《生物技術與生物制藥》課件

生物技術與生物制藥2008年諾貝爾化學獎

08年諾貝爾化學獎得主是三名美國人，以獎勵他們在發(fā)現(xiàn)和發(fā)展綠色熒光蛋白（greenfluorescentprotein,GFP）上的貢獻。他們分別是日裔科學家下村修(OsamuShimomura)，MartinChalfie和華裔科學家錢永健（RogerY.Tsien）。GFP是一種在395nm的激發(fā)光下可以釋放出綠色熒光的蛋白，現(xiàn)已廣泛的應用于生物以及醫(yī)學研究。該蛋白可以表達在真核細胞中，在和其他基因融合表達的情況下，可以活體示蹤目的蛋白的定位以及活動，并且由于在真核生物中不存在這類蛋白，因此不會產生其他的附加功能，而影響導入的細胞或者動物體的生命活動。其中日裔科學家下村修首先在水母中發(fā)現(xiàn)該蛋白；MartinChalfie則發(fā)展將GFP引入真核動物細胞（線蟲）中，促進了大家對GFP的功能的認識；華裔科學家錢永健改造了GFP，使得它可以在不同的激發(fā)光下發(fā)紅藍等各色，并且更加易于使用，大大擴展了此類蛋白的應用。863計劃生物和醫(yī)藥技術領域2008年度專題課題申請指南

專題一、基因操作和蛋白質工程技術專題

1.重要功能基因及蛋白質的發(fā)掘與利用2.生物技術醫(yī)藥產品的研究與開發(fā)專題二、新一代工業(yè)生物技術專題

1.生物催化與轉化關鍵技術研究與開發(fā)

2.工業(yè)生物技術新產品及新工藝研究與開發(fā)專題三、生物信息與生物計算技術專題

1.神經信息技術2.生物信息技術應用及產品開發(fā)專題四、現(xiàn)代醫(yī)學技術專題

1、常見病、多發(fā)病臨床診斷與治療新技術研究2、現(xiàn)代醫(yī)療儀器與設備研發(fā)關于組織申報國家發(fā)展改革委實施微生物制造高技術產業(yè)化專項的通知

