生物技術(shù)概論緒論

生物技術(shù)概論總論第四軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)院生物制藥學(xué)教研室/生物技術(shù)中心張英起目前一頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)第一節(jié)：生物技術(shù)的概念第二節(jié)：生物技術(shù)的發(fā)展史第三節(jié)：生物技術(shù)的技術(shù)組成第四節(jié)：生物技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展目前二頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)第一節(jié)生物技術(shù)的概念目前三頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)Biotechnology生物技術(shù)的英語含義Bio(生物)Technology(工程、技術(shù))Bioengineering=Biotechnology生物技術(shù)=生物工程

目前四頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)KarlEreky1878-1952HungarianagriculturalengineerBiotechnologyofMeat,FatandMilkProductioninanAgriculturalLarge-ScaleFarm(1919)甜菜(SugarBeet)“Anyproductproducedfromrawmaterialswiththeaidoflivingorganisms.”“在生物體的幫助下，將原材料轉(zhuǎn)化成任何產(chǎn)品的過程”KarlEreky“甜菜養(yǎng)豬”的“生物技術(shù)”目前五頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)古代中國“釀造”的“生物技術(shù)”糧食醬油、酒……微生物目前六頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)

AlexanderFleming青霉菌(Penicillium)Fleming“制造青霉素”的“生物技術(shù)”青霉菌青霉素培養(yǎng)基目前七頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)物料生物體產(chǎn)品目前八頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)不同國家對生物技術(shù)的定義

生物技術(shù)是應(yīng)用分子和生物細(xì)胞的工藝來解決問題、進(jìn)行研究、生產(chǎn)產(chǎn)品并提供服務(wù)的一種技術(shù)。美國2001年

生物技術(shù)是指在自然或人工狀態(tài)下，直接或間接地將科學(xué)和工程學(xué)方法應(yīng)用于有機(jī)體的活體或部分組織，以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)和服務(wù)過程進(jìn)行創(chuàng)新或改進(jìn)現(xiàn)狀的目的。加拿大1997年

生物技術(shù)是一種技術(shù)，它應(yīng)用或模仿了活體有機(jī)物的能力以改變物質(zhì)。日本1999年

利用科學(xué)和工程學(xué)的原理，通過生物學(xué)方法進(jìn)行材料加工，以及通過分離、修改和合成，與實(shí)際生物性過程相關(guān)的基因結(jié)構(gòu)，對生物材料進(jìn)行處理、加工，以提高生活質(zhì)量。新西蘭1998/1999

以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合先進(jìn)的工程技術(shù)手段和其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，按照預(yù)先的設(shè)計(jì)改造生物體或加工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需新產(chǎn)品或達(dá)到某種目的技術(shù)。中國1986年目前九頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)

應(yīng)用自然科學(xué)和工程學(xué)的原理，依靠生物作用劑的作用將物料加工以提供產(chǎn)品為社會(huì)服務(wù)的技術(shù)國際合作發(fā)展組織----1982年生物技術(shù)Biotechonology生物技術(shù)的概念目前十頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)自然科學(xué)和工程學(xué)的原理：基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程等生物作用劑：生物體、組織器官、細(xì)胞、分子等提供產(chǎn)品為社會(huì)服務(wù)的技術(shù)：對社會(huì)有用的產(chǎn)品或技術(shù)

