PPT《第五讲 现代科学技术概论》

三、化学

(一)化学的学科分类:共有7个二级学科.

1、无机化学

2、有机化学

3、分析化学

4、物理化学

5、高分子化学

6、化学工程

7、边缘学科 (如计算化学、固体化学、激光化学、地球化学等)

(二) 化学的新成就

1、量子化学的产生

2、催化作用的研究

3、结构化学的建立

4、分子工程学的出现

(三) 化学的应用及发展方向

1、化学与农业

2、化学与能源

3、化学与新材料

4、化学与生物医药 二十一世纪人类社会面临的挑战: 人口剧增食品短缺资源匮乏环境污染加剧疑难病治疗等重大问题

四、生命科学 生物工程显示了强大的生命力:生物资源的可再生性,在常温常压下生产珍贵产品节约能源和资源,减少环境污染;

增加粮食生产,开辟食物的新来源;

解决疑难病的治疗;

对传统的旧行业技术改造……

(一) 分子生物学的创立、发展及重大意义

1、生命的基础物质和本质特征 A、什么是生命?以核酸和蛋白质为主,具有自我更新、 自我复制和自我调节的复杂而有序的多分子体系. B、生命的基础物质 元素:主要是碳、氢、氧、氮、硫、磷等 化合物:无机物(水和无机盐)、有机物(蛋白质、核酸、 糖类和脂肪) C、生命的本质特征具有自我更新的新陈代谢的能力具有自我复制的繁殖能力具有自我调节的反应能力

2、分子生物学的创立与发展 (1) 准备与酝酿阶段:A、确定了蛋白质是生命的主要基础物质;

B、确定了生物遗传的物质基础是DNA. (2) 现代分子生物学的建立和发展阶段A、DNA双螺旋结构的发现B、遗传中心法则的建立 DNA 双螺旋结构模型 遗传学中心法则(genetic central dogma):描述从一个基因到相应蛋白质的信息流的途径.遗传信息贮存在DNA中,DNA被复制传给子代细胞,信息被拷贝或由DNA转录成RNA,然后RNA翻译成多肽.不过,由于逆转录酶的反应,也可以以RNA为模板合成DNA. (3) 初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段 其重大成就有:重组DNA技术的建立与发展;

基因组研究的发展;

单克隆抗体及基因工程抗体的建立与发展;

基因表达调控机理研究;

细胞信号转导机理研究成果.

(二) 生物技术的种类及发展

1、细胞工程 (1) 细胞培养技术 (2) 细胞融合技术

2、发酵工程

3、酶工程

4、遗传工程

5、蛋白质工程 细胞工程有目的,有计划地改造细胞,能达到细胞产物及组织本身的规模生产.包括动物植物细胞和组织培养技术;

细胞融合技术;

细胞核及细胞器移植技术.应用:植物体细胞组织培养技术-试管苗;

茎尖脱毒技术;

单克隆抗体;

细胞核移植技术. 发酵工程(也叫微生物工程) 给微生物一个最适合生长的条件,利用微生物的代谢功能,通过现代化工程手段生产人类所需的产品. 发酵工程利用生物材料(来自自然界的微生物,基因重组微生物等各种来源的动物细胞和植物细胞)生产有用物质,服务人类的一门综合科学技术.是生物工程的主要基础和支柱. 发酵工程技术 目的生物体微生物植物细胞动物细胞 选育技术常规技术细胞融和技术基因重组技术 培养技术工程放大过程控制和优化生物反应器设计 分离精制技术固液分离技术膜分离技术层析分离技术其他分离技术 → → → → 目标产品 发酵工程技术的特点: 在常温常压下进行,耗能少,相对投资少,见效快 发酵工程技术的应用:食品制药:青霉素,抗生素,基因工程技术药物替代化工合成用微生物发酵的方法开发能源环境污染的防治 酶工程酶工程即利用酶、细胞或细胞器所具有的某些特异催化功能,借助生物反应器和工艺过程,生产人类所需要产品的一种技术. 应用:基因重组技术的必要工具 限制性核酸内切霉 DNA连接霉和DNA聚合霉 食品工业,医药工业,造纸工业等 含酶洗涤剂 其它方面 基因工程 微生物 工程菌 发酵工程 动植物细胞 细胞融合 原料 酶工程 生物反应器中进行 产品 基因重组技术和细胞融合技术结合创造具有特殊功能和多功能的工程菌和超级菌,再通过微生物发酵生产新的有用的物质.酶工程和发酵工程相结合可以改革发酵工艺,提高产量,增加经济效益. 生物工程:基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程 生物反应器中进行