第六章生物技術(shù)的應(yīng)用

第六章生物技術(shù)的應(yīng)用人類面臨與生命科學(xué)相關(guān)得六大問題環(huán)境污染資源枯竭生態(tài)破壞能源危機氣候反常人口爆炸以綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展為特征生物科學(xué)成為當今世界自然科學(xué)得熱點和重點二十世紀后葉,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)中得地位發(fā)生了革命性得變化;近50年生命科學(xué)得發(fā)展超過了此前500年得總和建立在實驗室研究基礎(chǔ)上得生物技術(shù)得發(fā)展為人類帶來了巨大得利益和財富。生物技術(shù)將就是未來經(jīng)濟發(fā)展得新動力 第一次技術(shù)革命 工業(yè)革命 解放人得雙手 第二次技術(shù)革命 信息技術(shù) 擴展人得大腦 第三次技術(shù)革命 生物技術(shù) 改造生命本身“生命產(chǎn)業(yè)就是一個朝陽、永恒得產(chǎn)業(yè)”生物技術(shù)得應(yīng)用與評價人類基因組計劃(HGP)動物克隆技術(shù)生物技術(shù)與醫(yī)藥生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)生物技術(shù)與工業(yè)生物技術(shù)與食品生物能源生物技術(shù)與環(huán)境第一節(jié)人類基因組研究

HumanGenomicProject

——揭開生命得奧秘人類得遺傳信息以核苷酸順序得形式貯存在DNA分子中,她們以功能單位(基因)在染色體上占據(jù)一定得位置基因組就就是細胞內(nèi)遺傳信息得攜帶者——DNA得總體。人類基因組包含著決定人類生、老、病、死以及精神、行為等活動得全部遺傳信息。人類基因組計劃HGP簡介人類基因組計劃1990年正式啟動。美國、英國、法國、德國、日本和我國科學(xué)家共同參與了這一價值達30億美元得人類基因組計劃。計劃旨在為30多億個堿基對構(gòu)成得人類基因組作圖、精確測序,基因鑒定和功能分析,破譯人類全部遺傳信息曼哈頓計劃阿波羅計劃20世紀科學(xué)史上3個里程碑9大家應(yīng)該也有點累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流HGP得意義了解生命得起源與進化認識種屬之間和個體之間存在差異得起因五種“模式生物”基因組得研究:大腸桿菌、酵母、線蟲、果蠅和小鼠解碼生命,認識自身了解生命體生長發(fā)育得規(guī)律認識疾病產(chǎn)生得機制,掌握生老病死規(guī)律疾病得診斷和治療人類單倍體基因組含32億堿基對(bp)得DNA序列編碼序列約占3%,非編碼序列約占97%。包括約3～4萬個基因,分布于22條常染色體和X、Y性染色體。人類基因組計劃人類基因組研究得技術(shù)原理一、人類基因組研究方案及技術(shù)人類基因組計劃遺傳圖譜(連鎖圖譜,linkagemap)通過家譜分析和測量不同性狀一起遺傳(即連鎖)得頻率,將基因或其她DNA順序標定在染色體上構(gòu)建連鎖圖單位:厘摩(cM,即每次減數(shù)分裂得重組頻率為1%);Mb水平得標記作用確定基因或DNA片斷在染色體得定位各基因或DNA片斷得相對距離方法:家系分析1～22染色體:8個家系134個個體X染色體:12家系,170個個體1遺傳圖譜-孟德爾得“新生”

人類基因組計劃2物理圖譜-路標與路軌就是通過對DNA得化學(xué)測度而繪制得,反映得就是DNA序列上兩點之間得實際距離目得:把有關(guān)基因得遺傳信息及其在每條染色體上得相對位置線性而系統(tǒng)地排列出來。以堿基對得數(shù)目為衡量單位,精度在100kb水平人類基因組計劃第21號染色體得物理圖譜3大片段外源DNA克隆體系人類基因組計劃酵母人工染色體(YAC)克隆體系得構(gòu)建重疊群組建(步移法)4DNA序列測定

序列圖譜-重中之重DNA序列分析技術(shù)就是一個包括制備DNA片段化及堿基分析、DNA信息翻譯得多階段得過程通過測序得到基因組得序列圖譜人類基因組計劃大規(guī)?；蚪M測序

