现代生物技术与人类概论

1、现代生物技术与人类,现代生物技术 21世纪高新科技与支柱产业,0.1现代生物技术革命 生物技术定义 生物技术产生与发展 基因重组实验及其意义,1：生物技术定义： 以生命科学为基础，应用自然科学和工程学原理，设计和构建具有特定生物学特性的新型物种或品系，依靠生物体（微生物、动物、植物）的生命活动，对物料进行加工以提供产品或为社会服务的综合性技术体系。,现代生物技术范畴 基因工程 细胞工程 发酵工程 酶 工 程 生化工程,基因工程 将不同生物基因在体外进行人工切割、组合并和载体（质粒、噬菌体、病毒、人工染色体）连接；然后转入微生物、或动、植物细胞内进行扩增，并使转入基因在细胞内表达，生产所需要的蛋

2、白质或有目的地改造生物种性的一整套技术体系。,细胞工程 通过科学设计在细胞水平上有目的地改变细胞遗传特性，以研究、开发、利用各类细胞的工程技术体系。包括植物细胞工程（组织培养与次生代谢产物生产、原生质体制备与融合、人工种子制备、单倍体诱发与利用）、动物细胞工程（组织培养、细胞融合、细胞核移植、染色体移植、干细胞研究与利用）、微生物细胞工程（细胞融合）。,发酵工程 将微生物学、细胞学、生物化学和化学工程学有机结合，利用细胞（微生物细胞、动植物细胞）生长代谢活动来大规模生产各种有用物质的工程技术体系。,酶工程 研究酶制备生产和应用的一门技术，包括酶制剂制备、酶固定化、酶分子修饰与改造、酶生物反应器

3、设计与优化等。,生物化学工程 对生物物质进行分离、提取、纯化，并加工成产品；生物反应设备优化设计、分离提取机制以及相关的工程技术体系的研究与应用.,现代生物技术的产生与发展,1917年：Karl Ereky 首先使用“生物技术” 1943年：大规模生产抗生素（青霉素）； 1944年：Avery证明DNA是遗传物质； 1953年：Watson Crick 阐明DNA双螺 旋结构； 19611966年：破译遗传密码； 1967年：获得了DNA连接酶 1970年：Smith Wilcox 分离出第一个 限制性内切酶； Khorana发现T4连接酶；,1972年：Khorana合成完整tRNA基因；

4、1973年：Boyer Cohn 建立了DNA重 组技术； 1975年：Kohler Milstein 建立了单 克隆抗体技术； 1976年：第一个基因重组规则问世； DNA测序技术诞生； Genetech CoLtd成立；,1978年： Genetech CoLtd在 EColi 中成功表达胰岛素； 1980年：美国最高法院裁定基因操作微生物 可获得专利； 1981年：第一台DNA测序仪问世； 第一个McAb试剂盒在美国获准使用； 1982年：重组疫苗在欧洲生产、使用； 第一只转基因小鼠获得成功；,1983年：基因工程Ti质粒用于植物基因工程； 1988年：PCR技术诞生； 1990年：美国

5、批准第一个体细胞基因治疗 方案； 人类基因组计划启动； 1997年：Ian Willmut 培育出第一只克隆 羊“DOLLY”；,1998年：美国批准DIDS疫苗进行人体实验； 日本培育出克隆牛、英国、美国培 育出克隆鼠等； 2000年：人类基因组草图宣告完成 2001年：中国山东农业科学院培育出克隆 牛、山羊； 2002年：完成对水稻基因组序列草图测定 2003年：人类基因组序列图绘制成功，人类基因 组计划完成。,基因重组实验及其意义,重组实验步骤,重组实验步骤：,EcoR 酶解,E coli,转化细胞,重组质粒,T4连接酶,pSC101,DNA重组实验意义： 1）提出基因克隆策略；2）制备

