食品生物技术 (2)幻灯片.ppt

食品生物技术食品生物技术第1页，共78页，编辑于2022年，星期三第一章第一章 绪论绪论uu生物技术概述生物技术概述uu食品生物技术概述食品生物技术概述第2页，共78页，编辑于2022年，星期三克隆羊多莉克隆羊多莉转基因延熟番茄转基因延熟番茄第3页，共78页，编辑于2022年，星期三生物技术概述生物技术概述一、生物技术的定义一、生物技术的定义现代生物技术代表着高新技术，但至今还没有一个统一的定义。而从学现代生物技术代表着高新技术，但至今还没有一个统一的定义。而从学术方面对生物技术下定义是在术方面对生物技术下定义是在2020世纪的事世纪的事（一）（一）BiotechnologyBiotechnology术语的诞生术语的诞生 19191919年一位匈牙利农业经济学家年一位匈牙利农业经济学家Karl ErekyKarl Ereky首创了首创了“BiotechnologyBiotechnology”一词一词目的：表达一切用目的：表达一切用生物转化手段进行生产的概念生物转化手段进行生产的概念，并表明，并表明生物学生物学与与技技术之间术之间的内在联系的内在联系 （二）国际纯粹及应用化学联合会的定义（二）国际纯粹及应用化学联合会的定义（19821982）生物技术是将生物化学、生物学、微生物学和化学工程应用于工业生物技术是将生物化学、生物学、微生物学和化学工程应用于工业生产过程及环境保护的技术。生产过程及环境保护的技术。第4页，共78页，编辑于2022年，星期三（三）国际经济合作及发展组织的定义（三）国际经济合作及发展组织的定义（19821982）生物技术是应用自然科学和工程学的原理，依靠生物催化剂生物技术是应用自然科学和工程学的原理，依靠生物催化剂(酶酶或活细胞或活细胞)的作用对物料进行加工，以提供产品为社会服务的技术的作用对物料进行加工，以提供产品为社会服务的技术（四）（四）19851985年年Moo-YoungMoo-Young主编的综合生物技术中的定义主编的综合生物技术中的定义 生物技术是对生物作用和生物物料加以评价和应用，并进行工生物技术是对生物作用和生物物料加以评价和应用，并进行工业产品生产的技术业产品生产的技术 （五）国际上比较权威的定义（五）国际上比较权威的定义（19851985）生物技术是将生物化学、生物学、微生物学和化学工程应用于工业生产过生物技术是将生物化学、生物学、微生物学和化学工程应用于工业生产过程及环境保护的技术。程及环境保护的技术。第5页，共78页，编辑于2022年，星期三 生物技术的发展生物技术的发展传统生物技术传统生物技术：酿造技术和发酵技术：酿造技术和发酵技术 现代生物技术现代生物技术：以重组以重组DNADNA技术为核心，其研究内容包括：技术为核心，其研究内容包括：重组重组DNADNA技术及其他转基因技术；技术及其他转基因技术；细胞和原生质融合技术；细胞和原生质融合技术；酶和细胞固定酶和细胞固定化技术；化技术；植物脱毒和快速繁殖技术；植物脱毒和快速繁殖技术；动物和植物细胞大量培养技术；动物和植物细胞大量培养技术；动动物胚胎工程技术；物胚胎工程技术；现代微生物发酵技术现代微生物发酵技术(高密度发酵、连续发酵和其他新型发高密度发酵、连续发酵和其他新型发酵技术酵技术)；现代生物反应工程和分离工程；现代生物反应工程和分离工程；蛋白质工程；蛋白质工程；分子进化工程分子进化工程第6页，共78页，编辑于2022年，星期三二、生物技术的构成二、生物技术的构成基因工程基因工程细胞工程细胞工程酶工程酶工程蛋白质工程蛋白质工程发酵工程发酵工程第7页，共78页，编辑于2022年，星期三n n（一）基因工程（一）基因工程（Gene engineeringGene engineering）n n是是20202020世纪世纪世纪世纪70707070年代以后兴起的一门新技术，也称年代以后兴起的一门新技术，也称年代以后兴起的一门新技术，也称年代以后兴起的一门新技术，也称DNADNA重重重重组技术组技术组技术组技术 n n主要原理：以分子遗传学为基础，利用人工方法主要原理：以分子遗传学为基础，利用人工方法把生物的遗传物质分离出来，在体外进行切割、把生物的遗传物质分离出来，在体外进行切割、拼接和重组。然后将重组的拼接和重组。然后将重组的DNADNADNADNA导入某种宿主细胞中，导入某种宿主细胞中，导入某种宿主细胞中，导入某种宿主细胞中，从而改变它们的遗传性质。