生物工程前沿与热点

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1、生物工程前沿与热点罗静上海技术物理所2004.10.24生物工程的历史——学科雏形远古人类发现，吃剩的米粥数日后变成了醇香可口的饮料—人类最早发明的酒丰富多彩的酒文化微生物发酵我国古代的酿酒作坊（四川新都县出土的汉代画像）↑公元前2300年左右，埃及人酿制啤酒的场面（某金字塔壁画）丰富多彩的酒文化(EdwardJenner,1749~1823)首创用牛痘预防天花，是免疫学的发展，开创了预防医学的先河。1676年荷兰人A.Leeuwenhoek用自磨镜片，创造了一架原始显微镜，生物工程进入微观形态学发展阶段。现代生物工程ModernBioengineerin

2、g生物工程细胞工程酶工程发酵工程基因工程分类——按研究内容划分基因工程1、基因工程的概念基因工程是分子遗传学和工程技术结合的产物。是现代生物技术的核心，它能按人类需要，把遗传物质DNA分子从生物体中分离出来，进行剪切、组合、拼装，合成新的DNA分子。再将新的DNA分子植入某种生物细胞中，使遗传信息在新的宿主细胞或个体中得到表达。以达到定向改造或重建新物种的目的。基因工程操作水平：DNA分子水平目的：定向改变遗传物质或获得基因产物。2、基因工程的理论基础1）物质基础——脱氧核苷酸2）结构基础——规则的双螺旋结构3）中心法则，共用一套遗传密码细胞工程1、细胞工

3、程的概念利用细胞融合技术把含有不同遗传物质的细胞合成杂种细胞。并使之分裂生长成为杂种生物。它包括体细胞融合、核移植、细胞器摄取和染色体片段的重组等。细胞工程操作水平：细胞整体水平或细胞器水平目的：定向改变遗传物质或获得细胞产品。2、细胞工程的理论基础——细胞全能性依据——生物体的每一个干细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质。3、主要技术植物组织培养植物体细胞杂交动物细胞培养动物细胞融合单克隆抗体技术胚胎移植核移植植物细胞工程技术动物细胞工程技术异种植物细胞杂种细胞转基因植物异种动物细胞动物细胞群重组细胞体细胞细胞核早期胚胎受精卵去核卵细胞克隆动物试管婴儿

4、动物细胞融合植物体细胞杂交植物组织培养动物细胞培养核移植胚胎移植体外受精发酵工程1、发酵工程的概念发酵工程是利用微生物的某些特定功能，通过技术手段使之生产人类需要的代谢物。以高效率的进行物质转化。发酵工程包括：用微生物发酵生产产品，如酿酒。用微生物分解有害物质;细菌选矿和细菌冶金等等！发酵工程2、发酵工程的技术要点目的——定向地改造菌种,大量生产微生物菌体或代谢产物菌种的选育——诱变育种、基因工程、细胞工程环境条件控制——营养、PH、温度、溶氧等3、流程发酵工程（酶工程）商品生产改造物种常规菌(或常规细胞株)①遗传工程②细胞工程“工程菌”（或“工程细胞株”

5、）③微生物工程④酶工程⑤生物反应器工程经济效益大量产品社会效益生态效益酶工程酶工程是利用酶的特异催化功能，在常温长压下将一种物质转化为另一种物质，以获得高纯度的适用之物。该技术包括各种酶的开发和生产。酶的分离和纯化技术等。酶工程用于食品工业很有效。啤酒、酱油、葡萄糖等都可用酶工程生产。现代生物工程热点人类基因组计划（HGP）干细胞研究与发展前景克隆技术的发展人类基因组计划HumanGenomeProject染色体（Chromosome）由于细胞中的DNA大部分在染色体上，所以说遗传物质的主要载体是染色体。染色体的化学成分主要是蛋白质和DNA，其中DNA含量

6、稳定，是主要的遗传物质。各种生物的染色体有一定的数目、形状和大小，人染色体有46条。Chromosome染色体Karyotype染色体组型基因(Gene)基因（gene）是1909年丹麦生物学家W.Johannsen根据希腊文“给予生命”之意创造的。一个基因就是能够编码一个蛋白质分子的一个DNA或一个RNA片段生物学进入基因组(Genome)时代人类基因组包括分布于人46条染色体的30,000-35,000个基因。人类基因组计划最终目的是测定基因组的全部序列，弄清整个基因组的的结构、功能及其表达产物，彻底了解人类生命活动本质。这一计划的科学意义重大，可与

7、产生原子弹的曼哈顿工程和人类登月阿波罗飞行任务相媲美，是当前国际生物学、医学领域内一项引人注目的工程，是人类自然科学史上最重大的研究项目之一，将推动整个生命科学的发展。人类基因组计划的意义人类基因组计划的启动1985年，美国能源部提出，要将共包含约3×109碱基对的人类基因组全部碱基序列分析清楚；1986年，美国宣布启动“人类基因组计划（HumanGenomeProject,HGP）”。人类基因组计划的发展1999年12月1日，首条人类染色体完成测序，人类第22号染色体DNA全序列测定宣布完成。2000年4月6日，美国Celera遗传信息公司宣布，该公司已

8、破译出一名实验者的完整遗传密码。2000年5月，科学家聚集美国冷泉