生物工程概論課件

1、生物工程概論生物工程學(xué)生物工程學(xué)TEL: （中國）TEL: （01）951-801-0696 （U.S.A.）Email: QQ: 15519832SKYPE: naturetrt生物工程概論 緒論緒論生物工程學(xué)生物工程學(xué)一、什么是生物工程（學(xué)）？一、什么是生物工程（學(xué)）？二、生物工程分類二、生物工程分類三、發(fā)展簡史三、發(fā)展簡史四、應(yīng)用前景四、應(yīng)用前景生物工程概論 緒論緒論生物工程學(xué)生物工程學(xué)一、什么是生物工程（學(xué)）？一、什么是生物工程（學(xué)）？生物生物工程學(xué)工程學(xué)(Bioengineering) 工程學(xué)主要指對科學(xué)原理的實際運用工程學(xué)主要指對科學(xué)原理的實際運用, 按照人們的設(shè)計最后得到相應(yīng)的產(chǎn)

2、品。按照人們的設(shè)計最后得到相應(yīng)的產(chǎn)品。（大樓、橋梁等）。生物工程學(xué)就是按照（大樓、橋梁等）。生物工程學(xué)就是按照人們的意愿對生物體進(jìn)行改造或者創(chuàng)造，人們的意愿對生物體進(jìn)行改造或者創(chuàng)造，并得到相應(yīng)的生物產(chǎn)品。并得到相應(yīng)的生物產(chǎn)品。Biological EngineeringBio-technological Engineering生物工程概論 緒論緒論生物工程學(xué)生物工程學(xué)一、什么是生物工程（學(xué)）？一、什么是生物工程（學(xué)）？ 以生物學(xué)或生命科學(xué)理論（尤其是生以生物學(xué)或生命科學(xué)理論（尤其是生物化學(xué)物化學(xué)/分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)以及微分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)以及微生物學(xué)）為基礎(chǔ)，按照工程學(xué)設(shè)計、制造生物學(xué)

3、）為基礎(chǔ)，按照工程學(xué)設(shè)計、制造及最終得到生物產(chǎn)品（例如通過操縱遺傳及最終得到生物產(chǎn)品（例如通過操縱遺傳物質(zhì)，定向地改造生物或其功能等）。物質(zhì)，定向地改造生物或其功能等）。生物生物工程學(xué)工程學(xué)(Bioengineering)生物工程概論 緒論緒論生物工程學(xué)生物工程學(xué)一、什么是生物工程（學(xué)）？一、什么是生物工程（學(xué)）？生物生物工程學(xué)工程學(xué)(Bioengineering) 與科學(xué)的區(qū)別：科學(xué)注重對隱藏在自然現(xiàn)與科學(xué)的區(qū)別：科學(xué)注重對隱藏在自然現(xiàn)象后面的本質(zhì)的認(rèn)識，而工程則注重對科學(xué)原象后面的本質(zhì)的認(rèn)識，而工程則注重對科學(xué)原理的實際運用，最后追求的是產(chǎn)品。例如，對理的實際運用，最后追求的是產(chǎn)品。例如，

4、對基因本質(zhì)（如基因本質(zhì)（如DNA雙螺旋）的認(rèn)識，屬于科學(xué)，雙螺旋）的認(rèn)識，屬于科學(xué)，對對DNA進(jìn)行操作改造書用途工程（基因工程）。進(jìn)行操作改造書用途工程（基因工程）。生物工程概論 緒論緒論生物工程學(xué)生物工程學(xué)一、什么是生物工程（學(xué)）？一、什么是生物工程（學(xué)）？二、生物工程分類二、生物工程分類生物工程概論遺傳工程學(xué)遺傳工程學(xué)（Genetic Engineering） 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)（Biomedical Engineering） 生物進(jìn)程工程學(xué)生物進(jìn)程工程學(xué)（Bioprocess Engineering）生生物物工工程程學(xué)學(xué)合成生物學(xué)（Synthetic Biology） 細(xì)胞工程

5、學(xué)（Cell Engineering） 組織工程學(xué)（Tissue Culture Engineering） 基因水平轉(zhuǎn)移（Horizontal gene transfer） 生物醫(yī)學(xué)技術(shù)（Biomedical technology） 生物醫(yī)學(xué)診斷（Biomedical Diagnosis） 生物醫(yī)學(xué)治療（Biomedical Therapy） 生物力學(xué)（Biomechanics） 生物材料學(xué)（Biomaterials） 生物進(jìn)程設(shè)計（Bioprocess Design） 生物催化學(xué)（Biocatalysis） 生物分離學(xué)（Bioseparation） 生物信息學(xué)（Bioinformatics）

6、 狹義生狹義生物工程物工程生物工程概論遺傳工程學(xué)遺傳工程學(xué)（Genetic Engineering） 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)（Biomedical Engineering） 生物進(jìn)程工程學(xué)生物進(jìn)程工程學(xué)（Bioprocess Engineering）生生物物工工程程學(xué)學(xué)合成生物學(xué)（Synthetic Biology） Synthetic biology（合成生物學(xué)）（合成生物學(xué)） is the design and construction of biological devices and systems for useful purposes. It is an area of bi

7、ological research and technology that combines science and engineering. For example，inserting man-made DNA into a living cell.生物工程概論遺傳工程學(xué)遺傳工程學(xué)（Genetic Engineering） 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)（Biomedical Engineering） 生物進(jìn)程工程學(xué)生物進(jìn)程工程學(xué)（Bioprocess Engineering）生生物物工工程程學(xué)學(xué)合成生物學(xué)（Synthetic Biology） 生物科學(xué)或生命科學(xué)是將生物體不斷生物科學(xué)或生命科

