《生物工程概况》PPT课件.ppt

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1、第一讲生物工程概况,一、生物工程技术与生命科学变革 二、生物工程的产生与发展三、生物工程的基本内容 四、生物工程在国民经济中的地位,一、生物工程技术与生命科学变革1、21世纪生命科学将成为自然科学的带头学科 生物技术将使生物产业成为全社会的产业支柱 基因科学在疾病的诊断和治疗中应用广泛 人体的器官和组织“重造”及修复方面取得巨大进步 基因工程将引发一场新的绿色农业革命 生物技术还可能为计算机领域的研究带来突破,生物工程技术，是指人们利用分子生物学、细胞生物学、生物化学、生物物理学、信息科学等手段，研究、设计、改造生命系统，以改良生物乃至创造新的生物品种和与工程学手段相结合以生产人们所需的产品和

2、为人类提供服务的一类高新技术。它是源于分子生物学、细胞生物学等基础科学研究成果而发展起来的一门生产技术。生物工程技术及产品包括基因工程技术及其产品、细胞工程技术及其产品、酶工程技术及其产品、发酵工程技术及其产品、生化工程及其支撑体系、新药物、生物医学工程。,生物技术将使生物产业成为全社会的产业支柱 生物技术产业与传统产业或其它高新技术产业如计算机、通讯等产业相比，有以下特点：1、研究和开发周期长。这有两个主要原因，一是生物体系自身的复杂性、研究和开发的难度比任何物理或化学体系都要大得多；二是因为生物技术产品有很大一部分是药物，而药物是用在人身上的，任何药物的有效性和安全性都必须经过大量的动物实

3、验和三期临床试验，才能进入市场。由此导致新的生物技术产品的研究与开发周期较长，开发生物药品所需的时间就更长。2、知识含量高。在生物技术产品研究与开发的每个步骤的知识含量都很高，而且不同产品的研究和生产步骤不可相互重复应用。这就要求有一批基础理论和基本技能都很高的技术人才。这批技术人员既要有创新的科研思想，又要具备严格按照已经制定的标准操作程序工作的优良作风，两者缺一不可。,3、产品的寿命周期长。生物技术产品如诊断试剂和基因药物一旦研制成功，不但生产成本低，而且市场寿命可以很长。4、产品与直接用户关系间接。生物技术产品尤其是临床检验试剂和生物药品与其它商品不同，其产品到用户的流向依次为：生物技术

4、企业、医药批发部门、医院、医生和病人。产品的需求不是由直接用户（病人自己直接选择，而是由医生按照不同情况指定选用。另外，政府药检、物价、工商部门对产品的上市、广告宣传、售后服务，甚至价格都有控制作用。,5、二十多年来，生物技术的发展愈来愈快，尤其是最近十年来，生物工程领域的新知识新技术新产品不断涌现，新产品层出不穷，市场高速扩展。所以通过创新产品上市拓展新市场，而不是在既有市场竞争市场份额，成为生物工程企业市场营销主要手段。生物技术产业可以粗略地划分为两大类，一为大批量少品种生产，这些企业属于技术密集型，其代表为生物制药企业，采用连续流程化生产，除上述特点外还有投资巨大，生产成本低，生产效率高

5、等特点。另一类是小批量多品种生产，代表为生物技术研究用试剂生产企业，属于知识密集型企业，采用实验室方式生产，特点是投资相对较小，但对人员素质要求苛刻。从企业管理角度看，前一种企业与传统的化工、制药企业管理特征相近，而后一种是一种典型的“新经济”的产物，与软件、网络类企业特点相近，其管理是企业管理科学的一个新课题。,自1973重组DNA技术创建，既已显现出其巨大的应用价值和商业前景。1976年，世界上第一家应用重组DNA技术开发新药的企业GENETECH公司建立，由此开创了现代生物工程产业的新纪元。我国现代生物工程技术研究起步于1980年前后，经过20年的研究开发，我国的生物工程技术产业有了很大

