现代生物技术专业课件

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1、现代生物技术与人类健康1 精品PPT 第一节 现代生物技术发展趋势2 精品PPT 人类文明发展的三次技术革命生物技术革命21世纪：创造生命 ！信息革命20世纪：解放大脑工业革命19世纪：解放双手 3 精品PPT 传统生物技术传统生物技术 传统生物技术主要是通过微生物的初级发酵生产商品。上游处理过程发酵和转化下游处理过程4 精品PPT 现代生物技术现代生物技术 DNA重组技术的发展改变了生物技术的本质，现代生物技术应运而生。现代生物技术生命科学工程技术其他相关学科5 精品PPT (一) 基因工程1. 对象: 在核酸分子 (DNA或RNA) 或基因上操作。2. 定义: 在体外对DNA进行切割、拼接

2、, 使遗传物质重新组合, 经载体转移到细胞中扩增表达, 获得人类所需产品, 或组建新生物类型的技术。6 精品PPT 目的基因目的基因基因载体基因载体重组体重组体分分切切接接转转筛筛表表基基本本技技术术路路线线7 精品PPT 8 精品PPT 9 精品PPT 基因工程胰岛素n胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。胰岛素分子结构胰岛素分子结构10 精品PPT n9、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定。*n10、低头要有勇气，抬头要有低气。*n11、人总是珍惜为得到。*n12、人乱于心，不宽余请。*n

3、13、生气是拿别人做错的事来惩罚自己。*n14、抱最大的希望，作最大的努力。*n15、一个人炫耀什么，说明他内心缺少什么。*n16、业余生活要有意义，不要越轨。*n17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。*n将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2022L培养液就能产生100g胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!胰岛素生产车间胰岛素生产车间12 精品PPT n9、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定。*n10、低头要有勇气，抬头要有低气。*n11、人总是珍惜为得到。*n12、人乱于心，不宽余请。*n13、生气是拿别人做错的事来惩罚自己

4、。*n14、抱最大的希望，作最大的努力。*n15、一个人炫耀什么，说明他内心缺少什么。*n16、业余生活要有意义，不要越轨。*n17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。*(二)细胞工程 1.对象: 细胞, 在细胞水平上实现基因转移或改变生物学性状。细胞工程包括： 细胞融合技术 工程细胞移植, 即有目的地改造细胞 遗传特性后, 植入机体。 细胞折合, 染色体导入及细胞器导入技术, 胚胎细胞植入。14 精品PPT 操作对象细胞 培养、增殖、改造细胞操作环节新性状新产品细胞或其组成部分和构成的组织、器官等如染色体、细胞核、原生质体、整个细胞、受精卵、胚胎、组织或器官细胞工程15 精品PPT 细胞

5、工程授体基因(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，酵母菌)发酵分离 生物药剂（干扰素、胰岛素等）废液16 精品PPT 17 精品PPT (三) 酶工程 1.对象: 酶分子修饰、生产应用和酶的固定化18 精品PPT 操作对象 酶 酶的固定化、分离纯化、酶的改造操作环节酶制剂由生物活细胞产生的生物催化剂酶工程19 精品PPT 20 精品PPT (四) 发酵工程 1.对象: 微生物, 在常规发酵工艺上发展而成。有时也称微生物工程。2. 定义: 利用微生物特定性状（生长快、培养简单和代谢过程特殊等）, 通过现代化工程技术, 快速、连续生产人类所需物质的技术。21 精品PP

6、T 操作对象 微生物 发酵培养操作环节产品产物真菌、细菌、放线菌等发酵工程22 精品PPT (五) 蛋白质工程 1.对象: 基因序列DNA分子中改造, 最终导致蛋白分子氨基酸序列改变。23 精品PPT 操作对象 蛋白质 对应基因的修饰和合成操作环节蛋白质定向改造DNARNA 蛋白质蛋白质工程具有优良特性的蛋白质分子24 精品PPT 生物技术的发展n转基因技术n基因组技术25 精品PPT 1.转基因技术26 精品PPT 转基因动物研究与应用方向转基因动物研究与应用方向 提高生长速率提高生长速率异种器官移植异种器官移植 减少排污减少排污 生物反应器生物反应器 改善肉质成份改善肉质成份提高抗病能力提

