現(xiàn)代生物技術(shù)概論教案

現(xiàn)代生物技術(shù)概論教案

第一章生物技術(shù)總論

教學(xué)內(nèi)容：本次課講授《生物技術(shù)概論》-1生物技術(shù)總論（P1T4）,包括生物技

術(shù)的含義、生物技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史、生物技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的影響、我國(guó)生物技術(shù)現(xiàn)

狀、面臨的問(wèn)題；其中重點(diǎn)講授：生物技術(shù)定義、種類及其相互關(guān)系，物技術(shù)的特

點(diǎn)，生物技術(shù)對(duì)人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的影響.

教學(xué)過(guò)程及教學(xué)設(shè)計(jì)：

一、組織教學(xué)（約5min）

（一）與學(xué)生相互認(rèn)識(shí)

（二）提出本課程的學(xué)習(xí)要求及注意事項(xiàng)

二、講授新課：（約80min）

（―）生物技術(shù)的含義（約30min）

1、生物技術(shù)的定義

生物技術(shù)是指人們以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，采用先

進(jìn)的工程技術(shù)手段，按照設(shè)計(jì)改造生物體或生物原料，為人類的生產(chǎn)出所需要產(chǎn)品

或達(dá)到某種目的。

幻燈片演示生物技術(shù)定義中的幾個(gè)關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)含義：現(xiàn)代生命科學(xué)，先進(jìn)的工程技術(shù)

手段，生物原料，達(dá)到某種目的。

提問(wèn)：生物技術(shù)是否是由多學(xué)科綜合而成的一門綜合性學(xué)科？

2、生物技術(shù)涉及的種類及其相互關(guān)系

1）生物技術(shù)種類

①生物技術(shù)包括傳統(tǒng)生物技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)。

傳統(tǒng)生物技術(shù)：指I日有的制造醬、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其他食品的傳統(tǒng)工

藝。

現(xiàn)代生物技術(shù)：指20世紀(jì)70年代末80年代初發(fā)展起來(lái)的，以現(xiàn)代生物學(xué)研究成果

為基礎(chǔ)，以基因工程為核心的新興學(xué)科。目前所稱的生物技術(shù)基本上是指現(xiàn)代生物

技術(shù)。

②現(xiàn)代生物技術(shù)包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和蛋白質(zhì)工程。

基因工程（geneengineering）：是應(yīng)用人工的方法把生物的遺傳物質(zhì)，如脫氧核

糖核酸（DNA）分離出來(lái)，在體外進(jìn)行切割、拼接和重組。然后將重組了的DNA導(dǎo)入

某種宿主細(xì)胞或個(gè)體，從而改變它們的遺傳品性；有時(shí)還使新的遺傳信息（基因）

在新的宿主細(xì)胞或個(gè)體中大量表達(dá)，以獲得基因產(chǎn)物（多肽或蛋白質(zhì)）。這種通過(guò)

體外DNA重組創(chuàng)造新生物并給予特殊功能的技術(shù)就是基因工程,也稱DNA重組技術(shù)。

細(xì)胞工程（cellengineering）：是指以細(xì)胞為基本單位進(jìn)行培養(yǎng)、增殖（細(xì)胞、

組織培養(yǎng)）或按照人們的意愿改造細(xì)胞的某些生物學(xué)特性，從而創(chuàng)造新的生物和物

種，以獲得具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的生物產(chǎn)品。它主要由兩部分構(gòu)成，其一是上游工程，包

含細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞遺傳操作和細(xì)胞保藏三個(gè)步驟。另一個(gè)則是下游工程，是將已轉(zhuǎn)

化的細(xì)胞應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中去，以生產(chǎn)生物產(chǎn)品的過(guò)程。

發(fā)酵工程（fermentationengineering）：人們把在合適條件下，通過(guò)現(xiàn)代化工程

技術(shù)手段，利用微生物在有氧或無(wú)氧條件下的生命活動(dòng)來(lái)制造人類所需的產(chǎn)品（微

生物菌體或其代謝產(chǎn)物的過(guò)程）統(tǒng)稱為發(fā)酵工程。

蛋白質(zhì)工程（proteinengineering）：在基因工程的基礎(chǔ)上，結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)晶學(xué)、

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和蛋白質(zhì)化學(xué)等多學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)，通過(guò)對(duì)基因的人工定向改造等

手段，從而達(dá)到對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行修飾、改造、拼接以產(chǎn)生能滿足人類需要人類需要的

新型蛋白質(zhì)技術(shù)。

酶工程（enzymeengineering）：是利用酶、細(xì)胞器或細(xì)胞所具有的特異催化功能,

對(duì)酶進(jìn)行修飾改造，并借助生物反應(yīng)器和工藝過(guò)程來(lái)生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品的一項(xiàng)技術(shù)。

2）五大工程間的關(guān)系

基因工程為核心，帶動(dòng)其他四大工程的發(fā)展，其他四大工程的發(fā)展又促使基因工程

發(fā)展更迅速。基因工程和細(xì)胞工程看作生物工程的上游處理技術(shù)，將發(fā)酵工程和酶

工程看作生物工程的下游處理技術(shù)?；蚬こ獭⒓?xì)胞工程和發(fā)酵工程中所需要的酶,

往往通過(guò)酶工程來(lái)獲得。

3）生物技術(shù)涉及的學(xué)科

生物技術(shù)是生物科學(xué)與工程技術(shù)有機(jī)結(jié)合而興起的一門綜合性科學(xué)技術(shù)。涉及分子

生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、組織工程學(xué)、遺傳學(xué)、免疫學(xué)、器官移植、細(xì)胞生物、微生

物、人體生理學(xué)、動(dòng)物生理學(xué)、生物化學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息學(xué)、植物生理學(xué)等，

其中又以生命科學(xué)領(lǐng)域的重大理論和技術(shù)的突破為基礎(chǔ)。

4）生物技術(shù)的基本特征：高效益、高智力、高投入、高競(jìng)爭(zhēng)、高風(fēng)險(xiǎn)、高勢(shì)能及生

物技術(shù)樹(shù)

（二）生物技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史（約lOmin）

1、傳統(tǒng)生物技術(shù)的產(chǎn)生

生物技術(shù)最初由一位匈牙利工程師KarlEreky于1917年提出的。

傳統(tǒng)生物技術(shù)主要是通過(guò)微生物的初級(jí)發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)商品

幻燈片演示傳統(tǒng)生物技術(shù)的產(chǎn)生

2、現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)代生物技術(shù)誕生的理論基礎(chǔ)

幻燈片演示現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展

1）1953年，Watson和Crick發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，奠定了現(xiàn)代分子生物學(xué)的基

礎(chǔ)

2）1957年Crick又提出了遺傳信息傳遞的“中心法則”

3）1964年MarshallNirenberg^0GobindKhorana等破譯了64個(gè)遺傳密碼

4）1972年斯坦福大學(xué)的PaulBerg小組完成了首次體外重組實(shí)驗(yàn)：將SV40的DNA

片斷與九噬菌體的DNA片斷連接起來(lái)，標(biāo)志著生物技術(shù)的核心技術(shù)-一基因工程技術(shù)

的開(kāi)始。1980年獲Nobel化學(xué)獎(jiǎng)

（三）生物技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的影響（約lOmin）

1、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、解決食品短缺

1）提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)

轉(zhuǎn)基因植物在美國(guó)答40%,我國(guó)已批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因植物6種商品化：抗蟲(chóng)棉、耐儲(chǔ)西紅

