生命科學(xué)技術(shù)選講

生命科學(xué)縱橫

生命科學(xué)技術(shù)選講本章內(nèi)容生物技術(shù)與人類健康仿生學(xué)內(nèi)容：1.疫苗2.疾病診斷3.生物制藥4.基因治療（略）生物技術(shù)與人類健康1.疫苗百度百科：2010年3月山西疫苗事件/view/3371387.htm新浪：山西疫苗專題：/z/shanxiyimiao/

2010年3月20日多名家長要求山西省衛(wèi)生廳徹查疫苗事件原因6網(wǎng)易：2010年4月初常州疫苗造假事件專題/special/000149MP/czyimiao.html江蘇延申承認(rèn)：4批次近18萬份狂犬疫苗不合格

延申與福爾7批次人用狂犬疫苗有問題"問題疫苗"廣東2.3萬份已接種

江西8600份

地點：江蘇常州

廠商：江蘇延申生物科技股份有限公司

事件：被查實在狂犬疫苗生產(chǎn)過程中長期故意造假，導(dǎo)致

大量問題疫苗流向市場，受害者最少超過100萬人。

危害：21萬份狂犬疫苗均全被使用71796年英國醫(yī)生Jenner從一擠奶女工感染的痘孢中，取出孢漿接種到一個8歲男孩的手臂上，然后讓其接種天花膿孢液，結(jié)果該男孩并未染上天花，證明其對天花確實具有免疫力。由于這種方法安全可靠，得到廣泛應(yīng)用。我國早在宋真宗（998-1023年），就有關(guān)于人痘法預(yù)防天花的記載。后來種痘的方法經(jīng)阿拉伯人傳到歐洲并流傳開來。疫苗(vaccine)最初因牛痘而得名，即用牛制備的疫苗。Jenner是牛痘的發(fā)明者，但他并不清楚為什么牛痘能夠預(yù)防天花。8天花：在18世紀(jì)以前是一種致死率很高的烈性疾病，即使有人幸存下來，也經(jīng)常會產(chǎn)生永久性的毀容、神志錯亂和失明等后遺癥。91980年世界衛(wèi)生組織（WHO）宣布全球已經(jīng)消滅了天花。目前天花病毒樣本僅保存在兩個地方：美國佐治亞州亞特蘭大市美國國家疾病控制與預(yù)防中心和俄羅斯的VECTOR研究所。10疫苗之父-Pasteur1877年，法國，巴斯德：首次用降低了致病力的雞霍亂弧菌制成活疫苗。給雞接種這種減毒細(xì)菌后，可使雞獲得對霍亂的免疫力。這項研究說明：用人工的方法可以使細(xì)菌的毒力減弱或消失；一種細(xì)菌一旦失去了毒力，就有可能用于機體免疫，控制疾病的發(fā)生。從而發(fā)明了第一個細(xì)菌減毒活疫苗-雞霍亂疫苗。雖然在他這前英國醫(yī)生Jenner發(fā)明牛痘接種法，但有意識地培養(yǎng)制造成功免疫疫苗，并廣泛應(yīng)用于預(yù)防多種疾病，巴斯德堪稱第一人。11疫苗(vaccine)?一切通過注射或黏膜途徑接種，可以誘導(dǎo)機體產(chǎn)生針對特定致病原的特異性抗體或細(xì)胞免疫，從而使機體獲得保護或消滅該致病原能力的生物制品統(tǒng)稱為疫苗，包括蛋白質(zhì)、多糖、核酸、活載體或感染因子等。典型的疫苗主要是滅活或減毒的致病物，即病原物在培養(yǎng)、純化后，或者被滅活，或者降低毒性，但前提是不喪失引起免疫反應(yīng)的能力。疫苗與一般藥物的區(qū)別用于健康人群主要用于嬰幼兒和兒童通過免疫機制使健康人預(yù)防疾病均為生物制品能徹底控制和消滅某一疾病，如天花用于患病人群因疾病分布不同而用于不同年齡段的患者主要用于治療疾病或減輕病人的癥狀包括天然藥物、化學(xué)合成藥物、生物藥品等人類可通過一般藥物減輕病痛*疫苗的基本成分抗原：決定了疫苗的特異免疫原性，比如滅活病毒或細(xì)菌、通過多次傳代得到的減毒株、病毒或菌體提純物、有效蛋白成分、類毒素、細(xì)菌的莢膜多糖、合成多肽、核酸等等佐劑：能增強抗原的特異性免疫應(yīng)答，無毒、安全，且在冷藏條件下保持穩(wěn)定，常用的佐劑為鋁佐劑和油制佐劑防腐劑：防止外來微生物的污染穩(wěn)定劑：如凍干疫苗中常用的乳糖、明膠、山梨醇等滅活劑：滅活后需及時除去，以保證安全性其他活性成分：緩沖液、鹽類等非活性成分*疫苗的分類細(xì)菌性疫苗現(xiàn)代方法（基因工程技術(shù)）研制的疫苗傳統(tǒng)方法所用材料研制技術(shù)*病毒性疫苗類毒素亞單位疫苗減毒活疫苗滅活疫苗基因工程疫苗(第二代疫苗)DNA疫苗(第三代疫苗)第一代疫苗15細(xì)菌性疫苗減毒活菌疫苗用途：防止細(xì)菌性傳染病的發(fā)生和流行包括：霍亂疫苗、傷寒疫苗、卡介苗、鼠疫疫苗、百日咳

