第二章-现代生物技术进步--课件

第二章第二章 现代生物技术进步现代生物技术进步1ppt课件第一节第一节 生物技术概述生物技术概述生物科学成为当今世界自然科学的热点和重点，主要由于两方面的原因：（1）二十世纪后叶，分子生物学领域一系列突破性成就，使生命科学在自然科学中的地位发生了革命性的变化（2）建立在实验室研究基础上的生物技术的发展为人类带来了巨大的利益和财富。生物技术将是未来经济发展的新动力第一次技术革命工业革命解放人的双手第二次技术革命信息技术扩展人的大脑第三次技术革命生物技术改造生命本身2ppt课件第一节第一节 生物技术概述生物技术概述一、何为生物技术 组成生物技术的三个互相关联的基本要素：1、采用现代科学的基本理论和技术l生命科学涉及生物学、医学和农学等与生命有关的学科领域。l生物学理论和技术是现代生物技术最重要的基础l探讨的问题有：p从DNA到蛋白质p从染色体到细胞p从生理现象到遗传变异p从受精到凋亡p从个体发育到物种进化3ppt课件第一节第一节 生物技术概述生物技术概述2、应用生物材料和生物系统l开发利用的生物材料有：p植物、动物和微生物p上述三种的器官、组织、细胞、细胞器p无细胞系统、酶系统l利用生物特有的方式，在适当的条件下，经济地制备人类所需要的生物活性物质。4ppt课件第一节第一节 生物技术概述生物技术概述3、通过一定的工程系统获得产品或提供服务l通过工程学途径，规模化地制备市场需要的生物产品。l提供治疗预防疾病、改善自然生态环境、消除环境污染等方面的服务。如：药品、细胞、DNA制品、动植物新品种、食品、肥料、试剂等。5ppt课件第一节第一节 生物技术概述生物技术概述定义：生物技术是以生命科学为基础，利用生物体及其细胞的、亚细胞的和分子的组成部分，结合工程学、信息学等手段开展研究及制造产品，或改造动物、植物、微生物等，并使其具有所期望的品质，特性，从而为社会提供商品和服务的综合性技术。6ppt课件第一节第一节 生物技术概述生物技术概述二、生物技术发展沿革1、近代生物学发展历程三项伟大成就：细胞学说生物进化论遗传定律7ppt课件细胞学说细胞学说1665年,英国科学家胡克用自己设计与制造的的简易显微镜观察栎树软木塞切片时，发现其中有许多小室，他把这些小室称为细胞，实际上胡克当时看到的是细胞壁。这是人类发现细胞的第一步。1665年年8ppt课件细胞学说细胞学说1838年，德国植物学家施莱登使用分辨率达1m的显微镜，观察了量的植物组织后提出：“植物，不论发展到多么高级，都是由充分个体化的、各自独立的、分离的物体组成的聚合物，这些物体就是细胞。”1838年年9ppt课件细胞学说细胞学说1839年，德国动物学家施旺通过对鱼、蛙、猪、等多种多细胞的系统观察后提出：“细胞是有机体，整个动物和植物都是细胞的集合体，它们依照一定的规律排列在动植物体内”。1839年年10ppt课件细胞学说细胞学说1858年，德国医生和病理学家魏尔肖指出：“细胞只能来自细胞，细胞是一个相对独立的生命活动的基本单位。这被认为是对细胞学说的重要补充。”1858年年11ppt课件生命的起源生物进化论生物进化论12ppt课件达尔文达尔文“贝格尔贝格尔”号舰的航行号舰的航行13ppt课件达尔文和进化论达尔文和进化论1859年年物种起源物种起源这部巨著出版了，引起极大的反响。这部巨著出版了，引起极大的反响。自自然然界界中中生生物物的的物物种种是是不不断断进进化化的的，是是不不断断从从低低级向高级发展的。级向高级发展的。自然界进化的规则是物竞天择，适者生存。自然界进化的规则是物竞天择，适者生存。14ppt课件孟德尔遗传定律孟德尔遗传定律从1856-1871年进行了大量植物杂交试验研究；其中对豌豆(严格自花授粉/闭花授粉)差别明显的7对简单性状进行了长达8年研究，提出遗传因子假说及其分离与自由组合规律；1865年2月8日和3月8日先后两次在布尔诺自然科学会例会上宣读发表；1866年整理成长达45页的植物杂交试验一文，发表在布隆自然科学会志第4卷上。