第六章 生物技術(shù)的應(yīng)用

第六章生物技術(shù)的應(yīng)用

醫(yī)藥衛(wèi)生（醫(yī)藥生物技術(shù)）

生命科學(xué)農(nóng)林牧漁（農(nóng)業(yè)生物技術(shù)）環(huán)境保護(hù)（環(huán)境生物技術(shù)）生命科學(xué)直觀影響的相關(guān)領(lǐng)域人類(lèi)面臨與生命科學(xué)相關(guān)的六大問(wèn)題環(huán)境污染資源枯竭生態(tài)破壞能源危機(jī)氣候反常人口爆炸以綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展為特征生物科學(xué)成為當(dāng)今世界自然科學(xué)的熱點(diǎn)和重點(diǎn)二十世紀(jì)后葉，分子生物學(xué)領(lǐng)域一系列突破性成就，使生命科學(xué)在自然科學(xué)中的地位發(fā)生了革命性的變化；近50年生命科學(xué)的發(fā)展超過(guò)了此前500年的總和建立在實(shí)驗(yàn)室研究基礎(chǔ)上的生物技術(shù)的發(fā)展為人類(lèi)帶來(lái)了巨大的利益和財(cái)富。生物技術(shù)將是未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力 第一次技術(shù)革命 工業(yè)革命 解放人的雙手 第二次技術(shù)革命 信息技術(shù) 擴(kuò)展人的大腦 第三次技術(shù)革命 生物技術(shù) 改造生命本身“生命產(chǎn)業(yè)是一個(gè)朝陽(yáng)、永恒的產(chǎn)業(yè)”生物技術(shù)的應(yīng)用與評(píng)價(jià)人類(lèi)基因組計(jì)劃（HGP）動(dòng)物克隆技術(shù)生物技術(shù)與醫(yī)藥生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)生物技術(shù)與工業(yè)生物技術(shù)與食品生物能源生物技術(shù)與環(huán)境第一節(jié)人類(lèi)基因組研究

HumanGenomicProject

——揭開(kāi)生命的奧秘人類(lèi)的遺傳信息以核苷酸順序的形式貯存在DNA分子中，它們以功能單位(基因)在染色體上占據(jù)一定的位置基因組就是細(xì)胞內(nèi)遺傳信息的攜帶者——DNA的總體。人類(lèi)基因組包含著決定人類(lèi)生、老、病、死以及精神、行為等活動(dòng)的全部遺傳信息。人類(lèi)基因組計(jì)劃HGP簡(jiǎn)介人類(lèi)基因組計(jì)劃1990年正式啟動(dòng)。美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、日本和我國(guó)科學(xué)家共同參與了這一價(jià)值達(dá)30億美元的人類(lèi)基因組計(jì)劃。計(jì)劃旨在為30多億個(gè)堿基對(duì)構(gòu)成的人類(lèi)基因組作圖、精確測(cè)序，基因鑒定和功能分析，破譯人類(lèi)全部遺傳信息曼哈頓計(jì)劃阿波羅計(jì)劃20世紀(jì)科學(xué)史上3個(gè)里程碑HGP的意義了解生命的起源與進(jìn)化認(rèn)識(shí)種屬之間和個(gè)體之間存在差異的起因五種“模式生物”基因組的研究：大腸桿菌、酵母、線蟲(chóng)、果蠅和小鼠解碼生命，認(rèn)識(shí)自身了解生命體生長(zhǎng)發(fā)育的規(guī)律認(rèn)識(shí)疾病產(chǎn)生的機(jī)制，掌握生老病死規(guī)律疾病的診斷和治療人類(lèi)單倍體基因組含32億堿基對(duì)(bp)的DNA序列編碼序列約占3%，非編碼序列約占97%。包括約3～4萬(wàn)個(gè)基因，分布于22條常染色體和X、Y性染色體。人類(lèi)基因組計(jì)劃人類(lèi)基因組研究的技術(shù)原理一、人類(lèi)基因組研究方案及技術(shù)人類(lèi)基因組計(jì)劃遺傳圖譜（連鎖圖譜，linkagemap)通過(guò)家譜分析和測(cè)量不同性狀一起遺傳（即連鎖）的頻率，將基因或其它DNA順序標(biāo)定在染色體上構(gòu)建連鎖圖單位：厘摩（cM，即每次減數(shù)分裂的重組頻率為1%）；Mb水平的標(biāo)記作用確定基因或DNA片斷在染色體的定位各基因或DNA片斷的相對(duì)距離方法：家系分析1～22染色體：8個(gè)家系