这种创造新生物并赋予新从而改变它们的遗传性质。这种创造新生物并赋予新从而改变它们的遗传性质。这种创造新生物并赋予新从而改变它们的遗传性质。这种创造新生物并赋予新生物以特殊功能的过程称为基因工程生物以特殊功能的过程称为基因工程生物以特殊功能的过程称为基因工程生物以特殊功能的过程称为基因工程 第8页，共78页，编辑于2022年，星期三n n（二）细胞工程（二）细胞工程（Cell engineeringCell engineering）n n 基本原理基本原理n n 体外大量培养技术、细胞融合技术体外大量培养技术、细胞融合技术(也称细也称细胞杂交技术胞杂交技术)、细胞拆分、染色体工程和繁、细胞拆分、染色体工程和繁殖生物学技术等殖生物学技术等第9页，共78页，编辑于2022年，星期三（三）发酵工程（三）发酵工程（Fermentation engineering Fermentation engineering）u 主要原理主要原理u 包括微生物生长动力学，发酵条件的优化和控制，包括微生物生长动力学，发酵条件的优化和控制，生化反应器的设计，以及产品的分离、提取和精制生化反应器的设计，以及产品的分离、提取和精制等技术等技术 第10页，共78页，编辑于2022年，星期三n n（四）酶工程（四）酶工程（Enzyme engineeringEnzyme engineering）n n 主要原理主要原理n n 酶固定化技术、细胞固定化技术、酶化学酶固定化技术、细胞固定化技术、酶化学修饰技术和酶反应器设计等技术修饰技术和酶反应器设计等技术 n n（五）蛋白质工程（五）蛋白质工程n n（Protein engineeringProtein engineering）n n 主要原理主要原理第11页，共78页，编辑于2022年，星期三三、生物技术各构成成分之间的关系三、生物技术各构成成分之间的关系 生物技术中的五大工程之间是相互依赖、密切联系、难于分割的。生物技术中的五大工程之间是相互依赖、密切联系、难于分割的。u 在在现现代代生生物物技技术术中中基基因因工工程程是是核核心心技技术术，但但是是基基因因工工程程包包括括蛋蛋白白质质工工程程所所提提供供的的新新的的、具具有有特特殊殊功功能能的的细细胞胞，还还必必须须通通过过发发酵酵工工程程或或细细胞胞工工程程来实现它的潜在的经济价值。来实现它的潜在的经济价值。u 酶酶工工程程中中固固定定化化酶酶和和固固定定化化细细胞胞技技术术，它它本本来来就就是是从从发发酵酵工工程程中中分分离离出来的一部分，也是同发酵工程密不可分的技术。出来的一部分，也是同发酵工程密不可分的技术。u 细胞工程中的动物和植物细胞大量培养技术原理类似于发酵工程。细胞工程中的动物和植物细胞大量培养技术原理类似于发酵工程。u 蛋白质工程是酶工程中酶的分子修饰同基因工程相结合的产物蛋白质工程是酶工程中酶的分子修饰同基因工程相结合的产物 第12页，共78页，编辑于2022年，星期三一、传统生物技术一、传统生物技术一、传统生物技术一、传统生物技术 生物技术的发展与食品发展的历史是密不可分的，对促进人类生物技术的发展与食品发展的历史是密不可分的，对促进人类生物技术的发展与食品发展的历史是密不可分的，对促进人类生物技术的发展与食品发展的历史是密不可分的，对促进人类社会的文明发展有着非常重要的意义，其发展简史如下：社会的文明发展有着非常重要的意义，其发展简史如下：社会的文明发展有着非常重要的意义，其发展简史如下：社会的文明发展有着非常重要的意义，其发展简史如下：n n BC 6000BC 6000BC 6000BC 6000年，古埃及人和古巴比仑人利用年，古埃及人和古巴比仑人利用年，古埃及人和古巴比仑人利用年，古埃及人和古巴比仑人利用微生物微生物微生物微生物发酵生产酒精；发酵生产酒精；发酵生产酒精；发酵生产酒精；n n 我国也在石器时代后期，开始利用谷物酿酒；我国也在石器时代后期，开始利用谷物酿酒；我国也在石器时代后期，开始利用谷物酿酒；我国也在石器时代后期，开始利用谷物酿酒；n n BC 4000BC 4000BC 4000BC 4000年，古埃及人开始用年，古埃及人开始用年，古埃及人开始用年，古埃及人开始用酵母菌酵母菌酵母菌酵母菌发酵生产面包；发酵生产面包；发酵生产面包；发酵生产面包；n n BC 221BC 221BC 221BC 