生物環(huán)境與工程

1、農(nóng)業(yè)生物環(huán)境工程農(nóng)業(yè)生物環(huán)境工程柳志強(qiáng)柳志強(qiáng)QQ：89634073第一章第一章 緒緒 論論一、現(xiàn)代生物技術(shù)的概念一、現(xiàn)代生物技術(shù)的概念二、生物技術(shù)的發(fā)展簡史二、生物技術(shù)的發(fā)展簡史三、現(xiàn)代生物技術(shù)的主要應(yīng)用三、現(xiàn)代生物技術(shù)的主要應(yīng)用傳統(tǒng)生物技術(shù)：傳統(tǒng)生物技術(shù)：制造醬、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其它食制造醬、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其它食品的傳統(tǒng)工藝。品的傳統(tǒng)工藝?，F(xiàn)代生物技術(shù)：現(xiàn)代生物技術(shù)：轉(zhuǎn)基因食品轉(zhuǎn)基因食品克隆羊克隆羊指指2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代末年代末8080年代初發(fā)展起來的，以現(xiàn)年代初發(fā)展起來的，以現(xiàn)代生物學(xué)研究成果為基礎(chǔ)，以代生物學(xué)研究成果為基礎(chǔ)，以基因工程為核心基因工程為核心的

2、新的新興學(xué)科。興學(xué)科。一、現(xiàn)代生物技術(shù)的概念現(xiàn)代生物技術(shù)的概念生物技術(shù)（生物技術(shù)（biotechnology）：）：也稱生物工程（也稱生物工程（bioengineering），是指人們以現(xiàn)），是指人們以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，采用理，采用先進(jìn)的工程技術(shù)手段先進(jìn)的工程技術(shù)手段，按照預(yù)先的設(shè)計(jì)，按照預(yù)先的設(shè)計(jì)改造生物體改造生物體或加工或加工生物原料生物原料，為人類生產(chǎn)出所需，為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達(dá)到某種目的。產(chǎn)品或達(dá)到某種目的。 生物技術(shù)是由多學(xué)科綜合而成的一門新學(xué)科。生物技術(shù)是由多學(xué)科綜合而成的一門新學(xué)科。（一）（一） 生物技術(shù)

3、的含義生物技術(shù)的含義五項(xiàng)技術(shù)五項(xiàng)技術(shù)基因工程基因工程細(xì)胞工程細(xì)胞工程發(fā)酵工程發(fā)酵工程酶工程酶工程蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程1、先進(jìn)的工程技術(shù)手段、先進(jìn)的工程技術(shù)手段2、生物體與生物原料、生物體與生物原料生物體生物體：指經(jīng)改造而獲得優(yōu)良特性的動(dòng)物、植：指經(jīng)改造而獲得優(yōu)良特性的動(dòng)物、植物或微生物品系。物或微生物品系。生物原料生物原料：指生物體的某一部分或其生長過程：指生物體的某一部分或其生長過程產(chǎn)生的能利用的物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪、產(chǎn)生的能利用的物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪、纖維素等有機(jī)物或無機(jī)物。纖維素等有機(jī)物或無機(jī)物。3、生產(chǎn)的是什么樣的產(chǎn)品，有什么目的？、生產(chǎn)的是什么樣的產(chǎn)品，有什么目的？產(chǎn)品涉

4、及產(chǎn)品涉及：醫(yī)藥、食品、化工原料、能源、金：醫(yī)藥、食品、化工原料、能源、金屬等。屬等。生產(chǎn)目的生產(chǎn)目的：進(jìn)行疾病的預(yù)防、診斷與治療、環(huán)：進(jìn)行疾病的預(yù)防、診斷與治療、環(huán)境污染的檢測和治理等。境污染的檢測和治理等。1、基因工程（、基因工程（gene engineering）（二）生物技術(shù)的內(nèi)容（二）生物技術(shù)的內(nèi)容在基因水平上的操作并改變生物遺傳特性的技術(shù)。在基因水平上的操作并改變生物遺傳特性的技術(shù)。指將一種生物體（指將一種生物體（供體供體）的基因與）的基因與載體載體在體外進(jìn)行在體外進(jìn)行拼接重組，然后轉(zhuǎn)入另一種生物體（拼接重組，然后轉(zhuǎn)入另一種生物體（受體受體）內(nèi)，使）內(nèi)，使之按照人們的意愿穩(wěn)定遺傳并