134個(gè)個(gè)體X染色體：12家系，

170個(gè)個(gè)體1遺傳圖譜-孟德?tīng)柕摹靶律?/p>

人類(lèi)基因組計(jì)劃2物理圖譜-路標(biāo)與路軌是通過(guò)對(duì)DNA的化學(xué)測(cè)度而繪制的，反映的是DNA序列上兩點(diǎn)之間的實(shí)際距離目的：把有關(guān)基因的遺傳信息及其在每條染色體上的相對(duì)位置線性而系統(tǒng)地排列出來(lái)。以堿基對(duì)的數(shù)目為衡量單位，精度在100kb水平人類(lèi)基因組計(jì)劃第21號(hào)染色體的物理圖譜3大片段外源DNA克隆體系人類(lèi)基因組計(jì)劃酵母人工染色體（YAC）克隆體系的構(gòu)建重疊群組建（步移法）4DNA序列測(cè)定

序列圖譜-重中之重DNA序列分析技術(shù)是一個(gè)包括制備DNA片段化及堿基分析、DNA信息翻譯的多階段的過(guò)程通過(guò)測(cè)序得到基因組的序列圖譜人類(lèi)基因組計(jì)劃大規(guī)模基因組測(cè)序

Megabace測(cè)序儀3700測(cè)序儀人類(lèi)基因組計(jì)劃運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行序列拼接人類(lèi)基因組計(jì)劃現(xiàn)在，你能否設(shè)計(jì)較理想的人基因組計(jì)劃？人類(lèi)基因組測(cè)序完成2003年4月14日，美國(guó)聯(lián)邦國(guó)家人類(lèi)基因組研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人弗朗西斯·柯林斯博士在華盛頓宣布基因組測(cè)序圖已由美、英、日、德、法、中六國(guó)經(jīng)13年努力完成5.基因的確定與分析

基因轉(zhuǎn)錄圖譜-生命的樂(lè)譜斷裂基因人類(lèi)基因組計(jì)劃轉(zhuǎn)錄圖譜是在識(shí)別基因組所包含的蛋白質(zhì)編碼序列的基礎(chǔ)上繪制的有關(guān)基因序列、位置及表達(dá)模式等信息的圖譜。確定特定基因的方法通過(guò)DNA全序列分析確定基因根據(jù)人類(lèi)基因組DNA測(cè)序，利用計(jì)算機(jī)分析，找出ORF功能克隆根據(jù)基因的功能，分離并測(cè)定基因結(jié)構(gòu)

