部編人教版八年級生物下冊《現(xiàn)代生物技術(shù)》

部編人教版八年級生物下冊《現(xiàn)代生物技術(shù)》匯報人：AA2024-01-22現(xiàn)代生物技術(shù)概述基因工程細胞工程發(fā)酵工程酶工程現(xiàn)代生物技術(shù)的倫理與安全問題目錄01現(xiàn)代生物技術(shù)概述生物技術(shù)的定義與發(fā)展生物技術(shù)是應(yīng)用生物學(xué)、化學(xué)和工程學(xué)的基本原理，利用生物體（包括微生物，動物細胞和植物細胞）或其組成部分（細胞器和酶）來生產(chǎn)有用物質(zhì)，或為人類提供某種服務(wù)的技術(shù)。生物技術(shù)的定義生物技術(shù)經(jīng)歷了傳統(tǒng)生物技術(shù)、近代生物技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)三個發(fā)展階段。傳統(tǒng)生物技術(shù)包括釀造技術(shù)、發(fā)酵技術(shù)等；近代生物技術(shù)包括基因工程、細胞工程等；現(xiàn)代生物技術(shù)則是以基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程為代表的現(xiàn)代生物工程技術(shù)。生物技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)代生物技術(shù)的特點現(xiàn)代生物技術(shù)具有高技術(shù)、高投入、高風(fēng)險、高回報和長周期等特點。它涉及多個學(xué)科領(lǐng)域，需要高度的專業(yè)知識和技能，同時也需要大量的資金和時間投入。現(xiàn)代生物技術(shù)的分類現(xiàn)代生物技術(shù)主要包括基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程等。其中，基因工程是通過對基因進行切割、拼接和重組等操作，來改變生物體的遺傳性狀；細胞工程是通過細胞培養(yǎng)、細胞融合等技術(shù)，來生產(chǎn)有用的生物產(chǎn)品或改變細胞性狀；酶工程是通過酶的固定化、酶的改造等技術(shù)，來提高酶的催化效率和應(yīng)用范圍；發(fā)酵工程則是利用微生物的代謝活動，來生產(chǎn)各種有用的化合物?，F(xiàn)代生物技術(shù)的特點與分類生物技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用醫(yī)藥領(lǐng)域：生物技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括生物醫(yī)藥制品的生產(chǎn)、疾病診斷和治療等。例如，利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)重組蛋白藥物、抗體藥物等；利用細胞工程技術(shù)生產(chǎn)疫苗、血液制品等；利用酶工程技術(shù)生產(chǎn)抗生素、激素等藥物。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括作物育種、病蟲害防治、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等。例如，利用基因工程技術(shù)培育抗蟲、抗病、抗旱的作物新品種；利用生物農(nóng)藥防治農(nóng)作物病蟲害；利用發(fā)酵工程技術(shù)生產(chǎn)生物肥料等。工業(yè)領(lǐng)域：生物技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括生物制造、生物能源、生物環(huán)保等。例如，利用生物制造技術(shù)生產(chǎn)可降解塑料、生物基材料等；利用生物能源技術(shù)生產(chǎn)生物柴油、生物質(zhì)能等；利用生物環(huán)保技術(shù)處理工業(yè)廢水、廢氣等。其他領(lǐng)域：生物技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛，如食品工業(yè)中的食品添加劑和酶制劑的生產(chǎn)與應(yīng)用，環(huán)境保護中的污水治理和垃圾處理，以及公安和軍事等領(lǐng)域中的DNA指紋鑒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義基因工程是通過對基因進行精確操作和重新組合，以獲得人們所需要的新性狀或表達特定功能的一門技術(shù)?；蚬こ痰幕竟ぞ甙ㄏ拗菩院怂醿?nèi)切酶、DNA連接酶和運載體等?；蚬こ痰牟僮魉綄儆诜肿铀缴系牟僮鳎枰獙NA分子進行切割、拼接和轉(zhuǎn)移等。