應(yīng)用自然科學(xué)和工程學(xué)的原理，依靠生物作用劑的作用將物料加工以提供產(chǎn)品為社會(huì)服務(wù)的技術(shù)生物技術(shù)的概念目前十一頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)從分子水平闡明生命活動(dòng)規(guī)律分子生物學(xué)為主的基礎(chǔ)學(xué)科生物技術(shù)是一個(gè)應(yīng)用學(xué)科利用生命規(guī)律制造產(chǎn)品、提供技術(shù)目前十二頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)第二節(jié)生物技術(shù)發(fā)展史目前十三頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)階段時(shí)期名稱技術(shù)特征典型產(chǎn)品第一階段遠(yuǎn)古時(shí)期—1900傳統(tǒng)生物技術(shù)釀造技術(shù)酒、醋、醬油、酸奶等生物技術(shù)發(fā)展的不同階段第二階段1900—1970s近代生物技術(shù)微生物發(fā)酵技術(shù)抗生素、氨基酸、丙酮、甘油、檸檬酸、淀粉酶、等第三階段1970s以后現(xiàn)代生物技術(shù)基因工程細(xì)胞工程發(fā)酵工程酶工程蛋白質(zhì)工程基因工程藥物、新型酶制劑、新型發(fā)酵產(chǎn)品、新物種、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物、新型生物反應(yīng)器等目前十四頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)傳統(tǒng)生物技術(shù)(遠(yuǎn)古—1900s)經(jīng)驗(yàn)積累階段動(dòng)植物的馴養(yǎng)釀造技術(shù)食品加工技術(shù)目前十五頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)舊石器時(shí)代：公元前260萬年—公元前1萬多年。狩獵、采果、捕魚等傳統(tǒng)動(dòng)植物養(yǎng)殖新石器時(shí)代：公元前1萬年—公元前5000多年。發(fā)明了原始農(nóng)業(yè)、養(yǎng)畜業(yè)和手工業(yè)。公元前6000年至公元前2000年的新石器時(shí)期已飼養(yǎng)“六畜”，即馬、牛、羊、豬、狗、雞目前十六頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)

公元前二世紀(jì)史書<<呂氏春秋>>云:"儀狄作酒"。漢代劉向編輯的<<戰(zhàn)國策>>則進(jìn)一步說明:"昔者，帝女令儀狄作酒而美，進(jìn)之禹。(禹乃夏朝帝王)"。"有飯不盡，委之空桑，郁結(jié)成味，久蓄氣芳，本出于代，不由奇方。“杜康將未吃完的剩飯，放置在桑園的樹洞里，剩飯?jiān)诙粗邪l(fā)酵后，有芳香的氣味傳出傳統(tǒng)的造酒業(yè)目前十七頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)

啤酒最早起源于西亞，蘇美爾人是釀造啤酒的始祖

葡萄酒的釀造起源于公元前6000年古代的波斯，即現(xiàn)今的伊朗傳統(tǒng)的造酒業(yè)目前十八頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)

古代中國人、巴比倫人、埃及人將食物發(fā)酵制造饅頭、面包、酸奶等傳統(tǒng)的食品加工目前十九頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)糧食酒微生物傳統(tǒng)的“釀造”技術(shù)是人們按照自己的目的制造產(chǎn)品的“生物技術(shù)”目前二十頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)？發(fā)酵(Fermentation)的含義Fermentation翻涌目前二十一頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)近代生物技術(shù)(1900s-1970s)微生物發(fā)酵工業(yè)階段

荷蘭人列文霍克發(fā)現(xiàn)顯微鏡和微生物

法國科學(xué)家路易斯·巴斯德發(fā)現(xiàn)微生物參與發(fā)酵微生物單一培養(yǎng)技術(shù)的建立抗生物、氨基酸、化學(xué)品發(fā)酵工業(yè)的建立目前二十二頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)1667年，荷蘭人列文霍克發(fā)明了顯微鏡，揭開了微生物世界的秘密。AntoniePhilipsvanLeeuwenhoek1632–1723

目前二十三頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)路易斯·巴斯德LouisPasteur(1822–1895)法國著名科學(xué)家“微生物學(xué)之父”“進(jìn)入科學(xué)王國的最完美無缺的人”

發(fā)酵工業(yè)的奠基人巴氏滅菌法，拯救法國的造酒業(yè)蠶病病原體，拯救法國的養(yǎng)蠶業(yè)自然發(fā)生論的否定炭疽病的疫苗狂犬病疫苗目前二十四頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)