定位克?。阂阎蛉旧w定位然后進(jìn)行的克隆已完成幾十個(gè)疾病基因的克隆分離鑒定基因據(jù)基因編碼蛋白質(zhì)的氨基酸序列分析蛋白質(zhì)的類(lèi)型、功能人類(lèi)基因組計(jì)劃我國(guó)對(duì)人類(lèi)基因組計(jì)劃的貢獻(xiàn)1994年，我國(guó)HGP在吳旻、強(qiáng)伯勤、陳竺、楊煥明的倡導(dǎo)下啟動(dòng)最初由國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)和863高科技計(jì)劃的支持下，先后啟動(dòng)了“中華民族基因組中若干位點(diǎn)基因結(jié)構(gòu)的研究”和“重大疾病相關(guān)基因的定位、克隆、結(jié)構(gòu)和功能研究”；1998年在上海成立了南方基因中心；1999年在北京成立了北方人類(lèi)基因組中心；1999年7月在國(guó)際人類(lèi)基因組注冊(cè)，得到完成人類(lèi)3號(hào)染色體短臂上一個(gè)約30Mb區(qū)域的測(cè)序任務(wù)，該區(qū)域約占人類(lèi)整個(gè)基因組的1％。1999年11月12日：科技部、中科院、“863”計(jì)劃生物領(lǐng)域?qū)＜椅瘑T會(huì)討論決定“863”計(jì)劃出資3000萬(wàn)元，中科院出資1000萬(wàn)元人類(lèi)基因組計(jì)劃國(guó)際人類(lèi)基因組測(cè)序任務(wù)分配情況人類(lèi)基因組計(jì)劃遺傳病基因克隆重大突破夏家輝教授實(shí)驗(yàn)室1998年克隆了高頻耳聾疾病基因2001年上海和北京科學(xué)家發(fā)現(xiàn)遺傳性乳光牙本質(zhì)II型基因人類(lèi)基因組計(jì)劃后基因組時(shí)代結(jié)構(gòu)基因組學(xué)向功能基因組學(xué)轉(zhuǎn)變研究基因表達(dá)、調(diào)控，以及在生長(zhǎng)發(fā)育、疾病發(fā)生、藥物反應(yīng)等方面的作用研究上：系統(tǒng)研究：不是針對(duì)單個(gè)基因或蛋白，而是對(duì)一個(gè)細(xì)胞或個(gè)體內(nèi)整個(gè)基因或蛋白質(zhì)的研究；組學(xué)研究：功能基因組、結(jié)構(gòu)基因組、蛋白質(zhì)組學(xué)……技術(shù)上：高通量基因、蛋白篩選與鑒定，基因敲除動(dòng)物等在基因的功能與利用上有望突破第二節(jié)克隆技術(shù)與“多莉”克隆，是Clone的譯音，意為生物體通過(guò)細(xì)胞進(jìn)行的無(wú)性繁殖形成的基因型完全相同的后代個(gè)體組成的種群，簡(jiǎn)稱(chēng)為"無(wú)性繁殖"。

從細(xì)胞到個(gè)體細(xì)胞分化：在個(gè)體發(fā)育中，細(xì)胞后代在形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生差異的過(guò)程。細(xì)胞全能性：細(xì)胞具有形成完整個(gè)體的潛能稱(chēng)細(xì)胞全能性。克隆技術(shù)植物分化成熟的植物細(xì)胞體，仍有可能發(fā)育成完整植株。動(dòng)物隨著分化的演進(jìn)，分化成熟細(xì)胞逐漸喪失其分化潛能,不能發(fā)育成為完整的動(dòng)物個(gè)體。實(shí)驗(yàn)證明，囊胚階段的細(xì)胞乃至成熟的體細(xì)胞，保持著全套基因組的細(xì)胞核仍具有全能性——可能發(fā)育成完整個(gè)體。細(xì)胞質(zhì)中有著決定細(xì)胞分化全能性的物質(zhì)，稱(chēng)為分化決定子。決定動(dòng)物細(xì)胞全能性的關(guān)鍵在于細(xì)胞質(zhì)。植物體細(xì)胞具有全能性克隆技術(shù)“多莉”羊?qū)嶒?yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)施

——細(xì)胞工程材料多莉羊與生母,1997芬蘭道塞特綿羊：提供細(xì)胞核蘇格蘭黑面母綿羊2只：提供卵細(xì)胞子宮:胚胎的發(fā)育環(huán)境

——多莉的生母實(shí)驗(yàn)過(guò)程細(xì)胞核受體

黑面母綿羊細(xì)胞核供體6歲道塞特母綿羊培養(yǎng)于0.5%胎牛血清培養(yǎng)基中，使從生長(zhǎng)周期中出來(lái)停頓于G。34～36h取出核注射促性腺激素釋激素經(jīng)28-33h排卵乳腺細(xì)胞克隆技術(shù)移入蘇格蘭黑面母羊子宮分裂成長(zhǎng)至桑椹期或囊胚期克隆技術(shù)多莉羊與寄母,19971998年,美國(guó)夏威夷大學(xué)的Yanagimachi等成功地用卵丘細(xì)胞進(jìn)行了小鼠的克隆、克隆再克隆按供體細(xì)胞的類(lèi)型不同分為三個(gè)階段同種胚胎細(xì)胞克隆同種體細(xì)胞克隆異種體細(xì)胞克隆動(dòng)物克隆的發(fā)展治療性克隆