根據(jù)《第十一個五年規(guī)劃綱要》和《生物產業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃》，為加快微生物制造產業(yè)發(fā)展，推動傳統(tǒng)發(fā)酵產業(yè)優(yōu)化升級，提高微生物制造產品的國際競爭力，提升我國工業(yè)生物制造水平，國家發(fā)展改革委決定于2009-2010年組織實施微生物制造高技術產業(yè)化專項。我委擬組織在近期申報該專項項目，現(xiàn)將有關事宜通知如下：一、專項的主要內容微生物制造是利用微生物細胞或酶的生物催化功能，進行大規(guī)模的物質加工與轉化的先進生產方式，是基于現(xiàn)代生物技術發(fā)展的高技術產業(yè)，具有典型的資源節(jié)約、環(huán)境友好的特征，是解決我國面臨的資源短缺與環(huán)境污染等問題的重要途徑。依據(jù)我國微生物制造業(yè)的特點、產業(yè)技術基礎和發(fā)展情況，專項重點支持具有自主知識產權，對產業(yè)發(fā)展具有重要支撐作用的微生物制造產品及工藝產業(yè)化。主要包括：專項的的主要要內容容（一））新型型酶制制劑產產業(yè)化化。以以酶工工程技技術和和基因因工程程技術術為基基礎，，重點點支持持1000噸/年規(guī)規(guī)模以以上的的新型型纖維維素酶酶、半半纖維維素酶酶、堿堿性果果膠酶酶、脂脂肪酶酶、蛋蛋白酶酶的產產業(yè)化化。（二））新型型微生生物發(fā)發(fā)酵產產品。。以微微生物物分子子選育育、代代謝工工程、、發(fā)酵酵工程程技術術為基基礎，，重點點支持持500噸噸/年年規(guī)模模以上上的高高附加加值氨氨基酸酸、核核苷，，1000噸/年規(guī)規(guī)模以以上的的高附附加值值有機機酸和和多元元醇的的產業(yè)業(yè)化。。（三））生物物制造造工藝藝示范范應用用。以以新型型生物物催化化與轉轉化技技術為為基礎礎，重重點支支持年年產萬萬噸級級氨基基酸、、葡萄萄糖酸酸，年年產千千噸級級長鏈鏈二元元酸、、手性性醇，，年產產百噸噸級手手性醫(yī)醫(yī)藥中中間體體、甾甾體化化合物物的生生物制制造工工藝改改造升升級與與示范范。二、專專項的的實施施目標標提高酶酶制劑劑和微微生物物發(fā)酵酵產品品的生生產和和應用用水平平，提提高原原料轉轉化率率和資資源綜綜合利利用率率，利利用現(xiàn)現(xiàn)代生生物技技術延延伸微微生物物制造造產業(yè)業(yè)鏈，，大力力發(fā)展展新產產品；；擴大生生物催催化技技術在在食品品、飼飼料、、紡織織、造造紙等等重點點行業(yè)業(yè)的應應用，，減少少污染染物排排放，，降低低能耗耗，帶帶動產產業(yè)結結構調調整和和升級級；培育微微生物物制造造產業(yè)業(yè)龍頭頭企業(yè)業(yè)，全全面提提高我我國微微生物物制造造企業(yè)業(yè)的國國際競競爭力力。生物制藥概概論生物技術發(fā)發(fā)展簡史現(xiàn)代生物技技術簡介基因工程、、酶工程、、細胞工程程和發(fā)酵工工程生物藥物與與基因工程程藥物863計劃劃的成就（生物領域域）三個主題六個重大項項目十三個專題題項目三個主題高產、優(yōu)質質、抗逆動動植物新品品種新型藥物、、疫苗和基基因治療酶工程、蛋蛋白質工程程六個重大項項目兩系法雜交交稻技術；；抗蟲棉花等等轉基因植植物；生物技術藥藥物；重大疾病相相關基因的的研究；惡性腫瘤等等疾病的基基因治療;動物乳腺生生物反應器器。十三個專題題101-01轉基基因植物；；101-02分子子標記技術術在農作物物育種中的的應用101-03農業(yè)業(yè)重組微生生物；101-04植物物生物技術術的應用基基礎研究；；101-05動物物生物技術術；101-06農用用基因工程程生物的中中試開發(fā)；；102-07重組組疫苗；102-08基因因工程藥物物；102-09抗體體工程；102-10人類類重大疾病病基因分離離、克隆、、結構和功功能研究；；102-11醫(yī)藥藥新技術、、新方法研研究；102-12醫(yī)藥藥生物技術術產品的中中試開發(fā)；；103-13蛋白白質工程。。兩系法雜交交稻技術我國兩系法法雜交水稻稻的技術已已經成熟，，已進入快快速發(fā)展階階段。共育育成實用不不育系34個，廣親親和系26個。24個組合通通過品種審審定，并在在南方各省省大面積推推廣，累計計種植5300萬畝畝，增產稻稻谷25億億公斤以上上。超級雜雜交稻研究究取得初步步成果，受受到黨和國國家領導人人的高度重重視。動物乳腺生生物反應器器構建成了具具有我國自自主知識產產權的以牛牛αSIcasein和和牦牛BLG兩種基基因為基礎礎的乳腺組組織特異性性表達載體體；建立了了顯微注射射、體細胞胞克隆、單單精注射受受精等多種種轉基因技技術體系。。組建了4個受體動動物專用場場?；蚬こ桃咭呙绾退幬镂镞M入市場場已有18種種（其中3種擁有自自主知識產產權的I類類新藥）醫(yī)醫(yī)藥生物技技術產品投投放市場，，世界上銷銷售額前十十位的生物物技術藥物物，我國已已生產8種種并投放市市場；另有有9種藥物物已完成或或正在進行行臨床試驗驗、9種進進入中試和和18種處處于實驗室室研究階段段，其中大大部分具有有自主知識識產權；基基因工程藥藥物和疫苗苗的研制已已初步實現(xiàn)現(xiàn)了由跟蹤蹤仿制向創(chuàng)創(chuàng)新的轉變變，以及從從實驗室研研究向產業(yè)業(yè)化的轉化化。治療性乙型型肝炎疫苗苗血源乙肝表表面抗原-抗體二重重復合物作作為治療性性疫苗已獲獲特殊臨床床試驗批文文，基因工工程乙肝表表面抗原-抗體二重重復合物已已完成實驗驗室研究和和中試工藝藝研究，正正在申請臨臨床試驗。。另外，新新開展的乙乙肝表面抗抗原-抗體體-DNA疫苗三重重復合物的的研究，以以小鼠為模模型的實驗驗結果證明明療效優(yōu)于于二重復合合物，成果果也已獲中中國和國際際的專利。。人工血液代代用品技術術在完成實驗驗室研究和和小試后，，又建成中中試規(guī)模的的血源生產產基地，現(xiàn)現(xiàn)已有連續(xù)續(xù)6批的產產品達企業(yè)業(yè)質控標準準。研究的的工藝路線線具有自主主知識產權權，已申請請3項國內內發(fā)明專利利；其技術術轉讓費達達1.6億億元人民幣幣，創(chuàng)我國國生物技術術單項技術術轉讓費最最高紀錄。。進化論和細細胞學說1859年年，英國的的生物學家家CharlesDarwin發(fā)表表了《物種種起源》1930s，德國植植物學家MatthiasSchleiden和動動物學家TheoderSchwann將將對細胞的的觀察研究究進行了理理論的概括括，共同創(chuàng)創(chuàng)立了生物物科學的理理論基礎———細胞學學說。從1857年到1864年的的8年，奧奧地利修道道士Mendel選擇了7種差異明明顯的簡單單性狀,對對豌豆的生生長進行了了仔細的觀觀察，得出出了遺傳的的分離規(guī)律律和自由組組合律。1915年年美國著遺遺傳學家Morgan和他他的助手們們的杰出工工作，第一一次將代表表某一特定定性狀的基基因，同某某一特定的的染色體聯(lián)聯(lián)系了起來來，創(chuàng)立了了遺傳的染染色體理論論。Morgan特特別指出：：種質必須須由某些獨獨立的要素素組成，我我們把這些些要素稱為為遺傳因子子，或者更更簡單地稱稱為基因。。經典遺傳學學分子生物學學在1928年英國科科學家F.Griffith就發(fā)現(xiàn)了了肺炎雙球球菌的轉化化現(xiàn)象。Avery與ColinMacleod及MaclynMccarry在此基基礎上繼續(xù)續(xù)對肺炎鏈鏈球菌進行行研究，證證明使細菌菌性狀發(fā)生生轉化的因因子是DNA,而而不是蛋白白質。

