生物技术的发展可谓日新月异，如同 20世纪五六十年代开始计算机改变从制 造业、旅游业、到保险业的每一个行业 一样，生物技术也将改变许多行业，影 响我们的生活和社会。 转基因食品----转基因农作物，抗虫棉、-----胰岛素、干扰素、疫苗-----人类说明书------
“ 未来”和 “爱情”一样神秘莫测，奇 幻非常，常常成为小说家笔下的主题， 当我们的先辈顶着酷热的骄阳，用长满 老茧的大手挥动着锄头耕耘农田时，不 会想到21世纪基因创造的新世界的模样。 21 专家预测，未来二十年，生化和医学的 诺贝尔奖很可能会授予有关基因的成果， 比尔 盖茨预言：下一个首富可能是从事 生物技术的投资者，------生物经济时代 开始了
其中生物技术列在首位，生物技 术之所以令世界各国如此重视，是 因为它是解决人类所面临的诸如食 物短缺、人类健康、环境污染和资 源匮乏等重大问题上有着不可比拟 的优越性，还因为它与理、工、农、 医等科技的发展、与伦理道德、法 律等社会问题都有着密切的关系。
高新技术的重要特征之一是学科 横向渗透，纵向加深，综合交错， 发展迅速。所以世界各国争相投巨 资发展，确定生物技术为21世纪经 济和科技发展的优先领域。
酶工程是利用酶的催化作用进行物质转化的 技术，是将酶学理论与化工技术结合而形成的新 技术，也就是利用离体酶或直接利用微生物细胞、 动植物细胞、细胞器的特定功能，借助工程学手 段来为人们提供产品一门科学。 1.2.3.1 1.2.3.1酶工程包括的内容： （1）各类酶的开发和生产 （2）酶的分离、纯化、及鉴定技术 （3）酶的固定化技术 （4）多酶反应器的研制和应用 （5）酶结构改造修饰
植物细胞培养 动物细胞培养 1.2.2.3细胞融合： 指在一定的条件下2个或多个细 胞融合为一个细胞的过程，又叫细胞杂交。常用的 促融因子有聚乙二醇、灭活的仙台病毒等。植物细 胞融合见图2-4，动物细胞融合图2-5。 1.2.2.4 细胞重组；指在体外条件下，运用一定的实 验技术从活细胞中分离出各种细胞的结构或组成部 件，再把它们在不同的细胞之间重新进行装配，成 为具有生物活性的细胞，主要有核移植、叶绿体移 植、核糖体重建和线粒体装配等技术。如多莉的产 生既是核移植（见图）。
8.2基因组学技术
是指对某个生物体的所有基因进行基因作图，包括遗 传图、物理图、转录本图、核苷酸序列分析、基因定 位和功能分析的一门学科。具体研究内容为结构基因 组学、比较基因组学、功能基因组学（蛋白质组学）。 8.2.1人类基因组计划（Human Genome Project,HGP)
其全称是“人类基因组作图和测序计划”，此 计划是以美国为主，通过国际合作，在15年 （1990-2005）内有美国政府投资30亿美元，完 成人基因组23对染色体上约10万个基因的作图， 和DNA全长的测序，并进一步研究生物和医学 上有重要意义的基因的结构和功能。
1.2.3.2 酶工程原理和基本过程
菌种 → 扩大培养→ 发酵→ 发酵酶液 →酶的提取 → 酶成品
原料→ 前处理→ 杀菌→ 酶反应器 ← ↓ 反应液→ 产品提取→ 产品 酶制剂制备：细胞破碎→ 溶剂抽提 →离心分离 →浓缩和干燥 酶的固定化： 指酶经物理或化学方法处理，使酶变成不易随水流 失即运动受到限制，而又能发挥催化作用的酶制剂。 方法有：载体结合法、交联法、包埋法，见图 酶反应器：以酶为催化剂进行反应所需要的设备称之为酶反应器 固定化酶的性质： 所以酶工厂是让工厂高效、安静、美丽如画的工程。
干细胞的用途很广，涉及医学多个领域。干细胞及 其相关生物技术的迅速发展得益于对干细胞上述功能 的认识。目前科学家已能在体外鉴别、分离纯化、扩 增和培养人体胚胎干细胞、原始胚胎干细胞以及多种 组织干细胞，并以干细胞为种子培育成功一些组织器 官。干细胞及其衍生组织器官的临床广泛应用必将导 致一次医学革命，产生一种全新的治疗技术，即再造 正常的甚至年轻的组织器官。这种再造组织器官的新 医疗技术将使任何人能用上自己或他人的干细胞和干 细胞衍生的新组织器官，来替代病变或衰老的组织器 官。假如在年老时能使用上自己或他人婴幼儿或青年 时期采集保存的干细胞及其衍生组织，那么人类长期 追求的长生不老的幻想就有可能成为现实。
1.2.2.5杂交瘤技术（单克隆抗体）：是指 将抗体产生细胞与具有无限增殖能力骨 髓细胞 相融合，通过有限稀释法及克隆 化，使杂交瘤细胞成为纯一的单克隆细 胞系，由于这种抗体是针对一个抗原决 定族的抗体，又是单一的淋巴细胞克隆 产生的，故又称为单克隆抗体。见图2-5。
1.2.3酶工程： 酶工程： 酶工程
9.生物技术的产业化 9.生物技术的产业化
9.1国外生物技术产业发展概况
9.1.1基本特点： （1）现代生物技术产品销售额增长迅速 2 （2）新医药是现代生物技术的主体产品 （3）农业领域将掀起生物技术几2产业发展的第二个浪 潮 9.1.2发展模式 9.2国内生物技术产业发展概况 9.2.1 现状 9.2.2存在的问题
