生物技术的应用

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1、第 六 章 生 物 技 术 的 应 用 医 药 卫 生 （ 医 药 生 物 技 术 ） 生 命 科 学 农 林 牧 渔 （ 农 业 生 物 技 术 ） 环 境 保 护 （ 环 境 生 物 技 术 ）生 命 科 学 直 观 影 响 的 相 关 领 域 人 类 面 临 与 生 命 科 学 相 关 的 六 大 问 题 环 境 污 染 资 源 枯 竭 生 态 破 坏 能 源 危 机 气 候 反 常 人 口 爆 炸以 绿 色 环 保 和 可 持 续 发 展 为 特 征 生 物 科 学 成 为 当 今 世 界 自 然 科 学 的 热 点 和 重 点 二 十 世 纪 后 叶 ， 分 子 生 物学 领 域 一

2、 系 列 突 破 性 成 就 ，使 生 命 科 学 在 自 然 科 学 中的 地 位 发 生 了 革 命 性 的 变化 ； 近 50年 生 命 科 学 的 发 展 超过 了 此 前 500年 的 总 和 建 立 在 实 验 室 研 究 基 础 上的 生 物 技 术 的 发 展 为 人 类带 来 了 巨 大 的 利 益 和 财 富 。 生 物 技 术 将 是 未 来 经 济 发 展 的 新 动 力第 一 次 技 术 革 命 工 业 革 命 解 放 人 的 双 手第 二 次 技 术 革 命 信 息 技 术 扩 展 人 的 大 脑第 三 次 技 术 革 命 生 物 技 术 改 造 生 命 本 身“

3、生 命 产 业 是 一 个 朝 阳 、 永 恒 的 产 业 ” 生 物 技 术 的 应 用 与 评 价q 人 类 基 因 组 计 划 （ HGP）q 动 物 克 隆 技 术q 生 物 技 术 与 医 药q 生 物 技 术 与 农 业q 生 物 技 术 与 工 业 q 生 物 技 术 与 食 品q 生 物 能 源q 生 物 技 术 与 环 境 第 一 节 人 类 基 因 组 研 究 Human Genomic Project 揭 开 生 命 的 奥 秘 u人 类 的 遗 传 信 息 以 核 苷 酸 顺 序 的 形 式 贮 存在 DNA分 子 中 ， 它 们 以 功 能 单 位 (基 因 )在 染

4、 色体 上 占 据 一 定 的 位 置u基 因 组 就 是 细 胞 内 遗 传 信 息 的 携 带 者 DNA的 总 体 。u人 类 基 因 组 包 含 着 决 定 人 类 生 、 老 、 病 、死 以 及 精 神 、 行 为 等 活 动 的 全 部 遗 传 信 息 。 人 类 基 因 组 计 划 HGP简 介n 人 类 基 因 组 计 划n 1990年 正 式 启 动 。n 美 国 、 英 国 、 法 国 、 德 国 、 日 本 和 我 国 科 学 家 共 同参 与 了 这 一 价 值 达 30亿 美 元 的 人 类 基 因 组 计 划 。n 计 划 旨 在 为 30多 亿 个 碱 基 对

5、构 成 的 人 类 基 因 组 作 图 、精 确 测 序 ， 基 因 鉴 定 和 功 能 分 析 ， 破 译 人 类 全 部 遗传 信 息 n 曼 哈 顿 计 划n 阿 波 罗 计 划 20世 纪 科 学 史 上 3个 里 程 碑 HGP的 意 义了 解 生 命 的 起 源 与 进 化认 识 种 属 之 间 和 个 体 之 间 存 在差 异 的 起 因五 种 “ 模 式 生 物 ” 基 因 组 的 研究 ： 大 肠 杆 菌 、 酵 母 、 线 虫 、 果蝇 和 小 鼠解 码 生 命 ， 认 识 自 身了 解 生 命 体 生 长 发 育 的 规 律认 识 疾 病 产 生 的 机 制 ， 掌 握

6、生老 病 死 规 律 疾 病 的 诊 断 和 治 疗 人 类 单 倍 体 基 因 组 n 含 32亿 碱 基 对 (bp)的 DNA序 列n 编 码 序 列 约 占 3%， 非 编 码 序 列 约 占 97%。n 包 括 约 3 4万 个 基 因 ， 分 布 于 22条 常 染 色 体 和 X、 Y性 染色 体 。 人 类 基 因 组 计 划 人 类 基 因 组 研 究 的 技 术 原 理一 、 人 类 基 因 组 研 究 方 案 及 技 术 人 类 基 因 组 计 划 n 遗 传 图 谱 （ 连 锁 图 谱 ， linkage map)n 通 过 家 谱 分 析 和 测 量 不 同 性 状

7、一 起 遗 传 （ 即 连 锁 ） 的 频 率 ， 将 基 因 或其 它 DNA顺 序 标 定 在 染 色 体 上 构 建 连 锁 图n 单 位 ： 厘 摩 （ cM， 即 每 次 减 数 分 裂 的 重 组 频 率 为 1%） ； Mb水 平 的 标 记n 作 用n 确 定 基 因 或 DNA片 断 在 染 色 体 的 定 位n 各 基 因 或 DNA片 断 的 相 对 距 离n 方 法 ： 家 系 分 析 n 1 22染 色 体 ： 8个 家 系 134个 个 体n X染 色 体 ： 12家 系 ， 170个 个 体1 遗 传 图 谱 - 孟 德 尔 的 “ 新 生 ” 人 类 基 因 组

8、 计 划 2 物 理 图 谱 - 路 标 与 路 轨n 是 通 过 对 DNA的 化 学 测 度 而绘 制 的 ， 反 映 的 是 DNA序 列上 两 点 之 间 的 实 际 距 离n 目 的 ： 把 有 关 基 因 的 遗 传 信息 及 其 在 每 条 染 色 体 上 的 相对 位 置 线 性 而 系 统 地 排 列 出来 。 n 以 碱 基 对 的 数 目 为 衡 量 单 位 ，精 度 在 100kb水 平 人 类 基 因 组 计 划 第 21号 染 色 体 的 物 理 图 谱 3 大 片 段 外 源 DNA克 隆 体 系 人 类 基 因 组 计 划 酵 母 人 工 染 色 体 （ YAC