6、发展。1997年的生物工程技术产品销售额已达130亿元人民币，是十年前的50倍。据调查，我国有包括基因工程药物、转基因动植物、生物芯片在内的数百种产品处在研发阶段，可以说，我国正处在现代生物工程技术产业大发展的前夜，21世纪初我国生物工程技术产业的发展将出现一个新的更大的产品商品化高峰。,20世纪是生命科学迅猛发展的时代，尤其是最后20年，它的发展速度之快更加令人瞩目。利用基因技术培育的转基因食品已经摆上了普通百姓的餐桌；基因方法已经开始挽救患者的生命；克隆技术的重大突破，已使动物的复制成为可能。人类数千年来的梦想正随着生命科学发展逐一实现，随着物理学世纪让位于生命科学世纪，世界还将会有更多的

7、奇迹出现。,在21世纪，生命科学将成为自然科学的带头学科。分子生物学将在生命科学中保持主导地位；细胞生物学还将作为生命科学的基础科学继续发展；脑科学将代表生命科学发展的一个高峰；基因组计划、基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程将带来农业、食品、医药和化工等领域的革命，产生难以估量的社会效益和经济效益。生物技术的飞速发展及其广泛的应用前景，将使生物产业成为全社会的产业支柱。,基因科学在疾病的诊断和治疗中应用广泛 在所有的科研突破中，基因科学及其在疾病的诊断和治疗中的应用给人们带来的希望最大。科研人员研究工作的关键是弄清楚细胞的运转机制。始于1990年的绘制人类基因组图谱工程，动用了美、欧、亚多

8、国的数百名科学家，预计耗资30亿美元，最终目标是要在2003年之前绘制出人体10万个基因的图谱，揭开30亿个碱基对的密码，弄清全部基因的位置、结构和功能。这项工程可以揭开有关人体生长、发育、衰老、患病和死亡的秘密，最终将帮助人类攻克诸如癌症、艾滋病、肝炎、肺结核、阿尔茨海默氏症等许多疑难病症。,另外，控制蛋白质将是科学家面临的一个重要挑战。科学家希望从蛋白质的控制中了解生物学、生物化学、生理学、分子遗传学等方面的重要情况。世界最大的实验室已联合起来对规范蛋白质生产的15万个标记进行编排，预计完成这一工作需要15年时间和30亿美元的投资。这将导致出现新的基因疗法和药物疗法。,人体的器官和组织“重

9、造”及修复方面取得巨大进步 21世纪科学家将在人体的器官和组织“重造”及修复方面取得巨大进步。在人身上进行转基因动物器官移植将成为可能；一些科研小组正在致力于完成人体细胞代谢程序的重新编排，使之具有新的功能；科学家还打算研制生物人工器官，即研制能置于抗排异膜内的人体或动物的假器官，这种生物人工器官将取代人造器官。基因工程将引发一场新的绿色革命，农业的生产效率将获得全面提升。未来的基因工程作物不但可以在恶劣的环境里茁壮成长，而且还会含有更高的营养成分。未来的农民也许既可以种粮食，又可以种疫苗，他们还将利用基因工程培育可以生产疫苗、化学药品以及可进行生物降解的塑料等作物。,生物技术还有可能为计算机

10、领域的研究带来突破。目前采用的硅芯片上集成的电子器件数量已逐渐接近极限，因此计算机的计算处理能力也就接近极限。以DNA计算机为首的生物计算机也许将会成为传统计算机的理想的终结者。各种生物计算机可彻底实现现有计算机所无法真正实现的模糊推理功能和神经网络运算功能，是模拟人工智能的一个突破口。,可以预料，生物学及生物技术的应用必将对21世纪产生重要的影响，它不仅能促进人类社会的文明与进步，而且它也会带来一系列环境问题和严重的伦理问题，因而在各国纷纷加大对生物产业投入的21世纪，科学家们还应树立起保护自然资源、生物多样化和人类生存系统的责任心，维护人类的尊严和人类生存的基本权利。1999年世界科学大会

