第1章 生物技術(shù)總論總論課件

生物技術(shù)概論授課教師：武蕓E-mail:wuyun2058@Tel:(681266)1第1章生物技術(shù)總論總論課程介紹本課程通過講述“現(xiàn)代生物技術(shù)的概念和發(fā)展簡史”、“生物工程各項(xiàng)技術(shù)”、及其在“農(nóng)業(yè)、環(huán)境、健康和能源”方面的應(yīng)用，旨在使學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)了解現(xiàn)代生物技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和國內(nèi)外生物技術(shù)各領(lǐng)域發(fā)展的來龍去脈、研究現(xiàn)狀、發(fā)展方向和在國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用，為今后開展生物技術(shù)相關(guān)研究和學(xué)習(xí)提供基礎(chǔ)。21世紀(jì)三大重中之重高新技術(shù)：

生物技術(shù)（BT)：21世紀(jì)最具潛力的高新技術(shù)；多學(xué)科、交叉、綜合的技術(shù)；影響最為深遠(yuǎn)最廣泛的技術(shù)。

信息技術(shù)（IT）、新材料技術(shù)（納米技術(shù)，NT）。2第1章生物技術(shù)總論總論當(dāng)今世界，各國綜合國力競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)際上是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，現(xiàn)代生物技術(shù)被世界各國視為一種高新技術(shù)。生物技術(shù)在解決人類所面臨的諸如食品短缺、健康問題、環(huán)境問題及資源問題具有重要意義，對(duì)國計(jì)民生將產(chǎn)生重大的影響，尤其是隨著人類基因組計(jì)劃的實(shí)施，生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用正不斷發(fā)展，因此讓高等院校學(xué)生了解現(xiàn)代事物技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和國內(nèi)外生物技術(shù)各領(lǐng)域發(fā)展的來龍去脈、研究現(xiàn)狀、發(fā)展方向和相應(yīng)對(duì)策，對(duì)拓展知識(shí)面、提高現(xiàn)代科技素質(zhì)具有重要意義。

3第1章生物技術(shù)總論總論

主要內(nèi)容總論基因工程細(xì)胞工程發(fā)酵工程酶與蛋白質(zhì)工程生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)、環(huán)境、健康、能源4第1章生物技術(shù)總論總論學(xué)時(shí)分配：理論學(xué)時(shí)48學(xué)時(shí)考核方式:考試考查方式:1．期末閉卷考試：60％2．平時(shí)成績：40%（筆記、作業(yè)、提問、出勤）5第1章生物技術(shù)總論總論第一章總論

生物技術(shù)的含義

生物技術(shù)發(fā)展簡史生物技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的影響我國生物技術(shù)現(xiàn)狀

面臨不少嚴(yán)峻的問題6第1章生物技術(shù)總論總論1生物技術(shù)的含義生物技術(shù)(biotechnology)——是指人們以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，采用先進(jìn)的工程技術(shù)手段，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)出所需產(chǎn)品或達(dá)到某種目的。（技術(shù)—生物技術(shù)—現(xiàn)代生物技術(shù)）7第1章生物技術(shù)總論總論生物技術(shù)涉及學(xué)科現(xiàn)代生物技術(shù)以分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等幾乎所有生物科學(xué)次級(jí)學(xué)科為支撐，又結(jié)合了化學(xué)、化學(xué)工程學(xué)等生物學(xué)領(lǐng)域之外的尖端基礎(chǔ)學(xué)科，從而形成一門多學(xué)科相互滲透的綜合性學(xué)科。目前生物技術(shù)相關(guān)的行業(yè)可分為：疾病治療、檢測(cè)與診斷、大農(nóng)業(yè)、食品、環(huán)境、能源、化學(xué)品、設(shè)備八大類型。8第1章生物技術(shù)總論總論

