生物技術在醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)領域的應用演示文稿

生物技術在醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)領域的應用演示文稿目前一頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點（優(yōu)選）生物技術在醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)領域的應用目前二頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點Technologytechne-logos（工藝、技能）（詞，講話）技術就是關于勞動工具的規(guī)則（即制作方式與使用方法）體系，是人在改造自然、改造社會，以及改造自我的過程中所用到的一切手段、方法的總和。目前三頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點定義：以現(xiàn)代生命科學為基礎，結合先進的工程技術手段和其它基礎學科的科學原理，按照預先的設計，對生物和生物成分進行改造和利用的技術?！蠲绹夹g顧問委員會(OAT)的定義是：應用生物或來自生物體的物質制造或改進一種商品的技術，其還包括改良有重要經(jīng)濟價值的植物與動物和利用微生物改良環(huán)境的技術。生物技術的本質是什么？目前四頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點◎基因工程、細胞工程、微生物工程、蛋白質（酶）工程：

此外，基因診斷與基因治療技術、克隆動物技術、生物芯片技術、生物材料技術、生物能源技術等。生物技術主要內(nèi)容：◎直接相關聯(lián)的學科：分子生物學、微生物學、生物化學、遺傳學、細胞生物學、化學工程學、醫(yī)藥學等?！驅θ祟惡蜕鐣罡鞣矫嬗绊懽畲蟮纳锛夹g領域：

醫(yī)藥生物技術、農(nóng)業(yè)生物技術、環(huán)境生物技術、海洋生物技術等。目前五頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點生物技術在醫(yī)藥領域的應用疾病的預防疾病的診斷疾病的治療目前六頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點HIV目前七頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點生物技術與疫苗（一）生物技術與疾病診斷目前八頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點天花病毒目前九頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點☆疫苗的定義☆疫苗的作用原理☆疫苗的種類和特點目前十頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點定義：將病原物（如細菌、立克次體、病毒等）及其代謝產(chǎn)物，經(jīng)過人工減毒、滅活或利用基因工程等方法制成的，可以通過注射或黏膜途徑接種，并誘導機體產(chǎn)生針對特定致病原的特異抗體或細胞免疫，從而使機體獲得消滅該病原能力的生物制品統(tǒng)稱為疫苗。包括蛋白質、核酸、活載體或感染因子等。疫苗是什么？疫苗——VaccineFromLatinvacconus[ofcows]

1796年，鄉(xiāng)村醫(yī)生愛德華.琴納將牛痘接種于人體用于預防天花目前十一頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點☆疫苗的定義☆疫苗的作用原理☆疫苗的種類和特點目前十二頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點B細胞漿細胞T細胞消滅病原物Ag(疫苗)輔佐細胞（樹突狀細胞）激活Ab(抗體)分化成熟致敏淋巴細胞激活被感染細胞激活疫苗是如何工作的？細胞免疫體液免疫攻擊免疫系統(tǒng)的“信號處理器”，捕獲抗原、加工抗原信息、傳遞抗原信息。遞呈帶有致病原信息的抗原成分,進入機體后被機體識別,繼而加工成抗原信息……轉化記憶B細胞目前十三頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點☆疫苗的定義☆疫苗的作用原理☆疫苗的種類和特點目前十四頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點疫苗的發(fā)展1877-1889,巴斯德發(fā)現(xiàn)連續(xù)傳代、長時間培養(yǎng)的霍亂細菌、炭疽病毒、狂犬病毒，毒力減弱，但是用于接種后可以有效的預防疾病。LouisPasteur1886年，DanielSalmon和TheobaldSmith發(fā)現(xiàn)熱殺死的霍亂桿菌有很好的免疫原性，可以用于預防。之后鼠疫、傷寒、百日咳等死菌疫苗相繼問世。TheobaldSmith第一代疫苗：以減毒、弱化或滅活的病原體做疫苗目前十五頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點滅活疫苗減毒活疫苗亞單位疫苗百白破疫苗、傷寒疫苗、霍亂疫苗、狂犬疫苗，SARS疫苗卡介苗、麻疹疫苗、脊髓灰質炎疫苗、乙型腦炎減毒疫苗流感病毒血凝素疫苗,腦膜炎球菌夾膜多糖疫苗目前十六頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點第一代疫苗：以減毒、弱化或滅活的病原體做疫苗第二代疫苗：基因工程疫苗疫苗的發(fā)展目前十七頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點基因工程疫苗：使用DNA重組技術，將病原體的抗原（某種蛋白質）基因克隆在細菌或真核細胞內(nèi)，使病原體的主要抗原基因在細菌或真核細胞中表達，利用表達的蛋白質或多肽作為疫苗。乙肝表面蛋白重組DNA疫苗目前十八頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點第一代疫苗：以減毒、弱化或滅活的病原體做疫苗第二代疫苗：基因工程疫苗疫苗的發(fā)展第三代疫苗：核酸疫苗（DNA疫苗/基因疫苗）目前十九頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點核酸疫苗：指將含有編碼病原體抗原基因序列的質粒載體，經(jīng)肌肉注射或微彈轟擊等方法導入體內(nèi)，通過宿主細胞表達系統(tǒng)表達抗原蛋白，誘導宿主產(chǎn)生對該抗原蛋白的免疫應答，以達到預防和治療疾病的目的。目前二十頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點疫苗使用及研究的現(xiàn)狀和問題◎