7、高抗病能力医学疾病模型医学疾病模型 提高瘦肉率提高瘦肉率 生物材料生产生物材料生产改善奶品质改善奶品质27 精品PPT 转基因动物转基因动物：是指人类按照自己的意愿有目的、有计划、有根据、有预见地将外源基因导入动物细胞内，通过与染色体基因组进行稳定的整合，将生物性状传递给后代动物。转基因动物的应用利用转基因动物改良动物品种转基因动物作为生物反应器转基因动物筛选药物28 精品PPT 29 精品PPT 转基因小鼠30 精品PPT 动物改良动物改良培养出超级动物培养出超级动物美研究小组培育出超凡嗅觉能力的转基因鼠31 精品PPT 转基因鱼生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国)转基因鲑鱼32 精

8、品PPT 含有荧光水母基因的小猪美国密苏里大学最近通过克隆技术培育出四只含有荧光水母基因的小猪。左为荧光小猪，右为正常小猪悠游的奇幻精灵水母 33 精品PPT 观赏荧光鱼34 精品PPT 转基因荧光鼠35 精品PPT 生物反应器n一般把目的片段在器官或组织中表达的转基因动物叫动物生物反应器，几乎任何有生命的器官、组织或其中一部分都可经过人为驯化为生物反应器，从生产的角度考虑，生物反应器选择的组织和器官要方便产物的获得，例如，乳腺、膀胱、血液等36 精品PPT n乳腺生物反应器：就是通过基因转移技术，将外源基因导入动物体内，通过乳腺特异启动子的控制，获得乳腺生产外源蛋白质的转基因动物。37 精品

9、PPT 转基因山羊活动的制药厂 n工作人员从转基因山羊身上挤出了羊奶。在貌似平凡的羊奶中，含有价值不菲的药用蛋白质 38 精品PPT 转基因牛乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)39 精品PPT 从转基因羊的羊奶中提取出治疗心脏病的药物tPA40 精品PPT 转基因技术还可以生产出人的器官 n实验室的科学家们已经成功研究出人工心脏，并且运用胚胎干细胞成功培育出了肝脏、大脑、软骨、鼻子等人体器官。只要一切条件适合，他们可以培育出任何人体组织。41 精品PPT 1997年2月，英国罗斯林研究所的胚胎学家伊恩维尔穆特博士宣布他用一只6岁母羊的乳腺细胞与去核羊的卵母细胞融合，这一卵细胞经诱导形成胚

10、胎，然后移入母羊子宫内，结果产下6岁母羊的复制品“多莉”。 克隆羊“多莉”和它生下的小羊42 精品PPT 体细胞克隆羊与克隆鼠诞生后，科学家就计划克隆猪。猪易于繁殖，而且其器官在大小和功能上与人体器官较为接近，为成千上万等待器官移植的病人带来希望。首批体细胞克隆猪共5只，出生于2022年3月5日。 43 精品PPT 抗病、抗虫、抗逆作物n基因工程为培育抗病虫的作物提供了新的手段目前，已经获得的转基因抗虫农作物包括烟草、番茄、马铃薯、棉花、玉米等n在抗逆境育种上的应用为克服干旱、盐碱等提供新思路美国斯坦福大学把仙人掌基因导入小麦、大豆等作物，育成抗旱、抗逆的新品种。我国已克隆了耐盐碱相关基因，

11、通过遗传转化已获得了耐盐烟草、 水稻、西红柿、草莓等。 44 精品PPT 抗除草剂作物45 精品PPT 不会引起过敏的转基因大豆46 精品PPT 转基因抗虫番茄47 精品PPT 普通棉花 转兔毛基因棉花48 精品PPT 彩色马蹄莲49 精品PPT 蓝色玫瑰一直是人类美丽的梦想基因工程正在将它变为现实50 精品PPT “转基因与生物武器”o 转基因技术蕴含着的一些特殊性技术，比如“启动开关”技术（现在已经用到植物上了），一旦用到动物身上，就很容易演变成生物武器。o 因此,我们不仅需要关注转基因技术在民用领域的应用，同时也要关注国外转基因技术在军事领域的应用，要警惕国外运用转基因技术来制造生物武器