8、學(xué)是將生物體不斷地分割（解剖）：地分割（解剖）： 系統(tǒng)系統(tǒng)器官器官組織組織細(xì)胞細(xì)胞分子分子 所謂合成生物學(xué)，其使用的方法與傳所謂合成生物學(xué)，其使用的方法與傳統(tǒng)的生命科學(xué)研究方法相反，通過由合成統(tǒng)的生命科學(xué)研究方法相反，通過由合成或改造分子（例如或改造分子（例如DNA）開始，轉(zhuǎn)入細(xì)胞）開始，轉(zhuǎn)入細(xì)胞后，繼而得到組織、器官、系統(tǒng)乃至于新后，繼而得到組織、器官、系統(tǒng)乃至于新的生物體。的生物體。生物工程概論遺傳工程學(xué)遺傳工程學(xué)（Genetic Engineering） 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)（Biomedical Engineering） 生物進(jìn)程工程學(xué)生物進(jìn)程工程學(xué)（Bioprocess En

9、gineering）生生物物工工程程學(xué)學(xué) 細(xì)胞工程學(xué)（Cell Engineering） 細(xì)胞工程學(xué)（細(xì)胞工程學(xué)（Cell Engineering）基于細(xì)）基于細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的理論和方法，按照胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的理論和方法，按照人們的設(shè)計藍(lán)圖，進(jìn)行在細(xì)胞水平上的遺傳人們的設(shè)計藍(lán)圖，進(jìn)行在細(xì)胞水平上的遺傳操作及進(jìn)行大規(guī)模的細(xì)胞和組織培養(yǎng)。操作及進(jìn)行大規(guī)模的細(xì)胞和組織培養(yǎng)。 細(xì)胞工程所涉及的主要技術(shù)領(lǐng)域有細(xì)胞細(xì)胞工程所涉及的主要技術(shù)領(lǐng)域有細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞融合、細(xì)胞拆合、染色體操作及培養(yǎng)、細(xì)胞融合、細(xì)胞拆合、染色體操作及基因轉(zhuǎn)移等方面。通過細(xì)胞工程可以生產(chǎn)有基因轉(zhuǎn)移等方面。通過細(xì)胞工程可以生

10、產(chǎn)有用的生物產(chǎn)品或培養(yǎng)有價值的植株，并可以用的生物產(chǎn)品或培養(yǎng)有價值的植株，并可以產(chǎn)生新的物種或品系。產(chǎn)生新的物種或品系。 生物工程概論遺傳工程學(xué)遺傳工程學(xué)（Genetic Engineering） 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)（Biomedical Engineering） 生物進(jìn)程工程學(xué)生物進(jìn)程工程學(xué)（Bioprocess Engineering）生生物物工工程程學(xué)學(xué)組織工程學(xué)（Tissue Culture Engineering） 組織工程學(xué)組織工程學(xué)(Tissue Culture Engineering, Tissue Engineering, TE)，也可稱其為“再生醫(yī)再生醫(yī)學(xué)學(xué)”(r

11、egenerative Medicine)，是指利用生物活性物質(zhì)，通過體外培養(yǎng)或構(gòu)建的方法，再造或者修復(fù)器官及組織的技術(shù)。這個概念由美國國家科學(xué)基金委員會在1987年提出，在此后的二十多年間快速發(fā)展。生物工程概論遺傳工程學(xué)遺傳工程學(xué)（Genetic Engineering） 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)（Biomedical Engineering） 生物進(jìn)程工程學(xué)生物進(jìn)程工程學(xué)（Bioprocess Engineering）生生物物工工程程學(xué)學(xué)合成生物學(xué)（Synthetic Biology） 細(xì)胞工程學(xué)（Cell Engineering） 組織工程學(xué)（Tissue Culture Engin

12、eering） 基因水平轉(zhuǎn)移（Horizontal gene transfer） 水平基因轉(zhuǎn)移（水平基因轉(zhuǎn)移（horizontal gene transfer, HGT），又），又稱側(cè)向基因轉(zhuǎn)移（稱側(cè)向基因轉(zhuǎn)移（lateral gene transfer, LGT），是指在），是指在差異生物個體之間，或單個細(xì)胞內(nèi)部細(xì)胞器之間所進(jìn)行的差異生物個體之間，或單個細(xì)胞內(nèi)部細(xì)胞器之間所進(jìn)行的遺傳物質(zhì)的交流。差異生物個體可以是同種但含有不同的遺傳物質(zhì)的交流。差異生物個體可以是同種但含有不同的遺傳信息的生物個體，也可以是遺傳信息的生物個體，也可以是 遠(yuǎn)緣的，甚至沒有親緣關(guān)遠(yuǎn)緣的，甚至沒有親緣關(guān)系的生物個體。

13、單個細(xì)胞內(nèi)部細(xì)胞器主要指的是葉綠體、系的生物個體。單個細(xì)胞內(nèi)部細(xì)胞器主要指的是葉綠體、線粒體及細(xì)胞核。水平基因轉(zhuǎn)移是相對于垂直基因轉(zhuǎn)移線粒體及細(xì)胞核。水平基因轉(zhuǎn)移是相對于垂直基因轉(zhuǎn)移（親代傳遞給子代）而提出（親代傳遞給子代）而提出 的，它打破了親緣關(guān)系的界限，的，它打破了親緣關(guān)系的界限，使基因流動的可能變得更為復(fù)雜。使基因流動的可能變得更為復(fù)雜。 生物工程概論遺傳工程學(xué)遺傳工程學(xué)（Genetic Engineering） 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)（Biomedical Engineering） 生物進(jìn)程工程學(xué)生物進(jìn)程工程學(xué)（Bioprocess Engineering）生生物物工工程程學(xué)學(xué)

