現(xiàn)代生物技術(shù)

導(dǎo)論1.現(xiàn)代生物技術(shù)

導(dǎo)論1.第一章生物技術(shù)概論2.第一章生物技術(shù)概論2.

科學(xué)技術(shù)與學(xué)科

醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)發(fā)展到現(xiàn)代醫(yī)學(xué)分子遺傳學(xué)與先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān),特別兩項(xiàng)生物技術(shù):

細(xì)胞融合技術(shù)和DNA重組技術(shù)所起的作用十分重要。

3.科學(xué)技術(shù)與學(xué)科3.

19世紀(jì)：

細(xì)胞是生命的基本單位細(xì)胞學(xué)說：

細(xì)胞是動(dòng)植物結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，一切生命現(xiàn)象都是以細(xì)胞為基礎(chǔ)表達(dá)的4.19世紀(jì)：4.遺傳密碼蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄線性多肽鏈

（無功能活性）翻譯生命活動(dòng)的分子基礎(chǔ)以核酸和蛋白質(zhì)為中心的生物大分子是生命現(xiàn)象的共同物質(zhì)基礎(chǔ)，細(xì)胞和有機(jī)體所有生命活動(dòng)都是以這些生物大分子及其復(fù)合物的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和相互作用來實(shí)現(xiàn)的。結(jié)構(gòu)與功能分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)：20世紀(jì)生物學(xué)的主流5.遺傳密碼蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄線性多肽鏈

（無功能活性）翻譯

人類對(duì)自然界的要求

認(rèn)識(shí)——利用——再造——改造

——?jiǎng)?chuàng)造

隨著反向生物學(xué)的問世,在20世紀(jì)八十年代誕生了生物技術(shù)(Biotechnology)這門新學(xué)科。6.人類對(duì)自然界的要求

認(rèn)識(shí)——利用——再造——改造

生物技術(shù)學(xué)科的地位

世界新技術(shù)革命的主角之一,

生物技術(shù)與新材料,信息技術(shù)(包括微電子、計(jì)算機(jī))一起已成為新產(chǎn)業(yè)革命三大支柱之一；

陽光技術(shù)，朝陽產(chǎn)業(yè)，黃金工程，倍受世界各國重視。

21世紀(jì)是生物生命世紀(jì)，生物技術(shù)將成為21世紀(jì)高技術(shù)革命的核心內(nèi)容。7.生物技術(shù)學(xué)科的地位7.生物技術(shù)的重要性

有助于解決全球的重大難題：資源（能源）、人口、糧食、生態(tài)環(huán)境、健康與疾病和戰(zhàn)爭與災(zāi)害；促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造和新產(chǎn)業(yè)的形成，對(duì)人類社會(huì)生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的革命性影響；生物技術(shù)這一新生事物正迅速走向老百性日常生活各個(gè)方面,將對(duì)人類的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。8.生物技術(shù)的重要性8.

重點(diǎn)掌握

1、生物技術(shù)的概念、內(nèi)容

2、生物技術(shù)的特點(diǎn)和重要性

3、學(xué)習(xí)生物技術(shù)的意義在于創(chuàng)新

4、結(jié)合專業(yè)選擇自己所需的生物技術(shù)9.重點(diǎn)掌握

1、生物技術(shù)的概念第一節(jié)

生物技術(shù)

的概念和內(nèi)容10.第一節(jié)

生物技術(shù)

的概念和內(nèi)容10.

一.生物技術(shù)的定義及內(nèi)涵

生物技術(shù)(Biotechnology,BT),

亦稱為生物工程（bioengineering),

現(xiàn)統(tǒng)一稱:生物技術(shù)。11.一.生物技術(shù)的定義及內(nèi)涵生物技術(shù)(Biotechn1.定義:國際上沿用1982年的概念，生物技術(shù)是指應(yīng)用生物科學(xué)及工程學(xué)原理，依靠生物體系作反應(yīng)器，將物料進(jìn)行加工改造，獲得人類所需產(chǎn)品的技術(shù)。12.1.定義:國際上沿用1982年的概念，12.現(xiàn)代生物技術(shù)定義：

以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ),把生物體系與工程學(xué)技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，

按照預(yù)先的設(shè)計(jì)，定向地在不同水平上改造生物遺傳性狀或加工生物原料,產(chǎn)生對(duì)人類有用的新產(chǎn)品(或達(dá)到某種目的)之綜合性科學(xué)技術(shù)。13.現(xiàn)代生物技術(shù)定義：13.2.要點(diǎn):

①

對(duì)象

是具遺傳特性有生命物質(zhì):包括病毒、細(xì)菌、植物、動(dòng)物、直到人類。②

生物體系多個(gè)不同水平研究:從大分子(DNA、RNA、蛋白質(zhì)、酶)、亞細(xì)胞、細(xì)胞、組織、器官到整個(gè)機(jī)體。③應(yīng)用工程學(xué)原理:經(jīng)人類思維,設(shè)計(jì)方案、定向修飾、加工制作過程、經(jīng)過體外環(huán)節(jié)。14.2.要點(diǎn):①對(duì)象是具遺傳特性有生命物質(zhì):包括病毒、細(xì)菌④有目的產(chǎn)品:目的產(chǎn)品有三新特征:新遺傳功能、新遺傳性狀、新物種。要有合乎人類所需的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和食品產(chǎn)品。⑤高新技術(shù)起重要作用。15.④有目的產(chǎn)品:目的產(chǎn)品有三新特征:新遺傳功能、新遺傳性二.生物技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展

生物技術(shù)的發(fā)展兩個(gè)階段傳統(tǒng)生物技術(shù)現(xiàn)代生物技術(shù)兩個(gè)階段。

16.二.生物技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展生物技術(shù)的發(fā)展兩個(gè)階段16.傳統(tǒng)生物技術(shù)

傳統(tǒng)生物技術(shù)的發(fā)展（經(jīng)典+近代）1000多年前,當(dāng)人類用發(fā)方法制備酒、醋、醬及食品等,此時(shí)主要是生物技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)階段。19世紀(jì)人們才有意識(shí)地大規(guī)模利用酵母發(fā)酵，并形成產(chǎn)業(yè)。20世紀(jì)初，提出了生物技術(shù)這一概念。17.傳統(tǒng)生物技術(shù)傳統(tǒng)生物技術(shù)的發(fā)展（經(jīng)典+近代）17.

1928年，青霉素的發(fā)現(xiàn)使生物技術(shù)從單純的食品、飼料制備擴(kuò)展到抗生素產(chǎn)品，該產(chǎn)業(yè)至今長盛不衰。20世紀(jì)50年代和60年代，生物技術(shù)增添了氨基酸發(fā)酵和酶制劑工業(yè)新成員。18.1928年，青霉素的發(fā)現(xiàn)使生物技術(shù)從單純的食品、飼料制

傳統(tǒng)生物技術(shù)有如下特點(diǎn)：①主要通過微生物初級(jí)發(fā)酵獲得產(chǎn)品，僅僅局限在微生物發(fā)酵和化學(xué)工程領(lǐng)域。②沒有改變微生物的遺傳物質(zhì)，也沒有出現(xiàn)新的微生物遺傳性狀。③

生產(chǎn)過程簡單，上游主要是培養(yǎng)大量的微生物、對(duì)粗材料進(jìn)行加工即進(jìn)行發(fā)酵和轉(zhuǎn)化，通過誘變選育良種，下游主要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行純化。④生產(chǎn)周期長，費(fèi)用高，產(chǎn)量低，效率差。19.傳統(tǒng)生物技術(shù)有如下特點(diǎn)：19.2.現(xiàn)代生物技術(shù)

自1953年起，分子遺傳學(xué)的興起與發(fā)展，DNA轉(zhuǎn)移和重組工程有性繁殖，轉(zhuǎn)基因技術(shù)：細(xì)胞工程轉(zhuǎn)基因藥物轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物無性繁殖，克隆技術(shù)20.2.現(xiàn)代生物技術(shù)20.

改變生物的遺傳性狀,

使分離高產(chǎn)量的工程菌變的容易,簡化了生產(chǎn)過程；擴(kuò)大了反應(yīng)器范圍，從發(fā)酵罐發(fā)展到細(xì)胞、植物及動(dòng)物個(gè)體天然生物反應(yīng)器。特別是DNA重組技術(shù)可以21.改變生物的遺傳性狀,特別是DNA重組技術(shù)可以21.