5、表達(dá)出新產(chǎn)物或新性之按照人們的意愿穩(wěn)定遺傳并表達(dá)出新產(chǎn)物或新性狀的狀的DNA體外操作程序，也稱為體外操作程序，也稱為分子克隆技術(shù)分子克隆技術(shù)。該技術(shù)構(gòu)建的生物該技術(shù)構(gòu)建的生物具有新的遺傳性狀具有新的遺傳性狀。目的基因 載體DNA(限制性內(nèi)切酶切開)宿主細(xì)胞重組體已轉(zhuǎn)化的宿主細(xì)胞繁殖陽性克隆株表達(dá)基基因因工工程程示示意意圖圖2、細(xì)胞工程（、細(xì)胞工程（cell engineering）是指以是指以細(xì)胞細(xì)胞為基本單位，在為基本單位，在體外體外條件下進(jìn)行條件下進(jìn)行培養(yǎng)培養(yǎng)、繁殖繁殖或或人為地使細(xì)胞某些生物學(xué)特性按人們的意愿人為地使細(xì)胞某些生物學(xué)特性按人們的意愿發(fā)生改變發(fā)生改變，從而達(dá)到改良生物品種和創(chuàng)

6、造新品種的，從而達(dá)到改良生物品種和創(chuàng)造新品種的目的，加速繁育動(dòng)植物個(gè)體，或獲得某種有用物質(zhì)目的，加速繁育動(dòng)植物個(gè)體，或獲得某種有用物質(zhì)的技術(shù)。的技術(shù)。細(xì)胞工程主要包括：細(xì)胞工程主要包括：動(dòng)植物細(xì)胞的體外培養(yǎng)技術(shù)動(dòng)植物細(xì)胞的體外培養(yǎng)技術(shù)、細(xì)胞融合技術(shù)細(xì)胞融合技術(shù)、細(xì)胞器移植技術(shù)細(xì)胞器移植技術(shù)等。等。3、 發(fā)酵工程（發(fā)酵工程（fermentation engineering）指利用包括指利用包括工程微生物工程微生物在內(nèi)的某些在內(nèi)的某些微生物微生物或或動(dòng)動(dòng)、植物細(xì)胞及其特定功能植物細(xì)胞及其特定功能，通過現(xiàn)代工程技術(shù)手段，通過現(xiàn)代工程技術(shù)手段（主要是（主要是發(fā)酵罐發(fā)酵罐或或生物反應(yīng)器生物反應(yīng)器的自動(dòng)化

7、、高效化、的自動(dòng)化、高效化、功能多樣化、大型化）生產(chǎn)各種特定的有用物質(zhì)；功能多樣化、大型化）生產(chǎn)各種特定的有用物質(zhì)；或者把微生物直接用于某些工業(yè)化生產(chǎn)的一種技或者把微生物直接用于某些工業(yè)化生產(chǎn)的一種技術(shù)。術(shù)。又稱為又稱為微生物工程微生物工程。大型發(fā)酵罐大型發(fā)酵罐4、酶工程（、酶工程（enzyme engineering）是利用是利用酶酶、細(xì)胞器細(xì)胞器或或細(xì)胞細(xì)胞所具有的所具有的特異催化功能特異催化功能或或?qū)γ高M(jìn)行修飾改造對酶進(jìn)行修飾改造，并借助生物反應(yīng)器和工藝過程，并借助生物反應(yīng)器和工藝過程來生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品的技術(shù)。來生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品的技術(shù)。主要包括：主要包括：酶的固定化技術(shù)酶的固定化技術(shù)、細(xì)

8、胞固定化技術(shù)細(xì)胞固定化技術(shù)、酶酶的修飾改造技術(shù)的修飾改造技術(shù)及及酶反應(yīng)器的設(shè)計(jì)技術(shù)酶反應(yīng)器的設(shè)計(jì)技術(shù)等。等。5、蛋白質(zhì)工程（、蛋白質(zhì)工程（protein engineering）是指在是指在基因工程基因工程的基礎(chǔ)上，結(jié)合的基礎(chǔ)上，結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)晶學(xué)蛋白質(zhì)結(jié)晶學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和和蛋白質(zhì)化學(xué)蛋白質(zhì)化學(xué)等多學(xué)科的基礎(chǔ)知等多學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)，通過識(shí)，通過對基因的人工定向改造對基因的人工定向改造等手段，從而達(dá)等手段，從而達(dá)到對蛋白質(zhì)進(jìn)行修飾、改造、拼接以生產(chǎn)能滿足到對蛋白質(zhì)進(jìn)行修飾、改造、拼接以生產(chǎn)能滿足人類需要的新型蛋白質(zhì)的技術(shù)。人類需要的新型蛋白質(zhì)的技術(shù)。 上述技術(shù)并不是各自獨(dú)立的，它們