14、合成生物學(xué)（Synthetic Biology） 細(xì)胞工程學(xué)（Cell Engineering） 組織工程學(xué)（Tissue Culture Engineering） 基因水平轉(zhuǎn)移（Horizontal gene transfer） 接合（conjugation）轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）轉(zhuǎn)化（transformation） 生物工程概論遺傳工程學(xué)遺傳工程學(xué)（Genetic Engineering） 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)（Biomedical Engineering） 生物進(jìn)程工程學(xué)生物進(jìn)程工程學(xué)（Bioprocess Engineering）生生物物工工程程學(xué)學(xué)合成生物學(xué)（Syn

15、thetic Biology） 細(xì)胞工程學(xué)（Cell Engineering） 組織工程學(xué)（Tissue Culture Engineering） 基因水平轉(zhuǎn)移（Horizontal gene transfer） 基因垂直轉(zhuǎn)移基因垂直轉(zhuǎn)移 指生物由其祖先繼承遺傳物質(zhì)。 遺傳學(xué)一般關(guān)心更為普遍的垂直傳遞，但目前的知識表明，基因水平轉(zhuǎn)移是一個重要的現(xiàn)象。由于此現(xiàn)象的存在，使生物早期的演化關(guān)系更為復(fù)雜。 生物工程概論遺傳工程學(xué)遺傳工程學(xué)（Genetic Engineering） 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)（Biomedical Engineering） 生物進(jìn)程工程學(xué)生物進(jìn)程工程學(xué)（Bioproc

16、ess Engineering）生生物物工工程程學(xué)學(xué)生物醫(yī)學(xué)技術(shù)（Biomedical technology） 生物醫(yī)學(xué)診斷（Biomedical Diagnosis） 生物醫(yī)學(xué)治療（Biomedical Therapy） 生物力學(xué)（Biomechanics） 生物材料學(xué)（Biomaterials） 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué) 是綜合生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程學(xué)的理論和方法而發(fā)展起來的邊緣性學(xué)科，其基本任務(wù)是運用工程技術(shù)手段，研究和解決生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中的有關(guān)問題。雖然它作為一門獨 立學(xué)科發(fā)展的歷史尚不足50年，但由于它在保障人類健康和為疾病的預(yù)防、診斷、治療、康復(fù)服務(wù)等方面所起的巨大作用，它已經(jīng)成為當(dāng)前醫(yī)療保健性產(chǎn)

17、業(yè)的重要 基礎(chǔ)和支柱。 第一章 生物電磁學(xué)第二章 生物力學(xué)第三章 超聲醫(yī)學(xué)原理第四章 生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)第五章 生物技術(shù)第六章 生物醫(yī)學(xué)傳感技術(shù)第七章 生物醫(yī)學(xué)信號處理第八章 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像技術(shù)第九章 電生理的診斷與監(jiān)護(hù)技術(shù)第十章 臨床生化檢驗技術(shù)第十一章 放射治療技術(shù)第十二章 定向能量外科治療技術(shù)第十三章 理療技術(shù)與康復(fù)發(fā)展趨勢篇第十四章 醫(yī)院數(shù)字化信息化技術(shù)第十五章 生物材料第十六章 基因芯片與數(shù)據(jù)分析第十七章 MEMS技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用第十八章 生物信息學(xué)導(dǎo)論生物工程概論 緒論緒論生物工程學(xué)生物工程學(xué)一、什么是生物工程（學(xué)）？一、什么是生物工程（學(xué)）？二、生物工程分類二、生物工程分類三

18、、發(fā)展簡史三、發(fā)展簡史 Bioengineering一詞，由一詞，由英國科學(xué)家英國科學(xué)家Heinz Wolff 于于1954年正式提出。年正式提出。 Born29 April 1928 (age 84)Berlin, GermanyCitizenshipUnited KingdomFieldsBioengineeringInstitutionsBrunel University生物工程概論遺傳工程學(xué)遺傳工程學(xué)（Genetic Engineering） 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)（Biomedical Engineering） 生物進(jìn)程工程學(xué)生物進(jìn)程工程學(xué)（Bioprocess Enginee

19、ring）生生物物工工程程學(xué)學(xué)生物進(jìn)程設(shè)計（Bioprocess Design） 生物催化學(xué)（Biocatalysis） 生物分離學(xué)（Bioseparation） 生物信息學(xué)（Bioinformatics） 生物工程概論分享分享菩薩六度菩薩六度布施布施持戒持戒忍辱忍辱禪定禪定精進(jìn)精進(jìn)般若般若 六度，又稱六波六度，又稱六波羅蜜，即六種到達(dá)彼羅蜜，即六種到達(dá)彼岸的方法。岸的方法。生物工程概論 1967, 美國密西西比州立大學(xué)（美國密西西比州立大學(xué)（Mississippi State University）第一個設(shè)立生物工程專業(yè)。）第一個設(shè)立生物工程專業(yè)。 1954， 英國科學(xué)家英國科學(xué)家Heinz

20、 Wolff 正式提出正式提出Bioengineering一詞。一詞。 歐美歐美重要事件重要事件（MILESTONE）生物工程概論排名學(xué)校1Johns Hopkins University約翰霍普金斯大學(xué)2Georgia Institute of Technology佐治亞理工學(xué)院3University of California San Diego加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校4University of Washington華盛頓大學(xué)5Duke University杜克大學(xué)6BOSTON University波士頓大學(xué)7University of Pennsylvania賓夕法尼亞大學(xué)8Mas

