1、現(xiàn)代生物技術(shù)PPT課件現(xiàn)代生物技術(shù) 1953年DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)。 1962年諾貝爾生理醫(yī)學獎Rosalind Elsie Franklin照片51號2現(xiàn)代生物技術(shù)1961-1966 破譯了生物界通用的遺傳密碼1972 DNA體外重組技術(shù)建立1976年第一家生物技術(shù)公司Genentech公司成立。1988 PCR技術(shù)問世1997 英國培養(yǎng)出第一只克隆羊“多莉”1990-2003 人類基因組測序工作完成3什么是現(xiàn)代生物技術(shù)？ 應(yīng)用生命科學研究成果，以人們意志設(shè)計，對生物或生物的成分進行改造和利用的技術(shù)。 現(xiàn)代生物技術(shù)綜合分子生物學、生物化學、遺傳學、細胞生物學、胚胎學、免疫學、化學、物理學

2、、信息學、計算機等多學科技術(shù)，可用于研究生命活動的規(guī)律和提供產(chǎn)品為社會服務(wù)等。 現(xiàn)代生物技術(shù)特點運用了DNA重組、細胞融合等技術(shù)的成果。DNA重組技術(shù)產(chǎn)品有：胰島素、干擾素、乙型肝炎疫苗、食品加工酶、生物殺蟲劑、生物殺菌劑等等。最具代表性生物技術(shù)產(chǎn)品為轉(zhuǎn)基因生物與克隆動物的出現(xiàn)。5生物技術(shù)被譽為第三次技術(shù)革命第一次技術(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)改造生命本身生物技術(shù)被世界各國視為一項高新技術(shù),它對于提高國力,迎接人類所面臨的人口、食物、資源、能源和環(huán)境等五大危機及經(jīng)濟問題的挑戰(zhàn)是至關(guān)重要的關(guān)鍵性技術(shù)之一。6生物技術(shù)被譽為第三次技術(shù)革命全球生物

3、企業(yè)現(xiàn)狀據(jù)統(tǒng)計，截至2010年底，全球約有生物技術(shù)企業(yè)4700多家，市場規(guī)模達2500億美元。其中上市生物技術(shù)公司622家。上市生物技術(shù)公司總收入846億美元， 研發(fā)投入228億美元，其中美國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占全球近50%，其次為日本和歐洲。 我國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀據(jù)統(tǒng)計，目前我國生物技術(shù)企業(yè)500家公司，涉及醫(yī)藥生物技術(shù)的企業(yè)300多家，涉及農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的企業(yè)200多家7五大工程 基因工程、細胞工程、蛋白質(zhì)工程、 酶工程、發(fā)酵工程此外還有基因診斷與基因治療技術(shù)、克隆動物技術(shù)、生物芯片技術(shù)、生物材料技術(shù)、生物能源技術(shù)、利用生物降解環(huán)境中有毒有害化合物的技術(shù)生物技術(shù)的主要內(nèi)容8化學工業(yè)生物生理學分

4、子與細胞生物學遺傳學生物化學 微生物學能源與環(huán) 境管理 農(nóng)業(yè)作物改良，動物 食品 疾病診斷 發(fā)酵技術(shù)化工產(chǎn)品 商業(yè)應(yīng)用 健康與制藥 食品革新與加工 蛋白質(zhì)工程 發(fā)酵工程 酶工程 細胞工程基因工程醫(yī)藥學9生物技術(shù)五大工程一、 基因工程二、 細胞工程三、 蛋白質(zhì)工程四、酶工程五、 發(fā)酵工程10 也稱DNA重組技術(shù)，應(yīng)用人工方法分離生物體的遺傳物質(zhì)脫氧核糖核酸(DNA), 或通過化學的方法合成出人工的遺傳物質(zhì)，在體外進行切割、拼接和重組。然后將重組了的DNA導入某種宿主細胞或個體，從而改變它們的遺傳品性,使新的遺傳信息在新的宿主細胞或個體中大量表達，以獲得基因產(chǎn)物(多肽或蛋白質(zhì)或其它物質(zhì))。 一、基

5、因工程(gene engineering) 111、用于提高動物生長速度2、用于生產(chǎn)基因工程藥物3、用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體 畜牧業(yè)中的應(yīng)用12 畜牧業(yè)中的應(yīng)用基因工程藥物例：從轉(zhuǎn)基因羊的羊奶中提取出 治療心臟病的藥物tPA(組織型血纖維溶酶原激活劑)治療：腦血栓、心肌梗塞等DNA重組體導入受體細胞 13生長快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國) 畜牧業(yè)中的應(yīng)用14種植業(yè)中的應(yīng)用1.抗蟲轉(zhuǎn)基因植物 2.抗病轉(zhuǎn)基因植物3.抗逆轉(zhuǎn)基因植物 4.利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)151.抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗蟲轉(zhuǎn)基因植物原理： 分離具有殺蟲活性的基因（如Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制），導入作物，抗蟲性。 例如我國的轉(zhuǎn)基因抗