意义：奠定了遗传科学基础意义：奠定了遗传科学基础15ppt课件2、现代生物技术的兴起、现代生物技术的兴起1910年，果蝇白眼突变的研究，确证基因在染色体上，创立了基因论。1941年，红色面包霉营养突变体研究，发现基因的功能是制造各种各样的蛋白质，提出“一种基因产生一种酶”的学说。1950年玉米斑驳性状遗传研究，发现转座遗传因子，又叫“跳跃基因”，在染色体之间转移位置，调控基因的表达。在此基础上，10年后另一项重大发现：3种不同的基因，即结构基因、操纵基因和调节基因。16ppt课件2、现代生物技术的兴起、现代生物技术的兴起1953年，DNA双螺旋结构模型的创立，第一次提示了DNA分子的结构、组成及功能，开创了从分子水平揭示生命现象本质的新纪元。1958年，证明了DNA半保留复制和中心法则1961年，发现DNA的遗传密码是由3个碱基组成的三联体。1967年破译遗传密码，制定对应的密码子表，并适用于所有生物。1970年，分离出第一个核酸限制性内切酶，使得有目的地割成为可能。1972年，利用限制性内切酶和连接酶，得到第一个体外重组的DNA分子，从而建立了重组DNA技术。将生物技术带进了基因工程时代。1976年，世界上第一家应用生物技术开发新药的公司（Genetech）的建立，拉开了现代生物技术产业发展的序幕。1990年10月，正式启动“人类基因组计划”，2000年6月26日，参与 该项目的各国科学家公布了科学史上具有里程碑意义的第一张人类基因组工作草图。17ppt课件2、现代生物技术的兴起、现代生物技术的兴起近20年崛起的各类生物技术：酶或细胞固定化技术 细胞或原生质体融合技术 细胞大规模培养技术 生物反应器技术 动植物转基因技术 蛋白质工程技术 蛋白质组学技术 生物芯片技术 基因组测序分析技术 基因治疗技术 等等20多种。应用范围：农业食品、医药卫生、化工环保、资源能源、海洋开发等。解决问题：具有解决人类面临的食物、健康、资源和环境等重大问题的巨大潜力18ppt课件第二节第二节 生物技术的主要内容生物技术的主要内容生物技术的主要内容：生物技术的主要内容：基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质（酶）工程此外还有基因诊断与基因治疗技术、克隆动物技术、生物芯片技术、生物材料技术、生物能源技术、利用生物降解环境中有毒有害化合物的技术。直接相关联的学科：分子生物学、微生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、化学工程学、医药学等。对人类和社会生活各方面影响最大的生物技术领域：农业生物技术、医药生物技术、环境生物技术、海洋生物技术。19ppt课件1、基因工程、基因工程基因工程是指在微观领域（分子水平）中，根据分子生物学和遗传学原理，设计并实施一项把一个生物体中有用的目的DNA(遗传信息)转入另一个生物体中，使后者获得新的需要的遗传性状或表达所需要的产物，最终实现该技术的商业价值。基因工程与建筑工程基因工程与建筑工程基因工程与建筑工程基因工程与建筑工程20ppt课件21ppt课件基因工程的应用基因工程的应用稀少珍贵的蛋白质药物：稀少珍贵的蛋白质药物：1982年，美国食品与药物管理局批准了首例基因工程产品人胰岛素投放市场它标志了基因工程产品正式进入到商业化阶段。人生长激素、表皮生长因子、肿瘤坏死因子、a-干扰素、纤维素酶、抗血友病因子、红细胞生成素、尿激酶原、白细胞介素-2、集落刺激因子、乙肝疫苗等等。22ppt课件基因工程的应用基因工程的应用畜牧业中的应用动物疫苗、生长激素等。例：从转基因羊的羊奶中提取出治疗心脏病的药物tPA。