221年，周代后期我国人民开始制作豆腐、酱油和醋年，周代后期我国人民开始制作豆腐、酱油和醋年，周代后期我国人民开始制作豆腐、酱油和醋年，周代后期我国人民开始制作豆腐、酱油和醋生物技术的形成和发展生物技术的形成和发展第13页，共78页，编辑于2022年，星期三u 18651865年当时属奥地利的布隆（年当时属奥地利的布隆（BrunnBrunn）基督教修道院的修士）基督教修道院的修士格格里高里高孟德尔孟德尔（Gregor Johann MendelGregor Johann Mendel），根据他），根据他8 8年植物杂交实年植物杂交实验的结果，验的结果，2 2月月8 8日在当地的科学协会上宣读了一篇题为日在当地的科学协会上宣读了一篇题为“植物杂植物杂交实验交实验”的论文，的论文，18661866年正式发表在该协会的会刊上。年正式发表在该协会的会刊上。但这一伟大的发现被搁置了但这一伟大的发现被搁置了3535年，孟德尔临终前说：年，孟德尔临终前说：“等着瞧吧，等着瞧吧，我的时代总有一天要来临我的时代总有一天要来临”第14页，共78页，编辑于2022年，星期三第15页，共78页，编辑于2022年，星期三n n 1900190019001900年，孟德尔定律的二次发现年，孟德尔定律的二次发现年，孟德尔定律的二次发现年，孟德尔定律的二次发现（1 1 1 1）荷兰阿姆斯特丹大学的教授）荷兰阿姆斯特丹大学的教授）荷兰阿姆斯特丹大学的教授）荷兰阿姆斯特丹大学的教授狄夫瑞斯狄夫瑞斯狄夫瑞斯狄夫瑞斯（de Vriesde Vriesde Vriesde Vries）他进行了月草杂交试验，发现他进行了月草杂交试验，发现他进行了月草杂交试验，发现他进行了月草杂交试验，发现F2F2F2F2的分离比为的分离比为的分离比为的分离比为3:13:13:13:1。1900 1900 1900 1900年年年年3 3 3 3月月月月26262626日其论文日其论文日其论文日其论文“杂种分离法则杂种分离法则杂种分离法则杂种分离法则”发表在德国植物学会杂志发表在德国植物学会杂志发表在德国植物学会杂志发表在德国植物学会杂志。狄夫瑞斯曾从。狄夫瑞斯曾从。狄夫瑞斯曾从。狄夫瑞斯曾从L.HL.HL.HL.H拜莱的植物育种中查到孟德尔的工作。他拜莱的植物育种中查到孟德尔的工作。他拜莱的植物育种中查到孟德尔的工作。他拜莱的植物育种中查到孟德尔的工作。他在德文版中提到了孟德尔的工作，但在法文版中却只字未提。在德文版中提到了孟德尔的工作，但在法文版中却只字未提。在德文版中提到了孟德尔的工作，但在法文版中却只字未提。在德文版中提到了孟德尔的工作，但在法文版中却只字未提。第16页，共78页，编辑于2022年，星期三（2 2 2 2）德国土宾根大学的教授）德国土宾根大学的教授）德国土宾根大学的教授）德国土宾根大学的教授科伦斯科伦斯科伦斯科伦斯（Correns,C.ECorrens,C.ECorrens,C.ECorrens,C.E）他于他于他于他于1900190019001900年年年年4 4 4 4月月月月21212121日阅读了狄夫瑞斯法文版的论文，日阅读了狄夫瑞斯法文版的论文，日阅读了狄夫瑞斯法文版的论文，日阅读了狄夫瑞斯法文版的论文，发现其结论和自己的实验结果相同，尽管文中未提到孟德发现其结论和自己的实验结果相同，尽管文中未提到孟德发现其结论和自己的实验结果相同，尽管文中未提到孟德发现其结论和自己的实验结果相同，尽管文中未提到孟德尔，但科伦斯已从老师尔，但科伦斯已从老师尔，但科伦斯已从老师尔，但科伦斯已从老师未格里未格里未格里未格里处知道了孟德尔的工作，于处知道了孟德尔的工作，于处知道了孟德尔的工作，于处知道了孟德尔的工作，于是他撰写了是他撰写了是他撰写了是他撰写了“杂种后代表现方式的孟德尔法则杂种后代表现方式的孟德尔法则杂种后代表现方式的孟德尔法则杂种后代表现方式的孟德尔法则”一文，一文，一文，一文，1900,4,241900,4,241900,4,241900,4,24日发表在德国植物学会杂志日发表在德国植物学会杂志日发表在德国植物学会杂志日发表在德国植物学会杂志(18)158-168(18)158-168(18)158-168(18)158-168。这这这这对重新发现孟德尔法则起了重要的作用。对重新发现孟德尔法则起了重要的作用。对重新发现孟德尔法则起了重要的作用。对重新发现孟德尔法则起了重要的作用。