11、上，来自世界各国的科学家通过了科学和利用科学知识宣言，制定出科学与社会之间订立的新契约。相信在21世纪，生物技术必将同其他各领域的科技发展一道，为人类更好的生存作出前所未有的贡献。,基因工程将引发一场新的绿色农业革命 一、应用于解决人类食品短缺据统计，19851995年的10年间，按世界人口平均值计算，各种食品产量依次出现下降：谷物下降10、肉类下降约13、海产品下降9。同时，全球耕地减少、淡水紧张、环境污染、资源越来越少。相反，人口继续增加，估计到2030年，世界人口将增加到80亿，那时若无有效措施，情况将更加严重。联合国发展署常驻拉美代表莉贾埃利松多指出：19951996年度的世界粮食总产

12、量，估计为168亿吨，而总需求量为175亿吨。这将是世界粮食总产量连续三年低于总需量。全世界共有88个国家缺粮，我国人均粮食产量也低于世界人均水平。显然，食品问题将是人类未来面临的严重问题，将会影响各个国家的内外,政策。解决的对策首先是提高农作物产量，降低其生产费用。生命科学领域中，转基因技术等将引起一场新的农业革命。传统的绿色农业（动植物资源农业）和新兴的白色农业（微生物资源）、蓝色农业（海洋生物资源）、工厂化农业（人工合成粮食）将共同构成未来农业的模式，并为人类提供品种各异、营养丰富的食品资源。,1转基因植物研究的新进展目前已研制出抵抗各种细菌病的转基因水稻品种。其中主要是抵抗黄杆菌的稻种

13、。因为该菌每年要吞食全世界谷物的510以上，有些地区可达50以上，经基因改变后的新品种能抗病虫害。此外，正在培育各种抗盐碱、耐水淹的高产水稻。还人工构建抗黄矮病毒基因导入高产、优质、不抗病的小麦品种之中，在世界上首次获得抗病毒转基因小麦植株。也已成功育成转基因大豆，其蛋白质含量高达48，又能抗病毒，产量也比一般大豆高12。我国科学家也已成功地培育出转基因抗病毒甜椒，以及含有高含量必需氨基酸的转基因马铃薯。培育出了抗腐能力强、耐贮性高，且食味更好的转基因番茄。,2转基因动物研究的新进展 转基因技术在动物方面也取得许多新进展。例如，澳大利亚培育出一种转基因超级猪。其体形大、生长快，瘦肉率提高101

14、5；日本正在培育具有人类O型血和具人体内脏的猪，企图使之能移植到人身上；英国已培育出带有人与羊基因的实验老鼠，希望能用其乳汁制造手术过程中所需的凝血剂等药品，或用于原来难以缝合的眼科手术的粘合剂等；我国在转基因鲫鱼等方面也获得可喜进展，为满足和改善人类生活需要锦上添花。,3“三色”大农业与工厂化农业 所谓“三色”大农业，是指传统的绿色农业（动植物资源农业）及新兴的白色农业、蓝色农业。传统绿色农业，是以太阳光为直接能源，以水、土为主要养料，靠绿色植物光合作用转换能量进行生产的农业。微生物新兴白色农业是指微生物资源农业。它以发酵工程、蛋白质工程、细胞工逞和酶工程为基础，通过全面综合利用而组建的工程

15、农业。例如，若用每年世界石油产量的2为原料，利用微生物发酵工程来生产鱼细胞蛋白质，就可供20亿人吃一年。又如，若用我国每年5亿吨作物桔杆的20为原料，通过微生物发酵转化为饲料，就可获得相当于400亿千克的饲料粮，这相当于我国目前饲料用量的1/3。新兴蓝色农业是指海洋生物资源农业，即是以海洋水生生物和浮游生物为资源，进行利用加工的海洋农业。海洋占地球表面71，在近海海域自然生长的藻类植物，若加工成人类食物，其年产量相当于目前世界小麦总产量的15倍以上。如果把海洋藻类植物和浮游生物均纳入人类食物范围，则海洋可养活300亿人。,工厂化农业是指人工合成粮食。生物技术专家们利用示踪原子等方法已经证明，在

