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1、生物技术,当代生物技术是应用现代生物科学及某些工程原理，利用生物有机体或其组成部分来发展新产品或新工艺的技术体系。,人类研究的领域： 无机-有机-生物（动物、植物、微生物） 生物技术的学科基础及特征： 生物技术是20世纪以来在细胞生物学、遗传学、微生物学尤其是分子生物学等生物科学的理论基础上产生的，它的最显著特点是，人们能够在细胞和亚细胞的分子水平上直接操纵生命，改变生物的遗传形态，甚至定向地创造新的生命形式。,生物技术包括四大领域： 基因工程（DNA重组技术） 细胞工程 酶工程 发酵工程,遗传工程革命宣言 自然的生产与循环已不足以满足改善不断增加的人口的生活水平之需要。为了补偿自然的缓慢步伐
2、，必须发现新的方式去设计制作微生物、动物和植物的遗传蓝图，将其加速转化成为有价值的商业产品,细胞-细胞核-23对染色体（由DNA分子组成）,细胞核微观结构,生物技术的基本概念： 基因：是遗传的基本单位，是DNA分子的一个片段，它是决定一个生物物种所有生命现象的最基本的因子。DNA分子很小，只有2纳米。,各种肤色有何特点？谁最怕晒？,一、基因工程,基因工程又称DNA重组技术，就是在基因的水平上对生命体进行操作，有目的的改变DNA分子的结构，使遗传信息发生变化，创造出人类所需要的生物新品种。,基因工程的基本过程：,1、获取目的基因。 用两种方法： 从生物体DNA分子上分离出目的基因 人工合成目的基
3、因 工具：“分子剪刀”即限制性内切酶 2、目的基因与载体的连接。 工具： 载体（质粒） 连接酶（把目的基因和质粒连接在一起，就成为“重组DNA分子”）,3、重组DNA分子引入受体细胞。 一般用大肠杆菌或酵母菌做受体。为什么？ 因为首先要求受体菌对人体无害，而且要求繁殖力强、生长速度快，短期内就会产生大量的后代，从而得到大量的基因拷贝，生成大量的产物。 一般在低温条件下用氯化钙处理受体细胞和增加重组DNA的浓度的方法来提高转化率。 4、对重组分子进行选择。即从大量携带重组DNA分子的受体细胞中分离出携带目的基因的细胞。 5、表达。目的基因需要表达成蛋白质，才能进一步鉴定其功能或者提纯应用。 例如
4、，把能指导合成胰岛素的基因导入大肠杆菌中DNA分子的合适位置，通过转录和翻译就能产生胰岛素。,人类基因组工程,美国1990年10月正式启动的将耗资30亿美元的15年计划，预计2005年弄清人类基因组30亿对碱基的全序列破译人类全部遗传信息，人类第一次站在分子的水平上认识自我。 2000年6月26日美国宣布完成了草图。该计划动用了6个国家的16个实验室及1100名生物学家和电脑学家。,人类基因组就是人类细胞内23对染色体上完整的一套遗传物质即整套DNA。,人类基因组工程将引发的问题：,基因有没有好坏 人类寿命的延长 DNA亲子鉴定 基因歧视 基因骗术 设计“十全十美”的后代 制造基因武器 附：生
5、命科学网站评出的十大遗传缺陷,生物技术的应用前景1、农牧业 在农牧业方面，生物技术的应用将有着引人入胜的前景。生物技术将从根本上改造传统农业，成为新世纪农牧业领域的主导行业，带来第二次“绿色革命”。如：转基因植物研究。 转基因动物育种技术。,转基因食品何去何从？,转基因就是利用分子生物学的手段，将某些生物的基因转移到其他的生物物种中去，使其出现原物种不具有的性状。,猫呢？,转基因食品的优势是产量高、营养丰富。从纯技术的角度，转基因技术是中性的，对人体不存在利弊的问题。但由于是把一种外来的基因转移到生物体当中，所以可能有潜在的危险。以100万年为思考范围，人会不会因为吃了营养结构改变的食物而引起
