上游充通大粤 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 生物技术概论 赵静雅 上海交通大学农业与生物学院 植物生物技术研究中心
生物技术概论 赵静雅 上海交通大学 农业与生物学院 植物生物技术研究中心
上游充通大学 绪论 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 第一章生物技术概述，全面介绍了生物技术的历史、组 成、应用和发展前景； 国 第二章~第五章，主要介绍各主要技术的概念、原理和 方法，构成了该书的技术模块； 第六章第十章，分别介绍生物技术在农业、食品、能 源、健康与环境中的应用，构成了该书的应用模块，也 是本书介绍的重点； 第十一章和第十二章，分别介绍了对生物技术发明的保 护和生物技术的伦理与安全，构成了该书的法律和伦理 模块
绪 论 第一章生物技术概述，全面介绍了生物技术的历史、组 成、应用和发展前景 ； 第二章～第五章，主要介绍各主要技术的概念、原理和 方法，构成了该书的技术模块； 第六章～第十章，分别介绍生物技术在农业、食品、能 源、健康与环境中的应用，构成了该书的应用模块，也 是本书介绍的重点； 第十一章和第十二章，分别介绍了对生物技术发明的保 护和生物技术的伦理与安全，构成了该书的法律和伦理 模块
上游充通大兽 第一章现代生物技术总论 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY Cell engineering Fermentation Engineering Other Engineering, Biotechnolog● Enzyme Engineering Gene Protein Engineering Engineering
第一章 现代生物技术总论 Fermentation Engineering Other Engineering Enzyme Engineering G Protein Engineering ene Engineering Biotechnology Cell engineering
上游充通大学 第一节生物技术概述 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY “生物技术” (biotechnology),是由英文 “biological technology”组合而成的，本意是 指在分子、细胞水平上定向操纵或改造生物体的 技术。 ©原意：（生物）原材料一产品。 ©延伸：泛指对所有利用生物体本身、代谢产物及 功能等技术
“生物技术”（biotechnology），是由英文 “biological technology”组合而成的，本意是 指在分子、细胞水平上定向操纵或改造生物体的 技术。 原意： （生物）原材料——产品。 延伸：泛指对所有利用生物体本身、代谢产物及 功能等技术。 第一节 生物技术概述
上游充通大学 一、生物技术的概念 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY （1)学科基础 现代生物技术的自然属性决定了其内在构成的基 本要素必然是生命科学的基础知识； 现代生物技术的产生和发展涉及到科学发展历史 长河中诸多的科学知识，如数学、物理学、化学、 哲学、计算机科学等；更与生命科学中的诸多学 科的发展水平紧密相连，如分子生物学、细胞生 物学、生物化学、遗传学、动物学、植物学、微 生物学等。 ©特点：综合性强、跨学科多
一、生物技术的概念 （1）学科基础 现代生物技术的自然属性决定了其内在构成的基 本要素必然是生命科学的基础知识 ； 现代生物技术的产生和发展涉及到科学发展历史 长河中诸多的科学知识，如数学、物理学、化学、 哲学、计算机科学等；更与生命科学中的诸多学 科的发展水平紧密相连，如分子生物学、细胞生 物学、生物化学、遗传学、动物学、植物学、微 生物学等。 特点：综合性强、跨学科多
上游充通大兽 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY (2)技术特征 现代生物技术是以生命体（动物、植物、微生物和病毒 等)或其组成成分作用对象，对生命体从细胞或分子水 平进行定向设计、控制、改造或者模拟其功能，然后加 以利用的一类技术。 国 其主要技术特征为：打破了物种界限，使动物与植物、 微生物与动物、微生物与植物之间，越过交配屏障，实 现“杂交”；根据人们的意愿，改造生物遗传特性，创 造新的物种，并有可能对人类自身的进化过程产生影响： 直接改造遗传物质核酸，创造新生物类型的速度比自然 变异极大地加快
（2）技术特征 现代生物技术是以生命体（动物、植物、微生物和病毒 等）或其组成成分作用对象，对生命体从细胞或分子水 平进行定向设计、控制、改造或者模拟其功能，然后加 以利用的一类技术。 其主要技术特征为：打破了物种界限，使动物与植物、 微生物与动物、微生物与植物之间，越过交配屏障，实 现“杂交” ；根据人们的意愿，改造生物遗传特性，创 造新的物种，并有可能对人类自身的进化过程产生影响； 直接改造遗传物质核酸，创造新生物类型的速度比自然 变异极大地加快
