北京生物八下《現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展》課件

現(xiàn)代生物技術(shù)一、生物技術(shù)的興起二、基因工程及其應(yīng)用三、克隆技術(shù)現(xiàn)代生物技術(shù)一、生物技術(shù)的興起1一、生物技術(shù)的興起生命科學(xué)成為當今世界自然科學(xué)的熱點和重點，主要由于兩方面的原因：（1）二十世紀后葉，分子生物學(xué)領(lǐng)域一系列突破性成就，使生命科學(xué)在自然科學(xué)中的地位發(fā)生了革命性的變化；（2）建立在實驗室研究基礎(chǔ)上的生物技術(shù)的發(fā)展為人類帶來了巨大的利益和財富。一、生物技術(shù)的興起生命科學(xué)成為當今世界自然科學(xué)的熱點和重點，221世紀生物技術(shù)將是經(jīng)濟發(fā)展的新動力生物技術(shù)的顯著特點：高技術(shù)高效能高投入和高利潤高挑戰(zhàn)性第一次技術(shù)革命工業(yè)革命解放人的雙手第二次技術(shù)革命信息技術(shù)擴展人的大腦第三次技術(shù)革命生物技術(shù)改造生命本身21世紀生物技術(shù)將是經(jīng)濟發(fā)展的新動力生物技術(shù)的顯著特點：第一3生物技術(shù)的定義1982年，國際合作與發(fā)展組織的定義為：生物技術(shù)是應(yīng)用自然科學(xué)及工程學(xué)的原理，依靠微生物、動物、植物體作為反應(yīng)器將物料進行加工以提供產(chǎn)品為社會服務(wù)的技術(shù)。美國政府技術(shù)顧問委員會(OAT)的定義是：應(yīng)用生物或來自生物體的物質(zhì)制造或改進一種商品的技術(shù)，其還包括改良有重要經(jīng)濟價值的植物與動物和利用微生物改良環(huán)境的技術(shù)。后一定義強調(diào)了生物技術(shù)的商品屬性。生物技術(shù)的定義1982年，國際合作與發(fā)展組織的定義為：后一定43生物技術(shù)的主要內(nèi)容此外還有基因診斷與基因治療技術(shù)、克隆動物技術(shù)、生物芯片技術(shù)、生物材料技術(shù)、生物能源技術(shù)、利用生物降解環(huán)境中有毒有害化合物的技術(shù)。直接相關(guān)聯(lián)的學(xué)科：分子生物學(xué)、微生物學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)、細胞生物學(xué)、化學(xué)工程學(xué)、醫(yī)藥學(xué)等。對人類和社會生活各方面影響最大的生物技術(shù)領(lǐng)域：農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、醫(yī)藥生物技術(shù)、環(huán)境生物技術(shù)、海洋生物技術(shù)基因工程、細胞工程、發(fā)酵工程、蛋白質(zhì)（酶）工程3生物技術(shù)的主要內(nèi)容此外還有基因診斷與基因治療技術(shù)、克隆動5二、基因工程及其應(yīng)用基因工程是指：在微觀領(lǐng)域（分子水平）中，根據(jù)分子生物學(xué)和遺傳學(xué)原理，設(shè)計并實施一項把一個生物體中有用的目的DNA(遺傳信息)轉(zhuǎn)入另一個生物體中，使后者獲得新的需要的遺傳性狀或表達所需要的產(chǎn)物，最終實現(xiàn)該技術(shù)的商業(yè)價值。1．生命的核心——基因基因是DNA分子上具有遺傳功能的片段，它能控制生物的發(fā)育和代謝，并把遺傳信息傳遞給下一代?；蚬こ逃纸蠨NA重組技術(shù)，也叫遺傳工程。二、基因工程及其應(yīng)用基因工程是指：在微觀領(lǐng)域（分子水平）中，62．基因工程的基本原理與方法以重組DNA操作為核心技術(shù)的過程，其目的、原理和步驟等類似于現(xiàn)代工程學(xué)科中的設(shè)計與施工過程2．基因工程的基本原理與方法以重組DNA操作為核心技術(shù)的過程7基因工程如何“施工”？不同種類生物的生物特性不同，其基因工程在操作上和具體技術(shù)上必然有所差異。技術(shù)核心--DNA的重組技術(shù)即利用一系列的DNA限制性內(nèi)切酶、連接酶等分子手術(shù)工具，在某種生物DNA鏈上切下某個目標基因或特殊的DNA片段，然后根據(jù)設(shè)計要求，將其接合到受體生物的DNA鏈上?；蚬こ倘绾巍笆┕ぁ保坎煌N類生物的生物特性不同，其基因工程8㈠基因工程的操作步驟⑴獲得目標基因（切）從生物有機體復(fù)雜的基因組中分離出帶有目標基因的DNA片段；⑵形成重組DNA分子（接）在體外將帶有目標基因的DNA片段與載體分子連接⑶將重組DNA分子引入到受體細胞（轉(zhuǎn)）㈠基因工程的操作步驟⑴獲得目標基因（切）⑵形成重9⑹對獲得目標基因的細胞或生物體通過發(fā)酵、細胞培養(yǎng)養(yǎng)殖或栽培等，最終獲得所需要的遺傳性狀或表達出所需要的產(chǎn)物⑷帶有重組體的受體細胞擴增（增）⑸鑒定并篩選出具有重組DNA分子的細胞（檢）遺傳性狀產(chǎn)物⑹對獲得目標基因的細胞或生物體通過發(fā)酵、細胞培養(yǎng)養(yǎng)殖或栽10按照人們設(shè)計的藍圖，將不同生物體內(nèi)控制性狀的基因進行優(yōu)化重組，并使其穩(wěn)定遺傳和表達。㈡基因工程的應(yīng)用生命科學(xué)→定向改造生物的時代1在生命科學(xué)基礎(chǔ)理論研究中的應(yīng)用2在農(nóng)、林、牧、漁業(yè)中應(yīng)用3在工業(yè)中應(yīng)用①超越了生物王國種屬界限②簡化了生物物種的進化程序③加快了生物物種的進化速度4其他領(lǐng)域（醫(yī)學(xué)、法學(xué)）按照人們設(shè)計的藍圖，將不同生物體內(nèi)控制性狀的基因進行優(yōu)化重組111在生命科學(xué)基礎(chǔ)理論研究中的應(yīng)用⑵發(fā)育生物學(xué)⑶神經(jīng)生物學(xué)⑷人類基因組計劃⑴分子生物學(xué)領(lǐng)域癌基因（上百種）抑癌基因（20多種）細胞增殖調(diào)控的正負信號受精過程、從受精卵→個體的發(fā)育過程，基因表達的調(diào)控。研究腦組織不同功能區(qū)的mRNA的分布，最終將在分子水平上揭示腦思維、記憶功能的機制?；蛐畔旎颍誀畎l(fā)現(xiàn)FOXP21在生命科學(xué)基礎(chǔ)理論研究中的應(yīng)用⑵發(fā)育生物學(xué)⑶神經(jīng)生122在農(nóng)、林、牧、漁業(yè)中應(yīng)用⑴轉(zhuǎn)基因動物①為動物基因工程育種提供了新途徑②以乳腺作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)各種藥用蛋白轉(zhuǎn)基因魚目標基因：生長激素、抗凍蛋白轉(zhuǎn)基因牛、羊轉(zhuǎn)基因豬③為人類提供血液、器官改變?nèi)槠返某煞?