16、植物的光合作用过程中，经过电子传递，不仅能生产碳水化合物，而且能生产蛋白质、脂肪、淀粉、葡萄糖、维生素等物质。同时发现，有10多种酶参与其中的催化反应，经过实验，已成功地用一种金属络合物催化二氧化碳，使其变成极简单的有机化合物。科学家们预言，在未来的人工合成粮食工厂里，中央控制室只有几位工作人员，他们只须观察各自屏幕上显示的符号和数据，根据需要，随时可通过电脑准确地向正在运转的各种装置发出监控指令，让它分秒不停地合成各种“粮食”。人工合成粮食将成为21世纪划时代的世界性“绿色革命”。当然，即使到那时，也不能把传统农业送进历史博物馆。相反，传统农业在生物技术的参与下，会有更令人瞩目的发展，单产量

17、可成倍地提高。,二、解决人类健康长寿问题 随着科技、经济文化、社会的不断发展，人类对自身认识的要求越来越迫切，对生存和生命的价值越来越重视，对卫生保健，身心素质的要求越来越高。生命科学及生物医学的高度发展，为人类了解和调控生命过程，认识和控制疾病，保证和维护身体健康，造就和谐健康的生存环境创造了条件和手段。如欧美发达国家，癌症治愈率已近50；心脑血管病的死亡率在20年间下降了4055，平均寿命达到了7080岁。用基因工程技术生产的甲肝疫苗、乙肝疫苗、人胰岛素、熔葡萄球菌素、白细胞介素（二）等药物以及抗白血病等“生物导弹”（单克隆抗体与抗癌药物的偶联体，比单纯药物的疗效高12倍）制剂的研制成功与

18、利用；都为此作出了贡献。此外，随着对癌症。心脑血管疾病、艾滋病等重大疾病的发病机制及防治技术方法的研究和认识不断深化，人类终将在下世纪初战胜这些疾病。预计，2020年人均寿命可达100岁，而年轻人的寿命可延长到140岁。,三、解决能源危机与环境污染 人类文明发展带来的能源消耗与日俱增，地球上的石油能源终将枯竭，代之而起的将是生物能。当今，最受科学界宠爱的当属生物量。一株植物的全部质量都是能量的来源，此即所谓生物量。研究表明，每年所有植物形成的生物物质；可折合1000亿吨石油，相当于目前全世界能耗的50倍。用遗传工程创造的多功能“工程菌”，能够分解纤维素、木质素等。即，它“可以利用稻、木屑、秸杆

19、与食物下脚料生产出酒精。至于净化环境，微生物处理污水已应用于工业体系。美国培育的基因工程“超级菌”，几小时便可降解掉自然菌种需一年才能降解的水上浮油。日本将嗜油酸单孢杆菌的耐汞基因转入腐臭单,孢杆菌。该菌株能把汞化物吸收到细胞内，用它处理污水就能解决被汞污染的环境问题，又使汞得以回收。有人构建了能降解樟脑、辛烷、甲苯、茶等物质的“超级菌”，可以从环境中多功效地消除有毒物质。也有人把BT毒蛋白基因、球形芽孢杆菌的毒蛋白基因转入大肠杆菌，且表达成功。它能杀死蚊虫与害虫，而对人畜无害，不污染环境。,四、工业方面 科学技术是第一生产力。生物技术自其问世不久即显示出改造经济结构的神奇威力。生物技术给传统

20、工业带来全新的思路。通常，化学反应的进行不仅需要高温、高压（高能耗），且往往和毒性、高危险率相关联。生物合成则是在常温下进行，每个活细胞中同时进行着2000种化学反应；且各由专一的酶系统来催化。于是，模拟生命过程的生物反应器（bioreactor)在酶工程和发酵工程中应运而生。在活细胞中，酶与细胞器或细胞膜相结合并以固态参与反应。日本用固定化酵母生产酒精，使劳动生产率提高1015倍。目前，应用葡萄糖异构酶反应器生产的果糖，是葡萄糖甜度的200倍，世界年产量已达几千万吨，美国约占72。近年来，化学工业有20被生物反应器所取代，其设备投资减少80，能耗降低50。在重工业中，已有40个矿山用细菌冶金

