现代生物技术.ppt

1、现代生物技术概论，第1章生物技术概论，科学技术和医学遗传学的发展与现代医学分子遗传学和先进技术的发展密切相关，尤其是：细胞融合技术和DNA重组技术这两种生物技术，发挥着重要的作用。19世纪：细胞是生命的基本单位细胞理论：细胞是动植物结构和功能的基本单位，一切生命现象都是在细胞的基础上表达的。人类知道自然的要求。随着反向生物学的出现，生物技术诞生于20世纪80年代。生物技术的地位是世界新技术革命的主角之一。生物技术，连同新材料和信息技术(包括微电子和计算机)，已经成为新工业革命的三大支柱之一；阳光科技、朝阳产业和黄金工程已经引起了世界各国的广泛关注。21世纪是生物生命的世纪，生物技术将成为21世

2、纪高科技革命的核心内容。生物技术的重要性有助于解决主要的全球性问题：资源(能源)、人口、食物、生态环境、健康和疾病、战争和灾难；推动传统产业的技术改造和新产业的形成，对人类社会生活产生深远的革命性影响；生物技术是一种新生事物，正迅速走向日常生活的各个方面，并将为人类的发展做出贡献。专注于1。生物技术的概念和内容。生物技术的特点和重要性。学习生物技术的意义在于创新。根据你的专业选择你需要的生物技术。第一节。生物技术的概念和内容。生物技术的定义和内涵。生物技术，也被称为生物工程，现在被称为3360生物技术。1.定义：1982年采用的概念是国际上采用的。生物技术是指应用生物科学和工程原理，依靠生物系

3、统作为反应器，对材料进行加工和转化，以获得人类所需产品的技术。现代生物技术的定义：以现代生命科学为基础的综合科学技术，它将生物系统与工程技术有机地结合起来，按照预先设计，在不同层次上定向转化生物遗传性状或加工生物原料，生产对人类有用的新产品(或达到某种目的)。2。关键点：对象是具有遗传特征的生物：包括病毒、细菌、植物、动物甚至人类。许多不同层次的生物系统研究：从大分子(DNA、RNA、蛋白质、酶)、亚细胞、细胞、组织、器官到全身。通过人类思维、设计方案、定向修改、加工和制造过程，并通过外部联系，应用工程原理：在：目的产品中有三个新特征、新遗传功能、新遗传性状和新物种。必须有满足人类需求的工业、

4、农业、医疗和食品产品。高新技术起着重要的作用。生物技术的产生和发展，生物技术的发展分两个阶段，传统生物技术和现代生物技术。传统生物技术，传统生物技术的发展(经典现代)1000多年前，当人们用发法制作酒、醋、酱和食物时，它主要是生物技术的体验阶段。19世纪，人们有意识地大规模使用酵母进行发酵，形成了一个产业。20世纪初，生物技术的概念被提出。1928年，随着青霉素的发现，生物技术从简单的食品和饲料制备扩展到了抗生素产品，从此这一行业蓬勃发展。在20世纪50年代和60年代，生物技术为氨基酸发酵和酶制剂工业增加了新成员。传统生物技术具有以下特点：产品主要通过微生物初级发酵获得，但仅限于微生物发酵和化

5、学工程领域。微生物遗传物质没有变化，也没有新的微生物遗传特征出现。生产过程简单，上游主要是培养大量微生物，加工原料，即发酵转化，通过诱变培育良种，而下游主要是提纯2.现代生物技术自1953年以来，分子遗传学、DNA转移和重组工程有性生殖、转基因技术的兴起和发展：细胞工程转基因药物、转基因动植物的无性生殖、克隆技术、改变生物体遗传性状、使高产工程菌易于分离和简化生产过程；扩大反应器的范围，从发酵罐到细胞、植物和动物的天然生物反应器。特别是，可以使用DNA重组技术。20世纪80年代，现代生物技术的发展日新月异，成为代表21世纪的新技术发展方向和具有广阔应用前景的新学科、新产业。传统生物技术已被现代