通過從基因文庫中獲取、利用PCR技術(shù)擴增或人工合成等方法獲得目的基因。目的基因的獲取基因表達載體的構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細胞目的基因的檢測與鑒定將目的基因與運載體結(jié)合，形成重組DNA分子，以便于導(dǎo)入受體細胞并穩(wěn)定遺傳。通過顯微注射、基因槍法或感受態(tài)細胞法等方法將重組DNA分子導(dǎo)入受體細胞。利用DNA分子雜交、抗原-抗體雜交或個體生物學(xué)水平鑒定等方法檢測目的基因是否成功導(dǎo)入并表達。基因工程的操作步驟環(huán)境保護領(lǐng)域的應(yīng)用用于環(huán)境監(jiān)測和治理，如利用基因工程菌降解有毒有害物質(zhì)等。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用通過基因工程生產(chǎn)基因工程藥物，如胰島素、干擾素等；進行基因診斷和基因治療，如針對遺傳性疾病的基因治療。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用培育轉(zhuǎn)基因作物，如抗蟲棉、抗除草劑作物等；生產(chǎn)基因工程疫苗，如禽流感疫苗、口蹄疫疫苗等；改良動植物品種，提高產(chǎn)量和品質(zhì)。工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用生產(chǎn)工業(yè)用酶制劑和其他生物活性物質(zhì)；利用工程菌處理污水和有毒物質(zhì)等?；蚬こ淘卺t(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用03細胞工程從機體取出后立即培養(yǎng)的細胞，適應(yīng)在體外持續(xù)增殖的稱為原代細胞。初次培養(yǎng)稱為原代細胞培養(yǎng)。當(dāng)原代培養(yǎng)成功以后，隨著培養(yǎng)時間的延長和細胞不斷分裂，一則細胞之間相互擁擠，生長空間減少，二則也會使?fàn)I養(yǎng)消耗殆盡，或代謝廢物積累，發(fā)生接觸抑制，使細胞分裂停止。此時就需要將培養(yǎng)物分割成小的部分，重新接種到另外的培養(yǎng)器皿（瓶）內(nèi)，再進行培養(yǎng)的過程。經(jīng)過原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)能夠連續(xù)傳代的細胞叫做細胞系。不能連續(xù)培養(yǎng)的細胞株，稱為有限細胞系。能夠連續(xù)培養(yǎng)的細胞株，稱為連續(xù)細胞系或無限細胞系。無限細胞系大多已發(fā)生異倍化，具異倍體核型，可能成為惡性細胞，因此本質(zhì)上已是發(fā)生轉(zhuǎn)化的細胞系。原代細胞培養(yǎng)傳代細胞培養(yǎng)細胞株和細胞系細胞培養(yǎng)技術(shù)細胞融合的概念在自然條件下，不同種的生物一般不能通過有性生殖產(chǎn)生后代，但在人工條件下，卻可以通過細胞融合技術(shù)產(chǎn)生雜種細胞。細胞融合的方法誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法包括物理法（離心、振動、電激等）、化學(xué)法（聚乙二醇（PEG）等試劑）和生物法（滅活的病毒）。細胞融合的意義在理論上，遠緣雜交可以獲得雙親遺傳物質(zhì)重新組合的雜種后代，豐富遺傳變異的類型；在實踐上，雜種植株常常表現(xiàn)出較強的生活力和適應(yīng)性，作物育種工作中已經(jīng)開始成功地利用這項技術(shù)。細胞融合技術(shù)許多藥物的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價格往往十分昂貴。微生物生長迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛毎麅?nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。植物育種工作中經(jīng)常遇到的困難之一是有性雜交不親和，例如遠緣雜交不親和。植物體細胞雜交技術(shù)為克服遠源雜交不親和、獲得雜種植株提供了有效途徑。植物體細胞雜交技術(shù)還可用于培育作物新品種。單克隆抗體是指一個淋巴細胞所產(chǎn)生的單一抗體分子。將具有分泌特異性抗體能力的致敏B淋巴細胞與能在體外無限增殖的骨髓瘤細胞融合成雜交瘤細胞，再進一步克隆，這種雜交瘤細胞既能像骨髓瘤細胞一樣在體外無限增殖，又能像致敏淋巴細胞一樣分泌特異性抗體。生產(chǎn)藥物培育新品種制備單克隆抗體細胞工程在生物制藥等領(lǐng)域的應(yīng)用04發(fā)酵工程利用微生物的代謝活動，將有機物轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物。