23ppt课件基因工程的应用基因工程的应用种植业中的应用用携带外源基因的农杆菌Ti质粒转化植物原生质体，使外源DNA与植物染色体DNA整合，通过原生质体的培养分化成愈伤组织，最后发育成具有新性状的完整植株转基因植物24ppt课件基因工程的应用基因工程的应用抗化学除草剂基因转基因西红柿固氮酶基因转基因抗虫杨转基因抗虫杨转基因抗虫杨转基因抗虫杨25ppt课件基因工程的应用基因工程的应用生态环境保护环境监测环境监测环境污染治理环境污染治理26ppt课件环境监测利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。27ppt课件环境污染治理基基因因工工程程做做成成的的“超超级级细细菌菌”能能吞吞食食和和分分解解多多种种污污染染环环境的物质。境的物质。通通常常一一种种假假单单孢孢杆杆菌菌只只能能分分解解石石油油中中的的一一种种烃烃类类。用用基基因因工工程程培培育育成成功功的的“超超级级细细菌菌”却却能能分分解解石石油油中中的的多多种种烃类化合物。烃类化合物。科科学学家家还还培培育育出出能能吞吞食食转转化化汞汞、镉镉 等等 重重 金金 属属，分分 解解DDT等有毒物质的细菌。等有毒物质的细菌。28ppt课件2、细胞工程、细胞工程细细胞胞工工程程(cell engineering)是是以以细细胞胞生生物物学学和和分分子子生生物物学学为为基基础础理理论论，采采用用原原生生质质体体、细细胞胞或或组组织织培培养养等等试试验验方方法法或或技技术术，在在细细胞胞水水平平上上研研究究改改造造生生物物遗遗传传特特性性，以以获获得得具具有有新新的的性性状状的的细细胞胞系系或或生生物物体体以以及及生生物物的的次次生生代代谢谢产产物物，并并发发展展有有关关理论和技术方法的学科。理论和技术方法的学科。细胞工程的核心技术：细胞培养与繁殖细胞工程的核心技术：细胞培养与繁殖 目的：获得新性状、新个体、新物质目的：获得新性状、新个体、新物质29ppt课件 1）植物细胞和组织培养技术）植物细胞和组织培养技术从健康植株的特定部位或组织，如根、茎、叶、花、果实、胚珠、花药和花粉等，选择用于组织培养的起始材料，称之为外植体。用一定的化学药剂，最常用的有次氯酸钠，升汞和酒精等对外植体表面消毒，建立无菌培养体系。严格控制无菌条件，这是获得培养成功的重要一步。外植体块在培养基上形成疏松的愈伤组织，由愈伤组织分化出芽并可诱导形成根的小植株。30ppt课件过程过程离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽植物体植物体外植体外植体脱分化脱分化植物激素：植物激素：细胞分裂素、生长素细胞分裂素、生长素再分化再分化植物组织培养植物组织培养植物组织培养条件植物组织培养条件：含有全部营养成分的培养含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的无菌环境、适合的PH、适、适时光照等。时光照等。31ppt课件切取32ppt课件接种33ppt课件愈伤组织：愈伤组织：在人工培养基在人工培养基上由外植体长出上由外植体长出来的一团无序生来的一团无序生长的薄壁细胞长的薄壁细胞（细胞排列疏松、（细胞排列疏松、无规则、高度液无规则、高度液泡化的无定形的泡化的无定形的薄壁细胞）。薄壁细胞）。34ppt课件植物组织培养（试管苗的形成）35ppt课件36ppt课件培养室37ppt课件试管苗大规模培养38ppt课件移栽经过炼苗的小苗，可以和一般植物一样进行大规模栽培。39ppt课件请同学们讨论如何实现请同学们讨论如何实现?40ppt课件 2）动物细胞和组织培养技术）动物细胞和组织培养技术 41ppt课件3）细胞融合技术（体细胞杂交技术）细胞融合技术（体细胞杂交技术）植物细胞植物细胞A A植物细胞植物细胞B B原生质体原生质体A A原生质体原生质体B B原生质体融合原生质体融合正在融合的正在融合的原生质体原生质体再生出细胞壁再生出细胞壁杂种细胞杂种细胞愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株去细胞壁去细胞壁纤维素酶纤维素酶果胶酶果胶酶物理方法物理方法化学方法：化学方法：离心离心振动振动电刺激电刺激聚乙二醇聚乙二醇细胞分裂细胞分裂植植物物组组织织培培养养植植物物细细胞胞融融合合酶解法酶解法人工诱人工诱导方法导方法42ppt课件成果和尚未解决的问题：成果和尚未解决的问题：成成 果：果：克服不同生物远缘杂交的障碍，克服不同生物远缘杂交的障碍，出现自然界没有的新品种。