在農(nóng)、林、牧、漁業(yè)中應(yīng)用⑴轉(zhuǎn)基因動物①為動物基13⑵轉(zhuǎn)基因植物③提高抗性②改良品質(zhì)抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗逆增加：蛋白質(zhì)、必需氨基酸、維生素改良：油料作物中的脂肪酸成分、口味、成熟度抗蟲Bt毒蛋白基因→抗蟲轉(zhuǎn)基因棉花抗病毒導(dǎo)入病毒外殼蛋白基因安全性差用反義RNA阻斷病毒基因表達①提高農(nóng)作物產(chǎn)量高光合效率的基因20％協(xié)生異源包殼重組⑵轉(zhuǎn)基因植物③提高抗性②改良品質(zhì)抗蟲、抗病毒、抗除14轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物153在工業(yè)中應(yīng)用通過DNA重組技術(shù)改變和設(shè)計微生物的遺傳組成在醫(yī)藥工業(yè)：利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改造大腸桿菌，使其為人類大量生產(chǎn)藥物，例：生產(chǎn)胰島素應(yīng)用于環(huán)境保護——超級工程菌在釀造業(yè)：改造釀酒的酵母菌使其成為既能分解纖維素成葡萄糖，又能利用葡萄糖釀酒。3在工業(yè)中應(yīng)用16⑴醫(yī)學(xué)領(lǐng)域基因工程應(yīng)用的熱點指以患者DNA和RNA為診斷材料，通過檢查基因的存在、缺陷或表達異常，對人體狀態(tài)和疾病作出診斷的方法和過程。①基因診斷遺傳病的基因診斷：在產(chǎn)前通過檢查羊水或絨毛膜等組織中的DNA，對將來發(fā)生的疾病作出準確的判斷一切通過基因水平的操作而達到治療疾病目的的療法。②基因治療4其他領(lǐng)域⑴醫(yī)學(xué)領(lǐng)域基因工程應(yīng)用的熱點指以患者DNA和RNA為診斷材17重癥聯(lián)合免疫缺陷SCIDSCID患者只能生活在人工無菌環(huán)境中一個常染色體上編碼腺苷脫氨酶(ADA)的基因(ada)發(fā)生了突變使T細胞和B細胞的發(fā)育停滯在前T、前B階段1990年美研究人員對4歲的SCID患兒實施基因治療三年后其體內(nèi)T細胞中50％可以表達腺苷脫氨酶重癥聯(lián)合免疫缺陷SCIDSCID患者只能生活在人工無菌環(huán)境18DNA指紋技術(shù)2法學(xué)領(lǐng)域①收集DNA②必要時將DNA擴增③將DNA切成片段并電泳④比較DNA片段犯罪現(xiàn)場嫌犯1嫌犯2DNA指紋技術(shù)2法學(xué)領(lǐng)域①收集DNA②必要時將DNA擴增191克隆的基本概念動物Clone無性繁殖系形成無性繁殖系的過程或方法名詞動詞天然個體克隆植物不需要生殖細胞參與從同一個個體經(jīng)無性繁殖而來的、具有與母體完全相同的遺傳基因的后代，以及由這些后代所組成的群體?？寺〉谋举|(zhì)特征生物個體在遺傳組成上的完全一致性卵細胞體細胞是人參與的和共同作用的過程動物個體克?。喝寺〖夹g(shù)及應(yīng)用克隆核移植1克隆的基本概念動物Clone無性繁殖系形成無性繁殖系的20核移植目的：研究異種（細胞）核、（細胞）質(zhì)之間遺傳相互關(guān)系探討已分化細胞核的遺傳全能性核移植目的：研究異種（細胞）核、（細胞）質(zhì)之間遺傳相互關(guān)211997年2月《自然》雜志報道：英國PPL生物技術(shù)公司羅斯林研究所的威爾默特研究小組用6歲雌性綿羊的乳腺細胞的核克隆出一只雌性綿羊“多利”動物的每一個體細胞都攜有該生物的全套遺傳物質(zhì)并都有可能發(fā)育成一個正常個體的潛能。動物細胞的全能性2、克隆的基本程序1997年2月《自然》雜志報道：動物的每一個體細胞都攜有該生22①供體細胞核的白色芬蘭多塞特母綿羊②供去核卵細胞的蘇格蘭黑面母綿羊③細胞核移植④胚胎培養(yǎng)與移植脫分化芬蘭母羊的乳腺細胞蘇格蘭黑面母羊的卵細胞營養(yǎng)限制性培養(yǎng)①供體細胞核的白色芬蘭多塞特母綿羊②231996年7月5日多利出世1997年2月23日公布于眾1998年4月多利產(chǎn)下第一胎小羊--邦尼1999年多利一家又添三只羊?qū)殞?002年1月5歲半的多利左后腿患了關(guān)節(jié)炎2003年2月14日，多利因進行性肺炎被處以“安樂死”3多利羊的一生：①遺傳：多利并非與供核綿羊完全相同證明：動物體細胞全能性克隆的動物仍具有生育能力從遺傳上和生理上考察多利②生理：多利的實際年齡與生理年齡不一致1996年7月5日多利出世3多利羊的一生：①遺傳：多24幾點說明:（1）多利并不是與母體完全一樣的克隆（2）即使是女性，也不可能復(fù)制出與自身心理完全一樣的個體（3）通過體細胞克隆所得到的生物體與通過正常兩性生殖產(chǎn)生的生物體在生存能力上可能會存在差別幾點說明:（1）多利并不是與母體完全一樣的克隆254異種核質(zhì)關(guān)系研究：人們一直認為細胞核是決定細胞如何分化，產(chǎn)生后代的，細胞質(zhì)是受細胞核控制的?？茖W(xué)研究表明：細胞質(zhì)在細胞分化、個體發(fā)育、性狀遺傳方面的作用不容忽視4異種核質(zhì)關(guān)系研究：人們一直認為細胞核是決定細胞2670年代末，人們以金魚為材料研究細胞質(zhì)中的核酸(RNA)與遺傳的關(guān)系證明:生物的性狀是細胞質(zhì)和細胞核相互作用的結(jié)果。33％鯽金魚22％鯉金魚金魚受精卵mRNAmRNA實驗過程70年代末，人們以金魚為材料研究細胞質(zhì)中的核酸(RNA)與遺27任何一個高等動物的細胞或個體都有兩套獨立的遺傳系統(tǒng)：一套是由細胞核里的全部基因所組成的遺傳系統(tǒng)，這是主要的遺傳系統(tǒng)，負責(zé)生物體結(jié)構(gòu)和細胞絕大部分的生命活動；另一套是由細胞質(zhì)里的線粒體和葉綠體的DNA所組成的細胞質(zhì)遺傳系統(tǒng)，植物的細胞質(zhì)遺傳系統(tǒng)有線粒體和葉綠體兩種，動物的細胞質(zhì)遺傳系統(tǒng)只有線粒體一種。細胞質(zhì)遺傳系統(tǒng)與細胞核遺傳系統(tǒng)有著密切的關(guān)系，但線粒體和葉綠體DNA上的基因是細胞核的染色體上所沒有的，因此，細胞質(zhì)遺傳系統(tǒng)的功能不能由細胞核遺傳系統(tǒng)來代行。由于動物的精子不為后代提供細胞質(zhì)，所以高等動物的線粒體是通過母系的細胞質(zhì)來遺傳的，即其后代的所有線粒體都來自于母親，與父親無關(guān)。任何一個高等動物的細胞或個體都有兩套獨立的遺傳系統(tǒng)：一套是由28知識擴展①－克隆狗與異體克隆知識擴展①－克隆狗與異體克隆29第一匹克隆馬