質量問題：

質量安全（高標準，嚴要求）

◎技術問題：

寄生蟲病疫苗，HIV疫苗均未研制成功◎有效性及安全問題：核酸疫苗的標準制定和安全評估目前二十一頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點（二）生物技術與疾病診斷要求：早期、特異、快速、靈敏、操作簡便1.ELISA技術2.DNA診斷技術3.生物芯片與疾病診斷目前二十二頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點原理：將酶與抗體（原）交聯(lián)形成酶-抗體(原)復合物；另外將抗原（體）吸附在以聚苯乙稀制成的微孔滴定板上，使之固相化，免疫反應和酶促反應均在其中進行。利用抗原與抗體的特異結合以及酶將無色底物催化成有色底物，根據(jù)底物顏色的有無以及顏色的深淺判斷陰性或陽性反應以及反應強度。1.免疫學診斷酶聯(lián)免疫吸附檢測（ELISA）技術目前二十三頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點目前二十四頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點2.基因診斷2.1基因診斷概述基因診斷（DNA診斷）的概念：根據(jù)DNA分子堿基互補配對及變性、復性的原理，利用基因探針雜交、基因體外擴增（PCR）、電泳、DNA測序以及差異顯示等分子生物學技術，通過直接檢查基因的存在狀況及其功能（基因型的改變）對疾病作出判斷的診斷技術。?蛋白質是生命的體現(xiàn)者，DNA是遺傳的物質基礎，基因是DNA分子上的功能片段，是遺傳的基本單位。?人類患各種疾病很大程度是由于執(zhí)行某一功能的蛋白質分子出現(xiàn)異常。而這種不同和異常取決于控制其合成的基因的不同和異常。?傳統(tǒng)的疾病診斷是以疾病或病原物的表型為依據(jù)。?如果能夠在基因水平直接檢測與某種疾病相關的基因序列，或病原物的特異性基因片段，則可以克服傳統(tǒng)診斷的不足，從根本上對疾病作出診斷。目前二十五頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點2.2主要的基因診斷技術2.2.1基因探針雜交技術病原物提取病原物DNADNA固定在硝酸纖維膜根據(jù)病原物特異DNA序列合成探針用熒光素標記探針探針與膜上DNA退火根據(jù)是否檢測到熒光來判斷是否有探針所代表的病原物檢測病人分離標本基本思路：將已知序列的特定基因（微生物、遺傳病的特異基因片段）用同位素、熒光素等標記，制備成一種診斷試劑，即基因探針。由于其在適當條件下可與同源序列互補形成雜交體，因此使基因探針與待檢測組織細胞內(nèi)的基因片段發(fā)生雜交反應，通過探針上的標記觀察探針是否與標本DNA結合，從而判斷標本是否有與探針一致的片段，再對是否有遺傳病或病原物感染作出診斷。診斷試劑目前二十六頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點2.2.2利用PCR或PCR與分子雜交標記結合技術基本思路：尋找病原體的特異DNA序列，以該段DNA序列作為靶序列設計特異性引物；對待測樣品進行PCR擴增，然后檢測相應的擴增條帶，有則為陽性反應。應用：已經(jīng)應用于結核桿菌、淋球菌、多種致腹瀉的腸道傳染細菌、人類免疫缺陷病毒、乙肝病毒等的檢測。產(chǎn)前診斷、血源篩查、腫瘤基因診斷。PCR（聚合酶鏈反應）技術：體外擴增特異DNA片段的技術。用于基因工程的基因制備，還用于某些疾病的診斷。目前二十七頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點2.3遺傳性疾病的診斷臨癥診斷：指遺傳病出現(xiàn)臨床癥狀后所作的診斷。癥狀前診斷：指臨床癥狀出現(xiàn)前所作的診斷。產(chǎn)前診斷：診斷胎兒出生前所做的診斷(性別、單基因病、CS異常異常)。