6、生理结构的改变？ 附：食品行业的陷阱 讨论：如何实现食品安全？,中国人在食品中完成了化学扫盲 从大米里我们认识了石蜡 从火腿里我们认识了敌敌畏 从咸鸭蛋、辣椒酱里我们认识了苏丹红 从火锅里我们认识了福尔马林 从银耳、蜜枣里我们认识了硫磺 从木耳中认识了硫酸铜 从银鱼中认识了甲醛 从蛋糕中认识了孔雀绿 从黄鳝中认识了避孕药 从鸡肉中认识了激素 从奶粉中知道了淀粉、三聚氰胺 外国人喝牛奶结实了；中国人喝牛奶结石了 日本人口号：一天一杯牛奶 振兴一个民族 中国人口号：一天一杯牛奶 震惊一个民族,荧光基因,2、生物医药 如：基因疗法 人类已发现的遗传病有6000多种，其根本原因都是控制这些蛋白质的基因
7、出了异常。 基因的碱基组成会受到物理（紫外线、X射线、电离辐射 ）、化学、生物（病毒的感染等）、营养以及体内各种因素的影响而发生改变，出现异常。,基因诊断： 就是通过从患者体内提取样本用基因检测的方法来判断患者是否有基因异常或携带病源微生物。 基因芯片诊断系统： 将大量的与人类疾病有关的生物信息高密度排在只有指甲盖大小的硅片上。检查时只需要把血液和唾液滴在芯片上，其中的疾病基因就会和芯片上对应的生物探针发生反应，电脑就会判断是哪一种疾病基因发生了反应 ，患者得了哪一种疾病。 基因治疗： 把具有一定功能的外源基因导入病人体内使之表达，并因表达产物-蛋白质发挥了功能是疾病得到治疗。,二 、细胞工程
8、,细胞工程是指在细胞和亚细胞的水平上的遗传操作，研究组织和细胞培养等方法，快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的技术。 细胞工程包括：细胞培养、细胞融合、细胞重组及遗传物质转移等多方面的操作。例如利用细胞融合可得到“西红柿马铃薯”，人-羊，人-兔，骡子等。,克隆技术,克隆，就是一种人工诱导的无性繁殖。,克隆的基本过程： 用显微操作技术除去卵的细胞核，或用辐射等手段使卵内细胞核失去活性，再将含有遗传物质的供体细胞的核植入，并用微电流刺激等使二者融为一体，然后促使这一新细胞分裂形成胚胎，当胚胎发育到一定程度后，将其植入动物子宫让动物孕育直至产下。产下的动物与提供细胞核的动物具有基本相同的性状。,人体
9、克隆的利与弊： 打破了高等动物繁殖的形式的限制 为器官移植提供相匹配的器官 为无生育能力的夫妇解决无子女的痛苦 为丧失子女的夫妇提供新的希望 可以促进医药事业的发展,但是， 从医学上讲，大多数“复制”技术并不成熟，据美国的统计失败率为98%。 克隆人的归属问题。（爷爷为儿子捐精子生育的孙子，是儿子还是孙子？） 克隆人会成为恐怖分子或战争狂人的工具。 大量基因相同的人可能会诱发新型疾病。,科学与伦理的关系 科学如同才华横溢的球员，而伦理则是场上的裁判，激情四射带来的过火举动，需要规范。但，若限制了天才的发挥，其本身也应当修改。,福兮祸之所倚， 祸兮福之所伏。 老子,英国观察家报最近披露，英国最大
