按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,生物科技與生活,微生物在生物科技發展重大的歷史時程,遺傳工程學之最終目的,微生物對社會之貢獻篇,1.生產工業化學藥品的微生物,2.經微生物醱酵產品的分類,生技舞台上的微生物,生物科技與生活 微生物在生物科技發展重大的歷史時程,1,藥物學之新領域,1.在酵母菌中產生的藥物,2.在微生物中合成的化學物質及其功能的類別,3.從微生物中所產的抗生素,4.以微生物為生物反應器而產生的異源蛋白,細菌與環境篇,1.微生物為防治昆蟲的製劑,2,.能代謝鹵素化合物的微生物,細菌基因轉植入植物以改良植物的品種,微生物與生物科技,藥物學之新領域1.在酵母菌中產生的藥物2.在微生物中,2,什麼是生物科技(,Biotechnology)?,是籍由活細胞(living cells)所產生的分子(molecules)而開發成商業產品(products)的技術稱生物科技。,生物科技與生活,什麼是生物科技(Biotechnology)?是籍由活細,3,生物科技如何 改善我們的生活品質？,細菌(,bacteria,)與霉菌(,fungi,)應用在食品上的,加工如：起士(,cheeses,)，麵飽(,breads,)，優酪,乳(,yogurts,)等。,提供研究,疾病之新治療法,(,new treatments for,disease,)。,提供更具安全性的食品(,safer food products),。,裝配危險性較低之化學產品,(,less-damaging,chemicals,),生物科技如何 改善我們的生活品質？細菌(bacteria),4,微生物在生物科技發展重大的歷史時程(I),1750 B.C.,文明古國,Sumerians,以酵母菌釀啤酒,(brew beer),500 B.C.,中國人以發霉的豆腐,(,moldy soybean,curds),為抗生素,（,antibiotic),以處理,疔、瘡,(,boils,),等皮膚發炎疾病,100 A.D.,中國已懂得以菊花粉,(,Powdered,chrysanthemum),做為殺蟲劑,(,insecticide,),1797,Jenner,在小孩身上接種病毒疾苗,(inoculates viral vaccine,)以預防牛痘,微生物在生物科技發展重大的歷史時程(I)1750 B.C.,5,1855,發現大腸桿菌,(,E.coli,),，這是日後有關生物,科技研究、發展、及工業生產的主要工具；,法人巴斯德,(Pasteur),的研究工作証明酵母,菌(,yeast,)為一具生命的生物體,(living,organism,),1883,法人巴斯德,(Pasteur),首次發明生產狂犬,病疫苗,(rabies vaccine),1914,在英國孟城,(Manchester,England),首先,利用細菌作污水處理,(sewage treatment),歷史時程(II),1855 發現大腸桿菌(E.coli)，這是,6,Frederick Griffith,利用肺炎球菌証明,DNA,為,病原的主要原因,1944,Avery,以病毒為研究材料証明,DNA,為遺傳物質,1928,英人佛來明,(,Fleming),在霉菌中,發現世上第一種,抗生素,(,antibiotic,)-,青黴素,(,penicillin,)；,歷史時程(III),Frederick G,7,1953,英劍橋大學的沃森和克里克,(,Watson and Crick,),同共發表,DNA,的三維結構,(three-dimensional structure)，,因而奠定了遺傳工程的基礎,歷史時程(VI),1953英劍橋大學的沃森和克里克(Watson and Cr,8,1956,科恩伯格,(,Kornberg),在微生物中發現在細胞內合成DNA的合成酵素(,DNA polymerase I)，,因而導至了解,DNA,複製的原理及機制,歷史時程(V),1956歷史時程(V),9,在細菌中發現能切割DNA的,內切酵素-,(,restriction,enzymes),，,因而開始了,基因選殖的方向,Cohen and Boyer,利用細菌成功的進行基因重新,組合的實驗,(,recombinant DNA experiment),，,因而建立了,DNA,重組的技術,(recombinant DNA,technology),Humulin,是由美國,Genentech,公司第一次在大腸桿,菌中，利用遺工程的技術,(genetically engineered,bacteria,)，生產能治療,糖尿病(,diabetes),的人類胰島,素（,human insulin）,1970-1982,歷史時程(VI),在細菌中發現能切割DNA的內切酵素-(restricti,10,基因選殖及重組DNA技術操作的一般流程,A General Plan for Gene Cloning and DNA Recombinant Technology,專一性,DNA,內切酵素（,Restriction Enzymes,）,DNA,片段連接酵素（,T4 DNA,Ligase,）,DNA,片段轉接質/載體（,DNA fragment carrier-,Plasmids/Vectors,),將選殖基因轉化入微生物中（,Transformation of,cloned gene into Microorganisms,）,選殖基因的表現（,Gene Expression,）,歷史時程(VII),基因選殖及重組DNA技術操作的一般流程專一性 DNA 內切,11,Paul Berg:Joined genes from the,E.coli,with DNA from Simian Virus 40(SV40,),將外來基因導入細菌體的流程,內切酵素處理,Endonuclease