微生物的代謝特性發(fā)酵過程的控制產(chǎn)物分離與純化通過控制溫度、pH值、營養(yǎng)物濃度等條件，優(yōu)化微生物的代謝過程。采用物理、化學(xué)等方法，將目標(biāo)產(chǎn)物從發(fā)酵液中分離出來，并進行純化。030201發(fā)酵工程的基本原理發(fā)酵工程的工藝流程原料處理對原料進行粉碎、浸泡、蒸煮等預(yù)處理，以便于微生物的利用。菌種選育與擴大培養(yǎng)選育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的菌種，并進行擴大培養(yǎng)，為發(fā)酵過程提供足夠的菌體量。發(fā)酵過程在適宜的條件下，將菌種接入發(fā)酵罐中，進行發(fā)酵。通過監(jiān)測發(fā)酵過程中的各種參數(shù)，及時調(diào)整條件，保證發(fā)酵過程的順利進行。產(chǎn)物分離與純化采用適當(dāng)?shù)姆蛛x技術(shù)，將目標(biāo)產(chǎn)物從發(fā)酵液中分離出來，并進行純化，得到所需的產(chǎn)品。利用發(fā)酵工程生產(chǎn)酒類、醬油、醋、酸奶等食品。通過微生物的代謝活動，將原料中的糖類、蛋白質(zhì)等轉(zhuǎn)化為酒精、有機酸等風(fēng)味物質(zhì)，提高食品的口感和營養(yǎng)價值。食品領(lǐng)域利用發(fā)酵工程生產(chǎn)抗生素、酶制劑、有機酸等化工產(chǎn)品。通過微生物的代謝活動，將原料中的有機物轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物，具有高效、環(huán)保等優(yōu)點。此外，發(fā)酵工程還可以用于廢水處理、環(huán)境保護等領(lǐng)域?；ゎI(lǐng)域發(fā)酵工程在食品、化工等領(lǐng)域的應(yīng)用05酶工程色譜法利用酶與固定相之間的相互作用力不同，使酶在流動相和固定相之間進行分配，從而達到分離純化的目的。沉淀法利用酶與雜質(zhì)在溶解度、電荷性質(zhì)、分子大小等方面的差異，通過改變條件使酶沉淀下來，再經(jīng)過過濾、洗滌等操作得到純化的酶。電泳法在電場作用下，利用酶分子所帶電荷和分子大小的差異，使酶在支持介質(zhì)中移動速度不同而實現(xiàn)分離。酶的分離純化技術(shù)將酶吸附在固體載體表面，形成一層酶膜，通過物理吸附或化學(xué)吸附實現(xiàn)酶的固定化。吸附法將酶包裹在高分子凝膠或微膠囊中，形成固定化酶，可以保護酶免受外界環(huán)境的影響，同時實現(xiàn)酶的連續(xù)使用。包埋法利用交聯(lián)劑將酶分子之間連接起來，形成具有三維結(jié)構(gòu)的固定化酶，可以提高酶的穩(wěn)定性和重復(fù)使用性。交聯(lián)法酶的固定化技術(shù)利用酶工程處理工業(yè)廢水、生活污水等，通過酶的催化作用降解有毒有害物質(zhì)，降低污染物的濃度和毒性。環(huán)保領(lǐng)域利用酶工程開發(fā)生物燃料，如利用纖維素酶將農(nóng)作物秸稈等生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵糖，再進一步轉(zhuǎn)化為乙醇等生物燃料。能源領(lǐng)域利用酶工程生產(chǎn)藥物中間體、手性藥物等，提高藥物的合成效率和純度，降低生產(chǎn)成本和藥物副作用。醫(yī)藥領(lǐng)域利用酶工程改善食品加工過程，如利用蛋白酶改善肉類嫩度、利用淀粉酶提高面包松軟度等。食品領(lǐng)域酶工程在環(huán)保、能源等領(lǐng)域的應(yīng)用06現(xiàn)代生物技術(shù)的倫理與安全問題CRISPR等基因編輯技術(shù)能夠修改人類基因，但可能引發(fā)關(guān)于人類生命價值和尊嚴的倫理爭議。人類基因編輯代孕技術(shù)解決了某些生育問題，但涉及到代理母親的權(quán)益、胚胎地位等倫理問題。代孕技術(shù)生物復(fù)制技術(shù)可能引發(fā)關(guān)于個體獨特性和生物多樣性的倫理關(guān)切。生物復(fù)制技術(shù)現(xiàn)代生物技術(shù)的倫理問題03生物信息學(xué)生物信息學(xué)的發(fā)展可能導(dǎo)致個人隱私泄露和基因歧視等安全問題。01基因驅(qū)動技術(shù)基因驅(qū)動技術(shù)可快速傳播基因改變，但可能導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)中不可預(yù)測的后果，威脅生物多樣性。02合成生物學(xué)合成生物學(xué)能夠創(chuàng)造新的生物體或改造現(xiàn)有生物，但潛在的安全風(fēng)險包括生物武器和生物恐怖主義。現(xiàn)代生物技術(shù)的安全問題強化