动物生物技术动物生物技术郑嵘郑嵘动物科技学院动物科技学院v超级细菌超级细菌一切耐药菌的统称一切耐药菌的统称金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌新德里金属新德里金属内酰胺酶内酰胺酶-1New Delhi metallo-lactamase 1，简称简称NDM-1 ）v可以跨越不同的细菌种类，可可以跨越不同的细菌种类，可以广泛存在于各种细菌的以广泛存在于各种细菌的DNA线粒体中，以线粒体中，以DNA的结构出现，的结构出现，因此被称为质体因此被称为质体v它可以在细菌中自由复制和移它可以在细菌中自由复制和移动，从而使这种病菌拥有传播动，从而使这种病菌拥有传播和变异的惊人潜能和变异的惊人潜能 NDM-1艾滋病病毒天花病毒流感病毒禽流感病毒禽流感病毒图解禽流感病毒图解美国威斯康星州麦迪逊大学美国威斯康星州麦迪逊大学Yoshihiro Kawaoka教授为首教授为首的美日科学家小组，发现禽流感病毒和人类流感病毒锁定的美日科学家小组，发现禽流感病毒和人类流感病毒锁定的受体略微不同。研究结果发表在的受体略微不同。研究结果发表在2006年年22日的日的自然自然杂志上。杂志上。 2007年年12月，江苏南京父子同感染人高致病性禽月，江苏南京父子同感染人高致病性禽流感，世卫组织不排除人传人流感，世卫组织不排除人传人流感病毒基因组含有流感病毒基因组含有8个个RNA片段，已知可以编码片段，已知可以编码11种病毒蛋白质种病毒蛋白质;PB1是病毒是病毒RNA聚合酶的催化亚基，负责病毒聚合酶的催化亚基，负责病毒RNA的复制以及转录；的复制以及转录；PB2是负责以一种称为是负责以一种称为“Snatch”的方式夺取宿主的方式夺取宿主mRNA的的CAP帽子结构帽子结构用于病毒用于病毒mRNA转录转录;PA亚基不但参与病毒复制过程，而且还参与病毒亚基不但参与病毒复制过程，而且还参与病毒RNA转录、内切核酸酶转录、内切核酸酶活性、具有蛋白酶活性以及参与病毒粒子组装等多种病毒活动过程活性、具有蛋白酶活性以及参与病毒粒子组装等多种病毒活动过程我国科学家完成禽流感我国科学家完成禽流感病毒病毒关键结构解析病毒病毒关键结构解析 v甲型甲型H1N1流感病毒：人流感流感病毒：人流感病毒、北美禽流感病毒、北病毒、北美禽流感病毒、北美、欧、亚猪流感病毒基因美、欧、亚猪流感病毒基因?卫生部长陈竺试种第卫生部长陈竺试种第二针国产甲流疫苗二针国产甲流疫苗蓝耳病又称猪的繁殖与呼吸综合征（蓝耳病又称猪的繁殖与呼吸综合征（PRRS），是由动脉炎病），是由动脉炎病毒科中的猪繁殖与呼吸综合征病毒引起的，以繁殖障碍、呼吸毒科中的猪繁殖与呼吸综合征病毒引起的，以繁殖障碍、呼吸困难、耳朵蓝紫、并发其他传染病为主要特征。困难、耳朵蓝紫、并发其他传染病为主要特征。 口蹄疫口蹄疫 病原体：病原体： 口蹄疫病毒口蹄疫病毒手足口病手足口病 病原体：病原体： 肠道病毒肠道病毒1 1、绪论、绪论2 2、分子生物学基础、分子生物学基础3 3、动物基因工程基础、动物基因工程基础4 4、动物细胞工程、动物细胞工程5 5、动物胚胎工程、动物胚胎工程6 6、动物细胞核移植、动物细胞核移植7 7、干细胞技术、干细胞技术8 8、转基因动物技术、转基因动物技术9 9、基因敲除和、基因敲除和RNARNA干涉干涉1010、动物分子标记辅助育种技术、动物分子标记辅助育种技术1111、动物分子诊断及免疫技术、动物分子诊断及免疫技术1212、动物营养生物技术、动物营养生物技术第一章第一章 绪论绪论一、动物生物技术概述一、动物生物技术概述二、动物生物技术的发展历程及其应用二、动物生物技术的发展历程及其应用三、动物生物技术发展趋势三、动物生物技术发展趋势四、前景四、前景五、生物技术与中国五、生物技术与中国六、面临问题六、面临问题一、动物生物技术的概念一、动物生物技术的概念1 1、现代生物技术的产生、现代生物技术的产生v1919世纪，人类有意识地利用酵母进行大规模发酵生产；世纪，人类有意识地利用酵母进行大规模发酵生产；1928年，年，Flemming发现了青发现了青霉素霉素 抗生素；抗生素；澳大利亚病理学家霍华德澳大利亚病理学家霍华德.