现代食品生物技术绪论.ppt
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1、 Modern Food Biotechnology现代食品生物技术现代食品生物技术n n授课专业与年级授课专业与年级:现代食品生物技术现代食品生物技术2009级级n n授课教师:王慧超授课教师:王慧超 n n时间:时间:2011年年9月月2011年年12月月n n联系方式:联系方式:n n 上本课程的几点基本要求1.不迟到、不早退,不旷课且一般不请事假不迟到、不早退,不旷课且一般不请事假,决不允许代请任何理由的事假。决不允许代请任何理由的事假。2.确实因病不能上课,愈后须出示医生的诊断确实因病不能上课,愈后须出示医生的诊断书。书。3.遵守课堂纪律,决不在课上私下说话。遵守课堂纪律,决不在课上
2、私下说话。4.同学之间的座位要集中。同学之间的座位要集中。5.认真做作业,绝不抄袭他人作业,按时交认真做作业,绝不抄袭他人作业,按时交作业。作业。6.特别强调特别强调:上课一定要上课一定要用心听讲用心听讲、作好笔记,、作好笔记,课后课后及时复习、总结及时复习、总结。返回关于本课程(理论课)的考核方式n n1.迟到、早退,每次扣迟到、早退,每次扣0.5分,无故旷课,每分,无故旷课,每次扣次扣1分,从学期总成绩中扣除,最多扣至分,从学期总成绩中扣除,最多扣至5分。分。n n2.理论课总成绩,包括平时作业成绩理论课总成绩,包括平时作业成绩(30%)和期末考试成绩()和期末考试成绩(70%)。平时作)
3、。平时作业成绩为每次作业成绩之和除以本学期作业成绩为每次作业成绩之和除以本学期作业的总次数。如某次作业未交,该次作业业的总次数。如某次作业未交,该次作业成绩将记为成绩将记为0分。分。课程安排:n n 总总 学学 时:时:34n n 周周 学学 时:时:2n n 授课周数:授课周数:17第一章第一章 食品生物技术总论食品生物技术总论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一节第一节 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 生物技术代表着生物技术代表着高新技术高新技术,但至今还没有一个统一的定义。,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而从学术
4、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“Biotechnology”“Biotechnology”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术之间技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、细胞生物学、微
5、生物学和化学工程生物技术是将生物化学、细胞生物学、微生物学和化学工程等应用于工业生产过程及环境保护的技术。等应用于工业生产过程及环境保护的技术。(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(酶或活细胞酶或活细胞)的作用对物料进行加工,以提供产品为社会服务的的作用对物料进行加工,以提供产品为社会服务的技术技术(四)(四)19851985年年Moo-YoungMoo-Young主编的综合生物技术中的主编的综合生物技术中的定义定义 生物技术是对生物作用和
6、生物物料加以评价和应用,并进行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工业产品生产的技术 生物技术包括:生物技术包括: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;酶和细胞固定化技术;酶和细胞固定化技术;植物脱毒和快速繁殖技术;植物脱毒和快速繁殖技术;动物和动物和植物细胞大量培养技术;植物细胞大量培养技术;动物胚胎工程技术;动物胚胎工
7、程技术;现代微生物发现代微生物发酵技术酵技术(高密度发酵、连续发酵和其他新型发酵技术高密度发酵、连续发酵和其他新型发酵技术);现代生现代生物反应工程和分离工程;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n n(一)基因工程(一)基因工程(Gene engineeringGene engineering)n n是是是是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
8、年代以后兴起的一门新技术,也称DNADNADNADNA重组技术重组技术重组技术重组技术 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、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导入某种宿主细导入某种宿主细导入某种宿主细导入某种
9、宿主细胞中,从而改变它们的遗传性质。这种创造新生胞中,从而改变它们的遗传性质。这种创造新生胞中,从而改变它们的遗传性质。这种创造新生胞中,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物并赋予新生物以特殊功能的过程称为基因工程物并赋予新生物以特殊功能的过程称为基因工程物并赋予新生物以特殊功能的过程称为基因工程 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(也称也称细胞杂交技术细胞杂交技术)、细胞拆分、染色体工程和、细胞
10、拆分、染色体工程和繁殖生物学技术等繁殖生物学技术等(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,以及产品的分和控制,生化反应器的设计,以及产品的分离、提取和精制等技术离、提取和精制等技术 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
11、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 生生物物技技术术中中的的五五大大工工程程之之间间是是相相互互依依赖赖、密密切切联联系系、难难于于分分割的。割的。u 在在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
12、工程程或细胞工程来实现它的潜在的经济价值。或细胞工程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分离出来的一部分,也是同发酵工程密不可分的技术。中分离出来的一部分,也是同发酵工程密不可分的技术。u 细细胞胞工工程程中中的的动动物物和和植植物物细细胞胞大大量量培培养养技技术术原原理理类类似似于于发发酵酵工工程。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 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