立志是一種很重要的事情機(jī)遇只偏愛那些有準(zhǔn)備的頭腦告訴你使我達(dá)到目標(biāo)的奧秘吧，我惟一的力量就是我的堅(jiān)持精神路易斯·巴斯德的立志名言目前二十五頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)1860s，啤酒、葡萄酒常常會(huì)變質(zhì)，為法國的釀酒業(yè)造成巨大損失。目前二十六頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)無變質(zhì)酵母菌變質(zhì)乳酸桿菌目前二十七頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)

把封閉的酒瓶放在鐵絲籃子里，泡在水里加熱到不同的溫度，試圖即殺死這乳酸桿菌，而又不把葡萄酒煮壞。

最后找到了一個(gè)簡便有效的方法：把酒放在56℃的環(huán)境里，保持半小時(shí)，就可殺死酒里的乳酸桿菌?！鞍退沟職⒕ā卑褪舷痉ǖ陌l(fā)現(xiàn)目前二十八頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)目前二十九頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)

建立啤酒酵母分離和培養(yǎng)技術(shù)，用于啤酒生產(chǎn)漢遜EmilChristianHansen(1842–1909)丹麥真菌學(xué)家、發(fā)酵生理學(xué)家布雷菲爾德JuliusOscarBrefeld(1839–1925)德國植物學(xué)家、真菌學(xué)家

建立了“單一霉菌”純化培養(yǎng)技術(shù)微生物單一培養(yǎng)技術(shù)的建立目前三十頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)約瑟夫·李斯特JosephLister(1827～1912)英國外科醫(yī)生羅伯特·科赫RobertKoch(1843-1910)德國醫(yī)生和細(xì)菌學(xué)家

建立“細(xì)菌”純培養(yǎng)技術(shù)目前三十一頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)純培養(yǎng)：得到無其他雜菌污染的單一微生物平板畫線法稀釋到平板法平板涂布法分理出純凈、單一的微生物，對于發(fā)酵至關(guān)重要目前三十二頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)丙酮丁醇梭菌乙酰-CoA縮合乙酰-乙酰-CoA丙酮+CO2丁醇丙酮酸丙酮、丁酸的發(fā)酵工業(yè)20世紀(jì)20年代的丙酮、酒精、甘油和等發(fā)酵工程目前三十三頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)抗生素發(fā)酵工業(yè)青霉菌(Penicillium)亞歷山大·弗萊明AlexanderFleming(1881–1955)獲得1945年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)目前三十四頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)塞爾曼·亞伯拉罕·瓦克斯曼SelmanAbrahamWaksman（1888－1973）獲得1952年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)鏈霉菌(Streptomyces)抗生素發(fā)酵工業(yè)目前三十五頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)

至今已發(fā)現(xiàn)微生物產(chǎn)生的抗生素約6000個(gè)，有實(shí)用價(jià)值的已有100多種抗生素發(fā)酵工業(yè)

自20世紀(jì)40年代第一個(gè)抗生素–青霉素應(yīng)用以來，逐漸形成了抗生素發(fā)酵工業(yè)目前三十六頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)1957年，日本用微生物生產(chǎn)谷氨酸成功，如今20種氨基酸都可以用發(fā)酵法生產(chǎn)，建立了氨基酸發(fā)酵工業(yè)氨基酸發(fā)酵工業(yè)目前三十七頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)

菌株篩選發(fā)酵轉(zhuǎn)化下游處理第一步第二步第三步如何篩選到一個(gè)高效、穩(wěn)定產(chǎn)生目的產(chǎn)物的優(yōu)良菌株？發(fā)酵工業(yè)的基本過程目前三十八頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)傳統(tǒng)篩選菌株的方法和缺陷

自然界分離誘變：物理、化學(xué)

篩選困難穩(wěn)定性差只能用于原核細(xì)胞能否按照目的人工改造生物體？目前三十九頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)現(xiàn)代生物技術(shù)(1970s—現(xiàn)在)