弗罗里因进行青霉素化学弗罗里因进行青霉素化学制剂的研究制剂的研究 青霉素发明者、英国科学青霉素发明者、英国科学家弗莱明在他的实验室内家弗莱明在他的实验室内2020世纪世纪4040年代，获取细菌的次生代年代，获取细菌的次生代谢代谢物谢代谢物 抗生素工业；抗生素工业；2020世纪世纪5050年代，氨基酸发酵工业；年代，氨基酸发酵工业；2020世纪世纪6060年代，酶制剂工业；年代，酶制剂工业；v19821982年，国际合作及发展组织对生物技术这年，国际合作及发展组织对生物技术这一名词进行了重新一名词进行了重新定义定义：v生物技术是应用自然科学及工程学的原理，生物技术是应用自然科学及工程学的原理，依靠微生物、动物、植物体作为反应器将物依靠微生物、动物、植物体作为反应器将物料进行加工以提供产品来为社会服务的技术。料进行加工以提供产品来为社会服务的技术。动物生物技术：动物生物技术：v以动物为主要研究对象，采用基因工程、细胞工程、以动物为主要研究对象，采用基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程、发酵（微生物）工程等现代酶工程、蛋白质工程、发酵（微生物）工程等现代生物技术对动物品质和性状进行改造的生物技术，生物技术对动物品质和性状进行改造的生物技术，包括获得新型生物制品或饲料添加剂，培育高产、包括获得新型生物制品或饲料添加剂，培育高产、优质、抗逆的畜禽品种，是生物技术的重要组成部优质、抗逆的畜禽品种，是生物技术的重要组成部分。分。 基因工程基因工程( (DNADNA重组技术重组技术) ) 细胞工程细胞工程( (细胞杂交技术、细胞组织培细胞杂交技术、细胞组织培 养和体细胞杂交技术养和体细胞杂交技术) ) 酶工程酶工程 微生物工程微生物工程 蛋白质工程蛋白质工程生生物物技技术术v基因工程基因工程 应用人工方法把不同生物的遗传物质从细胞中应用人工方法把不同生物的遗传物质从细胞中分离出来，在体外进行切割和拼接，并将重组后的分离出来，在体外进行切割和拼接，并将重组后的DNADNA导入某种宿主或个体，从而改变它们的遗传特征，导入某种宿主或个体，从而改变它们的遗传特征，育成新的品种或使新的遗传信息在新的宿主细胞或育成新的品种或使新的遗传信息在新的宿主细胞或个体中大量表达，以获得基因产物（多肽或蛋白质）个体中大量表达，以获得基因产物（多肽或蛋白质）1953年，年，Waston和和Crick发现发现DNA双螺旋结构双螺旋结构1973年，年，Herert Boyer和和Stanley Cohen完成第一个完成第一个DNA重组实验重组实验HerbertBoyer1972年, Boyer获得第一个重组DNA分子v细胞工程：细胞工程： 指以细胞为基本单位，在体外条件下进行培育、指以细胞为基本单位，在体外条件下进行培育、繁殖，或人为地使细胞某些生物学特征按照人们的繁殖，或人为地使细胞某些生物学特征按照人们的意愿改良和创造新品种，加速繁殖动植物个体，获意愿改良和创造新品种，加速繁殖动植物个体，获得某种有用的物质的技术。得某种有用的物质的技术。l单单单单细胞细胞细胞细胞藻类培养藻类培养藻类培养藻类培养n 细胞细胞工程工程一一些些单单细细胞胞低低等等植植物物如如单单细细胞胞藻藻类类的的大大规规模模培培养养成成为为细细胞胞工工程程的重要组成部分的重要组成部分获获得得蛋蛋白白质质资资源源、营营养养食食品品、精精细细化化工工产产品等等品等等l高等植物细胞培养高等植物细胞培养高等植物细胞培养高等植物细胞培养n 细胞细胞工程工程高高等等植植物物细细胞胞具具有有全全能能性性。从从高高等等植植物物的的幼幼胚胚、根根、茎茎、叶叶、花花和和果果实实等等不不同同器器官官的的组组织织中中分分离离的的单单个个细细胞胞，经经过过特特殊殊培培养养形形成成愈愈伤伤组组织织，并并可可进一步诱导生成完整的植株进一步诱导生成完整的植株。