疫苗、炭疽疫苗等死菌疫苗亞單位疫苗細(xì)菌性疫苗卡介苗卡介苗：是一種用來預(yù)防兒童結(jié)核病的預(yù)防接種疫苗。接種后可預(yù)防發(fā)生兒童結(jié)核病，如結(jié)核性腦膜炎。目前，世界上多數(shù)國家都已將卡介苗列為計劃免疫必須接種的疫苗之一。接種的主要對象：新生嬰幼兒。19世紀(jì)末，德國醫(yī)生科赫（病原細(xì)菌學(xué)的奠基人和開拓者）發(fā)現(xiàn)了結(jié)核病的病原物為結(jié)核桿菌。20世紀(jì)初，最早由法國的細(xì)菌學(xué)家卡爾梅特(Calmette)和介朗(Guérin)試制成功，又稱“卡介苗”。從患結(jié)核病的牛乳房中分離得到一株牛型結(jié)核分支桿菌，接種于甘油膽汁馬鈴薯培養(yǎng)基上，2-3周傳代一次，經(jīng)過230余代，歷時13年，制備出減毒活疫苗。17

病毒性疫苗用病毒或立克次體制成目前以病毒培養(yǎng)制備的各種傳統(tǒng)疫苗，如甲肝、麻疹、風(fēng)疹、流行性腮腺炎疫苗等，仍是預(yù)防疾病的主力。減毒活疫苗滅活疫苗亞單位疫苗基因工程疫苗病毒性疫苗脊髓灰質(zhì)炎可能會是第二個被消滅的傳染病。由脊髓灰質(zhì)炎病毒（一種RNA病毒）引起的。一共有3種脊髓灰質(zhì)炎病毒的亞型。主要感染5歲以下的兒童，發(fā)病后，病人出現(xiàn)發(fā)燒、頸部僵硬、嘔吐等癥狀。大約有1/200的病人最終肢體殘疾，嚴(yán)重的會因為呼吸肌肉麻痹而死亡。沒有治愈的方法，只能預(yù)防。多次接種脊髓灰質(zhì)炎疫苗可為兒童提供終身保護。印度、尼日利亞、巴基斯坦、埃及、阿富汗、尼日爾和索馬里等7個國家。2001年10月29日，中國在人民大會堂舉行“中國消滅脊髓灰質(zhì)炎總結(jié)表彰大會”，標(biāo)志著我國已成功消滅了脊髓灰質(zhì)炎。類毒素細(xì)菌代謝產(chǎn)生的外毒素經(jīng)福爾馬林和加溫處理后，去除其毒性而仍保留免疫原性者稱為類毒素。類毒素可用于細(xì)菌毒素性疾病的預(yù)防，包括白喉、破傷風(fēng)、霍亂、肉毒、葡萄球菌感染等。使用最廣的是白喉及破傷風(fēng)類毒素。破傷風(fēng)類毒素破傷風(fēng)：常和創(chuàng)傷相關(guān)聯(lián)的、感染破傷風(fēng)桿菌的傳染病。病原菌：破傷風(fēng)桿菌，專性厭氧，革蘭染色陽性。平時存在于人畜的腸道，隨糞便排出體外，以芽胞狀態(tài)分布于自然界，尤以土壤中為常見。此菌對環(huán)境有很強的抗力，能耐煮沸。破傷風(fēng)類毒素：用產(chǎn)毒力強的破傷風(fēng)梭菌，接種于適宜的培養(yǎng)基培養(yǎng)，產(chǎn)生的外毒素經(jīng)甲醛溶液滅活脫毒、濾過除菌后，加鉀明礬制成。21減毒活疫苗（第一代疫苗）通過不同的方法手段，使病原體的毒力即致病性減弱或喪失后獲得的一種由完整的微生物組成的疫苗。減毒：能引發(fā)機體感染但不發(fā)生臨床癥狀活：免疫原性又足以刺激機體的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生針對該病原體的免疫反應(yīng)第一個成功應(yīng)用的減毒活疫苗：卡介苗，1909年開始，歷時13年制成。減毒活疫苗可通過以下兩種方式獲得：但對于一些不能培養(yǎng)或難以培養(yǎng)的病原體和一些有潛在致癌性的病原體，就無法或很難用傳統(tǒng)技術(shù)研制疫苗，只有基因工程技術(shù)可能解決疫苗的研發(fā)。