第17页，共78页，编辑于2022年，星期三（3 3 3 3）奥地利维也纳农业大学的讲师）奥地利维也纳农业大学的讲师）奥地利维也纳农业大学的讲师）奥地利维也纳农业大学的讲师切尔迈克切尔迈克切尔迈克切尔迈克(Tschermak)(Tschermak)(Tschermak)(Tschermak)他也作了他也作了他也作了他也作了豌豆杂交试验豌豆杂交试验豌豆杂交试验豌豆杂交试验，发现了，发现了，发现了，发现了分离现象分离现象分离现象分离现象，撰写了，撰写了，撰写了，撰写了“关于关于关于关于豌豆的人工杂交豌豆的人工杂交豌豆的人工杂交豌豆的人工杂交”的讲师就职论文，清样出来后他读到了狄的讲师就职论文，清样出来后他读到了狄的讲师就职论文，清样出来后他读到了狄的讲师就职论文，清样出来后他读到了狄夫瑞和斯科伦斯的论文，于是急忙投寄论文摘要，于夫瑞和斯科伦斯的论文，于是急忙投寄论文摘要，于夫瑞和斯科伦斯的论文，于是急忙投寄论文摘要，于夫瑞和斯科伦斯的论文，于是急忙投寄论文摘要，于1900190019001900，6,246,246,246,24日也发表在德国植物学会杂志。三个人的工作日也发表在德国植物学会杂志。三个人的工作日也发表在德国植物学会杂志。三个人的工作日也发表在德国植物学会杂志。三个人的工作都发表在德国植物学会杂志，都证实了都发表在德国植物学会杂志，都证实了都发表在德国植物学会杂志，都证实了都发表在德国植物学会杂志，都证实了孟德尔法则孟德尔法则孟德尔法则孟德尔法则。以上以上以上以上3 3 3 3位植物学家几乎同时证明了孟德尔遗传规律，从此揭位植物学家几乎同时证明了孟德尔遗传规律，从此揭位植物学家几乎同时证明了孟德尔遗传规律，从此揭位植物学家几乎同时证明了孟德尔遗传规律，从此揭开了遗传学研究的新纪元。开了遗传学研究的新纪元。开了遗传学研究的新纪元。开了遗传学研究的新纪元。第18页，共78页，编辑于2022年，星期三Hugo de Vries(1848-1935)Carl Erich Correns(1864-1933)Erich von Tschermak(1871-1962)第19页，共78页，编辑于2022年，星期三u 18851885年，年，巴斯德巴斯德（Louis Pasteur)Louis Pasteur)首先证实发酵是由首先证实发酵是由微微生物生物引起的，引起的，并建立了并建立了微生物纯种培养技术微生物纯种培养技术；u 20 20世纪世纪2020年代，工业生产中大规模采用年代，工业生产中大规模采用纯种培养技术纯种培养技术发发酵生产酵生产丙酮和丁醇丙酮和丁醇；u 同时代，同时代，Alexander FlemingAlexander Fleming爵士发现了爵士发现了青霉菌青霉菌可以产生可以产生青霉青霉素素，5050年代青霉素大量生产，为人类疾病治疗做出了巨大贡献，同年代青霉素大量生产，为人类疾病治疗做出了巨大贡献，同时带动了时带动了发酵工业发酵工业和和酶制剂酶制剂工业的发展；工业的发展；以上属于传统传统意义上的食品生物技术，以上属于传统传统意义上的食品生物技术，也是近代生物技术的建立和全盛时期。也是近代生物技术的建立和全盛时期。第20页，共78页，编辑于2022年，星期三细菌的发现细菌的发现n n我们已经知道我们已经知道,单个的细单个的细菌是十分微小的菌是十分微小的,它们的它们的奥秘是怎样被发现的奥秘是怎样被发现的?n n细菌的发现者是谁细菌的发现者是谁?n n他为什么能发现细菌他为什么能发现细菌?第21页，共78页，编辑于2022年，星期三细菌的发现者是谁细菌的发现者是谁?n n17171717世纪的荷兰人列文虎克并非职业科学家，但是他十分热世纪的荷兰人列文虎克并非职业科学家，但是他十分热世纪的荷兰人列文虎克并非职业科学家，但是他十分热世纪的荷兰人列文虎克并非职业科学家，但是他十分热衷自己制造显微镜衷自己制造显微镜衷自己制造显微镜衷自己制造显微镜n n经过几年的努力，他制造了能放大经过几年的努力，他制造了能放大经过几年的努力，他制造了能放大经过几年的努力，他制造了能放大300300300300倍的显微镜，是倍的显微镜，是倍的显微镜，是倍的显微镜，是世界先进水平世界先进水平世界先进水平世界先进水平第22页，共78页，编辑于2022年，星期三列文列文虎克用虎克用自制的显微镜自制的显微镜观察河水、人观察河水、人的精液、人的的精液、人的牙垢等，发现牙垢等，发现了一个新的世了一个新的世界界他为什么能发现细菌他为什么能发现细菌?