6、生物技术所取代，生物技术一词实质上已成为现代生物技术的简称。生物技术的特点(八高一低)、高水平：即学科先进，是知识和技术密集型产业，是处于分子水平和前沿的新技术。高度综合性：跨学科专业，位于多学科发展的交汇点，涉及许多行业和广泛的领域。与其他技术相比，在资金、人员、设备、试剂和研发方面的投资是巨大的。随着竞争的加剧，国家、行业和单位在技术、时效性、知识和人才等方面展开了激烈的竞争。高风险，上述原因造成一定的风险，而技术风险带来高风险。效率高，适用性强，产品针对性强，易于商业化。从事生物技术就像种树，会带来丰硕的果实。例如，虽然干扰素的投入高达几百万美元，但其产值在几年内将达到30亿美元，用于治

7、疗疾病将带来巨大的经济和社会效益。在解决人类面临的许多难题方面，没有任何工业能与生物技术相比。高智能：具有创新性和突破性，能够根据人类的需要改变和创造生物的遗传特征。它要求在人才、计划、设计、流程和产品方面有所不同。从认识、利用和改造阶段到改造和创造阶段。高控制：采用工程手段，易于自动化、程序化控制和连续生产。低污染：生物技术以生物资源为对象，生物资源是可再生的，是可再生的资源。具有不受限制、污染小、周期短的优点。生物技术与其他学科的关系，生物技术的内容，医学生物技术，制药生物技术，动物生物技术，农业生物技术，海洋生物技术，微生物生物技术，注：以上十个项目是国家科委上报的统计数字，并注意以下三

8、个概念：上游项目：是生物技术的实验室研究阶段，应用基础研究和生产三个新产品的源头。下游项目：是扩大生物技术生产、加工和应用的阶段，使三个新产品实现商品化、工程化和企业化，是效益阶段。上游工程：实验室研究和开发阶段，包括通过基因、细胞、干细胞、转基因生物和组织工程获得优良菌株、细胞系或固定化细菌。中游项目：中游加工以生物反应器为中心，优化和扩大生产过程。下游工程：从反应溶液中提取目标产物并精制成合格产品。基因工程(最初是一个通用的概念，现已不再使用):它的基本含义是指人工操作、重组和定向重建来自不同来源的物质以获得具有新基因特征的新项目的技术。对象包括：细胞、亚细胞、染色体、核酸分子、基因等。包

9、括大多数上游项目。生物技术涉及的具体技术包括：基因重组技术、细胞培养和融合技术、抗体制备技术、干细胞培养和定向分化、显微注射技术、动物饲养技术、转基因技术、胚胎克隆、细胞和酶固定化技术、发酵技术、生物反应器、蛋白质分离纯化、生物大分子合成纯化、生物大分子2.定义体外切割和拼接DNA、重组遗传物质、通过载体将它们转移到细胞中进行扩增和表达、获得人类所需的产品或构建新的生物类型的技术。在文献中，诸如DNA重组、分子克隆、基因克隆和基因工程等名词经常与基因工程混在一起。事实上，主要内容是相似的，但区别在于突出内容的不同。3.应用(稍后详述)。靶基因、基因载体、重组、切割、连接、转移、筛选、表面、一般

10、技术路线、(2)细胞工程，1。受试者3360细胞，2。定义：(1)广义细胞融合技术：在特定的条件下(环境、融合技术)，不同的细胞融合得到含有双亲基因的杂交细胞，改变杂交细胞的传递物质，从而达到改造物种、创造新物种的目的。(2)狭义：淋巴细胞杂交瘤技术：骨髓瘤细胞淋巴细胞融合(单克隆抗体的制备)。(3)现代概念：扩展了广义概念，指的是在体外培养和繁殖细胞，根据人们的意愿改变细胞的某些生物学特性，获得有用的产品或改进生物学品种的技术。细胞工程包括：细胞融合技术工程细胞移植，即在有目的地修饰细胞的遗传特征后，将其植入体内。细胞周转、染色体导入和细胞器导入技术、胚胎细胞植入。3.分类：微生物细胞工程，

11、如原生质体融合和试管细菌。植物细胞工程，一种新的土豆和西红柿品种于1978年培育出来。动物细胞工程。4.在单克隆抗体制备中的应用在诊断和治疗方面取得了突出的成就。细胞工程、供体基因(大肠杆菌)、(干扰素基因)、受体基因、重组基因、植入受体细胞核(大肠杆菌、酵母)、发酵、分离、生物制剂(干扰素、胰岛素等)、废液、(3)蛋白质工程，对象： 2。定义：在通过X射线衍射和晶体分析了解蛋白质的三维空间结构和功能关系的基础上，利用计算机和分子设计辅助技术，我们可以在DNA分子水平上改变或改变其序列，从而改变蛋白质分子的氨基酸序列，人为地改变蛋白质分子的形状和功能，使其具有新的遗传特征。3。核心：蛋白的空间