從帶菌者中間分離毒力弱的毒株通過人工培養(yǎng)，使微生物產(chǎn)生變異，從中獲得毒力弱的毒株23滅活疫苗（第一代疫苗）主要由細(xì)菌體或病毒顆粒組成，疫苗中含有的菌體或病毒顆粒是“死”的，因此又稱作死疫苗。通常經(jīng)注射途徑免疫，進入機體后可直接引起免疫應(yīng)答，但然而需要多次接種，才能產(chǎn)生較牢固的免疫力。將免疫原性強的病原微生物或病毒，接種于動物、雞胚、組織或細(xì)胞培養(yǎng)物中生長繁殖后，經(jīng)滅活處理使之失去致病力，但仍保留免疫原性而制成的生物制劑。需多次接種，才能具較強的免疫原性滅活：不能生長繁殖，因此比較安全，穩(wěn)定亞單位疫苗以化學(xué)裂解、重組或合成等方式制備病原體亞單位（如表面抗原）制成的。肽疫苗：將具有保護性免疫力的人工合成肽與適當(dāng)載體結(jié)合后，再加入佐劑制成的疫苗。由于去除了病原體中與特異反應(yīng)無關(guān)的活性物質(zhì)甚至有害的成分，保留有效免疫原成分，故反應(yīng)小，較安全，但需多次接種。如腦膜炎球菌多糖疫苗。項目活疫苗滅活疫苗亞單位疫苗抗原制備用減毒或無毒的全病原體用物化手段將病原殺死以化學(xué)方法獲得病原體的某些具免疫原性的成分免疫機理接種后病原體在體內(nèi)有一定生長繁殖能力，類似隱性感染，會產(chǎn)生細(xì)胞、體液和局部免疫病原體失去毒力單保持免疫原性，接種后產(chǎn)生特異性抗體接種后能刺激機體產(chǎn)生特異性免疫效果優(yōu)缺點用量少，副作用小，只需接種一次，免疫效果持久；穩(wěn)定性差，不易保存用量較大，副反應(yīng)較大，需少量多次接種；穩(wěn)定性好，較安全，易保存制品純度較高，副反應(yīng)小，需多次接種常用疫苗卡介苗、麻疹、鼠疫、脊髓灰質(zhì)炎等傷寒、霍亂、百日咳、乙腦、脊髓灰質(zhì)炎白喉、破傷風(fēng)類毒素、乙肝表面抗原疫苗等三類疫苗的比較引自董德祥主編《疫苗技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用》，化學(xué)工業(yè)出版社。2002，P3。傳統(tǒng)疫苗制備的基本過程1利用培養(yǎng)基或細(xì)胞進行菌體、毒株的大量培養(yǎng)2收集培養(yǎng)物、純化3半成品檢定4稀釋、分裝5成品檢定*27傳統(tǒng)疫苗生產(chǎn)方式的局限性在動物細(xì)胞中培養(yǎng)，操作成本極高培養(yǎng)的動物和人類病毒其生長速度和產(chǎn)量一般都很低，生產(chǎn)成本高需對操作人員采取保護措施，保證不被致病物質(zhì)感染致病物質(zhì)在生產(chǎn)過程中可能未完全殺死（滅活疫苗）和充分減毒（減毒疫苗），將導(dǎo)致疫苗中含有高毒性致病物質(zhì)，使疾病在更大的范圍內(nèi)傳播減毒菌株可能發(fā)生突變，因此需連續(xù)不斷地對其進行毒性檢測以保證該菌株不變成強致病性菌株絕大多數(shù)的現(xiàn)行疫苗有效期短，常需冷凍保存*導(dǎo)致基因工程疫苗的出現(xiàn)利用基因工程的方法，表達出病原物的一段基因序列，將表達產(chǎn)物（無毒性、無感染能力、但具較強的免疫原性）用作疫苗?，F(xiàn)今使用的多數(shù)乙肝疫苗即為基因工程疫苗。

