食品生物技術(shù)

1、食品生物技術(shù)食品生物技術(shù)克隆羊多莉克隆羊多莉轉(zhuǎn)基因延熟番茄轉(zhuǎn)基因延熟番茄一、生物技術(shù)的定義一、生物技術(shù)的定義現(xiàn)代生物技術(shù)代表著高新技術(shù)，但至今還沒有一個統(tǒng)一的定義?，F(xiàn)代生物技術(shù)代表著高新技術(shù)，但至今還沒有一個統(tǒng)一的定義。而從學術(shù)方面對生物技術(shù)下定義是在而從學術(shù)方面對生物技術(shù)下定義是在2020世紀的事世紀的事（一）（一）BiotechnologyBiotechnology術(shù)語的誕生術(shù)語的誕生 19191919年一位匈牙利農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學家年一位匈牙利農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學家Karl ErekyKarl Ereky首創(chuàng)了首創(chuàng)了“Biotechnology”Biotechnology”一詞一詞目的：表達一切用目的：表

2、達一切用生物轉(zhuǎn)化手段進行生產(chǎn)的概念生物轉(zhuǎn)化手段進行生產(chǎn)的概念，并表明，并表明生物學生物學與與技術(shù)之間技術(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系的內(nèi)在聯(lián)系 （二）國際純粹及應用化學聯(lián)合會的定義（二）國際純粹及應用化學聯(lián)合會的定義（19821982） 生物技術(shù)是將生物化學、生物學、微生物學和化學工程應用生物技術(shù)是將生物化學、生物學、微生物學和化學工程應用于工業(yè)生產(chǎn)過程及環(huán)境保護的技術(shù)。于工業(yè)生產(chǎn)過程及環(huán)境保護的技術(shù)。 （三）國際經(jīng)濟合作及發(fā)展組織的定義（三）國際經(jīng)濟合作及發(fā)展組織的定義（19821982） 生物技術(shù)是應用自然科學和工程學的原理，依靠生物催生物技術(shù)是應用自然科學和工程學的原理，依靠生物催化劑化劑( (酶或活

3、細胞酶或活細胞) )的作用對物料進行加工，以提供產(chǎn)品為社會服的作用對物料進行加工，以提供產(chǎn)品為社會服務的技術(shù)務的技術(shù)（四）（四）19851985年年Moo-YoungMoo-Young主編的主編的綜合生物技術(shù)綜合生物技術(shù)中的中的定義定義 生物技術(shù)是對生物作用和生物物料加以評價和應用，并進行生物技術(shù)是對生物作用和生物物料加以評價和應用，并進行工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的技術(shù)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的技術(shù) （五）國際上比較權(quán)威的定義（五）國際上比較權(quán)威的定義（19851985） 生物技術(shù)是將生物化學、生物學、微生物學和化學工程應用生物技術(shù)是將生物化學、生物學、微生物學和化學工程應用于工業(yè)生產(chǎn)過程及環(huán)境保護的技術(shù)。于工業(yè)生產(chǎn)

4、過程及環(huán)境保護的技術(shù)。 生物技術(shù)的發(fā)展生物技術(shù)的發(fā)展傳統(tǒng)生物技術(shù)傳統(tǒng)生物技術(shù)：釀造技術(shù)和發(fā)酵技術(shù)：釀造技術(shù)和發(fā)酵技術(shù) 現(xiàn)代生物技術(shù)現(xiàn)代生物技術(shù)：以重組以重組DNADNA技術(shù)為核心，其研究內(nèi)容包括：技術(shù)為核心，其研究內(nèi)容包括：重組重組DNADNA技術(shù)及其他轉(zhuǎn)基因技術(shù)；技術(shù)及其他轉(zhuǎn)基因技術(shù)；細胞和原生質(zhì)融合技術(shù)；細胞和原生質(zhì)融合技術(shù)；酶和細胞固定化技術(shù)；酶和細胞固定化技術(shù)；植物脫毒和快速繁殖技術(shù)；植物脫毒和快速繁殖技術(shù)；動物和動物和植物細胞大量培養(yǎng)技術(shù)；植物細胞大量培養(yǎng)技術(shù)；動物胚胎工程技術(shù)；動物胚胎工程技術(shù)；現(xiàn)代微生物發(fā)現(xiàn)代微生物發(fā)酵技術(shù)酵技術(shù)( (高密度發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵和其他新型發(fā)酵技術(shù)高密度發(fā)

5、酵、連續(xù)發(fā)酵和其他新型發(fā)酵技術(shù)) )；現(xiàn)代生現(xiàn)代生物反應工程和分離工程；物反應工程和分離工程；蛋白質(zhì)工程；蛋白質(zhì)工程；分子進化工程分子進化工程基因工程基因工程細胞工程細胞工程酶工程酶工程蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程發(fā)酵工程發(fā)酵工程（三）發(fā)酵工程（三）發(fā)酵工程（Fermentation engineering Fermentation engineering ）u 主要原理主要原理u 包括微生物生長動力學，發(fā)酵條件的優(yōu)化包括微生物生長動力學，發(fā)酵條件的優(yōu)化和控制，生化反應器的設(shè)計，以及產(chǎn)品的分和控制，生化反應器的設(shè)計，以及產(chǎn)品的分離、提取和精制等技術(shù)離、提取和精制等技術(shù) 三、生物技術(shù)各構(gòu)成成分之間的關(guān)系

