生物技术概论-ppt课件.ppt

1、生物技术概论生物技术概论生物工程系列课件生物工程系列课件Corresponding E-mail: Biotechnology: A short CourseBiotechnology: A short Course制作：吴远根、王啸制作：吴远根、王啸1ppt课件本课程结合本课程结合生命科学导论生命科学导论和和生生物技术概论物技术概论重点讲解生命基础知识、基因工程、重点讲解生命基础知识、基因工程、细胞工程、酶工程及发酵工程的基本原理和基本细胞工程、酶工程及发酵工程的基本原理和基本技术以及生物技术在农业、食品、医药、能源、技术以及生物技术在农业、食品、医药、能源、环境保护等领域中的应用。环境保护

2、等领域中的应用。 2ppt课件现代生物技术是建立在生物化学、现代生物技术是建立在生物化学、微生物学、细胞生物学、基因工程、发酵工程等理论及微生物学、细胞生物学、基因工程、发酵工程等理论及实验的基础上，其主要任务是实验的基础上，其主要任务是全面、系统地了解和掌握全面、系统地了解和掌握现代生物技术的基本理论、基本概念、基本方法和技能，现代生物技术的基本理论、基本概念、基本方法和技能，了解生物技术领域的最新进展。了解生物技术领域的最新进展。通过本课程的学习，使通过本课程的学习，使学生了解和掌握现代生物技术的基本内容和研究方法，学生了解和掌握现代生物技术的基本内容和研究方法，并能运用所学知识分析和解决

3、实际问题并能运用所学知识分析和解决实际问题 。生物类专业本科学生。生物类专业本科学生。 3ppt课件当今人类社会面临最重大的当今人类社会面临最重大的问题和挑战问题和挑战 人口膨胀；人口膨胀； 粮食短缺；粮食短缺； 疾病危害；疾病危害； 环境污染；环境污染； 能源危机；能源危机； 资源匮乏；资源匮乏； 生态平衡破坏；生态平衡破坏； 生物物种大量消亡。生物物种大量消亡。 解决人类生存与发展所面临的一系列重大问题，在很大程度上将依赖于解决人类生存与发展所面临的一系列重大问题，在很大程度上将依赖于生命科学的发展。生命科学对人类经济、科技、政治和社会发展的作用是生命科学的发展。生命科学对人类经济、科技、

4、政治和社会发展的作用是的。的。4ppt课件 研究人员培育的研究人员培育的“超级水稻超级水稻”在在产量和蛋白质产量和蛋白质含量含量两方面均优于寻常品种。两方面均优于寻常品种。 粮粮 食食 联合国粮农组联合国粮农组织水稻研究所织水稻研究所( (菲菲, ,马尼拉马尼拉) )。 绿色革命绿色革命5ppt课件 资资 源源 矿物能源矿物能源( (石油、煤石油、煤) )必将枯竭必将枯竭, ,生物能源生物能源已在开已在开发之中。发之中。 很多不起眼的生物很多不起眼的生物, ,很很可能就是可能就是药物、材料药物、材料等的等的宝贵资源。宝贵资源。 图为墨西哥荒原中的图为墨西哥荒原中的仙人掌类仙人掌类植物。植物。防

5、辐射、降压、血凝等作用防辐射、降压、血凝等作用6ppt课件 一个一个 20 20 米直径米直径的水池年产的水池年产 4 4 吨吨藻类藻类, ,加工后可得相当于加工后可得相当于3000 3000 升柴油的燃料。升柴油的燃料。 一英亩一英亩三角大戟三角大戟可生产相当于可生产相当于 50 50 吨石吨石油的燃料。油的燃料。图为图为生长在淡水和海水中的一种硅藻生长在淡水和海水中的一种硅藻7ppt课件 环环 境境 这是最早一份这是最早一份关于环境对生物种关于环境对生物种群影响的研究。群影响的研究。 工业化前英国乡村有很多工业化前英国乡村有很多白色蛾子白色蛾子停在布满淡色停在布满淡色苔藓的树皮上，不易被鸟

