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第一章 生物技術概論

第一章 生物技術概論. 1-1 何謂生物技術 1-2 傳統生物技術 1-3 現代生物技術. 1-1 何謂生物技術. 美國生技產業協會 定義：利用生物製程或分子與細胞層次，來解決問題並製造有用物質及產品的技術。 經濟部工業局 運用生命科學方法（如基因重組、細胞融合、細胞培養、發酵工程、酵素轉化等）為基礎，進行研發、製造產品或提昇產品品質，改善人類生活素質之科學技術。 利用生物（動、植物或微生物）或其產物來生產對人類醫學、食品、農業、有用的物質或生物。 醬油、啤酒發酵、抗生素、疫苗、水果、花卉、農作物改良育種. 1-2 傳統生物技術.

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第一章 生物技術概論

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  1. 第一章 生物技術概論 • 1-1 何謂生物技術 • 1-2 傳統生物技術 • 1-3 現代生物技術

  2. 1-1 何謂生物技術 • 美國生技產業協會 • 定義：利用生物製程或分子與細胞層次，來解決問題並製造有用物質及產品的技術。 • 經濟部工業局 • 運用生命科學方法（如基因重組、細胞融合、細胞培養、發酵工程、酵素轉化等）為基礎，進行研發、製造產品或提昇產品品質，改善人類生活素質之科學技術。 • 利用生物（動、植物或微生物）或其產物來生產對人類醫學、食品、農業、有用的物質或生物。 • 醬油、啤酒發酵、抗生素、疫苗、水果、花卉、農作物改良育種

  3. 1-2 傳統生物技術 • 19世紀生產乳酸、酒精、麵包酵母、檸檬酸等 • 微生物發酵生產生產，可分三步驟 • 上游處理過程：對材料進行加工，做為微生物營養能量來源 • 發酵與轉化：發酵-微生物大量生長。轉化-微生物生理特性的改變。連續生產某一目的產品。 • 下游處理過程：產物的純化過程 • 生物轉化困難- 改良菌種（誘導突變：化學藥劑、紫外線照射） • 改善幅度有限-侷限於化學、微生物工程 • 改以DNA重組技術

  4. 1-3 現代生物技術 • 表1-1生物技術發展史 • 應用範圍廣闊：食品、醫藥化工、農業、環保、能源、國防等。 • DNA重組技術 • 定義：針對不同生物的遺傳基因，進行基因的切割、拼接、重新組合，再轉入生物體內 • 1973 Boyer, Cohen發明。利用限制酶切割DNA，再與質體接合，轉形重組DNA到大腸桿菌…… • 益處：短時間可分離、鑑定、複製基因 • 提高轉化效率、簡化生產過程、以植物或動物當生產工廠、縮短開發時間

  5. 蛋白質工程 • 瞭解蛋白質DNA編碼序列 • 蛋白質的分離與純化 • 序列分析、結構與功能分析 • 細胞工程：採用組織與細胞培養技術 • 體細胞融合：融合兩種不同種細胞 • 細胞核移植：複製動物 • 染色體片段重組：改變生物遺傳特性，獲得新染色體組合

  6. 酶工程 • 生物體內具催化作用的特殊蛋白質 • 增快反應速率，本身不參與反應 • 反應效率高、產物污染小、低耗能、易控制 • 食品工業、醫藥工業 • 複製技術 • 無性生殖：體細胞取代生殖細胞。 • 遺傳基因與原生物完全一樣 • 1996 桃麗羊

  7. 現代生物技術的發展趨勢(一) • 細胞培養(cell culture) • 離體授精(in vitro fertilization- in vivo- de novo) • 基因序列解讀技術(gene sequence analysis technique) • 生物資訊學(bioinformatics) • 結構生物學(structural biology) • 基因體學(genomics) • 蛋白質體學(proteomics- protein genomics)

  8. 現代生物技術的發展趨勢(二) • 幹細胞研究(stem cell) • 基因轉殖生物(transgenic organisms) • 組織工程(tissue engineering) • 複製動物(cloning animals) • 基因治療(gene therapy) • 功能性基因體學(functional genomics)

  9. 現代生物技術的特點 • 基因操作技術不斷改善，加速商業化與應用 • 基因工程藥物與疫苗研發加快，前景看好 • 基因轉殖動植物已獲重大進展，農林漁牧新契機 • 闡明生物基因體的結構與功能 • 人類重大疾病相關微生物 • 農作物產量、質量、抗蟲、抗病 • 基因治療的進展 • 蛋白質體學- 功能基因體學、結構生物學、生物資訊學之整合 • 網際網路網路技術蓬勃發展，加速資訊流通

  10. 現代生物技術的商業化 • 終極目標生產商業產品 • 如：胰島素、乾酪凝乳用酵素、基因轉殖蕃茄(1994)、大豆、玉米 • 中小型生技公司為研發新藥前驅者 • 藥物研發到上市需5-10億美金 • 技術專家 • 大藥廠購買其專利 • 臨床試驗 • 生產線 • 行銷通路

  11. 世界各國對生物技術產業的投入 • 規模與產值超過5000億美金 • 醫藥產業最大、檢驗試劑、農業生技、特用化學品 • 台灣- 挑戰2008：國家發展重點計畫 • 兩兆雙星-『半導體、影像顯示器』『數位內容、生物技術與醫藥工業』 • 水產養殖、食品生物技術 • 海洋生物萃出物 • 健康食品：紅麴、靈芝、冬蟲夏草、樟芝

  12. 農業生技產品：彩色海芋 資料來源：農委會

  13. 漁業生技-觀賞用螢光魚 資料來源：邰港生技AZOO水族網

  14. 資料來源：邰港生技AZOO水族網

  15. 生技動物模型-轉殖基因螢光鼠 參考資料：國家衛生研究院電子報 第 169 期

  16. 醫藥生技動物模型 資料來源：麻省理工學院Dr. Jay Vacanti (影片:ear1.mpg) 2011

  17. 美罹癌婦「手臂上種耳朵」自體移植 http://gizmodo.com/ears/ ETtoday國際新聞 | ETtoday 2012.09.28

  18. 現代生物技術對人類與環境的影響的便利性 • 更準確診斷、預防或治療慢性病、傳染病和遺傳疾病 • 提高農作物產量，使作物能抗蟲、抗病、抗旱 • 以微生物或動植物當作生產工廠，製造藥物、胺基酸、蛋白質等 • 創造優良血統家畜或寵物 • 簡化環境污染物和廢棄物處理程序 • DNA犯罪資料庫 • 篩檢胎兒的遺傳缺先疾病

  19. 現代生物技術的管理與規範 • 複製人或複製器官？ • 基因改造作物對環境生態的衝擊？ • 基因改造食品的安全性？ • 社會與倫理的大問題 • 專利權的爭議性！ • 基因可以專利嗎？ • 蛋白質可以專利嗎？

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