6、三、生物技術(shù)各構(gòu)成成分之間的關(guān)系 生物技術(shù)中的五大工程之間是相互依賴、密切聯(lián)系、難于分生物技術(shù)中的五大工程之間是相互依賴、密切聯(lián)系、難于分割的。割的。u 在現(xiàn)代生物技術(shù)中在現(xiàn)代生物技術(shù)中基因工程基因工程是是核心技術(shù)核心技術(shù)，但是基因工程包括蛋，但是基因工程包括蛋白質(zhì)工程所提供的新的、具有特殊功能的細胞，還必須通過白質(zhì)工程所提供的新的、具有特殊功能的細胞，還必須通過發(fā)酵發(fā)酵工程工程或細胞工程來實現(xiàn)它的潛在的經(jīng)濟價值。或細胞工程來實現(xiàn)它的潛在的經(jīng)濟價值。u 酶工程中固定化酶和固定化細胞技術(shù)，它本來就是從發(fā)酵工程酶工程中固定化酶和固定化細胞技術(shù)，它本來就是從發(fā)酵工程中分離出來的一部分，也是同發(fā)酵工程

7、密不可分的技術(shù)。中分離出來的一部分，也是同發(fā)酵工程密不可分的技術(shù)。u 細胞工程中的動物和植物細胞大量培養(yǎng)技術(shù)原理類似于發(fā)酵工細胞工程中的動物和植物細胞大量培養(yǎng)技術(shù)原理類似于發(fā)酵工程。程。u 蛋白質(zhì)工程是酶工程中酶的分子修飾同基因工程相結(jié)合的產(chǎn)物蛋白質(zhì)工程是酶工程中酶的分子修飾同基因工程相結(jié)合的產(chǎn)物 u 18651865年當時屬奧地利的布?。戤敃r屬奧地利的布隆（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爾孟德爾（Gregor Johann MendelGregor Johann Mendel），根據(jù)他），根據(jù)他8 8年年植物雜交實驗的結(jié)果，植物雜交實驗的結(jié)果，

8、2 2月月8 8日在當?shù)氐目茖W協(xié)會上宣讀了日在當?shù)氐目茖W協(xié)會上宣讀了一篇題為一篇題為“植物雜交實驗植物雜交實驗”的論文，的論文，18661866年正式發(fā)表在該年正式發(fā)表在該協(xié)會的會刊上。協(xié)會的會刊上。 但這一偉大的發(fā)現(xiàn)被擱但這一偉大的發(fā)現(xiàn)被擱置了置了3535年，孟德爾臨終前說：年，孟德爾臨終前說：“等著瞧吧，我的時代總有等著瞧吧，我的時代總有一天要來臨一天要來臨”Hugo de Vries (1848-1935) Carl Erich Correns (1864-1933)Erich von Tschermak(1871-1962)u 18851885年，年，巴斯德巴斯德（Louis Past

9、eur)Louis Pasteur)首先證實發(fā)酵首先證實發(fā)酵是由是由微生物微生物引起的，并建立了引起的，并建立了微生物純種培養(yǎng)技術(shù)微生物純種培養(yǎng)技術(shù)；u 2020世紀世紀2020年代，工業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模采用年代，工業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模采用純種培養(yǎng)純種培養(yǎng)技術(shù)技術(shù)發(fā)酵生產(chǎn)發(fā)酵生產(chǎn)丙酮和丁醇丙酮和丁醇；u 同時代，同時代，Alexander FlemingAlexander Fleming爵士發(fā)現(xiàn)了爵士發(fā)現(xiàn)了青霉菌青霉菌可以可以產(chǎn)生產(chǎn)生青霉素青霉素，5050年代青霉素大量生產(chǎn)，為人類疾病治療做年代青霉素大量生產(chǎn)，為人類疾病治療做出了巨大貢獻，同時帶動了出了巨大貢獻，同時帶動了發(fā)酵工業(yè)發(fā)酵工業(yè)和和酶制劑酶制

10、劑工業(yè)的發(fā)展；工業(yè)的發(fā)展；以上屬于傳統(tǒng)傳統(tǒng)意義上的食品生物技術(shù)，以上屬于傳統(tǒng)傳統(tǒng)意義上的食品生物技術(shù)，也是近代生物技術(shù)的建立和全盛時期。也是近代生物技術(shù)的建立和全盛時期。列文列文虎克用虎克用自制的顯微自制的顯微鏡觀察河水、鏡觀察河水、人的精液、人的精液、人的牙垢等，人的牙垢等，發(fā)現(xiàn)了一個發(fā)現(xiàn)了一個新的世界新的世界著名的巴斯德鵝頸瓶實驗讓認為著名的巴斯德鵝頸瓶實驗讓認為細菌是自然產(chǎn)生的人徹底閉嘴細菌是自然產(chǎn)生的人徹底閉嘴鵝頸瓶實驗的啟示：鵝頸瓶實驗的啟示：1 1細菌可以用高溫殺滅；細菌可以用高溫殺滅；2 2經(jīng)殺菌的食物不接觸細菌就不會經(jīng)殺菌的食物不接觸細菌就不會腐敗腐敗u R.FranklinR

11、.Franklin & & WilkinsWilkins在在19521952年底拍得了年底拍得了DNADNA的的X-X-射線衍射照片射線衍射照片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）提出出DNADNA分子是雙螺旋結(jié)構(gòu)分子是雙螺旋結(jié)構(gòu)（double helixdouble helix），奠定了現(xiàn)代分子），奠定了現(xiàn)代分子生物學研究的基礎(chǔ)生物學研究的基礎(chǔ)。u 1965 1965年，法國科學家年，法國科學家JacobJacob和和MonodMonod提出了著名的提出了著名的

12、乳糖操乳糖操縱子學說，縱子學說，開創(chuàng)了基因表達調(diào)控研究的先河；開創(chuàng)了基因表達調(diào)控研究的先河；u 19681968年，美國科學家年，美國科學家NirenbergNirenberg破譯了破譯了DNADNA的密碼的密碼，HollyHolly闡明了闡明了酵母丙氨酸酵母丙氨酸t(yī)RNAtRNA的核苷酸序列的核苷酸序列，KhoranaKhorana首次首次合成合成核酸分子核酸分子，并且人工復制了，并且人工復制了酵母基因酵母基因；從而三人分享；從而三人分享了諾貝爾醫(yī)學和生理學獎。了諾貝爾醫(yī)學和生理學獎。Figure The lac operon includes three genes Marshall W.