基因工程疫苗（第二代疫苗）最早是由受染動物組織進行疫苗的制備；在40-60年代，采用由受染組織培養(yǎng)細(xì)胞制備；70年代以來，逐步用基因工程技術(shù)生產(chǎn)。*重組抗原疫苗利用DNA重組技術(shù)制備的只含保護性抗原的純化疫苗。優(yōu)點：不含活的病原體和病毒核酸，安全有效，成本低廉。目前獲準(zhǔn)使用的有乙型肝炎疫苗（HBsAg）。轉(zhuǎn)基因植物疫苗用轉(zhuǎn)基因方法，將編碼有效免疫原的基因?qū)肟墒秤弥参锛?xì)胞的基因組中，免疫原即可在植物的可食用部分穩(wěn)定的表達和積累，人類和動物通過攝食達到免疫接種的目的。常用的植物有蕃茄、馬鈴薯、香蕉等。DNA疫苗—第三代疫苗也稱核酸疫苗、基因疫苗將含有編碼保護性抗原蛋白的基因序列和表達所必需調(diào)控元件的質(zhì)粒DNA直接導(dǎo)入動物組織，使抗原蛋白經(jīng)過內(nèi)源性表達并遞呈給免疫系統(tǒng)，誘發(fā)機體產(chǎn)生特異性體液免疫和細(xì)胞免疫應(yīng)答，形成對相應(yīng)病原的免疫保護作用。用于免疫的質(zhì)粒DNA稱為DNA疫苗。*優(yōu)點免疫效果好：產(chǎn)生的外源蛋白更像天然分子，遞呈過程與自然感染十分相似免疫應(yīng)答持久：外源基因可以在體內(nèi)存在較長時間，并不斷表達外源蛋白，能持續(xù)地給免疫系統(tǒng)提供刺激無雜質(zhì)蛋白的干擾和毒性，方法簡便不需要抗原提取和純化，儲存穩(wěn)定，易于運輸便于生產(chǎn)多價疫苗：一個載體上可構(gòu)建表達多種抗原缺點其機制和安全性尚不完全清楚，一些問題有待解決。核酸疫苗的DNA也可能發(fā)生與宿主基因組DNA的整合，發(fā)生致畸作用或后代出現(xiàn)遺傳病。332疾病診斷１、望、聞、問、切…——經(jīng)驗型判斷的方法。２、化驗/檢驗——細(xì)胞形態(tài)、數(shù)量；生化反應(yīng)、酶活性；免疫學(xué)檢驗等。３、影像學(xué)——X線、B超、CT、核磁共振、內(nèi)窺鏡等。４、特殊檢查——染色體檢查、肌電/腦電/心電、骨密度、原子吸收光譜等。傳統(tǒng)的診斷基因診斷用分子生物學(xué)技術(shù)對導(dǎo)致疾病的原因進行病原學(xué)和細(xì)胞遺傳基因的檢測分析,從而對相應(yīng)疾病進行診斷，又稱DNA分析法。傳統(tǒng)的診斷：表現(xiàn)型→基因型基因診斷：基因型→表現(xiàn)型（逆向診斷）34基因診斷的內(nèi)容檢測DNA表達產(chǎn)物的變化：即RNA或蛋白質(zhì)的水平的變化。如與常人相比，病毒感染時病毒基因及其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物在人體內(nèi)的從無到有；某些腫瘤中癌基因表達水平的從低到高。檢測DNA的序列變化：即基因突變。如點突變引起的氨基酸的變化等，如鐮刀型貧血癥。因此，從理論上說，所有涉及基因結(jié)構(gòu)和功能變化的檢測都屬于基因診斷。35應(yīng)用范圍病原生物的侵入，如肝炎、艾滋病、細(xì)菌、寄生蟲等先天遺傳性疾患，如鐮刀型貧血癥、血友癥、β－地中海貧血癥后天基因突變引起的疾病，如腫瘤其它，如親子鑒定、個體識別、法醫(yī)物證β-地中海貧血癥：是由于珠蛋白鏈合成不平衡造成的。在1987年以前，幾乎所有的β－地中海貧血癥的產(chǎn)前診斷都是通過檢測在β－珠蛋白簇中連鎖DNA的多態(tài)間接完成的，一般需要2-4周。1987年10月以后，用PCR法擴增β－珠蛋白基因區(qū)后，直接檢測致病突變即可完成β－地中海貧血癥的產(chǎn)前診斷。這個方法既增加了準(zhǔn)確性，又縮短了時間，一般只需一周時間。已進行基因診斷的遺傳病血紅蛋白?。虹牭稜钬氀Y（珠蛋白基因第六個密碼子中A→T，使谷氨酸→纈氨酸）、地中海貧血（珠蛋白基因缺失→mRNA含量減少→珠蛋白α（β）鏈合成不平衡）杜氏肌營養(yǎng)不良（性連鎖隱性遺傳病）：抗肌萎縮蛋白基因突變苯丙酮尿癥（phenylketonuria，PKU，常染色體隱性遺傳氨基酸代謝?。罕奖彼崃u化酶基因突變→丙氨酸羥化酶缺乏脆性Ｘ綜合癥檢測腫瘤相關(guān)基因（癌基因、抑癌基因）、腫瘤染色體易位及融合基因、腫瘤標(biāo)志物或mRNA等……鐮刀型貧血癥由于血紅蛋白的b鏈上第六個氨基酸Val（纈氨酸）突變成Glu（谷氨酸）而引起的。而這個氨基酸的變化又是血紅蛋白基因上一個核苷酸發(fā)生突變所致。突變了的血紅蛋白無法攜帶足夠的氧，患者嚴(yán)重貧血，心臟、肺、腦、關(guān)節(jié)或其它一些主要內(nèi)臟器官逐步損壞。純合患者壽命很短，而雜合患者只在極端條件下，如高緯度或高溫時，氧的供應(yīng)受到影響時會發(fā)病。可采用Southern雜交的方法進行檢測，對基因組進行酶切所采用的酶是Mst1?；蛟\斷的常用方法直接診斷——直接檢測致病基因的突變檢測對象：基因突變類型——缺失、點突變、重復(fù)、插入等檢測方法：分子雜交、PCR、生物芯片等間接診斷——應(yīng)用DNA多態(tài)性為遺傳標(biāo)記進行連鎖分析，確定待測者是否得到帶有致病的染色體，從而間接地作出診斷檢測方法：采用DNA多態(tài)性進行分析。常用的三種標(biāo)記RFLP、VNTR、SNP393生物制藥生物藥物泛指包括生物制品在內(nèi)的生物體的初級和次級產(chǎn)物或生物體的某一組成成分，甚至整個生物體用作診斷和治療疾病的醫(yī)藥品。以天然的生物材料為主，包括人體、動物、植物、微生物和各種海洋生物等。生物藥物主要是運用生化方法從生物體中分離、純化得到一些生物活性物質(zhì)。

