《生物工程概論》課件

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1、生物工程概論動物科技學(xué)院第一章緒論第一節(jié)生物工程的概述1.1生物工程的產(chǎn)生及定義1.2生物工程的種類1.1生物工程的產(chǎn)生及定義生物工程概念的提出1917年匈牙利工程師提出：用甜菜作為飼料進行大規(guī)模養(yǎng)豬,及利用生物將原料轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)品.19世紀：人類有意識的利用酵母進行大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)：酒精、面包酵母、檸檬酸1928年發(fā)現(xiàn)青霉素，同時以獲取細菌的次級代謝產(chǎn)物——抗生素為主要特征的抗生素工業(yè)成為當時生物技術(shù)的支柱產(chǎn)業(yè)。20世紀50年代氨基酸發(fā)酵工業(yè)成為生物工程的一個新成員20世紀60年代酶制劑工業(yè)的出現(xiàn)20世紀末、21世紀初人類基因組測序酵母基因組測序

2、、水稻基因組測序先后基本或全部完成，使生物技術(shù)發(fā)生了巨大的革命，逐步形成了以基因工程為核心的現(xiàn)代生物技術(shù)生物工程定義的充實1917：利用生物將原材料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品1982：應(yīng)用自然科學(xué)及工程學(xué)的原理，依靠微生物、動物、植物作為反應(yīng)器，將物料進行加工以提供產(chǎn)品來為社會服務(wù)的技術(shù)生物工程的定義：人們以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合先進的工程技術(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原料，為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達到某種目的，即現(xiàn)代生物工程技術(shù)。1.2生物工程的種類基因工程細胞工程發(fā)酵工程酶工程蛋白質(zhì)工程應(yīng)用：農(nóng)業(yè)、環(huán)境、食品、醫(yī)藥等多個方

3、面基因工程也叫基因操作、遺傳工程或重組DNA技術(shù)，是20世紀70年代以后興起的一門新技術(shù)?；蚬こ?geneengineering)是指在基因水平上的操作井改變生物遺傳特性的技術(shù)。即按照人們的需要，用類似工程設(shè)計的方法將不同來源的基因(DNA分子)在體外構(gòu)建成雜種DNA分子，然后導(dǎo)入受體細胞，并在受體細胞內(nèi)復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和表達的操作，也稱DNA重組技術(shù)。因此，由該技術(shù)構(gòu)建的且具有新遺傳性狀的生物稱為基因工程生物或轉(zhuǎn)基因生物。細胞工程細胞工程(cellengineering)是指以細胞為基本單位，在體外條件下進行培養(yǎng)、繁殖或人為地使細胞某些生物學(xué)特性

4、按人們的意愿發(fā)生改變，從而達到改良生物品種和創(chuàng)造新品種的目的，加速繁育動植物個體，或獲得某種有用物質(zhì)的技術(shù)。細胞工程主要包括動植物細胞的體外培養(yǎng)技術(shù)、細胞融合技術(shù)(也稱細胞雜交技術(shù))、細胞器移植技術(shù)等。發(fā)酵工程發(fā)酵工程(fermentationengineering)是指利用包括工程微生物在內(nèi)的某些微生物或動、植物細胞及其特定功能，通過現(xiàn)代工程技術(shù)手段(主要是發(fā)酵罐或生物反應(yīng)器的自動化、高效化、功能多樣化、大型化)生產(chǎn)各種特定的有用物質(zhì)；或者把微生物直接用于某些工業(yè)化生產(chǎn)的一種技術(shù)。由于發(fā)酵多與微生物密切聯(lián)系在一起，所以又有微生物工程或微生物發(fā)

5、酵工程之稱。。酶工程利用酶、細胞器或細胞所具有的特異催化功能以及對酶進行的修飾改造，并借助于生物反應(yīng)器生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品的一項技術(shù)。主要包括酶的固定化技術(shù)、細胞固定化技術(shù)、酶的修飾改造技術(shù)及酶反應(yīng)器的設(shè)計技術(shù)等。蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程(proteinengineering)這一名稱是1981年由美國基因公司的Ulmer提出的，它是指在基因工程的基礎(chǔ)上，結(jié)合蛋白質(zhì)晶體學(xué)、計算機輔助設(shè)計和蛋白質(zhì)化學(xué)等多學(xué)科的基礎(chǔ)知識，通過對基因的人工定向改造等手段，對蛋白質(zhì)進行修飾、改造、拼接，以產(chǎn)生能滿足人類需要的新型蛋白質(zhì)的技術(shù)?，F(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)代生物技術(shù)時期

6、是以分子生物學(xué)的理論為先導(dǎo)，以20世紀70年代DNA重組技術(shù)的建立為標志的。1944年美國微生物學(xué)家Avery等用實驗證明了DNA是遺傳信息的攜帶者。1953年美國學(xué)者Watson和Crick發(fā)現(xiàn)了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，1958年Crick又闡明了DNA的半保留復(fù)制模式，從而奠定了現(xiàn)代分子生物學(xué)的基礎(chǔ)。1961年Nirenberg，1965年Holley，1967年Khorana分別對20種常見氨基酸以及起始和終止密碼完成了破譯。1972年Berg創(chuàng)建了DNA體外重組技術(shù)，這標志著生物技術(shù)的核心技術(shù)——基因工程技術(shù)的開始。生物工程發(fā)展的趨勢目前三

7、個平臺：DNA重組、細胞培養(yǎng)和DNA芯片未來將會形成的幾個新的平臺1.基因組平臺2.生物芯片3.干細胞生物學(xué)4.生物信息學(xué)5.神經(jīng)科學(xué)第二章基因工程基因工程基礎(chǔ)內(nèi)容基因工程研究基因工程的應(yīng)用第一節(jié)基因工程基礎(chǔ)基因工程的定義、研究內(nèi)容基因工程的工具酶基因工程的載體基因工程中的一些主要分子生物學(xué)方法基因工程geneengineering運用限制性內(nèi)切核酸酶、連接酶等酶類將不同DNA進行體外切割、連接構(gòu)成重組DNA，再將重組DNA經(jīng)生物介導(dǎo)或直接導(dǎo)入等轉(zhuǎn)移方法引入受體細胞進行克隆、表達，從而改變生物遺傳性以創(chuàng)造生物新種質(zhì)，或通過大量擴增為人類提供有用

8、產(chǎn)品等的技術(shù)。基因工程的基本過程就是利用重組DNA（recombinantDNA）技術(shù)，在體外通過人工“剪切（cut）”和“拼接（splice）”等方