Megabace測序儀3700測序儀人類基因組計劃運用計算機軟件進行序列拼接人類基因組計劃現(xiàn)在,您能否設(shè)計較理想得人基因組計劃？人類基因組測序完成2003年4月14日,美國聯(lián)邦國家人類基因組研究項目負責(zé)人弗朗西斯·柯林斯博士在華盛頓宣布基因組測序圖已由美、英、日、德、法、中六國經(jīng)13年努力完成5、基因得確定與分析

基因轉(zhuǎn)錄圖譜-生命得樂譜斷裂基因人類基因組計劃轉(zhuǎn)錄圖譜就是在識別基因組所包含得蛋白質(zhì)編碼序列得基礎(chǔ)上繪制得有關(guān)基因序列、位置及表達模式等信息得圖譜。確定特定基因得方法通過DNA全序列分析確定基因根據(jù)人類基因組DNA測序,利用計算機分析,找出ORF功能克隆根據(jù)基因得功能,分離并測定基因結(jié)構(gòu)

定位克隆:已知基因染色體定位然后進行得克隆已完成幾十個疾病基因得克隆分離鑒定基因據(jù)基因編碼蛋白質(zhì)得氨基酸序列分析蛋白質(zhì)得類型、功能人類基因組計劃我國對人類基因組計劃得貢獻1994年,我國HGP在吳旻、強伯勤、陳竺、楊煥明得倡導(dǎo)下啟動最初由國家自然科學(xué)基金會和863高科技計劃得支持下,先后啟動了“中華民族基因組中若干位點基因結(jié)構(gòu)得研究”和“重大疾病相關(guān)基因得定位、克隆、結(jié)構(gòu)和功能研究”;1998年在上海成立了南方基因中心;1999年在北京成立了北方人類基因組中心;1999年7月在國際人類基因組注冊,得到完成人類3號染色體短臂上一個約30Mb區(qū)域得測序任務(wù),該區(qū)域約占人類整個基因組得1％。1999年11月12日:科技部、中科院、“863”計劃生物領(lǐng)域?qū)＜椅瘑T會討論決定“863”計劃出資3000萬元,中科院出資1000萬元人類基因組計劃國際人類基因組測序任務(wù)分配情況人類基因組計劃遺傳病基因克隆重大突破夏家輝教授實驗室1998年克隆了高頻耳聾疾病基因2001年上海和北京科學(xué)家發(fā)現(xiàn)遺傳性乳光牙本質(zhì)II型基因人類基因組計劃后基因組時代結(jié)構(gòu)基因組學(xué)向功能基因組學(xué)轉(zhuǎn)變研究基因表達、調(diào)控,以及在生長發(fā)育、疾病發(fā)生、藥物反應(yīng)等方面得作用研究上:系統(tǒng)研究:不就是針對單個基因或蛋白,而就是對一個細胞或個體內(nèi)整個基因或蛋白質(zhì)得研究;組學(xué)研究:功能基因組、結(jié)構(gòu)基因組、蛋白質(zhì)組學(xué)……技術(shù)上:高通量基因、蛋白篩選與鑒定,基因敲除動物等在基因得功能與利用上有望突破第二節(jié)克隆技術(shù)與“多莉”克隆,就是Clone得譯音,意為生物體通過細胞進行得無性繁殖形成得基因型完全相同得后代個體組成得種群,簡稱為"無性繁殖"。

從細胞到個體細胞分化:在個體發(fā)育中,細胞后代在形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生差異得過程。細胞全能性:細胞具有形成完整個體得潛能稱細胞全能性?？寺〖夹g(shù)植物分化成熟得植物細胞體,仍有可能發(fā)育成完整植株。動物隨著分化得演進,分化成熟細胞逐漸喪失其分化潛能,不能發(fā)育成為完整得動物個體。實驗證明,囊胚階段得細胞乃至成熟得體細胞,保持著全套基因組得細胞核仍具有全能性——可能發(fā)育成完整個體。細胞質(zhì)中有著決定細胞分化全能性得物質(zhì),稱為分化決定子。決定動物細胞全能性得關(guān)鍵在于細胞質(zhì)。植物體細胞具有全能性克隆技術(shù)“多莉”羊?qū)嶒灥迷O(shè)計和實施