21、sachusetts Institute of Technology麻省理工學(xué)院9Rice University萊斯大學(xué)10Case Western Reserve University華盛頓天主教大學(xué)11University of Michigan Ann Arbor密西根大學(xué)-安娜堡分校12Northwestern University西北大學(xué)13Stanford University斯坦福大學(xué)14University of California Berkeley加州大學(xué)伯克利分校15Washington University in St Louis圣路易斯華盛頓大學(xué)16Universit

22、y of Pittsburgh匹茲堡大學(xué)17University of Virginia弗吉尼亞大學(xué)生物工程概論麻省理工學(xué)院（MIT）生物工程概論波士頓大學(xué)波士頓大學(xué)生物工程概論波士頓大學(xué)波士頓大學(xué)生物工程概論生物工程概論哈佛大學(xué)生物工程概論重要事件重要事件（MILESTONE）中國中國 1919年，成立了中央防疫處，這是中國第一所生物工程研究所，規(guī)模很小，年，成立了中央防疫處，這是中國第一所生物工程研究所，規(guī)模很小，只有牛痘苗和狂犬病疫苗，幾種死菌疫苗、類毒素和血清都是粗制品。只有牛痘苗和狂犬病疫苗，幾種死菌疫苗、類毒素和血清都是粗制品。 1949年后，年后， 先后在北京、上海、武漢、成都、

23、長春和蘭州成立了生物制品研先后在北京、上海、武漢、成都、長春和蘭州成立了生物制品研究所，建立了中央（現(xiàn)為中國）生物制品檢定所，它執(zhí)行國家對生物制品質(zhì)量控究所，建立了中央（現(xiàn)為中國）生物制品檢定所，它執(zhí)行國家對生物制品質(zhì)量控制、監(jiān)督，發(fā)放菌毒種和標(biāo)準(zhǔn)品。后來，在昆明設(shè)立中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)生物學(xué)制、監(jiān)督，發(fā)放菌毒種和標(biāo)準(zhǔn)品。后來，在昆明設(shè)立中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究所，生產(chǎn)研究脊髓灰質(zhì)炎疫苗。研究所，生產(chǎn)研究脊髓灰質(zhì)炎疫苗。 1993年年6月月,成立中國生物工程學(xué)會（成立中國生物工程學(xué)會（Chinese Society of Biotechnology，CSBT）1976年，年，中國生物工程雜志

24、中國生物工程雜志（China Biotechnology）創(chuàng)刊。）創(chuàng)刊。 生物工程概論中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院 中國科學(xué)院動物研究所中國科學(xué)院動物研究所 北京大學(xué)北京大學(xué) 清華大學(xué)清華大學(xué) 復(fù)旦大學(xué)復(fù)旦大學(xué) 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 中山大學(xué)中山大學(xué) 浙江大學(xué)浙江大學(xué) 武漢大學(xué)武漢大學(xué) 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)中國農(nóng)業(yè)大學(xué)南開大學(xué)南開大學(xué) 北京師范大學(xué)北京師范大學(xué)中國科技大學(xué)中國科技大學(xué) 南京大學(xué)南京大學(xué) 山東大學(xué)山東大學(xué) 廈門大學(xué)廈門大學(xué) 蘭州大學(xué)蘭州大學(xué) 四川大學(xué)四川大學(xué) 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 西北大學(xué)西北大學(xué) 中國海洋大學(xué)中國海洋大學(xué) 南京林業(yè)大學(xué)南京林業(yè)大學(xué) 華

25、東師范大學(xué)華東師范大學(xué) 西北農(nóng)林大學(xué)西北農(nóng)林大學(xué) 林大學(xué)林大學(xué) 華中科技大學(xué)華中科技大學(xué) 解放軍軍需大學(xué)解放軍軍需大學(xué) 首都師范大學(xué)首都師范大學(xué) 國內(nèi)院校比較知名的生物工程專業(yè)國內(nèi)院校比較知名的生物工程專業(yè)生物工程概論 According to a May 2008 salary report by the BLS, the average annual salary for bioengineers in the United States was $81,120. The median annual salary was $77,400. The middle 50 percent ran

26、ge was $59,420 through $98,830. The 10 percent of bioengineers who earned the lowest salaries took home less than $47,640 annually. The highest-paid tenth earned more than $121,970. 生物工程專業(yè)人員的薪酬待遇生物工程專業(yè)人員的薪酬待遇生物工程概論 緒論緒論生物工程學(xué)生物工程學(xué)一、什么是生物工程（學(xué)）？一、什么是生物工程（學(xué)）？二、生物工程分類二、生物工程分類三、發(fā)展簡史三、發(fā)展簡史四、應(yīng)用前景四、應(yīng)用前景 生物技術(shù)

27、的應(yīng)用范圍十分廣泛，主要包括醫(yī)藥衛(wèi)生、食品輕工、農(nóng)牧漁生物技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛，主要包括醫(yī)藥衛(wèi)生、食品輕工、農(nóng)牧漁業(yè)、能源工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、冶金工業(yè)、環(huán)境保護(hù)等幾個方面。其中醫(yī)藥衛(wèi)生業(yè)、能源工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、冶金工業(yè)、環(huán)境保護(hù)等幾個方面。其中醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域是現(xiàn)代生物技術(shù)最先登上的舞臺，也是目前應(yīng)用最廣泛、成效最顯著、領(lǐng)域是現(xiàn)代生物技術(shù)最先登上的舞臺，也是目前應(yīng)用最廣泛、成效最顯著、發(fā)展最迅速、潛力也最大的一個領(lǐng)域。發(fā)展最迅速、潛力也最大的一個領(lǐng)域。 生物工程概論作物改良作物改良/糧食糧食能源能源/環(huán)境環(huán)境制藥制藥/醫(yī)療醫(yī)療基因改造作物品種：提高抗病抗旱抗?jié)衬芰?、提高產(chǎn)量、提高質(zhì)量使其含有人類需要的