9、）克 隆 体 系 的 构 建 重 叠 群 组 建 （ 步 移 法 ） 4 DNA序 列 测 定 序 列 图 谱 - 重 中 之 重n DNA序 列 分 析 技 术 是 一个 包 括 制 备 DNA片 段 化及 碱 基 分 析 、 DNA信 息翻 译 的 多 阶 段 的 过 程n 通 过 测 序 得 到 基 因 组的 序 列 图 谱 人 类 基 因 组 计 划 Megabace 测 序 仪 3700 测 序 仪 人 类 基 因 组 计 划 人 类 基 因 组 计 划 现 在 ， 你 能 否 设 计 较 理想 的 人 基 因 组 计 划 ？ 人 类 基 因 组 测 序 完 成2003年 4月 14

10、日 ， 美 国 联 邦国 家 人 类 基 因 组 研 究 项 目 负责 人 弗 朗 西 斯 柯 林 斯 博 士在 华 盛 顿 宣 布 基 因 组 测 序 图已 由 美 、 英 、 日 、 德 、 法 、中 六 国 经 13年 努 力 完 成 5. 基 因 的 确 定 与 分 析 基 因 转 录 图 谱 - 生 命 的 乐 谱断 裂 基 因 人 类 基 因 组 计 划转 录 图 谱 是 在 识 别 基因 组 所 包 含 的 蛋 白 质编 码 序 列 的 基 础 上 绘制 的 有 关 基 因 序 列 、位 置 及 表 达 模 式 等 信息 的 图 谱 。 确 定 特 定 基 因 的 方 法n 通

11、过 DNA全 序 列 分 析 确 定 基 因n 根 据 人 类 基 因 组 DNA测 序 ， 利 用 计 算 机 分 析 ， 找 出 ORFn 功 能 克 隆n 根 据 基 因 的 功 能 ， 分 离 并 测 定 基 因 结 构 n 定 位 克 隆 ： 已 知 基 因 染 色 体 定 位 然 后 进 行 的 克 隆 n 已 完 成 几 十 个 疾 病 基 因 的 克 隆 分 离n 鉴 定 基 因n 据 基 因 编 码 蛋 白 质 的 氨 基 酸 序 列 分 析 蛋 白 质 的 类 型 、 功能 人 类 基 因 组 计 划 我 国 对 人 类 基 因 组 计 划 的 贡 献n 1994年 ， 我

12、 国 HGP在 吴 旻 、 强 伯 勤 、 陈 竺 、杨 焕 明 的 倡 导 下 启 动n 最 初 由 国 家 自 然 科 学 基 金 会 和 863高 科 技计 划 的 支 持 下 ， 先 后 启 动 了 “ 中 华 民 族 基因 组 中 若 干 位 点 基 因 结 构 的 研 究 ” 和 “ 重大 疾 病 相 关 基 因 的 定 位 、 克 隆 、 结 构 和 功能 研 究 ” ； n 1998年 在 上 海 成 立 了 南 方 基 因 中 心 ；n 1999年 在 北 京 成 立 了 北 方 人 类 基 因 组 中 心 ；n 1999年 7月 在 国 际 人 类 基 因 组 注 册 ，

13、得 到完 成 人 类 3号 染 色 体 短 臂 上 一 个 约 30Mb区域 的 测 序 任 务 ， 该 区 域 约 占 人 类 整 个 基 因组 的 1 。n 1999年 11月 12日 ： 科 技 部 、 中 科 院 、“ 863” 计 划 生 物 领 域 专 家 委 员 会 讨 论 决定 “ 863” 计 划 出 资 3000万 元 ， 中 科 院 出资 1000万 元 人 类 基 因 组 计 划 国 际 人 类 基 因 组 测 序 任 务 分 配 情 况人 类 基 因 组 计 划 遗 传 病 基 因 克 隆 重 大 突 破夏 家 辉 教 授 实 验 室1998年 克 隆 了 高 频 耳

14、 聋 疾 病 基 因 2001年 上 海 和 北 京 科 学 家 发 现 遗 传性 乳 光 牙 本 质 II型 基 因 人 类 基 因 组 计 划 后 基 因 组 时 代n 结 构 基 因 组 学 向 功 能 基 因 组 学 转 变n 研 究 基 因 表 达 、 调 控 ， 以 及 在 生 长 发育 、 疾 病 发 生 、 药 物 反 应 等 方 面 的 作用n 研 究 上 ： n 系 统 研 究 ： 不 是 针 对 单 个 基 因 或 蛋 白 ，而 是 对 一 个 细 胞 或 个 体 内 整 个 基 因 或蛋 白 质 的 研 究 ；n 组 学 研 究 ： 功 能 基 因 组 、 结 构 基

15、因 组 、蛋 白 质 组 学 n 技 术 上 ： 高 通 量 基 因 、 蛋 白 筛 选 与鉴 定 ， 基 因 敲 除 动 物 等n 在 基 因 的 功 能 与 利 用 上 有 望 突 破 第 二 节 克 隆 技 术 与 “ 多 莉 ”克 隆 ， 是 Clone的 译 音 ，意 为 生 物 体 通 过 细 胞 进 行的 无 性 繁 殖 形 成 的 基 因 型完 全 相 同 的 后 代 个 体 组 成的 种 群 ， 简 称 为 无 性 繁殖 。 从 细 胞 到 个 体n细 胞 分 化 ： 在 个 体发 育 中 ， 细 胞 后 代 在形 态 结 构 和 功 能 上 发生 差 异 的 过 程 。n细

16、 胞 全 能 性 ： 细 胞具 有 形 成 完 整 个 体 的潜 能 称 细 胞 全 能 性 。 克 隆 技 术 n植 物n分 化 成 熟 的 植 物 细 胞 体 ， 仍 有可 能 发 育 成 完 整 植 株 。n动 物n随 着 分 化 的 演 进 ， 分 化 成 熟 细胞 逐 渐 丧 失 其 分 化 潜 能 ,不 能 发育 成 为 完 整 的 动 物 个 体 。n实 验 证 明 ， 囊 胚 阶 段 的 细 胞 乃至 成 熟 的 体 细 胞 ， 保 持 着 全 套基 因 组 的 细 胞 核 仍 具 有 全 能 性 可 能 发 育 成 完 整 个 体 。n细 胞 质 中 有 着 决 定 细 胞