v利用动物细胞工程生产一些药品，如红细胞生成素、抗血友病因子、组织纤溶酶原激活物（tPA）等等n 细 胞 工程l动物动物细胞细胞培养培养l细胞融合、细胞重组、杂交瘤技术细胞融合、细胞重组、杂交瘤技术细胞融合、细胞重组、杂交瘤技术细胞融合、细胞重组、杂交瘤技术n 细胞细胞工程工程细细胞胞融融合合是是将将不不同同种种类类的的两两种种细细胞胞经经过过特特殊殊处处理理后后放放在在一一起起，在在某某些些促促融融因因子子作作用用下下发发生生融融合合，形成杂种细胞。形成杂种细胞。细细胞胞重重组组是是把把不不同同种种类类的的细细胞胞的的部部件件重重新新组组合合装装配配，包包括括核核的的移移植植、叶叶绿绿体体移移植植、核糖体重建及线粒体装配等。核糖体重建及线粒体装配等。杂杂交交瘤瘤技技术术是是通通过过细细胞胞融融合合产生特异杂交瘤细胞产生特异杂交瘤细胞。v酶工程：酶工程： 指利用酶、细胞器或细胞所具有的催化功能，或指利用酶、细胞器或细胞所具有的催化功能，或对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过程对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的一种技术。来生产人类所需产品的一种技术。v发酵工程：发酵工程： 利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程中的特殊性等特点，在合适的条件下，通过谢过程中的特殊性等特点，在合适的条件下，通过现代化工程技术手段，利用微生物特定功能生产出现代化工程技术手段，利用微生物特定功能生产出人类所需产品的一种技术。人类所需产品的一种技术。v蛋白质工程蛋白质工程 指在基因工程的基础上，结合蛋白质晶体学、计指在基因工程的基础上，结合蛋白质晶体学、计算机辅助设计和蛋白质化学等多学科知识，通过基算机辅助设计和蛋白质化学等多学科知识，通过基因的人工定向改造等手段，从而达到对蛋白质进行因的人工定向改造等手段，从而达到对蛋白质进行修饰、改造、拼接以产生能满足人类需要的新型蛋修饰、改造、拼接以产生能满足人类需要的新型蛋白质的一种技术。白质的一种技术。v1917, Karl Ereky首次使用首次使用“生物技术生物技术”这一名词这一名词v1943，大规模工业生产青霉素，大规模工业生产青霉素v1944，Avery,MacLeod 和和McCarty通过实验证明通过实验证明DNA是遗传物质是遗传物质v1953，Watson和和Crick阐明了阐明了DNA的双螺旋结构的双螺旋结构v1961， 生物技术和生物工程生物技术和生物工程杂志创刊杂志创刊二、发展：二、发展：v1961196119661966，破译遗传密码，破译遗传密码v19701970，分离出第一个限制性内切酶，分离出第一个限制性内切酶v19721972，KhoranaKhorana等人合成了完整的等人合成了完整的tRNAtRNA基因基因v19731973，BoyerBoyer和和CohenCohen建立了建立了DNADNA重组技术重组技术v1975, Kohler1975, Kohler和和MilsteinMilstein建立了单克隆抗体技术建立了单克隆抗体技术v19761976，第一个，第一个DNADNA重组技术规则问世重组技术规则问世v19781978，GenentechGenentech公司在大肠杆菌中表达出胰岛素公司在大肠杆菌中表达出胰岛素v19801980，美国最高法院对，美国最高法院对DiamondDiamond和和ChakrabartyChakrabarty专利案作出裁专利案作出裁定，认为经基因工程操作的微生物可获得专利定，认为经基因工程操作的微生物可获得专利v19811981，第一台商业化生产的，第一台商业化生产的DNADNA自动测序仪诞生自动测序仪诞生 第一个单克隆抗体诊断试剂盒在美国被批准使用第一个单克隆抗体诊断试剂盒在美国被批准使用v19821982，用，用DNADNA重组技术生产的第一个重组技术生产的第一个动物疫苗动物疫苗在欧洲获得批准在欧洲获得批准v19831983，基因工程，基因工程Ti