甘肃省会宁县第四中学高中生物必修二课件7.1现代生物

甘肃省会宁县第四中学高中生物必修二课件7.1现代生物现代生物科技简介基因工程克隆技术生物制药生态工程contents目录01现代生物科技简介现代生物科技是指利用生物学原理和技术，结合工程学和计算机科学等手段，对生物材料、生物系统、生物过程进行研究、改造和应用的一门综合性科学技术。它涵盖了基因组学、蛋白质组学、细胞生物学、免疫学等多个领域，旨在揭示生命现象的本质和规律，并应用于医学、农业、工业和环保等领域。现代生物科技的定义

现代生物科技的发展历程19世纪末至20世纪初生物学基础理论的建立，如孟德尔遗传定律的发现和遗传学的基本概念的形成。20世纪中叶分子生物学和生物技术的兴起，如DNA双螺旋结构的发现和重组DNA技术的出现。21世纪初基因组学、合成生物学和生物信息学等领域的快速发展，推动了现代生物科技的进步和应用。基因治疗、免疫治疗、干细胞治疗等新型治疗方法的研究和应用，以及个性化医疗和精准医学的发展。医学领域转基因作物的研究和应用，新型农药和化肥的开发，以及智能化农业和精准农业的发展。农业领域生物催化、生物材料、生物能源等领域的研发和应用，以及微生物工程和酶工程等工业生物技术的广泛应用。工业领域生物修复、生物治理、生物多样性保护等方面的研究和应用，以及环境污染的生物监测和治理。环保领域现代生物科技的应用领域02基因工程基因工程也称为DNA重组技术，是一种在分子水平上对基因进行操作的技术，通过改变或转移基因来改变生物体的遗传特性。基因工程的基本原理利用限制性核酸内切酶将外源DNA片段与载体DNA连接起来，再将其导入受体细胞，使外源基因在受体细胞中表达，从而达到定向改造生物特性的目的。基因工程的定义0102目的基因的获取通过基因文库筛选、PCR技术、人工合成等方法获取目的基因。载体的选择与改造选择合适的载体（质粒、病毒等），对其进行改造以方便与目的基因的连接和导入。目的基因与载体的连接利用限制性核酸内切酶和DNA连接酶将目的基因与载体连接起来。将重组DNA导入受体细胞将连接好的重组DNA导入受体细胞（原核或真核细胞），使其在受体细胞中复制和表达。筛选与鉴定目的基因的表…通过特定的筛选方法，从众多的受体细胞中找出含有目的基因的克隆，并进行鉴定和筛选。030405基因工程的基本操作步骤通过将抗虫、抗病、抗除草剂等基因导入植物中，培育出转基因作物，提高作物的产量和抗逆性。转基因作物基因治疗生物制药将正常的基因导入病变细胞，纠正或补偿缺陷基因引起的疾病，提高治疗效果。利用基因工程技术生产重组蛋白、抗体、疫苗等生物药物，具有高效、安全、成本低等优点。030201基因工程的应用实例03克隆技术克隆技术的定义克隆技术是一种无性繁殖技术，通过人工方法将一个生物的遗传物质转移到另一个无性繁殖的生物体中，从而产生与原生物完全相同的复制品。克隆技术的原理克隆技术基于细胞的全能性，即细胞具有发育成完整个体的全部遗传信息。通过提取供体生物的遗传物质并将其植入去核的卵细胞或受精卵中，可以形成与供体生物完全相同的基因组拷贝，进而发育成新的个体。克隆技术的分类根据克隆过程中使用的技术手段和目的，克隆技术可以分为胚胎克隆和体细胞克隆。胚胎克隆是指通过受精或人工受精方式获得胚胎，并在胚胎发育早期进行移植或冷冻保存。体细胞克隆则是指利用体细胞进行核移植，形成克隆胚胎。克隆技术的定义从供体生物中提取细胞核，并将其植入去核的卵细胞或受精卵中。核移植在适宜的条件下，重组细胞发育成早期胚胎。胚胎发育将早期胚胎移植到代孕母体子宫内，使其继续发育并最终诞生克隆后代。胚胎移植克隆后代与正常生物一样，可以正常生长、繁殖后代。克隆后代的生长与繁殖克隆技术的操作步骤动物克隆01利用动物克隆技术可以繁殖出与供体动物完全相同的后代，如多莉羊、克隆狗等。此外，动物克隆技术还可以用于生产转基因动物、疾病模型动物等。克隆人类胚胎02克隆人类胚胎可用于研究人类早期胚胎发育、辅助生殖技术以及为患者提供胚胎干细胞来源等。然而，目前全球大多数国家禁止克隆人类胚胎。克隆器官03利用动物克隆技术可以生产与人体器官相似的组织或器官，用于治疗人类疾病和损伤。例如，已经成功利用克隆技术培育出人造皮肤、眼角膜等。克隆技术的应用实例04生物制药生物制药与传统制药的区别传统制药主要通过化学合成，而生物制药则是利用生物体的代谢过程或酶促反应来生产药物。生物制药的优点生物制药可以生产具有复杂结构和功能的药物，且生产过程相对环保。生物制药利用生物技术手段，通过微生物、细胞或动物等生物体生产药物的过程。生物制药的定义生物制药的生产过程通过微生物发酵生产抗生素、氨基酸等物质。利用基因工程技术对微生物或细胞进行改造，以生产特定药物。通过培养哺乳动物细胞生产重组蛋白、单克隆抗体等。利用酶促反应生产药物，如核苷酸、辅酶等。微生物发酵基因工程细胞培养酶工程通过基因工程技术生产人胰岛素，用于治疗糖尿病。人胰岛素利用杂交瘤技术生产单克隆抗体，用于治疗癌症、自身免疫性疾病等。单克隆抗体通过微生物发酵或细胞培养技术生产疫苗，用于预防传染病。疫苗干扰素是一种抗病毒药物，通过基因工程技术生产，用于治疗丙型肝炎和某些类型的白血病。干扰素生物制药的应用实例05生态工程生态工程是指应用生态系统中物质循环原理，结合系统工程的最优化方法设计的分层多级利用物质的生产工艺系统，其目的是将生物群落内不同物种共生、物质与能量多级利用、环境自净和物质循环再生等原理与系统工程的优化方法相结合，达到资源多层次和循环利用的目的。生态工程可实现废物减量、减质，使可再生资源得到合理的利用，并减少环境污染。生态工程的特点是少消耗、多效益、可持续。010203生态工程的定义第二季度第一季度第四季度第三季度生态位原理物质循环再生原理物种多样性原理系统整体性原理生态工程的基本原理在生态系统中，不同生物有不同的生态位，它们占据着不同的空间和食物链位置。通过合理地配置不同生态位，可以充分利用资源，提高生态系统效率。生态系统中的物质循环具有封闭性，遵循“取之不尽，用之不竭”的规律。通过合理的设计，可以实现物质的循环利用，减少对外部物质的依赖。物种多样性可以提高生态系统的稳定性和抗干扰能力。通过保持物种多样性，可以降低生态系统崩溃的风险，提高生态系统的可持续性。生态系统是一个整体，各组成部分之间相互联系、相互制约。通过整体性考虑，可以优化系统结构，提高系统整体功能和效率。桑基鱼塘桑基鱼塘是一种将种桑、养蚕、养鱼相结合的生态工程模式。蚕的粪便和桑叶残渣等废弃物可作为鱼的饲料，鱼的粪便和残饵可作为桑树的肥料，实现了资源的循环利用。湿地公园湿地公园是一种将湿地保护和恢复与休闲旅游相结合的生态工程模式。通过合理设计湿地公园的水生植物群落