部编人教版八年级生物下册《现代生物技术》

部编人教版八年级生物下册《现代生物技术》汇报人：AA2024-01-22现代生物技术概述基因工程细胞工程发酵工程酶工程现代生物技术的伦理与安全问题目录01现代生物技术概述生物技术的定义与发展生物技术是应用生物学、化学和工程学的基本原理，利用生物体（包括微生物，动物细胞和植物细胞）或其组成部分（细胞器和酶）来生产有用物质，或为人类提供某种服务的技术。生物技术的定义生物技术经历了传统生物技术、近代生物技术和现代生物技术三个发展阶段。传统生物技术包括酿造技术、发酵技术等；近代生物技术包括基因工程、细胞工程等；现代生物技术则是以基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程为代表的现代生物工程技术。生物技术的发展现代生物技术的特点现代生物技术具有高技术、高投入、高风险、高回报和长周期等特点。它涉及多个学科领域，需要高度的专业知识和技能，同时也需要大量的资金和时间投入。现代生物技术的分类现代生物技术主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等。其中，基因工程是通过对基因进行切割、拼接和重组等操作，来改变生物体的遗传性状；细胞工程是通过细胞培养、细胞融合等技术，来生产有用的生物产品或改变细胞性状；酶工程是通过酶的固定化、酶的改造等技术，来提高酶的催化效率和应用范围；发酵工程则是利用微生物的代谢活动，来生产各种有用的化合物。现代生物技术的特点与分类生物技术在生产生活中的应用医药领域：生物技术在医药领域的应用主要包括生物医药制品的生产、疾病诊断和治疗等。例如，利用基因工程技术生产重组蛋白药物、抗体药物等；利用细胞工程技术生产疫苗、血液制品等；利用酶工程技术生产抗生素、激素等药物。农业领域：生物技术在农业领域的应用主要包括作物育种、病虫害防治、农业生产等。例如，利用基因工程技术培育抗虫、抗病、抗旱的作物新品种；利用生物农药防治农作物病虫害；利用发酵工程技术生产生物肥料等。工业领域：生物技术在工业领域的应用主要包括生物制造、生物能源、生物环保等。例如，利用生物制造技术生产可降解塑料、生物基材料等；利用生物能源技术生产生物柴油、生物质能等；利用生物环保技术处理工业废水、废气等。其他领域：生物技术在其他领域的应用也日益广泛，如食品工业中的食品添加剂和酶制剂的生产与应用，环境保护中的污水治理和垃圾处理，以及公安和军事等领域中的DNA指纹鉴定和生物武器研制等。02基因工程

基因工程的基本原理基因工程的定义基因工程是通过对基因进行精确操作和重新组合，以获得人们所需要的新性状或表达特定功能的一门技术。基因工程的基本工具包括限制性核酸内切酶、DNA连接酶和运载体等。基因工程的操作水平属于分子水平上的操作，需要对DNA分子进行切割、拼接和转移等。通过从基因文库中获取、利用PCR技术扩增或人工合成等方法获得目的基因。目的基因的获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定将目的基因与运载体结合，形成重组DNA分子，以便于导入受体细胞并稳定遗传。通过显微注射、基因枪法或感受态细胞法等方法将重组DNA分子导入受体细胞。利用DNA分子杂交、抗原-抗体杂交或个体生物学水平鉴定等方法检测目的基因是否成功导入并表达。基因工程的操作步骤环境保护领域的应用用于环境监测和治理，如利用基因工程菌降解有毒有害物质等。医学领域的应用通过基因工程生产基因工程药物，如胰岛素、干扰素等；进行基因诊断和基因治疗，如针对遗传性疾病的基因治疗。农业领域的应用培育转基因作物，如抗虫棉、抗除草剂作物等；生产基因工程疫苗，如禽流感疫苗、口蹄疫疫苗等；改良动植物品种，提高产量和品质。工业领域的应用生产工业用酶制剂和其他生物活性物质；利用工程菌处理污水和有毒物质等。基因工程在医学、农业等领域的应用03细胞工程从机体取出后立即培养的细胞，适应在体外持续增殖的称为原代细胞。初次培养称为原代细胞培养。当原代培养成功以后，随着培养时间的延长和细胞不断分裂，一则细胞之间相互拥挤，生长空间减少，二则也会使营养消耗殆尽，或代谢废物积累，发生接触抑制，使细胞分裂停止。此时就需要将培养物分割成小的部分，重新接种到另外的培养器皿（瓶）内，再进行培养的过程。经过原代培养和传代培养能够连续传代的细胞叫做细胞系。不能连续培养的细胞株，称为有限细胞系。能够连续培养的细胞株，称为连续细胞系或无限细胞系。