例如：維生素、酶、核酸、激素等；另外還有一些以微生物、生物組織、人或動物的血液等原料采用物理方法和生化工藝制得的生物活性制劑、血液制品、抗血清、抗毒素等。人體來源藥物血液成分制品胎盤：人胎盤丙種球蛋白、人胎盤白蛋白、人胎盤RNA酶抑制劑、絨膜促性激素等尿液制品：尿激酶、尿抑胃素、蛋白酶抑制劑、集落刺激因子、絨膜促性激素KarlLandsteiner（1868-1943）：發(fā)現(xiàn)人的血型生物制藥分類基因工程制藥指利用基因工程技術(shù)研制和生產(chǎn)的藥物，包括重組蛋白多肽藥物、反義核酸藥物、DNA藥物和基因工程抗體等。以基因工程藥物為中心的醫(yī)藥生物技術(shù)是生物技術(shù)領(lǐng)域最活躍、發(fā)展最迅速的部分。1976年，Genentech公司在美成立。這是世界上第一家應(yīng)用DNA重組技術(shù)研制新藥的公司。1982年美國和英國批準(zhǔn)生產(chǎn)和使用第一個基因工程藥物重組人胰島素。細(xì)胞工程制藥動物細(xì)胞制藥：疫苗、各種淋巴因子（如干擾素、白細(xì)胞介素）、單抗、紅細(xì)胞生成素（EPO）、腫瘤壞死因子、過氧化物歧化酶等植物細(xì)胞制藥：紫草寧、人參皂苷、紫杉醇、人參二醇、強心苷等抗體的產(chǎn)生途徑至少有三條：抗體制藥1.經(jīng)典途徑——通過免疫動物產(chǎn)生多克隆抗體2.細(xì)胞工程途徑——用雜交瘤技術(shù)生產(chǎn)單抗3.基因工程途徑——用基因工程的方法表達和改造抗體（嵌合抗體、人源化單抗、單鏈抗體）單抗嵌合抗體、人源化單抗、單鏈抗體等免疫毒素（與毒素耦聯(lián)的單抗）嵌合抗體：單抗的可變區(qū)來源于小鼠，恒定區(qū)來自于人。人源化單抗：只與抗原接觸的互補決定區(qū)CDR為小鼠來源，其他的抗體骨架為人體來源。單鏈抗體：用基因工程方法將VH和VL通過一段連接肽連接而成的重組蛋白，保持了親本抗體的抗原親和活性和特異性的最小功能性抗體片段。人當(dāng)人體接觸異源蛋白時，體內(nèi)會產(chǎn)生對它有中和作用的抗體，即抗抗體。所以從異源動物獲得的抗體就不再起抗病作用。而人體對人源化單克隆抗體沒有排斥作用。鼠源抗體嵌合抗體人源化抗體人抗體人源化單克隆抗體酶工程制藥疾病的診斷：1.根據(jù)體內(nèi)原有酶的活性的變化來診斷疾病。酶工程制藥疾病的診斷：2.利用酶來測定體內(nèi)某些物質(zhì)的含量從而診斷疾病。

例如：葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶的聯(lián)合作用--檢測葡萄糖的含量--糖尿?。晒潭ɑ笾瞥擅冈嚰埢蛎鸽姌O，十分方便地用于臨床檢測）。手掌型葡萄糖(glucose)分析儀酶工程制藥疾病的治療：蛋白酶：蛋白酶可作為消化劑，用于治療消化不良和食

欲不振。作為消炎劑，治療各種炎癥有很好的

療效。

溶菌酶：抗菌、消炎、鎮(zhèn)痛，治療手術(shù)性出血、外傷性

浮腫等。SOD：抗輻射，清除氧自由基，治療紅斑狼瘡、結(jié)腸

炎及氧中毒等。

尿激酶：溶血栓，溶解血纖維蛋白，溶解血塊，治療腦

血栓等。藥物的生產(chǎn):