17、分 化 全能 性 的 物 质 ， 称 为 分 化 决 定 子。 决 定 动 物 细 胞 全 能 性 的 关 键在 于 细 胞 质 。 植 物 体 细 胞 具 有 全 能 性 克 隆 技 术 “ 多 莉 ” 羊 实 验 的 设 计 和 实 施 细 胞 工 程 材 料 多 莉 羊 与 生 母 ,1997n芬 兰 道 塞 特 绵 羊 ：n提 供 细 胞 核n苏 格 兰 黑 面 母 绵 羊 2只 ： n提 供 卵 细 胞n子 宫 :胚 胎 的 发 育 环 境 多 莉 的 生 母 实 验 过 程细 胞 核 受 体 黑 面 母 绵 羊 细 胞 核 供 体6岁 道 塞 特 母 绵 羊 培 养 于 0.5%胎

18、 牛 血 清 培 养 基 中 ， 使从 生 长 周 期 中 出 来 停 顿 于 G。34 36h取 出 核注 射 促 性 腺 激 素 释 激素 经 28-33 h 排 卵 乳 腺 细 胞 克 隆 技 术 移 入 苏 格 兰 黑 面母 羊 子 宫分 裂 成 长 至 桑 椹 期 或 囊 胚 期 克 隆 技 术 多 莉 羊 与 寄 母 ,1997 1998年 ,美 国 夏 威 夷 大 学 的 Yanagimachi等 成 功地 用 卵 丘 细 胞 进 行 了 小 鼠 的 克 隆 、 克 隆 再 克 隆按 供 体 细 胞 的 类 型 不 同 分 为 三 个 阶 段同 种 胚 胎 细 胞 克 隆同 种

19、体 细 胞 克 隆异 种 体 细 胞 克 隆动 物 克 隆 的 发 展 治疗性克隆 动物模型器官移植濒危动物转基因动物乳腺生物反应器基础研究遗传育种 克 隆生 产 蛋 白 质 药 物克 隆 技 术 及 其 应 用 移 植 日 期 :2001.5.12流 产 日 期 :2001.7.15移 植 日 期 :2001.5.3流 产 日 期 :2001.8.4 动 物 克 隆 研 究 中普 遍 存 在 的 问 题存 在 不 分 裂 胚供 体 核受 体 卵 细 胞受 胎 率 低 （ 26.2%） 流 产 率 高 (53.8%)克 隆 动 物 的 存 活率 低 （ 35.7%) 克 隆 技 术 第 三 节

20、 生 物 技 术 在 医 药卫 生 领 域 的 应 用 （ P171)生 物 制 药 （ 基 因 工 程 制 药 ）基 因 诊 断 （ Gene Diagnosis ）基 因 治 疗 （ and Gene Therapy）干 细 胞 工 程 一 、 生 物 医 药 行 业 的 特 点高 技 术 （ 精 细 和 密 集 的 技 术 ） 产 品 来 源 于 实 验 室 科 学 家 往 往 就 是 公 司 的 领 导 人高 投 入 尤 其 是 前 期 科 研 投 入 ,生 物 药 品 平 均 1 3亿 美 元 长 周 期 ： 一 个 新 的 生 物 药 品 需 要 6 8年 时 间高 利 润 美 A

21、mgen公 司 ， 开 发 上 市 的 EPO（ 促 红 细 胞 生 长 素 ） 、 细 胞 集 落 因 子（ G-SCF） 到 1997年 的 销 售 额 达 20亿 美 元高 风 险 全 世 界 不 超 过 100家 生 物 技 术 公 司 有 自 己 的 产 品 ;其 中 真 正 盈 利 的 公 司很 少 。 政 策 风 险 产 品 潜 在 安 全 风 险 基 本 方 法 是 ： 将 目 的 基 因 用 DNA重 组 的 方 法 连 接在 载 体 上 ， 然 后 将 载 体 导 入 靶 细 胞 ， 使 目 的 基因 在 靶 细 胞 中 得 到 表 达 ， 最 后 将 表 达 的 目 的

22、蛋白 质 提 纯 及 做 成 制 剂 ， 从 而 成 为 蛋 白 类 药 或 疫苗 。 二 、 基 因 工 程 制 药 1976年 第 一 家 基 因 工 程 技 术 开 发 药 物 的 公 司 建 立 ；1982年 第 一 个 基 因 工 程 药 物 重 组 人 胰 岛 素 正 式 生 产 ， 推 向 市 场2002年 全 球 生 物 技 术 公 司 总 数 已 达 4284家 ， 美 国 占 34 。2004年 基 因 重 组 生 物 技 术 药 物 的 年 销 售 额 已 经 突 破 400亿 美 元 ； 。2005年 市 场 上 的 生 物 技 术 药 物 达 到 200种 左 右 ，

23、 而 在 研 的 药 物 为600种 。全 世 界 已 有 2.5亿 人 使 用 生 物 技 术 药 物 和 疫 苗 。国 外 生 物 医 药 的 发 展 生 物 技 术 与 医 药 卫 生 1989年 我 国 批 准 了 第 一 个 在 我 国 生 产 的 基 因 工 程 药 物 -重 组 人 干 扰 素 1b 近 年 来 我 国 生 物 制 药 业 销 售 收 入 以 平 均 超 过 20%的 速 度 增长 。国 内 生 物 医 药 的 发 展 起 步 晚 ， 起 点 低 ， 但 发 展 迅 速 许 多 药 品 的 生 产 是 从 生 物 组 织中 提 取 的 。 受 材 料 来 源 限

24、制 产量 有 限 ， 其 价 格 往 往 十 分 昂 贵 。 如 胰 岛 素 长 期 以 来 只 能 依 靠 从猪 、 牛 等 动 物 的 胰 腺 中 提 取 。 将 合 成 的 胰 岛 素 基 因 导 入 大 肠杆 菌 ， 每 2000L培 养 液 就 能 产 生100g胰 岛 素 ！ 相 当 于 1000Kg猪胰 脏 中 提 取 的 量 。基 因 工 程 药 品 的 生 产 生 物 技 术 与 医 药 卫 生 生 物 反 应 器 将 外 源 基 因 在 动 、 植 物 体 内表 达 并 生 产 出 我 们 所 需 的 营养 （ 蛋 白 ） 或 工 业 用 原 材 料的 动 植 物 基 因