柿、抗病毒甜椒、抗病毒西紅柿等，還有抗凍植物等；植物種苗的工廠化生產(chǎn)；

舉例：幻燈片圖示轉(zhuǎn)基因植物、多莉羊、轉(zhuǎn)基因魚(yú)等

2、醫(yī)療診斷、預(yù)防和治愈傳染病和遺傳病

舉例：幻燈片圖示基因工程藥物：人生長(zhǎng)激素釋放抑制激素、人胰島素、疫苗等；

DNA探針、基因芯片、人類基因組計(jì)劃

3、解決能源危機(jī)、治理環(huán)境污染

舉例：幻燈片圖示替代能源乙醇等

4、制造工業(yè)原料、生產(chǎn)貴重金屬

工業(yè)燃料；氨基酸類（20多種）；酸味劑；甜味劑。

貴重金屬：金；銀；銅等

5、生物技術(shù)的安全性及其對(duì)倫理道德法律的影響

現(xiàn)代生物技術(shù)從它誕生之日起，其負(fù)面影響就是無(wú)法回避的問(wèn)題。

（四）我國(guó)生物技術(shù)現(xiàn)狀（約lOmin）

幻燈片演示我國(guó)生物技術(shù)的現(xiàn)狀

1986年生物技術(shù)領(lǐng)域“863”計(jì)劃

2002-20XX年期間實(shí)施“生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)高技術(shù)工程”；

2002-2010發(fā)展以基因技術(shù)為代表的生物制藥技術(shù)是今后一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略任務(wù)

（五）面臨問(wèn)題（約5min）

1、創(chuàng)新能力不足

2、研究和開(kāi)發(fā)投入嚴(yán)重不足

3、生物技術(shù)開(kāi)發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的機(jī)制不很完善

4、低水平的重復(fù)。

5、專業(yè)及管理頂尖人才緊缺

三、課程小結(jié)：（5min）

1、生物技術(shù)是指人們以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，采用

先進(jìn)的工程技術(shù)手段，按照設(shè)計(jì)改造生物體或生物原料，為人類的生產(chǎn)出所需要產(chǎn)

品或達(dá)到某種目的。它至少包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和蛋白質(zhì)

工程等五項(xiàng)工程。他們是互相聯(lián)系、互相滲透的，其中以基因工程為核心。

2、現(xiàn)代生物技術(shù)是以20世紀(jì)70年代DNA的重組技術(shù)的建立為標(biāo)志的?，F(xiàn)代生物

技術(shù)是一門集生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、工程學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)、電子學(xué)等多學(xué)科互相滲透

的綜合性學(xué)科。

3、現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域非常寬廣，包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、藥物學(xué)、能源、環(huán)

保、化工原料等。這些領(lǐng)域的應(yīng)用又必然對(duì)人類社會(huì)的政治、經(jīng)濟(jì)軍事等方面帶來(lái)

影響。

4、現(xiàn)代生物技術(shù)從它誕生之日起，其負(fù)面影響就是無(wú)法回避的問(wèn)題。

四、思考題：

1、什么是生物技術(shù)？它包括那些內(nèi)容？

2、生物技術(shù)對(duì)人類產(chǎn)生什么樣的影響？

3、為什么說(shuō)生物技術(shù)是一門綜合性學(xué)科？

4、生物技術(shù)的應(yīng)用包括那些領(lǐng)域？

第二章生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)

教學(xué)內(nèi)容：本次課講授《生物技術(shù)概論》-7生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)，包括我國(guó)農(nóng)業(yè)狀

況、生物技術(shù)與種植業(yè)、生物技術(shù)與養(yǎng)殖業(yè)、水稻基因組計(jì)劃

教學(xué)過(guò)程及教學(xué)設(shè)計(jì)：

一、組織教學(xué)

二、講授新課：

（一）、目前我國(guó)農(nóng)業(yè)所面臨的問(wèn)題

（二）生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的作用

1、生物技術(shù)在種植業(yè)中的應(yīng)用

與種植業(yè)有關(guān)的生物技術(shù)種類繁多，功用各異，分述如下：

1）組織、細(xì)胞培養(yǎng)

多媒體演示組織、細(xì)胞培養(yǎng)的過(guò)程

2）花藥培養(yǎng)

多媒體演示花藥的過(guò)程

3）原生質(zhì)體培養(yǎng)與體細(xì)胞雜交

多媒體演示原生質(zhì)體融合的過(guò)程的過(guò)程

4）染色體工程

5）基因工程

這是潛力最大，用途最廣，難度也最大的技術(shù)。應(yīng)用這種技術(shù)可以把任何外源基

因轉(zhuǎn)移給要改良的作物。其基本過(guò)程是獲得體外純化的目的基因，把它組裝到一

定的載體上（通常用的是稱作質(zhì)粒的環(huán)狀DNA）,然后采用一定技術(shù)（通過(guò)與根

瘤農(nóng)桿菌共培養(yǎng)，PEG介導(dǎo)、電擊法、基因槍法等）把帶有目的基因的載體導(dǎo)入

原生質(zhì)體、細(xì)胞或組織，培養(yǎng)轉(zhuǎn)化的細(xì)胞進(jìn)行篩選，使之再生完整植株。對(duì)所得

的工程植株進(jìn)行分析鑒定并篩選出穩(wěn)定的株系。目前在抗除苴劑、抗病毒和抗蟲(chóng)

的基因工程植物的研究方面進(jìn)展較快，在番茄、大豆、油菜、煙草、苜蓿和棉花

等作物上已有一些成功的報(bào)道。國(guó)內(nèi)在利用蘇云金桿菌（Bacillus

thurin-gensis,BT）毒蛋白基因轉(zhuǎn)化玉米、棉花方面取得初步成功。正圍繞生

產(chǎn)應(yīng)用開(kāi)展進(jìn)一步的工作。

6）人工種子

多媒體演示人工種子的結(jié)構(gòu)

多媒體演示人工種子制造的過(guò)程

7）水稻基因組計(jì)劃

1997年9月，水稻基因組測(cè)序國(guó)際聯(lián)盟在新加坡舉行的植物分子學(xué)大會(huì)期

間成立。1998年2月，中、日、美、英、韓五國(guó)代表制定了“國(guó)際水稻基因組

測(cè)序計(jì)劃”，預(yù)計(jì)到20XX年完成目標(biāo)。這是繼“人類基因組計(jì)劃”后的又一重大

國(guó)際合作的基因組研究項(xiàng)目。

超級(jí)雜交水稻基因組計(jì)劃〃是由國(guó)家雜交水稻研究中心、華大基因研究中心

和中科院遺傳所植物生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室三家單位聯(lián)合開(kāi)展的研究項(xiàng)目，其目的是通

過(guò)獲取我國(guó)高產(chǎn)超級(jí)雜交水稻的基本遺傳信息，開(kāi)發(fā)包括豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病、耐

逆、育性、成熟期有關(guān)的資源和功能等重要農(nóng)藝性狀的基因。具體目標(biāo)是：（1）90%

覆蓋率的水稻基因組序列框架圖；（2）開(kāi)發(fā)包括單核甘酸多態(tài)性在內(nèi)的DNA遺傳

標(biāo)記物和水稻的遺傳圖譜；（3）建立我國(guó)雜交水稻的基因表達(dá)圖譜并鑒定其重要

和特有基因；（4）建立我國(guó)水稻的遺傳譜系和雜交水稻種子基因信息庫(kù)；（5）闡明

水稻雜種優(yōu)勢(shì)的分子機(jī)制。

國(guó)際水稻基因組計(jì)劃大事記：

國(guó)際水稻基因組計(jì)劃啟動(dòng)于1998年，由中國(guó)、日本、美國(guó)、法國(guó)等10個(gè)國(guó)家和

地區(qū)共同發(fā)起承擔(dān)，選擇以遺傳標(biāo)記相對(duì)完善的典型粳稻品種“日本晴”為研究

對(duì)象，測(cè)定水稻12條染色體的基因組序列，最后繪制出全部基因圖。

1998.2測(cè)序工程啟動(dòng)