9、彼此之間是上述技術(shù)并不是各自獨(dú)立的，它們彼此之間是互相聯(lián)系、互相滲透的?；ハ嗦?lián)系、互相滲透的?；蚬こ袒蚬こ涛⑸镂⑸锕こ叹こ叹l(fā)酵工程發(fā)酵工程蛋白質(zhì)或酶蛋白質(zhì)或酶動(dòng)植物個(gè)體或細(xì)胞動(dòng)植物個(gè)體或細(xì)胞細(xì)胞工程細(xì)胞工程優(yōu)良動(dòng)植物品系優(yōu)良動(dòng)植物品系蛋白質(zhì)工程或酶工程蛋白質(zhì)工程或酶工程產(chǎn)品產(chǎn)品現(xiàn)代生物技術(shù)五大工程之間的相互關(guān)系現(xiàn)代生物技術(shù)五大工程之間的相互關(guān)系（三）生物技術(shù)涉及的學(xué)科（三）生物技術(shù)涉及的學(xué)科生物技術(shù)生物技術(shù)生物科學(xué)生物科學(xué)工程技術(shù)工程技術(shù)分子生物學(xué)分子生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)微生物學(xué)微生物學(xué)免疫生物學(xué)免疫生物學(xué)動(dòng)、植物生理學(xué)動(dòng)、植物生理學(xué)生物化學(xué)生物化學(xué)遺傳學(xué)遺傳學(xué)化學(xué)化學(xué)化學(xué)工

10、程學(xué)化學(xué)工程學(xué)數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)微電子技術(shù)微電子技術(shù)計(jì)算機(jī)科學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)生物技術(shù)所涉及的行業(yè)種類生物技術(shù)所涉及的行業(yè)種類行業(yè)種類行業(yè)種類經(jīng)營范圍經(jīng)營范圍疾病治療疾病治療用于控制人類疾病的醫(yī)藥產(chǎn)品，包括抗生素、生物用于控制人類疾病的醫(yī)藥產(chǎn)品，包括抗生素、生物藥品、基因治療藥品、基因治療診斷診斷臨床檢測與診斷，食品、環(huán)境與農(nóng)業(yè)檢測臨床檢測與診斷，食品、環(huán)境與農(nóng)業(yè)檢測農(nóng)業(yè)、林業(yè)與園藝農(nóng)業(yè)、林業(yè)與園藝新的農(nóng)作物或動(dòng)物，肥料，殺蟲劑新的農(nóng)作物或動(dòng)物，肥料，殺蟲劑食品食品擴(kuò)大食品、飲料及營養(yǎng)素的來源擴(kuò)大食品、飲料及營養(yǎng)素的來源環(huán)境環(huán)境廢物處理、生物凈化及新能源廢物處理、生物凈化及新能源化學(xué)品化學(xué)品酶、酶、DNA/R

11、NA及特殊化學(xué)品及特殊化學(xué)品設(shè)備設(shè)備由生物技術(shù)生產(chǎn)的金屬、生物反應(yīng)器、計(jì)算機(jī)芯片由生物技術(shù)生產(chǎn)的金屬、生物反應(yīng)器、計(jì)算機(jī)芯片及生物技術(shù)使用的設(shè)備及生物技術(shù)使用的設(shè)備二、生物技術(shù)發(fā)展簡史二、生物技術(shù)發(fā)展簡史生物技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了生物技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段三個(gè)階段：作坊式的生物技術(shù)作坊式的生物技術(shù)：以制酒、食品加工、農(nóng)業(yè)、畜：以制酒、食品加工、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)為主；牧業(yè)為主；工業(yè)化生物技術(shù)工業(yè)化生物技術(shù)：以抗生素為代表，發(fā)酵工程為主：以抗生素為代表，發(fā)酵工程為主要技術(shù)；要技術(shù)；現(xiàn)代生物技術(shù)現(xiàn)代生物技術(shù)：以基因工程為源頭的，基因工程和：以基因工程為源頭的，基因工程和基因組工程為主導(dǎo)技術(shù)與其他技術(shù)相互交叉

