現(xiàn)代生物技術(shù)與人類概論

現(xiàn)代生物技術(shù)與人類概論第1頁(yè)/共36頁(yè)

現(xiàn)代生物技術(shù)與人類第2頁(yè)/共36頁(yè)現(xiàn)代生物技術(shù)——21世紀(jì)高新科技與支柱產(chǎn)業(yè)第3頁(yè)/共36頁(yè)0.1現(xiàn)代生物技術(shù)革命生物技術(shù)定義生物技術(shù)產(chǎn)生與發(fā)展基因重組實(shí)驗(yàn)及其意義

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1：生物技術(shù)定義：

以生命科學(xué)為基礎(chǔ)，應(yīng)用自然科學(xué)和工程學(xué)原理，設(shè)計(jì)和構(gòu)建具有特定生物學(xué)特性的新型物種或品系，依靠生物體（微生物、動(dòng)物、植物）的生命活動(dòng)，對(duì)物料進(jìn)行加工以提供產(chǎn)品或?yàn)樯鐣?huì)服務(wù)的綜合性技術(shù)體系。第5頁(yè)/共36頁(yè)

現(xiàn)代生物技術(shù)范疇——基因工程

——細(xì)胞工程

——發(fā)酵工程

——酶工程

——生化工程第6頁(yè)/共36頁(yè)

基因工程

將不同生物基因在體外進(jìn)行人工切割、組合并和載體（質(zhì)粒、噬菌體、病毒、人工染色體）連接；然后轉(zhuǎn)入微生物、或動(dòng)、植物細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)增，并使轉(zhuǎn)入基因在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，生產(chǎn)所需要的蛋白質(zhì)或有目的地改造生物種性的一整套技術(shù)體系。第7頁(yè)/共36頁(yè)

細(xì)胞工程

通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)在細(xì)胞水平上有目的地改變細(xì)胞遺傳特性，以研究、開(kāi)發(fā)、利用各類細(xì)胞的工程技術(shù)體系。包括植物細(xì)胞工程（組織培養(yǎng)與次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)、原生質(zhì)體制備與融合、人工種子制備、單倍體誘發(fā)與利用）、動(dòng)物細(xì)胞工程（組織培養(yǎng)、細(xì)胞融合、細(xì)胞核移植、染色體移植、干細(xì)胞研究與利用）、微生物細(xì)胞工程（細(xì)胞融合）。第8頁(yè)/共36頁(yè)

發(fā)酵工程

將微生物學(xué)、細(xì)胞學(xué)、生物化學(xué)和化學(xué)工程學(xué)有機(jī)結(jié)合，利用細(xì)胞（微生物細(xì)胞、動(dòng)植物細(xì)胞）生長(zhǎng)代謝活動(dòng)來(lái)大規(guī)模生產(chǎn)各種有用物質(zhì)的工程技術(shù)體系。第9頁(yè)/共36頁(yè)

酶工程研究酶制備生產(chǎn)和應(yīng)用的一門技術(shù)，包括酶制劑制備、酶固定化、酶分子修飾與改造、酶生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)與優(yōu)化等。第10頁(yè)/共36頁(yè)

生物化學(xué)工程

對(duì)生物物質(zhì)進(jìn)行分離、提取、純化，并加工成產(chǎn)品；生物反應(yīng)設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)、分離提取機(jī)制以及相關(guān)的工程技術(shù)體系的研究與應(yīng)用.第11頁(yè)/共36頁(yè)現(xiàn)代生物技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展第12頁(yè)/共36頁(yè)1917年：KarlEreky首先使用“生物技術(shù)”1943年：大規(guī)模生產(chǎn)抗生素（青霉素）；1944年：Avery證明DNA是遺傳物質(zhì)；1953年：Watson＆Crick闡明DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)；1961—1966年：破譯遺傳密碼；1967年：獲得了DNA連接酶1970年：Smith＆Wilcox分離出第一個(gè)限制性內(nèi)切酶；

Khorana發(fā)現(xiàn)T4連接酶；第13頁(yè)/共36頁(yè)1972年：Khorana合成完整tRNA基因；1973年：Boyer＆Cohn建立了DNA重組技術(shù)；1975年：Kohler＆Milstein建立了單克隆抗體技術(shù)；1976年：第一個(gè)基因重組規(guī)則問(wèn)世；

