現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展ppt(北京版生物八下)

1、1/44 現(xiàn)現(xiàn) 代代 生生 物物 技技 術(shù)術(shù) 一、生物技術(shù)的興起一、生物技術(shù)的興起 二、基因工程及其應用二、基因工程及其應用 三、克隆技術(shù)三、克隆技術(shù) 2/44 一、生物技術(shù)的興起一、生物技術(shù)的興起 生命科學成為當今世界自然科學的熱點和生命科學成為當今世界自然科學的熱點和 重點，主要由于兩方面的原因：重點，主要由于兩方面的原因： （1 1）二十世紀后葉，分子生物學領(lǐng)域一系列）二十世紀后葉，分子生物學領(lǐng)域一系列 突破性成就，使生命科學在自然科學中的突破性成就，使生命科學在自然科學中的 地位發(fā)生了革命性的變化；地位發(fā)生了革命性的變化； （2 2）建立在實驗室研究基礎上的生物技術(shù)的）建立在實驗室研究

2、基礎上的生物技術(shù)的 發(fā)展為人類帶來了巨大的利益和財富。發(fā)展為人類帶來了巨大的利益和財富。 3/44 21世紀生物技術(shù)將是經(jīng)濟發(fā)展的新動力世紀生物技術(shù)將是經(jīng)濟發(fā)展的新動力 （1）高技術(shù)：生物工程1）高技術(shù)：生物工程 往往表現(xiàn)為精細和密集的往往表現(xiàn)為精細和密集的 復雜技術(shù)而擺脫了近代以復雜技術(shù)而擺脫了近代以 前的經(jīng)驗型的研究模式。前的經(jīng)驗型的研究模式。 （2）高效能：生物工程（2）高效能：生物工程 能夠突破自然的生殖隔能夠突破自然的生殖隔 離，可以按人類的需要設離，可以按人類的需要設 計和改造生物的結(jié)構(gòu)和功計和改造生物的結(jié)構(gòu)和功 能，定向地組建具有特定能，定向地組建具有特定 性狀的新物種和新品系。

3、性狀的新物種和新品系。 4/44 生物技術(shù)的定義生物技術(shù)的定義 后一定義強調(diào)了生物技術(shù)的商品屬性。后一定義強調(diào)了生物技術(shù)的商品屬性。 5/44 3 3 生物技術(shù)的主要內(nèi)容生物技術(shù)的主要內(nèi)容 此外還有基因診斷與基因治療技術(shù)、克隆動物技術(shù)、此外還有基因診斷與基因治療技術(shù)、克隆動物技術(shù)、 生物芯片技術(shù)、生物材料技術(shù)、生物能源技術(shù)、利用生物芯片技術(shù)、生物材料技術(shù)、生物能源技術(shù)、利用 生物降解環(huán)境中有毒有害化合物的技術(shù)。生物降解環(huán)境中有毒有害化合物的技術(shù)。 對人類和社會生活各方面影響最大的生物技術(shù)領(lǐng)域：對人類和社會生活各方面影響最大的生物技術(shù)領(lǐng)域： 農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、醫(yī)藥生物技術(shù)、環(huán)境生物技術(shù)、海洋農(nóng)業(yè)生物

4、技術(shù)、醫(yī)藥生物技術(shù)、環(huán)境生物技術(shù)、海洋 生物技術(shù)生物技術(shù) 6/44 基因工程是指：在微觀領(lǐng)域（分子水平）中，根據(jù)基因工程是指：在微觀領(lǐng)域（分子水平）中，根據(jù) 分子生物學和遺傳學原理，設計并實施一項把一個分子生物學和遺傳學原理，設計并實施一項把一個 生物體中有用的目的生物體中有用的目的dna(遺傳信息遺傳信息)轉(zhuǎn)入另一個生轉(zhuǎn)入另一個生 物體中，使后者獲得新的需要的遺傳性狀或表達所物體中，使后者獲得新的需要的遺傳性狀或表達所 需要的產(chǎn)物，最終實現(xiàn)該技術(shù)的商業(yè)價值。需要的產(chǎn)物，最終實現(xiàn)該技術(shù)的商業(yè)價值。 基因是基因是dna分子上具有遺傳功能的片段，它能控制分子上具有遺傳功能的片段，它能控制 生物的發(fā)