這是20世紀繼愛因斯坦發(fā)現(xiàn)相對論之后的又一劃時代發(fā)現(xiàn)，它標志著生物學的研究進入分子的層次。因為這項“生物科學中最具有革命性的發(fā)現(xiàn)”，兩位科學家獲得了1962年度諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。

1953年年，美國科學家家沃森（J．D.Watson，1928—））和英國科科學家克里里克（F.Crick，1916—2004）），共同提提出了DNA分子的的雙螺旋結結構模型。?；仨鴼v史DNA雙螺螺旋的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)1953年年4月在英英國《Nature》雜志上上美國遺傳傳學家JamesD.Watson和英國物物理學家FrancisH.C.Crick共同闡明明了DNA雙螺旋立立體結構模模型脫氧核苷酸1、DNA的化學組組成基本單位：：P脫氧核糖含氮堿基磷酸脫氧核糖含氮堿基脫氧核苷酸酸元素組成：：CHONP組成脫氧核核苷酸的堿基：胞嘧啶（C）胸腺嘧嘧啶（T））腺嘌呤（A）鳥嘌呤呤（G）因此，脫氧氧核苷酸也也有4種腺膘呤脫氧核苷酸A胞嘧啶脫氧核苷酸C鳥瞟呤脫氧核苷酸GT胸腺嘧啶脫氧核苷酸兩個脫氧核核苷酸通過過磷酸二酯酯鍵連接AGCT氫鍵ATGC平面結構立體結構2、DNA的立體結結構特點磷酸、脫氧氧核糖交交替替連接———構成成基本骨架架；堿基；2條條鏈上的堿堿基通過氫鍵形成堿基對3.內側:2.外側：：1.由2條條鏈按反向平行方方式盤繞成雙螺螺旋結構；；－A－A－C－C－G－G－A－T－－T－T－G－G