13、 Nirenberg Robert W. Holley Har Gobind Khorana u 20 20世紀世紀6060年代末，斯坦福大學的生物化學教授年代末，斯坦福大學的生物化學教授Paul BergPaul Berg開始研究猴病毒開始研究猴病毒SV40SV40，于，于19721972年獲得了世界第一例年獲得了世界第一例重組重組DNADNA，19801980獲得諾貝爾化學獎；獲得諾貝爾化學獎；生物技術(shù)時代的新紀元生物技術(shù)時代的新紀元Paul Berg Walter Gilbert Frederick Sanger u 1972 1972年，美國加州大學的年，美國加州大學的BoyerBoy

14、er教授從大腸桿菌中分離出教授從大腸桿菌中分離出一種新的一種新的核酸酶核酸酶EcoREcoR，它可以特異性地切割，它可以特異性地切割DNADNA，這種新的，這種新的核酸酶就是核酸酶就是限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶生物學家有了強大的生物刀生物學家有了強大的生物刀。 隨后，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了近百種內(nèi)切酶，可以更加自如地對隨后，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了近百種內(nèi)切酶，可以更加自如地對DNADNA進行操作。進行操作。BoyerBoyer教授成為美國第一家上市生物公司教授成為美國第一家上市生物公司GenentechGenentech的副總裁。的副總裁。Herbert Boyer u 1977 1977年，美國科學家年，美國科學家S

15、angerSanger設(shè)計出了一種設(shè)計出了一種DNADNA測序測序的方法，的方法，即即雙脫氧法雙脫氧法；同年，；同年，MaxamMaxam和和GilbergGilberg也發(fā)明了一種也發(fā)明了一種化學測序化學測序方法方法兩種方法為兩種方法為DNADNA序列分析提供了序列分析提供了有力工具有力工具，極大地推，極大地推動了動了分子生物學的研究分子生物學的研究。Frederick Sanger Walter Gilbert 19801980年獲得了諾貝年獲得了諾貝爾醫(yī)學和生理學獎爾醫(yī)學和生理學獎u 1984 1984年，德國人年，德國人KohlerKohler、美國人、美國人MilsteinMilst

16、ein和丹麥人和丹麥人Jerne Jerne 由于發(fā)展了單克隆抗體技術(shù)，完善了極微量蛋白質(zhì)的檢測技由于發(fā)展了單克隆抗體技術(shù)，完善了極微量蛋白質(zhì)的檢測技術(shù)而分享了諾貝爾醫(yī)學和生理學獎。術(shù)而分享了諾貝爾醫(yī)學和生理學獎。Niels K. Jerne Csar Milstein Georges J.F. Khler u 1986 1986年，美國科學家年，美國科學家MullisMullis發(fā)明了發(fā)明了聚合酶鏈式反應技術(shù)聚合酶鏈式反應技術(shù)（Polymerase Chain Reaction, PCRPolymerase Chain Reaction, PCR），為分子檢測、基因），為分子檢測、基因突變、

17、基因工程提供了有力的工具，因此，突變、基因工程提供了有力的工具，因此，19931993年獲得諾貝年獲得諾貝爾化學獎。爾化學獎。for his invention of the polymerase chain reaction (PCR) method Kary B. Mullis 1/2 of the prize 當然，以上內(nèi)容只是促進現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展的幾個重要研究當然，以上內(nèi)容只是促進現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展的幾個重要研究成果和里程碑！成果和里程碑！ 其實，還有許多重要的研究成果：其實，還有許多重要的研究成果：如，如，19281928年年格里菲斯格里菲斯（Frederick GriffithFre

18、derick Griffith）的）的細菌轉(zhuǎn)化實驗細菌轉(zhuǎn)化實驗；AveryAvery的的離體轉(zhuǎn)化實離體轉(zhuǎn)化實驗驗等證明等證明DNADNA是遺傳物質(zhì)是遺傳物質(zhì) Meselson Meselson 和和StahlStahl關(guān)于關(guān)于DNADNA的的半保留復制半保留復制等為現(xiàn)代基因工等為現(xiàn)代基因工程技術(shù)奠定了堅實的基礎(chǔ)。與此同時，程技術(shù)奠定了堅實的基礎(chǔ)。與此同時，細胞培養(yǎng)技術(shù)細胞培養(yǎng)技術(shù)、細胞細胞融合技術(shù)融合技術(shù)、現(xiàn)代發(fā)酵工程現(xiàn)代發(fā)酵工程、現(xiàn)代酶工程現(xiàn)代酶工程、生物工程下游技術(shù)生物工程下游技術(shù)和和現(xiàn)代分子檢測技術(shù)現(xiàn)代分子檢測技術(shù)等也取得了長足的發(fā)展。等也取得了長足的發(fā)展。三、現(xiàn)代生物技術(shù)的前景三、現(xiàn)代