5、育和代謝，并把遺傳信息傳遞給下一代。生物的發(fā)育和代謝，并把遺傳信息傳遞給下一代。 基因工程又叫基因工程又叫dna重組技術(shù)，也叫遺傳工程。重組技術(shù)，也叫遺傳工程。 7/44 2基因工程的基本原理與方法基因工程的基本原理與方法 以重組以重組dna操作為核心技術(shù)的過程，其目的、原理操作為核心技術(shù)的過程，其目的、原理 和步驟等類似于現(xiàn)代工程學科中的設計與施工過程和步驟等類似于現(xiàn)代工程學科中的設計與施工過程 8/44 9/44 獲得目標基因（獲得目標基因（切切） 從生物有機體復雜的基從生物有機體復雜的基 因組中分離出帶有目標因組中分離出帶有目標 基因的基因的dna片段；片段； 形成重組形成重組dna分子

6、（分子（接接） 在體外將帶有目標基因的在體外將帶有目標基因的 dna片段與載體分子連接片段與載體分子連接 將重組將重組dna分子引入到分子引入到 受體細胞（受體細胞（轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)） 10/44 對獲得目標基因的細胞對獲得目標基因的細胞 或生物體通過發(fā)酵、細胞培或生物體通過發(fā)酵、細胞培 養(yǎng)養(yǎng)殖或栽培等，最終獲得養(yǎng)養(yǎng)殖或栽培等，最終獲得 所需要的遺傳性狀或表達出所需要的遺傳性狀或表達出 所需要的產(chǎn)物所需要的產(chǎn)物 帶有重組體的受體細胞帶有重組體的受體細胞 擴增（擴增（增增） 鑒定并篩選出具有重組鑒定并篩選出具有重組 dna分子的細胞（分子的細胞（檢檢） 遺傳性狀遺傳性狀產(chǎn)物產(chǎn)物 11/44 按照人們設計的藍

7、圖，將不同生物體內(nèi)控制性狀的按照人們設計的藍圖，將不同生物體內(nèi)控制性狀的 基因進行優(yōu)化重組，并使其穩(wěn)定遺傳和表達?；蜻M行優(yōu)化重組，并使其穩(wěn)定遺傳和表達。 基因工程的應用基因工程的應用 生命科學生命科學定向改造生物的時代定向改造生物的時代 1 在生命科學基礎理論研究中的應用在生命科學基礎理論研究中的應用 2 在農(nóng)、林、牧、漁業(yè)中應用在農(nóng)、林、牧、漁業(yè)中應用 3 在工業(yè)中應用在工業(yè)中應用 12/44 1 在生命科學基礎理論研究中的應用在生命科學基礎理論研究中的應用 foxp2 13/44 轉(zhuǎn)基因動物轉(zhuǎn)基因動物 有人將人的球蛋白基因有人將人的球蛋白基因 的調(diào)控序列與人的兩個的調(diào)控序列與人的兩個 阿

8、法球蛋白基因和一個阿法球蛋白基因和一個 貝塔球蛋白基因重組后貝塔球蛋白基因重組后 導入豬的受精卵中，得導入豬的受精卵中，得 14/44 提高抗性提高抗性 改良品質(zhì)改良品質(zhì) 提高農(nóng)作物產(chǎn)量提高農(nóng)作物產(chǎn)量 高光合效率的基因高光合效率的基因 15/44 16/44 3 在工業(yè)中應用在工業(yè)中應用 17/44 醫(yī)學領(lǐng)域醫(yī)學領(lǐng)域基因工程應用的熱點基因工程應用的熱點 18/44 一個常染色體上編碼腺一個常染色體上編碼腺 苷脫氨酶苷脫氨酶(ada)的基因的基因 (ada)發(fā)生了突變使發(fā)生了突變使t細細 胞和胞和b細胞的發(fā)育停滯細胞的發(fā)育停滯 在前在前t、前、前b階段階段 19901990年美研究人員對年美研究

9、人員對4 4 歲的歲的 19/44 收集收集dnadna 必要時將必要時將 dnadna擴增擴增 將將dnadna切成切成 片段并電泳片段并電泳 比較比較dnadna 片段片段 嫌犯嫌犯1 1嫌犯嫌犯2 2 20/44 生物個體在遺傳組成上的完全一致性生物個體在遺傳組成上的完全一致性 核移植核移植 21/44 核移植目的：核移植目的： 研究異種（細胞）核、研究異種（細胞）核、 （細胞）質(zhì)之間遺傳相（細胞）質(zhì)之間遺傳相 互互 關(guān)系關(guān)系 探討已分化細胞核的遺探討已分化細胞核的遺 傳全能性傳全能性 核移植，就是利用核移植，就是利用 一個動物的體細胞一個動物的體細胞 的細胞核（供體的細胞核（供體 核）