6、发现；苔藓的树皮上，不易被鸟发现； 工业化后，工业化后，黑色蛾子黑色蛾子逐渐取而代之，因为黑烟污逐渐取而代之，因为黑烟污染了环境，黑色蛾子更易藏身。染了环境，黑色蛾子更易藏身。8ppt课件 工人正在向被工人正在向被石油污染石油污染的海滩喷洒营养液，促使吃石油的的海滩喷洒营养液，促使吃石油的细菌细菌长起来。长起来。9ppt课件 1980s1980s以来，世界著名大学如以来，世界著名大学如MITMIT等，纷纷等，纷纷把生物类课程列为把生物类课程列为全校必修课全校必修课. . 19951995年以后，国内重点大学陆续把生物类年以后，国内重点大学陆续把生物类课程列为课程列为全校非生物类专业大学生的限选

7、或全校非生物类专业大学生的限选或必修课程。必修课程。10ppt课件这是因为人们意识到，这是因为人们意识到，2121世纪世纪将是生命科学的世纪，将是生命科学的世纪，面向面向2121世纪的大学生应有生命科学基世纪的大学生应有生命科学基础，而不应该成为础，而不应该成为“生物盲生物盲”。 11ppt课件细胞是生物的基本组成单位细胞是生物的基本组成单位( (病毒除外病毒除外) )12ppt课件 新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能 物理运动物理运动化学运动化学运动生命运动生命运动 13ppt课件 生命通过繁殖而延续生命通过繁殖而延续, ,DNADNA是生物遗传的基本是

8、生物遗传的基本物质。物质。漂亮的模特漂亮的模特 遗传学家遗传学家“中心法则中心法则”14ppt课件 生物具有个体发育和系统进化的历史生物具有个体发育和系统进化的历史15ppt课件n生物对外界可产生应激反应，对环境有适应性生物对外界可产生应激反应，对环境有适应性16ppt课件生命生命( (生物体生物体) )的基本特征的基本特征 1 1、细胞是生物的基本组成单位、细胞是生物的基本组成单位( (病毒除外病毒除外) ) 2 2、新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能、新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能 3 3、生命通过繁殖而延续，、生命通过繁殖而延续，DNADNA是生物遗传的基本物质是生物遗传的基本物

9、质 4 4、生物具有个体发育和系统进化的历史、生物具有个体发育和系统进化的历史 5 5、生物对外界可产生应激反应和自我调节，对环境具有适应性、生物对外界可产生应激反应和自我调节，对环境具有适应性17ppt课件人类文明发展的三次技术革命：人类文明发展的三次技术革命： 18ppt课件 生物学经历了三个发展阶段：生物学经历了三个发展阶段： 描述生物学阶段描述生物学阶段 (19(19世纪中叶以前世纪中叶以前) )从传统生物学到现代生命科学从传统生物学到现代生命科学 生命科学能够迎接生命科学能够迎接2121世纪的挑战世纪的挑战 实验生物学阶段实验生物学阶段(19(19世纪中到世纪中到2020世纪中世纪中

10、) ) 创造生物学阶段创造生物学阶段 (20(20世纪中叶以后世纪中叶以后) )19ppt课件(1) (1) 描述生物学阶段描述生物学阶段(19(19世纪中叶以前世纪中叶以前) ) 主要从外部形态特征观察、描述、记载各种类主要从外部形态特征观察、描述、记载各种类型生物，寻找他们之间的异同和进化脉络。型生物，寻找他们之间的异同和进化脉络。 达尔文达尔文 物种起源物种起源(1859)(1859)20ppt课件(2) (2) 实验生物学阶段实验生物学阶段(19(19世纪中到世纪中到2020世纪中世纪中) ) 利用各种仪器工具，通过实验过程，探索生利用各种仪器工具，通过实验过程，探索生命活动的内在规律

11、。命活动的内在规律。21ppt课件巴斯德巴斯德在在实验室里实验室里22ppt课件 “自生说自生说”是一个古老的学说，认为一切生物是自然发生的。认为一切生物是自然发生的。到了17世纪，虽然由于研究植物和动物的生长发育和生活循环，使“自生说”逐渐削弱，但是由于技术问题，如何证实微生物不是自然发生的仍然是一个难题，这不仅是“自生说”的一个顽固阵地，同时也是人们正确认识微生物生命活动的一大屏障。 巴斯德巴斯德在前人工作的基础上，进行了许多试验，其中著名的曲颈曲颈瓶试验瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物，它们引起有机质的空气内确实含有微生物，它们引起有机质的腐败。腐败。巴斯德自制了一个具有细长而