第23页，共78页，编辑于2022年，星期三他是怎样让世人知道他的发现的他是怎样让世人知道他的发现的?n n列文列文列文列文 虎克把自己的发现仔细记录下来虎克把自己的发现仔细记录下来虎克把自己的发现仔细记录下来虎克把自己的发现仔细记录下来n n他把观察结果寄给了当时的权威科学机构他把观察结果寄给了当时的权威科学机构他把观察结果寄给了当时的权威科学机构他把观察结果寄给了当时的权威科学机构英国皇家英国皇家英国皇家英国皇家学会，从此名扬天下，被誉为细菌学的开创者学会，从此名扬天下，被誉为细菌学的开创者学会，从此名扬天下，被誉为细菌学的开创者学会，从此名扬天下，被誉为细菌学的开创者第24页，共78页，编辑于2022年，星期三他的成功是偶然的吗？他的成功是偶然的吗？1.1.1.1.他善于发现和提出问题他善于发现和提出问题他善于发现和提出问题他善于发现和提出问题:微小的微小的世界是怎样的世界是怎样的?2.2.2.2.制定实施实验计划制定实施实验计划制定实施实验计划制定实施实验计划:自制显微自制显微镜镜,坚持观察各种微小物体坚持观察各种微小物体坚持观察各种微小物体坚持观察各种微小物体60606060年年年年,做详细记录做详细记录做详细记录做详细记录3.3.3.3.善于表达和交流善于表达和交流善于表达和交流善于表达和交流:把观察结果寄把观察结果寄把观察结果寄把观察结果寄给英国皇家学会给英国皇家学会给英国皇家学会给英国皇家学会n n 他的做法就是一个标准的科学他的做法就是一个标准的科学他的做法就是一个标准的科学他的做法就是一个标准的科学探究过程探究过程探究过程探究过程n n他还发现了毛细血管、人类的他还发现了毛细血管、人类的精子、多种原生动物，成功绝精子、多种原生动物，成功绝非偶然遗憾：微生物从哪来？非偶然遗憾：微生物从哪来？n n自然发生说自然发生说自然发生说自然发生说第25页，共78页，编辑于2022年，星期三微生物学之父：法国人路易斯微生物学之父：法国人路易斯巴斯德巴斯德n n巴斯德以严谨的科学精神向世人揭示了细菌的许多秘巴斯德以严谨的科学精神向世人揭示了细菌的许多秘密。例如，细菌不会在自然界凭空出现密。例如，细菌不会在自然界凭空出现第26页，共78页，编辑于2022年，星期三著著名名的的巴巴斯斯德德鹅鹅颈颈瓶瓶实实验验让让认认为为细细菌菌是是自自然然产产生生的的人人彻彻底底闭闭嘴嘴鹅鹅颈颈瓶瓶实实验验的的启启示示：1 1细细菌菌可可以以用用高高温温杀杀灭灭；2 2经经杀杀菌菌的的食食物物不不接接触触细细菌菌就就不不会会腐腐败败第27页，共78页，编辑于2022年，星期三鹅颈瓶实验原理的应用鹅颈瓶实验原理的应用1 1、外科手术用具的消毒，挽救了许多病人的、外科手术用具的消毒，挽救了许多病人的生命生命第28页，共78页，编辑于2022年，星期三鹅颈瓶实验原理的应用鹅颈瓶实验原理的应用2 2 2 2、巴氏消毒法，这种灭菌法由巴斯德发明、巴氏消毒法，这种灭菌法由巴斯德发明,因此得名。因此得名。因此得名。因此得名。牛奶、啤酒和葡萄酒、罐头等，加热到牛奶、啤酒和葡萄酒、罐头等，加热到牛奶、啤酒和葡萄酒、罐头等，加热到牛奶、啤酒和葡萄酒、罐头等，加热到 707070708080维持维持5 5 30303030分钟，就能消灭绝大部分细菌，但不会影响味道和营养。分钟，就能消灭绝大部分细菌，但不会影响味道和营养。分钟，就能消灭绝大部分细菌，但不会影响味道和营养。分钟，就能消灭绝大部分细菌，但不会影响味道和营养。第29页，共78页，编辑于2022年，星期三二、现代食品生物技术的发展二、现代食品生物技术的发展u R.FranklinR.Franklin&WilkinsWilkins在在19521952年底年底拍得了拍得了DNADNA的的X-X-射线衍射照片射线衍射照片第30页，共78页，编辑于2022年，星期三u 1953 1953年，年，沃森沃森（J.D.WatsonJ.D.Watson）和）和克里克克里克（H.F.C.CrickH.F.C.Crick）提出）提出DNADNA分子分子是双螺旋结构是双螺旋结构（double helixdouble helix），奠定了现代分子生物学研究的），奠定了现代分子生物学研究的基础基础。