25、改 良 （ 操 作 ）的 个 体 称 为 生 物 反 应 器 。 动 物 乳 腺 生 物 反 应 器 生 产 药 用 蛋 白 质 技 术 原 理 与 操 作 主 要 是 依 据 转 基 因 技 术 动 物 生 物 反 应 器 ： 是 指 利 用 动 物 作 为 载 体 （ 平 台 ） 的 反应 器 体 系 。 生 物 技 术 与 医 药 卫 生 动 物 生 物 反 应 器 乳 腺 生 物 反 应 器 :使 外 源 基 因 在 哺 乳动 物 的 乳 腺 组 织 （ 上 皮 细 胞 ） 中 进行 特 异 表 达 我 们 需 要 的 蛋 白 产 物 ； 血 液 生 物 反 应 器 细 胞 生 物 反

26、 应 器 已 生 产 的 药 物 ： 2抗 胰 蛋 白 酶 、 抗 凝 血因 子 、 TPA 、 蛋 白 质 C 、 凝 血 因 子 、白 细 胞 介 素 22等 从 转 基 因 羊 的 羊 奶 中 提 取 出 治 疗 心 脏 病 的药 物 tPA（ 组 织 型 纤 溶 酶 原 激 活 物 ） 血 液 、 尿 腺 、 乳 腺 、 禽 卵 、 昆 虫目 前 已 制 作 成 功 并 产 生 重 大 社 会 、 经 济 效 益 （ 应 ） 的 乳 腺 生物 反 应 器 （ 动 物 ） 有 :转 基 因 牛 (荷 兰 Phraming公 司 -人 乳 铁 蛋 白 、 EPO)转 基 因 羊 （ 山 羊

27、 、 绵 羊 ） (英 PPL公 司 -抗 胰 蛋 白 酶 ; 美GTC-人 凝 血 酶 原 III)等 生 物 技 术 与 医 药 卫 生 治 疗 用 转 基 因 牛 研 究 的 时 间 与 资 金 要 求生 物 技 术 药 物 与 化 学 药 物 和 中 药 将 形 成 三 足 鼎 立 的 局 面生 物 技 术 与 医 药 卫 生 生 物 技 术 疫 苗n 生 物 技 术 疫 苗n DNA疫 苗n 基 因 缺 失 苗n 亚 单 位 疫 苗n 活 载 体 疫 苗 n 基 因 工 程 重 组 疫 苗 ： 禽 流感 病 毒 （ H5N2疫 苗 ， 应 用反 向 遗 传 操 作 技 术 ， 将 在

28、鸡 胚 中 增 殖 效 价 高 的 弱 毒PB2基 因 ， 与 其 它 血 清 型 基因 片 段 通 过 构 建 感 染 性 克隆 产 生 新 的 疫 苗 病 毒 二 、 基 因 诊 断 （ Gene Diagnosis）n G到 T一 个 碱 基 的 改 变 ， 决 定 了一 个 人 的 命 运n 小 皓 珩 出 生 23个 月 就 出 现 皮 疹 、便 血 等 病 状 ， 患 上 了 罕 见 的 原 发性 免 疫 缺 陷 病 。 n DNA序 列 分 析 ， 证 实 了 小 皓 珩 WAS蛋 白 基 因 的 1388位 核 苷 酸 由 G突变 为 T， 使 编 码 谷 氨 酸 的 密 码

29、GAG突 变 为 终 止 密 码 TAGn WAS蛋 白 突 变 为 无 功 能 的 WAS蛋 白 ，导 致 患 儿 血 小 板 减 少 ， 淋 巴 细 胞形 态 和 功 能 异 常 n 希 望 ： WAS目 前 已 经 可 以 用 骨 髓移 植 或 干 细 胞 移 植 根 治 通 过 从 患 者 体 内 提 取 样 本(DNA)用 基 因 检 测 方 法 来判 断 患 者 是 否 有 基 因 异 常或 携 带 病 原 微 生 物 的 方 法 ，就 是 基 因 诊 断 。生 物 技 术 与 医 药 卫 生 传 统 与 基 因 诊 断 的 比 较 传 统 的 诊 断n 望 问 听 触 经 验n

30、化 验 /检 验 微 生 物 、免 疫 学 、 生 物 化 学 、 病理 学 等 对 细 胞 、 组 织 、酶 、 代 谢 物 等 检 测 n 影 像 学 X线 、 B超 、 CT、核 磁 共 振 、 内 窥 镜 等n 特 殊 检 查 肌 电 /脑 电 /心 电 、 骨 密 度 等 基 因 诊 断n 应 用 分 子 生 物 学 方 法 ： 如PCR技 术 或 PCR与 分 子 杂 交标 记n 主 要 应 用 于n 先 天 遗 传 性 疾 患 （ 苯 丙 酮 尿症 、 血 红 蛋 白 病 ）n 后 天 基 因 突 变 引 起 的 疾 病（ 肿 瘤 、 糖 尿 病 ）n 病 原 生 物 的 侵 入

31、 （ 流 感 、 肝炎 、 艾 滋 病 ）n 个 体 识 别 、 法 医 物 证生 物 技 术 与 医 药 卫 生 感 染 性 疾 病 检 测n 利 用 PCR技 术 或 PCR与 分子 杂 交 标 记 相 结 合 ， 可 以快 速 准 确 地 检 测 出 病 原 性物 质 n乙 型 肝 炎 病 毒n丙 型 肝 炎 病 毒n结 核 杆 菌 和 疟 原 虫 的 分 型 n 公 安 司 法 系 统 罪 犯 及 受害 人 的 身 份 识 别 及 亲 子 鉴 定n 部 队 伤 亡 士 兵 的 身 份识 别 ； 印 尼 海 啸 中 死 难 人 员身 份 识 别n 保 安 个 人 DNA身 份 证 ，用

32、于 人 员 识 别 1985年 Jeffreys应 用 RFLP进 行 亲 子 鉴定 ,创 建 DNA指 纹 分 析 方 法Jeffreys和 DNA指 纹个 体 识 别 三 基 因 治 疗 （ Gene Therapy）目 前 ， 基 因 疗 法 的 对 象基 因 病 、 肿 瘤 、 心 血 管 病 、糖 尿 病 、 血 友 病 、 严 重 贫 血 、关 节 炎 、 爱 滋 病 等 15种 以 上 疑难 顽 症基 因 治 疗 人 类 遗 传 性 疾 病 ,仍 在探 索 阶 段基 因 治 疗 是 将 正 常 的 外 源 基 因 导 入 靶 细 胞 中 以 弥 补靶 细 胞 所 缺 失 或 突