Ti 质粒用于植物转化质粒用于植物转化v19881988，美国授予对肿瘤敏感的基因工程属以专利，美国授予对肿瘤敏感的基因工程属以专利 PCRPCR方法问世方法问世v19901990，美国批准第一个，美国批准第一个体细胞基因治疗方案体细胞基因治疗方案v19971997，英国科学家培养出第一只，英国科学家培养出第一只克隆绵羊多莉克隆绵羊多莉v19981998，美国批准艾滋病疫苗可以进行人体试验，美国批准艾滋病疫苗可以进行人体试验 日本科学家培养出日本科学家培养出克隆牛，克隆牛，英美等国培养出英美等国培养出克隆鼠克隆鼠v20002000，英国科学家培养出，英国科学家培养出转基因克隆猪转基因克隆猪v20012001，人类基因组框架图公布人类基因组框架图公布v20022002，水稻基因组框架图公布，水稻基因组框架图公布 小鼠基因组框架图公布小鼠基因组框架图公布v20032003，中国科学家研制的重组腺病毒，中国科学家研制的重组腺病毒p53p53注射液获得国家注射液获得国家食品药物监督管理局批准的新药证书，成为世界上第一个获食品药物监督管理局批准的新药证书，成为世界上第一个获得正式批准的基因治疗药物得正式批准的基因治疗药物v20042004，英国当局（，英国当局（Human Human FertilisationFertilisation and Embryology and Embryology Authority,HFEAAuthority,HFEA）首次批准英国一科研单位进行人类细胞核）首次批准英国一科研单位进行人类细胞核移植治疗克隆治疗移植治疗克隆治疗v20072007，猪基因组测序结果公布，猪基因组测序结果公布v20072007，首次绘出狗的基因组序列草图，首次绘出狗的基因组序列草图v20082008，英国成功制造人兽混合胚胎成活，英国成功制造人兽混合胚胎成活3 3天天v20082008，大熊猫，大熊猫“晶晶晶晶”基因组框架图绘制完成基因组框架图绘制完成v20082008，日本科学家成功克隆冷冻，日本科学家成功克隆冷冻1616年死亡老鼠年死亡老鼠v20092009，英国科学家诱导出精子样细胞，英国科学家诱导出精子样细胞？克隆技术的发展克隆技术的发展v19381938年：德国科学家首次提出克隆的设想。年：德国科学家首次提出克隆的设想。v19521952年：科学家开始用青蛙克隆试验。年：科学家开始用青蛙克隆试验。v19701970年：克隆青蛙试验取得突破，据称，青蛙卵发年：克隆青蛙试验取得突破，据称，青蛙卵发育成为了蝌蚪，但是在开始进食后死亡。育成为了蝌蚪，但是在开始进食后死亡。v19811981年：科学家进行克隆鼠试验，据称，用鼠胚胎年：科学家进行克隆鼠试验，据称，用鼠胚胎细胞培育出了发育正常的鼠。细胞培育出了发育正常的鼠。v19841984年：第一只年：第一只胚胎胚胎克隆羊诞生。克隆羊诞生。v19971997年年2 2月月2424日：英国罗斯林研究所宣布克隆羊日：英国罗斯林研究所宣布克隆羊培育成功。他们用取自一只培育成功。他们用取自一只6 6岁成年羊的乳腺细岁成年羊的乳腺细胞培育成功一只克隆羊。胞培育成功一只克隆羊。277277次次乳乳腺腺细细胞胞核核移移植植实实验验；获获得得2929个个发发育育为为8 8细细胞胞的的“胚胚”；1313头代孕母亲头代孕母亲几点说明几点说明v任任何何一一个个高高等等动动物物的的细细胞胞或或个个体体都都有有两两套套独独立立的的遗传系统：遗传系统：一一套套是是我我们们所所熟熟知知的的由由细细胞胞核核里里的的全全部部基基因因所所组组成成的的遗遗传传系系统统，这这是是主主要要的的遗遗传传系系统统，负负责责生物体结构和细胞绝大部分的生命活动；生物体结构和细胞绝大部分的生命活动；另另一一套套是是由由细细胞胞质质里里的的线线粒粒体体和和叶叶绿绿体体的的DNADNA所所组组成成的的细细胞胞质质遗遗传传系系统统，植植物物的的细细胞胞质质遗遗传传系系统统有有线线粒粒体体和和叶叶绿绿体体两两种种，动动物物的的细细胞胞质质遗遗传系统只有线粒体一种。