19、生物技術(shù)的前景 2121世紀是以生物技術(shù)為主的一個世紀，原因在于：世紀是以生物技術(shù)為主的一個世紀，原因在于：u 現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展迅速，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)境等方面用途廣泛現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展迅速，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)境等方面用途廣泛 u 現(xiàn)代生物技術(shù)具有其他技術(shù)所無法比擬的優(yōu)越性，即可持續(xù)發(fā)展現(xiàn)代生物技術(shù)具有其他技術(shù)所無法比擬的優(yōu)越性，即可持續(xù)發(fā)展 2121世紀生物技術(shù)會取得更大的發(fā)展，主要表現(xiàn)在：世紀生物技術(shù)會取得更大的發(fā)展，主要表現(xiàn)在：（一）現(xiàn)代生物技術(shù)對人類生活的影響（一）現(xiàn)代生物技術(shù)對人類生活的影響 疾病診斷、預防；提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量；開發(fā)藥物；食品添加劑；疾病診斷、預防；提高作物產(chǎn)量

20、和質(zhì)量；開發(fā)藥物；食品添加劑；創(chuàng)造優(yōu)良家畜；凈化環(huán)境；增加食物營養(yǎng)；解決能源危機等創(chuàng)造優(yōu)良家畜；凈化環(huán)境；增加食物營養(yǎng)；解決能源危機等（二）現(xiàn)代生物技術(shù)對經(jīng)濟社會發(fā)展及環(huán)境的影響（二）現(xiàn)代生物技術(shù)對經(jīng)濟社會發(fā)展及環(huán)境的影響 以上內(nèi)容與社會發(fā)展與環(huán)境息息相關(guān)以上內(nèi)容與社會發(fā)展與環(huán)境息息相關(guān)1 1、生物技術(shù)與糧食、生物技術(shù)與糧食 提高產(chǎn)量、品質(zhì)提高產(chǎn)量、品質(zhì)n普通大米實際上不是普通大米實際上不是“健康食品健康食品”n大米中含有一種叫做肌醇六磷酸的小分子，它能與鐵緊大米中含有一種叫做肌醇六磷酸的小分子，它能與鐵緊緊地結(jié)合，使得小腸難以吸收食物中的鐵緊地結(jié)合，使得小腸難以吸收食物中的鐵n以大米為主食的

21、人，易患鐵缺乏癥而導致貧血以大米為主食的人，易患鐵缺乏癥而導致貧血哪種大米更有益身體健康？哪種大米更有益身體健康？n轉(zhuǎn)基因水稻轉(zhuǎn)基因水稻 n“金大米金大米” ” ：轉(zhuǎn)入胡蘿卜素合成相關(guān)基因提高大米中：轉(zhuǎn)入胡蘿卜素合成相關(guān)基因提高大米中維生素維生素A A前體的含量，以減少亞洲人普遍存在的維生素前體的含量，以減少亞洲人普遍存在的維生素A A缺乏癥缺乏癥n解決鐵吸收的問題，往解決鐵吸收的問題，往“金大米金大米”中再轉(zhuǎn)入三種基因：中再轉(zhuǎn)入三種基因：n一種是來自真菌的酶基因，這種酶能夠把肌醇六磷酸降解掉；一種是來自真菌的酶基因，這種酶能夠把肌醇六磷酸降解掉；n一種是來自菜豆的鐵蛋白基因，鐵蛋白能夠儲存鐵

22、；一種是來自菜豆的鐵蛋白基因，鐵蛋白能夠儲存鐵；n還有一種是來自印度香米的基因，它生產(chǎn)的蛋白質(zhì)有助于人的還有一種是來自印度香米的基因，它生產(chǎn)的蛋白質(zhì)有助于人的腸道吸收鐵腸道吸收鐵n低過敏性轉(zhuǎn)基因水稻低過敏性轉(zhuǎn)基因水稻n低蛋白轉(zhuǎn)基因水稻低蛋白轉(zhuǎn)基因水稻哪種大米更有益身體健康？哪種大米更有益身體健康？ 超級雜交稻超級雜交稻 20052005年年5 5月月1313日，位于三亞市田獨鎮(zhèn)新村田洋的中國超日，位于三亞市田獨鎮(zhèn)新村田洋的中國超級雜交稻第一塊級雜交稻第一塊“百畝片試種示范田百畝片試種示范田”正式通過了海南正式通過了海南省級驗收。經(jīng)由全國多位農(nóng)業(yè)專家共同檢測，這批超級省級驗收。經(jīng)由全國多位農(nóng)業(yè)專

23、家共同檢測，這批超級雜交稻的畝產(chǎn)高達雜交稻的畝產(chǎn)高達833.23833.23公斤公斤 功能稻米功能稻米 基爾米：擁有降血壓、改善睡眠、減肥美容等功能的大基爾米：擁有降血壓、改善睡眠、減肥美容等功能的大米，售價最高的一種達元錢斤米，售價最高的一種達元錢斤生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學2 2、抗性基因工程育種、抗性基因工程育種 n基因工程為培育抗病蟲的作物提供了新的手段基因工程為培育抗病蟲的作物提供了新的手段n目前，已經(jīng)獲得的轉(zhuǎn)基因抗蟲農(nóng)作物包括煙草、番茄、目前，已經(jīng)獲得的轉(zhuǎn)基因抗蟲農(nóng)作物包括煙草、番茄、馬鈴薯、棉花、玉米等馬鈴薯、棉花、玉米等n在抗逆境育種上的應用為克服干旱、鹽堿等提供在抗