第一匹克隆馬30“父”：阿富汗獵犬“母”：拉布拉多尋回獵犬基因檢測的結(jié)果：與提供體細胞的阿富汗獵犬一樣05年4月24日SnuppySeoulNationalUniversityPuppy克隆狗異體克隆大熊貓的體細胞黑熊卵細胞提供體細胞和卵細胞的動物分別為不同的物種

大熊貓知識擴展①－克隆狗與異體克隆“父”：阿富汗獵犬基因檢測的結(jié)果：與提供體細胞的阿富汗獵犬一31知識擴展②－生殖性克隆與治療性克隆

結(jié)合了“外來”遺傳物質(zhì)的卵子，在體外發(fā)育成囊胚，然后取出內(nèi)細胞團，進而培養(yǎng)出胚胎干細胞用作治療目的將結(jié)合了“外來”遺傳物質(zhì)的卵子放入子宮生殖性克隆治療性克隆克隆技術(shù)應(yīng)用于人類知識擴展②－生殖性克隆與治療性克隆結(jié)合了“外來”遺傳325影響動物核移植成功的因素①、供體細胞核與受體卵子之間在分裂時相上的一致性②、卵子中一類叫促成熟因子的蛋白質(zhì)活性③、卵細胞中的各種發(fā)育信息對核移植能否成功起決定性作用④、供體細胞的分化程度對融合卵的正常發(fā)育也有重要影響5影響動物核移植成功的因素①、供體細胞核與受體卵子之336克隆技術(shù)的應(yīng)用價值(1)、在植物方面②、保存和快速繁殖瀕危植物①、獲得更好的優(yōu)良品種(2)、在動物方面①、有利于開展對動物生長、發(fā)育、衰老和健康等機理的研究②、有利于培養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)良的家畜③、為珍貴瀕危動物的保護提供可供選擇的手段植物、動物、人類自身6克隆技術(shù)的應(yīng)用價值(1)、在植物方面②、保存和快速繁殖34人體器官移植①數(shù)量有限②異體免疫排斥用患者自身的體細胞通過克隆獲得用于移植的器官問題(3)對人類自身的應(yīng)用價值人體器官培育治療性克隆期待只能來自異體鮮活度差死亡界定腦死亡呼吸和心跳停止人體器官移植①數(shù)量有限②異體免疫排斥用患者自身的問題(3)357克隆對人類社會的負面影響(1)、是否意味著人類也可以被成功的克??？(2)、是否應(yīng)該允許進行克隆人實驗？倫理、道德克隆人是否健康、是否引發(fā)基因突變能克隆出正常的人嗎？有人認為能克隆出愛因斯坦那樣的科學(xué)巨人或希特勒那樣的戰(zhàn)爭狂人，你是如何看待的？完7克隆對人類社會的負面影響(1)、是否意味著人類也可以被36癌的發(fā)生是一個多次突變積累的復(fù)雜過程

癌的發(fā)生是一個多次突變積累的復(fù)雜過程

37牛泌乳基因人tPA基因從轉(zhuǎn)基因的羊奶中提取治療心臟病的藥物tPA牛泌乳基因人tPA基因從轉(zhuǎn)基因的羊奶中提取治療心臟病的藥物t38蛋白酶轉(zhuǎn)基因西紅柿DNA互補DNAmRNA反義mRNA蛋白酶自然成熟轉(zhuǎn)基因西紅柿蛋白酶乙烯雙鏈mRNA反義mRNA蛋白酶轉(zhuǎn)基因西紅柿DNA互補DNAmRNA反義mRNA蛋白酶39抗蟲轉(zhuǎn)基因棉花T-DNA區(qū)抗蟲轉(zhuǎn)基因棉花T-DNA區(qū)40工程菌mRNAcDNA工程菌mRNAcDNA41離心液體成分細胞細胞培養(yǎng)鐮狀紅細胞貧血癥離心液體成分細胞細胞培養(yǎng)鐮狀紅細胞貧血癥42GAAGUA谷氨酸纈氨酸TA限制性內(nèi)切酶MstⅡ進行基因組型分析ATGAAGUA谷氨酸纈氨酸TA限制性內(nèi)切酶MstⅡ進行基因組型43生殖性克隆培養(yǎng)出的胚胎干細胞用于治療目的治療性克隆成年干細胞生殖性克隆培養(yǎng)出的胚胎干細胞用于治療目的治療性克隆成年44北京時間2009年10月5日下午17時30分，2009年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎在瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院揭曉，三位美國科學(xué)家伊麗莎白·布蘭克波恩(ElizabethH.Blackburn)、卡羅爾·格雷德(CarolW.Greider)以及杰克·紹斯塔克(JackW.Szostak)共同獲得該獎項。他們發(fā)現(xiàn)了由染色體根冠制造的端粒酶(telomerase)，這種染色體的自然脫落物將引發(fā)衰老和癌癥。北京時間2009年10月5日下午17時30分，2009年度諾452008年，諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予德國科學(xué)家哈拉爾德·楚爾·豪森(HaraldzurHausen)和兩位法國科學(xué)家弗朗索瓦絲·巴爾-西諾西(Fran?oiseBarré-Sinoussi)、呂克·蒙塔尼(LucMontagnier)。他們分別在宮頸癌致病因和艾滋病病毒研究上有突出成就。