20世紀(jì)80年代，現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展日新月異，一躍成為代表21世紀(jì)新技術(shù)的發(fā)展方向，并成為具有廣闊應(yīng)用前景的新興學(xué)科與產(chǎn)業(yè)。傳統(tǒng)生物技術(shù)已被現(xiàn)代生物技術(shù)所取代，當(dāng)前生物技術(shù)一詞實(shí)質(zhì)上已成為現(xiàn)代生物技術(shù)的簡稱。22.20世紀(jì)80年代，現(xiàn)代生物技術(shù)的22.三.生物技術(shù)的特點(diǎn)(八高一低)高水平：即學(xué)科具有先進(jìn)性，是知識(shí)、技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),處分子水平、新技術(shù)前沿。高綜合：跨學(xué)科專業(yè),位多學(xué)科發(fā)展的交叉點(diǎn)上，涉及的行業(yè)多、范圍廣。高投入,

與其他技術(shù)比較,在資金、人員、設(shè)備、試劑及研發(fā)上投資大。高競爭，各國、各行業(yè)、個(gè)單位之間，在技術(shù)、時(shí)效性、知識(shí)及人才上競爭激烈。23.三.生物技術(shù)的特點(diǎn)(八高一低)高水平：即學(xué)科具有先進(jìn)性，

高風(fēng)險(xiǎn)，上述原因造成一定風(fēng)險(xiǎn)，加上技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)帶來高風(fēng)險(xiǎn)。

高效益,

應(yīng)用性強(qiáng),有目的產(chǎn)品,最易商業(yè)化。

從事生物技術(shù)猶如種樹將獲得豐碩果實(shí),如干擾素的投入雖然高達(dá)數(shù)百萬美元,但產(chǎn)值數(shù)年達(dá)30億美元,用于治病將產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。生物技術(shù)在解決人類面臨眾多難題上是沒有任何產(chǎn)業(yè)可比的。24.高風(fēng)險(xiǎn)，上述原因造成一定風(fēng)險(xiǎn)，加上技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)帶來高風(fēng)險(xiǎn)。2高智力：

具有創(chuàng)新性和突破性,可按人類需要定向改變和創(chuàng)造生物的遺傳特性，要求在人才、計(jì)劃、設(shè)計(jì)、工藝和產(chǎn)品上都要與眾不同。從認(rèn)識(shí)、利用、再造階段上升到改造和創(chuàng)造階段。高控性：采用工程學(xué)手段，易自動(dòng)化、程控化及連續(xù)化生產(chǎn)。低污染：生物技術(shù)以生物資源為對(duì)象,生物資源具有再生性,是再生資源。具有不受限制、污染小、周期短的優(yōu)點(diǎn)。25.高智力：25.

四.生物技術(shù)與

諸學(xué)科關(guān)系

26.四.生物技術(shù)與

諸學(xué)科關(guān)系27.27.五、生物技術(shù)的內(nèi)容

醫(yī)學(xué)生物技術(shù)

藥學(xué)生物技術(shù)

動(dòng)物生物技術(shù)

農(nóng)業(yè)生物技術(shù)

海洋生物技術(shù)

微生物生物技術(shù)

28.五、生物技術(shù)的內(nèi)容

醫(yī)學(xué)生物技術(shù)

藥學(xué)生物技術(shù)

動(dòng)物生物技術(shù)29.29.注:

上述十項(xiàng)工程是國家科委規(guī)定統(tǒng)計(jì)的上報(bào)內(nèi)容,注意下述三個(gè)概念:上游工程:

是生物技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室研究階段,應(yīng)用基礎(chǔ)研究,產(chǎn)生三新產(chǎn)品的源泉。下游工程:

是生物技術(shù)的擴(kuò)大生產(chǎn),加工應(yīng)用階段,使三新產(chǎn)品能達(dá)到三化:商品化、工程化、企業(yè)化,是效益階段。30.注:上述十項(xiàng)工程是國家科委規(guī)定統(tǒng)計(jì)的上報(bào)內(nèi)容,注意下述三生物技術(shù)的上中下游上游工程：實(shí)驗(yàn)室研究和開發(fā)階段，包括基因、細(xì)胞、干細(xì)胞、轉(zhuǎn)基因生物、組織工程等獲得優(yōu)良菌株、細(xì)胞系或固定化的菌體等。中游工程：中游加工以生物反應(yīng)器為中心，優(yōu)化和放大生產(chǎn)工藝。下游工程：從反應(yīng)液中提取目的產(chǎn)物加工精制成合格產(chǎn)品。31.生物技術(shù)的上中下游上游工程：實(shí)驗(yàn)室研究和開發(fā)階段，包括基因、遺傳工程(原來的一種籠統(tǒng)概念,現(xiàn)已不用):

其基本含義是指對(duì)不同來源的物質(zhì),人工體外操作,重新組合,定向改建,獲得具有新遺傳性狀的新物品之技術(shù)。對(duì)象包括:細(xì)胞、亞細(xì)胞、染色體、核酸分子、基因等,包括大部分上游工程。32.遺傳工程32.生物技術(shù)涉及的具體技術(shù)包括:

DNA重組技術(shù),細(xì)胞培養(yǎng)及融合技術(shù),抗體制備技術(shù),干細(xì)胞培養(yǎng)及定向分化,顯微注射技術(shù),動(dòng)物飼養(yǎng)技術(shù),轉(zhuǎn)基因技術(shù),胚胎克隆,細(xì)胞及酶的固定化技術(shù),發(fā)酵技術(shù),生物反應(yīng)器,蛋白質(zhì)分離純化,生物大分子合成及純化,生物大分子修飾,生物物理、生物信息及其他相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)。33.生物技術(shù)涉及的具體技術(shù)包括:DNA重組技術(shù),細(xì)胞培養(yǎng)及六.生物技術(shù)諸工程

的內(nèi)容及種類

(十大工程)34.六.生物技術(shù)諸工程

的內(nèi)容及種類

(一)

基因工程

(Geneengineering)1.對(duì)象:

在核酸分子(DNA或RNA)或基因上操作。2.定義:

在體外對(duì)DNA進(jìn)行切割、拼接,使遺傳物質(zhì)重新組合,經(jīng)載體轉(zhuǎn)移到細(xì)胞中擴(kuò)增表達(dá),獲得人類所需產(chǎn)品,或組建新生物類型的技術(shù)。35.(一)基因工程

(Geneengineering)文獻(xiàn)上常見到DNA重組、分子克隆、基因克隆、遺傳工程等名詞與基因工程混用,事實(shí)上主要內(nèi)容相似,不同之處在于所突出的內(nèi)容有異。

3.應(yīng)用(后有詳述)。36.文獻(xiàn)上常見到DNA重組、分子克隆、基因克隆、遺傳

目的基因基因載體重組體分切接轉(zhuǎn)篩表總體技術(shù)路線37.目的基因基因載體重組體分切接轉(zhuǎn)篩表總體技術(shù)路線37.38.38.39.39.40.40.(二)細(xì)胞工程

(cellengineering)

1.對(duì)象:

細(xì)胞,在細(xì)胞水平上實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移或改變生物學(xué)性狀。41.(二)細(xì)胞工程

(cellengineering)2.定義:

(1)廣義細(xì)胞融合技術(shù):在特定的條件下(環(huán)境、融合技術(shù)),使不同的細(xì)胞融合,獲得具有來自雙親代基因的雜交細(xì)胞,雜交細(xì)胞的遣傳物質(zhì)發(fā)生改變,達(dá)到改造物種，創(chuàng)建新種之目的。(2)狹義:

淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù):骨髓瘤細(xì)胞＋淋巴細(xì)胞融合(制備McAb)。42.2.定義:(1)廣義42.

(3)現(xiàn)代概念:

把廣義的概念擴(kuò)展,指在體外條件對(duì)細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)、繁殖，按人們的意愿改變細(xì)胞某些生物學(xué)特性，獲得有用的產(chǎn)品或達(dá)到改良生物品種的技術(shù)。43.(3)現(xiàn)代概念:43.

細(xì)胞工程包括：

①細(xì)胞融合技術(shù)②工程細(xì)胞移植,即有目的地改造細(xì)胞遺傳特性后,植入機(jī)體。③細(xì)胞折合,④染色體導(dǎo)入及細(xì)胞器導(dǎo)入技術(shù),⑤胚胎細(xì)胞植入。44.細(xì)胞工程包括：44.

3.分類:

①微生物細(xì)胞工程,如原生質(zhì)體融合,試管菌。②植物細(xì)胞工程，1978年培育出土豆西紅柿新物種。③動(dòng)物細(xì)胞工程,McAb。4.應(yīng)用:

以McAb制備成績突出,診斷、治療。45.3.分類:45.細(xì)胞工程授體基因(大腸桿菌)(干擾素基因)受體基因重組基因植入受體細(xì)胞核(大腸桿菌，酵母菌)發(fā)酵分離生物藥劑（干擾素、胰島素等）廢液46.細(xì)胞工程授體基因(大腸桿菌)(干擾素基因)受體基因重組基因植47.47.48.48.