目前大多數(shù)遺傳病無有效的治療方法，因此產(chǎn)前診斷對于降低遺傳病的發(fā)病率，提高人口素質具有重要的意義?！穹驄D之一有染色體畸變?！?5歲以上的高齡產(chǎn)婦?！穹驄D之一有開放性神經(jīng)管畸形。●夫婦之一有先天性代謝缺陷?！馲-連鎖遺傳病基因攜帶者孕婦?！裼性虿幻鞯牧晳T性流產(chǎn)的孕婦。●羊水過多的孕婦。●夫婦之一有致畸因素接觸史的孕婦?！裼羞z傳病家族史，又系近親結婚的孕婦。需要進行產(chǎn)前診斷的對象目前二十八頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點3.生物芯片與診斷DNA芯片（基因芯片）：它們是DNA雜交探針技術與半導體工業(yè)技術相結合的結晶。該技術系指將大量探針分子固定于支持物上后與帶熒光標記的DNA樣品分子進行雜交，通過檢測每個探針分子的雜交信號強度進而獲取樣品分子的數(shù)量和序列信息。①從生物樣品（血液或活組織）中分離純化DNA或mRNA，并對其進行特異性擴增；②對待測樣品進行標記（通常用熒光素標記的dNTP為底物，通過PCR使之進入新合成的DNA片段中）；③標記好的DNA樣品與DNA芯片進行雜交，由于有大量DNA探針集成在芯片上，故可以一次檢測大量生物樣品；④雜交后漂洗去除未雜交的DNA分子；⑤攜帶熒光標記的樣品結合在特定位置上，在激光激發(fā)下會發(fā)熒光。目前二十九頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點A.用于微陣列芯片制作的點樣儀；B.封裝在卡盒中的微陣列芯片;C.用于微陣列芯片熒光標記檢測的激光共聚焦掃描器；D.微陣列芯片的局部放大；E.微陣列芯片上固定DNA探針的示意圖。圖中藍色的DNA鏈是預先固定在芯片表面的捕獲探針，紅色的DNA鏈是與捕獲探針互補的靶DNA分子。●用平面微細加工技術,實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。通過提高集成度,降低成本?！窨山M裝大量的(104～106種)生物分子探針,獲取信息量大,效率高?！窠Y合微機械技術,可把生物樣品的預處理,基因物質的提取、擴增,以及雜交后的信息檢測集成為可以隨身攜帶的微型（芯片）實驗室,制備成微型、全自動化、可用于微量試樣檢測的高度集成的智能化生物芯片。目前三十頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點生物芯片在診斷上的應用★DNA芯片可用于大規(guī)模篩查基因突變所引起的疾?。粰z查腫瘤組織基因表達譜、尋找腫瘤相關基因、腫瘤基因突變的研究。將許多代表每種微生物的特殊基因制成1張芯片，判斷病人感染病原體的種類?！?/p>

分析基因組及發(fā)現(xiàn)新基因等具有很大的優(yōu)勢；DNA芯片技術用于基因組分析時，具有樣品用量小、信息量大、分析方法簡易快速、自動化程度高等多項優(yōu)點，特別適合于尋找新基因、基因表達檢測、突變檢測、基因組多態(tài)性分析和基因文庫作圖以及雜交測序等方面?！?/p>

醫(yī)學、化學、新藥開發(fā)、司法鑒定、農(nóng)業(yè)技術和食品技術領域也具有廣泛的應用。目前三十一頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點生物芯片與第三代測序技術◆人類基因組2003年完成，耗時13年，數(shù)個國家，30多億美元?！羧缃裢瓿梢粋€人全基因組測序，6周。◆第三代技術，幾十分鐘，1000美元。◆我國中科院也已經(jīng)開發(fā)第三代測序儀。◆個人基因組計劃。

