生物学导论05生物技术与人类未来.ppt

11 生物技术与人类未来
生物技术、主要内容和发展概况
生物技术方法
一、基因工程-DNA重组技术与蛋白质工程
二、单克隆抗体技术
三、细胞工程与动物克隆技术
四、生物芯片技术
生物技术的应用
生物技术面临的问题与挑战
生物技术造福人类
生物科学成为当今世界自然科学的热点和重点,主要由于两方面的原因:
(1)二十世纪后叶,分子生物学等领域一系列突破性成就,使生命科学在自然科学中的地位发生了革命性的变化;(2)建立在实验室研究基础上的生物技术的发展为人类带来了巨大的利益和财富。
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
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,其中还包括改良有重要经济价值的植物与动物以及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。生物工程-应用
生物技术定义、主要内容和发展概况
生物技术的定义和特点
生物技术具有多学科交叉和综合运用的特点:
1)其理论来源于实验室大量复杂的基础研究工作
2)微生物学、分子生物学、化学工程、材料科学等多学科交叉的综合性学科
生物技术的显著特点
高技术(精细和
密集的复杂技术)高投入
高利润
周期长(三高一长)
↓利用生物技术的生产线
通常生物技术主要包括基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质(酶)工程四大工程,此外还有单克隆抗体技术;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的技术等都可属生物技术范畴的内容。
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、生物信息学、化学工程学、医药学、材料科学等。涉及的学科还远不止这些
生物技术是对人类和社会生活影响最大的技术领域
按应用领域划分:农业生物技术、医药生物技术、环境生物技术、海洋生物技术、材料生物技术、能源生物技术等等。
生物技术的内容、方法:
基因工程是指在分子水平,设计并实施把一个生物体中有用的目的基因或DNA(遗传信息)转入另一个生物体中,使后者获得新的遗传性状或表达所需要的产物。
最终实现该技术的商业价值。
一、基因工程与蛋白质工程
基因工程与建筑工程雷同
以克隆和重组DNA为核心的技术即基因工程技术,又称为重组DNA技术
重组DNA技术的重大突破带动了现代生物技术的兴起,并很快产生了许多生命科学的高技术产业
克隆(clone)---无性繁殖(系)
分子克隆– DNA的无性繁殖技术
重组DNA技术包括了基因克隆为主的一系列的分子生物学操作步骤,实现不同物种间基因的转移。
基因工程技术是现代生物技术的基础
重组DNA操作的一般步骤:
1)获得需要的目的基因;
2)克隆:目的基因与载体连接,形成新的重组DNA分子;
3)转化或转染:用重组DNA分子转化受体细胞,使之进入受体细胞并能在受体细胞中复制和遗传;
4)对转化子即获得外源基因的受体细胞进行筛选和鉴定;(阳性克隆)
5)对获得外源基因的细胞或生物体通过发酵、细胞培养、养殖或栽培,获得所需的遗传性状或表达出所需要的产物。
←重组DNA技术-基因工程图示
获得需要的目的基因常用的方法:
(1)直接从生物体中提取总DNA,构建基因组DNA文库(genomic DNA library),从中调用目的基因;
(2)以mRNA为模板,反转录合成互补的DNA片段,建立cDNA文库;
(3)利用聚合酶链式反应(PCR)特异性地扩增所需要的目的基因片段,等等。
(4)化学合成
■获得需要的目的基因(外源基因)