(三)蛋白質(zhì)工程

(Proteinengineering)對(duì)象:

基因序列——DNA分子中改造,最終導(dǎo)致蛋白分子氨基酸序列改變。49.(三)蛋白質(zhì)工程

(Proteineng

2.定義:

在X衍射和晶體分析術(shù)了解蛋白質(zhì)三維空間結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系基礎(chǔ)上,借用計(jì)算機(jī)和分子設(shè)計(jì)輔助技術(shù),在DNA分子水平上操作更換或改變其序列,達(dá)到改變蛋白質(zhì)分子氨基酸序列,實(shí)現(xiàn)人為改變蛋白質(zhì)分子形狀及功能,使之具有新遺傳學(xué)特性。50.2.定義:50.3.核心:

蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu),DNA重組,人工定向改造蛋白質(zhì)功能域構(gòu)象,使得功能改變。這被稱為是生物技術(shù)發(fā)展的第二浪,如通過增加或減少人工二硫鍵、置換氨基酸等修飾技術(shù),提高或改變活性多肽(激素、酶、細(xì)胞因子)的穩(wěn)定性。51.3.核心:51.(四）抗體工程（Antibodyengineering）1.對(duì)象：Ig基因2.定義

抗體工程：通過對(duì)抗體分子結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系的研究，有計(jì)劃地對(duì)抗體基因序列進(jìn)行改造，改善抗體的某些功能的技術(shù)。

52.(四）抗體工程（Antibodyengineering）在80年代初，抗體基因結(jié)構(gòu)和功能的研究成果與重組DNA技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了基因工程抗體技術(shù)?；蚬こ炭贵w即將抗體的基因按不同需要進(jìn)行加工、改造和重新裝配，然后導(dǎo)入適當(dāng)?shù)氖荏w細(xì)胞中進(jìn)行表達(dá)的抗體分子。53.在80年代初，抗體基因結(jié)構(gòu)和功能的研究成果與重組DNA技術(shù)相3.抗體工程的內(nèi)容完整抗體，及抗體的人源化

完整抗體與抗體片段的藥代動(dòng)力學(xué)比較

改造抗體片段的多種特異性

雙功能抗體

抗體庫的構(gòu)建、展示和篩選

噬菌體展示技術(shù)

mRNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物庫

細(xì)胞表面庫

轉(zhuǎn)基因鼠

抗體的生產(chǎn)、穩(wěn)定性和表達(dá)水平

親和力成熟

骨架替換

54.3.抗體工程的內(nèi)容54.臨床應(yīng)用中和病原體及抗病毒治療

細(xì)胞內(nèi)抗體腫瘤治療與細(xì)胞補(bǔ)充療法

疫苗應(yīng)用

用于未來診斷的生物傳感器和微矩陣技術(shù)

55.臨床應(yīng)用55.(五)組織工程

(Tissueengineering)

1、對(duì)象：干細(xì)胞、組織和器官。56.(五)組織工程

(Tissueengineering)2、定義：

運(yùn)用工程學(xué)和生命科學(xué)原理和方法，在了解正常和病理學(xué)組織結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系和生長機(jī)理的基礎(chǔ)上，研制生物學(xué)組織器官替代品，通過移植，

達(dá)到重建、恢復(fù)、維持和改進(jìn)組織功能學(xué)科。57.2、定義：57.3、要點(diǎn)：

①依據(jù)正常組織結(jié)構(gòu)、功能設(shè)計(jì)方案；②選擇種子細(xì)胞培養(yǎng)；③選擇細(xì)胞外基質(zhì)、生物支架材料；④體外構(gòu)建三維結(jié)構(gòu)替代品；⑤植入機(jī)體，替代病理組織。4、應(yīng)用：

組織器官移植。58.3、要點(diǎn)：58.(六)干細(xì)胞工程

(stemcellengineering)干細(xì)胞

干細(xì)胞是具有無限期產(chǎn)生各種分化細(xì)胞能力的細(xì)胞。它是各種干細(xì)胞的統(tǒng)稱。通常認(rèn)為干細(xì)胞有幾個(gè)主要特征：

未分化的早期細(xì)胞；具有分化成各種特定細(xì)胞的能力；可無限地分裂增值，產(chǎn)生大量后裔;其子細(xì)胞有兩種命運(yùn)，保持為干細(xì)胞或分化為特定細(xì)胞。59.(六)干細(xì)胞工程(stemcellengineerin60.60.61.61.62.62.克隆羊多莉供卵母羊供體細(xì)胞羊卵子體細(xì)胞體細(xì)胞核去核卵子植入受體去核卵中克隆羊多莉外源核卵子植入代育母羊子宮發(fā)育、成長、降生克隆技術(shù)63.克隆羊多莉供卵母羊供體細(xì)胞羊卵子體細(xì)胞體細(xì)胞核去核卵子植入受

(七)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物(亦稱:胚胎工程Transgeneticanimal）1.對(duì)象:

胚胎早期細(xì)胞上實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物受體基因（乳腺基因）授體基因(干擾素基因)植入受體受精卵核轉(zhuǎn)基因受精卵植入受體動(dòng)物子宮

發(fā)育，降生擁有外源基因的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物(分泌乳汁含有干擾素)重組基因64.(七)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物轉(zhuǎn)基因動(dòng)物受體基因授體基因(干擾素

2.定義:

把新的遺傳信息(DNA序列)用特定技術(shù)導(dǎo)入胚胎早期受精卵,經(jīng)發(fā)育后,外源遺傳信息分布到所有體細(xì)胞生殖細(xì)胞中去,這種使動(dòng)物帶有新遺傳信息的基因轉(zhuǎn)移技術(shù)稱胚胎工程。

所得動(dòng)物稱轉(zhuǎn)基因動(dòng)物(Transgeneticanimals)，或基因工程動(dòng)物。65.2.定義:65.3.過程:①提取人所需要蛋白質(zhì)基因、cDNA；②基因重組(cDNA＋控制基因＋載體)；③分離、培養(yǎng)人工受精的卵細(xì)胞(如牛)；④把重組體轉(zhuǎn)入到受精的卵細(xì)胞；⑤植入子宮,使之發(fā)育為個(gè)體(每一個(gè)體細(xì)胞均含有新的基因)；66.3.過程:66.

⑥活化植入新基因,使之表達(dá)(如在乳腺中表達(dá))；⑦提取目的基因表達(dá)產(chǎn)物,進(jìn)行驗(yàn)證(定性、定量)；⑧進(jìn)行安全性及臨床試驗(yàn)。4.要點(diǎn):①必須有外源新基因轉(zhuǎn)移,②在早期生殖細(xì)胞整合,③發(fā)育成新個(gè)體中有外源基因正常表達(dá),④可遺傳后代。67.⑥活化植入新基因,使之表達(dá)(如在乳腺中67.5.應(yīng)用:

①腫瘤發(fā)生、傳染病的動(dòng)物模型,②新品種:新物種研究,③藥物生產(chǎn)、動(dòng)物乳汁中分泌有tPA,IX因子,④免疫機(jī)制研究。68.5.應(yīng)用:68.69.69.圖七、胚植入輸卵管。圖為小鼠實(shí)驗(yàn)。70.圖七、胚植入輸卵管。圖為小鼠實(shí)驗(yàn)。70.71.71.(八)生物醫(yī)學(xué)工程

(Biomedicalengineering)

1．對(duì)象:人體

2．定義:

從工程學(xué)角度研究人體結(jié)構(gòu)、功能及生命現(xiàn)象,為防治疾病提供新技術(shù)、新方法、新儀器和新材料的科學(xué)。

72.(八)生物醫(yī)學(xué)工程

(Biomedica3．內(nèi)容:

生物材料(人造器官、起搏器的材料)、康復(fù)工程、醫(yī)學(xué)成像(超聲、CT、核磁)、生物傳感、監(jiān)護(hù)系統(tǒng)等。73.3．內(nèi)容:73.(九)生物制藥／化學(xué)制藥工程

(Biochemicalpharmaceuticalengineering)

1．生產(chǎn)對(duì)象:

藥物(活性多肽、酶、抗生素等)74.(九)生物制藥／化學(xué)制藥工程

(Biochemical

2．定義

(待確定):利用現(xiàn)代生物技術(shù),以生物反應(yīng)器（微生物、動(dòng)物細(xì)胞、植物及動(dòng)物個(gè)體），大規(guī)模地制備高純度的藥物。如基因工程藥物、同份異構(gòu)體的拆分（利用Abzyme特異結(jié)合、特異地進(jìn)行酶消化來完成）等。75.2．定義(待確定):75.