10、來取代受精或核）來取代受精或 未受精卵中的細胞未受精卵中的細胞 核，形成一個重建核，形成一個重建 的的“合子”?！昂献印?。 克隆動物就是不經(jīng)克隆動物就是不經(jīng) 過生殖細胞的受精過生殖細胞的受精 過程而直接由體細過程而直接由體細 胞獲得新的動物個胞獲得新的動物個 體，這個新個體是體，這個新個體是 原核供體動物的拷原核供體動物的拷 貝。貝。 22/44 277次乳腺細277次乳腺細 胞核移植實胞核移植實 驗；獲得29驗；獲得29 個發(fā)育為8細個發(fā)育為8細 胞的胞的 “胚”；13“胚”；13 頭代孕母頭代孕母 親；親； 1996年7月51996年7月5 日，羊羔日，羊羔 6ll3，被命6ll3，被命

11、名為“多名為“多 23/44 芬蘭母羊的芬蘭母羊的 乳腺細胞乳腺細胞 細胞細胞 營養(yǎng)限制性培養(yǎng)營養(yǎng)限制性培養(yǎng) 24/44 25/44 幾點說明幾點說明: : （1 1）多利并不是與母體完全一樣的克?。┒嗬⒉皇桥c母體完全一樣的克隆 （2 2）即使是女性，也不可能復制出與自身心理完）即使是女性，也不可能復制出與自身心理完 全一樣的個體全一樣的個體 （3 3）通過體細胞克隆所得到的生物體與通過正常）通過體細胞克隆所得到的生物體與通過正常 兩性生殖產(chǎn)生的生物體在生存能力上可能會存在兩性生殖產(chǎn)生的生物體在生存能力上可能會存在 差別差別 26/44 人們一直認為細胞核是決定細胞如何分化，產(chǎn)生后人們一直認

12、為細胞核是決定細胞如何分化，產(chǎn)生后 代的，細胞質(zhì)是受細胞核控制的。代的，細胞質(zhì)是受細胞核控制的。 27/44 33鯽金魚鯽金魚22鯉金魚鯉金魚 金魚受金魚受 精卵精卵 mrna mrna 28/44 29/44 1996年英國：1996年英國： 全球首只哺乳全球首只哺乳 類動物“多類動物“多 莉”羊莉”羊 （dolly）出（dolly）出 生，震撼世生，震撼世 界。界。 1998年美國：1998年美國： 首只復制鼠首只復制鼠 卡姆莉娜卡姆莉娜 （cumulina）（cumulina） 誕生。誕生。 2000年美國：2000年美國： 首只復制靈長首只復制靈長 類動物恒河猴類動物恒河猴 “泰特拉”

13、“泰特拉” （tetra），（tetra）， 30/44 第一匹克隆馬 31/44 “父父”：阿富汗獵犬阿富汗獵犬 “母母”：拉布拉多尋回獵拉布拉多尋回獵 犬犬 基因檢基因檢測測的結(jié)果的結(jié)果：與提供與提供 體細胞的阿富汗獵犬一樣體細胞的阿富汗獵犬一樣 05年年4月月24日日克隆狗克隆狗 提供體細胞和卵細胞的動物提供體細胞和卵細胞的動物 分別為不同的物種分別為不同的物種 32/44 33/44 5 影響動物核移植成功的因素影響動物核移植成功的因素 34/44 35/44 用患者自身的用患者自身的 體細胞通過克隆獲得體細胞通過克隆獲得 用于移植的器官用于移植的器官 (3) 對人類自身的應用價值對人

14、類自身的應用價值 36/44 倫理、道德倫理、道德 從技術(shù)上可以動物克從技術(shù)上可以動物克 隆的結(jié)果來回答：隆的結(jié)果來回答： 克隆動物生產(chǎn)費用克隆動物生產(chǎn)費用 高、效率低：多莉出高、效率低：多莉出 生的費用大于78萬英生的費用大于78萬英 鎊；它是277個融合鎊；它是277個融合 胚中唯一的結(jié)果。胚中唯一的結(jié)果。 而snuppy則是1095個而snuppy則是1095個 重組胚胎中僅存活的重組胚胎中僅存活的 一個。一個。 克隆動物成活率克隆動物成活率 癌的發(fā)生是一個多次突變積累的復雜過程 牛泌乳基因牛泌乳基因人人tpatpa基因基因 從轉(zhuǎn)基因的從轉(zhuǎn)基因的 羊奶中提取羊奶中提取 治療心臟病治療心臟