生物技術(shù)的范疇A、基因工程(核心)B、細(xì)胞工程（平臺(tái)）C、發(fā)酵工程D、酶工程E、蛋白質(zhì)工程9第1章生物技術(shù)總論總論五大工程間的關(guān)系按照自己的愿望改造物種，往往要采用基因工程或細(xì)胞工程的方法。基因工程和細(xì)胞工程的研究成果，要通過發(fā)酵工程和酶工程來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化?；蚬こ毯图?xì)胞工程看作生物工程的上游處理技術(shù)，將發(fā)酵工程和酶工程看作生物工程的下游處理技術(shù)。基因工程、細(xì)胞工程和發(fā)酵工程中所需要的酶，往往通過酶工程來獲得。酶工程中酶的生產(chǎn)，一般要通過微生物發(fā)酵的方法來進(jìn)行。10第1章生物技術(shù)總論總論五大工程間的關(guān)系基因工程是核心，帶動(dòng)其他四大工程的發(fā)展，四大工程的發(fā)展又促使基因工程發(fā)展更迅猛?；蚬こ毯图?xì)胞工程看作生物工程的上流處理技術(shù)，將發(fā)酵工程和酶工程看作生物工程的下流處理技術(shù)。基因工程、細(xì)胞工程和發(fā)酵工程中所需的酶往往是通過酶工程來獲得的。11第1章生物技術(shù)總論總論技術(shù)特征創(chuàng)造新的物種生產(chǎn)可用蛋白生物治療：重組蛋白質(zhì)藥物治療重組DNA藥物治療12第1章生物技術(shù)總論總論

生物技術(shù)的基本特征

高效益：可帶來高額利潤。高智力：具有創(chuàng)造性和突破性。高投入：前期需要投入大量資金。高競(jìng)爭(zhēng)：時(shí)效性的競(jìng)爭(zhēng)非常強(qiáng)烈。高風(fēng)險(xiǎn)：高競(jìng)爭(zhēng)帶來高風(fēng)險(xiǎn)。高勢(shì)能：對(duì)國家的政治、經(jīng)濟(jì)、文化和社會(huì)發(fā)展有很大的影響，具有很強(qiáng)的滲透性和擴(kuò)散性。13第1章生物技術(shù)總論總論2生物技術(shù)發(fā)展簡史一、傳統(tǒng)生物技術(shù)

——從人類出現(xiàn)到20世紀(jì)30年代二、近代生物技術(shù)

——20世紀(jì)40年代初到20世紀(jì)70年代末三、現(xiàn)代生物技術(shù)

——從20世紀(jì)70年代末開始14第1章生物技術(shù)總論總論一、傳統(tǒng)生物技術(shù)

——從人類出現(xiàn)到20世紀(jì)30年代①早期的釀造技術(shù)。是指舊有的制醬、醋、酒、奶酪、酸奶及有機(jī)酸的傳統(tǒng)工藝。風(fēng)肉、果酒、酸奶、乳酪啤酒、醬油、泡菜、面包②——

19世紀(jì)末到20世紀(jì)30年代主要的工業(yè)發(fā)酵產(chǎn)品：乳酸、酒精、檸檬酸、淀粉酶等微生物的初級(jí)代謝產(chǎn)物。特點(diǎn)：生產(chǎn)過程簡單，生產(chǎn)設(shè)備要求不高，產(chǎn)品的化學(xué)結(jié)構(gòu)較為簡單，屬于微生物的初級(jí)代謝物。15第1章生物技術(shù)總論總論磨粉去糠打碎古埃及人用麥粉發(fā)酵制造啤酒成酒發(fā)酵裝瓶麥芽萌發(fā)浸潤16第1章生物技術(shù)總論總論起始標(biāo)志是青霉素工業(yè)開發(fā)獲得成功。1943年：大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)青霉素（及各種抗生素）50年代：氨基酸發(fā)酵工業(yè)60年代：酶制劑工業(yè)等主要產(chǎn)品：抗生素、氨基酸、核苷酸、維生素、多糖、多元醇、有機(jī)酸、酶制劑這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)：產(chǎn)品類型多；技術(shù)要求高；生產(chǎn)設(shè)備規(guī)模巨大；技術(shù)發(fā)展速度快。二、近代生物技術(shù)

——20世紀(jì)40年代初到20世紀(jì)70年代末17第1章生物技術(shù)總論總論三、現(xiàn)代生物技術(shù)

