高兴喜二十一世纪——生命科学世纪当代生物学发展数、理、化相关学科还原论Reductionism人类对生命现象认识人类对生命现象认识Genome=Gene+omeTranscriptome=Transcript+ome(non-codingRNA、SmallRNA)Protein+ome21世纪生命科学发展主要态势第一章生物技术总论一、DefinitionofBiotechnologyTraditionalbiotechnologyBiotechnologyModernbiotechnology1、Traditionalbiotechnology也称生物工程(bioengineering)，是指人们以当代生命科学为基础，结合其它基础学科科学原理，采取先进工程技术伎俩，按照预先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到达某种目标。二、生物技术种类及其相互关系1.基因工程（geneengineering)2.细胞工程(cellengineering)3.酶工程(enzymeengineering)4.发酵工程(fermentationengineering)5.蛋白质工程(proteinengineering)各项技术之间关系三、生物技术包括学科及应用领域四、Thebasiccharactersofbiotechnology高竞争，时效性竞争非常激烈；高风险，因为竞争激烈，必定带来高风险；高势能，对国家政治、经济、文化和社会发展有很大影响，含有很强渗透性和扩散性，有着很高态势和潜在能量。第二节生物技术发展公元前221年：我国人民就能制作豆豉腐、酱和醋，并一直沿用至今；20世纪20年代：工业生产中开始采取大规模纯培养技术，发酵工业原料丙酮和丁醇；20世纪50年代：在青霉素大规模发酵生产带动下，发酵工业和酶制剂工业大量涌现。发酵技术和酶技术被广泛应用于医药、食品、化工、制革和农产品加工等部门。上述诸方面发展，还只能被示为传统生物技术，因为它们还只是经过微生物初级发酵来生产商品。二、当代生物技术发展1944年，说明了DNA是遗传信息携带者；1949年，核酸化学研究结果表明，起源于不一样生物DNA都是由A、T、C、G4种碱基组成；1953年，Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型，说明了DNA半保留复制方式，开启了分子生物课时代；1961年，破译了遗传密码，揭开了DAN编码遗传信息是怎样传递给蛋白质这一秘密；一系列三联密码子（除极少数几个以外）同氨基酸之间对应关系，在全部生物中都是相同。也就是说，遗传密码是通用。DNA分子（基因）不论导入什么样生物细胞中，只要具备转录翻译条件，均能转录翻译出一样氨基酸。即使人工合成DNA分子（基因）一样能够转录翻译出对应氨基酸。1967年，Gellert发觉了DNA连接酶；1970年，Smith分离到一个限制性核酸内切酶；1975年，Temin和Baltimore在RNA肿瘤病毒中发觉了反转录酶；基于上述基础理论发展，1972-1973年，Boyer和Berg等人发展了重组DNA技术，并完成了第一个细菌基因克隆，开创了生物技术关键技术——基因工程技术新纪元，把整个生物学带入数百年所未见狂潮。以基因工程为关键，带动了当代发酵工程、酶工程、细胞工程和蛋白质工程发展，形成了含有划时代意义和战略价值当代生物技术。第三节生物技术对社会经济发展影响一、改进农业生产、处理食品短缺1.2植物种苗工厂化生产利用细胞培养技术对优良品种进行大量快速无性繁殖，实现工厂化生产。利用植物微繁殖技术还可培育出不带病毒脱毒苗。因为植物根尖和茎尖分生细胞常是不带病毒，用这种细胞在试管中进行无菌培养而繁殖小苗也是不带病毒，降低了病毒感染可能性。如马铃薯脱毒种苗工厂化生产等。1.3提升粮食品质经过基因工程和转基因技术除了能培育抗逆、抗病虫害新品系外，还可培育品质好、营养价值高作物新品系。如把菜豆储备蛋白基因转到向日葵中，取得含有菜豆储备蛋白向日葵种子；利用转基因技术培育西红柿可延缓其成熟变软，防止运输中破损。人们正试图将大豆储备蛋白基因转到水稻中，培育高蛋白水稻新品系。从有什么吃什么吃什么有什么生物农药，生产绿色食品化学农药使用带来一系列环境和食品污染问题。我国加入世界贸易组织之后，在国际农产品和食品贸易中，将面对苛刻农药残留标准，科学家开始重视生物农药研发与使用，以降低因化学农药使用造成对食品污染，改进食品品质。什么是生物农药？1.4生物固氮，提升粮食产量化肥使用不可防止带来土地板结、肥力下降，从而影响作物产量。经过转基因技术可将含有固氮能力细菌固氮基因转移到根际周围微生物体内，希望这些微生物进行固氮，降低化肥用量。如日本学者将固氮基因转移到水稻根际微生物中，使这些微生物提供了水稻需