12、、滲透基因組工程為主導(dǎo)技術(shù)與其他技術(shù)相互交叉、滲透的一項(xiàng)高新技術(shù)。的一項(xiàng)高新技術(shù)。第一階段第一階段：我國我國：在石器時(shí)代，人民就利用谷物釀酒；周代：在石器時(shí)代，人民就利用谷物釀酒；周代以后，開始制作豆腐、醬和醋；公元以后，開始制作豆腐、醬和醋；公元10世紀(jì)就有世紀(jì)就有了預(yù)防天花的活疫苗。了預(yù)防天花的活疫苗。國外國外：公元前：公元前6000年蘇美爾人和巴比倫人就已開年蘇美爾人和巴比倫人就已開始發(fā)酵啤酒；埃及人在公元前始發(fā)酵啤酒；埃及人在公元前4000年就開始制作年就開始制作面包。面包。生物技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)階段生物技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)階段第二階段第二階段：隨著顯微技術(shù)的發(fā)展，隨著顯微技術(shù)的發(fā)展，19世紀(jì)世紀(jì)60年

13、代法國科學(xué)家年代法國科學(xué)家巴斯德證實(shí)了巴斯德證實(shí)了發(fā)酵是由微生物引起的發(fā)酵是由微生物引起的，并建立了，并建立了微生物的純種培養(yǎng)技術(shù)，從而為發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展微生物的純種培養(yǎng)技術(shù)，從而為發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。提供了理論基礎(chǔ)。從此，發(fā)酵技術(shù)被廣泛應(yīng)用于食品、抗生素和化從此，發(fā)酵技術(shù)被廣泛應(yīng)用于食品、抗生素和化工原料的生產(chǎn)。工原料的生產(chǎn)。1676年，荷蘭人年，荷蘭人列文虎克列文虎克(16321723)制成了能放大制成了能放大170300倍的顯微鏡，并首先觀察到了微生物。倍的顯微鏡，并首先觀察到了微生物。 19世紀(jì)世紀(jì)60年代，法國科學(xué)家年代，法國科學(xué)家巴斯德巴斯德首先證實(shí)發(fā)酵是由微生物引首先證實(shí)

14、發(fā)酵是由微生物引起的，并首先建立了微生物的純種培養(yǎng)技術(shù)，從而為發(fā)酵技術(shù)起的，并首先建立了微生物的純種培養(yǎng)技術(shù)，從而為發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)，使發(fā)酵技術(shù)納入了科學(xué)的軌道。的發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)，使發(fā)酵技術(shù)納入了科學(xué)的軌道。 20世紀(jì)世紀(jì)20年代，工業(yè)生產(chǎn)中開始采用年代，工業(yè)生產(chǎn)中開始采用大規(guī)模的純種培養(yǎng)技術(shù)發(fā)酵大規(guī)模的純種培養(yǎng)技術(shù)發(fā)酵化工原料化工原料丙酮、丁醇丙酮、丁醇等。等。 1928年，青霉素的發(fā)現(xiàn)使生物技術(shù)年，青霉素的發(fā)現(xiàn)使生物技術(shù) 擴(kuò)展到擴(kuò)展到抗生素產(chǎn)品抗生素產(chǎn)品。20世紀(jì)世紀(jì) 50年代和年代和60年代，生物技術(shù)增年代，生物技術(shù)增添了添了氨基酸發(fā)酵和酶制劑氨基酸發(fā)酵和酶制劑工業(yè)新成員

15、。工業(yè)新成員。傳統(tǒng)生物技術(shù)有如下特點(diǎn)：傳統(tǒng)生物技術(shù)有如下特點(diǎn)：主要通過微生物初級發(fā)酵獲得產(chǎn)品，僅僅局限在主要通過微生物初級發(fā)酵獲得產(chǎn)品，僅僅局限在微生物發(fā)酵和化學(xué)工程領(lǐng)域；微生物發(fā)酵和化學(xué)工程領(lǐng)域；一般不改變微生物的遺傳物質(zhì)，也沒有出現(xiàn)新的一般不改變微生物的遺傳物質(zhì)，也沒有出現(xiàn)新的微生物遺傳性狀；微生物遺傳性狀；生產(chǎn)過程簡單，上游主要是培養(yǎng)大量的微生物、生產(chǎn)過程簡單，上游主要是培養(yǎng)大量的微生物、對粗材料進(jìn)行加工即進(jìn)行發(fā)酵和轉(zhuǎn)化，通過誘變對粗材料進(jìn)行加工即進(jìn)行發(fā)酵和轉(zhuǎn)化，通過誘變選育良種，下游主要對產(chǎn)品進(jìn)行純化；選育良種，下游主要對產(chǎn)品進(jìn)行純化；生產(chǎn)周期長，費(fèi)用高，產(chǎn)量低，效率差。生產(chǎn)周期長，費(fèi)