传系统只有线粒体一种。 （1 1）多利并不是与母体完全一样的克隆）多利并不是与母体完全一样的克隆v细细胞胞质质遗遗传传系系统统与与细细胞胞核核遗遗传传系系统统有有着着密密切切的的关关系系，但但线线粒粒体体和和叶叶绿绿体体DNADNA上上的的基基因因是是细细胞胞核核的的染染色色体体上上所所没没有有的的，因因此此，细细胞胞质质遗遗传传系系统统的的功功能能不不能能由由细细胞核遗传系统来代行。胞核遗传系统来代行。v由由于于动动物物的的精精子子不不为为后后代代提提供供细细胞胞质质，所所以以高高等等动动物物的的线线粒粒体体是是通通过过母母系系的的细细胞胞质质来来遗遗传传的的，即即其其后后代的所有线粒体都来自于母亲代的所有线粒体都来自于母亲，与父亲无关。，与父亲无关。v多多利利的的细细胞胞核核来来自自芬芬兰兰母母羊羊，但但线线粒粒体体DNADNA分分析析确确认认了了多多利利的的线线粒粒体体来来自自苏苏格格兰兰黑黑面面母母羊羊，由由于于线线粒粒体体在在细细胞胞生生命命活活动动中中具具有有极极其其重重要要的的功功能能，与与许许多多生生理理活活动动密密切切相相关关，因因此此多多利利在在生生理理上上与与其其母母体体也也会会有明显的差异有明显的差异。v多多利利的的诞诞生生显显示示了了用用生生物物技技术术复复制制与与母母体体完完全全一一样样的的个个体体的的可可能能性性：如如果果接接受受体体细细胞胞的的去去核核卵卵与与体体细细胞胞是是来来自自于于同同一一个个个个体体，则则所所得得的的复复制制体体的的细细胞胞质质与与细细胞胞核核里里的的基基因因都都与与母母体体是是完完全全一一样样的的，这这样样的的克克隆隆才才是是母母体体真真实实的复制品。的复制品。v女女性性有有可可能能用用自自身身的的体体细细胞胞和和自自身身的的去去核核卵卵细细胞胞克克隆隆出出与与自自己己的的遗遗传传组组成成、生生理理特特征征完完全全一一样样的的个个体体；而而克克隆隆技技术术不不可可能能用用男男性性的的体体细细胞胞复复制制出出与与原原来来个个体体在在遗遗传传上上完全相同的克隆。完全相同的克隆。（2）即使是女性，也不可能复制出 与自身心理完全一样的个体v心心理理的的形形成成不不仅仅与与个个人人的的遗遗传传相相关关，而而且且与与个个人人的的社社会会经经历历和和社社会会环环境境密密切切相相关关。（因因此此，对对于于人人这这种种以以心心智智和和社社会会性性为为其其本本质质特特征征的的生生物物，用用克克隆隆技技术术复复制制不不会会有有任任何何进进步步的意义。）的意义。）（3）通过体细胞克隆所得到的生物体与通过正常两性生殖产生的生物体在生存能力上可能会存在差别v动动物物的的体体细细胞胞的的最最多多分分裂裂次次数数是是有有限限制制的的，而而且且每每一一次次分分裂裂都都会会在在其其染染色色体体上上留留下下年年龄龄的的标标记记，这这种种母母体体的的真真实实复复制制品品的的生生理理年年龄龄也也可可能能与与它它的的实实际际出出生生年年龄龄会会不不一一致致，即即克克隆隆动动物物个个体体可可能能会会出出现现早早衰衰现现象象, ,对对多多利利所所进行的生理监测似乎也表明正是如此。进行的生理监测似乎也表明正是如此。克隆羊的意义克隆羊的意义v理理论论意意义义：证证明明已已分分化化的的高高等等动动物物的的体体细细胞胞仍仍然然具具有有潜潜在在的的遗遗传传表表达达全全能能性性，也也证证明明了了用用现现代代生生物物技技术术复复制制或或克克隆隆高高等等动动物物甚甚至至人人类类的的可可能性。能性。v1212生肖已经克隆了一半生肖已经克隆了一半1998年年2月月23日：英国日：英国PPL医疗公司宣布，该公司医疗公司宣布，该公司克隆出一头牛犊克隆出一头牛犊“杰弗逊杰弗逊”先生。先生。1998年年7月月5日：日：日本科学家宣布，日本科学家宣布，他们利用成年动物他们利用成年动物细胞克隆的两头牛细胞克隆的两头牛犊诞生。犊诞生。1998年年7月月22日：科学家采用一种新克隆技术，日：科学家采用一种新克隆技术，用成年鼠的体细胞成功地培育出了三代共用成年鼠的体细胞成功地培育出了三代共50多只多只克隆鼠，这是人类第一次用克隆动物克隆出克隆克隆鼠，这是人类第一次用克隆动物克隆出克隆动物。