基因工程細(xì)胞工程發(fā)酵工程酶工程和蛋白質(zhì)工程目前四十頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)1866年，孟德爾提出“遺傳單位”的概念1909年，約翰森提出了基因的概念1910年，摩爾根認(rèn)為基因是一個(gè)功能單位基因的發(fā)展歷史1868年，米歇爾分離得到核酸1920s，柯塞爾證實(shí)核酸的化學(xué)成分及基本結(jié)構(gòu)核酸的發(fā)展歷史1928年，格里弗斯發(fā)現(xiàn)通過轉(zhuǎn)化因子可轉(zhuǎn)化細(xì)菌的表型1944年，艾弗里證明了轉(zhuǎn)化因子就是核酸（DNA）1952年，赫希爾和蔡斯進(jìn)一步證明了DNA就是遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)1953年，沃森和克里克提出了著名的DNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型1961年，伽莫夫破譯了遺傳密碼子1958年，克里克提出“中心法則”基因工程的發(fā)展歷史目前四十一頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)

基因的化學(xué)本質(zhì)是DNA

基因（DNA）可以通過RNA編碼蛋白質(zhì)

DNA可以在不同生物間轉(zhuǎn)移，并可以改變生物體的表型“中心法則”（CentralDogma）目前四十二頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)建立基因工程技術(shù)（重組DNA技術(shù)），獲得1980年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)PaulBerg(1926-)美國斯坦福大學(xué)基因工程技術(shù)(重組DNA技術(shù))的建立目前四十三頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)

利用重組DNA技術(shù)，可以對不同生物的基因進(jìn)行新的組合，得到性狀發(fā)生改變的新生物。這意味著人類可以根據(jù)自己的意愿設(shè)計(jì)新的生物，并把它構(gòu)建出來。目前四十四頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)MichaelSmith建立基因定位突變技術(shù)，獲得1993年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)KaryB.Mullis建立了PCR技術(shù)，獲得1993年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)

應(yīng)用上述方法可以從基因水平改變編碼蛋白質(zhì)的DNA序列，從而制備更為優(yōu)越的蛋白質(zhì)。為蛋白質(zhì)工程的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)目前四十五頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)1838年，德國植物學(xué)家施萊登(M.Schleiden)和德國動(dòng)物學(xué)家施萬(T.Schwann)認(rèn)為一切生物都由細(xì)胞組成，細(xì)胞是生命的結(jié)構(gòu)單位。

1858年，德國病理學(xué)微爾嘯(RVirchow)證實(shí)細(xì)胞只能由細(xì)胞分裂而來。細(xì)胞學(xué)說的建立目前四十六頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)1902年，提出了細(xì)胞全能性的觀點(diǎn)1904年，建立幼胚的立體培養(yǎng)。發(fā)現(xiàn)離體幼胚可發(fā)育成苗1925年，種間雜交幼胚獲得成功，得到雜交種1930s，離體的植物組織可以在人工培養(yǎng)基上不斷生長1960s，原生質(zhì)體原生質(zhì)體在培養(yǎng)過程中可形成完整植株細(xì)胞工程的發(fā)展歷史植物細(xì)胞目前四十七頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)1907年，用蓋玻片懸滴培養(yǎng)蛙胚神經(jīng)組織獲得成功1952年，把非洲豹蛙囊胚的細(xì)胞核一到去核的卵母細(xì)胞中，得到了非洲豹蛙的胚胎克隆后代1962年，仙臺病毒可誘發(fā)細(xì)胞融合，形成多核細(xì)胞，為動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)1967年，完成第一例骨髓移植1975年，雜交瘤技術(shù)的誕生1977年，成功地培養(yǎng)出世界首例試管嬰兒1997年，首次克隆出綿羊“多莉”，而后又克隆出多種動(dòng)物1998年，發(fā)現(xiàn)人類生殖干細(xì)胞和成體干細(xì)胞2006年，誘導(dǎo)性多功能干細(xì)胞(iPS,inducedpluripotentstemcells)動(dòng)物和人類細(xì)胞細(xì)胞工程的發(fā)展歷史目前四十八頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)GeorgesJ.F.K?hler，CésarMilstein建立雜交瘤技術(shù)，獲得1984年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)單克隆抗體技術(shù)的建立目前四十九頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)JohnB.Gurdon，ShinyaYamanaka發(fā)現(xiàn)iPS，獲得2012生理學(xué)和醫(yī)學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)iPS技術(shù)的建立目前五十頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)生物工程的重大歷史事件