28、成分。倫理問題2000年問世，使用了來自黃水仙的基因，其中胡蘿卜素含量為每克大米約含1.6毫克美國先正達(dá)公司研發(fā)的黃金大米。 衡陽市政府新聞辦微博“衡陽市新聞辦”2012年9月1日發(fā)消息稱，“國內(nèi)一些網(wǎng)站轉(zhuǎn)載了國際環(huán)保組織綠色和平發(fā)布的關(guān)于美國一科研機(jī)構(gòu)選取湖南省衡陽市一所小學(xué)的學(xué)生進(jìn)行轉(zhuǎn)基因大米人體試驗的報道，衡陽巿委、巿政府高度重視，迅速成立了聯(lián)合調(diào)查組核查此事?！?廣東省某研究人員將生長素基因轉(zhuǎn)入西紅柿生物工程概論作物改良作物改良/糧食糧食能源能源/環(huán)境環(huán)境制藥制藥/醫(yī)療醫(yī)療將某些微生物改造，使其消化改造環(huán)將某些微生物改造，使其消化改造環(huán)境中的有害物質(zhì)。境中的有害物質(zhì)。例如，海上清理漏出

29、的石油。微生物產(chǎn)生物能源新途徑微生物產(chǎn)生物能源新途徑 將將CO2直接轉(zhuǎn)化為乙醇直接轉(zhuǎn)化為乙醇（波士頓舉行的108屆美國微生物學(xué)會大會 ）美國洛杉磯美國洛杉磯Burbank公司公司2008年夏天年夏天投入使用將氫能源巴士。投入使用將氫能源巴士。 利用改造過的微生物。病毒電池病毒電池 美國麻省理工學(xué)院和韓國科學(xué)家將一種無害的M13病毒和無定形磷酸鹽離子包裝在一個納米管中，作為負(fù)極，產(chǎn)生出一種新型可 充電池。這種電池輕便、靈活、可作成任何形狀，可用于各種袖珍裝置。它是生物技術(shù)、納米技術(shù)、能源技術(shù)的一種有效結(jié)合（Science, 2009.4） 生物工程概論作物改良作物改良/糧食糧食能源能源/環(huán)境環(huán)境

30、制藥制藥/醫(yī)療醫(yī)療生物工程概論(一一) 基因產(chǎn)物的藥用基因產(chǎn)物的藥用 1993年美國以基因工程藥物為主產(chǎn)品的市場銷售額為70億美元，1997年達(dá)到100億美元。日本1993年達(dá)到4000億日元，1994年為6000億日元，2000年全世界達(dá)500億美元。 生物工程概論 乙肝病毒（乙肝病毒（HBV）主要由兩部分組成，內(nèi)部為）主要由兩部分組成，內(nèi)部為DNA，外部有一層外殼，外部有一層外殼蛋白質(zhì)，稱為蛋白質(zhì)，稱為HBSAg。 把一定量的把一定量的HBSAg注射入人體，就使機(jī)體產(chǎn)生對注射入人體，就使機(jī)體產(chǎn)生對HBV抗衡抗衡 的抗體。的抗體。機(jī)體依靠這種抗體，可以清除入侵機(jī)體內(nèi)的機(jī)體依靠這種抗體，可以清

31、除入侵機(jī)體內(nèi)的HBV。 過去，乙肝疫苗的來源，主要是從過去，乙肝疫苗的來源，主要是從HBV攜帶者的血液中分離出來的攜帶者的血液中分離出來的HBSAg，這種血液是不安全，這種血液是不安全 的，可能混有其他病原體的，可能混有其他病原體其他型的肝炎病毒其他型的肝炎病毒，特別是艾滋病病毒（，特別是艾滋病病毒（HIV）的污染。此外，血液來源也是極有限的，使）的污染。此外，血液來源也是極有限的，使乙肝疫苗的供應(yīng)猶如杯水車薪，遠(yuǎn)不能滿乙肝疫苗的供應(yīng)猶如杯水車薪，遠(yuǎn)不能滿 足全國的需要。足全國的需要。 基因工程疫苗解決了這一難題?；蚬こ桃呙缃鉀Q了這一難題。 與上述的血源乙肝疫苗相比，基因工與上述的血源乙肝疫

32、苗相比，基因工程生產(chǎn)的乙肝疫苗，相對比較程生產(chǎn)的乙肝疫苗，相對比較“干凈干凈”，價格更低。，價格更低。 利用基因工程生產(chǎn)乙型肝利用基因工程生產(chǎn)乙型肝炎表面抗原（炎表面抗原（HBSAg）生物工程概論利用基因工程生產(chǎn)干擾素利用基因工程生產(chǎn)干擾素 干擾素具有抗病毒抗腫瘤的作用。干擾素具有抗病毒抗腫瘤的作用。 通常情況下人體內(nèi)干擾素基因處于通常情況下人體內(nèi)干擾素基因處于“睡眠睡眠”狀態(tài)，因而血中一般測不到狀態(tài)，因而血中一般測不到干擾素。只有在發(fā)生病毒感染或受到干擾素誘導(dǎo)物的誘導(dǎo)時，人體內(nèi)的干干擾素。只有在發(fā)生病毒感染或受到干擾素誘導(dǎo)物的誘導(dǎo)時，人體內(nèi)的干擾素基因才會擾素基因才會“蘇蘇 醒醒”，開始產(chǎn)生

