第1章生物技术总论

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第1章生物技术总论
（2）细胞工程
细胞工程(cellengmeenng)是指以细胞为基本单 位，在体外条件下进行培养、繁殖；或人为地使细 胞某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而达 到改良生物品种和创造新品种；或加速繁育动、植 物个体；或获得某种有用的物质的过程。所以细胞 工程应包括动、植物细胞的体外培养技术、细胞融 合技术 (也称细胞杂交技术)、细胞器移植技术、 克隆技术、干细胞技术等。
第1章生物技术总论
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2020/11/25
第1章生物技术总论
学习目的
• ①概要了解生物技术的含义、特点以及生 物技术的发展史。
• ②了解生物技术的各项技术及其相互关系。 • ③认识生物技术的应用领域及其对人类社
会发展的影响。
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第1章生物技术总论
生物技术
• 是一门新兴学科，它包括传统生物技术和现代生 物技术两部分。
•2007年，全球共110种药物的年销售额超过10亿美元，就有29种为生物技术
药物，而其中还包括16种年销售额超过40亿美元的“超级重磅炸弹”。
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负面的声音
• 美国生物技术产业自Genentech成立起，发展了 32年，中间经过起起伏伏，到现在总体规模依旧 不是很大，真正的较为成熟的大公司只有Amgen 和Genentech两家
的影响
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第1章生物技术总论
1、改善农业生产、解决食品短缺
（1）提高农作物产量及其品质 a 培育抗逆的作物优良品系 b 植物种苗的工厂化生产 c 提高粮食品质 d 生物固氮，减少化肥使用量 e生物农药，生产绿色食品 （2） 发展畜牧业生产 a 动物的大量快速无性繁殖 b培育动物的优良品系
(2)动物克隆技术：上面已经提到人的克隆可能对人类社会 的破坏。从法律层面看，人的克隆同样给人们带来困扰， 提供体细胞的人与被克隆的人从法律上看是父子、母子或 兄弟?
(3)人类基因组与基因诊断技术：一个人的遗传信息(基因组 序列)是不是一种隐私?基因诊断过程会不会侵犯个人隐私? 保险公司或工厂的顾主是否有权力要求投保人或被雇佣者 进行基因组检测，预测他们将来可能罹患某些疾病，再决 定是否接受投保或雇佣?
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2、生物技术的种类及其相互关系
（1）、基因工程：是 20 世纪 70 年代以后兴起的 一门新技术，其主要原理是应用人工方法把生物 的遗传物质，通常是脱氧核糖核酸(DNA)分离出 来，在体外进行切割、拼接和重组。然后将重组 了的 DNA导人某种宿主细胞或个体，从而改变它 们的遗传品性；有时还使新的遗传信息(基因)在 新的宿主细胞或个体中大量表达，以获得基因产 物(多肽或蛋白质)。这种通过体外 DNA 重组创 造新生物并给予特殊功能的技术就称为基因工程， 也称 DNA重组技术。
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一、生物技术的含义
生物技术也称生物工程：是指人们以现代生 命科学为基础，结合其他基础学科的科学原 理，采用先进的工程技术手段，按照预先的 设计改造生物体或加工生物原料，为人类生 产出所需产品或达到某种目的。
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• 先进的工程技术手段：指基因工程、细胞工程、 酶工程、发酵工程和蛋白质工程等新技术。
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（4）发酵工程
发酵工程：利用微生物生长速度快、生长条 件简单以及代谢过程特殊等特点，在合适条 件下，通过现代化工程技术手段，由微生物 的某种特定功能生产出人类所需的产品称为 发酵工程，也称微生物工程。
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（5）蛋白质工程
蛋白质工程 ：是指在基因工程的基础上，结 合蛋白质结晶学、计算机辅助设计和蛋白质 化学等多学科的基础知识，通过对基因的人 工定向改造等手段，从而达到对蛋白质进行 修饰、改造、拼接以产生能满足人类需要的 新型蛋白质的技术。
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2007年全球十大生物医药治疗领域