目前三十二頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點（三）生物技術與疾病治療生物治療是用生物來源的制劑或調節(jié)人體生物反應的制劑（如細胞因子、免疫活性細胞、干細胞、單克隆抗體等）治療疾病的方法。細胞因子技術；基因治療；干細胞技術；腫瘤疫苗什么是生物治療？常見的生物治療技術有哪些？目前三十三頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點基因治療指將目的基因導入靶細胞以后與宿主細胞內(nèi)的基因發(fā)生重組，成為宿主細胞的一部分，從而可以穩(wěn)定地遺傳下去并達到對疾病進行治療的目的。

基因治療的疾病類型：遺傳性疾病的基因治療；腫瘤的基因治療；傳染性疾病的基因治療等目前三十四頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點腫瘤的基因治療：◆腫瘤發(fā)病復雜，并非單基因，調控網(wǎng)絡復雜。◆p53是重要的抑癌基因，一半以上的腫瘤與其突變有關。◆腺病毒介導的p53基因治療腫瘤，進入臨床2期。基因治療問題：技術，倫理目前三十五頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點干細胞技術干細胞(stemcell)一詞中的“干”譯自“stem”，意為“樹干”、“主干”，以示該類細胞在所有細胞中的地位。就像樹的主干能生長出無數(shù)形態(tài)各異的枝椏一樣，干細胞可以分化為很多形態(tài)和功能各異的細胞群。因此，干細胞是一類具有自我更新和分化潛能的原始細胞，是形成人體各種組織、器官的祖先。目前三十六頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點干細胞的分類按組織來源分：胚胎干細胞：胚胎發(fā)育早期（桑椹胚）尚未分化、具有各種分化潛能的并可以發(fā)育為各種器官和組織的細胞。組織干細胞：位于成體的組織和器官中，可以定向分化為一種組織。成年動物的表皮和造血系統(tǒng)具有修復和再生能力。此外，肝臟、胰腺和神經(jīng)細胞也有這種特性。成體干細胞：成熟較慢但能自我維持增殖的未分化的細胞。如造血干細胞和骨髓間質干細胞。按分化潛能來分：全能干細胞：具有完整的分化潛能，能分化形成生物的個體。多能干細胞：具有多種分化潛能，能分化成多種單能干細胞。專能干細胞：只能向一種類型或密切相關的兩種類型的細胞分化只能向一種類型或密切相關的兩種類型的細胞分化的干細胞。如紅系造血干細胞、皮膚干細胞和神經(jīng)干細胞等。目前三十七頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點干細胞的應用前景造血干細胞目前，造血干細胞是所有干細胞中研究最多、技術最成熟、應用最廣泛的一種干細胞。造血干細胞移植已經(jīng)成為根治白血病等血液系統(tǒng)疾病、惡性腫瘤、遺傳病、頑固性自身免疫性疾病和嚴重免疫缺陷疾病等的主要治療手段?！镌煅杉毎浦?泛指將各種正常來源的造血干細胞移植到患者的體內(nèi)，使其產(chǎn)生正常血細胞的技術。移植時先要使患者接受超劑量化療，放療，以消滅體內(nèi)的腫瘤細胞等異常細胞（包括造血和免疫系統(tǒng)）。然后將供者的正常干細胞通過靜脈輸注移植入受者體內(nèi)，使正常的造血與免疫功能得以重建，從而根治疾病。目前三十八頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點臨床移植的造血干細胞主要有三個來源：骨髓（造血干細胞的80%），外周血和臍帶血?！锿庵苎煅杉毎浦玻褐笍膹耐庵苎褐蟹蛛x得到的造血干細胞進行移植。采集方便；受者免疫功能恢復快；感染出血等并發(fā)癥低且輕，減少抗生素等用藥；腫瘤已經(jīng)浸潤骨髓的供體也可以施行；外周血中腫瘤細胞混入少，移植后復發(fā)率低于骨髓移植?！锬殠а?。無需配型，無排斥反應，移植成功率高。未來將成為器官克隆的種子。目前三十九頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點胚胎干細胞（EmbryonicStemcell，ES細胞）：胚胎干細胞當受精卵分裂發(fā)育成囊胚時，內(nèi)層細胞團的細胞即為胚胎干細胞。胚胎干細胞具有全能性，可以自我更新并具有分化為體內(nèi)所有組織的能力。早在1970年MartinEvans已從小鼠中分離出胚胎干細胞并在體外進行培養(yǎng)。而人的胚胎干細胞的體外培養(yǎng)直到最近才獲得成功。胚胎干細胞目前四十頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點美國NIH關于胚胎干細胞研究的指導原則允許１、從人胚中獲得新細胞系２、使用私人資助、已經(jīng)獲得的來自人胚的細胞系進行研究３、從胎組織中獲得新細胞系禁止1、使用來自胎兒組織的細胞系進行研究2、用干細胞創(chuàng)建人胚胎的研究3、將人胚胎干細胞與動物胚胎結合的研究4、使用干細胞進行生殖克隆5、來自為研究目的而專門創(chuàng)建的胚胎的干細胞有關研究布什一直認為，從胚胎中提取干細胞無異于“故意摧毀人類胚胎”，這是他本人“不能跨越的道德底線”。這也代表了美國相當一部分保守人士的觀點。布什上臺后規(guī)定，聯(lián)邦經(jīng)費不得用于研究和利用新獲得的克隆人類胚胎干細胞。2009年3月9日，美國總統(tǒng)奧巴馬在白宮簽署行政命令，宣布解除對用聯(lián)邦政府資金支持胚胎干細胞研究的限制。美國國家衛(wèi)生研究院（NIH）12月2日宣布，利用私人資金制成的13個人類胚胎干細胞系已獲準用于該院資助的研究。奧巴馬為何取消美國胚胎干細胞研究限制？目前四十一頁\總數(shù)四十七頁\編于二十點英國紐卡斯爾大學2009-7-8發(fā)表新聞公報說，該校研究人員已經(jīng)掌握了通過男性骨髓細胞培育“人造精子”的技術?？蒲腥藛T利用一種含有視黃酸等物質的培養(yǎng)介質，對含有Ｘ和Ｙ兩種染色體的男性胚胎干細胞進行培養(yǎng)，并促使其實現(xiàn)完全的減數(shù)分裂，最終培養(yǎng)出含有23條染色體的試管精子。他們下一步計劃是通過女性骨髓細胞來培育“人造精子”。一旦實驗成功，最多三五年時間，女性就可以獨自繁衍生育后代。不過，由于通過女性干細胞培育出來的“人造精子”缺少Y染色體，她們“單性繁衍”的后代將全部是女孩。