－C－C－T－A－A－T之間間形成2個個氫鍵C－G之間間形成3個個氫鍵DNA堿基互補配對情況圖解DNA的半保保留復制隨后又提出了了DNA復制制假說:在DNA復制過過程中，雙螺螺旋DNA的的兩條鏈相分分離，并分別別以每條DNA鏈作為模模板，利用細細胞中的脫氧氧核糖核苷酸酸，按照堿基基互補的原則則合成另一條條子鏈DNA，從而形成成結構完全相相同的兩個DNA雙螺旋旋分子。1958年MatthewMeselson和FranklinStahl研究了經15N標記3個世世代的大腸桿桿菌DNA，，首次證明了了DNA的半半保留復制。。遺傳密碼用數(shù)學方法推推算，如果采采用每3個相相鄰堿基為一一個氨基酸密密碼子，那么么四種堿基組組成的核苷酸酸能編出64組密碼子，，可以滿足20種氨基酸酸編碼的需要要。在M.Nirenberg,S.Ochoa和H.G.Khorana以以及其他人的的共同努力下下，到1966年，所有有的64種密密碼子都被破破譯了,如:AUG為起始密碼碼;UAG,UAA和和UGA為為終止止密碼。氨基酸序列比比較60ADGYARINGMSALVTTFGVGELSALNAIAGAYSEFVPIVHIVGQPHTKSQKDGMLLHHTL58ADGYARIKGMSCIITTFGVGELSALNGIAGSYAEHVGVLHVVGVPSISAQAKQLLLHHTL57AEGYARAKGAAAAVVTYSVGALSAFDAIGGAYAENLPVILISGAPNNNDHAAGHVLHHAL120GNGDFNVFTRMSADISCTLGCLNSTHEVATLIDNAIRECWIRSRPVYISLPTDMVTKKIE118GNGDFTVFHRMSANISETTAMITDIATAPAEIDRCIRTTYVTQRPVYLGLPANLVDLNVP117GKTDYHYQLEMAKNITAAAEAIYTPEEAPAKIDHVIKTALREKKPVYLEIACNIASMPCA180GER-LDTPLDLSLPPNDPEKEDYVVDVVLKYLHAAKKPVILVDACAIRHRVLDEVHEFVE178AKL-LQTPIDMSLKPNDAESEKEVIDTILALVKDAKNPVILADACCSRHDVKAETKKLID177APG--PASALFNDEASDEASLNAAVEETLKFIANRDKVAVLVGSKLRAAGAEEAAVKFAD239KSGLPTFVAPMGKGAVDETHKNYGGVYAGTGSNPGVREQVESSDLILSIGAIKSDFNTTG237LTQFPAFVTPMGKGSIDEQHPRYGGVYVGTLSKPEVKEAVESADLILSVGALLSDFNTGS235ALGGAVATMAAAKSFFPEENPHYIGTSWGEVSYPGVEKTMKEADAVIALAPVFNDYSTTG人類基因組計計劃HGP草圖繪繪制完成HGP提出的的背景HGP的實施施HGP研究內內容HGP醫(yī)藥方方面的意義人類的財產，，雙刃劍展望HGP草圖繪繪制完成2000年6月26日，，是人類歷史史上最值得紀紀念的一天，，英國和美國國幾乎同時向向全世界宣布布他們已經完完成了具有劃劃時代意義的的人類基因草草圖。依靠基基