纪:创造生命 !信息革命20世纪:解放大脑工业革命19世纪:解放双手 WordsFromNotePagePage No.20WordsFromSlide生物学经历了三个发展阶段: 描述生物学阶段 (19世纪中叶以前)从传统生物学到现代生命科学 生命科学能够迎接21世纪的挑战 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)WordsFromNotePagePage No.21WordsFromSlide
8、(1) 描述生物学阶段(19世纪中叶以前)主要从外部形态特征观察、描述、记载各种类型生物,寻找他们之间的异同和进化脉络。 达尔文 物种起源(1859)WordsFromNotePagePage No.22WordsFromSlide22岁的达尔文开始贝格尔舰航行WordsFromNotePagePage No.23WordsFromSlide自然选择导致生物进化生物进化是指地球上的生命从最初最原始的形式经过漫长的岁月变异演化为几百万种形形色色生物的过程。所谓自然选择实质上是自然环境导致生物出现生存和繁殖能力的差别,一些生物生存下去,另一些生物被淘汰。Darwin主义包含了两方面的基本含义:(1
9、)现代所有的生物都是从过去的生物进化来的;(2)自然选择是生物适应环境而进化的原因。WordsFromNotePagePage No.24WordsFromSlide当时报纸上刊登的讽刺达尔文的漫画WordsFromNotePagePage No.25WordsFromSlide人工选择与自然选择WordsFromNotePagePage No.26WordsFromSlide生物性状和特征变化往往是环境和遗传相互作用的结果例:长颈鹿的进化WordsFromNotePagePage No.27WordsFromSlide(2) 实验生物学阶段(19世纪中到20世纪中)利用各种仪器工具,通过实验
10、过程,探索生命活动的内在规律。巴斯德在实验室里WordsFromNotePagePage No.28WordsFromSlide“自生说”是一个古老的学说,认为一切生物是自然发生的。“自生说”认为生物是直接从非生物产生的,非生物受一种叫“隐特希来”的特殊“活力”激发,就突然变成了生物。 到了17世纪,虽然由于研究植物和动物的生长发育和生活循环,使“自生说”逐渐削弱,但是由于技术问题,如何证实微生物不是自然发生的仍然是一个难题,这不仅是“自生说”的一个顽固阵地,同时也是人们正确认识微生物生命活动的一大屏障。 直到19世纪60年代,法国科学家巴斯德(L.Pasteur)通过曲颈瓶实验首次证实了发酵
11、是由微生物引起的,从而有力地粉碎了流传已久的“自生说”。WordsFromNotePagePage No.29WordsFromSlide巴斯德在前人工作的基础上,进行了许多试验,其中著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实,空气内确实含有微生物,它们引起有机质的腐败。巴斯德自制了一个具有细长而弯曲的颈的玻瓶,其中盛有有机物水浸液,经加热灭菌后,瓶内可一直保持无菌状态,有机物不发生腐败,因为弯曲的瓶颈阻挡了外面空气中微生物直达有机物浸液内,一旦将瓶颈打断,瓶内浸液中才有了微生物,有机质发生腐败。巴斯德的实验彻底否定了“自生说”,并从此建立了病原学说,推动了微生物学的发展。 WordsFromNotePa
12、gePage No.30WordsFromSlide曲颈瓶实验WordsFromNotePagePage No.31WordsFromSlide(3)创造生物学阶段(20世纪中叶以后)分子生物学和基因工程的发展使人们有可能“创造”新的物种。沃生和克里克在讨论DNA双螺旋模型WordsFromNotePagePage No.32WordsFromSlide生物技术学科的地位 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之一; 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
13、心内容。WordsFromNotePagePage No.33WordsFromSlide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。WordsFromNotePagePage No.34WordsFromSlide第一节 现代生物技术的概念什么是生物技术?WordsFromNotePagePage No.35WordsFromSlide请你列举生物技术在日常生活中的应用实例:1
14、.利用鸡蛋生产猪流感疫苗2.利用核酸检测诊断是否患有遗传性疾病3.利用转基因酵母生产生物活性农药4.利用植物生产粮食5.6.共性:(1)利用了生物体,(2)生产出了一些有用的产物。WordsFromNotePagePage No.36WordsFromSlide一、 生物技术的定义生物技术: bio-technology 生物学技术: biology+technology, biological technology生物技术实例:1.利用青霉菌生产青霉素治疗疾病2.利用酵母生产葡萄酒3.利用悬浮培养红豆杉细胞生产紫杉醇4.利用转基因动物生产人体器官5.利用转基因植物提高植物抗病性、产量Word
15、sFromNotePagePage No.37WordsFromSlide广义定义 以生物有机体为原料,生产产品的技术。狭义定义 利用经DNA重组技术修饰过的有机体或其产品的技术。WordsFromNotePagePage No.38WordsFromSlide本门课程的定义:生物技术是指以现代生命科学原理为基础、结合基础科学的原理与先进工程技术手段,改造生物体或加工生物原料,生产人类所需产品或达到某种目的综合性的学科。国际经济合作及发展组织(IECDO):WordsFromNotePagePage No.39WordsFromSlide二、生物技术的分类 根据分类标准的不同,生物技术有不同的
16、分类方法和分类结果。(一)根据发展历史: 1、传统生物技术 发酵工程技术:中国:旧石器时代,谷物酿酒 公元前221年,豆腐、酱和醋埃及:距今6000年,发酵面包巴比伦:距今8000年,啤酒发酵丙酮、丁醇发酵:1920年青霉素发酵:1950 细胞工程技术:扦插、嫁接技术:公元6世纪:齐民要术 蛋白质工程技术:中国1000年前,天花疫苗。 2、现代生物技术 以DNA重组为核心的生物技术。1972,BergWordsFromNotePagePage No.40WordsFromSlide1.传统生物技术传统生物技术主要是指通过微生物的初级发酵来生产产品的技术。如酱油、酒、面包、酸奶及其它发酵食品的传
17、统工艺.它包括三个重要的步骤:第一步:上游处理过程。所谓上游过程,是指对于粗材料进行加工,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lOO L,可以连续生产某一个目的产品; 第三步:下游处理过程。主要是指所需目的产物的纯化过程,人们既可以从细胞的培养液中纯化,也可以直接从细胞中纯化。纯化方法包括蒸馏、萃取、结晶、干燥、过滤等。WordsFromNotePagePage No.41WordsFromSlide传统生物技术仅能修饰微生物已有的遗传特性,并不能赋予其新的遗传特性,因而传统生物技术局限在化学工
18、程和微生物工程领域。上游处理过程发酵和转化下游处理过程WordsFromNotePagePage No.42WordsFromSlide传统生物技术有如下特点: 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。WordsFromNotePagePage No.43WordsFromSlide2.现代生物技术现代生物技术是在20世纪70年代于细胞遗传学和分子
19、生物学基础上发展起来的以基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程、蛋白质工程等为主要研究内容的技术体系。在现代高新技术领域中,它与信息技术、新材料科学并列为当今三大前沿科学,并且占据着更重要的地位。WordsFromNotePagePage No.44WordsFromSlide2.现代生物技术现代生物技术是在20世纪70年代于细胞遗传学和分子生物学基础上发展起来的以基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程、蛋白质工程等为主要研究内容的技术体系。在现代高新技术领域中,它与信息技术、新材料科学并列为当今三大前沿科学,并且占据着更重要的地位。WordsFromNotePagePage No.45Words
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