12、弯曲的颈的玻瓶，其中盛有有机物水浸液，经加热灭菌后，瓶内可一直保持无菌状态，有机物不发生腐败，因为弯曲的瓶颈阻挡了外面空气中微生物直达有机物浸液内，一旦将瓶颈打断，瓶内浸液中才有了微生物，有机质发生腐败。巴斯德的实验彻底否定了“自生说”，并从此建立了病原学说建立了病原学说，推动了微生物学的发展。 23ppt课件曲颈瓶实验曲颈瓶实验24ppt课件(3)(3)创造生物学阶段创造生物学阶段(20(20世纪中叶以后世纪中叶以后) ) 分子生物学和基因工程的发展使人们分子生物学和基因工程的发展使人们有可能有可能“创造创造”新的物种。新的物种。25ppt课件沃生和沃生和克里克在克里克在讨论讨论DNADNA

13、双螺旋模型双螺旋模型26ppt课件第一例基因工程实验第一例基因工程实验27ppt课件28ppt课件含有荧光水母基因的小含有荧光水母基因的小猪猪美国密苏里大学最近通过克隆技术美国密苏里大学最近通过克隆技术培育出四只含有荧光水母基因的小猪。培育出四只含有荧光水母基因的小猪。左为荧光小猪，右为正常小猪左为荧光小猪，右为正常小猪悠游的奇幻精灵悠游的奇幻精灵水母水母 29ppt课件19821982年，国际合作与发展组织年，国际合作与发展组织(ICDO)(ICDO)对生物技术进行了定义：对生物技术进行了定义：即应用自然科学及工程学原理，依靠微生物、动物体、植物即应用自然科学及工程学原理，依靠微生物、动物体

14、、植物体作为生物反应器，将原料加工以提供产品来为社会服务的体作为生物反应器，将原料加工以提供产品来为社会服务的技术。技术。美国政府技术顾问委员会美国政府技术顾问委员会( (OATOAT) ) 的定义：的定义：应用生物或来自生应用生物或来自生物体的物质制造或改进一种商品的技术，其还包括改良有重物体的物质制造或改进一种商品的技术，其还包括改良有重要经济价值的植物与动物和利用微生物改良环境的技术。要经济价值的植物与动物和利用微生物改良环境的技术。30ppt课件生物学生物学化学化学工程工程工程学工程学化学化学生物生物工程工程生物生物化学化学生物生物技术技术31ppt课件 是以现代生命科学理论为基础，利

15、用生物体及是以现代生命科学理论为基础，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、信息学等手段开展程学、信息学等手段开展研究及制造产品研究及制造产品，或，或改改造动物、植物、微生物等造动物、植物、微生物等，并使其具有所期望的，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品质、特性，从而为社会提供商品和服务的综合性技术体系。性技术体系。 :生物技术生物技术32ppt课件 生物技术有时也称生物工程生物技术有时也称生物工程, ,主要包含六个研究领域：主要包含六个研究领域：发酵工程发酵工程生化反应工程生化反应工程酶工程酶工程细胞

16、工程细胞工程基因工程基因工程蛋白质工程蛋白质工程33ppt课件 传统生物技术主要是通过传统生物技术主要是通过微生物微生物的初级发酵生产商品。的初级发酵生产商品。上游处理过程发酵和转化下游处理过程34ppt课件 传统生物技术仅能修饰微生物已有的遗传特性，传统生物技术仅能修饰微生物已有的遗传特性，并不能赋予其新的遗传特性，并不能赋予其新的遗传特性，因而传统生物技术因而传统生物技术局限在化学工程和微生物工程领域。局限在化学工程和微生物工程领域。35ppt课件 DNADNA重组技术重组技术的发展改变了生物技术的本质，现代生物的发展改变了生物技术的本质，现代生物技术应运而生。技术应运而生。现代生物技术生