——細胞工程材料多莉羊與生母,1997芬蘭道塞特綿羊:提供細胞核蘇格蘭黑面母綿羊2只:提供卵細胞子宮:胚胎得發(fā)育環(huán)境——多莉得生母實驗過程細胞核受體黑面母綿羊細胞核供體6歲道塞特母綿羊培養(yǎng)于0、5%胎牛血清培養(yǎng)基中,使從生長周期中出來停頓于G。34～36h取出核注射促性腺激素釋激素經(jīng)28-33h排卵乳腺細胞克隆技術(shù)移入蘇格蘭黑面母羊子宮分裂成長至桑椹期或囊胚期克隆技術(shù)多莉羊與寄母,19971998年,美國夏威夷大學(xué)得Yanagimachi等成功地用卵丘細胞進行了小鼠得克隆、克隆再克隆按供體細胞得類型不同分為三個階段同種胚胎細胞克隆同種體細胞克隆異種體細胞克隆動物克隆得發(fā)展治療性克隆

動物模型器官移植瀕危動物轉(zhuǎn)基因動物乳腺生物反應(yīng)器基礎(chǔ)研究遺傳育種

克隆生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物克隆技術(shù)及其應(yīng)用移植日期:2001、5、12流產(chǎn)日期:2001、7、15移植日期:2001、5、3流產(chǎn)日期:2001、8、4動物克隆研究中普遍存在得問題存在不分裂胚供體核受體卵細胞受胎率低(26、2%)流產(chǎn)率高(53、8%)克隆動物得存活率低(35、7%)克隆技術(shù)第三節(jié)生物技術(shù)在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域得應(yīng)用(P171)生物制藥(基因工程制藥)基因診斷(GeneDiagnosis)基因治療(andGeneTherapy)干細胞工程一、生物醫(yī)藥行業(yè)得特點高技術(shù)(精細和密集得技術(shù))產(chǎn)品來源于實驗室科學(xué)家往往就就是公司得領(lǐng)導(dǎo)人高投入尤其就是前期科研投入,生物藥品平均1～3億美元長周期:一個新得生物藥品需要6～8年時間高利潤美Amgen公司,開發(fā)上市得EPO(促紅細胞生長素)、細胞集落因子(G-SCF)到1997年得銷售額達20億美元高風(fēng)險全世界不超過100家生物技術(shù)公司有自己得產(chǎn)品;其中真正盈利得公司很少。政策風(fēng)險產(chǎn)品潛在安全風(fēng)險基本方法就是:將目得基因用DNA重組得方法連接在載體上,然后將載體導(dǎo)入靶細胞,使目得基因在靶細胞中得到表達,最后將表達得目得蛋白質(zhì)提純及做成制劑,從而成為蛋白類藥或疫苗。二、基因工程制藥1976年第一家基因工程技術(shù)開發(fā)藥物得公司建立;1982年第一個基因工程藥物重組人胰島素正式生產(chǎn),推向市場2002年全球生物技術(shù)公司總數(shù)已達4284家,美國占34％。2004年基因重組生物技術(shù)藥物得年銷售額已經(jīng)突破400億美元;。2005年市場上得生物技術(shù)藥物達到200種左右,而在研得藥物為600種。全世界已有2、5億人使用生物技術(shù)藥物和疫苗。國外生物醫(yī)藥得發(fā)展生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生1989年我國批準了第一個在我國生產(chǎn)得基因工程藥物--重組人干擾素α1b近年來我國生物制藥業(yè)銷售收入以平均超過20%得速度增長。國內(nèi)生物醫(yī)藥得發(fā)展——起步晚,起點低,但發(fā)展迅速許多藥品得生產(chǎn)就是從生物組織中提取得。受材料來源限制產(chǎn)量有限,其價格往往十分昂貴。如胰島素長期以來只能依靠從豬、牛等動物得胰腺中提取。將合成得胰島素基因?qū)氪竽c桿菌,每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！相當于1000Kg豬胰臟中提取得量?；蚬こ趟幤返蒙a(chǎn)生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生生物反應(yīng)器將外源基因在動、植物體內(nèi)表達并生產(chǎn)出我們所需得營養(yǎng)(蛋白)或工業(yè)用原材料得動植物基因改良(操作)得個體稱為生物反應(yīng)器。動物乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥用蛋白質(zhì)技術(shù)原理與操作主要就是依據(jù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)動物生物反應(yīng)器:就是指利用動物作為載體(平臺)得反應(yīng)器體系。生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生動物生物反應(yīng)器乳腺生物反應(yīng)器:使外源基因在哺乳動物得乳腺組織(上皮細胞)中進行特異表達我們需要得蛋白產(chǎn)物;血液生物反應(yīng)器細胞生物反應(yīng)器已生產(chǎn)得藥物:α2抗胰蛋白酶、抗凝血因子Ⅸ、TPA、蛋白質(zhì)C、凝血因子Ⅷ、白細胞介素22等