6、高产菌种；3）原核、真核细胞均可作为生物加工厂生产生物活性物质；4）简化许多有用化合物、大分子生产过程；5）动植物细胞均可用来生产改基因产品；6）简化新药开发、检测系统；,0.2 现代生物技术前景,现代生物技术对社会经济、技术发展的影响 生物技术与医药 生物技术与现代农业 生物技术与工业生产和环境保护 现代生物技术与能源,现代生物技术商业化与产业化 特 点,商业化前景： 商业化前景光明， 经济回报、社会效益巨大， 产业化速度极快。,商业化特点： 1）典型技术密集型企业，研究生产一体化模式得到良好体现；例： 2） 市场迅速扩大，例： 3） 世界各国巨额投入，例： 4） 现代生物技术产品不断增加

7、5） 经营生物技术产品企业竞争剧烈，例： 6） 研究目标集中、产品更家专一 7） 医学生物技术产业发展最快,现代生物技术产业前景： 应用广泛、发展迅速，有可持续发展性，原料有再生性，生产污染小或对环境有保护作用。为21世纪朝阳产业。,医药方面：A：生物技术制药，B：诊断预防和治疗传染病，C：基因治疗 农业方面：A；转基因农作物，B：微生物杀虫剂、除草剂：C：植物病微生物防治，D：微生物肥料 工业与环保：A：发酵发、酶法生产氨基酸，B：抗生素发酵 ，C：新型生物技术产品（靛蓝、黄胶原、合成橡胶、可降解塑料），D：生物采矿E：超级细菌降解石油,令人关注的现代生物技术安全性问题： 将外源性基因引入生

8、物体，尤其是人体后是否会破坏细胞生长的重要基因，是否会激活癌基因，从而产生一些难以预料的结果。基因工程改造微生物是否会导致一些致病力极强、难以控制的新型病原微生物出现；这些经过改造的微生物如果逸出实验室并扩散，是否有可能会导致某些可怕疾病的流行，或被某些人利用作为生物武器，使笼罩在人类头上的生存阴影日益增大。经过基因改造的生物体是否会对其它生物或环境造成危害；转基因作物是否会对人类健康和环境造成一些难以预料的长期影响。使用和开发基因工程生物是否会降低自然界遗传多样性等等。,现代生物技术可能会引起一些社会伦理和法律问题： 人是否也可以成为基因操作的对象，基因诊断程序是否会侵犯个人隐私权，遗传检测

9、是否会带来诸如性比例失调等社会问题。对生殖细胞进行基因操作给人类提供了无限改变自身的可能性，甚至可以改变人种，由此将会产生什么样的社会后果。究竟该由谁来决定对一个人进行基因改造，是父母、政府、医生、或是“未来人”本身；这些决定是否属于侵犯人权的行为。 克隆人是否会扰乱正常的社会伦理纲常，是否会对人类自身进化产生影响，是否可能会被一些人用来制造所谓的超人而破坏世界和平。 对现代生物技术进行经济资助是否会影响或限制其它重要技术的发展，现代生物技术专利申请是否会阻碍科学家之间的思想交流。将转基因动物的器官移植给人类，对动物和人类本身是否人道；用含有人类基因的生物体作为食品或饲料是否是对人类自身的不尊

10、重。素食主义者感到，将动物基因转入植物是现代生物技术对其人权的侵犯。,0.3 现代生物技术与中国,现代生物技术发展趋势 1） 继续在保健医疗、制药、农业、食品、环境等方面发挥主要作用 2） 能源开发方面：生物技术提供新能源在不远的将来取代石油有很多问题，但发展潜力巨大 3） 通过细胞诱变、细胞融合、胚胎工程、克隆技术、基因工程获得优良动植物品种 4） 动植物生物反应器 5） 基因组计划取得较大进展，防病治病能力提高,中国现代生物技术应用成果 已形成中国自己的新型诊断试剂产业 生物技术制药的某些领域以达到国际领先水平 农业生物技术进展明显 家禽胚胎工程挤身世界前列 动物基因工程获可喜成果,中国现代生物技术基础研究成果 基因克隆方面 新兴基因工程表达系统、调控元件与高效表达研究 基因结构研究 人类基因组研究 肝癌及某些相关疾病基因研究