傳統(tǒng)生物技術(shù)：古代的人工馴養(yǎng)技術(shù)、釀造技術(shù)、食品加工技術(shù)

近代生物技術(shù)：路易斯·巴斯德(LouisPasteur)發(fā)現(xiàn)微生物參與發(fā)酵過程

KarlEreky提出“生物技術(shù)”的概念丙酮、丁醇發(fā)酵工業(yè)的興起

AlexanderFleming發(fā)現(xiàn)青霉素，抗生素工業(yè)的興起氨基酸發(fā)酵工業(yè)的興起

現(xiàn)代生物技術(shù)：伯格(PaulBerg)建立了基因工程技術(shù)，獲得1980年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)

MichaelSmith建立基因定位突變技術(shù)，KaryB.Mullis

建立了PCR技術(shù)，獲得1993年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)科勒(GeorgesJ.F.K?hler)米爾斯坦(CésarMilstein)建立雜交瘤技術(shù)，獲得1984年生理和醫(yī)學(xué)諾貝格登(JohnB.Gurdon)山中深彌(ShinyaYamanaka)發(fā)現(xiàn)

iPS，獲得2012年生理和醫(yī)學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)目前五十一頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)第三節(jié)生物技術(shù)的技術(shù)組成目前五十二頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)現(xiàn)代生物技術(shù)包含的“4大工程”

基因工程

GeneticEngineering(GE)

細(xì)胞工程

CellEngineering(CE)發(fā)酵工程

FermentationEngineering(FE)

酶工程和蛋白質(zhì)工程

EnzymeEngineering(EE)

ProteinEngineering(PE)目前五十三頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)基因工程(geneticengineering)

在分子水平上，用人工方法提取不同生物的遺傳物質(zhì)，在體外切割，拼接形成重組DNA與在體的遺傳物質(zhì)重新組合，再將其引入沒有該DNA的受體細(xì)胞中，進(jìn)行復(fù)制表達(dá)，產(chǎn)生出符合人類需要的產(chǎn)品或創(chuàng)造出新的性狀，并使之穩(wěn)定遺傳給下一代。目前五十四頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)基因工程(geneticengineering)重組DNA技術(shù)(RecombinantDNATechnology)遺傳工程(geneticengineering)基因克隆(genecloning)分子克隆(molecularcloning)基因操作(genemanipulation)目前五十五頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)基因細(xì)菌細(xì)胞昆蟲植物實(shí)現(xiàn)了基因在不同物種間的轉(zhuǎn)移目前五十六頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)目前五十七頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)1889，德國醫(yī)生JosefvonMering（1849–1908）和OskarMinkowski（1858-1931）在研究臟器功能時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)切除胰腺的狗可患糖尿病對糖尿病的認(rèn)識1916年，英國醫(yī)生EdwardAlbertSharpey-Schafer（1850-1935）提出在胰腺中存在一種調(diào)節(jié)血糖的化學(xué)物質(zhì)，稱為“insulin”，即“島”的意思，說明產(chǎn)生于Langerhans組成的胰島目前五十八頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)胰島素的分離純化1922年，加拿大FrederickGrantBanting（1891-1941）和JohnJamesRichardMacleod（1876-1935）分離胰島素并用于糖尿病的治療，獲得1922年醫(yī)學(xué)生理學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)。目前五十九頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)BeforeInsulinAges3,15lbs15/12/1922AfterInsulinAges3,29lbs15/12/1923第一個(gè)使用胰島素的男孩-LeonardThompson目前六十頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)提取300單位胰島素