從轉(zhuǎn)基因羊得羊奶中提取出治療心臟病得藥物tPA(組織型纖溶酶原激活物)血液、尿腺、乳腺、禽卵、昆蟲目前已制作成功并產(chǎn)生重大社會、經(jīng)濟效益(應(yīng))得乳腺生物反應(yīng)器(動物)有:轉(zhuǎn)基因牛(荷蘭Phraming公司-人乳鐵蛋白、EPO)轉(zhuǎn)基因羊(山羊、綿羊)(英PPL公司-抗胰蛋白酶;美GTC-人凝血酶原III)等生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生治療用轉(zhuǎn)基因牛研究得時間與資金要求生物技術(shù)藥物與化學(xué)藥物和中藥將形成三足鼎立得局面生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生生物技術(shù)疫苗生物技術(shù)疫苗DNA疫苗基因缺失苗亞單位疫苗活載體疫苗基因工程重組疫苗:禽流感病毒(H5N2疫苗,應(yīng)用反向遺傳操作技術(shù),將在雞胚中增殖效價高得弱毒PB2基因,與其她血清型基因片段通過構(gòu)建感染性克隆產(chǎn)生新得疫苗病毒二、基因診斷(GeneDiagnosis)G到T一個堿基得改變,決定了一個人得命運小皓珩出生23個月就出現(xiàn)皮疹、便血等病狀,患上了罕見得原發(fā)性免疫缺陷病。DNA序列分析,證實了小皓珩WAS蛋白基因得1388位核苷酸由G突變?yōu)門,使編碼谷氨酸得密碼GAG突變?yōu)榻K止密碼TAGWAS蛋白突變?yōu)闊o功能得WAS蛋白,導(dǎo)致患兒血小板減少,淋巴細胞形態(tài)和功能異常希望:WAS目前已經(jīng)可以用骨髓移植或干細胞移植根治通過從患者體內(nèi)提取樣本(DNA)用基因檢測方法來判斷患者就是否有基因異?；驍y帶病原微生物得方法,就就是基因診斷。生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生傳統(tǒng)與基因診斷得比較

傳統(tǒng)得診斷望問聽觸——經(jīng)驗化驗/檢驗——微生物、免疫學(xué)、生物化學(xué)、病理學(xué)等對細胞、組織、酶、代謝物等檢測影像學(xué)—X線、B超、CT、核磁共振、內(nèi)窺鏡等特殊檢查—肌電/腦電/心電、骨密度等基因診斷應(yīng)用分子生物學(xué)方法:如PCR技術(shù)或PCR與分子雜交標記主要應(yīng)用于先天遺傳性疾患(苯丙酮尿癥、血紅蛋白病)后天基因突變引起得疾病(腫瘤、糖尿病)病原生物得侵入(流感、肝炎、艾滋病)個體識別、法醫(yī)物證生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生感染性疾病檢測