酪氨酸酶可催化L-酪氨酸或鄰苯二酚生成多巴（治療帕

金森病的重要藥物）。生物技術(shù)制藥的特點投資大：國際上一個新藥的研制一般需2-3億美元以上?；貓舐矢撸阂粋€新藥回報可在10倍以上，一般上市2-3年就可收回投資。風(fēng)險大：從剛開始有價值的理論研究，到轉(zhuǎn)化為可生產(chǎn)的產(chǎn)品只有10％左右能成功。周期長：從投入研制，到獲得技術(shù)開發(fā)成功，最少需6-7年時間，再到臨床運用、廣泛推廣還需2-3年時間。低污染：生物藥品的生產(chǎn)制造一般在常溫常壓下進行，能源、原材料的消耗量極少，對周圍環(huán)境幾乎不產(chǎn)生污染。三高：高投資、高回報、高風(fēng)險生物技術(shù)制藥產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀國際生物技術(shù)藥品市場發(fā)展迅猛。市場占有率仍以EPO為最大，占全球整個生物技術(shù)市場28%；其次為胰島素占18%；干擾素及集落刺激因子各占15%，人生長激素占11%；纖維蛋白溶酸原活化劑占4%，其它藥品類占9%。國際上：美國技術(shù)領(lǐng)先，從1982年第一個基因組藥物(人胰島素)誕生以來，至今已經(jīng)上市了100多種基因藥物。我國：始于70年代，90年代后才進入發(fā)展期。創(chuàng)新性不強。低水平重復(fù)研究、重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重，市場競爭非常激烈?？蒲泻彤a(chǎn)業(yè)脫節(jié)現(xiàn)象仍較為嚴(yán)重；缺少有科學(xué)頭腦的企業(yè)家和有技術(shù)開發(fā)能力的企業(yè)將研究成果轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)，大大阻礙了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

據(jù)國際貨幣組織（IMS）公布的統(tǒng)計數(shù)字，2009年全球醫(yī)藥市場總銷售額為8150億美元，其中生物技術(shù)藥品和生化藥品的銷售額合計為1300億美元。2009年暢銷國際醫(yī)藥市場的三大類生物技術(shù)藥物為：單抗類藥品（400億美元）、疫苗類藥品（380億美元）、TNF（腫瘤壞死因子抑制劑類）220億美元。在10個世界暢銷藥中，生物技術(shù)藥品占據(jù)“半壁江山”，數(shù)量為5個。而在2009年世界暢銷藥排名榜前20位藥品中，生物技術(shù)藥品則占到8席。

/news/news/show.php?id=7707453——開啟新技術(shù)的鑰匙仿生學(xué)目錄前言信息仿生控制仿生擬態(tài)仿生力學(xué)仿生化學(xué)仿生整體仿生前言一、仿生學(xué)簡介二、仿生學(xué)研究中國古漢文中的仿生思想前言一、仿生學(xué)簡介

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輪子魚尾

船櫓人眼晶狀體

透鏡生物電

電池鳥

飛機生活中的仿生學(xué)前言仿生學(xué)（Bionics）

模仿生物系統(tǒng)的原理以建造技術(shù)系統(tǒng)，或者使人造技術(shù)系統(tǒng)具有生物系統(tǒng)特征或類似特征的科學(xué)。仿生學(xué)的概念前言二.仿生學(xué)研究仿生學(xué)是一門建立在多學(xué)科邊緣上的綜合性學(xué)科，包括生理學(xué)、神經(jīng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)、電子學(xué)、信息學(xué)等學(xué)科。前言生物體生物模型數(shù)學(xué)模型技術(shù)模型技術(shù)裝置仿生學(xué)的研究方法前言一、青蛙與電子蛙眼二、水母與電子耳信息仿生青蛙與電子蛙眼視頂蓋上有4層神經(jīng)細(xì)胞：第一層對運動目標(biāo)的反差起反應(yīng)；第二層能把目標(biāo)的凸邊抽取出來；第三層只看見目標(biāo)的四周邊緣；第四層則只管目標(biāo)暗前緣的明暗變化。這四層特征就好像在四張透明紙上的畫圖，疊在一起，就是一個完整的圖像。因此，在迅速飛動的各種形狀的小動物里，青蛙可立即識別出它最喜歡吃的蒼蠅和飛蛾，而對其他飛動著的東西和靜止不動景物都毫無反應(yīng)。

信息仿生青蛙與電子蛙眼由透鏡（晶狀體）在視網(wǎng)膜上形成光學(xué)圖像后，經(jīng)過視細(xì)胞、雙極細(xì)胞、輸出細(xì)胞（神經(jīng)節(jié)細(xì)胞）而送往大腦中樞。青蛙的視覺系統(tǒng)信息仿生“水母耳”風(fēng)暴預(yù)測儀水母耳與電子耳信息仿生仿生學(xué)家發(fā)現(xiàn)，水母的耳朵的共振腔里長著一個細(xì)柄，柄上有個小球，球內(nèi)有塊小小的聽石，當(dāng)風(fēng)暴前的次聲波沖擊水母耳中的聽石時，聽石就剌激球壁上的神經(jīng)感受器，于是水母就聽到了正在來臨的風(fēng)暴的隆隆聲。仿生學(xué)家仿照水母耳朵的結(jié)構(gòu)和功能，設(shè)計了水母耳風(fēng)暴預(yù)測儀，相當(dāng)精確地模擬了水母感受次聲波的器官。把這種儀器安裝在艦船的前甲板上，當(dāng)接受到風(fēng)暴的次聲波時，可令旋轉(zhuǎn)360°的喇叭自行停止旋轉(zhuǎn),它所指的方向，就是風(fēng)暴前進的方向；指示器上的讀數(shù)即可告知風(fēng)暴的強度。這種預(yù)測儀能提前15小時對風(fēng)暴作出預(yù)報，對航海和漁業(yè)的安全都有重要意義。