33、干擾素，但其數(shù)量微乎其微。，開始產(chǎn)生干擾素，但其數(shù)量微乎其微。 即使經(jīng)過誘導(dǎo)，從人血中提取即使經(jīng)過誘導(dǎo)，從人血中提取1mg干擾素，需要人血干擾素，需要人血8000ml，其成，其成本高得驚人。據(jù)計算：要獲取本高得驚人。據(jù)計算：要獲取1磅磅 （453g）純干擾素，其成本高達(dá)）純干擾素，其成本高達(dá)200億億美元。使大多數(shù)病人沒有使用干擾素的能力。美元。使大多數(shù)病人沒有使用干擾素的能力。 1980年后，干擾素與乙肝疫苗一樣，采用基因工程進(jìn)行生產(chǎn)，其基年后，干擾素與乙肝疫苗一樣，采用基因工程進(jìn)行生產(chǎn)，其基本本 原理及操作流程與乙肝疫苗十分類似?，F(xiàn)在要獲取原理及操作流程與乙肝疫苗十分類似?，F(xiàn)在要獲取1磅（

34、磅（453g）純干）純干擾素，其成本不到擾素，其成本不到1億美元?；蚬こ躺a(chǎn)出來的大量干擾素，是基因工億美元?；蚬こ躺a(chǎn)出來的大量干擾素，是基因工程藥物對人類的又程藥物對人類的又 一重大貢獻(xiàn)。一重大貢獻(xiàn)。 生物工程概論胰島素胰島素單克隆抗體單克隆抗體荷爾蒙荷爾蒙白細(xì)胞介素白細(xì)胞介素組織型纖溶酶原激活因子組織型纖溶酶原激活因子紅細(xì)胞生成素紅細(xì)胞生成素集落刺激因子集落刺激因子生物工程概論（二）再生醫(yī)學(xué)（二）再生醫(yī)學(xué)（regenerative Medicine）與退行性病變的治療與退行性病變的治療 組成機(jī)體的每一種細(xì)胞都有固定的分組成機(jī)體的每一種細(xì)胞都有固定的分裂次數(shù)，即由壽命限制。因而，隨著年

35、齡裂次數(shù)，即由壽命限制。因而，隨著年齡增加，某些細(xì)胞組織出現(xiàn)退化。增加，某些細(xì)胞組織出現(xiàn)退化。 阿茲海默病（阿茲海默?。ˋlzheimers disease ）disabled老年癡呆癥老年癡呆癥生物工程概論標(biāo)識處為相異的特征。 正常老人的大腦正常老人的大腦阿茲海默癥病患的大腦阿茲海默癥病患的大腦 是一種持續(xù)性神經(jīng)功能障礙，也是失智癥中最普遍的成因。本病最早由德國精神科醫(yī)師及神經(jīng)病理學(xué)家愛羅斯阿茲海默在1906年描述記錄，之后并以他的名字命名。 生物工程概論澳杰斯特澳杰斯特狄特，愛羅斯狄特，愛羅斯阿茲阿茲海默，首例阿茲海默病病人。海默，首例阿茲海默病病人。 癥狀：癥狀：逐漸加重的逐漸加重的 認(rèn)

36、知障礙認(rèn)知障礙 記憶障礙記憶障礙 學(xué)習(xí)障礙學(xué)習(xí)障礙 注意障礙注意障礙 空間認(rèn)知機(jī)能空間認(rèn)知機(jī)能 問題解決能力的障礙問題解決能力的障礙 第第40任美國總統(tǒng)里根任美國總統(tǒng)里根生物工程概論最有發(fā)展前景的治療：干細(xì)胞移植最有發(fā)展前景的治療：干細(xì)胞移植生物工程概論附：干細(xì)胞（附：干細(xì)胞（Stem Cell）胚胎干細(xì)胞胚胎干細(xì)胞 (embryonic stem cell)：在胚胎發(fā)育早期的囊胚中，可發(fā)育為不同的細(xì)胞，是所有細(xì)胞最初期的形態(tài) 成體干細(xì)胞成體干細(xì)胞 (adult stem cell)：亦稱成人干細(xì)胞，如骨髓干細(xì)胞，神經(jīng)干細(xì)胞、臍帶血干細(xì)胞及周邊血干細(xì)胞。它們存在成體特定的組織中，具有由干原細(xì)胞

37、形成先驅(qū)細(xì)胞，分化成具特定功能細(xì)胞的能力。依發(fā)育過程出現(xiàn)依發(fā)育過程出現(xiàn)先后和分布分類先后和分布分類 干細(xì)胞干細(xì)胞干細(xì)胞干細(xì)胞依分化能力分類依分化能力分類 全能干細(xì)胞全能干細(xì)胞(Totipotent)，卵子受精子后，受精卵分裂，在形成胚胎過程中八細(xì)胞期之前任一細(xì)胞皆是全能干細(xì)胞。多功能干細(xì)胞多功能干細(xì)胞(Pluripotent)，是全能干細(xì)胞的后裔，無法發(fā)育成一個個體，但具有可以發(fā)育成多種組織的能力的細(xì)胞。 具有分化出多種細(xì)胞組織的潛能，如造血干細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞。一種或多種組織的起源細(xì)胞，它能分化出多種類型細(xì)胞，但不可能分化出足以構(gòu)成完整個體的所有細(xì)胞。多潛能干細(xì)胞多潛能干細(xì)胞(Multipote