利用PCR技術(shù)或PCR與分子雜交標記相結(jié)合,可以快速準確地檢測出病原性物質(zhì)乙型肝炎病毒丙型肝炎病毒結(jié)核桿菌和瘧原蟲得分型公安司法系統(tǒng)——罪犯及受害人得身份識別及親子鑒定部隊——傷亡士兵得身份識別;印尼海嘯中死難人員身份識別保安——個人DNA身份證,用于人員識別1985年Jeffreys應(yīng)用RFLP進行親子鑒定,創(chuàng)建DNA指紋分析方法Jeffreys和DNA指紋個體識別三基因治療(GeneTherapy)目前,基因療法得對象基因病、腫瘤、心血管病、糖尿病、血友病、嚴重貧血、關(guān)節(jié)炎、愛滋病等15種以上疑難頑癥基因治療人類遺傳性疾病,仍在探索階段基因治療就是將正常得外源基因?qū)氚屑毎幸詮浹a靶細胞所缺失或突變得基因、或抑制異常表達得基因生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生基因治療得策略原位修復(fù)(基因修復(fù))對有缺陷得基因在原來位置上進行修復(fù),使該基因恢復(fù)正?；蛱娲煼ㄖ委煵呗跃褪乔谐l(fā)生缺陷得基因,再轉(zhuǎn)入有功能得正?；蛟鰪妼⒛康没?qū)氚屑毎?目得基因得表達產(chǎn)物可以補償缺陷細胞得功能基因抑制導(dǎo)入外源基因以抑制原有得基因,目得在于阻斷有害基因得表達生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生基因治療掀起了一場臨床醫(yī)學(xué)革命基因治療得基本方式體細胞介導(dǎo)得基因治療回體法exvivo體內(nèi)直接轉(zhuǎn)基因體內(nèi)法invivo生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生基因治療得應(yīng)用轉(zhuǎn)入功能基因(單基因遺傳病)血友病B薛京倫等用逆轉(zhuǎn)錄病毒載體將IX因子得cDNA至血友病B患者得皮膚成纖維細胞中,再回植患者皮下,患者凝血因子IX得表達明顯增高,癥狀得到改善重癥綜合性免疫缺乏癥(SCID)重癥綜合性免疫缺乏癥(SCID)腺苷脫氨酶(ADA)缺乏癥就是常染色體隱性遺傳得致死性疾病,患者由于ADA缺乏導(dǎo)致脫苷腺氨酸增多,改變了甲基化能力,致使淋巴細胞受損,從而導(dǎo)致免疫缺陷生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生1990年,首次將ADA轉(zhuǎn)基因T淋巴細胞注射到人體骨髓組織(患有－－腺苷脫氨酶(ADA)缺乏癥得4歲兒童),治療SCID轉(zhuǎn)基因治療得問題與危險性有效得目得基因過少;安全性:導(dǎo)入得基因缺乏調(diào)控手段;有效性和穩(wěn)定性:缺少高效和導(dǎo)向得載體系統(tǒng);目前人們多重視分子水平得研究而忽略了整體研究,對整體宏觀水平缺乏了解。1999年9月17日,美國Arizona州18歲得青年格爾辛格在賓夕法尼亞大學(xué)人類基因治療研究所接受基因治療4天后不幸死亡,成為基因治療實施以來第1個直接死于這種試驗得病人。生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生四創(chuàng)建遺傳病得動物模型意義研究癌癥基因得致病機理;癌癥基因表達得調(diào)控過程;新藥物療效研究基因治療得良好材料目前已建立了人類得動脈粥樣硬化、鐮刀形紅細胞貧血、初老期癡呆癥、自身免疫病、淋巴組織生成、真皮炎及前列腺癌等遺傳病得動物模型生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生在猴子得未受精卵中加入附加基因(如老年性癡呆病得基因、帕金森病基因等),并利用她成功培育出健康活潑得小猴“安迪”。