第31页，共78页，编辑于2022年，星期三 1962196219621962年，年，年，年，WilkinsWilkinsWilkinsWilkins、Watson Watson Watson Watson和和和和CrickCrickCrickCrick获的诺贝尔医学和生理学奖获的诺贝尔医学和生理学奖获的诺贝尔医学和生理学奖获的诺贝尔医学和生理学奖第32页，共78页，编辑于2022年，星期三u 1965 1965年，法国科学家年，法国科学家JacobJacob和和MonodMonod提出了著名的提出了著名的乳糖操纵子乳糖操纵子学说，学说，开创了基因表达调控研究的先河；开创了基因表达调控研究的先河；u 1968 1968年，美国科学家年，美国科学家NirenbergNirenberg破译了破译了DNADNA的密码的密码，HollyHolly阐明阐明了了酵母丙氨酸酵母丙氨酸tRNAtRNA的核苷酸序列的核苷酸序列，KhoranaKhorana首次合成首次合成核酸分子核酸分子，并，并且人工复制了且人工复制了酵母基因酵母基因；从而三人分享了诺贝尔医学和生理学；从而三人分享了诺贝尔医学和生理学奖。奖。Figure The lac operon includes three genes第33页，共78页，编辑于2022年，星期三Marshall W.Nirenberg Robert W.Holley Har Gobind Khorana CornellUniversityIthaca,NY,USAUniversityofWisconsinMadison,WI,USANationalInstitutesofHealthBethesda,MD,USA1/3oftheprize1/3oftheprize1/3oftheprize第34页，共78页，编辑于2022年，星期三u 20 20世纪世纪6060年代末，斯坦福大学的生物化学教授年代末，斯坦福大学的生物化学教授Paul BergPaul Berg开始研究猴开始研究猴病毒病毒SV40SV40，于，于19721972年获得了世界第一例年获得了世界第一例重组重组DNADNA，19801980获得诺贝尔获得诺贝尔化学奖；化学奖；生物技术时代的新纪元生物技术时代的新纪元Paul BergWalter GilbertFrederick Sanger1/2oftheprize1/4oftheprize1/4oftheprize第35页，共78页，编辑于2022年，星期三u 1972 1972年，美国加州大学的年，美国加州大学的BoyerBoyer教授从大肠杆菌中分离出一种新教授从大肠杆菌中分离出一种新的的核酸酶核酸酶EcoREcoR，它可以特异性地切割，它可以特异性地切割DNADNA，这种新的核酸酶就是，这种新的核酸酶就是限制限制性内切酶性内切酶生物学家有了强大的生物刀生物学家有了强大的生物刀。随后，陆续发现了近百种内切酶，可以更加自如地对随后，陆续发现了近百种内切酶，可以更加自如地对DNADNA进进行操作。行操作。BoyerBoyer教授成为美国第一家上市生物公司教授成为美国第一家上市生物公司GenentechGenentech的的副总裁。副总裁。Herbert Boyer 第36页，共78页，编辑于2022年，星期三u 1977 1977年，美国科学家年，美国科学家SangerSanger设计出了一种设计出了一种DNADNA测序测序的方法，即的方法，即双双脱氧法脱氧法；同年，；同年，MaxamMaxam和和GilbergGilberg也发明了一种也发明了一种化学测序方法化学测序方法两种方法为两种方法为DNADNA序列分析提供了序列分析提供了有力工具有力工具，极大地推动了，极大地推动了分子生物学的分子生物学的研究研究。Frederick SangerWalter Gilbert19801980年获得了诺贝年获得了诺贝尔医学和生理学奖尔医学和生理学奖第37页，共78页，编辑于2022年，星期三u 1984 1984年，德国人年，德国人KohlerKohler、美国人、美国人MilsteinMilstein和丹麦人和丹麦人Jerne Jerne 由于发展由于发展了单克隆抗体技术，完善了极微量蛋白质的检测技术而分享了了单克隆抗体技术，完善了极微量蛋白质的检测技术而分享了诺贝尔医学和生理学奖。诺贝尔医学和生理学奖。Niels K.JerneCsar MilsteinGeorges J.F.Khler1/3oftheprize1/3oftheprize1/3oftheprize第38页，共78页，编辑于2022年，星期三u 1986 1986年，美国科学家年，美国科学家MullisMullis发明了发明了聚合酶链式反应技术聚合酶链式反应技术（Polymerase Chain Reaction,PCRPolymerase Chain Reaction,PCR），为分子检测、基因突变、），为分子检测、基因突变、基因工程提供了有力的工具，因此，基因工程提供了有力的工具，因此，19931993年获得诺贝尔化学奖。