动物。v1999年年5月月31日：美日：美国夏威夷大学的科学家，国夏威夷大学的科学家，利用成年体细胞克隆出利用成年体细胞克隆出第一只第一只雄性雄性老鼠。老鼠。2000年年1月：美国科学家月：美国科学家宣布克隆猴成功，这只恒宣布克隆猴成功，这只恒河猴被命名为河猴被命名为“泰特拉泰特拉”。2000年年3月月14日：英国日：英国PPL公司宣公司宣布，他们成功克隆出布，他们成功克隆出5只克隆猪，这只克隆猪，这是人类首次培育出克隆猪。是人类首次培育出克隆猪。2001年年1月月27日：美国日：美国和意大利科学家宣布，他和意大利科学家宣布，他们将联手尝试克隆人。们将联手尝试克隆人。2003年年Dolly死亡。死亡。2001年年12月月22，美国科学家，美国科学家经经188次实验，培育出世界上次实验，培育出世界上第一只克隆猫第一只克隆猫 。2003年，美国成功克隆骡，法国克隆出大老鼠，韩年，美国成功克隆骡，法国克隆出大老鼠，韩国克隆出狗；国克隆出狗；2004年，美国又克隆出马。年，美国又克隆出马。 2000年年6月，月，中国第一只中国第一只体细胞克隆体细胞克隆羊阳阳羊阳阳2003年，年，2月月26日，日，阳阳喜做阳阳喜做太姥姥太姥姥五代同堂五代同堂2002年年1月月18日我国首只本土克隆牛日我国首只本土克隆牛“委委委委”诞生诞生中国第一头体细胞克隆猪中国第一头体细胞克隆猪 （20052005年年8 8月月5 5日）日）三、趋势：三、趋势：v基因操作技术基因操作技术日新月异；日新月异；v基因工程药物和疫苗基因工程药物和疫苗研究和开发突飞猛进；研究和开发突飞猛进；v转基因转基因植物和植物和动物动物取得重大突破；取得重大突破；v阐明生物体基因组及其编码蛋白质的结构与功能是当今生阐明生物体基因组及其编码蛋白质的结构与功能是当今生命科学发展的一个主流方向；命科学发展的一个主流方向；v基因治疗、细胞核移植克隆、胚胎干细胞等技术基因治疗、细胞核移植克隆、胚胎干细胞等技术取得重大取得重大研究进展；研究进展；v蛋白质工程；蛋白质工程；v信息技术飞速发展。信息技术飞速发展。v最终目标最终目标: :生产商业产品生产商业产品v典型的技术密集型产业；典型的技术密集型产业；市场迅速扩张；市场迅速扩张；世界各国政府高度重视；世界各国政府高度重视；生物制药是现代生物技术产业的支柱；生物制药是现代生物技术产业的支柱；现代生物技术产品不断增加；现代生物技术产品不断增加；经营现代生物技术产品的公司竞争强烈；经营现代生物技术产品的公司竞争强烈；研究目标日趋集中，生产产品更加专一；研究目标日趋集中，生产产品更加专一；医学生物技术产业化进程最快。医学生物技术产业化进程最快。四、现代生物技术的前景四、现代生物技术的前景1、对人类生活的影响、对人类生活的影响更加准确的诊断、预防或治愈传染病和遗传疾病；更加准确的诊断、预防或治愈传染病和遗传疾病；有效地提高作物的产量，获得具有抗虫、抗真菌、抗有效地提高作物的产量，获得具有抗虫、抗真菌、抗病毒、抗逆境等优良性状的植物；病毒、抗逆境等优良性状的植物；开发制造可以生产化学药物、生物多聚体、氨基酸、开发制造可以生产化学药物、生物多聚体、氨基酸、酶类和各种食品添加剂的微生物和动物细胞；酶类和各种食品添加剂的微生物和动物细胞；创造带有更多优良性状的家畜和其他动物；创造带有更多优良性状的家畜和其他动物；简化从环境中清除污染物和废弃物的程序。简化从环境中清除污染物和废弃物的程序。2、对人类社会及环境的影响、对人类社会及环境的影响经过基因改造的生物体是否会对其他生物体或环境造成经过基因改造的生物体是否会对其他生物体或环境造成危害；危害；使用和开发基因工程生物是否会降低自然界的遗传多样使用和开发基因工程生物是否会降低自然界的遗传多样性；性；人是否可以成为基因工程操作的对象；人是否可以成为基因工程操作的对象；基因诊断的程序会不会侵犯个人隐私；基因诊断的程序会不会侵犯个人隐私；农业生物技术是否会彻底改变传统的耕作方式；农业生物技术是否会彻底改变传统的耕作方式；用现代生物技术生产的药物进行治疗是否会压抑同样有用现代生物技术生产的药物进行治疗是否会压抑同样有效的传统的治疗方式效的传统的治疗方式发展中国家的生物多样性资源如何得到保护。