16、用高，產(chǎn)量低，效率差。第三階段第三階段：以以20世紀(jì)世紀(jì)70年代年代DNA重組技術(shù)重組技術(shù)的建立為標(biāo)志。的建立為標(biāo)志。隨著基因工程技術(shù)的形成和發(fā)展，帶動(dòng)了現(xiàn)代發(fā)隨著基因工程技術(shù)的形成和發(fā)展，帶動(dòng)了現(xiàn)代發(fā)酵工程、現(xiàn)代酶工程、現(xiàn)代細(xì)胞工程以及蛋白質(zhì)酵工程、現(xiàn)代酶工程、現(xiàn)代細(xì)胞工程以及蛋白質(zhì)工程的發(fā)展，加速了基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和生工程的發(fā)展，加速了基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和生物信息學(xué)的產(chǎn)生以及生物芯片、組織工程等新技物信息學(xué)的產(chǎn)生以及生物芯片、組織工程等新技術(shù)的興起，促進(jìn)了現(xiàn)代生物技術(shù)的不斷發(fā)展。術(shù)的興起，促進(jìn)了現(xiàn)代生物技術(shù)的不斷發(fā)展?，F(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展1953年，沃森和克里克發(fā)現(xiàn)了

17、年，沃森和克里克發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，奠定了雙螺旋結(jié)構(gòu)，奠定了現(xiàn)代分子生物學(xué)的基礎(chǔ)。現(xiàn)代分子生物學(xué)的基礎(chǔ)。1957年，克里克又提出了遺傳信息傳遞的年，克里克又提出了遺傳信息傳遞的“中心法則中心法則”。1961年遺傳密碼破譯，揭開了年遺傳密碼破譯，揭開了DNA編碼的遺傳信息傳遞給編碼的遺傳信息傳遞給蛋白質(zhì)的秘密。蛋白質(zhì)的秘密。 1972年，斯坦福大學(xué)的年，斯坦福大學(xué)的保羅保羅伯特伯特小組小組首先實(shí)現(xiàn)了首先實(shí)現(xiàn)了DNA體外重組體外重組，標(biāo)志著生，標(biāo)志著生物技術(shù)的核心技術(shù)物技術(shù)的核心技術(shù)-基因工程技術(shù)的基因工程技術(shù)的開始。開始。 1980年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主Paul Berg SV

18、40 DNA+ 噬菌體噬菌體 DNA 現(xiàn)代生物技術(shù)的特征（現(xiàn)代生物技術(shù)的特征（六高六高）：）：高效益高效益 高智力高智力 高投入高投入高競爭高競爭 高風(fēng)險(xiǎn)高風(fēng)險(xiǎn) 高勢能高勢能現(xiàn)代生物技術(shù)與電子信息技術(shù)和新材料技術(shù)一樣，現(xiàn)代生物技術(shù)與電子信息技術(shù)和新材料技術(shù)一樣，是當(dāng)今極重要的三大高新技術(shù)之一。是當(dāng)今極重要的三大高新技術(shù)之一。它的發(fā)展已深刻影響到人類的生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、它的發(fā)展已深刻影響到人類的生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)衛(wèi)生、食品、能源、環(huán)保等各個(gè)領(lǐng)域，給人類醫(yī)學(xué)衛(wèi)生、食品、能源、環(huán)保等各個(gè)領(lǐng)域，給人類帶來了大量有價(jià)和無價(jià)的效益。帶來了大量有價(jià)和無價(jià)的效益。三、現(xiàn)代生物技術(shù)的主要應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)的主

19、要應(yīng)用（一）生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)（一）生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)1、提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)、提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)a. 培育抗逆的作物優(yōu)良品系培育抗逆的作物優(yōu)良品系轉(zhuǎn)基因技術(shù)可獲得轉(zhuǎn)基因技術(shù)可獲得抗寒、抗旱、抗鹽、抗病蟲等抗寒、抗旱、抗鹽、抗病蟲等抗逆特性及品質(zhì)優(yōu)良抗逆特性及品質(zhì)優(yōu)良的作物新品系。的作物新品系。轉(zhuǎn)基因作物包括了：馬鈴薯、油菜、煙草、玉米、轉(zhuǎn)基因作物包括了：馬鈴薯、油菜、煙草、玉米、番茄、甜菜、棉花、大豆、苜蓿等番茄、甜菜、棉花、大豆、苜蓿等我國我國：已培育了包括水稻、棉花、小麥、油菜、甘：已培育了包括水稻、棉花、小麥、油菜、甘蔗等一大批作物新品系。蔗等一大批作物新品系。將將蘇云金芽孢桿菌蘇云金芽孢桿