動(dòng)物模型器官移植瀕危動(dòng)物轉(zhuǎn)基因動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器基礎(chǔ)研究遺傳育種

克隆生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物克隆技術(shù)及其應(yīng)用移植日期:2001.5.12流產(chǎn)日期:2001.7.15移植日期:2001.5.3流產(chǎn)日期:2001.8.4動(dòng)物克隆研究中普遍存在的問(wèn)題存在不分裂胚供體核受體卵細(xì)胞受胎率低（26.2%）流產(chǎn)率高(53.8%)克隆動(dòng)物的存活率低（35.7%)克隆技術(shù)第三節(jié)生物技術(shù)在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用（P171)生物制藥（基因工程制藥）基因診斷（GeneDiagnosis）基因治療（andGeneTherapy）干細(xì)胞工程一、生物醫(yī)藥行業(yè)的特點(diǎn)高技術(shù)（精細(xì)和密集的技術(shù)）產(chǎn)品來(lái)源于實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家往往就是公司的領(lǐng)導(dǎo)人高投入尤其是前期科研投入,生物藥品平均1～3億美元長(zhǎng)周期：一個(gè)新的生物藥品需要6～8年時(shí)間高利潤(rùn)美Amgen公司，開(kāi)發(fā)上市的EPO（促紅細(xì)胞生長(zhǎng)素）、細(xì)胞集落因子（G-SCF）到1997年的銷(xiāo)售額達(dá)20億美元高風(fēng)險(xiǎn)全世界不超過(guò)100家生物技術(shù)公司有自己的產(chǎn)品;其中真正盈利的公司很少。政策風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)品潛在安全風(fēng)險(xiǎn)基本方法是：將目的基因用DNA重組的方法連接在載體上，然后將載體導(dǎo)入靶細(xì)胞，使目的基因在靶細(xì)胞中得到表達(dá)，最后將表達(dá)的目的蛋白質(zhì)提純及做成制劑，從而成為蛋白類(lèi)藥或疫苗。二、基因工程制藥1976年第一家基因工程技術(shù)開(kāi)發(fā)藥物的公司建立；1982年第一個(gè)基因工程藥物重組人胰島素正式生產(chǎn)，推向市場(chǎng)2002年全球生物技術(shù)公司總數(shù)已達(dá)4284家，美國(guó)占34％。2004年基因重組生物技術(shù)藥物的年銷(xiāo)售額已經(jīng)突破400億美元；。2005年市場(chǎng)上的生物技術(shù)藥物達(dá)到200種左右，而在研的藥物為600種。全世界已有2.5億人使用生物技術(shù)藥物和疫苗。國(guó)外生物醫(yī)藥的發(fā)展生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生1989年我國(guó)批準(zhǔn)了第一個(gè)在我國(guó)生產(chǎn)的基因工程藥物--重組人干擾素α1b近年來(lái)我國(guó)生物制藥業(yè)銷(xiāo)售收入以平均超過(guò)20%的速度增長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)生物醫(yī)藥的發(fā)展

——起步晚，起點(diǎn)低，但發(fā)展迅速許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來(lái)源限制產(chǎn)量有限，其價(jià)格往往十分昂貴。如胰島素長(zhǎng)期以來(lái)只能依靠從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取。將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！相當(dāng)于1000Kg豬胰臟中提取的量?；蚬こ趟幤返纳a(chǎn)生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生生物反應(yīng)器將外源基因在動(dòng)、植物體內(nèi)表達(dá)并生產(chǎn)出我們所需的營(yíng)養(yǎng)（蛋白）或工業(yè)用原材料的動(dòng)植物基因改良（操作）的個(gè)體稱(chēng)為生物反應(yīng)器。動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥用蛋白質(zhì)技術(shù)原理與操作主要是依據(jù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)動(dòng)物生物反應(yīng)器：是指利用動(dòng)物作為載體（平臺(tái)）的反應(yīng)器體系。生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生動(dòng)物生物反應(yīng)器乳腺生物反應(yīng)器:使外源基因在哺乳動(dòng)物的乳腺組織（上皮細(xì)胞）中進(jìn)行特異表達(dá)我們需要的蛋白產(chǎn)物；血液生物反應(yīng)器細(xì)胞生物反應(yīng)器已生產(chǎn)的藥物：α2抗胰蛋白酶、抗凝血因子Ⅸ、TPA、蛋白質(zhì)C、凝血因子Ⅷ、白細(xì)胞介素22等