21、。日本用还原菌炼铜；加拿用氧化铁硫杆菌从黄铁矿中提金，其滤析率近100。在轻工业中，科学家正努力使蚕的丝心蛋白基因在大肠杆菌中表达，以求在发酵罐中生产蚕丝。,人体的器官和组织“重造”及修复方面取得巨大进步 据英国新科学家杂志报道，如果医生对你说：“告诉你一个坏消息，你的肝脏目前健康状况不容乐观。”听到这话你也不必过于忧虑，因为科学家正在进行一项研究，为你生产出备用的肝脏或其他器官。具体做法是：医生从你的骨髓中抽取干细胞，然后将这些干细胞注入羊胎。在小羊羔出生后，羊羔体内的部分肝脏都会是由你自己的细胞组成。羊羔的肝脏逐渐发育健全，然后你就可以“回收利用”了。相关研究迈出重要一步如果这种梦一般的治

22、疗方法真的可行的话，也还需要许多年才能用于临床，但美国内华达大学的伊斯梅尔赞加尼及其研究小组已经在这方面迈出了重要的第一步。赞加尼研究小组希望他们正在创造的人与动物的结合体将来能生长出与病人自己基因相同的新细胞，用以修复病人受损的器官。同时他们希望这种人与动物的结合体所生成的,多数细胞或组织可用于器官移植，甚至有可能进行整个器官的移植。因为在一些情况下，器官至少有部分是人体的，这就要比单纯移植动物器官容易得多了。如果研究取得重大成果的话，这项技术就能克服那些想要进行组织和器官移植的研究人员所面临的一些重大障碍。比如，它可能会生成大量的组织或细胞，这就没有必要将不同生长因子的细胞或组织混合在一起

23、。,一项人造骨技术有望于明年前成功应用于临床并形成产业化。采用这项技术构建人造骨将大大提高人类组织和器官的修复质量，减轻病人的痛苦。有人首先是在裸鼠、兔体内构建人造骨获得成功，随后，利用显微外科技术，构建出带血管的人造羊骨，并以此修复缺损的羊胫骨获得成功。最近，在与人更为相似的恒河猴体内构建人造骨获得成功。目前，这项技术在人体的应用基本上还处于实验阶段，很少有临床应用。,2、生命科学未解的八大奥秘1 作为生命基础的蛋白质的结构能确定吗?2 能合成人工生命形式吗?3 能否建立精确的细胞计算机模型?4 能弄清基因如何决定哺乳动物发育的细节吗?5预防、诊断和治疗医学会发生变革吗?6 能否准确地再建人

24、类种群史?7能否重构地球上生命的主要进化步骤?8社会将对遗传知识爆炸式增长作何反应?,3、现代生命科学研究的的热点1、以蛋白质工程为主要内容的生物大分子结构与功能研究 2、以信号传递和相互作用为基础的基因控制细胞机理研究 3、在完成人类及所有生物基因测序后对基因结构和遗传语言研究 4、开展包括分子水平上的以实现遗传、发育、进化大统一 为目的的综合理论研究,5、研究神经网络和神经信息处理机制，揭示脑工作原理 6、心理、智力、性格、行为模式的行为学机制和量化研究 7、生态学在微观与宏观结合、理论与控制结合上进行定量、预测和工程化方向研究 8、人体功能(包括潜在功能如经络、气功、特异功能等方 面)研

25、究 另外：人工生命体的合成,二、生物工程的产生与发展生物工程是生物学技术的工业化，是生物技术和工程学的结合。分子生物学一一20世纪50年代DNA双螺旋结构的确定和用X射线对蛋白质晶体空间结构的测定，1973年，限制性内切酶的发现和应用、重组DNA的成功实现、开创了基因工程 20世纪90年代，细胞克隆，特别是体细胞克隆获得成功，使细胞工程开始走向产业化。DNA芯片、生物计算机的出现，使生物材料的应用走向高台阶。,在20世纪末，人类基因组测序、酵母基因组测序、水稻基因组测序先后基本或全部完成，生命科学技术不仅在原核生物，而且在真核生物，特别是在农作物上的应用局限有了根本性突破。基因工程的范围扩大到