(十)酶工程

(Enzymeengineering)1.對(duì)象:

酶分子修飾、生產(chǎn)應(yīng)用和酶的固定化76.(十)酶工程(Enzymeengineering)2.定義:

在給定的生產(chǎn)工藝和生物反應(yīng)器中,利用酶、細(xì)胞器或細(xì)胞所具有的特異催化功能，或?qū)γ高M(jìn)行修飾改造提高酶的轉(zhuǎn)化率,把對(duì)應(yīng)的原料高效地轉(zhuǎn)化成所需有用的物質(zhì)之技術(shù)。77.2.定義:77.

3.要點(diǎn):

固定化酶、酶分子改造技術(shù)和酶反映器的設(shè)計(jì)是當(dāng)前酶工程的重點(diǎn)。近年把酶電極生物傳感器也歸到酶工程范圍內(nèi)。如:底物＋固定化酶—→化學(xué)信號(hào)—→電信號(hào)—→人視覺—→控制反應(yīng)。78.3.要點(diǎn):78.(十一)發(fā)酵工程

(Fermentationengineering)1.對(duì)象:

微生物,在常規(guī)發(fā)酵工藝上發(fā)展而成。有時(shí)也稱微生物工程。2.定義:

利用微生物特定性狀（生長快、培養(yǎng)簡單和代謝過程特殊等）,通過現(xiàn)代化工程技術(shù),快速、連續(xù)生產(chǎn)人類所需物質(zhì)的技術(shù)。79.(十一)發(fā)酵工程(Fermentationengine

3.要點(diǎn):

①核心是提高產(chǎn)率,②過程包括:菌種選育、生產(chǎn)、代謝產(chǎn)物的利用。③所用技術(shù)包括大規(guī)模懸浮培養(yǎng),細(xì)胞固定化,產(chǎn)物分離提取。4．應(yīng)用:藥物生產(chǎn)(活性多肽、抗生素)、單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、微生物冶金技術(shù)。

80.3.要點(diǎn):80.

(十二)生化工程

(Biochemistryengineering)

1．對(duì)象:①生化反應(yīng)器(反應(yīng)環(huán)境與裝置)，②產(chǎn)品的分離提純技術(shù)81.(十二)生化工程

(Biochemistry2.定義(待確定):為活細(xì)胞和酶提供適宜反應(yīng)環(huán)境,能大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)、分離、精制出所需產(chǎn)品的技術(shù)。3.內(nèi)容包括:

生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、傳感器的制造、電泳、離心、層折、免疫層析等。這是下游工程的關(guān)鍵一環(huán)。82.2.定義(待確定):82.注：1.十二大工程相互聯(lián)系,相輔相成。

上游中,基因工程是基礎(chǔ)、核心,通過它才能真正按人的意向通過設(shè)計(jì)、改造、生產(chǎn)特定生物工程產(chǎn)品。下游工程中關(guān)鍵是發(fā)酵工程的生產(chǎn)和利用生化工程對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行提純,它們是生物技術(shù)產(chǎn)生效益的必要條件。其他工程相互配合,共同組成生物技術(shù)體系。83.注：1.十二大工程相互聯(lián)系,相輔相成。83.

2.生物技術(shù)發(fā)展迅速,任務(wù)內(nèi)容不斷豐富更新,應(yīng)密切關(guān)注。84.2.生物技術(shù)發(fā)展迅速,任務(wù)內(nèi)容不斷豐富更新,第二節(jié)生物技術(shù)的意義及應(yīng)用85.第二節(jié)生物技術(shù)的意義及應(yīng)用85.

生物技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可把生物技術(shù)分為：醫(yī)學(xué)生物技術(shù)、植物生物技術(shù)、動(dòng)物生物技術(shù)、食品生物技術(shù)、環(huán)境生物技術(shù)和軍事生物技術(shù)等。生物技術(shù)應(yīng)用的意義巨大，主要有以下幾個(gè)方面。86.生物技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可把生物技術(shù)分為：醫(yī)學(xué)生物技術(shù)一.戰(zhàn)略意義理論上:生命學(xué)科飛躍,步入按需改造和創(chuàng)造新生物時(shí)代,革命性變化。新技術(shù)革命的重要支柱,具巨大潛在力量,不亞于原子裂變和半導(dǎo)體的問世。87.一.戰(zhàn)略意義理論上:生命學(xué)科飛躍,步入按需改造和創(chuàng)造3.為解決人類面臨的重大問題提供新途徑,帶來了希望(國外稱之為六大危機(jī)):

①人口問題:A)節(jié)育:藥、疫苗,B)優(yōu)生:遺傳病基因治療。②糧食問題:綠色革命,高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病新品種,單細(xì)胞蛋白,農(nóng)藥、肥料。88.3.為解決人類面臨的重大問題提供新途徑,帶來了希望(國③能源、資源問題:生物電池、光合菌、乙醇生產(chǎn)、石油采集菌、生物冶煉。④環(huán)境污染:石油、污水,有害金屬污染,特嗜菌的構(gòu)建。⑤醫(yī)療保健:抗衰老、防治心血管病、瘧疾、傳染病、遺傳病(見下)。⑥戰(zhàn)爭等災(zāi)害：生物戰(zhàn)劑、生物恐怖。89.③能源、資源問題:生物電池、光合菌、乙醇生產(chǎn)、石油采集菌二、巨大經(jīng)濟(jì)效益,明顯社會(huì)效益

(幾個(gè)實(shí)例)90.二、巨大經(jīng)濟(jì)效益,明顯社會(huì)效益

(幾個(gè)實(shí)例)90.1.美國生物技術(shù)產(chǎn)值達(dá)500億美元以上,單是藥物達(dá)100億美元。估計(jì)到2008年，美國生物技術(shù)產(chǎn)品銷售達(dá)362億美元以上。2.1980′年代起,生物技術(shù)長盛不衰,公司林立,美國達(dá)2000多家。3.各國政府投資逐年增加,科研人員大量投入(美國數(shù)十萬人)。91.1.美國生物技術(shù)產(chǎn)值達(dá)500億美元以上,單是藥物達(dá)100美國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況92.美國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況92.

美國生物制藥產(chǎn)品種類及數(shù)量（PHRAM）疾病種類產(chǎn)品數(shù)量疾病種類產(chǎn)品數(shù)量感染性疾病39心臟病26神經(jīng)系統(tǒng)疾病28呼吸系統(tǒng)疾病22艾滋病及相關(guān)疾病19自主免疫系統(tǒng)疾病19皮膚病19移植13消化系統(tǒng)疾病11遺傳疾病11血液疾病9糖尿病及并發(fā)癥7不育癥5眼病3生長發(fā)育不良癥3骨質(zhì)疏松2妊娠預(yù)防2腫瘤疾病175

93.美國生物制藥產(chǎn)品種類及數(shù)量（PHRAM）疾病種類三、生物技術(shù)為人類

新醫(yī)療保健開辟新紀(jì)元94.三、生物技術(shù)為人類

新醫(yī)療保健開辟新紀(jì)元94.是探索生命奧秘,解開眾多遺傳之謎的工具。

如中心法則的補(bǔ)充與生命起源的RNA假說,通過產(chǎn)物表達(dá)和蛋白功能分析,發(fā)現(xiàn)與證實(shí)疾病基因(糖尿病的基因)。又如對(duì)癌癥發(fā)病機(jī)理研究,除外因外,還有內(nèi)因，①癌基因,②抗癌基因等。95.是探索生命奧秘,解開眾多遺傳之謎的工具。95.