從轉(zhuǎn)基因羊的羊奶中提取出治療心臟病的藥物tPA（組織型纖溶酶原激活物）血液、尿腺、乳腺、禽卵、昆蟲(chóng)目前已制作成功并產(chǎn)生重大社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益（應(yīng)）的乳腺生物反應(yīng)器（動(dòng)物）有:轉(zhuǎn)基因牛(荷蘭Phraming公司-人乳鐵蛋白、EPO)轉(zhuǎn)基因羊（山羊、綿羊）(英PPL公司-抗胰蛋白酶;美GTC-人凝血酶原III)等生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生治療用轉(zhuǎn)基因牛研究的時(shí)間與資金要求生物技術(shù)藥物與化學(xué)藥物和中藥將形成三足鼎立的局面生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生生物技術(shù)疫苗生物技術(shù)疫苗DNA疫苗基因缺失苗亞單位疫苗活載體疫苗基因工程重組疫苗：禽流感病毒（H5N2疫苗，應(yīng)用反向遺傳操作技術(shù)，將在雞胚中增殖效價(jià)高的弱毒PB2基因，與其它血清型基因片段通過(guò)構(gòu)建感染性克隆產(chǎn)生新的疫苗病毒二、基因診斷（GeneDiagnosis）G到T一個(gè)堿基的改變，決定了一個(gè)人的命運(yùn)小皓珩出生23個(gè)月就出現(xiàn)皮疹、便血等病狀，患上了罕見(jiàn)的原發(fā)性免疫缺陷病。DNA序列分析，證實(shí)了小皓珩WAS蛋白基因的1388位核苷酸由G突變?yōu)門(mén)，使編碼谷氨酸的密碼GAG突變?yōu)榻K止密碼TAGWAS蛋白突變?yōu)闊o(wú)功能的WAS蛋白，導(dǎo)致患兒血小板減少，淋巴細(xì)胞形態(tài)和功能異常希望：WAS目前已經(jīng)可以用骨髓移植或干細(xì)胞移植根治通過(guò)從患者體內(nèi)提取樣本(DNA)用基因檢測(cè)方法來(lái)判斷患者是否有基因異常或攜帶病原微生物的方法，就是基因診斷。生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生傳統(tǒng)與基因診斷的比較

傳統(tǒng)的診斷望問(wèn)聽(tīng)觸——經(jīng)驗(yàn)化驗(yàn)/檢驗(yàn)——微生物、免疫學(xué)、生物化學(xué)、病理學(xué)等對(duì)細(xì)胞、組織、酶、代謝物等檢測(cè)影像學(xué)—X線、B超、CT、核磁共振、內(nèi)窺鏡等特殊檢查—肌電/腦電/心電、骨密度等基因診斷應(yīng)用分子生物學(xué)方法：如PCR技術(shù)或PCR與分子雜交標(biāo)記主要應(yīng)用于先天遺傳性疾患（苯丙酮尿癥、血紅蛋白?。┖筇旎蛲蛔円鸬募膊。[瘤、糖尿?。┎≡锏那秩耄鞲?、肝炎、艾滋?。﹤€(gè)體識(shí)別、法醫(yī)物證生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生感染性疾病檢測(cè)

