第九章 生物技术.ppt

1、第九章 生物技术,第一节 发酵工程 第二节 细胞工程 第三节 基因工程,二十一世纪人类社会面临：,人口剧增 食品短缺 资源匮乏 环境污染加剧 疑难病治疗等重大问题,生物技术的强大生命力 生物资源的可再生性，在常温常压下生产珍贵产品 节约能源和资源，减少环境污染； 增加粮食生产，开辟食物的新来源； 解决疑难病的治疗； 对传统的旧行业技术改造,发酵工程,给微生物一个最适合生长的条件，利用微生物的代谢功能，通过现代化工程手段生产人类所需的产品，又叫微生物工程。 传统发酵工程生产酒精类饮料、醋酸和面包。 现代发酵工程还生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥

2、料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。,微生物的发酵,1.酒精发酵,2.乳酸发酵,酵母菌,乳酸菌,乳酸菌、酵母菌等微生物的细胞呼吸也称为发酵。,巴斯德的贡献,从酒精发酵到微生物学的建立 巴氏消毒 免疫学 遏制狂犬病,青霉素和抗生素,弗莱明的无意发现 浓缩和大量生产 其他抗生素的发现,目的生物体 微生物 植物细胞 动物细胞,选育技术 常规技术 细胞融和技术 基因重组技术,培养技术 工程放大 过程控制和优化 生物反应器设计,分离精制技术 固液分离技术 膜分离技术 层析分离技术 其他分离技术,产品,发酵工程技术,发酵工程技术,特点：在常温

3、常压下进行，耗能少相对投资少，见效快 应用： 食品 制药-青霉素，抗生素，基因工程技术药物 替代化工合成 用微生物发酵的方法开发能源 环境污染的防治,细胞工程 有目的，有计划地改造细胞，能达到细胞产物及组织本身的规模生产。包括动物植物细胞和组织培养技术；细胞融合技术；细胞核及细胞器移植技术。,应用： 植物体细胞组织培养技术-试管苗，茎尖脱毒技术 单克隆抗体 细胞核移植技术,克隆动物技术： 1997年2月27日，自然杂志报道了一项震惊世界的科学创举，英国胚胎学家维尔穆特博士领导的研究小组，应用克隆技术，成功地复制了一头雌性芬兰塞特绵羊多莉。证明一个已经完全分化成熟的体细胞，还能像胚胎细胞一样，其

4、细胞所具有的遗传信息也能指导产生新的个体。 动物-人体异器官移植。 用动物乳腺生产药用蛋白质，来治疗疑难病。 良种培育。,动物克隆,1996年7月名为多莉的世界第一只克隆羊在英国爱丁堡大学诞生。,克隆羊的过程,二十世纪五十年代，DNA双螺旋结构学说发现 二十世纪七十年代，重组DNA技术，单克隆抗体技术，第一个基因工程药物脱颖而出 二十世纪八十年代，第一株转基因植物，第一例转基因动物横空出世 二十世纪九十年代，克隆动物和人类基因组计划呱呱坠地,1953年，美国生物学家，沃森，英国物理学家，克里克，发现了DNA由两条螺旋多核苷酸链组成。为人类揭开生命的秘密奠定了基础。,基因是带有遗传效应的DNA片

5、段,基因工程-重组DNA技术： 利用人工手段去改造生物的遗传性状 按照人们的预想重新设计生命的过程 人工创造新生物并给予生物以新功能的过程 单克隆抗体技术： 1975年，英国科学家米尔斯坦利用细胞融合技术将一个B型淋巴细胞，和一个骨髓瘤细胞融合在一起形成一个杂交瘤细胞，其产生的抗体叫做单克隆抗体 第一个基因工程药物： 1977年11月美国人工方法化学合成了人生长激素释放抑制素基因，具有工程菌的功能。将其置于微生物发酵罐里，繁殖，其代谢产物含有人生长激素释放抑制素.,(人生长激素释放抑制素),（1B干扰素）,第一株转基因植物：1982年美国和比利时的学者，分别把细菌中抗碘那霉素基因转入向日葵，烟

6、草和胡萝卜的细胞中，使这些植物的抗药性提高八倍多。 第一例转基因动物：1980年美国华盛顿大学和宾西法尼亚大学的学者，把大老鼠的生长激素基因与小老鼠的一段基因拼接在一起组成一个重组体，把这个重组体注射到小老鼠的受精卵里，再把受精卵移植到借腹怀胎的雌鼠体内，生下的小鼠其生长速度比普通小鼠的平均生长速度快50%。,小鼠,人类基因组计划：1990年开始启动，计划15年内完成 人类全部基因组30亿个碱基对的排列顺序的测定和图谱分析。即把人体内十万个基因所在的位置确定下来，把基因分离出来，研究其功能，认识基因和疾病的关系。 一般把找到的基因称为靶基因。基因治疗就是对相关的基因进行抑制或调整。所有的药物开

7、发，是先在靶基因上实验的。因此有了基因，就可以制造基因工程诊断试剂，基因工程治疗药物，甚至形成治疗这种疾病的药物产业。,人类基因组计划,人类基因组计划：人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划、 阿波罗登月计划并称为人类自然科学史上的三大计划，但它对人类自身的影响将远远超过其他两项计划。一整套基因组决定着物种的繁殖、活动、进化与死亡。,破译人类生命的天书,1.事件 2003年月日,美国联邦国家人类基因组研究项目负责人弗朗西斯柯林斯博士今天中午隆重宣布，人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的所有目标全部实现。 这样，由美、英、日、法、德和中国科学家经过年努力共同绘制完成了人类基因组序列图，在人类揭示

8、生命奥秘、认识自我的漫漫长路上又迈出了重要的一步。,2.意义 人类基因组计划的意义在于将人类自身基因组信息这部“天书”中的“字母”编译成我们可以读懂的文字。这是人类第一次较为全面的认识关于我们自身的生长、发育、健康、进化等方面的基因组信息。,3.中国的贡献 “1 % 项目” 各国所承担工作比例约为美国，英国，日本，法国.，德国.，中国。,人类基因组计划时间表,1990年，人类基因组计划在美国正式启动。 1991年，美国建立第一批基因组研究中心。 1993年，桑格研究中心在英国剑桥附近成立。 1997年，法国国家基因组测序中心成立。 1998年，中国在北京和上海设立国家基因组中心。 1999年，

9、中国获准加入人类基因组计划，承担1%的测序任务，成为参与这一计划的惟一发展中国家。 2000年6月26日，中、美、日、德、法、英等6国科学家宣布首次绘成人类基因组“工作框架图”。 2001年2月12日，六国科学家联合在学术期刊上发表人类基因组“工作框架图”及初步分析结果。 2001年8月26日，人类基因组“中国卷”的绘制工作宣告完成。 2003年4月14日，中、美、日、德、法、英等6国科学家宣布人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的所有目标全部实现。 2004年10月，人类基因组完成图公布。 2005年3月，人类X染色体测序工作基本完成，并公布了该染色体基因草图。,基因工程（重组DNA技术) 用人工方法把不同生物的基因分离出来，在体外进行剪切，拼接，重组在一起，然后把重组体放回宿主细胞内繁殖，最终获得基因产物。既用人工的手段改造生物的遗传性状，获得基因产物。,应用： 基因工程药品 转基因植物 预防疾病 免疫避孕 转基因动物 基因治疗 基因诊断 人类基因组计划,基因工程,微生物,工程菌,发酵工