12、结构，DNA重组，蛋白质功能域构象的人工定向修饰，从而使功能发生改变。这被称为生物技术发展的第二次浪潮，例如增加或减少人工二硫键和取代氨基酸以改善或改变活性多肽(激素、酶和细胞因子)的稳定性。(4)抗体工程1。对象：免疫球蛋白基因2。定义抗体工程：通过研究抗体的分子结构和功能关系，有计划地转化抗体基因序列以提高抗体某些功能的技术。20世纪80年代初，抗体基因结构和功能的研究成果与重组DNA技术相结合，产生了基因工程抗体技术。基因工程抗体是一种抗体分子，其基因根据不同的需要进行加工、修饰和重组，然后导入合适的受体细胞进行表达。3。抗体工程的内容完整，抗体的人源化完整；抗体和抗体片段的药代动力学比

13、较；针对抗体片段的多种特异性双功能抗体的构建、展示和筛选；噬菌体展示技术；基因-蛋白质复合文库；细胞表面库；转基因小鼠抗体的产生、稳定性和表达水平；亲和成熟骨骼替换；中和病原体和抗病毒治疗的临床应用细胞内抗体肿瘤治疗和细胞替代疗法疫苗生物传感器和微基质技术在未来诊断中的应用，(5)组织工程(1)。主题：干细胞、组织和器官。2.定义：利用工程和生命科学的原理和方法，在了解正常和病理组织的结构和功能关系以及生长机制的基础上，开发生物组织和器官替代物，通过移植实现组织功能学科的重建、恢复、维持和提高。3.要点：根据正常的组织结构和功能设计方案；选择种子细胞进行培养；选择细胞外基质和生物支架材料；体外

14、构建三维结构替代物；植入体内以替代病理组织。4.应用：组织和器官移植。(6)干细胞工程。干细胞是能够无限期产生各种分化细胞的细胞。这是各种干细胞的统称。一般认为干细胞有几个主要特征：未分化的早期细胞；具有分化成各种特定细胞的能力；它可以无限分割和增值，并产生大量后代；它的子细胞有两种命运：保持干细胞的身份或者分化成特定的细胞。克隆羊多莉、供体母羊、供体羊、卵、体细胞、体细胞核、去核卵、植入受体去核卵、克隆羊多莉、植入外源核卵到代孕母羊的子宫中发育、生长和出生、(7)转基因动物(也称为3360胚胎)转基因动物、受体基因(乳腺基因)、供体基因、(干扰素基因)、植入受体受精卵的细胞核、植入受体动物的

15、子宫、发育和出生带有外源基因的转基因动物(母乳中含有干扰素)、和定义：用特定技术将新的遗传信息(DNA序列)引入早期胚胎受精卵，发育后，获得的动物称为转基因动物或基因工程动物。3.过程：提取蛋白质基因和cDNA人类所需要的；基因重组(基因控制基因载体)；分离培养人工受精卵(如牛)；将重组体转移到受精卵细胞中；植入子宫发育成个体(每个体细胞包含一个新基因)；激活并植入新基因来表达它们(例如在乳房中)；提取目标基因表达产物并进行验证(定性和定量)；进行了安全性和临床试验。4.关键点：必须进行外源新基因转移，在早期整合生殖细胞，发育成外源基因正常表达的新个体，能够遗传后代。5.利用：个肿瘤发生和感染性疾病的动物模型，研究新品种和：个新种、药物生产、动物乳中分泌的TPA和IX因子，并研究免疫机制。图7。胚胎植入输卵管。图为老鼠实验。(8)生物医学工程1对象：人体2定义：从工程学角度研究人体结构、功能和生命现象的科学，为疾病预防和治疗提供新技术、新方法、新仪器和新材料。3目录：生物材料(人工器官、起搏器材料)、康复工程、医学影像(超声、计算机断层扫描、核