食品生物技术 (2)幻灯片.ppt
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1、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)BiotechnologyBiotechno
2、logy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
3、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,
4、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
5、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
6、,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DNADNADN
7、ADNA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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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(Greg
14、or 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
15、 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
16、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
17、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
18、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
19、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
20、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19001900190019
21、00,6,246,246,246,24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
22、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
23、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
24、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
25、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
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