2007年，美國猶他大學(xué)Eccles人類遺傳學(xué)研究所科學(xué)家MarioR.Capecchi、美國北卡羅來納州大學(xué)教會山分校醫(yī)學(xué)院教授OliverSmithies與英國科學(xué)家卡迪夫大學(xué)卡迪夫生命科學(xué)學(xué)院MartinJ.Evans因干細胞研究獲得此獎項。

2006年，美國科學(xué)家安德魯·法爾和克雷格·梅洛。他們發(fā)現(xiàn)了核糖核酸(RNA)干擾機制，這一機制已被廣泛用作研究基因功能的一種手段，并有望在未來幫助科學(xué)家開發(fā)出治療疾病的新療法。

2005年，澳大利亞科學(xué)家巴里·馬歇爾和羅賓·沃倫。他們發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致人類罹患胃炎、胃潰瘍和十二指腸潰瘍的罪魁——幽門螺桿菌，革命性地改變了世人對這些疾病的認識。

2004年，美國科學(xué)家理查德·阿克塞爾和琳達·巴克。他們在氣味受體和嗅覺系統(tǒng)組織方式研究中做出貢獻，揭示了人類嗅覺系統(tǒng)的奧秘。

2003年，美國科學(xué)家保羅·勞特布爾和英國科學(xué)家彼得·曼斯菲爾德。他們在核磁共振成像技術(shù)上獲得關(guān)鍵性發(fā)現(xiàn)，這些發(fā)現(xiàn)最終導(dǎo)致核磁共振成像儀的出現(xiàn)。

2002年，英國科學(xué)家悉尼·布雷內(nèi)、約翰·蘇爾斯頓和美國科學(xué)家羅伯特·霍維茨。他們?yōu)檠芯科鞴侔l(fā)育和程序性細胞死亡過程中的基因調(diào)節(jié)作用做出了重大貢獻。

2001年，美國科學(xué)家利蘭·哈特韋爾、英國科學(xué)家保羅·納斯和蒂莫西·亨特。他們發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致細胞分裂的關(guān)鍵性調(diào)節(jié)機制，這一發(fā)現(xiàn)為研究治療癌癥的新方法開辟了途徑。

