生物技术总论总论.ppt

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1、生物技术概论,授课教师：武芸,课程介绍,本课程通过讲述“现代生物技术的概念和发展简史”、“生物工程各项技术”、及其在“农业、环境、健康和能源”方面的应用，旨在使学生通过本课程的学习了解现代生物技术的基础知识和国内外生物技术各领域发展的来龙去脉、研究现状、发展方向和在国民经济中的应用，为今后开展生物技术相关研究和学习提供基础。21世纪三大重中之重高新技术：生物技术（BT)：21世纪最具潜力的高新技术；多学科、交叉、综合的技术；影响最为深远最广泛的技术。信息技术（IT）、新材料技术（纳米技术，NT）。,当今世界，各国综合国力竞争，实际上是现代科学技术的竞争，现代生物技术被世界各国视为一种高新技术。

2、生物技术在解决人类所面临的诸如食品短缺、健康问题、环境问题及资源问题具有重要意义，对国计民生将产生重大的影响，尤其是随着人类基因组计划的实施，生物技术在农业上的应用正不断发展，因此让高等院校学生了解现代事物技术的基础知识和国内外生物技术各领域发展的来龙去脉、研究现状、发展方向和相应对策，对拓展知识面、提高现代科技素质具有重要意义。,主要内容,总论 基因工程 细胞工程发酵工程 酶与蛋白质工程生物技术与农业、环境、健康、能源,学时分配：理论学时48学时考核方式:考试 考查方式:1期末闭卷考试：60 2平时成绩：40%（笔记、作业、提问、出勤）,第一章 总 论,生物技术的含义 生物技术发展简史生物技

3、术对经济社会发展的影响我国生物技术现状 面临不少严峻的问题,1 生物技术的含义,生物技术(biotechnology)是指人们以现代生命科学为基础，采用先进的工程技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。（技术生物技术现代生物技术）,生物技术涉及学科,现代生物技术以分子生物学、细胞生物学等几乎所有生物科学次级学科为支撑，又结合了化学、化学工程学等生物学领域之外的尖端基础学科，从而形成一门多学科相互渗透的综合性学科。目前生物技术相关的行业可分为：疾病治疗、检测与诊断、大农业、食品、环境、能源、化学品、设备八大类型。,生物技术的范畴,A、基因工程(核心)

4、B、细胞工程（平台）C、发酵工程D、酶工程E、蛋白质工程,五大工程间的关系,按照自己的愿望改造物种，往往要采用基因工程或细胞工程的方法。基因工程和细胞工程的研究成果，要通过发酵工程和酶工程来实现产业化。基因工程和细胞工程看作生物工程的上游处理技术，将发酵工程和酶工程看作生物工程的下游处理技术。基因工程、细胞工程和发酵工程中所需要的酶，往往通过酶工程来获得。酶工程中酶的生产，一般要通过微生物发酵的方法来进行。,五大工程间的关系,基因工程是核心，带动其他四大工程的发展，四大工程的发展又促使基因工程发展更迅猛。基因工程和细胞工程看作生物工程的上流处理技术，将发酵工程和酶工程看作生物工程的下流处理技术

5、。基因工程、细胞工程和发酵工程中所需的酶往往是通过酶工程来获得的。,技术特征,创造新的物种生产可用蛋白生物治疗：重组蛋白质药物治疗 重组DNA药物治疗,生物技术的基本特征,高效益：可带来高额利润。高智力：具有创造性和突破性。高投入：前期需要投入大量资金。高竞争：时效性的竞争非常强烈。高风险：高竞争带来高风险。高势能：对国家的政治、经济、文化和社 会发展有很大的影响，具有很强 的渗透性和扩散性。,2 生物技术发展简史,一、传统生物技术 从人类出现到20世纪30年代二、近代生物技术 20世纪40年代初到20世纪70年代末三、现代生物技术 从20世纪70年代末开始,一、传统生物技术从人类出现到20世

6、纪30年代,早期的酿造技术。是指旧有的制酱、醋、酒、奶酪、酸奶及有机酸的传统工艺。风肉、果酒、酸奶、乳酪啤酒、酱油、泡菜、面包,19世纪末到20世纪30年代主要的工业发酵产品：乳酸、酒精、柠檬酸、淀粉酶等微生物的初级代谢产物。特点：生产过程简单，生产设备要求不高，产品的化学结构较为简单，属于微生物的初级代谢物。,磨粉 去糠 打碎,古埃及人用麦粉发酵制造啤酒,成酒 发酵 装瓶,麦芽 萌发 浸润,起始标志是青霉素工业开发获得成功。1943年：大规模工业化生产青霉素（及各种抗生素）50年代：氨基酸发酵工业60年代：酶制剂工业等主要产品：抗生素、氨基酸、核苷酸、维生素、多糖、多元醇、有机酸、酶制剂这个