2002.11中國(guó)、日本率先完成水格第4號(hào)和第1號(hào)染色體的序列精確測(cè)定，并在

英國(guó)《自然》雜志上發(fā)表了有關(guān)成果。

2002.12水稻基因組“草圖”繪就

2003.6美國(guó)科學(xué)家完成了水稻第10號(hào)染色體的序列精確測(cè)定，研究結(jié)果發(fā)表在

美國(guó)《科學(xué)》雜志上

2004.12水稻基因組“精細(xì)圖”全部完成

2005.8“精細(xì)圖”刊登于《自然》雜志上

2、生物技術(shù)與養(yǎng)殖業(yè)

1）動(dòng)物克隆技術(shù)

含義：克隆概念克隆并不是一個(gè)新的概念，克?。╟loning）這個(gè)詞源于希臘語(yǔ)中

clonos,意為twig,即嫩枝。在生物的分子、細(xì)胞、個(gè)體三個(gè)不同層次上，克

隆有不同的含義。在分子水平上，用分子生物學(xué)技術(shù)利用細(xì)菌或病毒使原來(lái)某一

片段DNA形成一群DNA分子的過(guò)程，叫做分子克隆或DNA克隆，而且相同的分子

叫一個(gè)克隆。在生物學(xué)中，細(xì)胞克隆技術(shù)的正規(guī)名詞為細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，通過(guò)細(xì)胞

培養(yǎng)得到大量的細(xì)胞或其代謝產(chǎn)物。在自然界指人工培育克隆體（DNA分子、微

生物、植物、動(dòng)物）這一操作過(guò)程。

克隆研究的主要內(nèi)容：1）供核細(xì)胞的來(lái)源和特性2）細(xì)胞質(zhì)受體的來(lái)源和特

性3）重構(gòu)胚核質(zhì)適應(yīng)機(jī)理4）克隆技術(shù)支持體系研究5）重構(gòu)胚胎體內(nèi)和體

外培養(yǎng)技術(shù)6）克隆技術(shù)實(shí)用化研究

優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物技術(shù)顯示出現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在：一是生產(chǎn)效率高；二是

周期短，成本低；三是可以決定后代性別。

舉例：克隆羊“多莉”

2）動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)

（1）轉(zhuǎn)基因技術(shù)的定義

將人工分離和修飾過(guò)的基因?qū)氲缴矬w基因組中，由于導(dǎo)入基因的表達(dá)，

引起生物體的性狀的可遺傳的修飾，這一技術(shù)稱之為轉(zhuǎn)基因技術(shù)。通俗的講：轉(zhuǎn)

基因技術(shù)就是指利用分子生物學(xué)技術(shù)，將某些生物的基因轉(zhuǎn)移到其它物種中，改

造生物的遺傳物質(zhì)，使遺傳物質(zhì)得到改造的生物在性狀、營(yíng)養(yǎng)和消費(fèi)品質(zhì)等方面

向人類需要的目標(biāo)轉(zhuǎn)變。人們常說(shuō)的遺傳工程、基因工程、遺傳轉(zhuǎn)化均為轉(zhuǎn)基因

的同義詞。

（2）常用的動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)

1）顯微注射法：將DNA注射到胚胎的細(xì)胞核內(nèi)，再把注射過(guò)DNA的胚胎移植到

動(dòng)物體內(nèi)，使之發(fā)育成正常的幼仔。

2）體細(xì)胞核移植方法：先在沐外培養(yǎng)的體細(xì)胞中進(jìn)行基因?qū)氩⒑Y選。然后將

帶轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞移植到去掉細(xì)胞核的卵細(xì)胞中，生產(chǎn)重構(gòu)胚胎。

3）轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的應(yīng)用前景

4）動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)存在的問(wèn)題

5）我國(guó)對(duì)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全的管理

在我國(guó)，先后頒布了《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例》、《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安

全評(píng)價(jià)管理辦法》等法律法規(guī)。在管理范圍、安全性評(píng)價(jià)、管理措施等方面做了

一系列規(guī)定，以確保使用安全。

（3）體外胚胎生產(chǎn)技術(shù)

體外胚胎技術(shù)：直接從供體卵巢內(nèi)提取良種卵母細(xì)胞，放入試管內(nèi)進(jìn)行卵母細(xì)胞

受精、體外受精卵發(fā)育、培養(yǎng)，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制和微物控制，無(wú)菌

化操作，生產(chǎn)世界一流的優(yōu)質(zhì)肉羊、肉牛胚胎。因?yàn)樵诠w體外繁殖，不受排卵

期的限制，以工廠化形成批量生產(chǎn)，冷凍保存后進(jìn)行大規(guī)模商業(yè)化移植。不必花

高價(jià)從國(guó)外進(jìn)口，降低成本，提高畜牧業(yè)生產(chǎn)的利潤(rùn)率，該技術(shù)是大面積實(shí)現(xiàn)優(yōu)

良種畜品種產(chǎn)業(yè)化的支撐點(diǎn)。

（4）人工授精技術(shù)

體外受精（InV體外受精（InVitroFertilization）是指哺乳動(dòng)物的精子和卵子

在體外人工控制的環(huán)境中完成受精過(guò)程的技術(shù)，英文簡(jiǎn)稱為IVF。由于它與胚胎

移植技術(shù)（ET）密不可分，又簡(jiǎn)稱為IVF-ET。在生物學(xué)中，把體外受精胚胎移植

到母體后獲得的動(dòng)物稱試管動(dòng)物（test-tubeanimal）o這項(xiàng)技術(shù)成功于20世紀(jì)

50年代，在最近20年發(fā)展迅速，現(xiàn)已日趨成熟而成為一項(xiàng)重要而常規(guī)的動(dòng)物繁

殖生物技術(shù)。

多媒體展示體外受精技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史

多媒體展示體外受精技術(shù)的基本操作程序

哺乳動(dòng)物體外受精的基本操作程序，主要環(huán)節(jié)包括以下幾個(gè)方面：

D卵母細(xì)胞的采集和成熟培養(yǎng)

2）母細(xì)胞的選擇：

3）卵母細(xì)胞的成熟培養(yǎng)：

4）體外受精

5）胚胎培養(yǎng)

家畜體外受精技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題

5）性別控制技術(shù)

（1）性別控制技術(shù)的發(fā)展概況

（2）哺乳動(dòng)物的性別控制技術(shù)

1）X、Y精子的分離

2）早期胚胎的性別鑒定

①核型分析法

②SRY片段的PCR擴(kuò)增法

③免疫學(xué)方法

（3）性別控制技術(shù)的發(fā)展前景

6）生物技術(shù)與動(dòng)物飼料工業(yè)

多媒體展示生物技術(shù)在動(dòng)物飼料工業(yè)上利用

7）畜禽基因工程疫苗

目前基因工程疫苗主要有以下幾種：基因工程亞單位疫苗,基因工程活載體疫苗,

合成疫苗，基因缺失疫苗，基因疫苗

8）動(dòng)物生物反應(yīng)器

生物反應(yīng)器是指利用轉(zhuǎn)基因活體動(dòng)物的某種能夠高效表達(dá)外源蛋白的器官或組

織來(lái)進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)活性功能蛋白的技術(shù)，這些蛋白一般是藥用蛋白或營(yíng)養(yǎng)保健

蛋白。用于表達(dá)的生物反應(yīng)器包括動(dòng)物血液、泌尿系統(tǒng)、精囊腺、乳腺等，還包

括禽蛋和昆蟲(chóng)（例如家蠶）個(gè)體等。其中動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器是目前國(guó)際上唯一