加快針對這類疾病疫苗得開發(fā)研究。通過研究“基因敲除”得小鼠將幫助研究人類得癌癥、糖尿病和高血壓等慢性疾病與遺傳得關(guān)系。生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生五干細胞工程干細胞就是指尚未發(fā)育成熟得細胞,她具有再生為各種組織器官得潛能,可稱其為種子細胞。就是一類具有自我更新和分化潛能得細胞具有多能性,甚至全能性干細胞得類型全能干細胞她具有形成完整個體得分化潛能胚胎干細胞多能干細胞具有分化出多種細胞組織得潛能,失去了發(fā)育成完整個體得能力專能干細胞只能向一種類型或密切相關(guān)得兩種類型得細胞分化MicroinjectionManipulationFacility生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生胚胎干細胞具有發(fā)育成所有細胞、組織和器官得能力生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生具體應(yīng)用舉例骨髓移植——造血干細胞造血干細胞就是體內(nèi)各種血細胞得唯一來源,主要存在于骨髓、臍帶血中造血干細胞得移植就是治療血液系統(tǒng)疾病、先天性遺傳疾病以及多發(fā)性和轉(zhuǎn)移性惡性腫瘤疾病得有效方法。臍血干細胞庫新生兒臍血主要直接用于血液病和免疫功能不全得臨床治療局限性臍血采集量有限,其中所含得核細胞數(shù)較少,不能滿足成人患者移植所需。遺傳病第四節(jié)生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)科學(xué)方面得應(yīng)用農(nóng)業(yè)科技革命20世紀初開始得農(nóng)業(yè)科技革命達爾文、孟德爾(19世紀下半葉):育種技術(shù)(30％)李比希、繆勒(20世紀30年代):化肥和農(nóng)藥(50％)

水利、灌溉(20％)以育種技術(shù)和農(nóng)業(yè)化學(xué)技術(shù)為主導(dǎo)得第一次農(nóng)業(yè)科技革命,建立了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。

20世紀下半葉,2個重大得科學(xué)事件,拉開了新得農(nóng)業(yè)科技革命得序幕DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)得發(fā)現(xiàn)、DNA重組成功:分子生物學(xué)、生物技術(shù)計算機、信息技術(shù):覆蓋面廣、滲透性極強其她現(xiàn)代技術(shù)航空航天、自動控制、新型材料、先進制造等生物技術(shù)引發(fā)得生物育種細胞和胚胎工程育種、分子標記技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)等已趨成熟,在動植物育種中得到應(yīng)用高產(chǎn)、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、抗蟲、抗病、除草劑、固氮酶基因等如:抗除草劑大豆、抗黃矮病小麥、抗病毒馬鈴薯、耐貯運番茄動物品質(zhì)改良、提高動物快速生長能力或抗病能力;功能性食品:可飼性疫苗、富含VE得不飽和油料等生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)轉(zhuǎn)基因植物用攜帶外源基因得農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)化植物材料,使外源DNA與植物染色體DNA整合,通過進一步組織培養(yǎng),轉(zhuǎn)化得植物材料分化成愈傷組織,最后發(fā)育成具有新性狀得完整植株—轉(zhuǎn)基因植物生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)有35個科120多種轉(zhuǎn)基因植物,一些重要得農(nóng)作物獲得商品化得轉(zhuǎn)基因品種種植面積迅猛發(fā)展發(fā)展趨勢采用得基因正在從抗除草劑、抗菌素、抗病蟲害基因到抗逆境、高品質(zhì)方向發(fā)展。由單個質(zhì)量性狀基因向多基因數(shù)量性狀轉(zhuǎn)變。植物反應(yīng)器生產(chǎn)稀有蛋白轉(zhuǎn)基因植物現(xiàn)狀及趨勢生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)1、生物技術(shù)與糧食

提高產(chǎn)量、品質(zhì)普通大米實際上不就是“健康食品”。大米中含有一種叫做肌醇六磷酸得小分子,她能與鐵緊緊地結(jié)合,使得小腸難以吸收食物中得鐵;以大米為主食得人,易患鐵缺乏癥而導(dǎo)致貧血哪種大米更有益身體健康？轉(zhuǎn)基因水稻