2.疾病診斷

分子水平的診斷向更特異、敏感、快速、簡單、穩(wěn)定方向發(fā)展。如:①M(fèi)cAb運(yùn)用:ELISA、IFA、ELA、RIA、蛋白質(zhì)免疫診斷。②核酸水平本質(zhì)上診斷:REA、RFLP、核酸雜交、PCR。③新儀器:生物傳感器、成像系統(tǒng)、監(jiān)護(hù)康復(fù)系統(tǒng)等。96.2.疾病診斷96.3.基因治療

從基因水平上對(duì)疾病基因進(jìn)行修復(fù)、替代。如基因工程構(gòu)建病毒載體導(dǎo)入正常基因治療先天遺傳病。4.疾病預(yù)防:

①基因工程疫苗、多價(jià)疫苗,安全、價(jià)低易大量制。②抗獨(dú)特型抗體疫苗,③多肽疫苗(表達(dá))。97.3.基因治療97.四.為醫(yī)藥工業(yè)帶來革命

新藥的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)98.四.為醫(yī)藥工業(yè)帶來革命

新藥的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)

1.大量生產(chǎn)生化藥物

如基因工程生產(chǎn)的生長激素釋放抑制激素:9升發(fā)酵液可得50mg純化產(chǎn)品,這和從50萬頭羊腦組織中的提取物相當(dāng)。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)tPA一個(gè)動(dòng)物一個(gè)工廠,放牧,擠奶,提取便可。目前不包括抗生素在內(nèi),研究基因工程藥物達(dá)500種,如許多活性多肽、激素、酶、細(xì)胞因子,尤其是后者目前是熱門,研究30種,生產(chǎn)已有19種。99.1.大量生產(chǎn)生化藥物99.2.改造、促進(jìn)抗生素工業(yè),

除固定化酶、細(xì)胞技術(shù),包括對(duì)酶的更新。例如:基因工程可生產(chǎn)強(qiáng)有力的新?；?可大量制備新抗生素(如頭孢毒素等)。3.“生物導(dǎo)彈”藥物:

①M(fèi)cAb—毒素蛋白、抗癌藥、TNF、酶等。②Abzyme、特異結(jié)合＋酶切分解。③受體藥物“愛國者導(dǎo)彈”:CD4受體—HIV等。100.2.改造、促進(jìn)抗生素工業(yè),100.4.超級(jí)藥物

人工設(shè)計(jì)、合成分子藥物:①反義核酸、基因封條、阻止轉(zhuǎn)錄、翻譯,②酶性RNA(Ribozyme)切掉有害基因。5.酶制劑基因工程:

如:tPA(組織纖維蛋白溶酶原激活因子),鏈激酶等。101.4.超級(jí)藥物101.基因工程試劑的高回報(bào)堿性成纖維細(xì)胞生長因子231元/ug紅細(xì)胞生成素1072元/ug白細(xì)胞介素-2410元/ug巨細(xì)胞粒細(xì)胞集落刺激因子1960元/ug胰島素10.2元/mg102.基因工程試劑的高回報(bào)堿性成纖維細(xì)胞生長因子2五．其他領(lǐng)域應(yīng)用

(簡略)103.五．其他領(lǐng)域應(yīng)用

(簡略)103.1、農(nóng)業(yè):

第一次綠色革命是選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)良種,第一次綠色革命則是利用農(nóng)業(yè)生物技術(shù)，通過改造和創(chuàng)造，有目的獲得新良種、新產(chǎn)品。如具有“五抗”(抗病,抗蟲,抗鹽堿,抗倒伏,抗腐爛)新品種。土豆西紅柿的產(chǎn)生，生物固氮、生物殺蟲除草劑研制、快速生長劑的開發(fā)等。104.1、農(nóng)業(yè):104.

2、畜牧:

良種、基因動(dòng)物疫苗預(yù)防疾病,高科技飼料。轉(zhuǎn)基因番茄/普通番茄105.2、畜牧:轉(zhuǎn)基因番茄/普通番茄105.ThankYouforYourAttention!106.ThankYoufor106.現(xiàn)代生物技術(shù)

導(dǎo)論107.現(xiàn)代生物技術(shù)

導(dǎo)論1.第一章生物技術(shù)概論108.第一章生物技術(shù)概論2.

科學(xué)技術(shù)與學(xué)科

醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)發(fā)展到現(xiàn)代醫(yī)學(xué)分子遺傳學(xué)與先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān),特別兩項(xiàng)生物技術(shù):

細(xì)胞融合技術(shù)和DNA重組技術(shù)所起的作用十分重要。

109.科學(xué)技術(shù)與學(xué)科3.

19世紀(jì)：

細(xì)胞是生命的基本單位細(xì)胞學(xué)說：

細(xì)胞是動(dòng)植物結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，一切生命現(xiàn)象都是以細(xì)胞為基礎(chǔ)表達(dá)的110.19世紀(jì)：4.遺傳密碼蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄線性多肽鏈

（無功能活性）翻譯生命活動(dòng)的分子基礎(chǔ)以核酸和蛋白質(zhì)為中心的生物大分子是生命現(xiàn)象的共同物質(zhì)基礎(chǔ)，細(xì)胞和有機(jī)體所有生命活動(dòng)都是以這些生物大分子及其復(fù)合物的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和相互作用來實(shí)現(xiàn)的。結(jié)構(gòu)與功能分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)：20世紀(jì)生物學(xué)的主流111.遺傳密碼蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄線性多肽鏈

（無功能活性）翻譯

人類對(duì)自然界的要求

認(rèn)識(shí)——利用——再造——改造

——?jiǎng)?chuàng)造

隨著反向生物學(xué)的問世,在20世紀(jì)八十年代誕生了生物技術(shù)(Biotechnology)這門新學(xué)科。112.人類對(duì)自然界的要求

認(rèn)識(shí)——利用——再造——改造

生物技術(shù)學(xué)科的地位

世界新技術(shù)革命的主角之一,

生物技術(shù)與新材料,信息技術(shù)(包括微電子、計(jì)算機(jī))一起已成為新產(chǎn)業(yè)革命三大支柱之一；

陽光技術(shù)，朝陽產(chǎn)業(yè)，黃金工程，倍受世界各國重視。

21世紀(jì)是生物生命世紀(jì)，生物技術(shù)將成為21世紀(jì)高技術(shù)革命的核心內(nèi)容。113.生物技術(shù)學(xué)科的地位7.生物技術(shù)的重要性

有助于解決全球的重大難題：資源（能源）、人口、糧食、生態(tài)環(huán)境、健康與疾病和戰(zhàn)爭與災(zāi)害；促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造和新產(chǎn)業(yè)的形成，對(duì)人類社會(huì)生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的革命性影響；生物技術(shù)這一新生事物正迅速走向老百性日常生活各個(gè)方面,將對(duì)人類的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。114.生物技術(shù)的重要性8.

重點(diǎn)掌握

1、生物技術(shù)的概念、內(nèi)容

2、生物技術(shù)的特點(diǎn)和重要性

3、學(xué)習(xí)生物技術(shù)的意義在于創(chuàng)新

4、結(jié)合專業(yè)選擇自己所需的生物技術(shù)115.重點(diǎn)掌握

1、生物技術(shù)的概念第一節(jié)

生物技術(shù)

的概念和內(nèi)容116.第一節(jié)

生物技術(shù)

的概念和內(nèi)容10.

一.生物技術(shù)的定義及內(nèi)涵

生物技術(shù)(Biotechnology,BT),

亦稱為生物工程（bioengineering),

現(xiàn)統(tǒng)一稱:生物技術(shù)。117.一.生物技術(shù)的定義及內(nèi)涵生物技術(shù)(Biotechn1.定義:國際上沿用1982年的概念，生物技術(shù)是指應(yīng)用生物科學(xué)及工程學(xué)原理，依靠生物體系作反應(yīng)器，將物料進(jìn)行加工改造，獲得人類所需產(chǎn)品的技術(shù)。118.1.定義:國際上沿用1982年的概念，12.現(xiàn)代生物技術(shù)定義：

以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ),把生物體系與工程學(xué)技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，

按照預(yù)先的設(shè)計(jì)，定向地在不同水平上改造生物遺傳性狀或加工生物原料,產(chǎn)生對(duì)人類有用的新產(chǎn)品(或達(dá)到某種目的)之綜合性科學(xué)技術(shù)。119.現(xiàn)代生物技術(shù)定義：13.2.要點(diǎn):

①

對(duì)象

是具遺傳特性有生命物質(zhì):包括病毒、細(xì)菌、植物、動(dòng)物、直到人類。②

生物體系多個(gè)不同水平研究:從大分子(DNA、RNA、蛋白質(zhì)、酶)、亞細(xì)胞、細(xì)胞、組織、器官到整個(gè)機(jī)體。③應(yīng)用工程學(xué)原理:經(jīng)人類思維,設(shè)計(jì)方案、定向修飾、加工制作過程、經(jīng)過體外環(huán)節(jié)。120.2.要點(diǎn):①對(duì)象是具遺傳特性有生命物質(zhì):包括病毒、細(xì)菌④有目的產(chǎn)品:目的產(chǎn)品有三新特征:新遺傳功能、新遺傳性狀、新物種。要有合乎人類所需的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和食品產(chǎn)品。⑤高新技術(shù)起重要作用。121.④有目的產(chǎn)品:目的產(chǎn)品有三新特征:新遺傳功能、新遺傳性二.生物技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展

生物技術(shù)的發(fā)展兩個(gè)階段傳統(tǒng)生物技術(shù)現(xiàn)代生物技術(shù)兩個(gè)階段。

122.二.生物技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展生物技術(shù)的發(fā)展兩個(gè)階段16.傳統(tǒng)生物技術(shù)

傳統(tǒng)生物技術(shù)的發(fā)展（經(jīng)典+近代）1000多年前,當(dāng)人類用發(fā)方法制備酒、醋、醬及食品等,此時(shí)主要是生物技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)階段。19世紀(jì)人們才有意識(shí)地大規(guī)模利用酵母發(fā)酵，并形成產(chǎn)業(yè)。20世紀(jì)初，提出了生物技術(shù)這一概念。123.傳統(tǒng)生物技術(shù)傳統(tǒng)生物技術(shù)的發(fā)展（經(jīng)典+近代）17.