38、nt)，只能分化成特定組織或器官等特定族群的細(xì)胞（例如血細(xì)胞，包括紅血細(xì)胞、白血細(xì)胞和血小板）。 專一性干細(xì)胞專一性干細(xì)胞(Unipotent)，只能產(chǎn)生一種細(xì)胞類型；但是，具有自更新屬性，將其與非干細(xì)胞區(qū)分開。 只能向一種或兩種密切相關(guān)的細(xì)胞類型分化，如上皮組織基底層的干細(xì)胞，肌肉中的成肌細(xì)胞。生物工程概論生物工程概論TOTIPOTENTPLURIPOTENTMULTIPOTENT受精卵至受精卵至64細(xì)胞期細(xì)胞期(Morula)囊胚期囊胚期(Blastocyst)OligopotentQuadripotentTripotentBipotentUnipotentTerminally Diffe

39、rentiated Cells組織特異性干細(xì)胞如造組織特異性干細(xì)胞如造血干細(xì)胞等血干細(xì)胞等生物工程概論MultipotentTotipotentPluripotent干細(xì)胞發(fā)育簡圖干細(xì)胞發(fā)育簡圖生物工程概論誘導(dǎo)性多功能干細(xì)胞誘導(dǎo)性多功能干細(xì)胞（Induced pluripotent stem cells，iPS） 利用導(dǎo)入特定基因或是特定基因產(chǎn)物利用導(dǎo)入特定基因或是特定基因產(chǎn)物(蛋白質(zhì)）等方式送蛋白質(zhì)）等方式送入體細(xì)胞（如入體細(xì)胞（如:皮膚細(xì)胞或是肝臟細(xì)胞）中，使該體細(xì)胞具備皮膚細(xì)胞或是肝臟細(xì)胞）中，使該體細(xì)胞具備胚胎干細(xì)胞胚胎干細(xì)胞 ( ES 細(xì)胞細(xì)胞 ) 的特征，具有分化成各式細(xì)胞之多功的

40、特征，具有分化成各式細(xì)胞之多功能分化能力，并且可以持續(xù)增生分裂。能分化能力，并且可以持續(xù)增生分裂。 這項新的技術(shù)，在這項新的技術(shù)，在2006年首度由日本京都大學(xué)山中伸彌教年首度由日本京都大學(xué)山中伸彌教授團(tuán)隊，將老鼠之纖維細(xì)胞制作而成。授團(tuán)隊，將老鼠之纖維細(xì)胞制作而成。 山中伸彌因為這項研究與約翰山中伸彌因為這項研究與約翰格登共同獲頒格登共同獲頒2012年諾貝年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。 生物工程概論 最近，英國赫瑞瓦特大學(xué)和一家干細(xì)胞技術(shù)公司合作，開最近，英國赫瑞瓦特大學(xué)和一家干細(xì)胞技術(shù)公司合作，開發(fā)出一種真空閥門式（發(fā)出一種真空閥門式（valve-based）3D打印技術(shù)，首次

41、將打印技術(shù)，首次將3D打印拓展到人類胚胎干細(xì)胞打印拓展到人類胚胎干細(xì)胞 范圍。范圍。 這一突破使得利用人類胚胎干細(xì)胞來這一突破使得利用人類胚胎干細(xì)胞來“打造打造”移植用人體移植用人體組織和器官成為可能，打印結(jié)構(gòu)還能用于藥物測試，加速改良組織和器官成為可能，打印結(jié)構(gòu)還能用于藥物測試，加速改良測試過程。測試過程。 相關(guān)論文發(fā)表在相關(guān)論文發(fā)表在2013年年2月月5 日出版的日出版的生物制造生物制造雜志雜志上。如果生物打印機(jī)能夠使用病人自身的干細(xì)胞，那么器官移上。如果生物打印機(jī)能夠使用病人自身的干細(xì)胞，那么器官移植后的排異反應(yīng)將會減少。植后的排異反應(yīng)將會減少。 活細(xì)胞（干細(xì)胞）的活細(xì)胞（干細(xì)胞）的3D

42、打印技術(shù)打印技術(shù)2014-02-28 2013 Clinic Class I / II (1) at 1102 生物工程概論 美國當(dāng)?shù)貢r間美國當(dāng)?shù)貢r間2013年年2月月20日，康奈日，康奈爾大學(xué)研究人員在爾大學(xué)研究人員在公共科學(xué)圖書館綜合公共科學(xué)圖書館綜合卷卷上發(fā)表報告稱，他們利用牛耳細(xì)胞在上發(fā)表報告稱，他們利用牛耳細(xì)胞在3D打印機(jī)中打印出人造耳朵，可以用于打印機(jī)中打印出人造耳朵，可以用于先天畸形兒童的器官移植。先天畸形兒童的器官移植。 3D打印機(jī)的原理跟噴墨打印機(jī)類似，材料打印機(jī)的原理跟噴墨打印機(jī)類似，材料從噴嘴噴出，層層疊覆，最終形成一個三維物從噴嘴噴出，層層疊覆，最終形成一個三維物體。體