33、变 的 基 因 、 或 抑 制 异 常 表 达 的 基 因生 物 技 术 与 医 药 卫 生 基 因 治 疗 的 策 略原 位 修 复 (基 因 修 复 ）对 有 缺 陷 的 基 因 在 原 来 位 置 上 进 行修 复 ， 使 该 基 因 恢 复 正 常基 因 替 代 疗 法治 疗 策 略 是 切 除 发 生 缺 陷 的 基 因 ，再 转 入 有 功 能 的 正 常基 因 增 强将 目 的 基 因 导 入 靶 细 胞 ， 目 的 基 因的 表 达 产 物 可 以 补 偿 缺 陷 细 胞 的功 能基 因 抑 制导 入 外 源 基 因 以 抑 制 原 有 的 基 因 ， 目 的 在 于 阻 断

34、有 害 基 因 的 表 达 生 物 技 术 与 医 药 卫 生 基 因 治 疗 掀 起 了 一 场 临 床 医 学 革 命 基 因 治 疗 的 基 本 方 式n 体 细 胞 介 导 的 基 因 治 疗 回 体 法 ex vivon 体 内 直 接 转 基 因 体 内 法 in vivo生 物 技 术 与 医 药 卫 生 基 因 治 疗 的 应 用 转 入 功 能 基 因 （ 单 基 因遗 传 病 ）n 血 友 病 B 薛 京 伦 等 用 逆转 录 病 毒 载 体 将 IX因 子 的cDNA至 血 友 病 B患 者 的 皮肤 成 纤 维 细 胞 中 ， 再 回 植患 者 皮 下 ， 患 者 凝

35、血 因 子IX的 表 达 明 显 增 高 ， 症 状得 到 改 善 n 重 症 综 合 性 免 疫 缺 乏 症（ SCID） n腺 苷 脱 氨 酶 （ ADA） 缺 乏 症是 常 染 色 体 隐 性 遗 传 的 致 死性 疾 病 ， 患 者 由 于 ADA缺 乏导 致 脱 苷 腺 氨 酸 增 多 ， 改 变了 甲 基 化 能 力 ， 致 使 淋 巴 细胞 受 损 ， 从 而 导 致 免 疫 缺 陷 生 物 技 术 与 医 药 卫 生n1990年 ， 首 次 将 ADA转基 因 T淋 巴 细 胞 注 射 到人 体 骨 髓 组 织 （ 患 有 腺 苷 脱 氨 酶 （ ADA）缺 乏 症 的 4岁

36、儿 童 ） ，治 疗 SCID 转 基 因 治 疗 的 问 题 与 危 险 性n 有 效 的 目 的 基 因 过 少 ；n 安 全 性 :导 入 的 基 因 缺 乏 调控 手 段 ；n 有 效 性 和 稳 定 性 ： 缺 少 高 效和 导 向 的 载 体 系 统 ；n 目 前 人 们 多 重 视 分 子 水 平 的研 究 而 忽 略 了 整 体 研 究 ， 对整 体 宏 观 水 平 缺 乏 了 解 。 1999年 9月 17日 ， 美 国 Arizona州 18岁的 青 年 格 尔 辛 格 在 宾 夕 法 尼 亚 大 学 人 类 基 因 治 疗 研 究 所 接 受 基 因 治 疗 4天 后不

37、幸 死 亡 ， 成 为 基 因 治 疗 实 施 以 来 第 1个 直 接 死 于 这 种 试 验 的 病 人 。 生 物 技 术 与 医 药 卫 生 四 创 建 遗 传 病 的 动 物 模 型 n 意 义n 研 究 癌 症 基 因 的 致 病 机 理 ； 癌 症 基 因 表 达 的 调 控 过程 ； 新 药 物 疗 效n 研 究 基 因 治 疗 的 良 好 材 料 n 目 前 已 建 立 了 人 类 的 动 脉 粥 样 硬 化 、 镰 刀 形 红细 胞 贫 血 、 初 老 期 痴 呆 症 、 自 身 免 疫 病 、 淋 巴组 织 生 成 、 真 皮 炎 及 前 列 腺 癌 等 遗 传 病 的

38、动 物模 型 生 物 技 术 与 医 药 卫 生 在 猴 子 的 未 受 精 卵 中 加 入 附 加基 因 （ 如 老 年 性 痴 呆 病 的 基 因 、 帕金 森 病 基 因 等 ） ， 并 利 用 它 成 功 培育 出 健 康 活 泼 的 小 猴 “ 安 迪 ” 。 加 快 针 对 这 类 疾 病 疫 苗 的 开 发研 究 。 通 过 研 究 “ 基 因 敲 除 ”的 小 鼠 将 帮 助 研 究 人 类 的癌 症 、 糖 尿 病 和 高 血 压 等慢 性 疾 病 与 遗 传 的 关 系 。 生 物 技 术 与 医 药 卫 生 五 干 细 胞 工 程n干 细 胞 是 指 尚 未 发 育 成

39、熟的 细 胞 ， 它 具 有 再 生 为 各种 组 织 器 官 的 潜 能 ， 可 称其 为 种 子 细 胞 。n是 一 类 具 有 自 我 更 新 和 分化 潜 能 的 细 胞 n具 有 多 能 性 ， 甚 至 全 能 性 干 细 胞 的 类 型n 全 能 干 细 胞n 它 具 有 形 成 完 整 个 体 的 分 化 潜能n 胚 胎 干 细 胞n 多 能 干 细 胞 n 具 有 分 化 出 多 种 细 胞 组 织 的 潜能 ， 失 去 了 发 育 成 完 整 个 体 的能 力n 专 能 干 细 胞n 只 能 向 一 种 类 型 或 密 切 相 关 的两 种 类 型 的 细 胞 分 化 Mic

40、roinjection Manipulation Facility生 物 技 术 与 医 药 卫 生 胚 胎 干 细 胞 具 有 发 育 成 所 有 细 胞 、 组 织 和 器 官 的 能 力 生 物 技 术 与 医 药 卫 生 生 物 技 术 与 医 药 卫 生 具 体 应 用 举 例骨 髓 移 植 造 血 干 细 胞n 造 血 干 细 胞 是 体 内 各 种 血 细 胞的 唯 一 来 源 ， 主 要 存 在 于 骨 髓 、脐 带 血 中 n 造 血 干 细 胞 的 移 植 是 治 疗 血 液系 统 疾 病 、 先 天 性 遗 传 疾 病 以及 多 发 性 和 转 移 性 恶 性 肿 瘤 疾