上游充通大兽 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1)创造新的物种：打破了种属间杂交的界限， 能将一种基因引入生命体而赋予它新的遗传特征， 开创了育种历史上的新纪元。 ©2)生产有用蛋白：能利用生物反应器 (bioreactor)生产有用蛋白。 3)生物治疗：生物治疗，就是采用DNA重组技 术或其它新生物技术进行疾病的预防和治疗； ①重组蛋白质药物： ② 重组DNA药物：包括寡核苷酸药物、基因治 疗、基因疫苗等
1）创造新的物种 ：打破了种属间杂交的界限， 能将一种基因引入生命体而赋予它新的遗传特征， 开创了育种历史上的新纪元。 2）生产有用蛋白 ：能利用生物反应器 （bioreactor）生产有用蛋白。 3）生物治疗 ：生物治疗，就是采用 DNA重组技 术或其它新生物技术进行疾病的预防和治疗； ①重组蛋白质药物： ② 重组DNA药物：包括寡核苷酸药物、基因治 疗、基因疫苗等
上游充通大兽 二、生物技术的内涵 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY (1)《中国生物技术政策纲要》 （1986):以现代生命科 学为基础，结合先进的工程技术手段和其它基础学科的 科学原理，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料， 为人类生产出所需新产品或达到某种目的。 (2)OECD (organization for economic cooperation and development)（1982):“生物技术是应用自然科学 及工程学原理，依靠生物作用剂(biological agent)的 作用将物料进行加工以提供产品为社会服务的技术” (3)加拿大（1997)：“生物技术是指在自然或人工状 态下，直接或间接地将科学和工程学方法应用于有机体 的活体或部分组织，以实现对生产和服务过程进行创新 或改进现状的目的
二、生物技术的内涵 (1)《中国生物技术政策纲要》（1986） ：以现代生命科 学为基础，结合先进的工程技术手段和其它基础学科的 科学原理，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料， 为人类生产出所需新产品或达到某种目的。 (2) OECD （organization for economic cooperation and development ）（1982）： “生物技术是应用自然科学 及工程学原理，依靠生物作用剂（biological agent）的 作用将物料进行加工以提供产品为社会服务的技术” (3) 加拿大（1997） ： “生物技术是指在自然或人工状 态下，直接或间接地将科学和工程学方法应用于有机体 的活体或部分组织，以实现对生产和服务过程进行创新 或改进现状的目的
上游充通大学 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY (4)美国在2001年则认为：生物技术是应用分子和生物细 胞的工艺来解决问题、进行研究、生产产品并提供服务。 (5)日本(1999)：生物技术是一种技术，它应用或模仿了 活体有机物的能力以改变物质，如：治理、传输信息或 转化能量。 (6)新西兰生物技术协会（1998/1999)关于现代生物技 术的定义如下：“利用科学和工程学的原理，通过生物 学方法进行材料加工，以及通过分离、修改和合成，与 实际生物性过程相关的基因结构，对生物材料进行处理 加工， 以提高生活质量” 因此，生物技术的定义应该是：“生物技术是以生命科 学为基础，利用生物的特性或功能，设计构建具有预期 性状的新物种或新品系，以及与工程原理和技术相结合 进行社会生产或为社会服务的综合性技术领域
(4) 美国在2001年则认为：生物技术是应用分子和生物细 胞的工艺来解决问题、进行研究、生产产品并提供服务。 (5) 日本(1999)：生物技术是一种技术，它应用或模仿了 活体有机物的能力以改变物质，如：治理、传输信息或 转化能量。 (6)新西兰生物技术协会（1998/1999）关于现代生物技 术的定义如下： “利用科学和工程学的原理，通过生物 学方法进行材料加工，以及通过分离、修改和合成，与 实际生物性过程相关的基因结构，对生物材料进行处理、 加工，以提高生活质量”. 因此，生物技术的定义应该是： “生物技术是以生命科 学为基础，利用生物的特性或功能，设计构建具有预期 性状的新物种或新品系，以及与工程原理和技术相结合 进行社会生产或为社会服务的综合性技术领域”
上游充通大学 第二节生物技术发展简史 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 一、生物技术发展史上的重要事件 1.生物技术的萌芽： 含糖野果自然发酵的现象，始于距今4一5万年前 旧石器时代的“新人”阶段。最早的简单重复 大自然的自酿过程 真正称得上有目的的人工酿酒生产活动，是在人 类进入新石器时代，即出现了农业之后开始的。 ©比较充裕的粮食—陶制器皿 “天然发酵”时代一fermentation ,(翻涌)
第二节 生物技术发展简史 一、生物技术发展史上的重要事件 1. 生物技术的萌芽; 含糖野果自然发酵的现象，始于距今4—5万年前 旧石器时代的“新人”阶段。-最早的简单重复 大自然的自酿过程 真正称得上有目的的人工酿酒生产活动，是在人 类进入新石器时代，即出现了农业之后开始的。 比较充裕的粮食 ——陶制器皿 “天然发酵”时代 ——fermentation （翻涌）