restriction enzyme,連接酵素處理,DNA ligase,將重組 DNA 轉化入細菌細胞中表現,Transformation of recombinant DNA,歷史時程(VIII),Paul Berg:Joined genes from t,12,反應過程,:,1.,將DNA模版，聚合酵及其他緩衝劑混合,2.DNA,變性反應、使雙股DNA分離成單股模版,Denature at 92-95,o,C.,3.DNA,引子緩冷反應,Annealing of Template and primer at 45-55,o,C.,4.,以耐高溫的,DNA,聚合酵素合成新的,DNA,股,Extension of newly synthesized DNA by Taq polymerase at 72,o,C.,熱循環基因片段合成儀,DNA,聚合酵素鏈鎖反應、,可無限合成所需的DNA 片段,Polymerase Chain Reaction(PCR),歷史時程(IX),反應過程:熱循環基因片段合成儀 DNA 聚合酵素鏈鎖,13,遺傳工程學之最終目的(I),以修復人類基因上的缺陷,(genetic defect),基因治療,(,gene therapy),以增進生物體正常功能，如增加生長的速度等,以創造能抗不良環境之物種 如抗病、抗寒、,抗旱及其他植物病蟲害等,(crops blight,cold,or drought),。,遺傳工程學之最終目的(I)以修復人類基因上的缺陷(gen,14,以完成一種自然界不可能完成的任務,：,-,以細菌生產附加價值高的藥物：如治療,糖尿病的胰素,-,以牛的乳腺生產,附加價值高的藥物,：,如,人類凝血蛋白及其他附加價值高的產品等。,-,以複製動物來提供可供移殖用之器官,(,duplication of human organs for transplantation),遺傳工程學之最終目的(II),以完成一種自然界不可能完成的任務：-以細菌生產附加價值高,15,微生物對社會之貢獻篇,Worldwide contribution of,Microorganisms,微生物對社會之貢獻篇,16,常用以生產工業化學藥品的微生物(I),Aspergillus,Glycolic acid Textile processing（紡織程序）,曲霉屬,甘醇酸 adhesives（黏著劑）,Oxalic acid Dyeing（漂染）,bleaching agent,草酸 (漂白劑),reducing agent(還原劑),Formic acid Leather treatment（皮革處理）,甲酸 electroplating(電鍍）,Malic acid Acidulant（酸劑）,蘋果酸,Itaconic acid Paper manufacture（紙製造）,衣康酸 intermediate for plastics（塑膠）,Acetobacter,Acetic acid Solvents(溶劑）,food acidulant,醋桿菌,醋酸 （酸劑）,Tartaric acid Esters for lacquies（漆）,acidulant,酒石酸,Aerobacter,2,3-Butanediol Intermediates for plastics,需氧菌屬,丁炔二醇 and antifreeze（抗凍劑）,YM062003,常用以生產工業化學藥品的微生物(I)Aspergillus,17,Clostridium,Butanoic acid Manufacture of esters（脂）,梭狀芽孢桿菌,正丁酸,Butanol Intermediate for organic chemicals,正丁醇 （有機化合物）,Isopropanol Cosmetic preparations（化裝品）,異丙醇,Acetone Intermediate for organic chemicals,丙酮,Chlamydomonas,Methylethyl ketone Explosives（炸藥）,衣藻,甲基乙基酮 synthetic resins（合成樹脂）,Bacillus,Propylene glycol Antifreeze（防凍劑）,synthetic,芽孢桿菌屬,丙二醇 resin（樹脂）manufacture,Acrylic acid Intermediate for plastics（塑膠）,丙烯酸,常用以生產工業化學藥品的微生物(II),Clostridium Butanoic,18,Saccharomyces,Glycerol Sweetener,explosives,cosmetics,酵母菌屬,甘油 （化裝品）,Ethanol Manufacture vinegar（醋）,酒精 esters（酯）and ethers（乙醚）,beverages（飲料）,Penicillium,Malonic acid Manufacture of barbiturates,青霉屬,丙二酸,（巴比妥鹽）,Rhizopus,Fumaric acid Intermediate for synthetic resins,根廇菌屬,延胡索酸 （樹脂）antioxidant,（,抗氧化劑,）,Succinic acid Manufacture of lacquers,（漆）,琥珀酸,perfumes,（香水）,Lactobacillus,Lactic acid Food acidulant（酸劑）,乳桿菌屬,乳酸 intermediate for lactates,leather treatment（皮革處理）,常用以生產工業化學藥品的微生物(III),Saccharomyces Glycerol,19,經微生物醱酵產品的分類,類別,範例,1.,能量代謝產品,酒精,，,正丁醇，醋酸，乳酸，丙