生物工程教案及讲稿Word下载.doc
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用
教
材
教材名称
《生物工程概论》第二版
教材作者
利容千
出版社及
出版时间
华中师范大学出版社，2007
参
考
书
目
名称
作者
出版社及出版时间
《生物工程概论》
陶兴无
化学工业出版社，2005
《现代生物工程导论》
贺小贤
科学出版社，2005
《生物工程导论》
岑沛霖
化学工业出版社，2004
第1讲
第1次课，2课时
章、节名称
第一章绪论
教学目的
与教学要求
本章从生物技术的定义、发展历史、现代生物工程的基本内容、当代生物技术的应用概况等方面，深入浅出地介绍了生物工程的基础知识，使学生对近代及当代的生物技术发展有所了解，提高他们刻苦学习专业知识，完善自己的知识结构，为建设祖国而奋斗的自觉性和积极性。
教学重、难点
【教学重点】生物技术和生物工程；
生物工程和其他学科的关系；
生物工程的基本内容；
生物工程在各行各业的应用
【教学难点】现代生物技术带来的问题
教学方法
讲授加板书、多媒体教学
教学内容
一生物技术的概述
二生物工程的内容
三现代生物技术的应用和研究热点
四现代生物技术带来的问题
同学们大家好。
大家都知道每次社会经济的飞跃都伴随着某种革命，第一次工业革命发明了什么？
（蒸汽机和纺纱机）解放了人的双手；
第二次技术革命是什么？
（信息技术）扩展了人的大脑；
那么我们现在的社会正在发生新的变革。
随着人类对自身和生物的了解日益加深，改造自身和获得新生物的愿望也越来越迫切。
也就有了第三次技术革命（生物技术） 生物技术将是未来经济发展的新动力。
为什么这么说？
当今人类社会面临最重大的问题和挑战∶人口膨胀；
粮食短缺；
疾病危害；
环境污染；
能源危机；
资源匮乏；
生态平衡破坏；
生物物种大量消亡。
解决人类生存与发展所面临的一系列重大问题，在很大程度上将依赖于生命科学的发展。
生命科学对人类经济、科技、政治和社会发展的作用是全方位的。
一什么是生物技术
1982年，国际合作与发展组织（ICDO）对生物技术进行了定义：
即应用自然科学及工程学原理，依靠微生物、动物体、植物体作为生物发应器，将原料加工以提供产品来为社会服务的技术。
美国政府技术顾问委员会（OAT）的定义：
应用生物或来自生物体的物质制造或改进一种商品的技术，其还包括改良有重要经济价值的植物与动物和利用微生物改良环境的技术。
1定义：
是以现代生命科学理论为基础，利用生物体及其细胞的、亚细胞的和分子的组成部分，结合工程学、信息学等手段开展研究及制造产品，或改造动物、植物、微生物等，并使其具有所期望的品质、特性，从而为社会提供商品和服务的综合性技术体系。
生物工程定义：
以现代生命科学为基础,把生物体系与工程学技术有机结合在一起，按照预先的设计，定向地在不同水平上改造生物遗传性状或加工生物原料,产生对人类有用的新产品（或达到某种目的）之综合性科学技术。
特征：
21世纪最具潜力的高新技术
多学科、交叉、综合的技术
影响最为深远最广泛的技术
2分类：
（1）传统生物技术
传统生物技术主要是指通过微生物的初级发酵来生产产品的技术。
如酱油、酒、面包、酸奶及其它发酵食品的传统工艺.
它包括三个重要的步骤：
第一步：
上游处理过程。
所谓上游过程，是指对于粗材料进行加工，作为微生物的营养和能量来源；
第二步：
发酵和转化。
发酵指的是目的微生物的大量生长发酵过程必须在一个大的生物反应器内进行，反应器容积通常大于lOOL，可以连续生产某一个目的产品；
第三步：
下游处理过程。
主要是指所需目的产物的纯化过程，人们既可以从细胞的培养液中纯化，也可以直接从细胞中纯化。
纯化方法包括蒸馏、萃取、结晶、干燥、过滤等。
（2）现代生物技术：
现代生物技术是在20世纪70年代于细胞遗传学和分子生物学基础上发展起来的以基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程、蛋白质工程等为主要研究内容的技术体系。
在现代高新技术领域中，它与信息技术、新材料科学并列为当今三大前沿科学，并且占据着更重要的地位。
3生物技术与生物工程的关系
1基因工程：
基因工程是指在微观领域（分子水平）中，根据分子生物学和遗传学原理，设计并实施一项把一个生物体中有用的目的DNA（遗传信息）转入另一个生物体中，使后者获得新的需要的遗传性状或表达所需要的产物，最终实现该技术的商业价值。
2蛋白质工程
“后基因组时代”将是“蛋白质组学时代”，即从对基因信息的研究转向对蛋白质信息的研究，包括研究蛋白质结构、功能与应用及蛋白质相互关系和作用。
