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第一章 绪论 一、 生物技术的含义 1、 生物技术的定义 生 物 技 术 (biotechnology) ，也 称 生 物 工 程(bioengineering) ， 是指人们以现代生命科学为基础， 结合其他基础学科的科学原理， 采用先进的工程技术手段， 按照预先的设计改造生物体或加工生物原料， 为人类生产出所需产品或达到某种目的的新兴的、 综合性的学科。 2、 生物技术的研究领域及其相互关系 基因工程(gene engineering) ： 20世纪70年代以后兴起的一门新技术， 其主要原理是应用人工方法把生物的遗传物质， 通常是脱氧核糖核酸(DNA) 分离出来， 在体外进行切割、 拼接和重组。 然后将重组了的DNA导人某种宿主细胞或个体， 从而改变它们的遗传品性； 有时还使新的遗传信息(基因) 在新的宿主细胞或个体中大量表达， 以获得基因产物(多肽或蛋白质) 。 细胞工程(cell engineenng) ： 指以细胞为基本单位， 在体外条件下进行培养、 繁殖； 或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意愿发生改变， 从而达到改良生物品种和创造新品种； 或加速繁育动、 植物个体； 或获得某种有用的物质的过程。 发酵工程(fermentation engineering) ： 利用微生物生长速度快、 生长条件简单以及代谢过程特殊等特点， 在合适条件下， 通过现代化工程技术手段， 由微生物的某种特定功能生产出人类所需的产品称为发酵工程， 也称微生物工程。 酶工程(enzyme engineenng) ： 利用酶、 细胞器或细胞所具有的特异催化功能， 对酶进行修饰改造， 并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的一项技术。 它包括酶的固定化技术、 细胞的固定化技术、 酶的修饰改造技术及酶反应器的设计等技术。 蛋白质工程(protein engineenng) : 指在基因工程的基础上， 结合蛋白质结晶学、 计算机辅助设计和蛋白质化学等多学科的基础知识， 通过对基因的人工定向改造等手段， 从而达到对蛋白质进行修饰、 改造、 拼接以产生能满足人类需要的新型蛋白质的技术。 3、 生物技术涉及的学科 现代生物技术是所有自然科学领域中涵盖范围最广的学科之一。 支撑： 它以分子生物学、 免疫生物学、 生物化学、 生物物理学、 遗传学、 细胞生物学、 微生物学、 微生物生理学、 动物生理学、 植物生理学、 人体生理学等几乎所有生物科学的次级学科为支撑； 又结合了 诸如化学、 化学工程学、 数学、 微电子技术、 计算机科学、 信息学等生物学领域之外的尖端基础学科， 从而形成一门多学科互相渗透的综合性学科； 其中又以生命科学领域的重大理论和技术的突破为基础。 例如， 没有Watson和Crick的DNA双螺旋结构及阐明DNA的半保留复制模式， 没有遗传密码的破译以及DNA与蛋白质的关系等理论上的突破， 没有发现DNA限制性内切酶、 DNA连接酶等工具酶， 就不可能有基因工程高技术的出现； 没有动植物细胞培养方法以及细胞融合方法的建立， 就不可能有细胞工程的出现； 没有蛋白质结晶技术及蛋白质三维结构的深入研究以及化工技术的进步， 就不可能有酶工程和蛋白质工程的产生； 没有生物反应器及传感器以及自动化控制技术的应用， 就不可能有现代发酵工程的出现。 另外， 所有生物技术领域还使用了 大量的现代化高精尖仪器， 如超速离心机、 电子显微镜、 高效液相色谱仪、 DNA合成仪、DNA序列分析仪等， 这些仪器全部都是由微机控制的、 全自动化的。 二、 生物技术发展简史 生物技术可分为传统生物技术和现代生物技术。 现代生物技术是从传统生物技术发展而来的。 1、 传统生物技术的产生 传统生物技术应该说从史前时代起就一直为人们所开发和利用， 以造福人类。 在石器时代后期， 我国人民就会利用谷物造酒， 这是最早的发酵技术。 在公元前221年， 周代后期， 我国人民就能制作豆腐、 酱和醋， 并一直沿用至今。 公元10世纪， 我国就有了 预防天花的活疫苗； 到了 明代，就已经广泛地种植痘苗以预防天花。 16世纪， 我国的医生已经知道被疯狗咬伤可传播狂犬病。 在西方， 苏美尔人和巴比伦人在公元前6000年就已开始啤酒发酵。 埃及人则在公元前4000年就开始制作面包。 1676年荷兰人列文虎克Leeuwen Hoek(16321723) 制成了能放大170～300倍的显微镜并首先观察到了 微生物。 19世纪60年代法国科学家巴斯德Pasteur(18221895) 首先证实发酵是由微生物引起的， 并首先建立了 微生物的纯种培养技术， 从而为发酵技术的发展提供了 理论基础， 使发酵技术纳入了科学的轨道。 巴氏灭菌法(pasteurization) ， 亦称低温消毒法， 冷杀菌法， 是一种利用较低的温度既可杀死病菌又能保持物品中营养物质风味不变的消毒法。 将牛奶加热到62-65℃， 保持30分钟 将牛奶加热到75-90℃， 保温15-16秒 德国人柯赫（1843-1910） ： 细菌学的奠基人。 贡献： （1）微生物学基本操作技术方面的贡献（2） 对病原细菌的研究作出了突出的贡献 a） 细菌纯培养方法的建立(纯种分离技术) ， 土豆切面 营养明胶 营养琼脂（平皿） b） 设计了各种培养基， 实现了在实验室内对各种微生物的（培养悬浮培养法） ，