證明可以達(dá)到商業(yè)化生產(chǎn)水平的生物反應(yīng)器。據(jù)預(yù)測(cè)，20XX年世界上動(dòng)物乳腺

生物反應(yīng)器的年產(chǎn)值將達(dá)到500億美元以上。

（三）關(guān)于我國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中生物技術(shù)發(fā)展

1、我國(guó)生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的展望

2、抓住機(jī)遇，實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)的跨躍發(fā)展

思考題；

1、簡(jiǎn)述開(kāi)展水稻基因組計(jì)劃的意義

2、動(dòng)物胚胎工程的主要技術(shù)包括那些？

3、生物技術(shù)在動(dòng)物飼料工業(yè)上有何利用？

4、動(dòng)物生物反應(yīng)器的前景如何？

5、核移植技術(shù)在動(dòng)物生產(chǎn)上的應(yīng)用有那些？

第三章生物技術(shù)與食品

教學(xué)內(nèi)容：本次課講授《生物技術(shù)概論》-8生物技術(shù)與食品，包括生物技術(shù)與

食品生產(chǎn)、生物技術(shù)與食品檢測(cè)、轉(zhuǎn)基因食品的檢測(cè)、生物技術(shù)與未來(lái)食品。

教學(xué)過(guò)程及教學(xué)設(shè)計(jì)：

一、組織教學(xué)

二、講授新課：

（一）生物技術(shù)與食品生產(chǎn)

1、單細(xì)胞蛋白

1）含義：

單細(xì)胞蛋白又叫微生物蛋白、菌體蛋白。SCP是指利用各種基質(zhì)大規(guī)模培養(yǎng)細(xì)菌、

酵母菌、霉菌、微藻、光合細(xì)菌等而獲得的微生物蛋白，是現(xiàn)代飼料工業(yè)和食品

工業(yè)中重要的蛋白來(lái)源。

2）特點(diǎn)：SCP營(yíng)養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)含量40%-80%不等，所含氨基酸組分齊全平衡,

且有干部多種維生素，消化利用率高（一般高于80%）,其最大特點(diǎn)是原料來(lái)源

廣，

3）類型：按生產(chǎn)原料不同，可以分為石油蛋白、甲醇蛋白、甲烷蛋白等；按產(chǎn)

生菌的種類不同，又可以分為細(xì)菌蛋白、真菌蛋白等。1967年在第一次全世界

單細(xì)胞蛋白會(huì)議上，將微生物菌體蛋白統(tǒng)稱為單細(xì)胞蛋白。

4）優(yōu)點(diǎn)：第一，生產(chǎn)效率高，比動(dòng)植物高成千上萬(wàn)倍，這主要是因?yàn)槲⑸锏?/p>

生長(zhǎng)繁殖速率快。第二，生產(chǎn)原料來(lái)源廣，一般有以下幾類：①農(nóng)業(yè)廢物、廢水,

如秸稈、蔗渣、甜菜渣、木屑等含纖維素的廢料及農(nóng)林產(chǎn)品的加工廢水；②工業(yè)

廢物、廢水，如食品、發(fā)酵工業(yè)中排出的含糖有機(jī)廢水、亞硫酸紙漿廢液等；③

石油、天然氣及相關(guān)產(chǎn)品，如原油、柴油、甲烷、乙醇等；④乩、CO2等廢氣。

第三，可以工業(yè)化生產(chǎn)，它不僅需要的勞動(dòng)力少，不受地區(qū)、季節(jié)和氣候的限制，

而且產(chǎn)量高，質(zhì)量好。

5）用于生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的微生物種類：包括細(xì)菌、放線菌、酵母菌、霉菌以及

某些原生生物。這些微生物通常要具備下列條件：所生產(chǎn)的蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含

量高，對(duì)人體無(wú)致病作用，味道好并且易消化吸收，對(duì)培養(yǎng)條件要求簡(jiǎn)單，生長(zhǎng)

繁殖迅速等。單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)過(guò)程也比較簡(jiǎn)單:在培養(yǎng)液配制及滅菌完成以后，

將它們和菌種投放到發(fā)酵罐中，控制好發(fā)酵條件，菌種就會(huì)迅速繁殖；發(fā)酵完畢,

用離心、沉淀等方法收集菌體，最后經(jīng)過(guò)干燥處理，就制成了單細(xì)胞蛋白成品。

2..發(fā)酵生產(chǎn)食品和飲料

發(fā)酵的食物包括面包、乳酪、泡菜、醬油等；發(fā)酵的飲料包括啤酒、葡萄酒、白

蘭地、威士忌和非酒精飲料如茶、咖啡、可可等。

發(fā)酵的一個(gè)重要作用是防止有機(jī)物的破壞。另一個(gè)重要作用是使口味平淡的原料

發(fā)生感觀的、物理的和營(yíng)養(yǎng)方面的變化，改善風(fēng)味和維生素成分，使某些植物性

材料獲得肉類的質(zhì)地和口感。

1）酒精飲料

舉例：葡萄酒

多媒體演示紅葡萄酒的發(fā)展和釀造過(guò)程

步驟：篩選：把葡萄的果實(shí)和葡萄梗分開(kāi)。

破皮：使葡萄果的皮裂開(kāi)。

酒精發(fā)酵和浸泡：

分離和榨汁：

蘋果酸-乳酸發(fā)酵：蘋果酸-乳酸發(fā)酵過(guò)程由乳酸菌自發(fā)開(kāi)始，將稍顯硬的蘋果酸

轉(zhuǎn)變?yōu)楦?、更圓的乳酸菌。這樣就使得葡萄酒變得柔順，減輕酒的沖勁，并且

還能增強(qiáng)酒的穩(wěn)定，因?yàn)槿樗峋忍O果酸有惰性。

調(diào)配：由葡萄種植者和工藝學(xué)家一塊進(jìn)行，是一個(gè)很神奇的步驟。目的

在于通過(guò)等份額的不同葡萄酒的調(diào)配，使最后得到的成酒更富豐滿度，對(duì)不同品

種的葡萄酒進(jìn)行調(diào)配更能錦上添花°每一年份葡萄酒的調(diào)配是不同的。至于調(diào)配

后酒的質(zhì)量，我們可以借助一個(gè)等式：1+1=3,真是神奇。

培養(yǎng)：酒里一定數(shù)量的組成成分會(huì)充分融合一起，酒味因此變得更加豐

富，更爽口，在一些情況下酒質(zhì)會(huì)更成熟。這個(gè)過(guò)程還可以分離酒渣或別的沉淀

物，澄清酒色。

裝瓶：培養(yǎng)結(jié)束，視情況需要進(jìn)行過(guò)濾后，葡萄酒才在極其嚴(yán)格的衛(wèi)生

條件下進(jìn)行裝瓶。

2）乳制品

近年來(lái)將生物技術(shù)在乳品中的應(yīng)用主要有利用基因工技術(shù)改造菌種微生物、利用

工程菌生產(chǎn)特殊的酶系、利用生物技術(shù)生產(chǎn)免疫乳等幾個(gè)方面。

（1）利用外源激素提高乳的產(chǎn)量：

多媒體演示舉例：采用BST,即牛生長(zhǎng)激素，來(lái)提高乳牛的產(chǎn)奶量

（2）增強(qiáng)乳的免疫功能：

（3）改善乳的組成成分：

多媒體演示舉例生產(chǎn)無(wú)過(guò)敏的牛乳，可以采用生物反應(yīng)器連續(xù)式地進(jìn)行有控制的

水解，也可以不使用高昂的凝乳酶而采用生物反應(yīng)器連續(xù)生產(chǎn)干酪，而且這種干

酪在成熟期間不發(fā)生苦味。這是一項(xiàng)很有發(fā)展前景的生物技術(shù)。

多媒體演示舉例：利用基因轉(zhuǎn)移可增加K-酪蛋白的濃度，以減少酪蛋白膠束的

尺寸，從而增加乳的穩(wěn)定性。

（4）酶工程技術(shù)開(kāi)發(fā)乳蛋白生物活性肽：

多媒體演示舉例：日本De11ownSpecialities公司制造的乳肽“Pepton”國(guó)是歐

洲活性肽市場(chǎng)的主要供應(yīng)公司。目前的產(chǎn)品包括：（1）口服液態(tài)食品、低過(guò)敏

性食品；（2）健康和運(yùn)動(dòng)食品；（3）發(fā)酵和微生物培養(yǎng)用的肽類；（4）化妝

品。酪蛋白磷酸肽可用于食品鈣強(qiáng)化劑，增強(qiáng)腸道對(duì)鈣在體內(nèi)的保持，這種鈣強(qiáng)