13、展与食品发展的历史是密不可分的,对促进人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:类社会的文明发展有着非常重要的意义,其发展简史如下:类社会的文明发展有着非常重要的意义,其发展简史如下:类社会的文明发展有着非常重要的意义,其发展简史如下:uu BC 6000 BC 6000 BC 6000 BC 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
14、物微生物发酵生产酒发酵生产酒发酵生产酒发酵生产酒精;精;精;精;uu 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;uu BC 4000 BC 4000 BC 4000 BC 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;uu BC 221 BC 221 BC 221 BC 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
15、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、酱油和醋第二节第二节 生物技术的形成和发展生物技术的形成和发展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)基督教修道院的修士士格里高格里高孟德尔孟德尔(GregorGregor Johann Mendel Johann Mendel),根据他),根据他8 8年年植物杂交实验的结果,植物杂交实验的结果,2 2月月8 8日在当地的科学协会上宣读了一日在当地的科学协会上宣读了一篇题为篇题为“植物杂交实验植物杂交实验”的论文,的论文,18661866年正式发表在该协会年正式
16、发表在该协会的会刊上。的会刊上。但这一伟大的发现被搁但这一伟大的发现被搁置了置了3535年,孟德尔临终前说:年,孟德尔临终前说:“等着瞧吧,我的时代总有等着瞧吧,我的时代总有一天要来临一天要来临”u 18851885年,年,巴斯德巴斯德(Louis Pasteur)Louis Pasteur)首先证实发酵首先证实发酵是由是由微生物微生物引起的,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 2020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纯种培养技术技术发酵生产发酵生产丙酮和丁醇丙酮和丁醇;u 同时代,同时代,Alexander Flemi
17、ngAlexander Fleming爵士发现了爵士发现了青霉菌青霉菌可以可以产生产生青霉素青霉素,5050年代青霉素大量生产,为人类疾病治疗做年代青霉素大量生产,为人类疾病治疗做出了巨大贡献,同时带动了出了巨大贡献,同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生物技术,以上属于传统传统意义上的生物技术,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。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
18、者是谁?n n他为什么能发现细菌他为什么能发现细菌?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,但是他世纪的荷兰人列文虎克并非职业科学家,但是他世纪的荷兰人列文虎克并非职业科学家,但是他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十分热衷自己制造显微镜十分热衷自己制造显微镜十分热衷自己制造显微镜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,倍的显微镜,倍的显微镜,倍的显微镜,是世界先进水平是世界先进水平是世界先进
19、水平是世界先进水平列文列文虎克虎克用自制的显用自制的显微镜观察酵微镜观察酵母菌、人的母菌、人的精液、雨水精液、雨水中的微生物中的微生物等,发现了等,发现了一个新的世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?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英国英国英国皇家学会,从此名扬天下,
20、被誉为细菌学的开创者皇家学会,从此名扬天下,被誉为细菌学的开创者皇家学会,从此名扬天下,被誉为细菌学的开创者皇家学会,从此名扬天下,被誉为细菌学的开创者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:微小微小微小微小的世界是怎样的的世界是怎样的的世界是怎样的的世界是怎样的?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:自制显微自制显微自制显微自制显微镜镜镜镜,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
21、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:把观察结果把观察结果把观察结果把观察结果寄给英国皇家学会寄给英国皇家学会寄给英国皇家学会寄给英国皇家学会n n 他的做法就是一个标准的科他的做法就是一个标准的科他的做法就是一个标准的科他的做法就是一个标准的科学探究过程学探究过程学探究过程学探究过程n n他还发现了毛细血管、人类他还发现了毛细血管、人类他还发现了毛细血管、人类他还发现了毛细血管、人类的精子、多种原生动物,成的精子、多种原生动物,成的精子、多种原生动物,成的精子、多种原生动物,成功绝非偶然遗憾:微生物从功绝非偶然遗憾:微生物
22、从功绝非偶然遗憾:微生物从功绝非偶然遗憾:微生物从哪来?哪来?哪来?哪来?微生物学之父:法国人路易斯微生物学之父:法国人路易斯巴斯巴斯德德n n巴斯德以严谨的科学精神向世人揭示了细菌的许多巴斯德以严谨的科学精神向世人揭示了细菌的许多巴斯德以严谨的科学精神向世人揭示了细菌的许多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秘密。例如,细菌不会在自然界凭空出现秘密。例如,细菌不会在自然界凭空出现秘密。例如,细菌不会在自然界凭空出现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
23、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、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
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