26、所有生物。奠定了生物工程在新世纪迅猛发展的坚实基础。,三、生物工程的基本内容 生物工程包括所有具备产业化条件的生物技术。按照生物工程改造的对象，主要包括基因工程、蛋白质工程、酶工程、细胞工程和发酵工程5个方面。按照应用的生产部门有农业、环境、医学、卫生、公安等多个方面。基因工程是生物工程的核心。基因工程的核心技术是DNA重组。现阶段生物工程是以核酸和蛋白质为主的工程。,基因工程：直接从事基因的加工改造和创新，主要方法是DNA重组。蛋白质工程：是以人门所需的蛋白质为目的生物工程。通过蛋白质的结构反向设计、选择或修改相应基因，获得所需蛋白质。酶工程：是以人们所需的酶为目的，通过基因工程和蛋白质工程

27、获得所需的酶。已知有的酶本质不是蛋白质而是核酸，目前的酶工程仅限于本质为蛋白质的酶。,细胞工程：是以细胞和细胞器为对象进行操作，最终获得人们所需的细胞、组织或个体。发酵工程：是生物工程的主要终端，通过反应器的设计和发酵工艺的建立，对获得的工程菌或细胞进行扩大生产，最终分离提取所需的生物工程产品。,四、生物工程在国民经济中的地位1)生物制药 生物制药是以生产具有预防和治疗疾病的酶，激素，调节因子等生物本身就有的或通过创新但无污染的生物制剂。,我国生物技术药物的研究和开发起步较晚，直到70年代初才开始将DNA重组技术应用到医学上，但在国家产业政策(特别是国家“863”高技术计划)的大力支持下，使这

28、一领域发展迅速，逐步缩短了与先进国家的差距，产品从无到有，基本上做至了国外有的我国也有，目前己有15种基因工程药物和若干种疫苗批准上市，另有十几种基因工程药物正在进行临床验证，还在研究中的药物数十种。国产基因工程药物的不断开发生产和上市，打破了国外生物制品长期垄断中国临床用药的局面。目前，国产干扰素的销售市场占有率已经超过了进口产品。我国首创的一种新型重组人干扰素并已具备向国外转让技术和承包工程的能力，新一代干扰素正在研制之中。,我国目前登记在册的生物技术企业共有223家，但其业务真正涉及到基因工程的企业只有97家，其中已向上级部门申报基因药物、并登记立项的企业只有76家左右，而已经取得生产生

29、物基因工程药物试产或生产批文的制药企业仅为52家。目前，国内市场上国产生物药品主要是基因乙肝疫苗、干扰素、白细胞介素-2、G-CSF(增白细胞)、重组链激酶、重组表皮生长因子等15种基因工程药物。T-PA(组织溶纤原激活剂)、白介素-3、重组人胰岛素、尿激酶等十几种多肽药品还进行临床I、期试验，单克隆抗体研制已由实验进入临床，B型血友病基因治疗已初步获得临床疗效，遗传病的基因诊断技术达到国际先进水平。重组凝乳酶等40多种基因工程新药正在进行开发研究。根据有关部门预测，未来我国生物技术药物年均增长率不低于25%，到2006年总产值可达83-92亿元人民币，利润可达38-46亿元人民币。,2)绿色

30、食品 使用无污染的农药、肥料、种子、土壤，找到和利用自然界生物之间原有的相互制约机制生产食品。,如今“绿色食品”倍受消费者青睐，但许多人对它的内涵并不十分清楚，从而出现种种误解：一曰“绿色食品”就是含叶绿素的绿颜色食品；二曰“绿色食品”就是走上餐桌的野菜；三曰市场上销售的绿颜色食品就是“绿色食品”。其实这些都不是真正意义上的“绿色食品”，“绿色食品”是特指遵循可持续发展原则，按照特定生产方式生产，经专门机构认证，许可使用绿色食品标志的无污染的安全、优质、营养类食品。之所以称为“绿色”，是因为自然资源和生态环境是食品生产的基本条件，由于与生命、资源、环境保护相关的事物国际上通常冠之以“绿色”，为

31、了突出这类食品出自良好的生态环境，并能给人们带来旺盛的生命活力，因此将其定名为绿色食品。,发展绿色食品必须遵循可持续发展的原则。从保护、改善生态环境入手，以开发无污染食品为突破口，将保护环境、发展经济、增进人们健康紧密地结合起来，促成环境、资源、经济、社会发展的良性循环。绿色食品特定的生产方式是指按照标准生产、加工；对产品实施全程质量控制；依法对产品实行标志管理。,无污染、安全、优质、营养是绿色食品的特征。无污染是指在绿色食品生产、加工过程中，通过严密监测、控制，防止农药残留、放射性物质、重金属、有害细菌等对食品生产各个环节的污染，以确保绿色食品产品的洁净。绿色食品的优质特性不仅包括产品的外表