蛋白质工程就是在对蛋白质的化学、晶体学、动力学等结构与功能认识的基础上，对蛋白质人工改造与合成，最终获得商业化的产品。
3酶工程
是酶学与工程学的相互渗透和结合所发展起来以酶为研究对象，改造并应用酶的特异催化功能。
目标就是通过工程化技术大规模生产和转化相应原料成为有用物质的技术。
传统的酶工程主要是指天然酶制剂在工业上的大规模生产与应用。
随着科学的发展，尤其是基因工程技术的日趋完善，为酶工程赋予了新的内容，特别是利用DNA操作技术，修饰改造酶分子的结构或活性位点、酶与底物作用位点，重组酶的生产，模拟酶的人工设计与合成等成为新的内容。
4细胞工程
利用工程学原理进行细胞生物学的基础研究和制造使用活细胞的产品，如组织工程和生物加工工程。
前者是利用移植的细胞、骨架、DNA、蛋白质或蛋白质片段替代或修复已受伤或损坏的组织和器官；
后者是利用活细胞生产生物医药产品。
5发酵工程
现代发酵工程主要指利用微生物、包括利用DNA重组技术改造的微生物在全自动发酵罐或生物反应器中生产某种商品的技术。
现代发酵工程是生物代谢、微生物生长动力学、大型发酵罐或生物反应器研制、化工原理等密切结合和应用的结果。
基因工程是核心，带动其他四大工程的发展，四大工程的发展又促使基因工程发展更迅猛。
基因工程和细胞工程看作生物工程的上游处理技术，将发酵工程和酶工程看作生物工程的下游处理技术。
基因工程、细胞工程和发酵工程中所需的酶往往是通过酶工程来获得的。
1医药：
生物制药；
基因治疗；
人工器官
2农业和畜牧业
转基因植物：
抗病虫害新品种、抗逆新品种、高品质新品种
转基因动物：
生产有用蛋白质和高品质的畜产品
生物反应器：
利用动植物细胞或组织作为生物反应器，直接生产有用蛋白质
3轻工与食品
新型食品；
营养食品；
保健食品；
轻工用酶
4环境
污染治理；
废物利用；
污染物生物降解
5特点：
（八高一低）
四现代生物技术带来的问题
1经过基因改造的生物或生物产品是否会对其他生物体和环境造成危害？
2开发和使用基因工程药物是否会降低自然界的生物多样性？
3人是否也可以成为基因工程操作的对象？
4基因诊断的程序是否会侵犯个人隐私权？
5用现代生物技术生产的药物进行治疗是否会压抑同样有效的传统治疗方式
6农业生物技术是否会彻底改变传统的耕作方式？
7现代生物技术专利的申请是否会阻止科学家之间自由的学术思想交流，影响宗教和文化
8现代生物技术能否有效对付严重危害和威胁人类健康与生命安全的传染性疾病？
作业、讨论题、思考题：
什么叫做生物工程？
按照研究对象，生物工程包括哪些方面？
第2讲
第2次课，2课时
第二章基因工程
熟悉基因的基本概念、性质，掌握基因的功能，了解基因工程的诞生背景
【教学重点】基因的结构、功能，DNA双链的性质，遗传信息的传递法则
【教学难点】导致基因工程诞生理论上的三大发现和技术上的三大突破
第一节基因的基本概念
一什么是基因
二基因的结构
三基因的功能
第二节基因工程的概述
一基因工程的诞生
上节课过渡到本次课的内容
基因（Gene,Mendelianfactor）是指携带有遗传信息的DNA或RNA序列，也称为遗传因子，是控制性状的基本遗传单位。
基因通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息，从而控制生物个体的性状表现。
孟德尔发现了遗传因子：
（1）生物性状的遗传由遗传因子决定（遗传因子后来被称为基因）。
（2）遗传因子在体细胞内成对存在，其中一个成员来自父本，另一个成员来自母本
（3）遗传因子符合自由组合规律
二基因的结构（复习）
1核酸的化学组成（包括DNA的化学组成、脱氧核苷酸的分类）
2DNA的分子结构
3基因的结构
（1）基因的三个特性
基因可以自我复制
基因决定性状
基因可以突变
（2）分类：
结构基因：
一条基因决定一条多肽链
调控基因：
调节控制结构基因表达
1携带遗传信息：
从遗传学上来说，基因代表一个遗传单位，一个功能单位，一个突变单位。
2基因的复制
3基因的表达
由DNA控制的蛋白质合成涉及两个基本过程：
第一步，DNA的遗传信息转录到mRNA中，发生在细胞核中；
第二步，将mRNA的信息翻译成蛋白质的氨基酸序列，在细胞质中进行。
原核生物中遗传信息的转录和翻译则简单一些
简单回顾下原核和真核生物基因转录翻译的不同
导致基因工程诞生的是分子生物学领域的理论上的三大发现和技术上的三大发明
理论上的三大发现：
基因的物质基础是DNA、DNA的双螺旋结构和半保留复制、遗传密码子的破译
技术上的三大发明：
工具酶的发明、载体、逆转录酶
有了这些理论核技术的武装，基因工程的临盆降生指日可待，Berg和Cohen两
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