等等发展中国家的生物多样性资源如何得到保护。等等v中国科学家参与了人类基因组计划中中国科学家参与了人类基因组计划中1 1人类基因组人类基因组序列的测定，成为人类基因组计划的唯一的发展中序列的测定，成为人类基因组计划的唯一的发展中国家；国家；v参与了新近启动的人类基因单核苷酸多态性（参与了新近启动的人类基因单核苷酸多态性（SNPSNP）的国际项目，承担的国际项目，承担1010的任务；的任务；v率先完成了籼稻品种基因组的框架图以及粳稻品种率先完成了籼稻品种基因组的框架图以及粳稻品种第四条染色体的精细序列分析。第四条染色体的精细序列分析。五、现代生物技术与中国五、现代生物技术与中国v20082008年年7 7月月9 9日，一个值得注意的日子日，一个值得注意的日子中中国国务院常务会议通过，投资国国务院常务会议通过，投资240240亿元人民币亿元人民币巨资，以期：巨资，以期：获得一批具有重要应用价值和自主知识产权的基获得一批具有重要应用价值和自主知识产权的基因因培育一批抗病虫、抗逆、优质、高产、高效的重培育一批抗病虫、抗逆、优质、高产、高效的重大转基因生物新品种大转基因生物新品种v转基因技术的发展转基因技术的发展从从19831983年首例转基因植物年首例转基因植物( (烟草和马铃薯烟草和马铃薯) )培育成培育成功开始，已经经历了功开始，已经经历了技术成熟期技术成熟期(1983(198319931993年年) )、以首例转基因作物延熟保鲜番茄在美国批准上市以首例转基因作物延熟保鲜番茄在美国批准上市为标志的为标志的产业发展期产业发展期(1994(199420052005年年) )、从、从20062006年年商业化种植面积超过商业化种植面积超过1 1亿公顷开始的亿公顷开始的战略机遇期战略机遇期(2006(200620162016年年) ) 1 1、农业生物技术：、农业生物技术： 转基因水稻、大豆、小麦、棉花、番茄、烟草转基因水稻、大豆、小麦、棉花、番茄、烟草等；转基因植物种植面积排在世界第等；转基因植物种植面积排在世界第4 4位，转基因抗位，转基因抗虫棉占棉花种植面积的虫棉占棉花种植面积的4040，是转基因植物种植增，是转基因植物种植增长率最高的国家；长率最高的国家；v遗传标记遗传标记 遗传育种遗传育种v生长激素生长激素 生产能力生产能力v转基因动物转基因动物 生物反应器生物反应器v体细胞克隆体细胞克隆v基因工程疫苗基因工程疫苗v动物胚胎工程动物胚胎工程v动物营养动物营养（2）、动物生物技术）、动物生物技术动物基动物基因工程因工程育种育种v乳腺生物反应器乳腺生物反应器荷兰荷兰 生产生产EPOEPO的转基因牛的转基因牛 年产值年产值4040亿亿 美元美元 英国英国 生产生产 - -胰蛋白酶制剂的转基因羊胰蛋白酶制剂的转基因羊 一杯羊奶一杯羊奶 60006000美元美元 中国中国中科院发育所中科院发育所 合作合作19981998年年6 6月得到两月得到两 扬州大学扬州大学 只体细胞克隆羊，能分只体细胞克隆羊，能分 泌乳腺药物泌乳腺药物优点：优点：1、产量高；、产量高； 2、质量好；、质量好； 生物活性最高生物活性最高 3、纯化工艺相对简单；、纯化工艺相对简单； 4、生产成本低。、生产成本低。v获得供器官移植的纯种猪需要：获得供器官移植的纯种猪需要： 去掉猪抗原性去掉猪抗原性 移入人抗凝血因子移入人抗凝血因子 近交近交 20 代约需代约需 20 年年v 克隆技术使纯种猪培育时间大为缩短。克隆技术使纯种猪培育时间大为缩短。