10、的公司之一阿斯特拉捷利康公司参与秘密开发并以获得了一项叫做“终止子”技术的专利，该技术使农作物产生不育种子，使农民无法从收成中自由的采种，因此，不得不每年向生物技术公司购买新的种子。,结论： 科学技术是中性的，任何一项新技术给人类带来的是祸是福不取决于它本身，而取决于人类如何应用它和如何控制对它的利用。 我们所应该作的，是更好地管理自身，恰当地应用包括克隆技术在内的一切科技成果，让它们造福于自然界和人类。,里纳德尼尔森( Lennart Nilsson)出生于1922年，瑞典人，最早时作为一名自由摄影师，为斯德哥尔摩的一家出版社工作。1945年拍摄的挪威OLSO解放运动是他早期的几个专题之一。
11、其它的如拉普兰的助产士(1945)、斯匹次卑尔根群岛的北极熊狩猎(1947)、刚果河上的渔夫(1948)等曾分别刊登在生活、邮报等刊物上。50年代中期，尼尔森开始通过新的摄影技术做新的尝试拍摄蚂蚁以及海里的生命，并出版了MYROR(1959)、海中的生命(1959)、走近自然(1984)等书。60年代，一种经过特别设计的、直径1毫米，镜头视角170，最短焦距1.5mm的内窥镜使他拍摄血管和体腔的设想成为可能。到1970年，他开始第一次使用电子扫描显微镜。,高倍率的电子扫描显微镜下的人类胚胎,卵子经过大约15厘米长的、狭窄的输卵管向子宫游动，它周围的营养细胞像一串串美丽的光环围绕着它。很快，它将
12、与精子相遇并开始受精的过程。,卵子的外层被一层透明的薄膜保护着，这使它看起来像一个悬浮在天体中的漂亮的星球。此时经过种种障碍的精子终于与卵子相遇，卵子外膜成为它们第一道需要攻破的关卡。此时，精子们把头钻到卵子的外壁上，尾巴不断拍打着，卵子则随着精子尾部的运动缓慢地逆时针转动。,这是瑞典摄影家伦纳特尼尔松拍摄的一个人类精子试图进入卵子的照片。,这是瑞典摄影家伦纳特尼尔松拍摄的一个人类胚胎第8周时在子宫内的照片。,这是瑞典摄影家伦纳特尼尔松拍摄的一个人类胚胎20周时在子宫内吸吮手指的照片。,随着科技的进步，人类越来越清醒地认识到，人在产生思维以前，世界各种自然规律已经存在，不以人的意志为转移。也正
13、因为科技的发展，我们才能欣赏到如此震撼人心的美！,“一个孩子的诞生”是尼尔森从1965年开始拍摄的专题，但直到1990年才最终补充完成。这期间，这组图片得到广泛的传播，生活杂志早在1965年就已经对这组图片作出报道,不过那时只刊登了三个半星期到二十八个星期的胎儿发育图片。今天,我们再看这组照片时已经是从人体受孕的最初直至出生的全过程。同时尼尔森还把他的拍摄从人扩展到动物。“一个孩子的诞生”这组照片还被转译在金属盘上，送入太空。也许在将来的一百年或是更久远的日子里，冥冥宇宙中终会有“人”接收到来自地球生命的询问。,附： 蛋白质工程（后基因组时代）,蛋白质工程，是以蛋白质结构功能关系的知识为基础，
14、通过周密的分子设计，把蛋白质改造为人类需要的新的突变蛋白质.,蛋白质工程研究内容包括：蛋白质的结构分析、结构预测、结构改造。,由于蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，在技术方面与基因工程有许多相似之处，因此也被称为后基因组时代。 后基因组时代以蛋白质和药物开发为主要研究方向，而且由基因测序向蛋白组研究的发展预示着科学家可能在药理研究方面取得进展。 科学家认为，通过研究蛋白质最终能够解决深藏在疾病和健康背后的生物化学机制从而开发出约束特定蛋白质的药物。 所以，基因组、蛋白质、药物是生命科学研究之路上的三个重要阶段。 有人说，人类基因组并不是生命蓝图，而是构造蛋白质的建筑材料清单，而蛋白质扮演着构筑生命大厦的“砖块”的角色。,