•http://www.39kf.com/yyjj/gc/2008-01-17-446907.shtml
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2007年全球十大生物医药产品
•http://www.39kf.com/yyjj/gc/2008-01-17-446907.shtml
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（3）酶工程
酶工程(enzymeengineenng)：是利用酶、 细胞器或细胞所具有的特异催化功能，对酶 进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过 程来生产人类所需产品的一项技术。它包括 酶的固定化技术、细胞的固定化技术、酶的 修饰改造技术及酶反应器的设计等技术。
• amgen公司，2007年8月15日宣布，由于公司顶 级畅销药--治疗贫血症的Aranesp和Epogen销量下 滑，公司将被迫进行成立27年以来的首次裁员， 并关闭部分工厂，以降低公司资本开销。
•2009年辉瑞制药以680亿美元收购惠氏，罗氏制药468亿美元收购基因泰克。
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1994年，软化成熟较慢，保 存期长的西红柿，世界上第一 种被批准上市的转基因植物产 品（美国）
PP•T文转档演模雪板 花莲凝集素基因水稻（抗螟虫、稻飞虱）第1章生物技术总论
•应用最早和最wk.baidu.com广泛的领域 ——医药行业
物。 19 世纪60 年代，法国科学家证实发酵是由微生物引起的。 20世纪 20 年代，大规模的纯种培养技术发酵化工原料丙酮、
丁醇。 20 世纪 50 年代，大规模发酵生产青霉素。
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2、现代生物技术的发展
• 1944年， Avery等阐明了 DNA是遗传信息 的携带者。
• 1953年， Watson 和Crick 提出了DNA的双 螺旋结构模型。
• 1961年， Khorana和 Nirenberg破译了遗 传密码。
• 1972年， Berg 首先实现了DNA体外重组技 术。
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三、生物技术对经济社会发展的影响
1、改善农业生产、解决食品短缺 2、提高生命质量、延长人类寿命 3、解决能源危机、治理环境污染 4、制造工业原料、生产贵重金属 5、生物技术的安全及其对伦理、道德、法律
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• 2009年全球医药市场总销售额为 8150亿美元，其中生物技术药物的销 售额合计为1300亿美元
P•PT文档2演模板010年全球药品市场的销售额达第1到章生物技术总论
• 在2009年畅销国际医药市场的三大类生物 技术药物为：单克隆抗体类药品（400亿 美元）、疫苗类药品（380亿美元）、 TNF（肿瘤坏死因子抑制剂类）220亿美 元。
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2、提高生命质量、延长人类寿命
• 开发制造奇特而又贵重的新型药品 • 疾病的预防和诊断----基因芯片 • 基因治疗 • 人类基因组计划
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3、解决能源危机、治理环境污染
• 解决能源危机 • 环境保护
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（2）生物学领域之外的学科：化学、化学 工程学、数学、微电子技术、计算机科学、 信息学等。
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第1章生物技术总论
二、生物技术发展简史
传统生物技术
现代生物技术
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1、传统生物技术的产生
(4)生物技术的发展将不可避免地推动生物武器的研制与发展，使笼罩在人类头上的生存阴 影越来越大。
(5)动物克隆技术的建立，如果被某些人用来制造克隆人、超人，将可能破坏整个人类社 会的和平。
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第1章生物技术总论
生物技术可能带来 的对人类社会的伦理、道德、法律的冲击
(1)转基因技术：某些宗教团体禁止食用的动物基因转入他 们通常食用的动物中，这可能触怒这些团体，例如将猪的 基因转入绵羊；将动物基因转入食用植物可能会引起一些 素食主义者的特别关注；用含人类基因的生物体作为动物 饲料而可能引发的伦理问题。