2000年，瑞典科學(xué)家阿爾維德·卡爾松、美國科學(xué)家保羅·格林加德和埃里克·坎德爾。他們在研究腦細胞間信號的相互傳遞方面獲得了重要發(fā)現(xiàn)。2008年，諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予德國科學(xué)家哈拉爾德·楚爾46現(xiàn)代生物技術(shù)一、生物技術(shù)的興起二、基因工程及其應(yīng)用三、克隆技術(shù)現(xiàn)代生物技術(shù)一、生物技術(shù)的興起47一、生物技術(shù)的興起生命科學(xué)成為當今世界自然科學(xué)的熱點和重點，主要由于兩方面的原因：（1）二十世紀后葉，分子生物學(xué)領(lǐng)域一系列突破性成就，使生命科學(xué)在自然科學(xué)中的地位發(fā)生了革命性的變化；（2）建立在實驗室研究基礎(chǔ)上的生物技術(shù)的發(fā)展為人類帶來了巨大的利益和財富。一、生物技術(shù)的興起生命科學(xué)成為當今世界自然科學(xué)的熱點和重點，4821世紀生物技術(shù)將是經(jīng)濟發(fā)展的新動力生物技術(shù)的顯著特點：高技術(shù)高效能高投入和高利潤高挑戰(zhàn)性第一次技術(shù)革命工業(yè)革命解放人的雙手第二次技術(shù)革命信息技術(shù)擴展人的大腦第三次技術(shù)革命生物技術(shù)改造生命本身21世紀生物技術(shù)將是經(jīng)濟發(fā)展的新動力生物技術(shù)的顯著特點：第一49生物技術(shù)的定義1982年，國際合作與發(fā)展組織的定義為：生物技術(shù)是應(yīng)用自然科學(xué)及工程學(xué)的原理，依靠微生物、動物、植物體作為反應(yīng)器將物料進行加工以提供產(chǎn)品為社會服務(wù)的技術(shù)。美國政府技術(shù)顧問委員會(OAT)的定義是：應(yīng)用生物或來自生物體的物質(zhì)制造或改進一種商品的技術(shù)，其還包括改良有重要經(jīng)濟價值的植物與動物和利用微生物改良環(huán)境的技術(shù)。后一定義強調(diào)了生物技術(shù)的商品屬性。生物技術(shù)的定義1982年，國際合作與發(fā)展組織的定義為：后一定503生物技術(shù)的主要內(nèi)容此外還有基因診斷與基因治療技術(shù)、克隆動物技術(shù)、生物芯片技術(shù)、生物材料技術(shù)、生物能源技術(shù)、利用生物降解環(huán)境中有毒有害化合物的技術(shù)。直接相關(guān)聯(lián)的學(xué)科：分子生物學(xué)、微生物學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)、細胞生物學(xué)、化學(xué)工程學(xué)、醫(yī)藥學(xué)等。對人類和社會生活各方面影響最大的生物技術(shù)領(lǐng)域：農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、醫(yī)藥生物技術(shù)、環(huán)境生物技術(shù)、海洋生物技術(shù)基因工程、細胞工程、發(fā)酵工程、蛋白質(zhì)（酶）工程3生物技術(shù)的主要內(nèi)容此外還有基因診斷與基因治療技術(shù)、克隆動51二、基因工程及其應(yīng)用基因工程是指：在微觀領(lǐng)域（分子水平）中，根據(jù)分子生物學(xué)和遺傳學(xué)原理，設(shè)計并實施一項把一個生物體中有用的目的DNA(遺傳信息)轉(zhuǎn)入另一個生物體中，使后者獲得新的需要的遺傳性狀或表達所需要的產(chǎn)物，最終實現(xiàn)該技術(shù)的商業(yè)價值。1．生命的核心——基因基因是DNA分子上具有遺傳功能的片段，它能控制生物的發(fā)育和代謝，并把遺傳信息傳遞給下一代。基因工程又叫DNA重組技術(shù)，也叫遺傳工程。二、基因工程及其應(yīng)用基因工程是指：在微觀領(lǐng)域（分子水平）中，522．基因工程的基本原理與方法以重組DNA操作為核心技術(shù)的過程，其目的、原理和步驟等類似于現(xiàn)代工程學(xué)科中的設(shè)計與施工過程2．基因工程的基本原理與方法以重組DNA操作為核心技術(shù)的過程53基因工程如何“施工”？不同種類生物的生物特性不同，其基因工程在操作上和具體技術(shù)上必然有所差異。技術(shù)核心--DNA的重組技術(shù)即利用一系列的DNA限制性內(nèi)切酶、連接酶等分子手術(shù)工具，在某種生物DNA鏈上切下某個目標基因或特殊的DNA片段，然后根據(jù)設(shè)計要求，將其接合到受體生物的DNA鏈上。