出现自然界没有的新品种。未解决问题：未解决问题：尚未让杂种植物按照人们的需要尚未让杂种植物按照人们的需要 表现出亲代的优良性状表现出亲代的优良性状43ppt课件4）细胞器移植技术细胞器移植技术277次乳腺细胞核移植实验；获得29个发育为8细胞的“胚”；1996年7月5日，羊羔6LL3，被命名为“多莉”。44ppt课件预想的克隆人技术路线预想的克隆人技术路线45ppt课件5）染色体工程技术）染色体工程技术染色体工程是按人们的需要来添加、削减染色体工程是按人们的需要来添加、削减或替换生物的染色体的一种技术。主要分或替换生物的染色体的一种技术。主要分为动物染色体工程和植物染色体工程。为动物染色体工程和植物染色体工程。46ppt课件3、发酵工程、发酵工程1.1.什么是发酵什么是发酵什么是发酵什么是发酵?通通通通过过过过微微微微生生生生物物物物的的的的培培培培养养养养,大大大大量量量量生生生生产产产产代代代代谢谢谢谢产产产产物物物物的的的的过过过过程程程程叫发酵叫发酵叫发酵叫发酵.2.2.什么是发酵工程什么是发酵工程什么是发酵工程什么是发酵工程?采采采采用用用用现现现现代代代代工工工工程程程程技技技技术术术术手手手手段段段段,利利利利用用用用微微微微生生生生物物物物的的的的某某某某些些些些特特特特定定定定功功功功能能能能,为为为为人人人人类类类类生生生生产产产产有有有有用用用用的的的的产产产产品品品品,或或或或直直直直接接接接把把把把微微微微生生生生物物物物应用于工业生产过程的一种新技术应用于工业生产过程的一种新技术应用于工业生产过程的一种新技术应用于工业生产过程的一种新技术.47ppt课件发酵工程的内容发酵工程的内容1.1.菌种的选育菌种的选育菌种的选育菌种的选育(1)(1)最初最初最初最初,从自然界寻找所需菌种从自然界寻找所需菌种从自然界寻找所需菌种从自然界寻找所需菌种(2)20(2)20世纪世纪世纪世纪4040年代年代年代年代,人工诱变育种人工诱变育种人工诱变育种人工诱变育种人工诱变方法人工诱变方法人工诱变方法人工诱变方法物理物理物理物理:化学化学化学化学:x x、r r射线、紫外线、激光射线、紫外线、激光射线、紫外线、激光射线、紫外线、激光亚硝酸、硫酸二乙酯、氮芥亚硝酸、硫酸二乙酯、氮芥亚硝酸、硫酸二乙酯、氮芥亚硝酸、硫酸二乙酯、氮芥(3)(3)开始用细胞工程、基因工程等方法开始用细胞工程、基因工程等方法开始用细胞工程、基因工程等方法开始用细胞工程、基因工程等方法,构建工程细胞或工构建工程细胞或工构建工程细胞或工构建工程细胞或工程菌程菌程菌程菌优点优点优点优点:能生产出一般微生物所不能生产的产品能生产出一般微生物所不能生产的产品能生产出一般微生物所不能生产的产品能生产出一般微生物所不能生产的产品48ppt课件发酵工程的内容发酵工程的内容2.2.培养基的配制培养基的配制培养基的配制培养基的配制目的要明确目的要明确目的要明确目的要明确营养要协调营养要协调营养要协调营养要协调PHPH要适宜要适宜要适宜要适宜3.3.灭菌灭菌灭菌灭菌污染杂菌的危害污染杂菌的危害污染杂菌的危害污染杂菌的危害?导致产量大大下降导致产量大大下降导致产量大大下降导致产量大大下降,甚至得不到产物甚至得不到产物甚至得不到产物甚至得不到产物.灭菌方法灭菌方法灭菌方法灭菌方法:高压蒸汽灭菌高压蒸汽灭菌高压蒸汽灭菌高压蒸汽灭菌高温灭菌高温灭菌高温灭菌高温灭菌49ppt课件发酵工程的内容发酵工程的内容4.4.扩大培养和接种扩大培养和接种扩大培养和接种扩大培养和接种5.5.