• 在10只世界畅销药中，生物技术药品占据
“半壁江山”，数量为5只。而在2009年
•http://www.biotech.org.cn/news/news/show.php?id=77074
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2007年全球十大生物医药企业
•http://www.39kf.com/yyjj/gc/2008-01-17-446907.shtml
• 传统的生物技术是指旧有的制造酱、醋、酒、面 包、奶酪、酸奶及其他食品的传艺。
• 现代生物技术则是指 20世纪 70 年代末 80 年代 初发展起来的，以现代生物学研究为基础，以基 因工程为核心的新兴学科。
• 当前所称的生物技术基本上都是指现代生物技术。 • 本书主要讨论现代生物技术。
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第一家生物技术公司—Genentech公司
• 1976年美国成立了第一家生物技术公司— Genentech公司（基因泰克，Boyer是创始 人之一），进行小牛和小猪的生长激素的研 发，开创了基因工程制药——现代生物技术 产业发展的新纪元；
• 国际上生物技术研究成果60％以上集中在医 药领域；
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现代生物技术的范畴
A、基因工程(核心) B、细胞工程（平台） C、发酵工程 D、酶工程 E、蛋白质工程
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五项技术彼此之间是互相联系、互相渗透
• 基因工程技术是核心技术
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3、生物技术涉及的学科
（1）生物学科：分子生物学、细胞生物学、 微生物学、免疫生物学、人体生理学、动 物生理学、植物生理学、微生物生理学、 生物化学、生物物理学、遗传学等。
•基因泰克2007全年销售额达117亿美元（2009年被瑞士的罗氏公司收购）
•http://www.39kf.com/yyjj/gc/2008-01-17-446907.shtml
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•1999年：我国正式加入人类基因组计划 •2000年：人类基因组草图宣告完成
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4、制造工业原料、生产贵重金属
制造工业原料：包括食品工业原料和化学工 业原料
生产贵重金属：提的金属包括金、银、铜、 铀、锰、钼、锌、钴、镍、钡、铊等 10 多种
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第1章生物技术总论
5、生物技术的安全及其对伦理、 道德、法律的影响
(1)基因工程对微生物的改造是否会产生某种有致病性的微生物，这些微生物都带有特 殊的致病基因，如果它们从实验室逸出并且扩散，有可能造成类似鼠疫那样的可怕疾病的 流行。
（1）中国 公元前 221 年，豆腐、酱和醋。 公元 10 世纪，预防天花的活疫苗。 16 世纪，知道被疯狗咬伤可传播狂犬病。 （2）在西方 公元前 6000 年，苏美尔人和巴比伦人开始啤酒发酵。 公元前 4000年，埃及人就开始制作面包。 1676年，荷兰人Leeuwen 制成了显微镜并首先观察到了微生
•2002年：中国完成了对水稻（籼稻）基因 组序列草图的测定及初步分析
•2003年：人类基因组序列绘制成功，开始 进入后基因组时代
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主要产品
1、基因工程产品：如利用转基因技术制备的各种
药物、疫苗等
2、单克隆抗体（单抗） 3、动植物细胞培养技术 4、转基因植物和动物 5、克隆动物
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• 改造生物体：指获得优良品质的动物、植物或微 生物品系。
• 生物原料：指生物体的某一部分或生物生长过程 产生的能利用的物质，如淀粉、糖蜜、纤维素等 有机物，也包括一些无机化学品，甚至某些矿石。
• 为人类生产出所需的产品：包括粮食、医药、食 品、化工原料、能源、金属等。
• 达到某种目的：则包括疾病的预防、诊断与治疗 和食品的检验以及环境污染的检测和治理等。
(2)转基因作物及食品的生产和销售，是否对人类和环境造成长期的影响，擅自改变植物 基因是否可能引起一些难以预料的危险。
(3)分子克隆技术在人类身上的应用可能造成巨大的社会问题，并对人类自身的进化产生影 响；而应用在其他生物上同样具有危险性，因为所创造出的新物种有可能具有极强的破坏 力而引发一场浩劫。