年获得诺贝尔化学奖。for his invention of the polymerase chain reaction(PCR)methodKary B.Mullis1/2oftheprize第39页，共78页，编辑于2022年，星期三 当然，以上内容只是促进现代生物技术发展的几个重要研究成当然，以上内容只是促进现代生物技术发展的几个重要研究成果和里程碑！果和里程碑！其实，还有许多重要的研究成果：其实，还有许多重要的研究成果：如，如，19281928年年格里菲斯格里菲斯（Frederick GriffithFrederick Griffith）的）的细菌转化实验细菌转化实验；AveryAvery的的离体转化实验离体转化实验等等证明证明DNADNA是遗传物质是遗传物质第40页，共78页，编辑于2022年，星期三 Meselson Meselson 和和StahlStahl关于关于DNADNA的的半保留复制半保留复制等为现代基因工程等为现代基因工程技术奠定了坚实的基础。与此同时，技术奠定了坚实的基础。与此同时，细胞培养技术细胞培养技术、细胞融合技术细胞融合技术、现代发酵工程现代发酵工程、现代酶工程现代酶工程、生物工程下游技术生物工程下游技术和和现代分子检测技术现代分子检测技术等也取得了长足的发展。等也取得了长足的发展。第41页，共78页，编辑于2022年，星期三三、现代生物技术的前景三、现代生物技术的前景 21 21世纪是以生物技术为主的一个世纪，原因在于：世纪是以生物技术为主的一个世纪，原因在于：u 现代生物技术发展迅速，在工业、农业、医药、环境等方面用途广泛现代生物技术发展迅速，在工业、农业、医药、环境等方面用途广泛 u 现代生物技术具有其他技术所无法比拟的优越性，即可持续发展现代生物技术具有其他技术所无法比拟的优越性，即可持续发展 2121世纪生物技术会取得更大的发展，主要表现在：世纪生物技术会取得更大的发展，主要表现在：（一）现代生物技术对人类生活的影响（一）现代生物技术对人类生活的影响 疾病诊断、预防；提高作物产量和质量；开发药物；食品添加剂；创造优良家畜；疾病诊断、预防；提高作物产量和质量；开发药物；食品添加剂；创造优良家畜；净化环境；增加食物营养；解决能源危机等净化环境；增加食物营养；解决能源危机等（二）现代生物技术对经济社会发展及环境的影响（二）现代生物技术对经济社会发展及环境的影响 以上内容与社会发展与环境息息相关以上内容与社会发展与环境息息相关第42页，共78页，编辑于2022年，星期三1 1、生物技术与粮食、生物技术与粮食 提高产量、品质提高产量、品质n普通大米实际上不是普通大米实际上不是“健康食品健康食品”n大大米米中中含含有有一一种种叫叫做做肌肌醇醇六六磷磷酸酸的的小小分分子子，它它能能与与铁铁紧紧紧紧地地结结合合，使得小肠难以吸收食物中的铁使得小肠难以吸收食物中的铁n以大米为主食的人，易患铁缺乏症而导致贫血以大米为主食的人，易患铁缺乏症而导致贫血哪种大米更有益身体健康？哪种大米更有益身体健康？第43页，共78页，编辑于2022年，星期三n转基因水稻转基因水稻 n“金金大大米米”：转转入入胡胡萝萝卜卜素素合合成成相相关关基基因因提提高高大大米米中中维维生生素素A A前体的含量，以减少亚洲人普遍存在的维生素前体的含量，以减少亚洲人普遍存在的维生素A A缺乏症缺乏症n解决铁吸收的问题，往解决铁吸收的问题，往“金大米金大米”中再转入三种基因：中再转入三种基因：n一种是来自真菌的酶基因，这种酶能够把肌醇六磷酸降解掉；一种是来自真菌的酶基因，这种酶能够把肌醇六磷酸降解掉；n一种是来自菜豆的铁蛋白基因，铁蛋白能够储存铁；一种是来自菜豆的铁蛋白基因，铁蛋白能够储存铁；n还有一种是来自印度香米的基因，它生产的蛋白质有助于人的肠道吸收铁还有一种是来自印度香米的基因，它生产的蛋白质有助于人的肠道吸收铁n低过敏性转基因水稻低过敏性转基因水稻n低蛋白转基因水稻低蛋白转基因水稻哪种大米更有益身体健康？哪种大米更有益身体健康？