化劑在體內(nèi)的吸收不需要VD的參與。目前日本森水公司開(kāi)發(fā)的礦物元素可溶肽

“森永肽C900”已推向市場(chǎng)，產(chǎn)品有防止鈣不溶性的效果，無(wú)苦味，可應(yīng)用到

強(qiáng)化礦物元素的食品中去。

3）蔬菜發(fā)酵

4）谷類食品發(fā)酵

5）豆類發(fā)酵

3、酶與食品加工

舉例：嫩肉粉

4、調(diào)味劑或調(diào)味增強(qiáng)劑

5、轉(zhuǎn)基因食品

舉例；轉(zhuǎn)基因西紅柿、轉(zhuǎn)基因馬鈴薯

（二）生物技術(shù)與食品檢測(cè)

1、免疫學(xué)技術(shù)的應(yīng)用

多媒體舉例：酶免疫（EIA）方法.包括直接EIA,酶聯(lián)免疫分析（EHSA）檢測(cè)卵黃中

的腸炎沙門氏菌.

免疫學(xué)技術(shù)在靈敏,快速,特異性強(qiáng)的基礎(chǔ)上,向簡(jiǎn)便，易操作及自動(dòng)化發(fā)展,如各

種免疫試劑盒,免疫試紙,免疫試劑碟等.

2、分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用

多媒體舉例：PCR技術(shù)由于具有快速,特異,靈敏的特點(diǎn),在檢測(cè)食品中致病微生

物和追蹤傳染源方面已被廣泛應(yīng)用，尤其適合于那些培養(yǎng)困難的細(xì)菌和抗原性復(fù)

雜的細(xì)菌的檢測(cè)鑒定.

（三）轉(zhuǎn)基因食品的檢測(cè)

轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的檢測(cè),其實(shí)質(zhì)就是檢測(cè)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品中是否存在外源DNA序列或

重組蛋白產(chǎn)物.

目前國(guó)際社會(huì)對(duì)植物性轉(zhuǎn)基因食品的檢測(cè)采用的技術(shù)路線有兩條,一是檢測(cè)插入

的外源基因，主要應(yīng)用PCR法,Northern雜交及Southern雜交,生物芯片技術(shù)等；

二是檢測(cè)表達(dá)的重組蛋白，主要采用ELISA法,Western雜交及生物學(xué)活性檢測(cè)等.

對(duì)各種檢測(cè)對(duì)象，

1、轉(zhuǎn)基因食品的PCR檢測(cè)

舉例：PCR技術(shù)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因大豆，馬鈴薯等產(chǎn)品中的CaMV35s啟動(dòng)子,T-NOS終

止子和某些常用的目的基因。

多媒體幻燈片展示PCR（Real-TimePCR）裝置，

該法可將極微量的DNA擴(kuò)增：00萬(wàn)倍以上，檢出靈敏度高，比以蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)的

免疫法敏感100倍.

2、轉(zhuǎn)基因食品的ELISA檢測(cè)

舉例：在美國(guó)和日本已經(jīng)出現(xiàn)的定量檢測(cè)轉(zhuǎn)基因〃新”蛋白質(zhì)的試劑盒Bt9玉米

檢測(cè)試劑盒檢測(cè)Starlink玉米..

3、轉(zhuǎn)基因食品的生物芯片檢測(cè)

舉例：我國(guó)成都百奧生物信息科技有限公司生產(chǎn)的BTI-TGP轉(zhuǎn)基因植物檢測(cè)型

芯片,通過(guò)檢測(cè)外來(lái)的基因序列（DNA序列），可鑒定該植物是否含有轉(zhuǎn)基因成分.

這類方法和目前已知的同類PCR法相比,除操作簡(jiǎn)便,快速,結(jié)果準(zhǔn)確外,具有高

通量的特性,解決了轉(zhuǎn)基因檢測(cè)中樣品核酸制備中的困難,同時(shí)可降低檢測(cè)成本

和所需時(shí)間，這是轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)的發(fā)展方向之轉(zhuǎn)基因食品的安全性評(píng)價(jià)及管

理。

（四）生物技術(shù)與未來(lái)食品工業(yè)

1、現(xiàn)代生物技術(shù)在食品工業(yè)上的應(yīng)用方向

1）基因工程的應(yīng)用

⑴油脂改良

⑵蛋白質(zhì)改良蛋白質(zhì)改良方面主要有兩個(gè)目標(biāo):一是提高必需氨基酸的含量，

二是改善蛋白質(zhì)的加工性能.

⑶碳水化合物改良

⑷果蔬改良增強(qiáng)果蔬食品的貯藏性和保鮮性能

舉例：乙烯是果實(shí)成熟過(guò)程中調(diào)節(jié)基因表達(dá)的最重要,最直接的指標(biāo).用基因工程

將ACC還原酶和ACC氧化酶反義基因和外源的ACC脫氨酶基因?qū)苏Ｖ仓曛校?/p>

獲得乙烯合成缺陷型植株,達(dá)到控制果實(shí)成熟的目的，已在番茄中實(shí)現(xiàn),為水果的

貯藏保鮮帶來(lái)了一次革命,利用反義基因技術(shù)可以成功培育耐貯臧果蔬.

⑸食品微生物改良

（6）生產(chǎn)保健食品及特殊食品

2）細(xì)胞工程的應(yīng)用

討論：細(xì)胞工程在食品中應(yīng)用有那些？

3）酶工程的應(yīng)用

4）發(fā)酵工程的應(yīng)用

2、新時(shí)代食品工業(yè)呈現(xiàn)的新特點(diǎn)

討論：新時(shí)代食品工業(yè)呈現(xiàn)什么新特點(diǎn)？

首先,食品生產(chǎn)模式發(fā)生“綠色位移〃.生命科學(xué)和生物技術(shù)的發(fā)展使農(nóng)業(yè)和

工業(yè)（特別是醫(yī)藥,食品,化工等領(lǐng)域）均發(fā)生著重大變革,農(nóng)業(yè)和工業(yè)之間的界限

日益模糊，〃農(nóng)工業(yè)〃和〃工農(nóng)業(yè)〃正悄然興起.毫無(wú)疑問(wèn)，生物時(shí)代農(nóng)業(yè)將是食品工

業(yè)的第一生產(chǎn)車間,在這個(gè)車間里雖僅能看到綠色的田野和悠閑的牛羊,聽(tīng)不到

機(jī)器的轟鳴聲,卻能利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品，如促紅細(xì)胞生成素

（EPO）,疫苗及各種生物活性成分等,即食品生產(chǎn)模式發(fā)生〃綠色位移〃.其次,食

品加工〃重心前移〃.組織培養(yǎng),基因工程和細(xì)胞工程等生物技術(shù)的應(yīng)用使食品產(chǎn)

業(yè)的加工重點(diǎn)從生產(chǎn)后移到生產(chǎn)前甚至整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程.目前,食品工業(yè)這種〃重心

前移〃的趨勢(shì)已日益明顯，而且這種工作重心向〃上游〃的延伸更有利于食品安全

和質(zhì)量的保證.第三，〃食品安全〃的內(nèi)涵發(fā)生變化.新時(shí)代〃食品安全〃的內(nèi)涵將

發(fā)生重大變化,不僅包括傳統(tǒng)意義下的〃無(wú)毒〃和〃衛(wèi)生〃等概念,還包括GMO食品

的安全問(wèn)題,人們的食

品安全意識(shí)將空前強(qiáng)化.人們將會(huì)把最新的科技成果應(yīng)用于食品的安全研究,開(kāi)

發(fā)出新的分析監(jiān)測(cè)技術(shù)檢測(cè)GMO食品.第四，食品產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)綜合利用和零排放.