24、逆境育種上的應用為克服干旱、鹽堿等提供新思路新思路n美國斯坦福大學把仙人掌基因?qū)胄←?、大豆等作物，美國斯坦福大學把仙人掌基因?qū)胄←?、大豆等作物，育成抗旱、抗逆的新品種。育成抗旱、抗逆的新品種。n我國已克隆了耐鹽堿相關(guān)基因，我國已克隆了耐鹽堿相關(guān)基因， 通過遺傳轉(zhuǎn)化已獲得了耐鹽煙草、通過遺傳轉(zhuǎn)化已獲得了耐鹽煙草、 水稻、西紅柿、草莓等。水稻、西紅柿、草莓等。 生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學轉(zhuǎn)基因抗蟲棉轉(zhuǎn)基因抗蟲棉 我國是世界上最大的棉花生產(chǎn)國和消費國，約占世界我國是世界上最大的棉花生產(chǎn)國和消費國，約占世界產(chǎn)棉總量的產(chǎn)棉總量的25%25%以上以上 自自9090年代以來，由于棉鈴蟲在我國大

25、部分棉區(qū)持續(xù)性年代以來，由于棉鈴蟲在我國大部分棉區(qū)持續(xù)性大發(fā)生或暴發(fā)，給我國棉花生產(chǎn)帶來了巨大的威脅，棉農(nóng)大發(fā)生或暴發(fā)，給我國棉花生產(chǎn)帶來了巨大的威脅，棉農(nóng)談蟲色變，面積、單產(chǎn)、總產(chǎn)一直處于低谷的徘徊階段談蟲色變，面積、單產(chǎn)、總產(chǎn)一直處于低谷的徘徊階段n我國現(xiàn)已有我國現(xiàn)已有1818個國產(chǎn)抗蟲棉品種通過了審定個國產(chǎn)抗蟲棉品種通過了審定 ，目前種植，目前種植的轉(zhuǎn)基因品種中約有一半是國產(chǎn)品種。在全國各棉區(qū)正的轉(zhuǎn)基因品種中約有一半是國產(chǎn)品種。在全國各棉區(qū)正在大面積推廣。在大面積推廣。 n19901990年，美國利用生物技術(shù)，合成蘇云金芽孢桿菌（年，美國利用生物技術(shù)，合成蘇云金芽孢桿菌（B.tB.t）殺

26、蟲基因，導入棉花獲得抗蟲轉(zhuǎn)基因棉花殺蟲基因，導入棉花獲得抗蟲轉(zhuǎn)基因棉花n抗植物蟲害的基因有多種，日前經(jīng)常使用的主要有三種：抗植物蟲害的基因有多種，日前經(jīng)常使用的主要有三種：nBtBt基因基因n從植物中分離出的昆蟲的蛋白酶抑制劑，其中應用最從植物中分離出的昆蟲的蛋白酶抑制劑，其中應用最廣泛的是豇豆胰蛋白酶抑制劑基因廣泛的是豇豆胰蛋白酶抑制劑基因(CpTI)(CpTI)n植物凝集素基因植物凝集素基因(lectin gene) (lectin gene) 生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學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通過合成酶的引入，增強單萜的合

27、成通過合成酶的引入，增強單萜的合成n花卉保鮮花卉保鮮n通過導入反義通過導入反義ACCACC合成酶基因及反義合成酶基因及反義ACCACC氧化氧化酶基因可阻止乙烯生化合成，延長花期和鮮酶基因可阻止乙烯生化合成，延長花期和鮮切花壽命切花壽命 n花卉抗性基因工程花卉抗性基因工程圓個繽紛的夢圓個繽紛的夢花色工程花色工程n花色素主要由類黃酮、類胡蘿卜素、生花色素主要由類黃酮、類胡蘿卜素、生物堿三類物質(zhì)決定物堿三類物質(zhì)決定 n影響花色的因子還有共色作用、液泡的影響花色的因子還有共色作用、液泡的酸堿值及細胞的形狀等酸堿值及細胞的形狀等生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學基因工程改變花色的途徑基因工程改變花色的

28、途徑n通過引入外源基因來補充通過引入外源基因來補充某些品種缺乏合成某些顏某些品種缺乏合成某些顏色的能力色的能力n利用反義利用反義RNARNA和共抑制技術(shù)和共抑制技術(shù)抑制基因的活性，造成無抑制基因的活性，造成無色底物的積累，使花的顏色底物的積累，使花的顏色變淺或變成無色色變淺或變成無色星條、網(wǎng)狀：共抑制法、反義星條、網(wǎng)狀：共抑制法、反義RNA RNA 技術(shù)技術(shù) 黃色：直接導入外源結(jié)構(gòu)基因黃色：直接導入外源結(jié)構(gòu)基因n花卉基因轉(zhuǎn)移結(jié)果常無法獲得預期效果花卉基因轉(zhuǎn)移結(jié)果常無法獲得預期效果n由于育成藍色月季需要同時具備三個條件，由于育成藍色月季需要同時具備三個條件，即翠雀素的合成、黃酮醇共染劑和較高的即

29、翠雀素的合成、黃酮醇共染劑和較高的PHPH值，其中關(guān)鍵是改變植物細胞液泡液的值，其中關(guān)鍵是改變植物細胞液泡液的PHPH值值 生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學運用基因工程技術(shù)，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好的畜、運用基因工程技術(shù)，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好的畜、禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動物禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動物4 4、 在畜牧業(yè)中的應用在畜牧業(yè)中的應用生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學 中國科學院水生生物研究所朱作言首次用人的生長激素基中國科學院水生生物研究所朱作言首次用人的生長激素基因因(hGH)(hGH)構(gòu)建了轉(zhuǎn)基因魚，制作的主要目的是提高生長速構(gòu)建了