1928年，青霉素的發(fā)現(xiàn)使生物技術(shù)從單純的食品、飼料制備擴(kuò)展到抗生素產(chǎn)品，該產(chǎn)業(yè)至今長盛不衰。20世紀(jì)50年代和60年代，生物技術(shù)增添了氨基酸發(fā)酵和酶制劑工業(yè)新成員。124.1928年，青霉素的發(fā)現(xiàn)使生物技術(shù)從單純的食品、飼料制

傳統(tǒng)生物技術(shù)有如下特點(diǎn)：①主要通過微生物初級(jí)發(fā)酵獲得產(chǎn)品，僅僅局限在微生物發(fā)酵和化學(xué)工程領(lǐng)域。②沒有改變微生物的遺傳物質(zhì)，也沒有出現(xiàn)新的微生物遺傳性狀。③

生產(chǎn)過程簡單，上游主要是培養(yǎng)大量的微生物、對(duì)粗材料進(jìn)行加工即進(jìn)行發(fā)酵和轉(zhuǎn)化，通過誘變選育良種，下游主要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行純化。④生產(chǎn)周期長，費(fèi)用高，產(chǎn)量低，效率差。125.傳統(tǒng)生物技術(shù)有如下特點(diǎn)：19.2.現(xiàn)代生物技術(shù)

自1953年起，分子遺傳學(xué)的興起與發(fā)展，DNA轉(zhuǎn)移和重組工程有性繁殖，轉(zhuǎn)基因技術(shù)：細(xì)胞工程轉(zhuǎn)基因藥物轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物無性繁殖，克隆技術(shù)126.2.現(xiàn)代生物技術(shù)20.

改變生物的遺傳性狀,

使分離高產(chǎn)量的工程菌變的容易,簡化了生產(chǎn)過程；擴(kuò)大了反應(yīng)器范圍，從發(fā)酵罐發(fā)展到細(xì)胞、植物及動(dòng)物個(gè)體天然生物反應(yīng)器。特別是DNA重組技術(shù)可以127.改變生物的遺傳性狀,特別是DNA重組技術(shù)可以21.

20世紀(jì)80年代，現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展日新月異，一躍成為代表21世紀(jì)新技術(shù)的發(fā)展方向，并成為具有廣闊應(yīng)用前景的新興學(xué)科與產(chǎn)業(yè)。傳統(tǒng)生物技術(shù)已被現(xiàn)代生物技術(shù)所取代，當(dāng)前生物技術(shù)一詞實(shí)質(zhì)上已成為現(xiàn)代生物技術(shù)的簡稱。128.20世紀(jì)80年代，現(xiàn)代生物技術(shù)的22.三.生物技術(shù)的特點(diǎn)(八高一低)高水平：即學(xué)科具有先進(jìn)性，是知識(shí)、技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),處分子水平、新技術(shù)前沿。高綜合：跨學(xué)科專業(yè),位多學(xué)科發(fā)展的交叉點(diǎn)上，涉及的行業(yè)多、范圍廣。高投入,

與其他技術(shù)比較,在資金、人員、設(shè)備、試劑及研發(fā)上投資大。高競爭，各國、各行業(yè)、個(gè)單位之間，在技術(shù)、時(shí)效性、知識(shí)及人才上競爭激烈。129.三.生物技術(shù)的特點(diǎn)(八高一低)高水平：即學(xué)科具有先進(jìn)性，

高風(fēng)險(xiǎn)，上述原因造成一定風(fēng)險(xiǎn)，加上技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)帶來高風(fēng)險(xiǎn)。

高效益,

應(yīng)用性強(qiáng),有目的產(chǎn)品,最易商業(yè)化。

從事生物技術(shù)猶如種樹將獲得豐碩果實(shí),如干擾素的投入雖然高達(dá)數(shù)百萬美元,但產(chǎn)值數(shù)年達(dá)30億美元,用于治病將產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。生物技術(shù)在解決人類面臨眾多難題上是沒有任何產(chǎn)業(yè)可比的。130.高風(fēng)險(xiǎn)，上述原因造成一定風(fēng)險(xiǎn)，加上技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)帶來高風(fēng)險(xiǎn)。2高智力：

具有創(chuàng)新性和突破性,可按人類需要定向改變和創(chuàng)造生物的遺傳特性，要求在人才、計(jì)劃、設(shè)計(jì)、工藝和產(chǎn)品上都要與眾不同。從認(rèn)識(shí)、利用、再造階段上升到改造和創(chuàng)造階段。高控性：采用工程學(xué)手段，易自動(dòng)化、程控化及連續(xù)化生產(chǎn)。低污染：生物技術(shù)以生物資源為對(duì)象,生物資源具有再生性,是再生資源。具有不受限制、污染小、周期短的優(yōu)點(diǎn)。131.高智力：25.

四.生物技術(shù)與

諸學(xué)科關(guān)系

132.四.生物技術(shù)與

諸學(xué)科關(guān)系133.27.五、生物技術(shù)的內(nèi)容

醫(yī)學(xué)生物技術(shù)

藥學(xué)生物技術(shù)

動(dòng)物生物技術(shù)

農(nóng)業(yè)生物技術(shù)

海洋生物技術(shù)

微生物生物技術(shù)

134.五、生物技術(shù)的內(nèi)容

醫(yī)學(xué)生物技術(shù)

藥學(xué)生物技術(shù)

動(dòng)物生物技術(shù)135.29.注:

上述十項(xiàng)工程是國家科委規(guī)定統(tǒng)計(jì)的上報(bào)內(nèi)容,注意下述三個(gè)概念:上游工程:

是生物技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室研究階段,應(yīng)用基礎(chǔ)研究,產(chǎn)生三新產(chǎn)品的源泉。下游工程:

是生物技術(shù)的擴(kuò)大生產(chǎn),加工應(yīng)用階段,使三新產(chǎn)品能達(dá)到三化:商品化、工程化、企業(yè)化,是效益階段。136.注:上述十項(xiàng)工程是國家科委規(guī)定統(tǒng)計(jì)的上報(bào)內(nèi)容,注意下述三生物技術(shù)的上中下游上游工程：實(shí)驗(yàn)室研究和開發(fā)階段，包括基因、細(xì)胞、干細(xì)胞、轉(zhuǎn)基因生物、組織工程等獲得優(yōu)良菌株、細(xì)胞系或固定化的菌體等。中游工程：中游加工以生物反應(yīng)器為中心，優(yōu)化和放大生產(chǎn)工藝。下游工程：從反應(yīng)液中提取目的產(chǎn)物加工精制成合格產(chǎn)品。137.生物技術(shù)的上中下游上游工程：實(shí)驗(yàn)室研究和開發(fā)階段，包括基因、遺傳工程(原來的一種籠統(tǒng)概念,現(xiàn)已不用):

其基本含義是指對(duì)不同來源的物質(zhì),人工體外操作,重新組合,定向改建,獲得具有新遺傳性狀的新物品之技術(shù)。對(duì)象包括:細(xì)胞、亞細(xì)胞、染色體、核酸分子、基因等,包括大部分上游工程。138.遺傳工程32.生物技術(shù)涉及的具體技術(shù)包括:

DNA重組技術(shù),細(xì)胞培養(yǎng)及融合技術(shù),抗體制備技術(shù),干細(xì)胞培養(yǎng)及定向分化,顯微注射技術(shù),動(dòng)物飼養(yǎng)技術(shù),轉(zhuǎn)基因技術(shù),胚胎克隆,細(xì)胞及酶的固定化技術(shù),發(fā)酵技術(shù),生物反應(yīng)器,蛋白質(zhì)分離純化,生物大分子合成及純化,生物大分子修飾,生物物理、生物信息及其他相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)。139.生物技術(shù)涉及的具體技術(shù)包括:DNA重組技術(shù),細(xì)胞培養(yǎng)及六.生物技術(shù)諸工程

的內(nèi)容及種類

(十大工程)140.六.生物技術(shù)諸工程

的內(nèi)容及種類

(一)