采用基因工程,細(xì)胞工程,酶工程和發(fā)酵工程等生物技術(shù)對(duì)食品工業(yè)的下腳料進(jìn)

行綜合利用，消除〃三廢〃的環(huán)境污染,實(shí)現(xiàn)“零排放〃是21世紀(jì)食品工業(yè)的奮斗目

標(biāo).

課程小結(jié)：食品與人類的生存,發(fā)展息息相關(guān),本章從各種食品的加工入手,說(shuō)明

生物技術(shù)的應(yīng)用，介紹了單細(xì)胞蛋白的來(lái)源及影響,發(fā)酵食品的種類及制作工藝,

食品加工業(yè)中酶的應(yīng)用，新型甜味劑和其他食品添加劑的生產(chǎn)，以及近年出現(xiàn)的

轉(zhuǎn)基因食品等.生物技術(shù)在食品的檢測(cè)中也有廣泛的應(yīng)用,這里主要介紹了免疫

學(xué)技術(shù)和DNA分子檢測(cè)技術(shù).轉(zhuǎn)基因食品是目前生物技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè)的最具

爭(zhēng)議的例子,轉(zhuǎn)基因食品的檢測(cè)與管理要求嚴(yán)格.未來(lái)食品發(fā)展的趨勢(shì)應(yīng)予以關(guān)

注，了解各種生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用.現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用不僅有助于實(shí)

現(xiàn)食品的多樣化,而且有助于生產(chǎn)特定的營(yíng)養(yǎng)保健食品,進(jìn)而治病健身.

復(fù)習(xí)思考題

1.什么是單細(xì)胞蛋白簡(jiǎn)述它的兒種來(lái)源.

2.舉例說(shuō)明食品發(fā)酵的用途.

3.食品檢測(cè)中生物技術(shù)的應(yīng)用有哪些

4.你對(duì)轉(zhuǎn)基因食品有什么看法

5.談?wù)劕F(xiàn)代生物技術(shù)在食品工業(yè)上的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)

第四章生物技術(shù)與人類健康

教學(xué)內(nèi)容：本次課教學(xué)《生物技術(shù)概論》-9生物技術(shù)與人類健康，包括生物技術(shù)

與疫苗、生物技術(shù)與疾病診斷、生物技術(shù)與生物制藥、生物技術(shù)與生物療法、人類

基因組計(jì)劃。

教學(xué)過(guò)程及教學(xué)設(shè)計(jì)：

一、復(fù)習(xí)上次課內(nèi)容

二、講授理論新課：

（一）人類與疾病抗?fàn)?/p>

1、人類同疾病抗?fàn)幍臍v史折射出科學(xué)技術(shù)發(fā)展的歷史。免疫療法、化學(xué)合成藥物以

及抗生素的發(fā)明和應(yīng)用使人類漸漸控制了細(xì)菌性傳染病。在20世紀(jì)，導(dǎo)致疾病和死

亡的原因發(fā)生了歷史性的變化。

2、人類同疾病斗爭(zhēng)依然任重道遠(yuǎn)。當(dāng)前非傳染病以及病毒性傳染病成為嚴(yán)重危害人

類健康的主要敵人。1953年誕生的分子生物學(xué)和20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的基因工程以

及克隆技術(shù)的發(fā)展等為新藥物和新治療方法的研究和開(kāi)發(fā)提供了契機(jī)。

多媒體幻燈片演示

傳染病是如何危害人類健康的？

傳染病怎樣得到了控制？

免疫技術(shù)、抗生素藥物等技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)明，使傳染病得到有效控制，人類死亡率

明顯下降。

總結(jié)：生物技術(shù)是人類控制傳染病，降低死亡率的重要手段。

（二）生物技術(shù)與疫苗

1、疫苗的概述

多媒體幻燈片展示疫苗的產(chǎn)生和發(fā)展

1546年，意大利內(nèi)科醫(yī)生弗拉卡斯托羅提出，疾病可通過(guò)與病人直接接觸傳播，也

可以通過(guò)間接地與受感染的物品接觸傳播。他最早提出“隔離”的概念。1677年，

列文虎克利用他發(fā)明的顯微鏡發(fā)現(xiàn)了“細(xì)菌”。1798年，英國(guó)內(nèi)科醫(yī)生詹納發(fā)現(xiàn)，

接種過(guò)牛痘的人不僅不會(huì)再患牛痘，也獲得了對(duì)另一種傳染性極強(qiáng)的天花的免疫力。

實(shí)際上，早在998?1022年間（宋真宗時(shí)代），中國(guó)就開(kāi)始了給健康人接種天花漿

預(yù)防天花，并獲得廣泛應(yīng)用，之后，這種技術(shù)才傳入歐洲。

19世紀(jì)70年代，巴斯德開(kāi)始研究炭疽病，他從病死的羊血中分離到了能夠引起炭

疽病的細(xì)菌，炭疽菌。1881年，巴斯德進(jìn)行了公開(kāi)實(shí)驗(yàn)，給羊注射了減毒炭疽菌，

另一些沒(méi)有注射，4周后，給每頭羊注射強(qiáng)毒炭疽菌，48h后，沒(méi)有注射減毒菌的

羊全部死亡，而注射減毒菌的羊健康如初。1885年，巴斯德用同樣的方法，治好了

被瘋狗咬傷的9歲男孩梅斯特。巴斯德開(kāi)創(chuàng)了戰(zhàn)勝傳染病的新世紀(jì)，奠定了現(xiàn)代免

疫學(xué)基礎(chǔ)。

19世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展，為20世紀(jì)人們與疾病抗?fàn)幦〉玫倪M(jìn)展奠定了基礎(chǔ)?？梢?/p>

毫不夸張地講，今天所有疾病的診斷、治療方法都是20世紀(jì)的發(fā)明。第一個(gè)成就就

是“病原體”的發(fā)現(xiàn)。1997年，美國(guó)科學(xué)家托斯森發(fā)現(xiàn)了另外一種病原體“骯病毒”。

病原體的發(fā)現(xiàn)對(duì)征服疾病至關(guān)重要，因?yàn)槿藗冎懒四男┘?xì)菌或病毒引起什么疾病,

就可以在預(yù)防、診斷和治療上想辦法。

1910年，德國(guó)細(xì)菌學(xué)家埃爾利希發(fā)現(xiàn)了一種含硅化合物，它能夠殺死引起梅毒的細(xì)

菌。1921年，預(yù)防結(jié)核病的卡介苗脫穎而出。1922年，加拿大醫(yī)生班庭發(fā)現(xiàn)胰島素,

并將它用于糖尿病的治療。1928年，治療百日咳的疫苗誕生。1937年，微生物學(xué)家

馬克斯?泰勒，培育出了病毒的一種突變體，被用作預(yù)防黃熱病的疫苗。1955年，

美國(guó)的索爾克制成了小兒麻痹癥疫苗，從而使人類戰(zhàn)勝了脊髓灰質(zhì)炎。由于長(zhǎng)期堅(jiān)