41、病 的 有 效 方 法 。 脐 血 干 细 胞 库 n 新 生 儿 脐 血 主 要 直 接 用 于血 液 病 和 免 疫 功 能 不 全 的临 床 治 疗 n 局 限 性 n 脐 血 采 集 量 有 限 ， 其 中 所含 的 核 细 胞 数 较 少 ， 不 能满 足 成 人 患 者 移 植 所 需 。 n 遗 传 病 第 四 节 生 物 技 术 在农 业 科 学 方 面 的 应 用 农 业 科 技 革 命n 20世 纪 初 开 始 的 农 业 科 技 革 命n 达 尔 文 、 孟 德 尔 （ 19世 纪 下 半 叶 ） ： 育 种 技 术 （ 30 ）n 李 比 希 、 缪 勒 （ 20世 纪

42、 30年 代 ） ： 化 肥 和 农 药 （ 50 ） 水 利 、 灌 溉 （ 20 ）以 育 种 技 术 和 农 业 化 学 技 术 为 主 导 的 第 一 次 农 业 科 技 革 命 ，建 立 了 现 代 农 业 。 n 20世 纪 下 半 叶 ， 2个 重 大 的 科 学 事 件 ， 拉 开 了 新 的 农 业 科技 革 命 的 序 幕 n DNA双 螺 旋 结 构 的 发 现 、 DNA重 组 成 功 ： 分 子 生 物 学 、 生 物 技 术n 计 算 机 、 信 息 技 术 ： 覆 盖 面 广 、 渗 透 性 极 强n 其 它 现 代 技 术n 航 空 航 天 、 自 动 控 制

43、、 新 型 材 料 、 先 进 制 造 等 生 物 技 术 引 发 的 生 物 育 种 细 胞 和 胚 胎 工 程 育 种 、 分 子 标 记 技 术 、 转 基 因 技术 等 已 趋 成 熟 ， 在 动 植 物 育 种 中 得 到 应 用n 高 产 、 稳 定 、 优 质 、 抗 虫 、 抗 病 、 除 草 剂 、 固 氮 酶 基因 等 如 ： 抗 除 草 剂 大 豆 、 抗 黄 矮 病 小 麦 、 抗 病 毒 马 铃薯 、 耐 贮 运 番 茄 n 动 物 品 质 改 良 、 提 高 动 物 快 速 生 长 能 力 或 抗 病 能 力 ；n 功 能 性 食 品 ： 可 饲 性 疫 苗 、 富

44、 含 VE的 不 饱 和 油 料 等生 物 技 术 与 农 业 科 学 转 基 因 植 物用 携 带 外 源 基 因 的 农 杆 菌 Ti质 粒 转 化 植 物 材 料 ， 使 外源 DNA与 植 物 染 色 体 DNA整 合 ， 通 过 进 一 步 组 织 培 养 ，转 化 的 植 物 材 料 分 化 成 愈 伤 组 织 ， 最 后 发 育 成 具 有 新性 状 的 完 整 植 株 转 基 因 植 物 生 物 技 术 与 农 业 科 学 n 有 35个 科 120多 种 转 基 因植 物 ， 一 些 重 要 的 农 作 物获 得 商 品 化 的 转 基 因 品 种n 种 植 面 积 迅 猛

45、发 展n 发 展 趋 势n 采 用 的 基 因 正 在 从 抗 除 草剂 、 抗 菌 素 、 抗 病 虫 害 基因 到 抗 逆 境 、 高 品 质 方 向发 展 。 n 由 单 个 质 量 性 状 基 因 向 多基 因 数 量 性 状 转 变 。n 植 物 反 应 器 生 产 稀 有 蛋 白转 基 因 植 物 现 状 及 趋 势 生 物 技 术 与 农 业 科 学 1、 生 物 技 术 与 粮 食 提 高 产 量 、 品 质n普 通 大 米 实 际 上 不 是 “ 健 康 食 品 ” 。n大 米 中 含 有 一 种 叫 做 肌 醇 六 磷 酸 的 小 分 子 ， 它 能 与 铁 紧紧 地 结

46、合 ， 使 得 小 肠 难 以 吸 收 食 物 中 的 铁 ； n以 大 米 为 主 食 的 人 ， 易 患 铁 缺 乏 症 而 导 致 贫 血哪 种 大 米 更 有 益 身 体 健 康 ？ n 转 基 因 水 稻 n “ 金 大 米 ” ： 转 入 胡 萝 卜 素 合 成 相 关 基 因 提 高 大 米 中维 生 素 A前 体 的 含 量 ， 以 减 少 亚 洲 人 普 遍 存 在 的 维 生 素 A缺 乏 症n 解 决 铁 吸 收 的 问 题 ， 往 “ 金 大 米 ” 中 再 转 入 三 种 基 因 ：n 一 种 是 来 自 真 菌 的 酶 基 因 ， 这 种 酶 能 够 把 肌 醇 六

47、 磷 酸 降 解 掉 ； n 一 种 是 来 自 菜 豆 的 铁 蛋 白 基 因 ， 铁 蛋 白 能 够 储 存 铁 ；n 还 有 一 种 是 来 自 印 度 香 米 的 基 因 ， 它 生 产 的 蛋 白 质 有 助 于 人 的肠 道 吸 收 铁n 低 过 敏 性 转 基 因 水 稻n 低 蛋 白 转 基 因 水 稻哪 种 大 米 更 有 益 身 体 健 康 ？ 超 级 杂 交 稻 2005年 5月 13日 ， 位 于 三 亚 市 田 独镇 新 村 田 洋 的 中 国 超 级 杂 交 稻 第 一块 “ 百 亩 片 试 种 示 范 田 ” 正 式 通 过了 海 南 省 级 验 收 。 经 由

48、全 国 多 位 农业 专 家 共 同 检 测 ， 这 批 超 级 杂 交 稻的 亩 产 高 达 833.23公 斤 。 功 能 稻 米 基 尔 米 ： 拥 有 降 血 压 、 改 善 睡 眠 、 减 肥 美容 等 功 能 的 大 米 ， 售 价 最 高 的 一 种 达 元 钱 斤 。 生 物 技 术 与 农 业 科 学 2、 抗 性 基 因 工 程 育 种n 基 因 工 程 为 培 育 抗 病 虫 的 作 物 提 供 了 新 的 手 段n 目 前 ， 已 经 获 得 的 转 基 因 抗 虫 农 作 物 包 括 烟 草 、 番 茄 、马 铃 薯 、 棉 花 、 玉 米 等n 在 抗 逆 境 育