每個(gè)病人每天需要

40單位胰島素遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要目前六十一頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)1978年，通過重組DNA技術(shù)，人胰島素首次在大腸桿菌中合成。1982年，F(xiàn)DA批準(zhǔn)重組人胰島素在美國上市，成為首個(gè)基因工程藥物。目前六十二頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)干擾素的克隆表達(dá)1957年，AlickIsaacs和JeanLindenmann發(fā)現(xiàn)干擾素從白細(xì)胞中提取干擾素：1g=6萬升血液1986,Hoffmann-LaRoche,Inc.在大腸桿菌中成功制備干擾素--2a，產(chǎn)量高達(dá)0.5g/L發(fā)酵液目前六十三頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)細(xì)胞工程(cellengineering)

根據(jù)體細(xì)胞的性質(zhì)，應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)的方法，按照預(yù)想的方案，在細(xì)胞水平上進(jìn)行精細(xì)操作，把一種細(xì)胞的染色體或細(xì)胞核等移植到另一種細(xì)胞中去，從而改變細(xì)胞的遺傳特性，達(dá)到改良物種或創(chuàng)造物中新物種的目的。目前六十四頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)

細(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù)

(Cellandtissueculturetechnology)

細(xì)胞融合(Cellfusion)

細(xì)胞重組(Cellreconstruction)

染色體工程(Chromosomeengineering)

細(xì)胞核移植(Nucleartransplantation)

原生質(zhì)體誘變(Protoplastmutagenesis)

干細(xì)胞技術(shù)(stemcelltechnology)

多能干細(xì)胞誘導(dǎo)技術(shù)

(Inducedpluripotentstemcelltechnology)細(xì)胞工程包含的主要技術(shù)目前六十五頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù)抗原免疫小鼠骨髓瘤細(xì)胞培養(yǎng)脾細(xì)胞（產(chǎn)生抗原）骨髓瘤細(xì)胞（無限增殖）細(xì)胞融合雜交瘤細(xì)胞篩選產(chǎn)生特定抗體的瘤細(xì)胞雜交瘤細(xì)胞株單克隆抗體目前六十六頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)

全抗體：鼠源、嵌合、人源化

抗體導(dǎo)向藥物

雙功能抗體Ig-Fc融合蛋白抗體工程基因工程與細(xì)胞工程的結(jié)合，產(chǎn)生了抗體工程目前六十七頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)干細(xì)胞技術(shù)具有自我復(fù)制和多向分化潛能的原始細(xì)胞分化成多種功能細(xì)胞或組織器官干細(xì)胞

胚胎干細(xì)胞：全能性干細(xì)胞，具有形成完整個(gè)體的分化潛能

成體干細(xì)胞：多能性干細(xì)胞：具有分化出多種組織細(xì)胞的潛能，如造血干細(xì)胞單能干細(xì)胞：只能向一種類型或密切相關(guān)的兩種類型的細(xì)胞分化

誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞：體細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)形成的干細(xì)胞目前六十八頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)

胚胎干細(xì)胞在疾病治療中具有重要應(yīng)用價(jià)值受精卵是孕育中的人類生命體，它存在生存權(quán)父母不能同意就其研究目的而使用胚胎許多國家禁止使用胚胎干細(xì)胞進(jìn)行研究目前六十九頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)E.唐納爾·托馬斯E.DonnallThomas(1920–2012)發(fā)現(xiàn)并首次完成的骨髓移植及血液干細(xì)胞移植獲得1990年度的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。多能性干細(xì)胞—造血干細(xì)胞的應(yīng)用目前七十頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)造血干細(xì)胞移植技術(shù)目前七十一頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)JohnB.Gurdon，ShinyaYamanaka發(fā)現(xiàn)iPS，獲得2012生理學(xué)和醫(yī)學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)?wù)T導(dǎo)的多能干細(xì)胞(iPS)的發(fā)現(xiàn)目前七十二頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)iPS技術(shù)不使用胚胎細(xì)胞或卵細(xì)胞，因此沒有倫理學(xué)的問題避免了成體肝細(xì)胞的復(fù)雜分離、培養(yǎng)過程利有iPS技術(shù)可以用病人自己的體細(xì)胞制備專有的干細(xì)胞，所以不會(huì)有免疫排斥的問題誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS)的優(yōu)點(diǎn)目前七十三頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)iPS技術(shù)的應(yīng)用目前七十四頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)發(fā)酵工程(FermentationEngineering)