7、时期的特点：产品类型多；技术要求高；生产设备规模巨大；技术发展速度快。,二、近代生物技术 20世纪40年代初到20世纪70年代末,三、现代生物技术从20世纪70年代末开始,20世纪70年代，DNA重组技术等分子生物学技术的出现和发展，赋予其崭新的内容，使之成为真正的高技术领域现代生物工程。其研究方法和检测手段都与传统的生物工程有着巨大的差异。,1972年：斯坦福大学的Paul Berg小组完成了首次体外重组实验1973年：美国加州大学旧金山分校的Herber Boyer教授和斯坦福大学的Stanley Cohen教授合作完成了世界上第一例有目的的DNA重组实验,1976年美国成立了第一家生物技

8、术公司Genentech公司（基因泰克，Boyer是创始人之一），进行小牛和小猪的生长激素的研发，开创了基因工程制药现代生物技术产业发展的新纪元；国际上生物技术研究成果60以上集中在医药领域；,基因泰克2007全年销售额达117亿美元（2009年被瑞士的罗氏公司收购）,第一家生物技术公司Genentech公司,1999年：我国正式加入人类基因组计划2000年：人类基因组草图宣告完成,2002年：中国完成了对水稻（籼稻）基因组序列草图的测定及初步分析2003年：人类基因组序列绘制成功，开始进入后基因组时代,主要产品,1、基因工程产品：如利用转基因技术制备的各种药物、疫苗等2、单克隆抗体（单抗）3

9、、动植物细胞培养技术4、转基因植物和动物5、克隆动物,2007年全球生物技术药物销售总额突破750亿美元,2007年全球生物技术药物销售收入快速增长12.5%，总额突破750亿美元。全年共有22个生物药物销售收入突破10亿美元。美国依然是全球最大的生物医药市场，占比高达56%。,据国际货币组织（IMS）不久前公布的统计数字，2009年全球医药市场总销售额为8150亿美元，其中生物工程药品和生化药品的销售额合计为1300亿美元在2009年畅销国际医药市场的三大类生物工程药物为：单克隆抗体类药品（400亿美元）、疫苗类药品（380亿美元）、TNF（肿瘤坏死因子抑制剂类）220亿美元。在10只世界畅

10、销药中，生物工程药品占据“半壁江山”，数量为5只。而在2009年世界畅销药排名榜前20位药品中，生物工程药品则占到8席。,http:/=77074,2007年全球十大生物医药企业,2009年辉瑞制药以680亿美元收购惠氏，罗氏制药468亿美元收购基因泰克。,3 生物技术的应用,一、改善农业生产、解决食品短缺（农业、食品）二、提高生命质量，延长人类寿命（医药卫生）三、解决能源危机、治理环境污染（能源、环保）四、制造工业原料、生产贵重金属（轻工）,应用最早和最为广泛的领域医药行业,2007年全球十大生物医药治疗领域,2007年全球十大生物医药产品,负面的声音,美国生物技术产业自Genentech成

11、立起，发展了32年，中间经过起起伏伏，到现在总体规模依旧不是很大，真正的较为成熟的大公司只有Amgen和Genentech两家 amgen公司，2007年8月15日宣布，由于公司顶级畅销药-治疗贫血症的Aranesp和Epogen销量下滑，公司将被迫进行成立27年以来的首次裁员，并关闭部分工厂，以降低公司资本开销。最新研究发现，Aranesp和Epogen（后者06年的销售额为20亿美元）若服用剂量过大，这两种药物都有导致患者死亡的危险（因此，生物技术药物的安全性问题还需慎重考虑。）,展望,生物技术的突飞猛进短时间内不可能出现，而只有当生物科学发展到一定程度之后才会有真正的突破，整个生物技术产业才水到渠成。,参考书目：,德莱茵哈德伦内贝格。生物技术入门。科学出版社，2009.（大量的彩色插图，平装版，语言平实，浅白易懂，没有专业背景的读者也可以把它当成一本科普读物。）,相关网站与专题,生物谷 生物通中国生命科学论坛 基因酷丁香园 37度,新浪专题：2009年罗氏制药收购基因泰克http:/,生物谷：2009年全球十大生物医药事件回顾,