17、命科学工程技术其他相关学科36ppt课件19531953年，年，WatsonWatson和和CrickCrick发发现现DNADNA双螺旋分子结构。双螺旋分子结构。37ppt课件19731973年，年， BoyerBoyer和和CohnCohn实现了实现了DNADNA体外重组。体外重组。“基因克隆基因克隆”策略。策略。38ppt课件现代生物技术的发展现代生物技术的发展人文科学 物理学计算机科学 天文学 数 学 化 学 生 物 学 农 学 医 学 工 程 学 心 理 学 生物物理学 生物化学 生物数学 宇宙生物学 人工智能学 植物生理学 育 种 学 昆 虫 学 植物病理学 人体及 动物生理学 药

18、 理 学 病 理 学 生物工程学 生物材料 生物传感器 生物能源 生物信息学39ppt课件染色体染色体DNADNA3030亿对核苷酸亿对核苷酸基因基因 功能功能？ 1990 1990年启动，共计六个国家年启动，共计六个国家1616个基因组中心参与个基因组中心参与中国承担中国承担3 3号染色体约号染色体约30003000万万bpbp的测序，约占整个的测序，约占整个计划的计划的1%1%。“读出读出” ” 碱基测序碱基测序(2000(2000年年6 6月月) )“读懂读懂” ” 基因的功能基因的功能农业基因组计划农业基因组计划人类基因组计划人类基因组计划(HGP)(HGP)40ppt课件人类的染色体

19、组人类的染色体组41ppt课件已完成测序工作的生物已完成测序工作的生物42ppt课件 20022002年年4 4月月ScienceScience以封面文以封面文章的形式发表中章的形式发表中国科学家国科学家水稻水稻( (籼稻籼稻) )基因组的基因组的工作框架序列图工作框架序列图这一科学专论。这一科学专论。43ppt课件转转基基因因抗抗虫虫棉棉44ppt课件转基因棉花转基因棉花45ppt课件转基因抗虫番茄转基因抗虫番茄46ppt课件转转基基因因小小鼠鼠47ppt课件从转基因羊的羊奶中提取从转基因羊的羊奶中提取出治疗心脏病的药物出治疗心脏病的药物tPAtPA48ppt课件 1990 1990年年9

20、9月月1414日美国第一例临床基日美国第一例临床基因治疗申请获得批准：因治疗申请获得批准： 国立卫生研究院国立卫生研究院NIHNIH，重组重组DNADNA顾问委员会顾问委员会RACRAC。 SCID SCID患者患者( (severe combined severe combined immunodeficiencyimmunodeficiency) )：缺乏腺苷酸脱：缺乏腺苷酸脱氨酶，氨酶，adaada基因缺失基因缺失。 将正常基因转入患者将正常基因转入患者(4(4岁的女孩岁的女孩) )淋巴细胞，再将改造细胞送回患者体淋巴细胞，再将改造细胞送回患者体内。内。基因治疗基因治疗重症联合免疫缺陷病

21、重症联合免疫缺陷病 ：49ppt课件Ashanti de Silva, Now 13, was the first patient to be treated with gene therapy.重症联合免疫缺陷的基因治疗重症联合免疫缺陷的基因治疗 腺苷脱氨酶基因治疗腺苷脱氨酶基因治疗(1990)(1990)50ppt课件51ppt课件提供新药研发的方法、策略和目标基因、蛋白或其他代谢产物体外实验、动物模型的建立及动物模型的体内实验临床实验，通过相关管理部门的审查，市场营销基础研究从事新药发现的生物技术公司制药公司52ppt课件53ppt课件54ppt课件 55ppt课件生物芯片技术生物芯片技

22、术n 生物芯片技术的一般原理生物芯片技术的一般原理 生物芯片又称生物芯片又称DNADNA芯片或基因芯片芯片或基因芯片，它们是它们是DNADNA杂交探针杂交探针技术技术与半导体工业技术相结合的结晶。与半导体工业技术相结合的结晶。该技术系指将大量探该技术系指将大量探针分子固定于支持物上后与带荧光标记的针分子固定于支持物上后与带荧光标记的DNADNA样品分子进行样品分子进行杂交，通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品杂交，通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息。分子的数量和序列信息。 19961996年底，美国年底，美国 Affymetrix Affymetrix