20、菌的的Bt殺蟲蛋白基因轉(zhuǎn)入棉花，培殺蟲蛋白基因轉(zhuǎn)入棉花，培育抗蟲棉，對棉鈴蟲殺蟲率高達(dá)育抗蟲棉，對棉鈴蟲殺蟲率高達(dá)80以上。以上。b. 植物種苗的工廠化生產(chǎn)植物種苗的工廠化生產(chǎn)利用利用細(xì)胞工程技術(shù)細(xì)胞工程技術(shù)可對優(yōu)良品種進(jìn)行大量的快速無可對優(yōu)良品種進(jìn)行大量的快速無性繁殖，實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)。性繁殖，實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)。利用利用植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞的全能性可從植物的根、莖、葉、果、可從植物的根、莖、葉、果、穗、胚珠、花藥或花粉等植物器官或組織取得一定穗、胚珠、花藥或花粉等植物器官或組織取得一定量的量的細(xì)胞細(xì)胞，在試管中培養(yǎng)這些細(xì)胞，使之生長成為，在試管中培養(yǎng)這些細(xì)胞，使之生長成為愈傷組織愈傷組織；愈

21、傷組織具有很強(qiáng)的的繁殖能力，可在；愈傷組織具有很強(qiáng)的的繁殖能力，可在試管內(nèi)大量繁殖；在一定的激素作用下，愈傷組織試管內(nèi)大量繁殖；在一定的激素作用下，愈傷組織可分化出根、莖、葉，成為一株可分化出根、莖、葉，成為一株小苗小苗。一個(gè)一個(gè)10m2的溫室內(nèi)，可繁殖的溫室內(nèi)，可繁殖1萬萬50萬株小苗。萬株小苗。該項(xiàng)技術(shù)可使有價(jià)值的、自然繁殖慢的植物在該項(xiàng)技術(shù)可使有價(jià)值的、自然繁殖慢的植物在很短很短的時(shí)間內(nèi)在有限的空間內(nèi)進(jìn)行大量繁殖的時(shí)間內(nèi)在有限的空間內(nèi)進(jìn)行大量繁殖。利用植物微繁殖技術(shù)還可培育出不帶病毒的利用植物微繁殖技術(shù)還可培育出不帶病毒的脫毒苗脫毒苗。植物微繁殖技術(shù)已廣泛應(yīng)用于植物微繁殖技術(shù)已廣泛應(yīng)用于

22、花卉、果樹、蔬菜、花卉、果樹、蔬菜、藥用植物和農(nóng)作物藥用植物和農(nóng)作物的的快速繁殖快速繁殖，實(shí)現(xiàn)商品化生產(chǎn)。，實(shí)現(xiàn)商品化生產(chǎn)。我國建立了多種植物試管苗的生產(chǎn)線，如葡萄、蘋我國建立了多種植物試管苗的生產(chǎn)線，如葡萄、蘋果、香蕉、柑橘、花卉等。果、香蕉、柑橘、花卉等。c. 提高糧食品質(zhì)提高糧食品質(zhì) 培育出品質(zhì)好、營養(yǎng)價(jià)值高的作物新品系。培育出品質(zhì)好、營養(yǎng)價(jià)值高的作物新品系。耐貯藏的番茄；耐貯藏的番茄；蛋白質(zhì)含量較高的大米；蛋白質(zhì)含量較高的大米；改變玉米、水稻等作物中淀粉含量和直鏈與支鏈改變玉米、水稻等作物中淀粉含量和直鏈與支鏈淀粉的比例。淀粉的比例。d. 生物固氮，減少化肥使用量生物固氮，減少化肥使用