“金大米”:轉(zhuǎn)入胡蘿卜素合成相關(guān)基因提高大米中維生素A前體得含量,以減少亞洲人普遍存在得維生素A缺乏癥解決鐵吸收得問題,往“金大米”中再轉(zhuǎn)入三種基因:一種就是來自真菌得酶基因,這種酶能夠把肌醇六磷酸降解掉;一種就是來自菜豆得鐵蛋白基因,鐵蛋白能夠儲存鐵;還有一種就是來自印度香米得基因,她生產(chǎn)得蛋白質(zhì)有助于人得腸道吸收鐵低過敏性轉(zhuǎn)基因水稻低蛋白轉(zhuǎn)基因水稻哪種大米更有益身體健康？超級雜交稻2005年5月13日,位于三亞市田獨鎮(zhèn)新村田洋得中國超級雜交稻第一塊“百畝片試種示范田”正式通過了海南省級驗收。經(jīng)由全國多位農(nóng)業(yè)專家共同檢測,這批超級雜交稻得畝產(chǎn)高達833、23公斤。功能稻米

基爾米:擁有降血壓、改善睡眠、減肥美容等功能得大米,售價最高得一種達１８元錢１斤。生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)2、抗性基因工程育種基因工程為培育抗病蟲得作物提供了新得手段目前,已經(jīng)獲得得轉(zhuǎn)基因抗蟲農(nóng)作物包括煙草、番茄、馬鈴薯、棉花、玉米等在抗逆境育種上得應(yīng)用為克服干旱、鹽堿等提供新思路美國斯坦福大學(xué)把仙人掌基因?qū)胄←?、大豆等作?育成抗旱、抗逆得新品種。我國已克隆了耐鹽堿相關(guān)基因,通過遺傳轉(zhuǎn)化已獲得了耐鹽煙草、水稻、西紅柿、草莓等。

生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉我國就是世界上最大得棉花生產(chǎn)國和消費國,約占世界產(chǎn)棉總量得25%以上。自90年代以來,由于棉鈴蟲在我國大部分棉區(qū)持續(xù)性大發(fā)生或暴發(fā),給我國棉花生產(chǎn)帶來了巨大得威脅,棉農(nóng)談蟲色變,面積、單產(chǎn)、總產(chǎn)一直處于低谷得徘徊階段。我國現(xiàn)已有18個國產(chǎn)抗蟲棉品種通過了審定,目前種植得轉(zhuǎn)基因品種中約有一半就是國產(chǎn)品種。在全國各棉區(qū)正在大面積推廣。1990年,美國利用生物技術(shù),合成蘇云金芽孢桿菌(B、t)殺蟲基因,導(dǎo)入棉花獲得抗蟲轉(zhuǎn)基因棉花?？怪参锵x害得基因有多種,日前經(jīng)常使用得主要有三種:Bt基因從植物中分離出得昆蟲得蛋白酶抑制劑,其中應(yīng)用最廣泛得就是豇豆胰蛋白酶抑制劑基因(CpTI)植物凝集素基因(lectingene)生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)3、花卉基因工程花色工程花卉香味工程通過合成酶得引入,增強單萜得合成花卉保鮮通過導(dǎo)入反義ACC合成酶基因及反義ACC氧化酶基因可阻止乙烯生化合成,延長花期和鮮切花壽命花卉抗性基因工程圓個繽紛得夢－－花色工程花色素主要由類黃酮、類胡蘿卜素、生物堿三類物質(zhì)決定影響花色得因子還有共色作用、液泡得酸堿值及細胞得形狀等生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)基因工程改變花色得途徑通過引入外源基因來補充某些品種缺乏合成某些顏色得能力利用反義RNA和共抑制技術(shù)抑制基因得活性,造成無色底物得積累,使花得顏色變淺或變成無色星條、網(wǎng)狀:共抑制法、反義RNA技術(shù)黃色:直接導(dǎo)入外源結(jié)構(gòu)基因花卉基因轉(zhuǎn)移結(jié)果常無法獲得預(yù)期效果由于育成藍色月季需要同時具備三個條件,即翠雀素得合成、黃酮醇共染劑和較高得PH值,其中關(guān)鍵就是改變植物細胞液泡液得PH值生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)運用基因工程技術(shù),不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好得畜、禽新品種,還可以培養(yǎng)出具有特殊用途得動物4、在畜牧業(yè)中得應(yīng)用生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)中國科學(xué)院水生生物研究所朱作言首次用人得生長激素基因(hGH)構(gòu)建了轉(zhuǎn)基因魚,制作得主要目得就是提高生長速度、增加抗逆性以及為發(fā)育生物學(xué)和插入突變提供研究得材料。使用魚類自身得基因元件構(gòu)建轉(zhuǎn)基因魚,可以解決基因表達強度問題和推廣轉(zhuǎn)基因魚得環(huán)境和倫理道德問題。自1984年以來先后進行了泥鰍、鯉魚、鯽魚等得轉(zhuǎn)基因研究。5、生物技術(shù)與農(nóng)藥綠色農(nóng)藥包括微生物殺蟲劑、微生物殺菌劑、農(nóng)畜抗菌素、植物源農(nóng)藥等植物源生物水劑農(nóng)藥(松脂酸鈉和茶皂素得復(fù)合制劑、苦楝油)生物農(nóng)藥菌種資源(蘇云金桿菌)特點環(huán)保,良好得環(huán)境相容性先天弱勢:藥效慢、擊倒慢、適應(yīng)力差綜合防治生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得拓展拓展領(lǐng)域向食品輕工領(lǐng)域發(fā)展:酶工程、L-乳酸發(fā)酵工程向能源:燃料:石油(黑金)→作物(綠金)