23、 结合照相平板印刷、计算机、半结合照相平板印刷、计算机、半导体、寡核苷酸合成、荧光标记、核酸探针分子杂交和激光导体、寡核苷酸合成、荧光标记、核酸探针分子杂交和激光共聚扫描等高新技术，研制创造了世界第一块共聚扫描等高新技术，研制创造了世界第一块DNADNA芯片芯片。56ppt课件 DNADNA分子杂交的基础是，具有互补碱基序列的分子杂交的基础是，具有互补碱基序列的DNADNA分子，可以通过碱基对之间形成氢键等，形成稳定的双分子，可以通过碱基对之间形成氢键等，形成稳定的双链区。链区。在进行在进行DNADNA分子杂交前，先要将两种生物的分子杂交前，先要将两种生物的DNADNA分子从细胞中提取出来，再

24、通过加热或提高分子从细胞中提取出来，再通过加热或提高pHpH的方法，的方法，将双链将双链DNADNA分子分离成为单链，这个过程称为变性。分子分离成为单链，这个过程称为变性。然然后，后，将两种生物的将两种生物的DNADNA单链放在一起杂交，其中一种生单链放在一起杂交，其中一种生物的物的DNADNA单链事先单链事先用同位素进行标记用同位素进行标记。如果两种生物如果两种生物DNDNA A分子之间存在互补的部分，分子之间存在互补的部分，就就能形成双链区。由于同位能形成双链区。由于同位素被检出的灵敏度高，即使两种生物素被检出的灵敏度高，即使两种生物DNADNA分子之间形成分子之间形成百万分之一的双链区，

25、也能够被检出。百万分之一的双链区，也能够被检出。 核酸核酸(DNA)(DNA)分子杂交分子杂交 是定性或定量检测特异是定性或定量检测特异DNADNA和和RNARNA的有力工具的有力工具57ppt课件 分类学上不同物种的分类学上不同物种的DNADNA分子之间可以进行分子杂交，但分子之间可以进行分子杂交，但是，是，远缘物种的远缘物种的DNADNA分子之间进行杂交分子的可能性远比近缘分子之间进行杂交分子的可能性远比近缘物种的要小得多。物种的要小得多。例如，细菌与真核细胞例如，细菌与真核细胞DNADNA分子之间形成杂分子之间形成杂交分子的可能性很小；不同细菌的交分子的可能性很小；不同细菌的 DNADN

26、A分子之间杂交时，能形分子之间杂交时，能形成某些互补片段；人的成某些互补片段；人的DNADNA分子与小鼠的分子与小鼠的 DNADNA分子之间杂交时，分子之间杂交时，只有少量的人只有少量的人DNADNA单链和小鼠单链和小鼠DNADNA单链能形成杂交分子，而且单链能形成杂交分子，而且只是部分碱基配对。但是，人与鼠之间的只是部分碱基配对。但是，人与鼠之间的DNA DNA 杂交分子的形成，杂交分子的形成，比人与酵母之间比人与酵母之间DNADNA杂交分子的形成要容易。在生物进化过程杂交分子的形成要容易。在生物进化过程中，中，DNADNA中的碱基序列也发生了变化。中的碱基序列也发生了变化。两种生物的两种生

27、物的DNADNA单链之单链之间互补程度越高，通过分子杂交形成双螺旋片段的程度也就越间互补程度越高，通过分子杂交形成双螺旋片段的程度也就越高，二者的亲缘关系就越近；反之，亲缘关系就越远。高，二者的亲缘关系就越近；反之，亲缘关系就越远。所以，所以，可以通过可以通过DNADNA分子杂交技术来鉴定物种之间亲缘关系的远近。分子杂交技术来鉴定物种之间亲缘关系的远近。 DNADNA分子杂交的意义分子杂交的意义 58ppt课件 生物芯片之所以成为全世界科学家孜孜生物芯片之所以成为全世界科学家孜孜以求的目标的原因以求的目标的原因 一个指甲大的地方就能建个实验室，医生可以一次同一个指甲大的地方就能建个实验室，医生

