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现代科学技术概论
生命篇
现代生物技术
现代生物技术
一、生物技术的兴起
二、基因工程及其应用
三、细胞工程
四、克隆羊技术
五、生物芯片技术
六、人类基因组计划
七、生物技术面临的严肃课题
一、生物技术的兴起
生命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
生物技术的显著特点:
高技术
高效能
高投入
高利润
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。
生物技术的定义
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的技术
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
生物技术的主要内容
基因工程是指在微观领域(分子水平)中,根据分子生物学和遗传学原理,设计并实施一项把一个生物体中有用的目的DNA(遗传信息)转入另一个生物体中,使后者获得新的需要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。
从理论上说,包括动物、植物和微生物在内的任何物种都可以任意“杂交”,创造出兼有它们的多种特性的新种,这就意味着将来我们可理直气壮地说“物种根本不是上帝创造的,而是人创造的”。
二、基因工程及其应用
在生物体上“施工”
基因工程与建筑工程
基因工程如何“施工”?
不同种类生物的生物特性不同,其基因工程在操作上和具体技术上必然有所差异。
但技术核心都是DNA的重组技术,又称为分子克隆或基因克隆(gene cloning),即利用一系列的DNA限制性内切酶、连接酶等分子手术工具,在某种生物DNA链上切下某个目标基因或特殊的DNA片段,然后根据设计要求,将其接合到受体生物的DNA链上。
重组DNA操作通常包括的步骤
第一步:获得需要的目的基因(外源基因)
第二步:在限制性内切酶和连接酶作用下与克隆载体相连接,形成新的重组DNA分子。
第三步:用重组DNA分子转化受体细胞,使之进入受体细胞并能够在受体细胞中复制和遗传。
第四步:对转化子(获得外源基因的受体细胞)进行筛选和鉴定。
第五步:对获得外源基因的细胞或生物体通过发酵、细胞培养、养殖或栽培等,最终获得所需要的遗传性状或表达出所需要的产物。