23、量 將將固氮基因固氮基因轉(zhuǎn)移到作物根際周圍的微生物體內(nèi)，可轉(zhuǎn)移到作物根際周圍的微生物體內(nèi)，可使得這些微生物進(jìn)行生物固氮，從而減少化肥的使使得這些微生物進(jìn)行生物固氮，從而減少化肥的使用量。用量。日本日本學(xué)者研究的含有轉(zhuǎn)固氮基因的微生物為水稻提學(xué)者研究的含有轉(zhuǎn)固氮基因的微生物為水稻提供供1/5的需氮量；的需氮量；我國我國構(gòu)建的構(gòu)建的12株水稻糞產(chǎn)堿菌耐銨工程菌，可節(jié)約株水稻糞產(chǎn)堿菌耐銨工程菌，可節(jié)約化肥化肥1/5，平均增產(chǎn)，平均增產(chǎn)512.5。2、發(fā)展畜牧業(yè)生產(chǎn)、發(fā)展畜牧業(yè)生產(chǎn)a. 動(dòng)物的大量快速無性繁殖動(dòng)物的大量快速無性繁殖由于動(dòng)物細(xì)胞也具有細(xì)胞的全能性，因此，動(dòng)物細(xì)由于動(dòng)物細(xì)胞也具有細(xì)胞的全能

24、性，因此，動(dòng)物細(xì)胞也可以進(jìn)行體外大量的快速無性繁殖。胞也可以進(jìn)行體外大量的快速無性繁殖。胚胎細(xì)胞胚胎細(xì)胞 體細(xì)胞體細(xì)胞目前，已經(jīng)有克隆羊（多莉）、克隆牛、克隆豬等。目前，已經(jīng)有克隆羊（多莉）、克隆牛、克隆豬等。b. 培育動(dòng)物的優(yōu)良品系培育動(dòng)物的優(yōu)良品系利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，可將與動(dòng)物優(yōu)良品質(zhì)有關(guān)的基因利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，可將與動(dòng)物優(yōu)良品質(zhì)有關(guān)的基因轉(zhuǎn)移到動(dòng)物體內(nèi)，使動(dòng)物獲得新的品質(zhì)。轉(zhuǎn)移到動(dòng)物體內(nèi)，使動(dòng)物獲得新的品質(zhì)。大鼠的生長激素基因大鼠的生長激素基因 小鼠的受精卵小鼠的受精卵 借腹懷胎借腹懷胎生下來的小鼠其生長速度比普通的小鼠快生下來的小鼠其生長速度比普通的小鼠快50，并，并能穩(wěn)定遺傳。能穩(wěn)定遺傳。

25、目前，科學(xué)家們已培育出了轉(zhuǎn)基因羊、轉(zhuǎn)基因兔、目前，科學(xué)家們已培育出了轉(zhuǎn)基因羊、轉(zhuǎn)基因兔、轉(zhuǎn)基因豬、轉(zhuǎn)基因魚等多種動(dòng)物新品系。轉(zhuǎn)基因豬、轉(zhuǎn)基因魚等多種動(dòng)物新品系。（二）生物技術(shù)與醫(yī)療（二）生物技術(shù)與醫(yī)療1、生物技術(shù)制藥、生物技術(shù)制藥抗生素抗生素：已分離到：已分離到6000多種不同的抗生素，其中約多種不同的抗生素，其中約100種種被廣泛應(yīng)用，每年銷售額約被廣泛應(yīng)用，每年銷售額約100億美元。億美元。人生長激素釋放抑制激素人生長激素釋放抑制激素：可抑制生長激素、胰島素和胰：可抑制生長激素、胰島素和胰高血糖素的分泌，用來治療肢端肥大癥和急性胰腺炎。用高血糖素的分泌，用來治療肢端肥大癥和急性胰腺炎。用5

26、0萬頭羊只能生產(chǎn)萬頭羊只能生產(chǎn)5mg，用大腸桿菌生產(chǎn)只需要，用大腸桿菌生產(chǎn)只需要9L細(xì)菌發(fā)細(xì)菌發(fā)酵液。酵液。利用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)或轉(zhuǎn)基因動(dòng)物來生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物利用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)或轉(zhuǎn)基因動(dòng)物來生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物：轉(zhuǎn)基：轉(zhuǎn)基因羊生產(chǎn)人凝血因子因羊生產(chǎn)人凝血因子、轉(zhuǎn)基因牛生產(chǎn)人促紅細(xì)胞生成素、轉(zhuǎn)基因牛生產(chǎn)人促紅細(xì)胞生成素、轉(zhuǎn)基因豬生產(chǎn)人體球蛋白等。轉(zhuǎn)基因豬生產(chǎn)人體球蛋白等。2、疾病的預(yù)防與診斷、疾病的預(yù)防與診斷利用基因工程生產(chǎn)和研究重組疫苗利用基因工程生產(chǎn)和研究重組疫苗：病毒性肝炎疫苗（包：病毒性肝炎疫苗（包括甲型和乙型肝炎等）、腸道傳染病疫苗（霍亂、痢疾括甲型和乙型肝炎等）、腸道傳染病疫苗（霍亂、痢疾等）、寄