发酵过程发酵过程发酵过程发酵过程-发酵的中心阶段发酵的中心阶段发酵的中心阶段发酵的中心阶段随时取样检测培养液中的细菌数目随时取样检测培养液中的细菌数目随时取样检测培养液中的细菌数目随时取样检测培养液中的细菌数目,产物浓度等产物浓度等产物浓度等产物浓度等及时添加必需的培养基成分及时添加必需的培养基成分及时添加必需的培养基成分及时添加必需的培养基成分严格控制温度、严格控制温度、严格控制温度、严格控制温度、PHPH、溶氧、通气量、溶氧、通气量、溶氧、通气量、溶氧、通气量、转速等条件转速等条件转速等条件转速等条件6.6.分离提纯分离提纯分离提纯分离提纯发酵工程产品发酵工程产品发酵工程产品发酵工程产品:代谢产物：代谢产物：代谢产物：代谢产物：菌菌菌菌 体：体：体：体：蒸馏、萃取、离子交换法蒸馏、萃取、离子交换法蒸馏、萃取、离子交换法蒸馏、萃取、离子交换法过滤、沉淀法过滤、沉淀法过滤、沉淀法过滤、沉淀法50ppt课件发酵过程示意图 51ppt课件52ppt课件53ppt课件发酵工程的应用发酵工程的应用1.在医药工业上的应用在医药工业上的应用生产出种类繁多的药品生产出种类繁多的药品生产出大量的基因工程药品生产出大量的基因工程药品2.在食品工业上的应用在食品工业上的应用生产传统的发酵食品生产传统的发酵食品,使产品的质量使产品的质量 和产量得到明显的提高和产量得到明显的提高.生产各种各样的食品添加剂生产各种各样的食品添加剂,改善食改善食 品的品质及色、香、味品的品质及色、香、味.为解决人类粮食短缺问题开辟新的途为解决人类粮食短缺问题开辟新的途 径径(单细胞蛋白单细胞蛋白).54ppt课件传统黄酒酿造工艺筛米筛米浸米浸米蒸饭蒸饭前发酵前发酵开耙开耙榨酒榨酒55ppt课件后发酵蒸酒灌成品封口储酒传统传统黄酒黄酒酿造酿造工艺工艺56ppt课件啤酒酿造工艺流程酵酵母母57ppt课件1，采摘2，破皮去梗3，酒槽浸皮发酵4，榨汁、前发酵5 5，橡木桶发酵，橡木桶发酵6 6，窖藏，窖藏7 7，澄清装瓶，澄清装瓶葡萄酒的酿制工艺葡萄酒的酿制工艺葡萄酒的酿制工艺葡萄酒的酿制工艺58ppt课件在上海建立了第一个抗生素工厂在上海建立了第一个抗生素工厂(即后来的即后来的上海第三制药厂上海第三制药厂)，以生产青霉素为主。，以生产青霉素为主。1958年我国最大的抗生素工厂年我国最大的抗生素工厂华北制华北制药厂亦正式投入生产。药厂亦正式投入生产。青霉素生产流水线青霉素生产流水线59ppt课件4、蛋白质（酶）工程、蛋白质（酶）工程1.1.生生物物体体、植植物物无无时时无无刻刻都都在在进进行行着着化化学学反反应应，并并且且这这些些反反应应在在生生物物体体存存在在的的条条件件下下进进行行，而而且且会会随随着着环环境境、身身体体的的情情况况而而随随时时自自动动、精精确确的的改改变变，是是什什么么让让这这些些反反应可以实现的？应可以实现的？这就是酶这就是酶2.2.酶的催化特点：酶的催化特点：条件温和，不需加热条件温和，不需加热具有高度的专一性具有高度的专一性具有高效催化作用具有高效催化作用3、酶工程是利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能，或对酶进行修饰改造，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。60ppt课件蛋白质的结构与性质蛋白质的结构与性质蛋白质分子中含有C、O、H、N、S等元素。1965年我国科技工作者成功合成了具有生物活性的结晶牛胰岛素。这是科学史上的一大成就，可以说是科学史上又一“丰碑”。61ppt课件4、蛋白质（酶）工程、蛋白质（酶）工程1.1.蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质是是是是含含含含氮氮氮氮生生生生物物物物高高高高分分分分子子子子化化化化合合合合物物物物，有有有有C C、H H、0 0、N N、S S等等等等元素，还有一些微量元素，构成的种类有元素，还有一些微量元素，构成的种类有元素，还有一些微量元素，构成的种类有元素，还有一些微量元素，构成的种类有1010万种以上。