利用PCR技術(shù)或PCR與分子雜交標(biāo)記相結(jié)合，可以快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出病原性物質(zhì)乙型肝炎病毒丙型肝炎病毒結(jié)核桿菌和瘧原蟲(chóng)的分型公安司法系統(tǒng)——罪犯及受害人的身份識(shí)別及親子鑒定部隊(duì)——傷亡士兵的身份識(shí)別；印尼海嘯中死難人員身份識(shí)別保安——個(gè)人DNA身份證，用于人員識(shí)別1985年Jeffreys應(yīng)用RFLP進(jìn)行親子鑒定,創(chuàng)建DNA指紋分析方法Jeffreys和DNA指紋個(gè)體識(shí)別三基因治療（GeneTherapy）目前，基因療法的對(duì)象基因病、腫瘤、心血管病、糖尿病、血友病、嚴(yán)重貧血、關(guān)節(jié)炎、愛(ài)滋病等15種以上疑難頑癥基因治療人類(lèi)遺傳性疾病,仍在探索階段基因治療是將正常的外源基因?qū)氚屑?xì)胞中以彌補(bǔ)靶細(xì)胞所缺失或突變的基因、或抑制異常表達(dá)的基因生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生基因治療的策略原位修復(fù)(基因修復(fù)）對(duì)有缺陷的基因在原來(lái)位置上進(jìn)行修復(fù)，使該基因恢復(fù)正?；蛱娲煼ㄖ委煵呗允乔谐l(fā)生缺陷的基因，再轉(zhuǎn)入有功能的正常基因增強(qiáng)將目的基因?qū)氚屑?xì)胞，目的基因的表達(dá)產(chǎn)物可以補(bǔ)償缺陷細(xì)胞的功能基因抑制導(dǎo)入外源基因以抑制原有的基因，目的在于阻斷有害基因的表達(dá)生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生基因治療掀起了一場(chǎng)臨床醫(yī)學(xué)革命基因治療的基本方式體細(xì)胞介導(dǎo)的基因治療回體法exvivo體內(nèi)直接轉(zhuǎn)基因體內(nèi)法invivo生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生基因治療的應(yīng)用

轉(zhuǎn)入功能基因（單基因遺傳?。┭巡薛京倫等用逆轉(zhuǎn)錄病毒載體將IX因子的cDNA至血友病B患者的皮膚成纖維細(xì)胞中，再回植患者皮下，患者凝血因子IX的表達(dá)明顯增高，癥狀得到改善重癥綜合性免疫缺乏癥（SCID）重癥綜合性免疫缺乏癥（SCID）腺苷脫氨酶（ADA）缺乏癥是常染色體隱性遺傳的致死性疾病，患者由于ADA缺乏導(dǎo)致脫苷腺氨酸增多，改變了甲基化能力，致使淋巴細(xì)胞受損，從而導(dǎo)致免疫缺陷生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生1990年，首次將ADA轉(zhuǎn)基因T淋巴細(xì)胞注射到人體骨髓組織（患有－－腺苷脫氨酶（ADA）缺乏癥的4歲兒童）

，治療SCID轉(zhuǎn)基因治療的問(wèn)題與危險(xiǎn)性有效的目的基因過(guò)少；安全性:導(dǎo)入的基因缺乏調(diào)控手段；有效性和穩(wěn)定性：缺少高效和導(dǎo)向的載體系統(tǒng)；目前人們多重視分子水平的研究而忽略了整體研究，對(duì)整體宏觀水平缺乏了解。1999年9月17日，美國(guó)Arizona州18歲的青年格爾辛格在賓夕法尼亞大學(xué)人類(lèi)基因治療研究所接受基因治療4天后不幸死亡，成為基因治療實(shí)施以來(lái)第1個(gè)直接死于這種試驗(yàn)的病人。生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生四創(chuàng)建遺傳病的動(dòng)物模型意義研究癌癥基因的致病機(jī)理；癌癥基因表達(dá)的調(diào)控過(guò)程；新藥物療效研究基因治療的良好材料目前已建立了人類(lèi)的動(dòng)脈粥樣硬化、鐮刀形紅細(xì)胞貧血、初老期癡呆癥、自身免疫病、淋巴組織生成、真皮炎及前列腺癌等遺傳病的動(dòng)物模型生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生在猴子的未受精卵中加入附加基因（如老年性癡呆病的基因、帕金森病基因等），并利用它成功培育出健康活潑的小猴“安迪”。