一、蛇的紅外探測二、蝙蝠與超聲波三、蛾的反雷達技術(shù)四、動物的天然導(dǎo)航控制仿生蛇田鼠熱血動物身體向外散熱蛇通過感受器探測到熱源蛇的紅外探測控制仿生頰窩頰窩是一個紅外感受器，對周圍溫度變化極為敏感，能感受0.001℃的溫度變化。這類蛇能在夜間準(zhǔn)確判斷周圍恒溫動物的位置。蛇的紅外探測控制仿生飛行中的蝙蝠超聲波聲音反射波蛾蝙蝠的捕食蝙蝠與超聲波控制仿生蝙蝠的回聲定位超聲信號被反射蝙蝠與超聲波控制仿生夜蛾的反雷達技術(shù)反雷達技術(shù)使夜蛾死里逃生控制仿生夜蛾的反雷達技術(shù)聽覺系統(tǒng)控制仿生鼓膜器振動器夜蛾腹部與胸之間的凹處有一個特殊的鼓膜器，專門收聽蝙蝠的超聲波雷達，這個“順風(fēng)耳”只有二個細(xì)胞、三根神經(jīng)纖維，可收聽30米外的危險信號。當(dāng)敵情來自左方，蝙蝠所發(fā)的超聲波到達夜蛾中央神經(jīng)系統(tǒng)的信號左邊要比右邊早千分之一秒，強度也較強。夜蛾馬上準(zhǔn)備逃跑并且以特殊的翅膀來減少對蝙蝠所發(fā)聲波的反射。萬一防備不周，蝙蝠已近在咫尺，它有應(yīng)急措施：翻斤斗兜圈子，收起翅膀跌在地上，總之使蝙蝠無法確定自己的位置。蝙蝠在夜蛾身上往往是“心有余而力不足”。千里遷徙萬里洄游動物的天然導(dǎo)航控制仿生動物的天然導(dǎo)航一些動物利用日月星辰導(dǎo)航，也有些動物利用海流、海水成分、地磁場、重力場等進行導(dǎo)航，為研制通訊設(shè)備和新型導(dǎo)航儀器提供啟迪?？刂品律x：生物界中普遍存在著擬態(tài)，現(xiàn)將擬態(tài)用于工程技術(shù)中去就叫擬態(tài)仿生。擬態(tài)仿生擬態(tài)仿生動物的擬態(tài)與保護色擬態(tài)仿生擬態(tài)仿生坦克的迷彩著裝擬態(tài)仿生三色迷彩的德國“豹”I坦克在電視成像下的效果擬態(tài)仿生坦克的迷彩著裝擬態(tài)仿生一、生物與造船二、生物與飛機三、生物與建筑力學(xué)仿生生物與造船模仿鱈魚、鲇魚外形建造的“復(fù)仇號”帆船體形的模仿力學(xué)仿生生物與造船體形的模仿力學(xué)仿生生物與造船體形的模仿俄羅斯海軍新型核潛艇力學(xué)仿生

生物與造船模仿鯨的胸鰭給船裝上了船鰭結(jié)構(gòu)的模仿力學(xué)仿生生物與造船結(jié)構(gòu)的模仿模仿魚和鯨體表粘液合成了幾種人工粘液，以減小湍流。力學(xué)仿生生物與造船結(jié)構(gòu)的模仿潛水艇在航行時會造成巨大的湍流海豚游泳時身邊的水流很小力學(xué)仿生鷹擊長空嘯傲云天生物與飛機力學(xué)仿生生物與飛機達芬奇設(shè)計的撲翼飛機飛鳥與飛機力學(xué)仿生生物與飛機飛鳥與飛機力學(xué)仿生飛鳥的體形和翅膀在滑進飛行時與飛機的飛行極為相似生物與飛機昆蟲與飛機昆蟲翅膀的運動力學(xué)仿生昆蟲飛行時翅膀的運動很復(fù)雜，其角度的變化控制比目前的飛行自動駕駛儀還好。生物與飛機昆蟲與飛機飛機仿造蜻蜓的翅膀配重防止振顫力學(xué)仿生薄殼結(jié)構(gòu)藝術(shù)珍品—澳大利亞悉尼歌劇院生物與建筑力學(xué)仿生東京中銀艙體樓生物與建筑艙體結(jié)構(gòu)力學(xué)仿生生物與建筑圓頂屋