30、轉(zhuǎn)基因魚，制作的主要目的是提高生長速度、增加抗逆性以及為發(fā)育生物學和插入突變提供研究的度、增加抗逆性以及為發(fā)育生物學和插入突變提供研究的材料。材料。 使用魚類自身的基因元件構(gòu)建轉(zhuǎn)基因魚，可以解決基因表使用魚類自身的基因元件構(gòu)建轉(zhuǎn)基因魚，可以解決基因表達強度問題和推廣轉(zhuǎn)基因魚的環(huán)境和倫理道德問題。達強度問題和推廣轉(zhuǎn)基因魚的環(huán)境和倫理道德問題。 自自19841984年以來先后進行了泥鰍、鯉魚、鯽魚等的轉(zhuǎn)基因研年以來先后進行了泥鰍、鯉魚、鯽魚等的轉(zhuǎn)基因研究。究。5 5、生物技術(shù)與農(nóng)藥、生物技術(shù)與農(nóng)藥n綠色農(nóng)藥包括微生物殺蟲劑、微生物殺菌劑、綠色農(nóng)藥包括微生物殺蟲劑、微生物殺菌劑、農(nóng)畜抗菌素、植物源農(nóng)

31、藥等農(nóng)畜抗菌素、植物源農(nóng)藥等n植物源生物水劑農(nóng)藥植物源生物水劑農(nóng)藥（松脂酸鈉和茶皂素的復合松脂酸鈉和茶皂素的復合制劑、制劑、苦楝油）苦楝油）n生物農(nóng)藥菌種資源（蘇云金桿菌）生物農(nóng)藥菌種資源（蘇云金桿菌）n特點特點n環(huán)保，良好的環(huán)境相容性環(huán)保，良好的環(huán)境相容性n先天弱勢：藥效慢、擊倒慢、適應力差先天弱勢：藥效慢、擊倒慢、適應力差n綜合防治綜合防治生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的拓展農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的拓展 n拓展領(lǐng)域拓展領(lǐng)域n向食品輕工領(lǐng)域發(fā)展：酶工程、向食品輕工領(lǐng)域發(fā)展：酶工程、L-L-乳酸發(fā)酵工程乳酸發(fā)酵工程n向能源：燃料：石油（黑金）向能源：燃料：石油（黑金） 作物（綠金）作物（綠金）

32、 n向材料環(huán)保：向材料環(huán)保：n全淀粉全淀粉乳酸乳酸聚合塑料、生物全降解塑料聚合塑料、生物全降解塑料n生物農(nóng)藥及生物防治技術(shù)生物農(nóng)藥及生物防治技術(shù)n發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢n生物資源創(chuàng)新工程生物資源創(chuàng)新工程專業(yè)、區(qū)域、企業(yè)、市場化專業(yè)、區(qū)域、企業(yè)、市場化n傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè) “ “高投入、低產(chǎn)出高投入、低產(chǎn)出” ” “低投入、高產(chǎn)出低投入、高產(chǎn)出”n投身生命科學投身生命科學生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學生物技術(shù)在食品領(lǐng)域的應用生物技術(shù)在食品領(lǐng)域的應用 n主要應用主要應用在食品生物在食品生物資源的改造資源的改造、提高食品品質(zhì)提高食品品質(zhì)和和改善食品風味改善食品風味、油脂生產(chǎn)油脂生產(chǎn)以及食品衛(wèi)生檢測等食

33、品衛(wèi)生檢測等n不是僅僅解決糧食問題不是僅僅解決糧食問題, , 更重要的是，滿足人們更重要的是，滿足人們 對食物感官舒適、營養(yǎng)豐富、功能全面的完美要對食物感官舒適、營養(yǎng)豐富、功能全面的完美要求求食品級殼聚糖：用于功能性食品，保健品，膠粘劑，人體補鐵劑，可降解性食品包裝袋等一、應用現(xiàn)狀一、應用現(xiàn)狀n主要技術(shù)主要技術(shù)n基因工程基因工程n細胞工程細胞工程n酶工程酶工程n應用領(lǐng)域應用領(lǐng)域n發(fā)酵工程發(fā)酵工程n食品添加劑食品添加劑: :用生物法代替化學合成，要大力用生物法代替化學合成，要大力開發(fā)功能性食品添加劑等開發(fā)功能性食品添加劑等生物技術(shù)與食品業(yè)生物技術(shù)與食品業(yè)二、在食品加工過程的應用二、在食品加工過程

34、的應用n工程菌工程菌改良食品微生物的生產(chǎn)性能改良食品微生物的生產(chǎn)性能n 改變合成途徑，改善風味改變合成途徑，改善風味n 氨基酸生產(chǎn)氨基酸生產(chǎn)n 生產(chǎn)食品酶制劑，提高活性、穩(wěn)定性（淀粉酶、纖維素生產(chǎn)食品酶制劑，提高活性、穩(wěn)定性（淀粉酶、纖維素酶、蛋白酶等，添加酶類進行食品組分的改性）酶、蛋白酶等，添加酶類進行食品組分的改性）n食品保鮮：乳酸菌肽防腐食品保鮮：乳酸菌肽防腐生物技術(shù)與食品業(yè)生物技術(shù)與食品業(yè)三、農(nóng)副產(chǎn)品深加工和綜合利用三、農(nóng)副產(chǎn)品深加工和綜合利用n玉米等深加工玉米等深加工作為新型糖源、變性淀粉、玉米油、發(fā)酵酒精、環(huán)狀糊精作為新型糖源、變性淀粉、玉米油、發(fā)酵酒精、環(huán)狀糊精以及工業(yè)用材料提