加快針對(duì)這類(lèi)疾病疫苗的開(kāi)發(fā)研究。通過(guò)研究“基因敲除”的小鼠將幫助研究人類(lèi)的癌癥、糖尿病和高血壓等慢性疾病與遺傳的關(guān)系。生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生五干細(xì)胞工程干細(xì)胞是指尚未發(fā)育成熟的細(xì)胞，它具有再生為各種組織器官的潛能，可稱(chēng)其為種子細(xì)胞。是一類(lèi)具有自我更新和分化潛能的細(xì)胞具有多能性，甚至全能性干細(xì)胞的類(lèi)型全能干細(xì)胞它具有形成完整個(gè)體的分化潛能胚胎干細(xì)胞多能干細(xì)胞具有分化出多種細(xì)胞組織的潛能，失去了發(fā)育成完整個(gè)體的能力專(zhuān)能干細(xì)胞只能向一種類(lèi)型或密切相關(guān)的兩種類(lèi)型的細(xì)胞分化MicroinjectionManipulationFacility生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生胚胎干細(xì)胞具有發(fā)育成所有細(xì)胞、組織和器官的能力生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生具體應(yīng)用舉例骨髓移植——造血干細(xì)胞造血干細(xì)胞是體內(nèi)各種血細(xì)胞的唯一來(lái)源，主要存在于骨髓、臍帶血中造血干細(xì)胞的移植是治療血液系統(tǒng)疾病、先天性遺傳疾病以及多發(fā)性和轉(zhuǎn)移性惡性腫瘤疾病的有效方法。臍血干細(xì)胞庫(kù)新生兒臍血主要直接用于血液病和免疫功能不全的臨床治療局限性臍血采集量有限，其中所含的核細(xì)胞數(shù)較少，不能滿(mǎn)足成人患者移植所需。遺傳病第四節(jié)生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)科學(xué)方面的應(yīng)用農(nóng)業(yè)科技革命20世紀(jì)初開(kāi)始的農(nóng)業(yè)科技革命達(dá)爾文、孟德?tīng)枺?9世紀(jì)下半葉）：育種技術(shù)（30％）李比希、繆勒（20世紀(jì)30年代）：化肥和農(nóng)藥（50％）

水利、灌溉（20％）以育種技術(shù)和農(nóng)業(yè)化學(xué)技術(shù)為主導(dǎo)的第一次農(nóng)業(yè)科技革命，建立了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。

20世紀(jì)下半葉，2個(gè)重大的科學(xué)事件，拉開(kāi)了新的農(nóng)業(yè)科技革命的序幕DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)、DNA重組成功：分子生物學(xué)、生物技術(shù)計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)：覆蓋面廣、滲透性極強(qiáng)其它現(xiàn)代技術(shù)航空航天、自動(dòng)控制、新型材料、先進(jìn)制造等生物技術(shù)引發(fā)的生物育種細(xì)胞和胚胎工程育種、分子標(biāo)記技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)等已趨成熟，在動(dòng)植物育種中得到應(yīng)用高產(chǎn)、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、抗蟲(chóng)、抗病、除草劑、固氮酶基因等如：抗除草劑大豆、抗黃矮病小麥、抗病毒馬鈴薯、耐貯運(yùn)番茄動(dòng)物品質(zhì)改良、提高動(dòng)物快速生長(zhǎng)能力或抗病能力；功能性食品：可飼性疫苗、富含VE的不飽和油料等生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)轉(zhuǎn)基因植物用攜帶外源基因的農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)化植物材料，使外源DNA與植物染色體DNA整合，通過(guò)進(jìn)一步組織培養(yǎng)，轉(zhuǎn)化的植物材料分化成愈傷組織，最后發(fā)育成具有新性狀的完整植株—轉(zhuǎn)基因植物生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)有35個(gè)科120多種轉(zhuǎn)基因植物，一些重要的農(nóng)作物獲得商品化的轉(zhuǎn)基因品種種植面積迅猛發(fā)展發(fā)展趨勢(shì)采用的基因正在從抗除草劑、抗菌素、抗病蟲(chóng)害基因到抗逆境、高品質(zhì)方向發(fā)展。由單個(gè)質(zhì)量性狀基因向多基因數(shù)量性狀轉(zhuǎn)變。植物反應(yīng)器生產(chǎn)稀有蛋白轉(zhuǎn)基因植物現(xiàn)狀及趨勢(shì)生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)1、生物技術(shù)與糧食

提高產(chǎn)量、品質(zhì)普通大米實(shí)際上不是“健康食品”。大米中含有一種叫做肌醇六磷酸的小分子，它能與鐵緊緊地結(jié)合，使得小腸難以吸收食物中的鐵；以大米為主食的人，易患鐵缺乏癥而導(dǎo)致貧血哪種大米更有益身體健康？轉(zhuǎn)基因水稻