美國佛羅里達的未來世界博物館力學(xué)仿生一、人工嗅覺二、仿生物膜化學(xué)仿生狗的嗅覺過程狗的嗅覺

狗的鼻子里的霧受一種蛋白質(zhì)的控制，將氣味分子濃縮后傳送給鼻子里的氣味感受器上的氣味辨別蛋白，當(dāng)氣味辨別蛋白將不同的氣味辨別后，被辨別出的特定的氣味信號，立即被嗅覺細(xì)胞傳遞給大腦，大腦便知道了所聞到的是一種什么氣味。人工嗅覺化學(xué)仿生人工嗅覺嗅敏檢測儀采集系統(tǒng)嗅敏元件放大系統(tǒng)報警系統(tǒng)報警系統(tǒng)電源嗅敏電阻是一類以SnO2為主體的金屬半導(dǎo)體，它是一種表面效應(yīng)很強的材料?；瘜W(xué)仿生細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點仿生物膜蛋白分子磷脂分子鑲嵌蛋白跨膜蛋白(形成通道)跨膜蛋白細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型：(1)脂雙層形成框架；(2)蛋白質(zhì)鑲嵌其中；(3)具有動態(tài)特點?；瘜W(xué)仿生仿生物膜人工膜人工膜的特點

化學(xué)組成和厚度與天然膜相似：能有效地分開兩種不同的水相；具有結(jié)構(gòu)和化學(xué)兩側(cè)不對稱性，易于操作，能用來研究膜的向量功能（如傳遞等）。比如：在醫(yī)療中，將薄膜做成膠囊狀，把消炎劑放人里面，然后將膠囊埋入發(fā)炎部位，膠囊可依據(jù)患處發(fā)炎而引起的溫度變化，及時釋放出藥劑，達到預(yù)期的治療目的和治療效果。在食品工業(yè)方面，利用人工膜可研制出“辨味機器人”的味覺感知器，并可改進或制造所需的各種食品成分，又如用薄膜技術(shù)可濃縮葡萄汁，提高匍葡酒的味質(zhì)；可制造低鹽分醬油，純化果汁，給食品著色等?；瘜W(xué)仿生自動化機器自動化機器人從月球土壤中提取氣體智能機器人整體仿生智能機器人自然語言\語音\圖形\圖像信息知識庫管理軟件求解問題推理軟件智能接口軟件內(nèi)核軟件（智能操作系統(tǒng)、

編譯系統(tǒng)等）

并行處理體系結(jié)構(gòu)知識庫硬件推理機硬件智能接口硬件智能計算機組成人機接口軟件硬件整體仿生智能機器人生物計算機生物計算機的特點：

能制成超高密度的線路。能使生物本身固有的自我修復(fù)機能得到發(fā)揮，即使芯片中出了故障本身也能修復(fù)，從而使它成為一種具有永久性的不出故障元件。只要用少量的能量就能工作，不存在發(fā)熱問題。整體仿生課程到此全部結(jié)束！期末考試說明開卷?。ň砻娣?5）考試日期和地點：

12月20號，周五晚上7:00

SY109請?zhí)崆?0-20分鐘來教室，要簽到。允許帶的資料：

電腦（但是不允許上網(wǎng)）

打印的課件

書籍考試題型

簡答題（5）

論述題（1）

科學(xué)過程題（1）

生物學(xué)與社會題（1）

課程討論題（1）謝謝大家的參與！

關(guān)于生物問題歡迎和我交流討論！第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機的結(jié)構(gòu)和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機的管理復(fù)習(xí)思考題單擊此處輸入你的副標(biāo)題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應(yīng)用：

1.主機的啟動、換向；

2.輔機的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時間內(nèi)所排送的相當(dāng)?shù)谝患壩鼩鉅顟B(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor空壓機分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理容積式壓縮機按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復(fù)式與旋轉(zhuǎn)式兩級活塞式壓縮機單級活塞壓縮機活塞式壓縮機膜片式壓縮機旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機最長的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機件間形成保護膜，防止磨損及泄漏，使空壓機能夠安靜有效運作；平時有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機，至今使用十萬小時以上，依然完好如初，按十萬小時相當(dāng)于每日以十小時運作計算，可長達33年之久。因此，將滑片式空壓機比喻為一部終身機器實不為過。滑(葉)片式空壓機可以365天連續(xù)運轉(zhuǎn)并保證60000小時以上安全運轉(zhuǎn)的空氣壓縮機1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內(nèi)。1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機是世界上最先進、緊湊型、堅實、運行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機。螺桿式壓縮機氣路系統(tǒng)：

A

進氣過濾器

B

空氣進氣閥

C

壓縮機主機

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機渦旋式壓縮機

渦旋式壓縮機是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機，由于結(jié)構(gòu)簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機，已經(jīng)得到壓縮機行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽為“環(huán)保型壓縮機”。由于渦旋式壓縮機的獨特設(shè)計，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機。渦旋式壓縮機主要運動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽為免維修壓縮機。

由于渦旋式壓縮機運行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽為“超靜壓縮機”。

渦旋式壓縮機零部件少，只有四個運動部件,壓縮機工作腔由相運動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動渦卷作平動運動時，使鐮形工作腔由大變小而達到壓縮和排出壓縮空氣的目的?；钊娇諝鈮嚎s機的外形第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）1.不存在假設(shè)條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—殘存的氣體在活塞回行時，發(fā)生膨脹，使實際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理2）進排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不