43、。3D打印無需用紙，而其打印無需用紙，而其“顏料顏料”則是則是ABS（一種樹脂）、（一種樹脂）、 PLA（一種生物材料）或（一種生物材料）或聚碳酸酯、金屬粉、黏土，甚至活細(xì)胞等這樣的熱塑性原料。這比把一塊材料切掉多余部分來聚碳酸酯、金屬粉、黏土，甚至活細(xì)胞等這樣的熱塑性原料。這比把一塊材料切掉多余部分來得高效多了。而且不像注塑成型方式，它不得高效多了。而且不像注塑成型方式，它不 需要設(shè)置一條裝配線，是一種個性化的生產(chǎn)模式需要設(shè)置一條裝配線，是一種個性化的生產(chǎn)模式，借助的是計算機(jī)輔助設(shè)計、激光掃描、材料熔融等技術(shù)。，借助的是計算機(jī)輔助設(shè)計、激光掃描、材料熔融等技術(shù)。 生物工程概論康奈爾大學(xué)研究人

44、員展示“耳朵”。 生物工程概論（三）其他 美國麻省總醫(yī)院（MGH）和哈佛醫(yī)學(xué)院病理系聯(lián)合開發(fā)了一種光頻區(qū)分成像儀（OFDI）。通過光導(dǎo)顯微可以高精度、 高分辨、快速地獲得動脈血管內(nèi)三維立體圖像?？梢郧逦赜^察到動脈壁上脂質(zhì)、鈣化、斑塊和血栓的情況。為臨床診斷提供可靠而直觀的信息。 血管內(nèi)三維成像血管內(nèi)三維成像 瑞士BPL實驗室開發(fā)了一種高通量PCR納米反應(yīng)器，其反應(yīng)體積只有幾個毫微升，每天可以檢測10萬個樣品。（Nucleic Acid Res, 2009.3.12） 高通量高通量PCR納米反應(yīng)器納米反應(yīng)器外科手術(shù)機(jī)器人外科手術(shù)機(jī)器人 主要用于心臟外科和前列腺切除術(shù)。外科醫(yī)生可以遠(yuǎn)離手術(shù)臺操縱

45、機(jī)器進(jìn)行手術(shù)，完全不同于傳統(tǒng)的手術(shù)概念，在世界微創(chuàng)外科領(lǐng)域是當(dāng)之無愧的革命性外科手術(shù)工具。 1 達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng) 主要由控制臺和操作臂組成。采用最先進(jìn)的主-仆式遠(yuǎn)距離操作模式，靈活的“內(nèi)腕”可消除醫(yī)生手的顫抖，特有的三維立體成像系統(tǒng)，在術(shù)中能將手術(shù)視野放大15倍，大大提高了手術(shù)的精確性和平穩(wěn)性。 2000年7月11日，美國食品和藥物管理局（FDA）批準(zhǔn)了達(dá)芬奇手術(shù)系統(tǒng)，使其成為美國第一個可在手術(shù)室使用的機(jī)器人系統(tǒng)。由Intuitive Surgical公司開發(fā)，使外科醫(yī)生可以到達(dá)肉眼看不到的外科手術(shù)點，這樣他們就可以比傳統(tǒng)的外科手術(shù)更精確地進(jìn)行工作。價值 1 百萬美元。

46、 2012-2-24 (1) 2012 Clinic Class III/IV at 1104生物工程概論（三）其他 美國麻省總醫(yī)院（MGH）和哈佛醫(yī)學(xué)院病理系聯(lián)合開發(fā)了一種光頻區(qū)分成像儀（OFDI）。通過光導(dǎo)顯微可以高精度、 高分辨、快速地獲得動脈血管內(nèi)三維立體圖像?？梢郧逦赜^察到動脈壁上脂質(zhì)、鈣化、斑塊和血栓的情況。為臨床診斷提供可靠而直觀的信息。 血管內(nèi)三維成像血管內(nèi)三維成像 瑞士BPL實驗室開發(fā)了一種高通量PCR納米反應(yīng)器，其反應(yīng)體積只有幾個毫微升，每天可以檢測10萬個樣品。（Nucleic Acid Res, 2009.3.12） 高通量高通量PCR納米反應(yīng)器納米反應(yīng)器外科手術(shù)機(jī)器

47、人外科手術(shù)機(jī)器人 主要用于心臟外科和前列腺切除術(shù)。外科醫(yī)生可以遠(yuǎn)離手術(shù)臺操縱機(jī)器進(jìn)行手術(shù)，完全不同于傳統(tǒng)的手術(shù)概念，在世界微創(chuàng)外科領(lǐng)域是當(dāng)之無愧的革命性外科手術(shù)工具。 1 達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng) 主要由控制臺和操作臂組成。采用最先進(jìn)的主-仆式遠(yuǎn)距離操作模式，靈活的“內(nèi)腕”可消除醫(yī)生手的顫抖，特有的三維立體成像系統(tǒng)，在術(shù)中能將手術(shù)視野放大15倍，大大提高了手術(shù)的精確性和平穩(wěn)性。 2 ZEUS 機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng) 3 AESOP 機(jī)器人系統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng) 2000年7月11日，美國食品和藥物管理局（FDA）批準(zhǔn)了達(dá)芬奇手術(shù)系統(tǒng)，使其成為美國第一個可在手術(shù)室使用的機(jī)器人系統(tǒng)。由Intuitive Surgical公司開發(fā)，使外科醫(yī)生可以到達(dá)肉眼看不到的外科手術(shù)點，這樣他們就可以比傳統(tǒng)的外科手術(shù)更精確地進(jìn)行工作。價值 1 百萬美元。 生物工程概論（三）其他 美國麻省總醫(yī)院（MGH）和哈佛醫(yī)學(xué)院病理系聯(lián)合開發(fā)了一種光頻區(qū)分成像儀（OFDI）。通過光導(dǎo)顯微可以高精度、 高分辨、快