持不懈地進(jìn)行天花疫苗的接種，1979年4月，世界衛(wèi)生組織在肯尼亞宣布：“天花

在全世界內(nèi)被消滅“。這是人類與疾病抗?fàn)幦〉玫牡谝粋€(gè)具有歷史意義的勝利。

進(jìn)入20世紀(jì)，由于科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，人類與疾病抗?fàn)幍哪芰υ絹?lái)越強(qiáng)，給人類

帶來(lái)巨大傷害的惡性傳染病，雖然還有小規(guī)模的爆發(fā)，但是大規(guī)模流行越來(lái)越少。

然而，隨著社會(huì)的進(jìn)步，便捷的交通和全球一體化的進(jìn)行，特別是隨著人類生產(chǎn)力

的不斷發(fā)展，人類的需求越來(lái)越大，對(duì)生態(tài)和環(huán)境的破壞卻越來(lái)越嚴(yán)重，威脅人類

的新的疾病不斷發(fā)生。

20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是生命科學(xué)的發(fā)展，為新的預(yù)防、診斷、治療、保健

方法的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。生物技術(shù)和有機(jī)化學(xué)的發(fā)展，為新藥的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

利用生物信息學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了理性藥物設(shè)計(jì)?；蚪M學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展

為從根本解決人類的各種疾病開(kāi)拓了全新的途徑。21世紀(jì)，人們更加關(guān)注非傳染性

疾病的問(wèn)題。

2、疫苗種類

1）基因工程亞單位疫苗：預(yù)防仔豬和犢牛下痢的大腸桿菌菌毛基因工程疫苗

2）合成肽疫苗：合成肽疫苗是用化學(xué)合成法人工合成病原微生物的保護(hù)性多肽，并

將其連接到大分子載體上，再加入佐劑制成疫苗。

3）抗獨(dú)特性疫苗：

4）DNA疫苗：這是一種最新的分子水平的生物技術(shù)疫苗，將編碼保護(hù)性抗原的基因

與能在真核細(xì)胞中表達(dá)的載體DNA重組，重組的DNA可直接注射（接種）到動(dòng)物（如

小鼠）體內(nèi)，刺激機(jī)體產(chǎn)生體液免疫和細(xì)胞免疫。

5）基因工程活疫苗：包括基因缺失苗、重組活載體疫苗及非復(fù)制性疫苗三類。

6）多價(jià)苗和聯(lián)苗多價(jià)苗是指將細(xì)菌（或病毒）的不同血清型混合制成的疫苗，如

巴氏桿菌多價(jià)苗、大腸桿菌多價(jià)苗、口蹄疫0、A型雙價(jià)苗。聯(lián)苗是指由兩種以上的

細(xì)菌或病毒聯(lián)合制成的疫苗，一次免疫可達(dá)到預(yù)防幾種疾病的目的。如豬瘟一豬丹

毒一豬肺疫三聯(lián)苗，新城疫一減蛋綜合癥一傳染性法氏囊病三聯(lián)苗，犬的六聯(lián)苗等。

7）寄生蟲(chóng)疫苗

提問(wèn)：同學(xué)們見(jiàn)過(guò)或接種過(guò)什么疫苗？

（三）生物技術(shù)與疾病診斷

1、基因診斷

運(yùn)用基因在分析的手段檢測(cè)致病基因，為臨床診斷提供依據(jù)?；蛟\斷使臨床診斷

發(fā)生了重大變革。

1）DNA分子雜交法一一不同來(lái)源的單鏈DNA,在一定條件下，通過(guò)堿基配對(duì)形成雙

鏈DNA雜合分子的過(guò)程稱DNA分子雜交。DNA分子雜交法通常要制作特定的探針，

即對(duì)天然的或人工合成的DNA片斷進(jìn)行放射性同位素標(biāo)記的或熒光標(biāo)記制成探針，

經(jīng)分子雜交后，檢測(cè)放射性同位素或熒光物質(zhì)的位置，尋找與探針互補(bǔ)的DNA。DNA

分子雜交法作為一種重要的分子生物學(xué)分析技術(shù)，己廣泛應(yīng)用于測(cè)定基因拷貝數(shù)、

基因定位以及疾病診斷等。

2）多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）技術(shù)一一PCR是多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的簡(jiǎn)稱，它是一種在體

外模擬自然界DNA復(fù)制過(guò)程的DNA擴(kuò)增技術(shù)。PCR技術(shù)具有操作簡(jiǎn)便、快速、特異

和靈敏的特點(diǎn)。在PCR反應(yīng)過(guò)程中，DNA每擴(kuò)增一次，都包括變性、復(fù)性和延伸3

個(gè)步驟，經(jīng)約30次擴(kuò)增就可迅速將待擴(kuò)增DNA擴(kuò)增數(shù)百萬(wàn)倍。這表明，利用PCR

技術(shù)能使樣品中的不能被檢測(cè)到的極微量的DNA迅速擴(kuò)增到可檢測(cè)的水平。PCR技

術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，促進(jìn)了基因診斷的發(fā)展。

舉例：B-地中海貧血病的基因診斷

（四）生物技術(shù)與生物制藥一基因工程藥物

1、概況

基因工程藥物的定義：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（微生物、哺乳動(dòng)物細(xì)胞或人體組織靶細(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，從而成為蛋白類藥或疫苗。這

就稱為基因工程藥物。若目的基因直接在人體組織靶細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，就成為基因治療,

但目前尚沒(méi)有基于基因治療技術(shù)的藥物被正式批準(zhǔn)。

2、美國(guó)基因工程藥物的發(fā)展前景

美國(guó)是現(xiàn)代醫(yī)藥生物技術(shù)的發(fā)源地，其基因工程技術(shù)研究開(kāi)發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化居于世界

領(lǐng)先地位。美國(guó)已擁有世界上一半的生物技術(shù)公司和一半的生物技術(shù)專利。1996年

美國(guó)就已有1300多家專門從事生物技術(shù)產(chǎn)品研究開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的公司（其中70%是從

事醫(yī)藥產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)公司），其銷售額達(dá)101億美元之多，年增長(zhǎng)率為12%。這其中

20%的公司已上市。據(jù)1998年美國(guó)藥學(xué)會(huì)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)FDA已批準(zhǔn)了56種生物技術(shù)

醫(yī)藥產(chǎn)品上市，其中絕大多數(shù)為基因工程藥物。此外，還有200多種基因工程藥物

正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)，其中至少有五分之一的產(chǎn)品將可能在今后10年內(nèi)上市。1999

年美國(guó)基因工程藥物的銷售額為75.6億美元（占生物技術(shù)產(chǎn)品總額的75%）,年

增長(zhǎng)率為12.6%?；蚬こ趟幬餅槊绹?guó)的一些公司創(chuàng)造了豐厚的回報(bào)，取得了巨大

的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，這可以從下表中的數(shù)據(jù)反映出來(lái)：

多媒體展示美國(guó)10大生物技術(shù)藥品

據(jù)美國(guó)藥物研究和制造商協(xié)會(huì)（PHRAM）的最新調(diào)查顯示:在美國(guó)有369種生物技術(shù)藥

品用于200多種疾病，包括用于癌癥和相關(guān)疾病的175種藥品或疫苗”最近，美國(guó)

又有20種生物技術(shù)產(chǎn)品提交銷售申請(qǐng),其它的107種正處于或己完成第三階段的試

驗(yàn)。

多媒體展示表一非癌癥類生物技術(shù)藥品數(shù)量統(tǒng)計(jì)

種類數(shù)