28、可以一次同时测出多种病原微生物，在极短的时间内知道病人被哪时测出多种病原微生物，在极短的时间内知道病人被哪种微生物感染，迅速医治；想知道胎儿是否患有遗传病，种微生物感染，迅速医治；想知道胎儿是否患有遗传病，只要取少量羊水或几滴父母血液，同时鉴别的遗传病达只要取少量羊水或几滴父母血液，同时鉴别的遗传病达数十种甚至数千种！数十种甚至数千种！ 这个缩微实验室名叫这个缩微实验室名叫“生物芯片生物芯片”。59ppt课件 杂交分子的形成并不要求两条单链的碱基顺序完全互补，杂交分子的形成并不要求两条单链的碱基顺序完全互补，所以不同来源的核酸单链所以不同来源的核酸单链只要彼此之间有一定程度的互补顺序只要彼此之

29、间有一定程度的互补顺序( (即某种程度的同源性即某种程度的同源性) )就可以形成杂交双链。就可以形成杂交双链。分子杂交可在分子杂交可在DNDNA A与与DNADNA、RNARNA与与RNARNA或或RNARNA与与DNADNA的二条单链之间进行。的二条单链之间进行。由于由于DNADNA一般都以双链形式存在，因此在进行分子杂交时，应一般都以双链形式存在，因此在进行分子杂交时，应先将双链先将双链DNADNA分子解聚成为单链，这一过程称为分子解聚成为单链，这一过程称为变性变性，一般通，一般通过加热或提高过加热或提高pHpH值来实现。使单链聚合双链的过程称为值来实现。使单链聚合双链的过程称为退火退火或

30、复性或复性。用分子杂交进行定性或定量分析的最有效方法是。用分子杂交进行定性或定量分析的最有效方法是将一将一种核酸单链用同位素或非同位素标记成为探针种核酸单链用同位素或非同位素标记成为探针，再与另一种核，再与另一种核酸单链进行分子杂交。酸单链进行分子杂交。 核酸杂交的基础：核酸杂交的基础： 碱基对之间非共价键碱基对之间非共价键( (主要是氢键主要是氢键) )的形成即出现的形成即出现稳定稳定的双链区的双链区 。60ppt课件核酸杂交的最常用方法：核酸杂交的最常用方法： SouthernSouthern印迹杂交印迹杂交(southern blot )(southern blot ) Southern

31、 blot Southern blot 是研究是研究DNADNA图谱的基本技术，在遗传诊断图谱的基本技术，在遗传诊断DNADNA图谱分析及图谱分析及PCRPCR产物分析等方面有重要价值。产物分析等方面有重要价值。SouthernSouthern印迹杂交印迹杂交基本方法基本方法是将是将DNADNA标本标本用限制性内切酶消化用限制性内切酶消化后，经后，经琼脂糖凝胶电泳分离琼脂糖凝胶电泳分离各酶解片段，然后经各酶解片段，然后经碱变性碱变性，TrisTris缓冲缓冲液中和，高盐下通过毛吸作用将液中和，高盐下通过毛吸作用将DNADNA从凝胶中从凝胶中转印转印至硝酸纤至硝酸纤维素滤膜上，烘干维素滤膜上，烘

32、干固定固定后即可用于杂交。凝胶中后即可用于杂交。凝胶中DNADNA片段的片段的相对位置在相对位置在DNADNA片段转移到滤膜的过程中继续保持着。附着片段转移到滤膜的过程中继续保持着。附着在滤膜上的在滤膜上的DNADNA与与3232P P标记的探针杂交标记的探针杂交，利用，利用放射自显影术放射自显影术确定探针互补的每条确定探针互补的每条DNADNA带的位置，从而可以确定在众多酶带的位置，从而可以确定在众多酶解产物中含某一特定序列的解产物中含某一特定序列的DNADNA片段的位置和大小片段的位置和大小。 最大优势最大优势61ppt课件基因芯片实验程序基因芯片实验程序62ppt课件基因芯片实验程序基因

33、芯片实验程序63ppt课件 陈竺教授说，陈竺教授说，生物芯片最终将生物芯片最终将走入千家万户。走入千家万户。 64ppt课件生物芯片大规模、高通量检测，使个人拥有生物芯片大规模、高通量检测，使个人拥有自己的基因卡自己的基因卡成为可能，这对预防医学极为重要。也许不久的将来，上医成为可能，这对预防医学极为重要。也许不久的将来，上医院看病，不仅要带病历卡，还要带芯片病历卡。盈盈方寸间，院看病，不仅要带病历卡，还要带芯片病历卡。盈盈方寸间，将记录你的个人遗传信息，对什么药物最敏感，医生将据此将记录你的个人遗传信息，对什么药物最敏感，医生将据此为每个人设计预防方案，通过生活方式的改变，躲开许多致为每个人