32、包装水平高，而且还包括内在质量水准高；产品的内在质量又包括两方面：一是内在品质优良，二是营养价值和卫生安全指标高。,为了保证绿色食品产品无污染、安全、优质、营养的特性，开发绿色食品有一套较为完整的质量标准体系。绿色食品标准包括产地环境质量标准、生产技术标准、产品质量和卫生标准、包装标准、储藏和运输标准以及其它相关标准，它们构成了绿色食品完整的质量控制标准体系。,为了一般的普通食品区别开，绿色食品由统一的标志来标识。绿色食品标志由特定的图形来表示。绿色食品标志图形由三部分构成：上方的太阳、下方的叶片和蓓蕾。标志图形为正圆形，意为保护、安全。整个图形描绘了一幅明媚阳光照耀下的和谐生机，告诉人们绿色

33、食品是出自纯净、良好生态环境的安全、无污染食品，能给人们带来蓬勃的生命力。绿色食品标志还提醒人们要保护环境和防止污染，通过改善人与环境的关系，创造自然界新的和谐。,绿色食品标志管理的手段包括技术手段和法律手段。技术手段是指按照绿色食品标准体系对绿色食品产地环境、生产过程及产品质量进行认证，只有符合绿色食品标准的企业和产品才能使用绿色食品标志商标。法律手段是指对使用绿色食品标志的企业和产品实行商标管理。绿色食品标志商标已由中国绿色食品发展中心在国家工商行政管理局注册，专用权受中华人民共和国商标法保护。,3)环境保护 在己知的各种消除污染措施中，生物技术得到广泛重视。4)培育超级农业品种 抗旱、涝

34、、病、虫、耐盐碱且高产的新品种已经使传统农业开始发生根本性转变。,5)农业现代化 通过生物技术，农业将逐步减少对土地和气候依赖性。许多农产品开始工厂化生产。6)提高人类健康水平 通过个人的基因组图谱，通过生物芯片，使尽早和最彻底的预防和治疗疾病成为现实。通过个人细胞克隆，实现自体器官替换移植，长生不老不死成为现实。7)全面仿生技术 DNA计算机、生物材料的开发应用、具有各种人类感受能力的机器人等已经有成功的产品问世。,第二讲 细胞工程第一节 细胞生物学基础第二节 植物细胞工程第三节 细胞全能性第四节 核移植与克隆技术第五节 动物细胞培养,细胞工程 细胞工程是运用细胞生物学知识所设计的一种巧妙生

35、物学方法，是定向改造生物的一种先进技术。用这种技术可以对细胞进行操作，达到定向改造生物的目的。人们根据科学设计改变细胞的遗传基础，通过无菌操作，大量培养所需细胞，诱导形成组织甚至发育为完整个体的技术。迄今为止，人们已经从基因水平、细胞器水平以及细胞水平开展了多层次的大量工作，在细胞培养、细胞融合、细胞代谢物的生产和生物克隆等诸多领域取得一系列令人瞩目的成果，其中代表细胞水平的细胞工程研究也显示其巨大的应用前景。,细胞工程的发展历史1838，哈泊兰德预言了植物细胞的全能性；1907，美国哈里森培养了蛙胚神经组织；1934，荷兰温特发现生长素；1960，英国诺丁汗大学科金教授使用酶解方法从番茄幼苗

36、根部制备得到大量原生质体；1972，美国卡尔森等用NaNO3为融合诱导剂，将来自不同种的烟草原生质体进行融合，获得世界上第一个体细胞杂种植株；1977，英国胚胎工程技术，首例试管婴儿；1997，多莉克隆羊；2001，首例克隆猪,主要研究内容动植物细胞与组织培养；细胞融合；染色体工程；胚胎工程；细胞遗传工程,细胞工程重要应用优质植物快速培育与繁殖；动物胚胎工程快速繁殖优良、濒危品种；利用动植物细胞培养生产活性产物、药品；新型动植物品种的培育；供医学器官修复或者移植的组织工程；转基因动植物的生物工程反应器；在遗传学、发育学等领域的理论研究；在能源、环保等领域的应用。,第一节细胞生物学基础 细胞是生

