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生物技术导论
中南大学资源加工与生物工程学院
一、前言
生物技术不完全是一门新兴学科,它包括传统生物技术和现代生物技术两部分。
传统生物技术是指旧有的制造酱、醋、酒、面包、奶酪及其他食品的传统工艺。
现代生物技术则是指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。当前所称的生物技术基本上都是指现代生物技术。
1982年,国际合作与发展组织的定义为:生物技术是应用自然科学及工程学的原理,依靠微生物、动物、植物体作为反应器将物料进行加工以提供产品为社会服务的技术。
美国政府技术顾问委员会(OAT) 的定义是:应用生物或来自生物体的物质制造或改进一种商品的技术,其还包括改良有重要经济价值的植物与动物和利用微生物改良环境的技术。
该定义强调了生物技术的商品属性。克隆羊“多莉”
现代生物技术的定义
二、生物技术的重要性
当今世界各国综合国力的竞争,实际上是现代科学技术的竞争。现代生物技术被世界各国视为一种二十一世纪高新技术。我国早在1986年初制定的《高技术研究发展计划纲要》中就将生物技术列于航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、新能源技术和新材料技术等高技术的首位。
现代生物技术将是未来经济发展的新动力
第一次技术革命 工业革命 解放人的双手
第二次技术革命 信息技术 扩展人的大脑
第三次技术革命 生物技术 改造生命本身
现代生物技术之所以会被世界各国如此重视和关注,是因为它是解决人类所面临的诸如食品短缺问题、健康问题、环境问题及资源问题的关键性技术;还因为它与理、工、医、农等科技的发展,与伦理、道德法律等社会问题都有着密切的关系,对国计民生将产生重大的影响。
基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质(酶)工程此外还有基因诊断与基因治疗技术、克隆动物技术、生物芯片技术、生物材料技术、生物能源技术、利用生物降解环境中有毒有害化合物、生物冶金、生物信息等技术。
直接相关联的学科:分子生物学、微生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、化学工程学、医药学等。
对人类和社会生活各方面影响最大的生物技术领域:农业生物技术、医药生物技术、环境生物技术、海洋生物技术
三、现代生物技术的主要内容
基因工程(gene engineering)
基因工程是70年代以后兴起的一门新技术,其主要原理是应用人工方法把生物的遗传物质,通常是脱氧核糖核酸(DNA)分离出来,在体外进行切割、拼接和重组。
然后将重组了的DNA导入某种宿主细胞或个体,从而改变它们的遗传品性;有时还使新的遗传信息在新的宿主细胞或个体中大量表达,以获得基因产物(多肽或蛋白质)。
这种创造新生物并给予新生物以特殊功能的过程就称为基因工程,也称DNA重组技术。
细胞工程(cell engineering)
一般认为,所谓的细胞工程是指以细胞为基本单位,在体外条件下进行培养、繁殖,或人为的使细胞某些生物学特性按人们的意愿发生改变,从而达到改良生物品种和创造新品种,加速繁育动、植物个体,以获得某种有用的物质的过程。
所以细胞工程应包括动、植物细胞的体外培养技术、细胞融合技术(也称细胞杂交技术)、细胞器移植技术、克隆技术、干细胞技术等。
酶工程(enzyme engineering)
所谓酶工程是利用酶、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,并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的一项技术。
它包括酶的固定化技术、细胞的固定化技术、酶的修饰改造技术及酶反应器的设计等技术。
发酵工程 (fermentation engineering)
利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点,在合适条件下,通过基因重组技术和现代化学工程技术手段,由微生物的某种特定功能生产出人类所需的产品称为发酵工程,有时也称微生物工程。