基因工程如何“施工”？不同種類生物的生物特性不同，其基因工程54㈠基因工程的操作步驟⑴獲得目標基因（切）從生物有機體復(fù)雜的基因組中分離出帶有目標基因的DNA片段；⑵形成重組DNA分子（接）在體外將帶有目標基因的DNA片段與載體分子連接⑶將重組DNA分子引入到受體細胞（轉(zhuǎn)）㈠基因工程的操作步驟⑴獲得目標基因（切）⑵形成重55⑹對獲得目標基因的細胞或生物體通過發(fā)酵、細胞培養(yǎng)養(yǎng)殖或栽培等，最終獲得所需要的遺傳性狀或表達出所需要的產(chǎn)物⑷帶有重組體的受體細胞擴增（增）⑸鑒定并篩選出具有重組DNA分子的細胞（檢）遺傳性狀產(chǎn)物⑹對獲得目標基因的細胞或生物體通過發(fā)酵、細胞培養(yǎng)養(yǎng)殖或栽56按照人們設(shè)計的藍圖，將不同生物體內(nèi)控制性狀的基因進行優(yōu)化重組，并使其穩(wěn)定遺傳和表達。㈡基因工程的應(yīng)用生命科學(xué)→定向改造生物的時代1在生命科學(xué)基礎(chǔ)理論研究中的應(yīng)用2在農(nóng)、林、牧、漁業(yè)中應(yīng)用3在工業(yè)中應(yīng)用①超越了生物王國種屬界限②簡化了生物物種的進化程序③加快了生物物種的進化速度4其他領(lǐng)域（醫(yī)學(xué)、法學(xué)）按照人們設(shè)計的藍圖，將不同生物體內(nèi)控制性狀的基因進行優(yōu)化重組571在生命科學(xué)基礎(chǔ)理論研究中的應(yīng)用⑵發(fā)育生物學(xué)⑶神經(jīng)生物學(xué)⑷人類基因組計劃⑴分子生物學(xué)領(lǐng)域癌基因（上百種）抑癌基因（20多種）細胞增殖調(diào)控的正負信號受精過程、從受精卵→個體的發(fā)育過程，基因表達的調(diào)控。研究腦組織不同功能區(qū)的mRNA的分布，最終將在分子水平上揭示腦思維、記憶功能的機制?；蛐畔旎颍誀畎l(fā)現(xiàn)FOXP21在生命科學(xué)基礎(chǔ)理論研究中的應(yīng)用⑵發(fā)育生物學(xué)⑶神經(jīng)生582在農(nóng)、林、牧、漁業(yè)中應(yīng)用⑴轉(zhuǎn)基因動物①為動物基因工程育種提供了新途徑②以乳腺作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)各種藥用蛋白轉(zhuǎn)基因魚目標基因：生長激素、抗凍蛋白轉(zhuǎn)基因牛、羊轉(zhuǎn)基因豬③為人類提供血液、器官改變?nèi)槠返某煞?在農(nóng)、林、牧、漁業(yè)中應(yīng)用⑴轉(zhuǎn)基因動物①為動物基59⑵轉(zhuǎn)基因植物③提高抗性②改良品質(zhì)抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗逆增加：蛋白質(zhì)、必需氨基酸、維生素改良：油料作物中的脂肪酸成分、口味、成熟度抗蟲Bt毒蛋白基因→抗蟲轉(zhuǎn)基因棉花抗病毒導(dǎo)入病毒外殼蛋白基因安全性差用反義RNA阻斷病毒基因表達①提高農(nóng)作物產(chǎn)量高光合效率的基因20％協(xié)生異源包殼重組⑵轉(zhuǎn)基因植物③提高抗性②改良品質(zhì)抗蟲、抗病毒、抗除60轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物613在工業(yè)中應(yīng)用通過DNA重組技術(shù)改變和設(shè)計微生物的遺傳組成在醫(yī)藥工業(yè)：利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改造大腸桿菌，使其為人類大量生產(chǎn)藥物，例：生產(chǎn)胰島素應(yīng)用于環(huán)境保護——超級工程菌在釀造業(yè)：改造釀酒的酵母菌使其成為既能分解纖維素成葡萄糖，又能利用葡萄糖釀酒。3在工業(yè)中應(yīng)用62⑴醫(yī)學(xué)領(lǐng)域基因工程應(yīng)用的熱點指以患者DNA和RNA為診斷材料，通過檢查基因的存在、缺陷或表達異常，對人體狀態(tài)和疾病作出診斷的方法和過程。①基因診斷遺傳病的基因診斷：在產(chǎn)前通過檢查羊水或絨毛膜等組織中的DNA，對將來發(fā)生的疾病作出準確的判斷一切通過基因水平的操作而達到治療疾病目的的療法。