37、物体的基本结构单位和功能单位，单细胞生物，一个细胞就是一个个体，而多细胞生物则由许多细胞成一个个体。我们所看到的生物体都是由多细胞所组成。在多细胞生物体中，由形态结构相似的细胞再组成组织，执行着生物体中的部分功能。,一、细胞的发现 1665年，英国人罗伯特胡克使用自制的显微镜观察软木片；1831年，罗伯特布朗从兰科植物的叶片表皮细胞中发现了细胞核；1835年，在低等动物根足和多孔虫的细胞中发现了细胞内含物细胞质；18381839年，施旺、施莱登提出一切植物、动物都是由细胞组成的，细胞是一切动植物的基本单位，这一学说就叫做“细胞学说”。,细胞是生命活动的基本单位细胞是生命的基本结构单位，所有生物

38、都是 由细胞组成的；细胞是生命活动的位功能单，一切代谢活动均以细胞为基础；细胞是生殖和遗传的基础与桥梁；具有相同的遗传语言；细胞是生物体生长发育的基础；细胞是生命起源的归宿，是生物进化的起点；没有细胞就没有完整的生命（病毒的生命活动离不开细胞）,精子穿卵受精卵6周胚胎11周胚胎12周胚胎4月胚胎,非细胞形态的生命体病毒 病毒已发现3 000种（含40 000亚种）包括：真病毒（virus）：DNA或RNA与蛋白质构成的 核酸-蛋白质复合体 类病毒（viroid）：感染性的RNA构成，发现 约20余种 朊病毒（prion）：仅由有感染性的蛋白质构成 病毒核酸有不同类型，但只有DNA或RNA其中

39、之一。,二、细胞的大小和形态 三、细胞的结构 无论各种细胞的大小和形态有多大的差异，它们都由一层具有一定生物学功能的细胞膜包裹在细胞外层。由于这层细胞膜将细胞内部和外部环境分隔开，使细胞内部的各种生命活动发生在特定的环境中保障了单细胞个体的生命活动和多细胞个体中不同功能细胞的相对独立性，使其成为生物体的功能单位。根据细胞的内部结构，可将生物界的细胞分为两大类：原核细胞和真核细胞 细菌、蓝藻和放线菌等由原核细胞构成的有机体称为原核生物，几乎所有的原核生物都由单个原核细胞构成，而由真核细胞构成的有机体则称为真核生物。,1.原核细胞的形态结构 基本特点：A.主染色体为一个环状裸露DNA B.无核膜

40、C.无膜系构造细胞器 D.以无丝分裂繁殖 主要代表：细菌、蓝藻等,2.真核细胞的形态结构 三大结构体系：生物膜系统 质膜、内膜系统（细胞器）遗传信息表达系统 染色质(体)、核糖体、mRNA、tRNA等 细胞骨架系统 胞质骨架、核骨架,植物细胞特有的结构细胞壁（cell wall)叶绿体（chloroplast)大液泡（vacuole)胞间连丝（plasmodesmata),2.1 细胞膜液态镶嵌模型脂双层 糖萼 蛋白质,三）细胞的衰老死亡 生物体的衰老实际上就是细胞的衰老。细胞衰老的原因非常复杂。目前对细胞衰老问题有多种解释。一种解释是细胞中带奇数电子数的自由基对细胞中其他的生物分子有破坏作用。细胞凋亡 细胞衰老的结果就是细胞死亡。在多细胞生物体中，除了外部的因素导致一些细胞的死亡外，还有许多细胞在生物体的控制下死亡，称为细胞程序死亡或细胞凋亡。细胞程序死亡是生物体生长、发育的正常现象，以新细胞代替代谢活力下降的老细胞可使整个个体的活力保持较长的时间，是生物体自我调节的一种表现。,a 正常T细胞杂 b 凋亡细胞；c 凋亡细胞(透射电镜)交瘤细胞；,