基因工程

(Geneengineering)1.對(duì)象:

在核酸分子(DNA或RNA)或基因上操作。2.定義:

在體外對(duì)DNA進(jìn)行切割、拼接,使遺傳物質(zhì)重新組合,經(jīng)載體轉(zhuǎn)移到細(xì)胞中擴(kuò)增表達(dá),獲得人類所需產(chǎn)品,或組建新生物類型的技術(shù)。141.(一)基因工程

(Geneengineering)文獻(xiàn)上常見到DNA重組、分子克隆、基因克隆、遺傳工程等名詞與基因工程混用,事實(shí)上主要內(nèi)容相似,不同之處在于所突出的內(nèi)容有異。

3.應(yīng)用(后有詳述)。142.文獻(xiàn)上常見到DNA重組、分子克隆、基因克隆、遺傳

目的基因基因載體重組體分切接轉(zhuǎn)篩表總體技術(shù)路線143.目的基因基因載體重組體分切接轉(zhuǎn)篩表總體技術(shù)路線37.144.38.145.39.146.40.(二)細(xì)胞工程

(cellengineering)

1.對(duì)象:

細(xì)胞,在細(xì)胞水平上實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移或改變生物學(xué)性狀。147.(二)細(xì)胞工程

(cellengineering)2.定義:

(1)廣義細(xì)胞融合技術(shù):在特定的條件下(環(huán)境、融合技術(shù)),使不同的細(xì)胞融合,獲得具有來自雙親代基因的雜交細(xì)胞,雜交細(xì)胞的遣傳物質(zhì)發(fā)生改變,達(dá)到改造物種，創(chuàng)建新種之目的。(2)狹義:

淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù):骨髓瘤細(xì)胞＋淋巴細(xì)胞融合(制備McAb)。148.2.定義:(1)廣義42.

(3)現(xiàn)代概念:

把廣義的概念擴(kuò)展,指在體外條件對(duì)細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)、繁殖，按人們的意愿改變細(xì)胞某些生物學(xué)特性，獲得有用的產(chǎn)品或達(dá)到改良生物品種的技術(shù)。149.(3)現(xiàn)代概念:43.

細(xì)胞工程包括：

①細(xì)胞融合技術(shù)②工程細(xì)胞移植,即有目的地改造細(xì)胞遺傳特性后,植入機(jī)體。③細(xì)胞折合,④染色體導(dǎo)入及細(xì)胞器導(dǎo)入技術(shù),⑤胚胎細(xì)胞植入。150.細(xì)胞工程包括：44.

3.分類:

①微生物細(xì)胞工程,如原生質(zhì)體融合,試管菌。②植物細(xì)胞工程，1978年培育出土豆西紅柿新物種。③動(dòng)物細(xì)胞工程,McAb。4.應(yīng)用:

以McAb制備成績突出,診斷、治療。151.3.分類:45.細(xì)胞工程授體基因(大腸桿菌)(干擾素基因)受體基因重組基因植入受體細(xì)胞核(大腸桿菌，酵母菌)發(fā)酵分離生物藥劑（干擾素、胰島素等）廢液152.細(xì)胞工程授體基因(大腸桿菌)(干擾素基因)受體基因重組基因植153.47.154.48.

(三)蛋白質(zhì)工程

(Proteinengineering)對(duì)象:

基因序列——DNA分子中改造,最終導(dǎo)致蛋白分子氨基酸序列改變。155.(三)蛋白質(zhì)工程

(Proteineng

2.定義:

在X衍射和晶體分析術(shù)了解蛋白質(zhì)三維空間結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系基礎(chǔ)上,借用計(jì)算機(jī)和分子設(shè)計(jì)輔助技術(shù),在DNA分子水平上操作更換或改變其序列,達(dá)到改變蛋白質(zhì)分子氨基酸序列,實(shí)現(xiàn)人為改變蛋白質(zhì)分子形狀及功能,使之具有新遺傳學(xué)特性。156.2.定義:50.3.核心:

蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu),DNA重組,人工定向改造蛋白質(zhì)功能域構(gòu)象,使得功能改變。這被稱為是生物技術(shù)發(fā)展的第二浪,如通過增加或減少人工二硫鍵、置換氨基酸等修飾技術(shù),提高或改變活性多肽(激素、酶、細(xì)胞因子)的穩(wěn)定性。157.3.核心:51.(四）抗體工程（Antibodyengineering）1.對(duì)象：Ig基因2.定義

抗體工程：通過對(duì)抗體分子結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系的研究，有計(jì)劃地對(duì)抗體基因序列進(jìn)行改造，改善抗體的某些功能的技術(shù)。

158.(四）抗體工程（Antibodyengineering）在80年代初，抗體基因結(jié)構(gòu)和功能的研究成果與重組DNA技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了基因工程抗體技術(shù)?；蚬こ炭贵w即將抗體的基因按不同需要進(jìn)行加工、改造和重新裝配，然后導(dǎo)入適當(dāng)?shù)氖荏w細(xì)胞中進(jìn)行表達(dá)的抗體分子。159.在80年代初，抗體基因結(jié)構(gòu)和功能的研究成果與重組DNA技術(shù)相3.抗體工程的內(nèi)容完整抗體，及抗體的人源化

完整抗體與抗體片段的藥代動(dòng)力學(xué)比較

改造抗體片段的多種特異性

雙功能抗體

抗體庫的構(gòu)建、展示和篩選

噬菌體展示技術(shù)

mRNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物庫

細(xì)胞表面庫

轉(zhuǎn)基因鼠

抗體的生產(chǎn)、穩(wěn)定性和表達(dá)水平

親和力成熟

骨架替換

160.3.抗體工程的內(nèi)容54.臨床應(yīng)用中和病原體及抗病毒治療

細(xì)胞內(nèi)抗體腫瘤治療與細(xì)胞補(bǔ)充療法

疫苗應(yīng)用

用于未來診斷的生物傳感器和微矩陣技術(shù)

161.臨床應(yīng)用55.(五)組織工程

(Tissueengineering)

1、對(duì)象：干細(xì)胞、組織和器官。162.(五)組織工程

(Tissueengineering)2、定義：

運(yùn)用工程學(xué)和生命科學(xué)原理和方法，在了解正常和病理學(xué)組織結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系和生長機(jī)理的基礎(chǔ)上，研制生物學(xué)組織器官替代品，通過移植，

達(dá)到重建、恢復(fù)、維持和改進(jìn)組織功能學(xué)科。163.2、定義：57.3、要點(diǎn)：

①依據(jù)正常組織結(jié)構(gòu)、功能設(shè)計(jì)方案；②選擇種子細(xì)胞培養(yǎng)；③選擇細(xì)胞外基質(zhì)、生物支架材料；④體外構(gòu)建三維結(jié)構(gòu)替代品；⑤植入機(jī)體，替代病理組織。4、應(yīng)用：

組織器官移植。164.3、要點(diǎn)：58.(六)干細(xì)胞工程

(stemcellengineering)干細(xì)胞

干細(xì)胞是具有無限期產(chǎn)生各種分化細(xì)胞能力的細(xì)胞。它是各種干細(xì)胞的統(tǒng)稱。通常認(rèn)為干細(xì)胞有幾個(gè)主要特征：

未分化的早期細(xì)胞；具有分化成各種特定細(xì)胞的能力；可無限地分裂增值，產(chǎn)生大量后裔;其子細(xì)胞有兩種命運(yùn)，保持為干細(xì)胞或分化為特定細(xì)胞。165.(六)干細(xì)胞工程(stemcellengineerin166.60.167.61.168.62.克隆羊多莉供卵母羊供體細(xì)胞羊卵子體細(xì)胞體細(xì)胞核去核卵子植入受體去核卵中克隆羊多莉外源核卵子植入代育母羊子宮發(fā)育、成長、降生克隆技術(shù)169.克隆羊多莉供卵母羊供體細(xì)胞羊卵子體細(xì)胞體細(xì)胞核去核卵子植入受

(七)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物(亦稱:胚胎工程Transgeneticanimal）1.對(duì)象:

胚胎早期細(xì)胞上實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物受體基因（乳腺基因）授體基因(干擾素基因)植入受體受精卵核轉(zhuǎn)基因受精卵植入受體動(dòng)物子宮

發(fā)育，降生擁有外源基因的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物(分泌乳汁含有干擾素)重組基因170.(七)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物轉(zhuǎn)基因動(dòng)物受體基因授體基因(干擾素

2.定義:

把新的遺傳信息(DNA序列)用特定技術(shù)導(dǎo)入胚胎早期受精卵,經(jīng)發(fā)育后,外源遺傳信息分布到所有體細(xì)胞生殖細(xì)胞中去,這種使動(dòng)物帶有新遺傳信息的基因轉(zhuǎn)移技術(shù)稱胚胎工程。

所得動(dòng)物稱轉(zhuǎn)基因動(dòng)物(Transgeneticanimals)，或基因工程動(dòng)物。171.2.定義:65.3.過程:①提取人所需要蛋白質(zhì)基因、cDNA；②基因重組(cDNA＋控制基因＋載體)；③分離、培養(yǎng)人工受精的卵細(xì)胞(如牛)；④把重組體轉(zhuǎn)入到受精的卵細(xì)胞；⑤植入子宮,使之發(fā)育為個(gè)體(每一個(gè)體細(xì)胞均含有新的基因)；172.3.過程:66.