35、供優(yōu)質(zhì)充足的原料以及工業(yè)用材料提供優(yōu)質(zhì)充足的原料n 肉、奶、水產(chǎn)品加工肉、奶、水產(chǎn)品加工n 植物纖維素資源植物纖維素資源 生物技術(shù)與食品業(yè)生物技術(shù)與食品業(yè)n在食品檢測中的應用在食品檢測中的應用n食源性病原菌快速檢測食源性病原菌快速檢測n轉(zhuǎn)基因食品檢測轉(zhuǎn)基因食品檢測n我國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理我國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理n20042004年年1010月，我國制定月，我國制定農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條例例n一般應經(jīng)過中間試驗、一般應經(jīng)過中間試驗、 環(huán)境釋放和生產(chǎn)性試驗環(huán)境釋放和生產(chǎn)性試驗四、生物技術(shù)與食品安全性檢測四、生物技術(shù)與食品安全性檢測生物技術(shù)與食品業(yè)生物技術(shù)與食品業(yè)生物

36、技術(shù)在能源開發(fā)上的應用生物技術(shù)在能源開發(fā)上的應用n能源分類能源分類n不可再生能源：煤、天然氣和石油（包括核能）等化不可再生能源：煤、天然氣和石油（包括核能）等化石原料石原料n可再生能源：太陽能、風能、地熱能、生物能、海洋可再生能源：太陽能、風能、地熱能、生物能、海洋能和水能能和水能 n生物能源是從太陽能轉(zhuǎn)化而來的生物能源是從太陽能轉(zhuǎn)化而來的n綠色植物就是光能轉(zhuǎn)換器和能源之源，碳水化合物是綠色植物就是光能轉(zhuǎn)換器和能源之源，碳水化合物是光能儲藏庫。光能儲藏庫。 n我國擁有豐富的生物質(zhì)資源我國擁有豐富的生物質(zhì)資源 n每年每年7 7億多噸作物桔稈、億多噸作物桔稈、2 2億多萬噸林地廢棄物、億多萬噸林地

37、廢棄物、2525億億多噸畜禽糞便及大量有機廢棄物多噸畜禽糞便及大量有機廢棄物生物能源制煤氣：柴草桔桿氣化爐 （一）沼氣（一）沼氣n沼氣是微生物發(fā)酵秸稈、禽畜糞等有機物產(chǎn)生的沼氣是微生物發(fā)酵秸稈、禽畜糞等有機物產(chǎn)生的混合氣體，主要成分是可燃的甲烷?；旌蠚怏w，主要成分是可燃的甲烷。n生產(chǎn)沼氣的設(shè)備簡單，方法簡易，適合在農(nóng)村推生產(chǎn)沼氣的設(shè)備簡單，方法簡易，適合在農(nóng)村推廣使用。廣使用。n目前，沼氣的規(guī)?；a(chǎn)需要解決的是設(shè)備及提目前，沼氣的規(guī)模化生產(chǎn)需要解決的是設(shè)備及提高甲烷含量等技術(shù)問題。高甲烷含量等技術(shù)問題。生物技術(shù)與能源生物技術(shù)與能源（二）（二） 氫氣氫氣n氫氣的燃燒產(chǎn)物只有水，因此氫氣是最清潔

38、氫氣的燃燒產(chǎn)物只有水，因此氫氣是最清潔的能源。的能源。n可利用生物質(zhì)通過微生物發(fā)酵得到，這一過可利用生物質(zhì)通過微生物發(fā)酵得到，這一過程被稱為生物制氫。程被稱為生物制氫。n實現(xiàn)生物制氫的產(chǎn)業(yè)化，還有許多技術(shù)和經(jīng)實現(xiàn)生物制氫的產(chǎn)業(yè)化，還有許多技術(shù)和經(jīng)濟問題需要解決。濟問題需要解決。生物制氫產(chǎn)業(yè)化示范生物制氫產(chǎn)業(yè)化示范基地業(yè)已初具規(guī)?；貥I(yè)已初具規(guī)模生物技術(shù)與能源生物技術(shù)與能源（三）生物柴油（三）生物柴油n利用生物酶將植物油或其它油脂分解后得到的液體利用生物酶將植物油或其它油脂分解后得到的液體燃料，作為柴油的替代品更加環(huán)保燃料，作為柴油的替代品更加環(huán)保n歐洲、美國已專門種植油料作物用來生產(chǎn)生物柴油歐

39、洲、美國已專門種植油料作物用來生產(chǎn)生物柴油n一些微生物也能合成油脂，可以為克服生物柴油的一些微生物也能合成油脂，可以為克服生物柴油的原料問題原料問題（四）燃料乙醇（四）燃料乙醇n目前世界上生產(chǎn)規(guī)模最大的生物能源目前世界上生產(chǎn)規(guī)模最大的生物能源n燃料乙醇是以玉米等為原料，經(jīng)過粉碎、液化、糖燃料乙醇是以玉米等為原料，經(jīng)過粉碎、液化、糖化、發(fā)酵、蒸餾、脫水等一系列精密工藝流程而制化、發(fā)酵、蒸餾、脫水等一系列精密工藝流程而制成的，在汽油中混配成的，在汽油中混配10%10%的燃料乙醇即成為乙醇汽油的燃料乙醇即成為乙醇汽油, ,排放的尾氣更清潔排放的尾氣更清潔n我國的燃料乙醇生產(chǎn)已形成規(guī)模，主要是以玉米為

