《生物基础》电子教案 车辐中等专业学校 吴中敏
【教 材】王社光、刘 强。《生物基础》.高等教育出版社.2005.6.第1 版
【课 题】第7章 生物技术及其应用
第一节 生物技术的形成与发展
第二节 生物技术的基本内容
【教学目标】
知识与技能：掌握现代生物技术的概念和生物技术的基本内容，了解生物技术发展史上的重要事件和进展；初步掌握现代生物技术五个工程的基本过程；了解五个工程的意义和用途。
过程与方法：通过对比法培养学生观察能力，使学生能正确认识生物技术在我们现实生活中的作用，并加深对概念的理解，进而对生物技术的内容形成规律性认识。
情感态度与价值观：通过教学，使学生的科学态度、思想情趣得到陶冶；通过生物技术工程这些内容的讲授。激发学生爱科学的思想感情，培养学生对事业的责任感。激发学生积极进取的兴趣和科学情感，培养积极探索的科学精神。 【教学重点、难点】
重点：生物技术工程的内容。 难点：生物技术工程的内容与步骤。 【课时安排】2学时
【主要教学方法】讲授、PPT演示实验、讨论 【教学用具】多媒体及PPT 【教学过程设计】
第7章 生物技术及其应用
第一节 生物技术的形成与发展 一、现代生物技术定义
1982年国际合作及发展组织对生物技术这一名词定义:生物技术是应用自然科学及工程学的原理,依靠微生物、动物、植物体作为反应器,将物料进行加工以提供产品来为社会服务的技术。伴随着基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程等的形成与发展,构成了现代生物技术这一内涵。 二、生物技术的进展
1、1943年,大规模工业生产青霉素,以及后来的多种抗生素生产与利用,标志着传统生物技术发展的鼎盛时期,为生物技术的发展起到了划时代的作用。 1944年,美国著名微生物学家Avery首先证明基因就是DNA分子,是生物的遗传物质。随后的1953年,美国科学家沃森和克里克发现了DNA双螺旋结构,奠定了现代分子生物学的基础。从此,生命科学的发展开始进入现代生物技术的时代。
2、表7 1现代生物技术发展史上的重要事件
3、生物技术已成为21世纪发展最快的学科之一,其发展趋势主要体现在以下几个方面:
(1)基因操作技术更加成熟与完善,使得转基因植物和动物取得重大突破。
(2)医学生物技术为人类疾病治疗和健康等发挥巨大的作用。 (3)基因组及编码蛋白质的结构与功能研究成为今后生物技术的热点问题。
(4)生物芯片广泛应用,
(5)干细胞生物学技术的研究与应用,使治疗性器官移植成为可能。
(6)利用计算机技术对生物信息进行处理、贮存、分析和解释,形成新的生物信息学科。 第二节 生物技术的基本内容
现代生物技术主要包括基因工程、细胞工程、酶与发酵工程、组织工程、蛋白质工程、抗体工程、干细胞技术、克隆技术、转基因技术、高通量筛选技术以及生物芯片等。但总的来说,一般分为基因工程、发酵工程、酶工程、细胞工程和蛋白质工程五个部分。 一、基因工程
1972年,Berg Jackson将猿猴病毒基因组sv40的DNA通过λ
噬菌体导入大肠杆菌后获得表达,成功地完成了世界上首次DNA体外重组实验,标志着基因工程技术的开始。
1、定义：基因工程又称DNA重组技术,是在基因水平上进行的遗传操作。主要是通过有机合成,或者以mRNA为模板,利用反转录酶合成碱基因互补的DNA,按照人们的需要对DNA序列进行设计、剪接、修饰加工,再和载体DNA(质粒)连接在一起重新导入细胞,大量繁殖,生产所需要的蛋白质、激素、疫苗、酶等,培育出具有某些特殊性能的转基因动、植物新品种。
总之,基因工程的最终目的是把一个生物体中的遗传信息( DNA)转入另一个生物体,并表达出其特有的、人们需要的性状。
2、基因工程主要包括以下几个步骤：
(1)提取供体生物的目的基因(外源基因),用限制性内切酶切开,将含所需性状的目的基因连接到另一DNA分子上(常用大肠杆菌),形成新的重组DNA分子。
(2)转化过程。将重组DNA分子转入受体细胞,并在受体细胞中复制保存。
(3)对受体细胞进行筛选和鉴定,以保存并复制含有目的基因的细胞,一般通过特殊培养基进行选择性培养,淘汰没有转化的细胞,筛选出那些带有目的基因的外源DNA重组质粒。
(4)对含有重组DNA的细胞进行大量培养,并检测外源基因是否表达。
基因工程的意义在于:大规模生产生物分子;设计构建新物种;搜集、分离、鉴定生物信息资源。在医学上、轻工食品上、环保上的应用,农林领域带来的是第二次农业大革命。 二、发酵工程
1、定义：发酵( fermentation)来自拉丁语“发泡”( fervere)一词,当时是指酒精发酵时产生二氧化碳的现象。
狭义的发酵是指微生物的一种呼吸类型,
广义发酵,是指利用微生物制造和生产各种目的产物的过程,包括利用好氧微生物进行的需氧发酵、利用兼行厌氧微生物进行的兼气发酵和利用厌氧微生物进行的厌氧发酵。
发酵主要应用于工业、农业、食品卫生、医学、环境保护等领域。 2、发酵工程主要包括四个方面的内容和步骤: (1)发酵原料的预处理。 (2)菌种的活化和种子扩大。 具体操作为:
种子培养 培养容器为5 ～ 10 mL试管。
一级种子培养 将种子接种到200 ～ 1 000 mL锥形瓶中,在振荡器内培养。
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