无限细胞系大多已发生异倍化，具异倍体核型，可能成为恶性细胞，因此本质上已是发生转化的细胞系。原代细胞培养传代细胞培养细胞株和细胞系细胞培养技术细胞融合的概念在自然条件下，不同种的生物一般不能通过有性生殖产生后代，但在人工条件下，却可以通过细胞融合技术产生杂种细胞。细胞融合的方法诱导原生质体融合的方法包括物理法（离心、振动、电激等）、化学法（聚乙二醇（PEG）等试剂）和生物法（灭活的病毒）。细胞融合的意义在理论上，远缘杂交可以获得双亲遗传物质重新组合的杂种后代，丰富遗传变异的类型；在实践上，杂种植株常常表现出较强的生活力和适应性，作物育种工作中已经开始成功地利用这项技术。细胞融合技术许多药物的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。植物育种工作中经常遇到的困难之一是有性杂交不亲和，例如远缘杂交不亲和。植物体细胞杂交技术为克服远源杂交不亲和、获得杂种植株提供了有效途径。植物体细胞杂交技术还可用于培育作物新品种。单克隆抗体是指一个淋巴细胞所产生的单一抗体分子。将具有分泌特异性抗体能力的致敏B淋巴细胞与能在体外无限增殖的骨髓瘤细胞融合成杂交瘤细胞，再进一步克隆，这种杂交瘤细胞既能像骨髓瘤细胞一样在体外无限增殖，又能像致敏淋巴细胞一样分泌特异性抗体。生产药物培育新品种制备单克隆抗体细胞工程在生物制药等领域的应用04发酵工程利用微生物的代谢活动，将有机物转化为目标产物。微生物的代谢特性发酵过程的控制产物分离与纯化通过控制温度、pH值、营养物浓度等条件，优化微生物的代谢过程。采用物理、化学等方法，将目标产物从发酵液中分离出来，并进行纯化。030201发酵工程的基本原理发酵工程的工艺流程原料处理对原料进行粉碎、浸泡、蒸煮等预处理，以便于微生物的利用。菌种选育与扩大培养选育高产、优质的菌种，并进行扩大培养，为发酵过程提供足够的菌体量。发酵过程在适宜的条件下，将菌种接入发酵罐中，进行发酵。通过监测发酵过程中的各种参数，及时调整条件，保证发酵过程的顺利进行。产物分离与纯化采用适当的分离技术，将目标产物从发酵液中分离出来，并进行纯化，得到所需的产品。利用发酵工程生产酒类、酱油、醋、酸奶等食品。通过微生物的代谢活动，将原料中的糖类、蛋白质等转化为酒精、有机酸等风味物质，提高食品的口感和营养价值。食品领域利用发酵工程生产抗生素、酶制剂、有机酸等化工产品。通过微生物的代谢活动，将原料中的有机物转化为目标产物，具有高效、环保等优点。此外，发酵工程还可以用于废水处理、环境保护等领域。化工领域发酵工程在食品、化工等领域的应用05酶工程色谱法利用酶与固定相之间的相互作用力不同，使酶在流动相和固定相之间进行分配，从而达到分离纯化的目的。沉淀法利用酶与杂质在溶解度、电荷性质、分子大小等方面的差异，通过改变条件使酶沉淀下来，再经过过滤、洗涤等操作得到纯化的酶。电泳法在电场作用下，利用酶分子所带电荷和分子大小的差异，使酶在支持介质中移动速度不同而实现分离。酶的分离纯化技术将酶吸附在固体载体表面，形成一层酶膜，通过物理吸附或化学吸附实现酶的固定化。吸附法将酶包裹在高分子凝胶或微胶囊中，形成固定化酶，可以保护酶免受外界环境的影响，同时实现酶的连续使用。包埋法利用交联剂将酶分子之间连接起来，形成具有三维结构的固定化酶，可以提高酶的稳定性和重复使用性。交联法酶的固定化技术利用酶工程处理工业废水、生活污水等，通过酶的催化作用降解有毒有害物质，降低污染物的浓度和毒性。环保领域利用酶工程开发生物燃料，如利用纤维素酶将农作物秸秆等生物质转化为可发酵糖，再进一步转化为乙醇等生物燃料。能源领域利用酶工程生产药物中间体、手性药物等，提高药物的合成效率和纯度，降低生产成本和药物副作用。医药领域利用酶工程改善食品加工过程，如利用蛋白酶改善肉类嫩度、利用淀粉酶提高面包松软度等。食品领域酶工程在环保、能源等领域的应用06现代生物技术的伦理与安全问题CRISPR等基因编辑技术能够修改人类基因，但可能引发关于人类生命价值和尊严的伦理争议。人类基因编辑代孕技术解决了某些生育问题，但涉及到代理母亲的权益、胚胎地位等伦理问题。代孕技术生物复制技术可能引发关于个体独特性和生物多样性的伦理关切。生物复制技术现代生物技术的伦理问题03生物信息学生物信息学的发展可能导致个人隐私泄露和基因歧视等安全问题。01基因驱动技术基因驱动技术可快速传播基因改变，但可能导致生态系统中不可预测的后果，威胁生物多样性。02合成生物学合成生物学能够创造新的生物体或改造现有生物，但潜在的安全风险包括生物武器和生物恐怖主义。现代生物技术的安全问题强化