49、种 上 的 应 用 为 克 服 干 旱 、 盐 碱 等 提 供新 思 路 n 美 国 斯 坦 福 大 学 把 仙 人 掌 基 因 导 入 小 麦 、 大 豆 等 作 物 ，育 成 抗 旱 、 抗 逆 的 新 品 种 。n 我 国 已 克 隆 了 耐 盐 碱 相 关 基 因 ， 通 过 遗 传 转 化 已 获 得 了 耐 盐 烟 草 、 水 稻 、 西 红 柿 、 草 莓 等 。 生 物 技 术 与 农 业 科 学 转 基 因 抗 虫 棉 我 国 是 世 界 上 最 大 的 棉 花 生 产国 和 消 费 国 ， 约 占 世 界 产 棉 总 量的 25%以 上 。 自 90年 代 以 来 ， 由

50、于 棉 铃 虫 在我 国 大 部 分 棉 区 持 续 性 大 发 生 或暴 发 ， 给 我 国 棉 花 生 产 带 来 了 巨大 的 威 胁 ， 棉 农 谈 虫 色 变 ， 面 积 、单 产 、 总 产 一 直 处 于 低 谷 的 徘 徊阶 段 。 n 我 国 现 已 有 18个 国 产 抗 虫 棉 品 种 通 过了 审 定 ， 目 前 种 植 的 转 基 因 品 种 中 约有 一 半 是 国 产 品 种 。 在 全 国 各 棉 区 正在 大 面 积 推 广 。 n 1990年 ， 美 国 利 用 生 物 技 术 ， 合 成 苏云 金 芽 孢 杆 菌 （ B.t） 杀 虫 基 因 ， 导入 棉

51、 花 获 得 抗 虫 转 基 因 棉 花 。n 抗 植 物 虫 害 的 基 因 有 多 种 ， 日 前 经 常使 用 的 主 要 有 三 种 ：n Bt基 因n 从 植 物 中 分 离 出 的 昆 虫 的 蛋 白 酶 抑制 剂 ， 其 中 应 用 最 广 泛 的 是 豇 豆 胰蛋 白 酶 抑 制 剂 基 因 (CpTI) n 植 物 凝 集 素 基 因 (lectin gene) 生 物 技 术 与 农 业 科 学 3、 花 卉 基 因 工 程n 花 色 工 程n 花 卉 香 味 工 程n 通 过 合 成 酶 的 引 入 ， 增 强 单 萜 的 合 成n 花 卉 保 鲜 n 通 过 导 入 反

52、 义 ACC合 成 酶 基 因 及 反 义ACC氧 化 酶 基 因 可 阻 止 乙 烯 生 化 合 成 ，延 长 花 期 和 鲜 切 花 寿 命 n 花 卉 抗 性 基 因 工 程 圆 个 缤 纷 的 梦 花 色 工 程n 花 色 素 主 要 由 类 黄 酮 、 类 胡 萝 卜素 、 生 物 碱 三 类 物 质 决 定 n 影 响 花 色 的 因 子 还 有 共 色 作 用 、液 泡 的 酸 碱 值 及 细 胞 的 形 状 等 生 物 技 术 与 农 业 科 学 基 因 工 程 改 变 花 色 的 途 径n 通 过 引 入 外 源 基 因 来 补 充某 些 品 种 缺 乏 合 成 某 些 颜色

53、 的 能 力n 利 用 反 义 RNA和 共 抑 制 技术 抑 制 基 因 的 活 性 ， 造 成无 色 底 物 的 积 累 ， 使 花 的颜 色 变 浅 或 变 成 无 色 星 条 、 网 状 ： 共 抑 制 法 、 反 义 RNA 技 术 黄 色 ： 直 接 导 入 外 源 结 构 基 因 n 花 卉 基 因 转 移 结 果 常 无 法 获 得 预 期 效 果n 由 于 育 成 蓝 色 月 季 需 要 同 时 具 备 三 个 条 件 ，即 翠 雀 素 的 合 成 、 黄 酮 醇 共 染 剂 和 较 高 的 PH值 ， 其 中 关 键 是 改 变 植 物 细 胞 液 泡 液 的 PH值 生

54、物 技 术 与 农 业 科 学 运 用 基 因 工 程 技 术 ， 不 但 可 以 培 养 优 质 、 高 产 、 抗 性 好 的 畜 、禽 新 品 种 ， 还 可 以 培 养 出 具 有 特 殊 用 途 的 动 物4、 在 畜 牧 业 中 的 应 用 生 物 技 术 与 农 业 科 学 中 国 科 学 院 水 生 生 物 研 究 所 朱 作 言 首 次 用 人 的 生 长 激 素 基因 (hGH)构 建 了 转 基 因 鱼 ， 制 作 的 主 要 目 的 是 提 高 生 长 速度 、 增 加 抗 逆 性 以 及 为 发 育 生 物 学 和 插 入 突 变 提 供 研 究 的材 料 。 使 用

55、 鱼 类 自 身 的 基 因 元 件 构 建 转 基 因 鱼 ， 可 以 解 决 基 因 表达 强 度 问 题 和 推 广 转 基 因 鱼 的 环 境 和 伦 理 道 德 问 题 。 自 1984年 以 来 先 后 进 行 了 泥 鳅 、 鲤 鱼 、 鲫 鱼 等 的 转 基 因 研究 。 5、 生 物 技 术 与 农 药n 绿 色 农 药 包 括 微 生 物 杀 虫 剂 、微 生 物 杀 菌 剂 、 农 畜 抗 菌 素 、植 物 源 农 药 等n 植 物 源 生 物 水 剂 农 药 （ 松 脂 酸 钠和 茶 皂 素 的 复 合 制 剂 、 苦 楝 油 ） n 生 物 农 药 菌 种 资 源 （

56、 苏 云 金 杆 菌 ）n 特 点n 环 保 ， 良 好 的 环 境 相 容 性n 先 天 弱 势 ： 药 效 慢 、 击 倒 慢 、 适应 力 差n 综 合 防 治 生 物 技 术 与 农 业 科 学 农 业 领 域 的 拓 展 n 拓 展 领 域n 向 食 品 轻 工 领 域 发 展 ： 酶 工 程 、 L-乳 酸 发 酵 工 程n 向 能 源 ： 燃 料 ： 石 油 （ 黑 金 ） 作 物 （ 绿 金 ） n 向 材 料 环 保 ： n 全 淀 粉 乳 酸 聚 合 塑 料 、 生 物 全 降 解 塑 料n 生 物 农 药 及 生 物 防 治 技 术n 发 展 趋 势n 生 物 资 源 创