利用微生物的生长与代谢活动， 通过现代化工程技术手段进行工业规模的生产各种有 用物质的工程技术，由于它以培养微生物为主，所以 又称微生物工程。现代发酵技术指在传统发酵的基础 上，结合了现代DNA重组、细胞工程分子修饰和改造 等新技术。（把微生物或细胞造就成无数微型工厂， 将神话变为现实的桥梁。） 1.2.4.1 发酵工程的内容： （1）菌种的选育 （2）发酵条件的优化与控制 （3）反应器的设计 （4）产物的分离、提取与精致
序言 现代生物技术概述 现代生物技术研究热点与趋势 生物技术与人类健康 生物技术与农林业 生物技术与食品化工 与能源、 生物技术 与能源、材料与海洋 生物技术与环保及军事 生物安全 生物技术的产业化
1.现代生物技术概述 1.现代生物技术概述
1.1生物技术的基本概念 生物技术（biotechnology)有时也称生物工程 (bioengineering)， 生物技术最初的含义是指利用生 物将原材料转变为产品。 生物技术包括传统生物技术和现代生物技术。传统 生物技术是指旧有的制酱、醋、酒、奶酪、酸奶及 有机酸的传统工艺。 现代生物技术是指以现代生命科学为基础（分子生 物学、细胞生物学），结合先进的工程技术手段利 用生物体及其亚细胞结构和分子，研究、设计和制 造新产品，或预期性地改变生物的特性乃至创造新 的物种或品种，使人们得到所期望的品质的技术。
1.2.4发酵工程： 发酵工程： 发酵工程
1.2.4.2发酵类型：5种类型 (1)微生物菌体发酵 （2）微生物酶发酵 （3）微生物代谢产物发酵 （4）微生物的转化发酵 （5）生物过程细胞的发酵 1.2.4.3发酵的一般过程 （见图） 1.2.4.4发酵工程的应用
1.3生物技术涉及的学科及应用 学科众多，应用广泛（见图）。
8.现代生物技术研究热点与趋势 8.现代生物技术研究热点与趋势
8.1现代生物技术发展趋势 在经历了第一次生物技术浪潮后，迎来了第二 次浪潮，重点发展以下领域：农业生物技术、 环境生物技术、海洋生物技术、生物制造和 生物处理工艺及能源研究。 研究热点： 基因组学技术，生物信息学，基因克隆、重组、 表达技术，动物体细胞克隆技术、生物芯片 技术。
9.2.3发展战略 实施“立足创新、集成应用、需求导向、重 点突破”的发展战略。
2.生物技术与人类健康 2.生物技术与人类健康
2.1人类基因组计划（Human Genome Project,HGP)
其全称是“人类基因组作图和测序计划”，次计划是以 美国为主，通过国际合作，在15年（1990-2005）内有 美国政府投资30亿镁元，完成人基因组23对染色体上约 10万个基因的作图，和DNA全长2的测序，并进一步研 究生物和医学上有重要意义的基因的结构和功能。 2.2.2HGP进展 2.1.2我国参与的HGP计划 2.1.3 HGP对人类社会的影响 2.1.4基因资源的保护
8.2.2基因组学的应用 基因诊断 基因治疗 新药开发 农业育种 8.3生物芯片技术 定义：生物芯片的概念源于计算机芯片。是指包 被在固相载体如硅片、玻璃、塑料和尼龙膜上 的DNA微阵列、寡核苷酸微阵列和蛋白质微阵 列。
cDNA microarray expression patterns of small (S) and large (L) neurons
在 20世纪90年代初，“21世纪是生 命科学的世纪”还是科学家的预言，仅 仅十年的发展，在刚刚进入21世纪，这 个预言正在变成现实。 «圣经»载，上帝在创世纪中创造了果 木、动物和人；21世纪人类将成为造物 主，因为基因的发现使人类能够改变生 命并创造生命，西游记中 孙猴子拔几根 猴毛吹出几个小猴子的神话正在变成现 实。
现代生物技术研究进展
序言
当今世界，我们所处的这个时代， 是科学技术飞速发展、知识信息爆炸的 知识经济时代，世界各国都在相互竞争， 竞争的焦点集中在科学技术上，谁的科 技发达，谁的综合国力就强大。 现在世界七大高新技术分别是现代生 物技术、航天技术、信息技术、激光技 术、自动化技术、新能源技术和新材料 技术。
1.2.1.1基因工程的原理： 理论上的三大发现 技术上的三大发明
理论上的三大发现： 理论上的三大发现：
发现了生物的遗传物质是DNA 发现了 DNA分子的双螺旋结构和半保留复制机理 发现了遗传信息的传递方式
技术上的三大发明： 技术上的三大发明：
限制性核酸内切酶和DNA连接酶 基因工程的载体 逆转录酶的发现
8.4 胚胎干细胞：
胚胎干细胞是在人类胚胎发育早期形态囊胚（受精后 约5－7天）中未分化的细胞。囊胚含有约140个细胞， 外表是一层扁平细胞，称滋养层，可发育成胚胎的支 持组织如胎盘等。中心的腔称囊胚腔，腔内一侧的细 胞群，称内细胞群，这些未分化的细胞可进一步分裂、 分化，发育成个体。内细胞群在形成内、中、外三个 胚层时开始分化。每个胚层将分别分化形成人体的各 种组织和器官。如外胚层将分化为皮肤、眼睛和神经 系统等，中胚层将形成骨骼、血液和肌肉等，内胚层 将分化为肝、肺和肠等。由于内细胞群可以发育成完 整的个体，因而这些细胞被认为具有全能性。在培养 皿中培养的内细胞群，我们称之为胚胎干细胞。