40、我國的燃料乙醇生產(chǎn)已形成規(guī)模，主要是以玉米為原料，同時正在積極開發(fā)甜高粱、薯類、秸稈等其原料，同時正在積極開發(fā)甜高粱、薯類、秸稈等其他原料生產(chǎn)乙醇，目前產(chǎn)量居世界第三他原料生產(chǎn)乙醇，目前產(chǎn)量居世界第三 生物技術(shù)與能源生物技術(shù)與能源微生物與生物能源微生物與生物能源n微生物將在生物能源領(lǐng)域扮演重要的角色，生物能源微生物將在生物能源領(lǐng)域扮演重要的角色，生物能源的制備離不開微生物的制備離不開微生物n利用生物技術(shù)尤其是基因工程改良相關(guān)微生物，勢必利用生物技術(shù)尤其是基因工程改良相關(guān)微生物，勢必能夠提高生物能源的開發(fā)利用。能夠提高生物能源的開發(fā)利用。n（一）燃料乙醇發(fā)酵微生物（一）燃料乙醇發(fā)酵微生物 n（二

41、）產(chǎn)氫細菌（二）產(chǎn)氫細菌 生物技術(shù)與能源生物技術(shù)與能源生物技術(shù)在環(huán)境科學方面的應用生物技術(shù)在環(huán)境科學方面的應用一、什么是環(huán)境生物技術(shù)一、什么是環(huán)境生物技術(shù) 是生物技術(shù)在環(huán)境治理和是生物技術(shù)在環(huán)境治理和 環(huán)境保護中的應用而衍生環(huán)境保護中的應用而衍生 出的一門新學科和新技術(shù)出的一門新學科和新技術(shù)二、生物技術(shù)在環(huán)境保護中的應用二、生物技術(shù)在環(huán)境保護中的應用n生物傳感器為代表的環(huán)境污染監(jiān)控技術(shù)生物傳感器為代表的環(huán)境污染監(jiān)控技術(shù)n工業(yè)和生活污染物的微生物降解技術(shù)工業(yè)和生活污染物的微生物降解技術(shù)n生態(tài)環(huán)境生物防治和生物修復技術(shù)生態(tài)環(huán)境生物防治和生物修復技術(shù)1.1.環(huán)境友好可再生材料和能源的生物合成技術(shù)等環(huán)

42、境友好可再生材料和能源的生物合成技術(shù)等 n 生物傳感器生物傳感器利用固定化生物層與目標污染物之間的專利用固定化生物層與目標污染物之間的專一性作用進行檢測。一性作用進行檢測。n 根據(jù)所用敏感物質(zhì)可將生物傳感器分為根據(jù)所用敏感物質(zhì)可將生物傳感器分為n 生物催化和免疫生物催化和免疫( (酶、微生物等酶、微生物等) )n 利用核酸做探針的利用核酸做探針的DNA DNA 傳感器傳感器生物技術(shù)與環(huán)境生物技術(shù)與環(huán)境1 1、環(huán)境污染監(jiān)控技術(shù)、環(huán)境污染監(jiān)控技術(shù)水污染監(jiān)測水污染監(jiān)測n在水質(zhì)評價過程中最常用、最重要的指標之一是生化在水質(zhì)評價過程中最常用、最重要的指標之一是生化需氧量需氧量(BOD)(BOD)n常規(guī)常

43、規(guī)BODBOD測定方法是測定方法是: :在在(20 (20 1) 1) 培養(yǎng)培養(yǎng)5d ,5d ,分別測定分別測定樣品培養(yǎng)前后的溶解氧樣品培養(yǎng)前后的溶解氧, ,二者之差即為二者之差即為5d 5d 的生化需氧的生化需氧量量, ,并以并以BODBOD5 5 表示表示n生物傳感器測定生物傳感器測定BOD BOD 只涉及到初始氧化速率只涉及到初始氧化速率, ,兩者之間兩者之間的相關(guān)性可以通過對標準溶液的測定獲得的相關(guān)性可以通過對標準溶液的測定獲得, , 將測定時將測定時間縮短到間縮短到1h1h以內(nèi)。以內(nèi)。生物技術(shù)與環(huán)境生物技術(shù)與環(huán)境基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細菌等污染生物技

44、術(shù)與環(huán)境生物技術(shù)與環(huán)境2 2、環(huán)境污染治理、環(huán)境污染治理：生物降解：生物降解：基因工程做成的“超級細菌”能吞食和分解油（烷烴類）、有機農(nóng)藥等多種污染環(huán)境的物質(zhì)。生物技術(shù)與環(huán)境生物技術(shù)與環(huán)境空氣污染治理技術(shù)空氣污染治理技術(shù)n二氧化硫排放，酸雨污染嚴重二氧化硫排放，酸雨污染嚴重n生物技術(shù)解決方法：微生物脫去煤中生物技術(shù)解決方法：微生物脫去煤中的硫的硫n無機硫脫除：利用微生物的氧化無機硫脫除：利用微生物的氧化作用將作用將黃鐵礦黃鐵礦氧化分解成鐵離子氧化分解成鐵離子和硫酸，硫酸溶于水后將其從煤和硫酸，硫酸溶于水后將其從煤炭中排除的脫疏方法炭中排除的脫疏方法n微生物降解微生物降解DBTDBT（煤中有機硫）（煤中有機硫）4s4s途徑：由亞楓途徑：由亞楓(sufoxide)(sufoxide)楓楓(sulfone)(sulfone)磺酸鹽磺酸鹽(sulfoMte)(sulfoMte)硫酸鹽硫酸鹽(sMlfaM)(sMlfaM)，在這一途徑中，在這一途徑中，微生物只將微生物只將DBTDBT分子中的分子中的S S特異性特異性地氧化成地氧化成H H2 2SOSO4 4，而不引起碳的損，而不引起碳的損失失生物技術(shù)與環(huán)境生物技術(shù)與環(huán)境3 3、生態(tài)環(huán)境生物防治和生物修復技術(shù)、生態(tài)環(huán)境生物防治和生物修復技術(shù) n生物修復是指利用生物的代謝活動減少環(huán)境生物修復是指利用生物的代謝活動減少環(huán)境( (