万种以上。万种以上。万种以上。2.2.天天天天然然然然蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质的的的的结结结结构构构构独独独独特特特特而而而而稳稳稳稳定定定定，按按按按照照照照氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸的的的的连连连连接接接接方方方方式式式式分为：一级结构、二级结构、三级结构、四级结构。分为：一级结构、二级结构、三级结构、四级结构。分为：一级结构、二级结构、三级结构、四级结构。分为：一级结构、二级结构、三级结构、四级结构。一级结构一级结构一级结构一级结构二级结构二级结构二级结构二级结构62ppt课件4、蛋白质（酶）工程、蛋白质（酶）工程三级结构三级结构三级结构三级结构四级结构四级结构四级结构四级结构63ppt课件SARS病毒的电子图片病毒的电子图片 SARSSARS病的凶手病的凶手病的凶手病的凶手冠状病冠状病冠状病冠状病毒，毒，毒，毒，有自己的核酸和蛋白有自己的核酸和蛋白有自己的核酸和蛋白有自己的核酸和蛋白质。它进入人体后，借助人质。它进入人体后，借助人质。它进入人体后，借助人质。它进入人体后，借助人体内的原料合成病毒。当我体内的原料合成病毒。当我体内的原料合成病毒。当我体内的原料合成病毒。当我们人体发病时，就是它的蛋们人体发病时，就是它的蛋们人体发病时，就是它的蛋们人体发病时，就是它的蛋白质对我们起了作用。白质对我们起了作用。白质对我们起了作用。白质对我们起了作用。甲型甲型H1N 1流感病毒流感病毒64ppt课件5、人类基因组计划人类基因组计划一、概述 人类基因组计划（Human Genome Program，HGP）是人类生命科学史上最伟大的工程之一，是人类第一次系统全面地解读和研究人类遗传物质DNA的全球性合作计划。人类基因组是指合成有功能的人体各类细胞中蛋白质及（或）多肽链和RNA所必需的全部DNA顺序和结构，包括人类24条染色体（22对常染色体+XY）上全部的DNA所携带的遗传信息的总和，即30亿个碱基对的序列。65ppt课件5、人类基因组计划人类基因组计划人类基因组计划是由美国科学家杜尔贝科在1985年首先提出，美国政府1990年10月1日正式启动的，预计用时15年，耗资30亿美元。其最终目标是：通过国际合作，阐明人类基因组全部DNA序列；识别基因；建立储存这些信息的数据库；开发数据分析工具；研究HGP实验所带来的伦理、法律和社会问题；在计划实施过程中，先后又有五个国家加入，最终形成了包括美、英、日、法、德、中六国科学家的国际合作小组。66ppt课件5、人类基因组计划人类基因组计划二、野心勃勃的竞争者：然而，人类基因组计划的进展不是一帆风顺的，以全球合作、数据共享为主旨的人类基因组计划面临着来自私营公司的强有力的挑战。1997年，在耗费了巨额资金和一半预定时间之后，多国合作小组仅完成了3%的测序工作。与此同时，1998年5月9日，帕金埃尔默(PE)这个世界最大的DNA自动测序仪厂家与遗传生物学家克莱格凡特教授共同组建了塞莱拉(Celera)公司，宣称将在无政府投资的条件下早于多国合作小组完成人类基因组计划。凭借着强大的仪器设备和诸如“散弹枪”等一系列先进的测序方法，塞莱拉公司的确显著地加快了测序速度，很快追上了多国合作小组。由于担心私营公司将人类的重要基因申请专利，将科学成果据为己有，从中谋取利润，国际合作小组不得不加快工作进度，并谋求与塞莱拉公司的合作。67ppt课件5、人类基因组计划人类基因组计划三、人类基因组计划的成果由于私营公司的介入，人类基因组计划在竞争压力下被大大加快了。1999年12月1日，第22号染色体被率先破译。2000年4月13日，美国科学家宣布完成第5、第16、第19号染色体的测序工作。截至200年6月，已有90%的碱基序列完成了测定工作，在此基础上，科学家绘制出了基因组“工作框架图”。