34、设计预防方案，通过生活方式的改变，躲开许多致命的遗传疾病的侵袭。命的遗传疾病的侵袭。 65ppt课件最近两年内，基因学专家有望按照对药物的不同反应，最近两年内，基因学专家有望按照对药物的不同反应，将人分成若干类型，届时便能够准确地判定出谁适合服将人分成若干类型，届时便能够准确地判定出谁适合服用哪种药。这就如同发给每人一张用哪种药。这就如同发给每人一张“基因身份证基因身份证”。基因身份证中包含着比人的指纹更为复杂、更有价值基因身份证中包含着比人的指纹更为复杂、更有价值的东西。所有愿意获取这一身份证的人都会得到如下的的东西。所有愿意获取这一身份证的人都会得到如下的信息：信息：适合于什么药物，不适合

35、于什么药物；自身容易适合于什么药物，不适合于什么药物；自身容易感染何种疾病，而罹患某些疾病的机会则微乎其微。感染何种疾病，而罹患某些疾病的机会则微乎其微。婴儿在呱呱坠地时候便可以得到自己的婴儿在呱呱坠地时候便可以得到自己的“基因身份基因身份证证” ” 。美国已有人植入人体基因芯片。美国已有人植入人体基因芯片( “( “随身携带随身携带”的身份证的身份证) )。 66ppt课件生物芯片技术的主要应用生物芯片技术的主要应用 19981998年底，美国科学促进会将基因芯片技术列为年底，美国科学促进会将基因芯片技术列为19981998年度自然科学领域十大进展之一。年度自然科学领域十大进展之一。一些科学

36、家把基一些科学家把基因芯片称为因芯片称为“可以随身携带的微型实验室可以随身携带的微型实验室”。 DNADNA芯片可用于大规模筛查基因突变所引起的疾病芯片可用于大规模筛查基因突变所引起的疾病； 分析基因组及发现新基因等具有很大的优势分析基因组及发现新基因等具有很大的优势；DNADNA芯片技术用于基因组分析时，具有样品用量小、信息量芯片技术用于基因组分析时，具有样品用量小、信息量大、分析方法简易快速、自动化程度高等多项优点，特别适合于寻大、分析方法简易快速、自动化程度高等多项优点，特别适合于寻找新基因、基因表达检测、突变检测、基因组多态性分析和基因文找新基因、基因表达检测、突变检测、基因组多态性分

37、析和基因文库作图以及杂交测序等方面。库作图以及杂交测序等方面。 医学、化学、新药开发、司法鉴定、农业技术和食医学、化学、新药开发、司法鉴定、农业技术和食品技术领域也具有广泛的应用；品技术领域也具有广泛的应用；67ppt课件 从经济效益来说，生物芯片最大的应用领域可能就是开从经济效益来说，生物芯片最大的应用领域可能就是开发新药。目前已经有多家制药企业介入芯片的开发。由于存发新药。目前已经有多家制药企业介入芯片的开发。由于存在个体差异，可以说没有一种药物可以适用于所有的病人。在个体差异，可以说没有一种药物可以适用于所有的病人。因此，因此，根据每个人的特有的基因开发出专用药物，即个性化根据每个人的特

38、有的基因开发出专用药物，即个性化药物，将成为药物治疗学上的一次质的飞跃。药物，将成为药物治疗学上的一次质的飞跃。这就要快速分这就要快速分析病人的多个基因已确定用药的方案，基因芯片技术将是最析病人的多个基因已确定用药的方案，基因芯片技术将是最佳选择。佳选择。 68ppt课件 面对生物芯片的巨大产业，我国的科学家们也积极行动，面对生物芯片的巨大产业，我国的科学家们也积极行动，研制开发出我国自主知识产权的生物芯片，在医用生物芯片研研制开发出我国自主知识产权的生物芯片，在医用生物芯片研究和工程技术的某些方面达到了国际先进水平。究和工程技术的某些方面达到了国际先进水平。20002000年年1010月，月