6、蟲棉，Bt毒蛋白基因-棉鈴蟲抗性。此項技術(shù)的最大好處： 減少化學農(nóng)藥對環(huán)境的污染 且大大降低生產(chǎn)成本16 1986年，美國Beachy研究小組首次將煙草花葉病毒的外殼蛋白基因?qū)霟煵?，培育出抗煙草花葉病毒的煙草植株，開創(chuàng)了抗病毒育種的新途徑?？共』蚍N類: (1)抗病毒基因:病毒外殼蛋白基因、病毒的復制酶基因 (2)抗真菌基因:幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因2.抗病轉(zhuǎn)基因植物抗病毒的轉(zhuǎn)基因小麥、甜椒、番茄等多種作物。17抗逆轉(zhuǎn)基因植物原理：鹽堿、干旱、低溫、旱澇分離抗逆性的基因，導入作物，產(chǎn)生相應(yīng)抗性。耐1NaCl的苜蓿，耐0.8NaCl的草莓，耐2NaCl的煙草。我國科學家劉巖等獲得了耐鹽性明

7、顯提高的轉(zhuǎn)基因玉米植株。張荃等獲得了耐鹽性提高的轉(zhuǎn)基因番茄。3.抗逆轉(zhuǎn)基因植物184.利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)轉(zhuǎn)基因水稻“金大米” 19二、細胞工程(cell engineering) 以細胞為基礎(chǔ)單位，在體外條件下進行培養(yǎng)、繁殖或人為地使細胞某些生物學特性按人們的意愿發(fā)生改變,從而達到改良生物品種和創(chuàng)造新品種;或加速繁殖動、植物個體;或獲得某種有用的物質(zhì)過程。動物細胞培養(yǎng)20單細胞藻類培養(yǎng)一些單細胞低等植物如單細胞藻類的大規(guī)模培養(yǎng)成為細胞工程的重要組成部分獲得蛋白質(zhì)資源、營養(yǎng)食品、精細化工產(chǎn)品等等二、細胞工程21高等植物細胞培養(yǎng) 高等植物細胞具有全能性。脫分化-誘導愈傷組織-分化-獲得幼苗。

8、二、細胞工程22細胞融合、細胞重組、雜交瘤技術(shù) 細胞融合是將不同種類的兩種細胞經(jīng)過特殊處理后放在一起，在某些促融因子作用下發(fā)生融合，形成雜種細胞。細胞重組是把不同種類的細胞的部件重新組合裝配，包括核的移植、葉綠體移植、核糖體重建及線粒體裝配等。雜交瘤技術(shù)是通過細胞融合產(chǎn)生特異雜交瘤細胞。二、細胞工程23三、蛋白質(zhì)工程（protein engineering） 在基因工程的基礎(chǔ)上，結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)晶學、計算機輔助設(shè)計和蛋白質(zhì)化學等多學科的基礎(chǔ)知識，通過對蛋白質(zhì)中基因的人工定向改造等手段，從而達到對蛋白質(zhì)進行修飾、改造、拼接以產(chǎn)生能滿足人類需要的新型蛋白質(zhì)的技術(shù)。 24（1）從生物體中分離純化目的蛋白

9、；（2）測定其氨基酸序列；（3）借助核磁共振和X射線晶體衍射等手段，盡可能地了解蛋白質(zhì)的二維重組和三維 晶體結(jié)構(gòu);（4）設(shè)計各種處理條件，了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 變化，包括折疊與去折疊等對其活性與 功能的影響；（5）設(shè)計編碼該蛋白的基因改造方案， 如點突變；（6）分離、純化新蛋白，功能檢測后 投入實際使用。三、蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程的主要步驟通常包括25三、蛋白質(zhì)工程26四、酶工程(enzyme engineering) 利用酶、菌體細胞具有的特異催化功能，或?qū)γ附Y(jié)構(gòu)進行修飾改造，并借助于生物反應(yīng)器和工藝優(yōu)化過程，有效地發(fā)揮酶的催化特性來生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品的技術(shù)。包括酶、細胞固定化技術(shù)、酶化學修飾技術(shù)和

10、酶反應(yīng)器設(shè)計等。 27酶的應(yīng)用隨著酶的工業(yè)化發(fā)展，酶已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、生活、環(huán)保及科研等領(lǐng)域。五、發(fā)酵工程（fermentation engineering) 利用微生物生長速度快、生長條件簡單及代謝過程特殊等特點，在合適的條件下，通過現(xiàn)代化工程技術(shù)手段，由微生物的某種特定功能生產(chǎn)出人類所需的產(chǎn)品的技術(shù)，又稱微生物工程。 30現(xiàn)代發(fā)酵工程主要指利用微生物、包括利用DNA重組技術(shù)改造的微生物在全自動發(fā)酵罐或生物反應(yīng)器中生產(chǎn)某種商品的技術(shù)?，F(xiàn)代發(fā)酵工程31五大工程間的關(guān)系優(yōu)良動植物品系動、植物個體或細胞基因工程微生物工程菌產(chǎn)品細胞工程發(fā)酵工程蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)或酶酶工程32生物工程對經(jīng)