第44页，共78页，编辑于2022年，星期三 超级杂交稻超级杂交稻 20052005年年5 5月月1313日，位于三亚市田独镇新村田洋的中国超级杂交日，位于三亚市田独镇新村田洋的中国超级杂交稻第一块稻第一块“百亩片试种示范田百亩片试种示范田”正式通过了海南省级验收。经正式通过了海南省级验收。经由全国多位农业专家共同检测，这批超级杂交稻的亩产高达由全国多位农业专家共同检测，这批超级杂交稻的亩产高达833.23833.23公斤公斤 功能稻米功能稻米 基尔米：拥有降血压、改善睡眠、减肥美容等功能的大米，售价最基尔米：拥有降血压、改善睡眠、减肥美容等功能的大米，售价最高的一种达元钱斤高的一种达元钱斤生物技术与农业科学生物技术与农业科学第45页，共78页，编辑于2022年，星期三2 2、抗性基因工程育种、抗性基因工程育种 n基因工程为培育抗病虫的作物提供了新的手段基因工程为培育抗病虫的作物提供了新的手段n目前，已经获得的转基因抗虫农作物包括烟草、番茄、马铃目前，已经获得的转基因抗虫农作物包括烟草、番茄、马铃薯、棉花、玉米等薯、棉花、玉米等n在抗逆境育种上的应用为克服干旱、盐碱等提供新思路在抗逆境育种上的应用为克服干旱、盐碱等提供新思路n美国斯坦福大学把仙人掌基因导入小麦、大豆等作物，育成抗旱、美国斯坦福大学把仙人掌基因导入小麦、大豆等作物，育成抗旱、抗逆的新品种。抗逆的新品种。n我国已克隆了耐盐碱相关基因，我国已克隆了耐盐碱相关基因，通过遗传转化已获得了耐盐烟草、通过遗传转化已获得了耐盐烟草、水稻、西红柿、草莓等。水稻、西红柿、草莓等。生物技术与农业科学生物技术与农业科学第46页，共78页，编辑于2022年，星期三转基因抗虫棉转基因抗虫棉 我国是世界上最大的棉花生产国和消费国，约占世界产棉总我国是世界上最大的棉花生产国和消费国，约占世界产棉总量的量的25%25%以上以上 自自9090年代以来，由于棉铃虫在我国大部分棉区持续性大发生年代以来，由于棉铃虫在我国大部分棉区持续性大发生或暴发，给我国棉花生产带来了巨大的威胁，棉农谈虫色变，面或暴发，给我国棉花生产带来了巨大的威胁，棉农谈虫色变，面积、单产、总产一直处于低谷的徘徊阶段积、单产、总产一直处于低谷的徘徊阶段第47页，共78页，编辑于2022年，星期三n我国现已有我国现已有1818个国产抗虫棉品种通过了审定个国产抗虫棉品种通过了审定 ，目前种植的转基因，目前种植的转基因品种中约有一半是国产品种。在全国各棉区正在大面积推广。品种中约有一半是国产品种。在全国各棉区正在大面积推广。n19901990年，美国利用生物技术，合成苏云金芽孢杆菌（年，美国利用生物技术，合成苏云金芽孢杆菌（B.tB.t）杀虫基）杀虫基因，导入棉花获得抗虫转基因棉花因，导入棉花获得抗虫转基因棉花n抗植物虫害的基因有多种，日前经常使用的主要有三种：抗植物虫害的基因有多种，日前经常使用的主要有三种：nBtBt基因基因n从植物中分离出的昆虫的蛋白酶抑制剂，其中应用最广泛从植物中分离出的昆虫的蛋白酶抑制剂，其中应用最广泛的是豇豆胰蛋白酶抑制剂基因的是豇豆胰蛋白酶抑制剂基因(CpTI)(CpTI)n植物凝集素基因植物凝集素基因(lectin gene)(lectin gene)生物技术与农业科学生物技术与农业科学第48页，共78页，编辑于2022年，星期三3 3、花卉基因工程、花卉基因工程n花色工程花色工程n花卉香味工程花卉香味工程n通过合成酶的引入，增强单萜的合成通过合成酶的引入，增强单萜的合成n花卉保鲜花卉保鲜n通过导入反义通过导入反义ACCACC合成酶基因及反义合成酶基因及反义ACCACC氧化酶基氧化酶基因可阻止乙烯生化合成，延长花期和鲜切花寿命因可阻止乙烯生化合成，延长花期和鲜切花寿命 n花卉抗性基因工程花卉抗性基因工程第49页，共78页，编辑于2022年，星期三圆个缤纷的梦圆个缤纷的梦花色工程花色工程n花色素主要由类黄酮、类胡萝卜素、生物花色素主要由类黄酮、类胡萝卜素、生物碱三类物质决定碱三类物质决定 n影响花色的因子还有影响花色的因子还有共色作用、液泡的共色作用、液泡的酸酸碱值碱值及及细胞细胞的的形状形状等等生物技术与农业科学生物技术与农业科学第50页，共78页，编辑于2022年，星期三基因工程改变花色的途径基因工程改变花色的途径n通过引入外源基因来补充某些通过引入外源基因来补充某些品种缺乏合成某些颜色的能力品种缺乏合成某些颜色的能力n利用反义利用反义RNARNA和共抑制技术抑和共抑制技术抑制基因的活性，造成无色底制基因的活性，造成无色底物的积累，使花的颜色变浅物的积累，使花的颜色变浅或变成无色