感染疾病39

神經(jīng)疾病28

心臟病26

呼吸疾病22

艾滋病/免疫缺陷病毒感染&相關(guān)的疾病19

自動(dòng)免疫疾病19

皮膚病19

13

消化疾病11

遺傳疾病11

血液病9

糖尿病和相關(guān)疾病7

不育癥5

眼科疾病3

生長(zhǎng)疾病3

骨質(zhì)疏松2

妊娠預(yù)防2

合計(jì)238

3、中國(guó)基因工程藥物的發(fā)展前景

多媒體展示表二我國(guó)已上市的基因工程藥物

品名研制單位生產(chǎn)單位

中國(guó)預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院，衛(wèi)生部長(zhǎng)

1人a1b干擾素春生物制品研究所，衛(wèi)生部上海深圳科興生物制品有限公司（賽若金）

生物制品研究所

沈陽(yáng)三生制藥股份有限公司（因特芬）.海南新大

衛(wèi)生部長(zhǎng)春生物制品研究所，廣

洲藥業(yè)有限公司（川爾芬）.浙汀東陽(yáng)市吳守聯(lián)合

州醫(yī)學(xué)院

2人a2a干擾素生物技術(shù)研究所，深圳科興生物制品有限公司，武

漢天奧制藥有限公司（栓劑）.天津華立達(dá)生物工

程公司

安徽安科生物高科技有限公司（安達(dá)芬），麗珠集團(tuán)

長(zhǎng)春生物制品研究所

蘇州新寶藥廠（隆化送）,哈爾濱金亞哈爾濱生物

制品有限公司（利能），上海華新生物高技術(shù)有限

3人a2b干擾素

公司，天津華立達(dá)生物工程公司，蘇州新良藥廠

4人Y干擾素上海生物化學(xué)研究所，中國(guó)預(yù)防

上?？寺∩锔呒夹g(shù)有限公司，

醫(yī)學(xué)科學(xué)院，丑生部上海生物制

珠海麗珠制藥有限公司

品研究所，第二軍醫(yī)大學(xué)

沈陽(yáng)三生制藥股份有限公司（英路因）,山東金泰

中科院上海生化所，軍事醫(yī)學(xué)科生物工程公司,山東泉城生物技術(shù)研究所，深圳新

學(xué)院生物工程所，中國(guó)藥科大學(xué)，生命藥業(yè)有限公司（悅康仙），北京四環(huán)生物工程

5人白介素一2（注一2）

上海醫(yī)工院，長(zhǎng)春生物制品研究制品廠（憔路生），上海華新生物高技術(shù)有限公司

所，預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院病毒所（辛洛爾）.江蘇金絲利有限公司（因特康），長(zhǎng)

春生物制品研究所（安特路克）

上?？寺∩锔呒夹g(shù)有限公司

沈陽(yáng)三生制藥有限公司（益比奧）

南京軍事醫(yī)學(xué)研究所，第二軍醫(yī)

6人促紅細(xì)胞生成素（EPO）南京華欣生物藥業(yè)有限公司（寧紅欣），山東東阿

大學(xué)

阿膠公司，山東永銘偉漢生物藥業(yè)有限公司，成都

地友藥廠，海南亞龍生物醫(yī)學(xué)研究所

杭州九源基因工程有限公司（吉粒芬），長(zhǎng)春金賽藥

7人粒細(xì)胞集落刺激因子中國(guó)強(qiáng)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院，軍事醫(yī)學(xué)業(yè)有限公司，北京白過(guò)園生物技術(shù)貨任公司，上海

（rhG-CSF）科學(xué)院放射研究所三維生物技術(shù)有限公司，北海方舟基因重組制狗公

司

海南華康生物制品研究所，哈爾濱里亞哈爾生物制

軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)所，中國(guó)預(yù)

8人粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落剌激因子品有限公司（里亞爾），華北制藥集團(tuán)（古姆欣）.

防醫(yī)學(xué)科學(xué)院病帝所，南京軍事

（rhGM-CSF）廈門特寶生物工程有限公司，北京北醫(yī)聯(lián)合生物工

醫(yī)學(xué)研究所

程公司

9組織纖溶的原激活劑（tPA）北京醫(yī)科大學(xué)南京塞爾生物工程研究所

10鏈激而(r-SK)上海醫(yī)科大學(xué)上海實(shí)業(yè)醫(yī)大生物技術(shù)有限公司

華北制藥集團(tuán)

長(zhǎng)春生物制品研究所，北京生物

11乙肝疫苗（CH0,痘苗病毒）長(zhǎng)春生物制品研究所

制品研究所

北京生物制品研究所

乙肝疫苗（酵母重組）引進(jìn)美國(guó)Merck公司技術(shù)由北京、深圳生產(chǎn)

12堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子暨南大學(xué)暨東生物工程研究所珠海東大生物制藥有限公司（貝復(fù)洛）

杭州天目北斗生物制品有限公司

13凍干表皮生長(zhǎng)因子中科院遺傳所上海長(zhǎng)江（集團(tuán)）股份有限公司

河北省培陶生物制藥廠

上海生物制藥廠

14人生長(zhǎng)激素中科院上海細(xì)胞所

長(zhǎng)春金賽藥業(yè)有限公司

15重組人胰島素吉林通化東寶藥業(yè)股份行限公司吉林通化東寶藥業(yè)股份仃限公司（甘舒霖）

多媒體展示表三進(jìn)入臨床試驗(yàn)的基因工程藥物

類別臨床I期蛤床11期臨床HI期

凝血因子VIIIX

細(xì)胞剌?激因子SCFTP0

岐化酶S0D

骨形成蛋白、類胰島素生長(zhǎng)因

生長(zhǎng)因子肌營(yíng)養(yǎng)因子、血小板衍生生長(zhǎng)因子

子、EGF

人生長(zhǎng)激BGF

干擾素

單抗人源化單抗

組織溶纖原激活劑

白細(xì)胞介素IL-11IL-la、IL-1PIL-3,JL-6IL-2IL-4,IL-12

疫苗CEAIISV,流感病毒

前陵肽尚尿酸氧化酣

激素人促卵泡素甲狀旁腺素、降鈣素胰而血糖素、促黃體生成素、甲狀腺剌激素

松馳素、Hb、白蛋白、殺菌/滲透增強(qiáng)蛋白、

其他水蛭素衍生物

可溶性補(bǔ)體受體I型

（五）生物技術(shù)與生物療法

1、基因治療

基因治療（GENE-BASEDTREATMENT）?；蛑委熅褪菍⑼庠椿蛲ㄟ^(guò)載體導(dǎo)入人體內(nèi)

并在體內(nèi)（器官、組織、細(xì)胞等）表達(dá)，從而達(dá)到治病目的C

2、干細(xì)胞的利用

干細(xì)胞是一類具有自我更新和分化潛能的細(xì)胞。它包括胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。

干細(xì)胞的發(fā)育受多種內(nèi)在機(jī)制和微環(huán)境因素的影響。目前人類胚胎干細(xì)胞已可成功

地在體外培養(yǎng)。最新研究發(fā)現(xiàn)，成體干細(xì)胞可以橫向分化為其他類型的細(xì)胞和組織,

為干細(xì)胞的廣泛應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

1）干細(xì)胞研究的最新進(jìn)展

舉例：神經(jīng)性疾病

干細(xì)胞修復(fù)心臟干細(xì)胞治療糖尿病腫瘤干細(xì)胞

2）我國(guó)干細(xì)胞研究現(xiàn)狀

多媒體幻燈片展示我國(guó)干細(xì)胞研究現(xiàn)狀

3）展望：在20XX年12月舉辦的第二屆國(guó)際干細(xì)胞研究進(jìn)展學(xué)術(shù)研討會(huì)上，國(guó)外

專家一致認(rèn)為中國(guó)的干細(xì)胞研究與世界同步。

（六）人類基因組計(jì)劃

1、人類基因組計(jì)劃簡(jiǎn)介

人類基因組計(jì)劃（humangenoireproject,HGP）是由美國(guó)科學(xué)家于1985年率先提出，

于1990年