DNA測(cè)序技術(shù)誕生；

GenetechCo．Ltd．成立；第14頁(yè)/共36頁(yè)1978年：GenetechCo．Ltd．在E．Coli

中成功表達(dá)胰島素；1980年：美國(guó)最高法院裁定基因操作微生物可獲得專利；1981年：第一臺(tái)DNA測(cè)序儀問(wèn)世；

第一個(gè)McAb試劑盒在美國(guó)獲準(zhǔn)使用；1982年：重組疫苗在歐洲生產(chǎn)、使用；第一只轉(zhuǎn)基因小鼠獲得成功；第15頁(yè)/共36頁(yè)1983年：基因工程Ti質(zhì)粒用于植物基因工程；1988年：PCR技術(shù)誕生；1990年：美國(guó)批準(zhǔn)第一個(gè)體細(xì)胞基因治療方案；

人類基因組計(jì)劃啟動(dòng)；1997年：IanWillmut培育出第一只克隆羊“DOLLY”；第16頁(yè)/共36頁(yè)1998年：美國(guó)批準(zhǔn)DIDS疫苗進(jìn)行人體實(shí)驗(yàn)；日本培育出克隆牛、英國(guó)、美國(guó)培育出克隆鼠等；2000年：人類基因組草圖宣告完成2001年：中國(guó)山東農(nóng)業(yè)科學(xué)院培育出克隆牛、山羊；2002年：完成對(duì)水稻基因組序列草圖測(cè)定2003年：人類基因組序列圖繪制成功，人類基因組計(jì)劃完成?！?7頁(yè)/共36頁(yè)基因重組實(shí)驗(yàn)及其意義第18頁(yè)/共36頁(yè)

重組實(shí)驗(yàn)步驟

第19頁(yè)/共36頁(yè)重組實(shí)驗(yàn)步驟：EcoR酶解Ecoli轉(zhuǎn)化細(xì)胞重組質(zhì)粒T4連接酶pSC101第20頁(yè)/共36頁(yè)DNA重組實(shí)驗(yàn)意義：

1）提出基因克隆策略；2）制備高產(chǎn)菌種；3）原核、真核細(xì)胞均可作為生物加工廠生產(chǎn)生物活性物質(zhì)；4）簡(jiǎn)化許多有用化合物、大分子生產(chǎn)過(guò)程；5）動(dòng)植物細(xì)胞均可用來(lái)生產(chǎn)改基因產(chǎn)品；6）簡(jiǎn)化新藥開(kāi)發(fā)、檢測(cè)系統(tǒng)；第21頁(yè)/共36頁(yè)0.2現(xiàn)代生物技術(shù)前景第22頁(yè)/共36頁(yè)現(xiàn)代生物技術(shù)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)發(fā)展的影響

生物技術(shù)與醫(yī)藥生物技術(shù)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)與工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)現(xiàn)代生物技術(shù)與能源第23頁(yè)/共36頁(yè)現(xiàn)代生物技術(shù)商業(yè)化與產(chǎn)業(yè)化

特點(diǎn)第24頁(yè)/共36頁(yè)商業(yè)化前景：

商業(yè)化前景光明，經(jīng)濟(jì)回報(bào)、社會(huì)效益巨大，產(chǎn)業(yè)化速度極快。第25頁(yè)/共36頁(yè)商業(yè)化特點(diǎn)：1）

典型技術(shù)密集型企業(yè)，研究——生產(chǎn)一體化模式得到良好體現(xiàn)；例：2）

市場(chǎng)迅速擴(kuò)大，例：3）

世界各國(guó)巨額投入，例：4）

現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)品不斷增加5）

經(jīng)營(yíng)生物技術(shù)產(chǎn)品企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)劇烈，例：6）