2001年2月12日，国际合作小组和塞莱拉公司联合召开了新闻发布会，宣布包含99%基因序列的“基因组草图”已经绘制完成。2003年4月14日，美国联邦国家人类基因组研究项目负责人弗朗西斯柯林斯博士隆重宣布，人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的所有目标全部实现。次日，中国总理温家宝与美、英、日、法、德等国政府首脑联合发表声明，祝贺人类基因组序列图绘制成功。稍感意外的是，测序结果显示，人类基因的数目远远小于先前认为的十万个，而只有约3.43.5万个，与小鼠接近，而不到果蝇的基因数的两倍。68ppt课件5、人类基因组计划人类基因组计划四、目的、意义阐明人类基因组30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因，并搞清其在染色体上的位置;破译人类全部遗传信息，使人类第一次在分子水平上全面地认识自我;解码生命、了解生命的起源、了解生命体生长发育的规律;认识种属之间和个体之间存在差异的起因、认识疾病产生的机制以及长寿与衰老等生命现象、为疾病的诊治提供科学依据。世纪初完成的这项工作堪与阿波罗11号宇宙飞船登月相媲美。人类基因组是全人类的共同财富。国内外专家普遍认为，基因组序列图首次在分子层面上为人类提供了一份生命“说明书”，不仅奠定了人类认识自我的基石，推动了生命与医学科学的革命性进展，而且为全人类的健康带来了福音。自此，人类社会进入了后基因组时代。69ppt课件5、人类基因组计划人类基因组计划五、中国做出的贡献我国的HGP始于1994年，是在吴旻、强伯勤、陈竺、杨焕明等人的倡导下启动的。1998年，杨焕明和余军教授组织了中国科学院遗传所，次年七月，遗传所人类基因中心在国际人类基因组HGSI注册，承担了其中1%，即3号染色体上3000万个碱基的测序任务，是我国成为继美、英、德、日、法之后第六个参与该计划的国家，也是唯一的发展中国家。虽然参加时间较晚，但是我国科学家提前两年于2001年8月26日绘制完成“中国卷”，赢得了国际科学界的高度评价，双螺旋的发现者之一詹姆斯沃森称赞中国已成为“DNA科学的重要角色”。70ppt课件第三节第三节 生物技术发展趋势和存在问题生物技术发展趋势和存在问题一、生物技术研究热点转基因技术基因组学技术生物信息技术71ppt课件转基因技术转基因技术将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体的性状的可遗传的修饰，这一技术称之为转基因技术（Transgene technology）。人们常说的“遗传工程”、“基因工程”、“遗传转化”均为转基因的同义词。经转基因技术修饰的生物体在媒体上常被称为“遗传修饰过的生物体”（Genetically modified organism，简称GMO）。转基因技术是当前、也是今后相当长一段时期内农业、食品、医药、能源、矿产和环境等领域生物技术产业的核心技术。72ppt课件基因组学技术基因组学技术系系统统研研究究生生物物基基因因组组的的序序列列结结构构，并并从从序序列列结结构构水水平平来来注注释释(annotation)(annotation)生命现象的科学。生命现象的科学。基基因因组组学学技技术术是是在在“人人类类基基因因组组计计划划”带带动动下下飞飞速速发发展展起起来的一门技术。来的一门技术。有有人人预预言言，基基因因组组学学研研究究将将成成为为整整个个2121世世纪纪生生命命科科学学发发展的基石。展的基石。以以基基因因组组学学为为基基础础的的生生物物技技术术产产业业已已经经迅迅速速崛崛起起，成成为为世世界界经经济济中中发发展展最最快快的的新新产产业业。如如仅仅19911991年年到到19961996年年，美美国管理的核苷酸序列专利从国管理的核苷酸序列专利从40004000件增到件增到5050万件。万件。