②基因治療4其他領(lǐng)域⑴醫(yī)學(xué)領(lǐng)域基因工程應(yīng)用的熱點指以患者DNA和RNA為診斷材63重癥聯(lián)合免疫缺陷SCIDSCID患者只能生活在人工無菌環(huán)境中一個常染色體上編碼腺苷脫氨酶(ADA)的基因(ada)發(fā)生了突變使T細胞和B細胞的發(fā)育停滯在前T、前B階段1990年美研究人員對4歲的SCID患兒實施基因治療三年后其體內(nèi)T細胞中50％可以表達腺苷脫氨酶重癥聯(lián)合免疫缺陷SCIDSCID患者只能生活在人工無菌環(huán)境64DNA指紋技術(shù)2法學(xué)領(lǐng)域①收集DNA②必要時將DNA擴增③將DNA切成片段并電泳④比較DNA片段犯罪現(xiàn)場嫌犯1嫌犯2DNA指紋技術(shù)2法學(xué)領(lǐng)域①收集DNA②必要時將DNA擴增651克隆的基本概念動物Clone無性繁殖系形成無性繁殖系的過程或方法名詞動詞天然個體克隆植物不需要生殖細胞參與從同一個個體經(jīng)無性繁殖而來的、具有與母體完全相同的遺傳基因的后代，以及由這些后代所組成的群體?？寺〉谋举|(zhì)特征生物個體在遺傳組成上的完全一致性卵細胞體細胞是人參與的和共同作用的過程動物個體克隆：三克隆技術(shù)及應(yīng)用克隆核移植1克隆的基本概念動物Clone無性繁殖系形成無性繁殖系的66核移植目的：研究異種（細胞）核、（細胞）質(zhì)之間遺傳相互關(guān)系探討已分化細胞核的遺傳全能性核移植目的：研究異種（細胞）核、（細胞）質(zhì)之間遺傳相互關(guān)671997年2月《自然》雜志報道：英國PPL生物技術(shù)公司羅斯林研究所的威爾默特研究小組用6歲雌性綿羊的乳腺細胞的核克隆出一只雌性綿羊“多利”動物的每一個體細胞都攜有該生物的全套遺傳物質(zhì)并都有可能發(fā)育成一個正常個體的潛能。動物細胞的全能性2、克隆的基本程序1997年2月《自然》雜志報道：動物的每一個體細胞都攜有該生68①供體細胞核的白色芬蘭多塞特母綿羊②供去核卵細胞的蘇格蘭黑面母綿羊③細胞核移植④胚胎培養(yǎng)與移植脫分化芬蘭母羊的乳腺細胞蘇格蘭黑面母羊的卵細胞營養(yǎng)限制性培養(yǎng)①供體細胞核的白色芬蘭多塞特母綿羊②691996年7月5日多利出世1997年2月23日公布于眾1998年4月多利產(chǎn)下第一胎小羊--邦尼1999年多利一家又添三只羊?qū)殞?002年1月5歲半的多利左后腿患了關(guān)節(jié)炎2003年2月14日，多利因進行性肺炎被處以“安樂死”3多利羊的一生：①遺傳：多利并非與供核綿羊完全相同證明：動物體細胞全能性克隆的動物仍具有生育能力從遺傳上和生理上考察多利②生理：多利的實際年齡與生理年齡不一致1996年7月5日多利出世3多利羊的一生：①遺傳：多70幾點說明:（1）多利并不是與母體完全一樣的克?。?）即使是女性，也不可能復(fù)制出與自身心理完全一樣的個體（3）通過體細胞克隆所得到的生物體與通過正常兩性生殖產(chǎn)生的生物體在生存能力上可能會存在差別幾點說明:（1）多利并不是與母體完全一樣的克隆714異種核質(zhì)關(guān)系研究：人們一直認為細胞核是決定細胞如何分化，產(chǎn)生后代的，細胞質(zhì)是受細胞核控制的?？茖W(xué)研究表明：細胞質(zhì)在細胞分化、個體發(fā)育、性狀遺傳方面的作用不容忽視4異種核質(zhì)關(guān)系研究：人們一直認為細胞核是決定細胞7270年代末，人們以金魚為材料研究細胞質(zhì)中的核酸(RNA)與遺傳的關(guān)系證明:生物的性狀是細胞質(zhì)和細胞核相互作用的結(jié)果。33％鯽金魚22％鯉金魚金魚受精卵mRNAmRNA實驗過程70年代末，人們以金魚為材料研究細胞質(zhì)中的核酸(RNA)與遺73任何一個高等動物的細胞或個體都有兩套獨立的遺傳系統(tǒng)：一套是由細胞核里的全部基因所組成的遺傳系統(tǒng)，這是主要的遺傳系統(tǒng)，負責(zé)生物體結(jié)構(gòu)和細胞絕大部分的生命活動；另一套是由細胞質(zhì)里的線粒體和葉綠體的DNA所組成的細胞質(zhì)遺傳系統(tǒng)，植物的細胞質(zhì)遺傳系統(tǒng)有線粒體和葉綠體兩種，動物的細胞質(zhì)遺傳系統(tǒng)只有線粒體一種。細胞質(zhì)遺傳系統(tǒng)與細胞核遺傳系統(tǒng)有著密切的關(guān)系，但線粒體和葉綠體DNA上的基因是細胞核的染色體上所沒有的，因此，細胞質(zhì)遺傳系統(tǒng)的功能不能由細胞核遺傳系統(tǒng)來代行。由于動物的精子不為后代提供細胞質(zhì)，所以高等動物的線粒體是通過母系的細胞質(zhì)來遺傳的，即其后代的所有線粒體都來自于母親，與父親無關(guān)。任何一個高等動物的細胞或個體都有兩套獨立的遺傳系統(tǒng)：一套是由74知識擴展①－克隆狗與異體克隆知識擴展①－克隆狗與異體克隆75第一匹克隆馬