27、生蟲疫苗（血吸蟲、瘧疾等）、流行性出血熱疫等）、寄生蟲疫苗（血吸蟲、瘧疾等）、流行性出血熱疫苗等。苗等。利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)診斷用的利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)診斷用的DNA試劑（試劑（DNA探針、基探針、基因芯片等）因芯片等）：主要用來診斷遺傳性疾病和傳染性疾病。：主要用來診斷遺傳性疾病和傳染性疾病。利用細(xì)胞工程技術(shù)生產(chǎn)單克隆抗體利用細(xì)胞工程技術(shù)生產(chǎn)單克隆抗體：既可用于疾病的治療，：既可用于疾病的治療，又可用于疾病的診斷。目前單克隆抗體用于免疫檢測大約占又可用于疾病的診斷。目前單克隆抗體用于免疫檢測大約占全部診斷試劑的全部診斷試劑的30。3、基因治療、基因治療 導(dǎo)入正常的基因?qū)胝５幕蛴脕碇委熁?/p>

28、因缺陷引起的疾病。用來治療基因缺陷引起的疾病。在美國，已涉及惡性腫瘤、遺傳病、代謝性疾病、傳染在美國，已涉及惡性腫瘤、遺傳病、代謝性疾病、傳染病等病等90個(gè)基因治療方案通過個(gè)基因治療方案通過FDA的審查，其中的審查，其中60個(gè)方案個(gè)方案正在實(shí)施中。正在實(shí)施中。我國正在實(shí)施的基因治療的方案包括了血友病、地中海我國正在實(shí)施的基因治療的方案包括了血友病、地中海貧血、惡性腫瘤等。貧血、惡性腫瘤等。4、人類基因組計(jì)劃（、人類基因組計(jì)劃（HGP）1990年年10月月1日正式啟動(dòng)日正式啟動(dòng)2003年年4月月15日人類基因組序列圖完成，日人類基因組序列圖完成，HGP的所有的所有目標(biāo)全部實(shí)現(xiàn)目標(biāo)全部實(shí)現(xiàn)人類基因

29、組計(jì)劃的完成，將使人們深入認(rèn)識(shí)許多困擾人類人類基因組計(jì)劃的完成，將使人們深入認(rèn)識(shí)許多困擾人類的重大疾病的發(fā)病機(jī)理；闡明種族和民族的起源與演化，的重大疾病的發(fā)病機(jī)理；闡明種族和民族的起源與演化，進(jìn)一步揭示生命的奧秘。進(jìn)一步揭示生命的奧秘。（三）生物技術(shù)與能源（三）生物技術(shù)與能源開發(fā)新能源開發(fā)新能源生物能源是最有希望的新能源之一生物能源是最有希望的新能源之一燃料乙醇燃料乙醇：可用特殊的微：可用特殊的微生物對大量的農(nóng)業(yè)廢棄物生物對大量的農(nóng)業(yè)廢棄物（如雜草、木屑、植物的（如雜草、木屑、植物的秸稈等纖維素或木質(zhì)素物秸稈等纖維素或木質(zhì)素物質(zhì)）或其他工業(yè)廢棄物作質(zhì)）或其他工業(yè)廢棄物作為原料生產(chǎn)乙醇。如甘蔗、

30、為原料生產(chǎn)乙醇。如甘蔗、玉米等。玉米等。沼氣或氫氣沼氣或氫氣：通過微生物發(fā)酵或固定化酶技術(shù)，將農(nóng)業(yè)或工：通過微生物發(fā)酵或固定化酶技術(shù)，將農(nóng)業(yè)或工業(yè)的廢棄物變成沼氣或氫氣。業(yè)的廢棄物變成沼氣或氫氣。提高石油的開采率提高石油的開采率：利用微生物分解蠟質(zhì)使石油流動(dòng)性增加，：利用微生物分解蠟質(zhì)使石油流動(dòng)性增加，從而獲取吸附在巖石空隙間難以開采的深層石油。從而獲取吸附在巖石空隙間難以開采的深層石油。沼氣沼氣微生物采油微生物采油（四）生物技術(shù)與環(huán)境保護(hù)（四）生物技術(shù)與環(huán)境保護(hù)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、石油、化工等的發(fā)展，開發(fā)了一大批天然或現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、石油、化工等的發(fā)展，開發(fā)了一大批天然或合成的有機(jī)化合物，在生產(chǎn)的過程中大量排放的合成的有機(jī)化