12、。 -文化学者刘仰 51 精品PPT 染色体DNA30亿对核苷酸基因 功能？ 1990年启动，共计六个国家16个基因组中心参与中国承担3号染色体约3000万bp的测序，约占整个计划的1%。“读出” 碱基测序(2022年6月)“读懂” 基因的功能农业基因组计划2.基因组学技术52 精品PPT 人类的染色体组53 精品PPT 已完成测序工作的生物54 精品PPT 第二节 现代生物技术的应用55 精品PPT 为解决人类面临的重大问题提供新途径, 带来了希望 ： 人口问题: A) 节育: 药、疫苗, B)优生: 遗传病基因治疗。 粮食问题: 绿色革命,高产、优质、抗病新品种 , 单细胞蛋白, 农药、肥

13、料。56 精品PPT 能源、资源问题: 生物电池、光合菌、乙醇生产、石油采集菌、生物冶炼。 环境污染: 石油、污水, 有害金属污染, 特嗜菌的构建。 医疗保健: 抗衰老、防治心血管病、疟疾、传染病、遗传病(见下)。 战争等灾害：生物战剂、生物恐怖。57 精品PPT 1. 疾病诊断 分子水平的诊断向更特异、敏感、 快速、简单、稳定方向发展。如: McAb运用: ELISA、IFA、ELA、 RIA、蛋白质免疫诊断。 核酸水平本质上诊断: REA、RFLP、 核酸杂交、PCR。 新仪器: 生物传感器、成像系统、 监护康复系统等。58 精品PPT 基因诊断n运用基因工程技术，设计制造“DNA探针”检

14、测肝炎病毒等病毒性流行病及某些严重遗传疾病，不但准确而且迅速。我国研究人员正在制备用于基因治疗的基因工程细胞59 精品PPT 2. 基因治疗 从基因水平上对疾病基因进行修复、替 代。如基因工程构建病毒载体导入正常基 因治疗先天遗传病。3. 疾病预防: 基因工程疫苗、多价疫苗, 安全、价低 易大量制。 抗独特型抗体疫苗, 多肽疫苗(表达)。 60 精品PPT 追溯疾病的起源 n无论多么凶险难治的疾病，只要找到了病因，就为征服这种疾病奠定了基础 n科学家绘出用于疾病研究的人类变异基因图谱 61 精品PPT 1990年9月14日美国第一例临床基因治疗申请获得批准： 国立卫生研究院NIH，重组DNA顾

15、问委员会RAC。 SCID患者：缺乏腺苷酸脱氨酶，ada基因缺失。 将正常基因转入患者(4岁的女孩)淋巴细胞，再将改造细胞送回患者体内。基因治疗重症联合免疫缺陷病 ：62 精品PPT 基因探明人类老化原因，长命千岁不是梦63 精品PPT 环境污染治理：基因工程构建的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。64 精品PPT 新型药物的生产65 精品PPT 1. 改造、促进抗生素工业, 除固定化酶、细胞技术, 包括对酶的更新。例如: 基因工

16、程可生产强有力的新酰化酶, 可大量制备新抗生素(如头孢毒素等)。2. “生物导弹”药物: McAb毒素蛋白、抗癌药、 TNF、酶等。 Abzyme、特异结合酶切分解。 受体药物“爱国者导弹”: CD4受体HIV 等。66 精品PPT 3. 超级药物 人工设计、合成分子药物: 反义核酸、基因封条、阻止转录、翻译, 酶性RNA切掉有害基因。4. 酶制剂基因工程: 如: tPA(组织纤维蛋白溶酶原激活因子), 链激酶等。67 精品PPT 基因工程试剂的高回报n碱性成纤维细胞生长因子 231元/ugn红细胞生成素 1072元/ugn白细胞介素-2 410元/ugn巨细胞粒细胞集落刺激因子 1960元/ugn胰岛素 10.2元/mg68 精品PPT 转基因生物与普通非转基因生物相比的优、缺点(1)优点：提高粮食产量，解决粮食短缺问题。减少农药使用，从而减少环境污染。节省生产成本，降低粮食售价。增加食物营养，提高我们的健康水平。增加食物种类，丰富我们的餐桌。促进生产效率，带动相关产业发展。69 精品PPT (2)缺点：可能产生新的过敏原。可能产生抗除草剂的杂草。可能使疾病的传播跨越物种障碍。可能会