第一匹克隆馬76“父”：阿富汗獵犬“母”：拉布拉多尋回獵犬基因檢測的結(jié)果：與提供體細胞的阿富汗獵犬一樣05年4月24日SnuppySeoulNationalUniversityPuppy克隆狗異體克隆大熊貓的體細胞黑熊卵細胞提供體細胞和卵細胞的動物分別為不同的物種

大熊貓知識擴展①－克隆狗與異體克隆“父”：阿富汗獵犬基因檢測的結(jié)果：與提供體細胞的阿富汗獵犬一77知識擴展②－生殖性克隆與治療性克隆

結(jié)合了“外來”遺傳物質(zhì)的卵子，在體外發(fā)育成囊胚，然后取出內(nèi)細胞團，進而培養(yǎng)出胚胎干細胞用作治療目的將結(jié)合了“外來”遺傳物質(zhì)的卵子放入子宮生殖性克隆治療性克隆克隆技術(shù)應(yīng)用于人類知識擴展②－生殖性克隆與治療性克隆結(jié)合了“外來”遺傳785影響動物核移植成功的因素①、供體細胞核與受體卵子之間在分裂時相上的一致性②、卵子中一類叫促成熟因子的蛋白質(zhì)活性③、卵細胞中的各種發(fā)育信息對核移植能否成功起決定性作用④、供體細胞的分化程度對融合卵的正常發(fā)育也有重要影響5影響動物核移植成功的因素①、供體細胞核與受體卵子之796克隆技術(shù)的應(yīng)用價值(1)、在植物方面②、保存和快速繁殖瀕危植物①、獲得更好的優(yōu)良品種(2)、在動物方面①、有利于開展對動物生長、發(fā)育、衰老和健康等機理的研究②、有利于培養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)良的家畜③、為珍貴瀕危動物的保護提供可供選擇的手段植物、動物、人類自身6克隆技術(shù)的應(yīng)用價值(1)、在植物方面②、保存和快速繁殖80人體器官移植①數(shù)量有限②異體免疫排斥用患者自身的體細胞通過克隆獲得用于移植的器官問題(3)對人類自身的應(yīng)用價值人體器官培育治療性克隆期待只能來自異體鮮活度差死亡界定腦死亡呼吸和心跳停止人體器官移植①數(shù)量有限②異體免疫排斥用患者自身的問題(3)817克隆對人類社會的負面影響(1)、是否意味著人類也可以被成功的克??？(2)、是否應(yīng)該允許進行克隆人實驗？倫理、道德克隆人是否健康、是否引發(fā)基因突變能克隆出正常的人嗎？有人認為能克隆出愛因斯坦那樣的科學(xué)巨人或希特勒那樣的戰(zhàn)爭狂人，你是如何看待的？完7克隆對人類社會的負面影響(1)、是否意味著人類也可以被82癌的發(fā)生是一個多次突變積累的復(fù)雜過程

癌的發(fā)生是一個多次突變積累的復(fù)雜過程

83牛泌乳基因人tPA基因從轉(zhuǎn)基因的羊奶中提取治療心臟病的藥物tPA牛泌乳基因人tPA基因從轉(zhuǎn)基因的