⑥活化植入新基因,使之表達(dá)(如在乳腺中表達(dá))；⑦提取目的基因表達(dá)產(chǎn)物,進(jìn)行驗(yàn)證(定性、定量)；⑧進(jìn)行安全性及臨床試驗(yàn)。4.要點(diǎn):①必須有外源新基因轉(zhuǎn)移,②在早期生殖細(xì)胞整合,③發(fā)育成新個(gè)體中有外源基因正常表達(dá),④可遺傳后代。173.⑥活化植入新基因,使之表達(dá)(如在乳腺中67.5.應(yīng)用:

①腫瘤發(fā)生、傳染病的動(dòng)物模型,②新品種:新物種研究,③藥物生產(chǎn)、動(dòng)物乳汁中分泌有tPA,IX因子,④免疫機(jī)制研究。174.5.應(yīng)用:68.175.69.圖七、胚植入輸卵管。圖為小鼠實(shí)驗(yàn)。176.圖七、胚植入輸卵管。圖為小鼠實(shí)驗(yàn)。70.177.71.(八)生物醫(yī)學(xué)工程

(Biomedicalengineering)

1．對(duì)象:人體

2．定義:

從工程學(xué)角度研究人體結(jié)構(gòu)、功能及生命現(xiàn)象,為防治疾病提供新技術(shù)、新方法、新儀器和新材料的科學(xué)。

178.(八)生物醫(yī)學(xué)工程

(Biomedica3．內(nèi)容:

生物材料(人造器官、起搏器的材料)、康復(fù)工程、醫(yī)學(xué)成像(超聲、CT、核磁)、生物傳感、監(jiān)護(hù)系統(tǒng)等。179.3．內(nèi)容:73.(九)生物制藥／化學(xué)制藥工程

(Biochemicalpharmaceuticalengineering)

1．生產(chǎn)對(duì)象:

藥物(活性多肽、酶、抗生素等)180.(九)生物制藥／化學(xué)制藥工程

(Biochemical

2．定義

(待確定):利用現(xiàn)代生物技術(shù),以生物反應(yīng)器（微生物、動(dòng)物細(xì)胞、植物及動(dòng)物個(gè)體），大規(guī)模地制備高純度的藥物。如基因工程藥物、同份異構(gòu)體的拆分（利用Abzyme特異結(jié)合、特異地進(jìn)行酶消化來完成）等。181.2．定義(待確定):75.

(十)酶工程

(Enzymeengineering)1.對(duì)象:

酶分子修飾、生產(chǎn)應(yīng)用和酶的固定化182.(十)酶工程(Enzymeengineering)2.定義:

在給定的生產(chǎn)工藝和生物反應(yīng)器中,利用酶、細(xì)胞器或細(xì)胞所具有的特異催化功能，或?qū)γ高M(jìn)行修飾改造提高酶的轉(zhuǎn)化率,把對(duì)應(yīng)的原料高效地轉(zhuǎn)化成所需有用的物質(zhì)之技術(shù)。183.2.定義:77.

3.要點(diǎn):

固定化酶、酶分子改造技術(shù)和酶反映器的設(shè)計(jì)是當(dāng)前酶工程的重點(diǎn)。近年把酶電極生物傳感器也歸到酶工程范圍內(nèi)。如:底物＋固定化酶—→化學(xué)信號(hào)—→電信號(hào)—→人視覺—→控制反應(yīng)。184.3.要點(diǎn):78.(十一)發(fā)酵工程

(Fermentationengineering)1.對(duì)象:

微生物,在常規(guī)發(fā)酵工藝上發(fā)展而成。有時(shí)也稱微生物工程。2.定義:

利用微生物特定性狀（生長快、培養(yǎng)簡單和代謝過程特殊等）,通過現(xiàn)代化工程技術(shù),快速、連續(xù)生產(chǎn)人類所需物質(zhì)的技術(shù)。185.(十一)發(fā)酵工程(Fermentationengine

3.要點(diǎn):

①核心是提高產(chǎn)率,②過程包括:菌種選育、生產(chǎn)、代謝產(chǎn)物的利用。③所用技術(shù)包括大規(guī)模懸浮培養(yǎng),細(xì)胞固定化,產(chǎn)物分離提取。4．應(yīng)用:藥物生產(chǎn)(活性多肽、抗生素)、單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、微生物冶金技術(shù)。

186.3.要點(diǎn):80.

(十二)生化工程

(Biochemistryengineering)

1．對(duì)象:①生化反應(yīng)器(反應(yīng)環(huán)境與裝置)，②產(chǎn)品的分離提純技術(shù)187.(十二)生化工程

(Biochemistry2.定義(待確定):為活細(xì)胞和酶提供適宜反應(yīng)環(huán)境,能大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)、分離、精制出所需產(chǎn)品的技術(shù)。3.內(nèi)容包括:

生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、傳感器的制造、電泳、離心、層折、免疫層析等。這是下游工程的關(guān)鍵一環(huán)。188.2.定義(待確定):82.注：1.十二大工程相互聯(lián)系,相輔相成。

上游中,基因工程是基礎(chǔ)、核心,通過它才能真正按人的意向通過設(shè)計(jì)、改造、生產(chǎn)特定生物工程產(chǎn)品。下游工程中關(guān)鍵是發(fā)酵工程的生產(chǎn)和利用生化工程對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行提純,它們是生物技術(shù)產(chǎn)生效益的必要條件。其他工程相互配合,共同組成生物技術(shù)體系。189.注：1.十二大工程相互聯(lián)系,相輔相成。83.

2.生物技術(shù)發(fā)展迅速,任務(wù)內(nèi)容不斷豐富更新,應(yīng)密切關(guān)注。190.2.生物技術(shù)發(fā)展迅速,任務(wù)內(nèi)容不斷豐富更新,第二節(jié)生物技術(shù)的意義及應(yīng)用191.第二節(jié)生物技術(shù)的意義及應(yīng)用85.

生物技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可把生物技術(shù)分為：醫(yī)學(xué)生物技術(shù)、植物生物技術(shù)、動(dòng)物生物技術(shù)、食品生物技術(shù)、環(huán)境生物技術(shù)和軍事生物技術(shù)等。生物技術(shù)應(yīng)用的意義巨大，主要有以下幾個(gè)方面。192.生物技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可把生物技術(shù)分為：醫(yī)學(xué)生物技術(shù)一.戰(zhàn)略意義理論上:生命學(xué)科飛躍,步入按需改造和創(chuàng)造新生物時(shí)代,革命性變化。新技術(shù)革命的重要支柱,具巨大潛在力量,不亞于原子裂變和半導(dǎo)體的問世。193.一.戰(zhàn)略意義理論上:生命學(xué)科飛躍,步入按需改造和創(chuàng)造3.為解決人類面臨的重大問題提供新途徑,帶來了希望(國外稱之為六大危機(jī)):

①人口問題:A)節(jié)育:藥、疫苗,B)優(yōu)生:遺傳病基因治療。②糧食問題:綠色革命,高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病新品種,單細(xì)胞蛋白,農(nóng)藥、肥料。194.3.為解決人類面臨的重大問題提供新途徑,帶來了希望(國③能源、資源問題:生物電池、光合菌、乙醇生產(chǎn)、石油采集菌、生物冶煉。④環(huán)境污染:石油、污水,有害金屬污染,特嗜菌的構(gòu)建。⑤醫(yī)療保健:抗衰老、防治心血管病、瘧疾、傳染病、遺傳病(見下)。⑥戰(zhàn)爭等災(zāi)害：生物戰(zhàn)劑、生物恐怖。195.③能源、資源問題:生物電池、光合菌、乙醇生產(chǎn)、石油采集菌二、巨大經(jīng)濟(jì)效益,明顯社會(huì)效益

(幾個(gè)實(shí)例)196.二、巨大經(jīng)濟(jì)效益,明顯社會(huì)效益

(幾個(gè)