73ppt课件生物信息学技术生物信息学技术生物信息学（Bioinformatics）是现代生命科学与计算机科学、数理科学、化学等领域相互交叉而形成的一门新兴学科。它通过对分子生物学实验数据的获取、加工、存储、检索与分析，进而达到揭示这些数据所蕴含的生物学意义的目的。随着人类基因组计划（HGP）的不断推进，生物信息学已经成为当今生命科学和自然科学的核心领域和最具活力的前沿领域之一。74ppt课件二、生物技术的发展趋势预测二、生物技术的发展趋势预测人类医学领域的生物技术预见 分子育种、药物基因组学、干细胞技术将使医学的治疗过程更加人性化。分子育种技术将促进发展高灵敏性的产品，这些药品能够更准确的满足患者的需要;以药物基因组学为基础的治疗技术将会提高治疗的准确性，利用这些药品可对具体病人进行针对性的治疗;结合了反转录病毒治疗的胚胎干细胞治疗技术可以产生新的器官和组织，可以逐渐替代老化或患病的器官，甚至可以减慢或阻止分子老化。目前，生物技术产品将开始离开实验室进人大规模的商品化生产75ppt课件二、生物技术的发展趋势预测二、生物技术的发展趋势预测农业生物技术领域的生物技术预见 今后会出现更多的适应性强的作物品种，也会提高地球的承载力。农作物产品的营养会更加全面，可食用的疫苗可以免疫病毒。遗传学和基因工程学会将作物的育种周期缩短到原来育种周期的百分之一甚至是千分之一。人们将利用植物大规模的生产口服疫苗、工业用酶、脂肪酸、花物等，此外，通过基因工程的方法可以用植物生产生物塑料的底物多经基丁酸，从而最终避免目前所谓的“白色污染”问题。76ppt课件二、生物技术的发展趋势预测二、生物技术的发展趋势预测工业生物技术领域的生物技术预见 在 50 年 内，生物催化制造业会生产例如布料，塑料，建筑材料等多种基本消费品。生物催化方法还会有助于一些诸如汽车等高档产品的生产。生物技术会帮助制造业形成一个更加温和的可持续性发展的环境。到2020年，将有50%的有机化学品和材料将产自生物原料，而工业生物技术将起核心作用。77ppt课件二、生物技术的发展趋势预测二、生物技术的发展趋势预测生物计算学领域的生物技术预见 随着 计 算 机科学与生物学的综合利用，以硅为原料的芯片将快速地代替原有计算机，可穿戴的计算机，纳米信息处理技术将应用于日常生活。78ppt课件二、生物技术的发展趋势预测二、生物技术的发展趋势预测材料学领域的生物技术预见 生物技术的发展将极大地增加材料的强度，结合蜘蛛丝特性的新型纺织材料的研制和应用有可能获得成功，新型材料、新型纺织品和新型的仪器均可以用于环境检测，例如对细菌进行检测。生物技术的第三次浪潮将集中在纺织、燃料、化学品等消费品的制造，由石油为基础原料转向以生物为基础原料。生物技术材料学将被描述为“由糖等衍生的塑料用于制作纤维和服装以及用在洗衣粉中的蛋白酶”。79ppt课件二、生物技术的发展趋势预测二、生物技术的发展趋势预测环境生物工程领域的生物技术预见 生物技术可以降低工业对环境所造成的破坏。微生物清洁剂可以净化被污染的土壤、净化工业排泄物、净化被污染的地下水和空气以及净化泄漏的石油化学产品。80ppt课件三、生物技术发展存在的问题三、生物技术发展存在的问题我国生物技术发展中的薄弱点产品的创新有待提高生物技术支撑产业有待加强生物技术产业装备落后的局面有待改变上游与下游衔接问题有待解决生物技术安全性研究亟待加强提高对生物技术安全性的认识l普及生物科学知识，正确认识生物技术引起的安全性问题l生物技术专利权与伦理道德亟待加强我国的生物技术安全性研究81ppt课件三、生物技术发展存在的问题三、生物技术发展存在的问题目前公众对生物技术大致存在的争论：转基因生物是否破坏自然生态系统，威胁生物多样性利用转基因技术生产的试剂是否会影响人类健康专利法是否使大型生物技术公司垄断农业产品生产目前的生物技术法规是否有利于保护农民和消费者的权益和保护生态环境是否有必要对转基因商品加注标签第三世界国家的基因资源是否应受到保护生物技术虽能治疗疾病或增加食品生产，但患者或消费者是否有拒绝使用权82ppt课件