人造精子及卵子讓同性戀也能有自己的孩子

生物科學“里程碑”式成果：干細胞無需克隆

山中伸彌研究小組從一名36歲女性的臉部提取了科學家稱為纖維原細胞的皮膚細胞。詹姆斯·湯姆森實驗室的皮膚細胞來自一名新生兒的陰莖包皮。研究人員然后借助逆轉錄酶病毒為載體，把4種基因注入皮膚細胞。這些特定基因能夠“重組”皮膚細胞的基因，從而得到特定類型的人體干細胞。這種被稱為“直接改造”的技術不僅能避免人體胚胎克隆技術引發(fā)的倫理爭議，其高效、便利也為進一步醫(yī)學應用打開了大門。Johns

Hopkins大學實驗室的科學家用人類神經(jīng)干細胞移植給脊髓受損的小鼠，結果這些干細胞成活，并和其它脊髓細胞產(chǎn)生了一定程度的連接。這一發(fā)現(xiàn)徹底推翻了長期以來的一個觀念：脊髓無法實現(xiàn)神經(jīng)修復。腦和脊髓由于血腦屏障的存在使之在干細胞移植到中樞神經(jīng)系統(tǒng)后不會產(chǎn)生免疫排斥反應，如：給帕金森氏綜合癥患者的腦內(nèi)移植含有多巴胺生成細胞的神經(jīng)干細胞，可治愈部分患者癥狀。人體皮膚細胞可以改造成類似胚胎干細胞的“萬能細胞”。美日研究人員的這一成果，被學界評價為生物科學的“里程碑”，同時意味著胚胎干細胞克隆技術可能退出舞臺。目