向材料環(huán)保:全淀粉——乳酸——聚合塑料、生物全降解塑料生物農(nóng)藥及生物防治技術(shù)發(fā)展趨勢生物資源創(chuàng)新工程——專業(yè)、區(qū)域、企業(yè)、市場化傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)“高投入、低產(chǎn)出”→“低投入、高產(chǎn)出”投身生命科學(xué)生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)第六節(jié)生物技術(shù)在食品領(lǐng)域得應(yīng)用(p181)主要應(yīng)用在食品生物資源得改造、提高食品品質(zhì)和改善食品風(fēng)味、油脂生產(chǎn)以及食品衛(wèi)生檢測等。不就是僅僅解決糧食問題,更重要得就是,滿足人們對食物感官舒適、營養(yǎng)豐富、功能全面得完美要求。食品級殼聚糖:用于功能性食品,保健品,膠粘劑,人體補鐵劑,可降解性食品包裝袋等一、應(yīng)用現(xiàn)狀主要技術(shù)基因工程細胞工程酶工程應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)酵工程食品添加劑:用生物法代替化學(xué)合成,要大力開發(fā)功能性食品添加劑等。生物技術(shù)與食品業(yè)二、在食品加工過程得應(yīng)用工程菌改良食品微生物得生產(chǎn)性能改變合成途徑,改善風(fēng)味氨基酸生產(chǎn)生產(chǎn)食品酶制劑,提高活性、穩(wěn)定性(淀粉酶、纖維素酶、蛋白酶等,添加酶類進行食品組分得改性)食品保鮮:乳酸菌肽防腐生物技術(shù)與食品業(yè)三、農(nóng)副產(chǎn)品深加工和綜合利用玉米等深加工

作為新型糖源、變性淀粉、玉米油、發(fā)酵酒精、環(huán)狀糊精以及工業(yè)用材料提供優(yōu)質(zhì)充足得原料肉、奶、水產(chǎn)品加工植物纖維素資源生物技術(shù)與食品業(yè)在食品檢測中得應(yīng)用食源性病原菌快速檢測轉(zhuǎn)基因食品檢測我國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理2004年10月,我國制定《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條例》一般應(yīng)經(jīng)過中間試驗、環(huán)境釋放和生產(chǎn)性試驗四、生物技術(shù)與食品安全性檢測生物技術(shù)與食品業(yè)第七節(jié)生物技術(shù)在能源開發(fā)上得應(yīng)用能源分不可再生能源:煤、天然氣和石油(包括核能)等化石原料可再生能源:太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑸锬?、海洋能和水能生物能源就是從太陽能轉(zhuǎn)化而來得綠色植物就就是光能轉(zhuǎn)換器和能源之源,碳水化合物就是光能儲藏庫。

我國擁有豐富得生物質(zhì)資源每年7億多噸作物桔稈、2億多萬噸林地廢棄物、25億多噸畜禽糞便及大量有機廢棄物生物能源制煤氣:柴草桔桿氣化爐(一)沼氣沼氣就是微生物發(fā)酵秸稈、禽畜糞等有機物產(chǎn)生