v转基因动物研究还存在不少技术问题：转基因动物研究还存在不少技术问题：1、基因的内在作用了解尚不够深刻，难以构建具有、基因的内在作用了解尚不够深刻，难以构建具有可调控的高效表达的转化基因；可调控的高效表达的转化基因；2、外源、外源DNA在动物细胞染色体上的整合机制尚不清在动物细胞染色体上的整合机制尚不清楚；楚；3、有效性低；、有效性低；4、病毒基因可能从整合点脱离，成为染色体外的独、病毒基因可能从整合点脱离，成为染色体外的独立复制成分，恢复病毒特性，从而造成细胞功能紊立复制成分，恢复病毒特性，从而造成细胞功能紊乱或死亡；乱或死亡；5、动物模型与预期不符；、动物模型与预期不符；6、检测方法限制；、检测方法限制；7、转基因动物的生产性能不尽人意；、转基因动物的生产性能不尽人意；8、克隆繁殖出现基因异常比例超过、克隆繁殖出现基因异常比例超过40。胚胎工程技术：胚胎工程技术：v冷冻保存技术冷冻保存技术v胚胎移植胚胎移植v体外生产胚胎体外生产胚胎v胚胎克隆胚胎克隆v性别鉴定性别鉴定世界上第一只世界上第一只“人兽羊人兽羊”，有，有15的细胞来自人类的细胞来自人类科学家称人兽混合胚胎研究注定要失败科学家称人兽混合胚胎研究注定要失败人兽混合胚胎人兽混合胚胎存在遗传缺陷存在遗传缺陷兔子卵子用于人兔子卵子用于人兽混合胚胎培育兽混合胚胎培育贝纳蒂（右）贝纳蒂（右）6个孩子相继夭个孩子相继夭折，唯一的儿子爱德华（左）折，唯一的儿子爱德华（左）身患残疾身患残疾混合胚胎示意图混合胚胎示意图混合胚胎婴儿（两个妈一个爹）混合胚胎婴儿（两个妈一个爹）步骤：第一步：母亲有缺陷的线粒体步骤：第一步：母亲有缺陷的线粒体DNA卵子与父亲的精子受精卵子与父亲的精子受精 第二步：这对父母的受精卵移植到另一女性供者的健康卵子内第二步：这对父母的受精卵移植到另一女性供者的健康卵子内 第三步：改造后的胚胎重新嵌入母亲体内，最后结果是，孩子有第三步：改造后的胚胎重新嵌入母亲体内，最后结果是，孩子有三个基因上的父母三个基因上的父母2010年，英国纽卡斯尔大学的科学家利用三名成人基因培育出年，英国纽卡斯尔大学的科学家利用三名成人基因培育出了数十个混合人类胚胎，这宣布了了数十个混合人类胚胎，这宣布了“设计婴儿设计婴儿”时代的来临，时代的来临，理论上说混合人类胚胎虽能避免一些遗传疾病，然而在社会伦理论上说混合人类胚胎虽能避免一些遗传疾病，然而在社会伦理和法律上却引发了强烈的道德和法律争论理和法律上却引发了强烈的道德和法律争论 v动物营养动物营养1 1、酶制剂、酶制剂 纤维素分解酶、植酸酶、戊聚糖酶纤维素分解酶、植酸酶、戊聚糖酶2 2、甘露寡糖（替代抗生素）、甘露寡糖（替代抗生素）3 3、氨基酸微量元素螯合物、氨基酸微量元素螯合物4 4、合成氨基酸（赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸）、合成氨基酸（赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸）2 2、医药生物技术、医药生物技术（1）基因药物：中国已成功生产了重组乙肝疫苗，）基因药物：中国已成功生产了重组乙肝疫苗，人干扰素人干扰素1b(rhuIFN1b) 、人干扰素、人干扰素2a(rhuIFN2a)、人干扰、人干扰素素(rhuIFN)、重组腺病毒重组腺病毒p53抗癌注射液抗癌注射液、白细胞介、白细胞介素素2（rhuIL-2）、人红细胞生成素（）、人红细胞生成素（rhuEPO）、碱性成）、碱性成纤维细胞生长因子（纤维细胞生长因子（bFGF）、链激酶（）、链激酶（rSK）等）等20种药种药物。物。（2 2）基因治疗）基因治疗v实验室研究阶段实验室研究阶段 临床试验和应用阶段临床试验和应用阶段v肥胖病基因治疗、血液替器官代品开发、人基因转肥胖病基因治疗、血液替器官代品开发、人基因转化的猪器官移植化的猪器官移植v6161基因治疗病例为恶性肿瘤，基因治疗病例为恶性肿瘤，2424为艾滋病为艾滋病六、面临的问题：六、面临的问题：v创新能力不足而造成的过多的仿制；创新能力不足而造成的过多的仿制；v研究和开发投入严重不足；研究和开发投入严重不足；v生物技术开发与产业化的机制不很完善；生物技术开发与产业化的机制不很完善；v低水平的重复；低水平的重复；v专业和管理顶尖人才紧缺。专业和管理顶尖人才紧缺。