研究目標(biāo)集中、產(chǎn)品更家專一7）

醫(yī)學(xué)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快第26頁(yè)/共36頁(yè)現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)前景：應(yīng)用廣泛、發(fā)展迅速，有可持續(xù)發(fā)展性，原料有再生性，生產(chǎn)污染小或?qū)Νh(huán)境有保護(hù)作用。為21世紀(jì)朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。第27頁(yè)/共36頁(yè)醫(yī)藥方面：A：生物技術(shù)制藥，B：診斷預(yù)防和治療傳染病，C：基因治療農(nóng)業(yè)方面：A；轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物，B：微生物殺蟲(chóng)劑、除草劑：C：植物病微生物防治，D：微生物肥料工業(yè)與環(huán)保：A：發(fā)酵發(fā)、酶法生產(chǎn)氨基酸，B：抗生素發(fā)酵，C：新型生物技術(shù)產(chǎn)品（靛藍(lán)、黃膠原、合成橡膠、可降解塑料），D：生物采礦E：超級(jí)細(xì)菌降解石油第28頁(yè)/共36頁(yè)令人關(guān)注的現(xiàn)代生物技術(shù)安全性問(wèn)題：①將外源性基因引入生物體，尤其是人體后是否會(huì)破壞細(xì)胞生長(zhǎng)的重要基因，是否會(huì)激活癌基因，從而產(chǎn)生一些難以預(yù)料的結(jié)果。②基因工程改造微生物是否會(huì)導(dǎo)致一些致病力極強(qiáng)、難以控制的新型病原微生物出現(xiàn)；這些經(jīng)過(guò)改造的微生物如果逸出實(shí)驗(yàn)室并擴(kuò)散，是否有可能會(huì)導(dǎo)致某些可怕疾病的流行，或被某些人利用作為生物武器，使籠罩在人類頭上的生存陰影日益增大。③經(jīng)過(guò)基因改造的生物體是否會(huì)對(duì)其它生物或環(huán)境造成危害；轉(zhuǎn)基因作物是否會(huì)對(duì)人類健康和環(huán)境造成一些難以預(yù)料的長(zhǎng)期影響。④使用和開(kāi)發(fā)基因工程生物是否會(huì)降低自然界遺傳多樣性等等。

第29頁(yè)/共36頁(yè)現(xiàn)代生物技術(shù)可能會(huì)引起一些社會(huì)倫理和法律問(wèn)題：

①人是否也可以成為基因操作的對(duì)象，基因診斷程序是否會(huì)侵犯?jìng)€(gè)人隱私權(quán)，遺傳檢測(cè)是否會(huì)帶來(lái)諸如性比例失調(diào)等社會(huì)問(wèn)題。②對(duì)生殖細(xì)胞進(jìn)行基因操作給人類提供了無(wú)限改變自身的可能性，甚至可以改變?nèi)朔N，由此將會(huì)產(chǎn)生什么樣的社會(huì)后果。③究竟該由誰(shuí)來(lái)決定對(duì)一個(gè)人進(jìn)行基因改造，是父母、政府、醫(yī)生、或是“未來(lái)人”本身；這些決定是否屬于侵犯人權(quán)的行為。④克隆人是否會(huì)擾亂正常的社會(huì)倫理綱常，是否會(huì)對(duì)人類自身進(jìn)化產(chǎn)生影響，是否可能會(huì)被一些人用來(lái)制造所謂的超人而破壞世界和平。⑤對(duì)現(xiàn)代生物技術(shù)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)資助是否會(huì)影響或限制其它重要技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代生物技術(shù)專利申請(qǐng)是否會(huì)阻礙科學(xué)家之間的思想交流。⑥將轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的器官移植給人類，對(duì)動(dòng)物和人類本身是否人道；用含有人類基因的生物體作為食品或飼料是否是對(duì)人類自身的不尊重。⑦素食主義者感到，將動(dòng)物基因轉(zhuǎn)入植物是現(xiàn)代生物技術(shù)對(duì)其人權(quán)的侵犯。第30頁(yè)/共36頁(yè)0.3

現(xiàn)代生物技術(shù)與中國(guó)第31頁(yè)/共36頁(yè)現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)1）

繼續(xù)在保健醫(yī)療、制藥、農(nóng)業(yè)、食品、環(huán)境等方面發(fā)揮主要作用2）

能源開(kāi)發(fā)方面：生物技術(shù)提供新能源在不遠(yuǎn)的將來(lái)取代石油有很多問(wèn)題，但發(fā)展?jié)摿薮?）

通過(guò)細(xì)胞誘變、細(xì)胞融合、胚胎工程、克隆技術(shù)、基因工程獲得優(yōu)良動(dòng)植物品種4）

動(dòng)植物生物反應(yīng)器5）

基因組計(jì)劃取得較大進(jìn)展，防病治病能力提高第32頁(yè)/共36頁(yè)中國(guó)現(xiàn)代生物技術(shù)應(yīng)用成果已形成中國(guó)自己的新型診斷試劑產(chǎn)業(yè)

生物技術(shù)制藥的某些領(lǐng)域以達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平

農(nóng)業(yè)生物技術(shù)進(jìn)展明顯家禽胚胎工程擠身世界前列

動(dòng)物基因工程獲可喜成果

第33頁(yè)/共36頁(yè)中國(guó)現(xiàn)代