——從20世紀(jì)70年代末開始20世紀(jì)70年代，DNA重組技術(shù)等分子生物學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，賦予其嶄新的內(nèi)容，使之成為真正的高技術(shù)領(lǐng)域——現(xiàn)代生物工程。其研究方法和檢測(cè)手段都與傳統(tǒng)的生物工程有著巨大的差異。1972年：斯坦福大學(xué)的PaulBerg小組完成了首次體外重組實(shí)驗(yàn)1973年：美國加州大學(xué)舊金山分校的HerberBoyer教授和斯坦福大學(xué)的StanleyCohen教授合作完成了世界上第一例有目的的DNA重組實(shí)驗(yàn)18第1章生物技術(shù)總論總論1976年美國成立了第一家生物技術(shù)公司—Genentech公司（基因泰克，Boyer是創(chuàng)始人之一），進(jìn)行小牛和小豬的生長激素的研發(fā)，開創(chuàng)了基因工程制藥——現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新紀(jì)元；國際上生物技術(shù)研究成果60％以上集中在醫(yī)藥領(lǐng)域；基因泰克2007全年銷售額達(dá)117億美元（2009年被瑞士的羅氏公司收購）第一家生物技術(shù)公司—Genentech公司19第1章生物技術(shù)總論總論1999年：我國正式加入人類基因組計(jì)劃2000年：人類基因組草圖宣告完成2002年：中國完成了對(duì)水稻（秈稻）基因組序列草圖的測(cè)定及初步分析2003年：人類基因組序列繪制成功，開始進(jìn)入后基因組時(shí)代20第1章生物技術(shù)總論總論主要產(chǎn)品1、基因工程產(chǎn)品：如利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)制備的各種藥物、疫苗等2、單克隆抗體（單抗）3、動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)4、轉(zhuǎn)基因植物和動(dòng)物5、克隆動(dòng)物21第1章生物技術(shù)總論總論2007年全球生物技術(shù)藥物銷售總額突破750億美元2007年全球生物技術(shù)藥物銷售收入快速增長12.5%，總額突破750億美元。全年共有22個(gè)生物藥物銷售收入突破10億美元。美國依然是全球最大的生物醫(yī)藥市場(chǎng)，占比高達(dá)56%。22第1章生物技術(shù)總論總論

據(jù)國際貨幣組織（IMS）不久前公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，2009年全球醫(yī)藥市場(chǎng)總銷售額為8150億美元，其中生物工程藥品和生化藥品的銷售額合計(jì)為1300億美元在2009年暢銷國際醫(yī)藥市場(chǎng)的三大類生物工程藥物為：單克隆抗體類藥品（400億美元）、疫苗類藥品（380億美元）、TNF（腫瘤壞死因子抑制劑類）220億美元。在10只世界暢銷藥中，生物工程藥品占據(jù)“半壁江山”，數(shù)量為5只。而在2009年世界暢銷藥排名榜前20位藥品中，生物工程藥品則占到8席。

23第1章生物技術(shù)總論總論2007年全球十大生物醫(yī)藥企業(yè)2009年輝瑞制藥以680億美元收購惠氏，羅氏制藥468億美元收購基因泰克。24第1章生物技術(shù)總論總論3生物技術(shù)的應(yīng)用一、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、解決食品短缺（農(nóng)業(yè)、食品）二、提高生命質(zhì)量，延長人類壽命（醫(yī)藥衛(wèi)生）三、解決能源危機(jī)、治理環(huán)境污染（能源、環(huán)保）四、制造工業(yè)原料、生產(chǎn)貴重金屬（輕工）25第1章生物技術(shù)總論總論轉(zhuǎn)雪花蓮凝集素基因水稻（抗螟蟲、稻飛虱）1994年，軟化成熟較慢，保存期長的西紅柿，世界上第一種被批準(zhǔn)上市的轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品（美國）26第1章生物技術(shù)總論總論應(yīng)用最早和最為廣泛的領(lǐng)域

——醫(yī)藥行業(yè)27第1章生物技術(shù)總論總論2007年全球十大生物醫(yī)藥治療領(lǐng)域

28第1章生物技術(shù)總論總論2007年全球十大生物醫(yī)藥產(chǎn)品

29第1章生物技術(shù)總論總論負(fù)面的聲音美國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)自Genentech成立起，發(fā)展了32年，中間經(jīng)過起起伏伏，到現(xiàn)在總體規(guī)模依舊不是很大，真正的較為成熟的大公司只有Amgen和Genentech兩家

amgen公司，2007年8月15日宣布，由于公司頂級(jí)暢銷藥--治療貧血癥的Aranesp和Epogen銷量下滑，公司將被迫進(jìn)行成立27年以來的首次裁員，并關(guān)閉部分工廠，以降低公司資本開銷。最新研究發(fā)現(xiàn)，Aranesp和Epogen（后者06年的銷售額為20億美元）若服用劑量過大，這兩種藥物都有導(dǎo)致患者死亡的危險(xiǎn)（因此，生物技術(shù)藥物的安全性問題還需慎重考慮。）30第1章生物技術(shù)總論總論展望生物技術(shù)的突飛猛進(jìn)短時(shí)間內(nèi)不可能出現(xiàn)，而只有當(dāng)生物科學(xué)發(fā)展到一定程度之后才會(huì)有真正的突破，整個(gè)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)才水到渠成。31第1章生物技術(shù)總論總論參考書目：[德