利用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物或哺乳動(dòng)物細(xì)胞的特殊功能生產(chǎn)有用的物質(zhì)，或直接將微生物或哺乳動(dòng)物細(xì)胞用于工業(yè)生產(chǎn)的一種技術(shù)。傳統(tǒng)的發(fā)酵工程=微生物工程現(xiàn)代發(fā)酵工程還包括哺乳動(dòng)物細(xì)胞發(fā)酵工程目前七十五頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)優(yōu)良的菌種或工程細(xì)胞株自然界中分離人工誘變基因工程、細(xì)胞工程菌種活化固(液體)大規(guī)模發(fā)酵生物反應(yīng)器擴(kuò)大培養(yǎng)產(chǎn)品純化發(fā)酵工程的基本流程純化技術(shù)目前七十六頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)酶工程(EnzymeEngineering)

在一定的生物反應(yīng)器中，利用酶的催化作用，將相應(yīng)的地物原料轉(zhuǎn)化成所需物質(zhì)的技術(shù)化學(xué)酶工程自然酶化學(xué)修飾酶固定化酶化學(xué)人工酶生物酶工程克隆酶突變酶固定化酶新酶目前七十七頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)蛋白質(zhì)工程(ProteinEngineering)

以蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系為基礎(chǔ)，借助計(jì)算機(jī)分子圖像和輔助設(shè)計(jì)。通過有控制的基因修飾和基因合成，再結(jié)合基因工程途徑，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行定向項(xiàng)改造，設(shè)計(jì)、構(gòu)建并最終產(chǎn)生出性能比自然存在的蛋白質(zhì)更加優(yōu)良、更符合人類社會(huì)需要的新型蛋白質(zhì)目前七十八頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系研究確定需要改變的氨基酸定位突變或聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）從基因上改變密碼子基因工程制備新蛋白應(yīng)用蛋白質(zhì)工程的流程目前七十九頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)生物技術(shù)各工程之間的相互關(guān)系基因工程細(xì)胞工程轉(zhuǎn)基因蛋白質(zhì)工程定位突變PCR基因合成酶工程發(fā)酵工程提供優(yōu)良的種子為種子生長提供優(yōu)良的環(huán)境純化精制產(chǎn)品和應(yīng)用上游工程下游工程純化精制技術(shù)目前八十頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)第四節(jié)生物技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用目前八十一頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)醫(yī)藥生物技術(shù)(診斷、治療)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)(提高糧食產(chǎn)量和品質(zhì))工業(yè)生物技術(shù)(制造工業(yè)產(chǎn)品）環(huán)境生物技術(shù)(降解污染物）海洋生物技術(shù)(開發(fā)海洋產(chǎn)品）能源生物技術(shù)(制造能源，如生物柴油等)軍事生物技術(shù)……生物技術(shù)目前八十二頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)R-紅色生物技術(shù)—醫(yī)藥生物技術(shù)1982年，重組胰島素上市，多種重組蛋白、單克隆抗體、疫苗類藥品上市G-綠色生物技術(shù)—農(nóng)業(yè)生物技術(shù)1996年，轉(zhuǎn)基因大豆、玉米和油菜相繼上市W-白色生物技術(shù)—工業(yè)生物技術(shù)2000年聚乳酸上市生物產(chǎn)業(yè)Bio-industry目前八十三頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)批準(zhǔn)上市的部分基因工程藥物類別名稱適應(yīng)癥干擾素IFN-α1b慢性肉芽腫；骨硬化病IFN-α1a多發(fā)性硬化癥復(fù)發(fā)感染IFN-α2a毛細(xì)胞白血病；丙型肝炎IFN-α2b毛細(xì)胞白血?。