15、病 的藥物的藥物tpa 39/44 蛋白酶蛋白酶蛋白酶蛋白酶 自然成熟自然成熟 轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)基因 西紅柿西紅柿 蛋白酶蛋白酶 乙烯乙烯 雙鏈雙鏈mrna 40/44 把生物農(nóng)藥（蘇云金把生物農(nóng)藥（蘇云金 桿菌）的桿菌）的bt毒蛋白基bt毒蛋白基 因剪切并連接到土壤因剪切并連接到土壤 中的農(nóng)桿菌ti質(zhì)粒的中的農(nóng)桿菌ti質(zhì)粒的 t-dna上，使轉(zhuǎn)基因t-dna上，使轉(zhuǎn)基因 41/44 胰島素是胰臟的胰島細胰島素是胰臟的胰島細 胞產(chǎn)生的蛋白質(zhì)激素，胞產(chǎn)生的蛋白質(zhì)激素， 用以參與高等動物的糖用以參與高等動物的糖 代謝。代謝。 人類機體內(nèi)葡萄糖 人類機體內(nèi)葡萄糖 的一系列化學反叫做糖的一系列化學反叫做糖 代

16、謝，而胰島素的分泌代謝，而胰島素的分泌 受血糖控制。飯后兩小受血糖控制。飯后兩小 時血糖水平最高，正常時血糖水平最高，正常 人體就會引起胰島素分人體就會引起胰島素分 42/44 鐮狀紅細胞貧血癥鐮狀紅細胞貧血癥 43/44 谷氨酸谷氨酸纈氨酸纈氨酸 限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶mst 44/44 45/44 北京時間北京時間2009年年10月月5日下午日下午17時時30分，分，2009年度諾年度諾 貝爾生理學或醫(yī)學獎在瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學院揭曉，貝爾生理學或醫(yī)學獎在瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學院揭曉， 三位美國科學家伊麗莎白三位美國科學家伊麗莎白布蘭克波恩布蘭克波恩 (elizabethh.blackburn

17、)、卡羅爾、卡羅爾格雷德格雷德(carol w. greider)以及杰克以及杰克紹斯塔克紹斯塔克(jackw.szostak)共同獲共同獲 得該獎項。他們發(fā)現(xiàn)了由染色體根冠制造的端粒酶得該獎項。他們發(fā)現(xiàn)了由染色體根冠制造的端粒酶 (telomerase)，這種染色體的自然脫落物將引發(fā)衰老，這種染色體的自然脫落物將引發(fā)衰老 和癌癥。和癌癥。 46/44 2008年，諾貝爾生理學或醫(yī)學獎授予德國科學家哈拉爾德年，諾貝爾生理學或醫(yī)學獎授予德國科學家哈拉爾德楚爾楚爾豪森豪森(haraldzurhausen)和兩位法國科學家弗朗索瓦和兩位法國科學家弗朗索瓦 絲絲巴爾巴爾-西諾西西諾西(fran?ois

18、ebarr-sinoussi)、呂克、呂克蒙塔尼蒙塔尼(lucmontagnier)。他們分別在宮頸癌致病因和艾滋病病毒研。他們分別在宮頸癌致病因和艾滋病病毒研 究上有突出成就。究上有突出成就。 2007年，美國猶他大學年，美國猶他大學eccles 人類遺傳學研究所科學家人類遺傳學研究所科學家mario r.capecchi、美國北卡羅來納州大學教會山分校醫(yī)、美國北卡羅來納州大學教會山分校醫(yī) 學院教授學院教授oliver smithies與英國科學家卡迪夫大學卡迪夫生命科學學院與英國科學家卡迪夫大學卡迪夫生命科學學院martin j.evans因干細胞研究獲得此獎項。因干細胞研究獲得此獎項。

19、2006年，美國科學家安德魯年，美國科學家安德魯法爾和克雷格法爾和克雷格梅洛。他們發(fā)現(xiàn)了核糖核酸梅洛。他們發(fā)現(xiàn)了核糖核酸(rna)干擾機制，這一機制已被廣泛用作研干擾機制，這一機制已被廣泛用作研 究基因功能的一種手段，并有望在未來幫助科學家開發(fā)出治療疾病的新療法。究基因功能的一種手段，并有望在未來幫助科學家開發(fā)出治療疾病的新療法。 2005年，澳大利亞科學家巴里年，澳大利亞科學家巴里馬歇爾和羅賓馬歇爾和羅賓沃倫。他們發(fā)現(xiàn)了導致人類罹患胃炎、胃潰瘍和十二指腸潰瘍的罪沃倫。他們發(fā)現(xiàn)了導致人類罹患胃炎、胃潰瘍和十二指腸潰瘍的罪 魁魁幽門螺桿菌，革命性地改變了世人對這些疾病的認識。幽門螺桿菌，革命性地改變了世人對這些疾病的認識。 2004年，美國科學家理查德年，美國科學家理查德阿克塞爾和琳達阿克