“金大米”：轉(zhuǎn)入胡蘿卜素合成相關(guān)基因提高大米中維生素A前體的含量，以減少亞洲人普遍存在的維生素A缺乏癥解決鐵吸收的問(wèn)題，往“金大米”中再轉(zhuǎn)入三種基因：一種是來(lái)自真菌的酶基因，這種酶能夠把肌醇六磷酸降解掉；一種是來(lái)自菜豆的鐵蛋白基因，鐵蛋白能夠儲(chǔ)存鐵；還有一種是來(lái)自印度香米的基因，它生產(chǎn)的蛋白質(zhì)有助于人的腸道吸收鐵低過(guò)敏性轉(zhuǎn)基因水稻低蛋白轉(zhuǎn)基因水稻哪種大米更有益身體健康？超級(jí)雜交稻2005年5月13日，位于三亞市田獨(dú)鎮(zhèn)新村田洋的中國(guó)超級(jí)雜交稻第一塊“百畝片試種示范田”正式通過(guò)了海南省級(jí)驗(yàn)收。經(jīng)由全國(guó)多位農(nóng)業(yè)專(zhuān)家共同檢測(cè)，這批超級(jí)雜交稻的畝產(chǎn)高達(dá)833.23公斤。功能稻米

基爾米：擁有降血壓、改善睡眠、減肥美容等功能的大米，售價(jià)最高的一種達(dá)１８元錢(qián)１斤。生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)2、抗性基因工程育種基因工程為培育抗病蟲(chóng)的作物提供了新的手段目前，已經(jīng)獲得的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)農(nóng)作物包括煙草、番茄、馬鈴薯、棉花、玉米等在抗逆境育種上的應(yīng)用為克服干旱、鹽堿等提供新思路美國(guó)斯坦福大學(xué)把仙人掌基因?qū)胄←湣⒋蠖沟茸魑?，育成抗旱、抗逆的新品種。我國(guó)已克隆了耐鹽堿相關(guān)基因，通過(guò)遺傳轉(zhuǎn)化已獲得了耐鹽煙草、水稻、西紅柿、草莓等。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉我國(guó)是世界上最大的棉花生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，約占世界產(chǎn)棉總量的25%以上。自90年代以來(lái)，由于棉鈴蟲(chóng)在我國(guó)大部分棉區(qū)持續(xù)性大發(fā)生或暴發(fā)，給我國(guó)棉花生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的威脅，棉農(nóng)談蟲(chóng)色變，面積、單產(chǎn)、總產(chǎn)一直處于低谷的徘徊階段。我國(guó)現(xiàn)已有18個(gè)國(guó)產(chǎn)抗蟲(chóng)棉品種通過(guò)了審定，目前種植的轉(zhuǎn)基因品種中約有一半是國(guó)產(chǎn)品種。在全國(guó)各棉區(qū)正在大面積推廣。1990年，美國(guó)利用生物技術(shù)，合成蘇云金芽孢桿菌

（B.t）殺蟲(chóng)基因，導(dǎo)入棉花獲得抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因棉花?？怪参锵x(chóng)害的基因有多種，日前經(jīng)常使用的主要有三種：Bt基因從植物中分離出的昆蟲(chóng)的蛋白酶抑制劑，其中應(yīng)用最廣泛的是豇豆胰蛋白酶抑制劑基因(CpTI)植物凝集素基因(lectingene)生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)3、花卉基因工程花色工程花卉香味工程通過(guò)合成酶的引入，增強(qiáng)單萜的合成花卉保鮮通過(guò)導(dǎo)入反義ACC合成酶基因及反義ACC氧化酶基因可阻止乙烯生化合成，延長(zhǎng)花期和鮮切花壽命花卉抗性基因工程圓個(gè)繽紛的夢(mèng)－－花色工程花色素主要由類(lèi)黃酮、類(lèi)胡蘿卜素、生物堿三類(lèi)物質(zhì)決定影響花色的因子還有共色作用、液泡的酸堿值及細(xì)胞的形