灰倚透窝譏FN-β多發(fā)性硬化癥IFN-γ風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎白細(xì)胞介素IL-2惡性腫瘤IL-11化療引起的血小板減少癥集落刺激因子GM-CSF化療引起的中性粒細(xì)胞細(xì)胞減少癥G-CSF化療引起的中性粒細(xì)胞細(xì)胞減少癥EPO慢性腎衰性貧血激素GHRF生長激素缺乏癥GH生長激素缺乏癥FSH女性不孕癥Insulin糖尿病生長因子EGF傷口愈合bFGF傷口愈合目前八十四頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)批準(zhǔn)上市應(yīng)用的治療性抗體類藥物名稱時(shí)間抗體類型適應(yīng)癥OKT31986Murine(anti-CD3)器官移植排斥反應(yīng)RecPro1994Chimeric(anti-PlateletgbIIb/IIIa)不穩(wěn)定心絞痛Panorex1995Murine(anti-EpCAM)結(jié)腸癌Rituxan1997Chimeric(anti-CD20)非何杰金氏淋巴瘤Zenapax1997Humanized(anti-IL2R)器官移植排斥反應(yīng)Herceptin1998Humanized(anti-ERBB2)轉(zhuǎn)移性乳腺癌Remicade1998Chimeric(anti-TNFa)Crohe’sDiseaseSimulect1998Chimeric(anti-IL2R)腎移植排斥反應(yīng)Synagis1998Humanized(anti-FProtein)呼吸道仙臺病毒感染Mylotarg2000Humanized(anti-CD33)急性髓性白血病Campath2001Humanized(anti-CD52)B細(xì)胞慢性白血病Xolair2002Humanized(anti-IgE)過敏反應(yīng)Avastin2004Humanized(anti-VEGF)轉(zhuǎn)移性乳腺癌,NSCLCCetuximab2004Humanized(anti-EGFR)轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌Natalizumab2004Humanised(Anti-alpha4integrin)多發(fā)性硬化癥Panitumumab2006Humanized(anti-EGFR)結(jié)直腸癌Golimumab2009Humanized(anti-TNFa)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、銀屑病關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直性脊柱炎canakinumab2009Humanized(anti-IL1)CryopyrinassociatedperiodicsyndromesUstekinumab2009Humanized(anti-IL-12/IL-23p40)PlaquepsoriasisDenosumab2009Humanized(anti-ANKL)PostmenopausalosteoporosisRaxibacuma2009Humanized(anti-PA)InhalationanthraxBelimumab2009Humanized(anti-Blys)SystemiclupuserythematosusIpilimumab2009Humanized(anti-CTLA4)MetastaticmelanomaOfatumumab2009Humanized(anti-CD20)chroniclymphocyticleukaemia目前八十五頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)Biopharmaceuticalapprovalnumbersfrom2006to2009.Thetentop-sellingbiopharmaceuticalproductsin2009蛋白質(zhì)藥物的批準(zhǔn)數(shù)量和市場情況NatBiotechnol.2010;28(9):917-24.目前八十六頁\總數(shù)一百零一頁\編于二十點(diǎn)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)進(jìn)展轉(zhuǎn)基因作物：商業(yè)化的轉(zhuǎn)基因作物有50多種，2011年全球共有29個(gè)國

家種植，種植面積達(dá)到1.6

億公頃，占全球耕地的10％

提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)（抗蟲、抗病、抗除草劑等）轉(zhuǎn)基因動(dòng)物：改良動(dòng)物品質(zhì)，瀕危物種的保護(hù)動(dòng)