39、，清华大学生物芯片研究开发中心程京教授在国际生物芯片技术清华大学生物芯片研究开发中心程京教授在国际生物芯片技术大会上宣布，他们已经研制出世界上第一个大会上宣布，他们已经研制出世界上第一个1 1平方厘米大小的多平方厘米大小的多力生物芯片平台系统。力生物芯片平台系统。利用它可以在指甲大小的芯片上建立缩利用它可以在指甲大小的芯片上建立缩微实验室，用于医学基础研究、疾病诊断、司法鉴定、食品卫微实验室，用于医学基础研究、疾病诊断、司法鉴定、食品卫生监督、航天、环保等领域的分析检测。上述成果表明，虽然生监督、航天、环保等领域的分析检测。上述成果表明，虽然中国在生物芯片领域起步较晚，与美国、欧洲、日本相比在

40、实中国在生物芯片领域起步较晚，与美国、欧洲、日本相比在实际制作实物的能力方面，还有相当差距，但在某些想法和构思际制作实物的能力方面，还有相当差距，但在某些想法和构思方面走到了国际前沿。方面走到了国际前沿。69ppt课件蛇蛇田鼠田鼠热血动物身体热血动物身体向外散热向外散热蛇通过感受器蛇通过感受器探测到热源探测到热源生物仿生：生物仿生： 蛇的红外探测蛇的红外探测70ppt课件71ppt课件Corresponding author: Yuangen Wu, E-mail: ,College of Chemical Engineering, GuiZhou University Content of

41、BiotechnologyPART 1 PART 1 生命科学基础生命科学基础第一章第一章 元素与分子元素与分子第二章第二章 细胞与生命细胞与生命第三章第三章 起源与进化起源与进化第四章第四章 代谢与能量代谢与能量 72ppt课件Corresponding author: Yuangen Wu, E-mail: ,College of Chemical Engineering, GuiZhou University Content of BiotechnologyPART 2 PART 2 主要生物技术主要生物技术第五章第五章 发酵工程发酵工程第六章第六章 酶酶 工工 程程第七章第七章 细胞工

42、程细胞工程第八章第八章 基因工程基因工程73ppt课件Corresponding author: Yuangen Wu, E-mail: ,College of Chemical Engineering, GuiZhou University Content of BiotechnologyPART 3 PART 3 生物技术应用生物技术应用第九章第九章 生物技术与健康生物技术与健康第十章第十章 生物技术与农业生物技术与农业第十一章第十一章 生物技术与环境生物技术与环境第十二章第十二章 生物技术与能源生物技术与能源 74ppt课件展望与预测展望与预测75ppt课件Corresponding E

43、-mail: 掌握以下内容：掌握以下内容：1. 1.名词解释：生物技术名词解释：生物技术( (生物工程生物工程) )及其主要研究领域及其主要研究领域( (发酵工程、生化反应工程、酶工程、细胞工程、基发酵工程、生化反应工程、酶工程、细胞工程、基因工程、蛋白质工程因工程、蛋白质工程) )。2.2. 核酸核酸(DNA(DNA分子分子) )杂交的原理及操作。杂交的原理及操作。 【样品样品DNADNA提取提取 变性变性( (加热加热9090或或调高调高pH) pH) 与另一与另一条已知经放射性同位素或荧光标记的条已知经放射性同位素或荧光标记的DNA(DNA(探针探针,Probe),Probe)杂交杂交( (温度调整为温度调整为373760) 60) 结果判断结果判断( (若能稳定形若能稳定形成双链，则表明样品成双链，则表明样品DNADNA与已知与已知DNADNA有同源性有同源性) )】 76ppt课件Corresponding E-mail: 1. 1.生命的基本特征。生命的基本特征。2.2. 生物技术研究的领域及进展。生物技术研究的领域及进展。 3.3. 生物芯片的种类生物芯片的种类(DNA(DNA芯片、基因芯片、蛋白质芯芯片、基因芯片、蛋白质芯片片) )及应用。及应用。4.4. SouthernSouthern印迹杂交印迹杂交。了解以下内容：了解以下内容：77ppt课件