11、濟社會的影響改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、解決食品短缺提高生命質(zhì)量、延長人類壽命解決能源危機、治理環(huán)境污染制造工業(yè)原料、生產(chǎn)貴重金屬生物工程的安全及其對倫理、 道德、法律、的影響331.改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、解決食品短缺提高農(nóng)作物產(chǎn)量及其品質(zhì)：動物的大量快速無性繁殖 培育動物的優(yōu)良品系 培育抗逆的作物優(yōu)良品系 植物種苗的工廠化生產(chǎn) 生物農(nóng)藥，生產(chǎn)綠色食品發(fā)展畜牧業(yè)生產(chǎn)：34植物種苗的工廠化生產(chǎn)35轉(zhuǎn)基因作物，瓜果蔬菜36生物肥料372.提高生命質(zhì)量、延長人類壽命開發(fā)制造奇特而又貴重的新型藥品 利用細胞培養(yǎng)技術(shù)或轉(zhuǎn)基因動物來生產(chǎn) 蛋白質(zhì)藥物 。疾病的預防和診斷 單克隆抗體既可用于疾病治療，又可用 于疾病的診斷 ?；蛑?/p>

12、療 惡性腫瘤、遺傳病、代謝性疾病、傳染 病等多個治療方案正在實施中。 人類基因組計劃 人類基因組序列圖繪制成功。38基因工程藥物39分子診斷利用PCR技術(shù)或PCR與分子雜交標記相結(jié)合，可以快速準確地檢測出病原性物質(zhì)。親子鑒定40遺傳性疾病 的診斷羊水和胎盤絨毛膜檢測分子診斷41基因治療基因治療即利用基因工程技術(shù)治療人類遺傳性疾病。正常的人類基因可以克隆并引入遺傳病患者的體細胞，以替代、修復或糾正有缺陷的基因。42例：重癥綜合性免疫缺乏癥1990年，轉(zhuǎn)基因T淋巴細胞注射到人體骨髓組織中治療SCID43277次乳腺細胞核移植實驗；獲得29個發(fā)育為8細胞的“胚”；13頭代孕母親；1996年7月5日，

13、羊羔6LL3，被命名為“多莉”?？寺⊙蚣夹g(shù)44克隆羊的意義理論意義：證明已分化的高等動物的體細胞仍然具有潛在的遺傳表達全能性。建造動物藥廠，制造藥物蛋白,建立實驗動物模型，探索人類發(fā)病規(guī)律克隆異種純系動物，提供移植器官拯救瀕危動物，保護生態(tài)平衡45生物芯片技術(shù) 1996年底，美國 Affymetrix ，世界第一塊DNA芯片。 生物芯片是將大量生物識別分子（如探針）按預先設(shè)置的排列固定于一種載體（如硅片、玻片及高聚物載體等）表面，利用生物分子的特意性親和反應(yīng)，如核酸雜交反應(yīng)，抗原抗體反應(yīng)等來分析各種生物分子的存在及其量的一種技術(shù)。 46表達譜芯片蛋白質(zhì)微陣列(Protein Microarra

14、y) 48 醫(yī)學、化學、新藥開發(fā)、司法鑒定、農(nóng)業(yè)技術(shù)和食品技術(shù)領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用；生物芯片技術(shù)的主要應(yīng)用DNA芯片可用于大規(guī)模篩查基因突變所引起的疾??；分析基因組及發(fā)現(xiàn)新基因等具有很大的優(yōu)勢；493.解決能源危機、治理環(huán)境污染 解決能源危機 生物能源將是最有希望的新能源之一，而其中又以乙醇最有希望成為新的替代能源。環(huán)境保護 利用微生物凈化有毒的化合物、降解石油污染、清除有毒氣體和惡臭物質(zhì)、綜合利用廢水和廢渣、達到凈化和保護環(huán)境的目的。 50基因工程做成的“超級細菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。環(huán)境保護 超級細菌：分解石油中的多種烴類化合物，吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解毒害物質(zhì)514.制造工業(yè)原料、生產(chǎn)貴重金屬 制造工業(yè)原料 化工原料如乙醇、丙酮、丁醇、癸二酸（制造尼龍、香料）等。生產(chǎn)貴重金屬 細菌浸礦技術(shù)：金、銀、銅、鈾、錳、鉬、鋅、鉆、鎳、鋇、鉈等52 現(xiàn)代生物技術(shù)是一把雙刃劍。它在給人類帶來種種