57、 新 工 程 专 业 、 区 域 、 企 业 、 市 场 化n 传 统 农 业 “ 高 投 入 、 低 产 出 ” “ 低 投 入 、 高 产 出 ”n 投 身 生 命 科 学 生 物 技 术 与 农 业 科 学 第 六 节 生 物 技 术 在 食 品 领 域 的 应 用 (p181) n 主 要 应 用 在 食 品 生 物 资 源 的 改 造 、 提 高 食 品 品 质 和改 善 食 品 风 味 、 油 脂 生 产 以 及 食 品 卫 生 检 测 等 。n 不 是 仅 仅 解 决 粮 食 问 题 ， 更 重 要 的 是 ， 满 足 人 们 对 食 物 感 官 舒 适 、 营 养 丰 富 、

58、功 能 全 面 的 完 美 要 求 。 食 品 级 壳 聚 糖 ： 用 于 功 能 性 食 品 ，保 健 品 ， 胶 粘 剂 ， 人 体 补 铁 剂 ，可 降 解 性 食 品 包 装 袋 等 一 、 应 用 现 状n 主 要 技 术n 基 因 工 程n 细 胞 工 程n 酶 工 程n 应 用 领 域 n 发 酵 工 程n 食 品 添 加 剂 :用 生 物 法 代 替 化学 合 成 ， 要 大 力 开 发 功 能 性食 品 添 加 剂 等 。 生 物 技 术 与 食 品 业 二 、 在 食 品 加 工 过 程 的 应 用n 工 程 菌 改 良 食 品 微 生 物 的 生 产 性 能n 改 变 合

59、 成 途 径 ， 改 善 风 味n 氨 基 酸 生 产n 生 产 食 品 酶 制 剂 ， 提 高 活 性 、 稳 定 性 （ 淀 粉 酶 、 纤 维 素酶 、 蛋 白 酶 等 ， 添 加 酶 类 进 行 食 品 组 分 的 改 性 ）n 食 品 保 鲜 ： 乳 酸 菌 肽 防 腐 生 物 技 术 与 食 品 业 三 、 农 副 产 品 深 加 工 和 综 合 利 用n玉 米 等 深 加 工 作 为 新 型 糖 源 、 变 性 淀粉 、 玉 米 油 、 发 酵 酒 精 、 环状 糊 精 以 及 工 业 用 材 料 提 供优 质 充 足 的 原 料n 肉 、 奶 、 水 产 品 加 工n 植 物

60、纤 维 素 资 源 生 物 技 术 与 食 品 业 n 在 食 品 检 测 中 的 应 用n 食 源 性 病 原 菌 快 速 检 测n 转 基 因 食 品 检 测n 我 国 农 业 转 基 因 生 物 安 全 管 理n 2004年 10月 ， 我 国 制 定 农 业 转 基 因 生 物 安 全 管 理 条例 n 一 般 应 经 过 中 间 试 验 、 环 境 释 放 和 生 产 性 试 验四 、 生 物 技 术 与 食 品 安 全 性 检 测 生 物 技 术 与 食 品 业 第 七 节 生 物 技 术 在能 源 开 发 上 的 应 用n 能 源 分n 不 可 再 生 能 源 ： 煤 、 天 然

61、 气 和 石 油 （ 包 括 核 能 ）等 化 石 原 料n 可 再 生 能 源 ： 太 阳 能 、 风 能 、 地 热 能 、 生 物 能 、海 洋 能 和 水 能 n 生 物 能 源 是 从 太 阳 能 转 化 而 来 的 n 绿 色 植 物 就 是 光 能 转 换 器 和 能 源 之 源 ， 碳 水 化合 物 是 光 能 储 藏 库 。 n 我 国 拥 有 丰 富 的 生 物 质 资 源 n 每 年 7亿 多 吨 作 物 桔 秆 、 2亿 多 万 吨 林 地 废 弃 物 、25亿 多 吨 畜 禽 粪 便 及 大 量 有 机 废 弃 物生 物 能 源 制 煤 气 ： 柴 草 桔 杆 气 化

62、 炉 （ 一 ） 沼 气n 沼 气 是 微 生 物 发 酵 秸 秆 、禽 畜 粪 等 有 机 物 产 生 的 混合 气 体 ， 主 要 成 分 是 可 燃的 甲 烷 。n 生 产 沼 气 的 设 备 简 单 ， 方法 简 易 ， 适 合 在 农 村 推 广使 用 。 n 目 前 ， 沼 气 的 规 模 化 生 产需 要 解 决 的 是 设 备 及 提 高甲 烷 含 量 等 技 术 问 题 。 生 物 技 术 与 能 源 （ 二 ） 氢 气n 氢 气 的 燃 烧 产 物 只 有 水 ，因 此 氢 气 是 最 清 洁 的 能源 。n 可 利 用 生 物 质 通 过 微 生物 发 酵 得 到 ， 这

63、 一 过 程被 称 为 生 物 制 氢 。 n 实 现 生 物 制 氢 的 产 业 化 ，还 有 许 多 技 术 和 经 济 问题 需 要 解 决 。 生 物 制 氢 产 业 化 示 范基 地 业 已 初 具 规 模生 物 技 术 与 能 源 （ 三 ） 生 物 柴 油n 利 用 生 物 酶 将 植 物 油 或 其 它 油 脂 分 解 后 得 到 的液 体 燃 料 ， 作 为 柴 油 的 替 代 品 更 加 环 保n 欧 洲 、 美 国 已 专 门 种 植 油 料 作 物 用 来 生 产 生 物柴 油n 一 些 微 生 物 也 能 合 成 油 脂 ， 可 以 为 克 服 生 物 柴油 的 原

64、料 问 题 （ 四 ） 燃 料 乙 醇n 目 前 世 界 上 生 产 规 模 最 大 的 生 物能 源n 燃 料 乙 醇 是 以 玉 米 等 为 原 料 ， 经过 粉 碎 、 液 化 、 糖 化 、 发 酵 、 蒸馏 、 脱 水 等 一 系 列 精 密 工 艺 流 程而 制 成 的 ， 在 汽 油 中 混 配 10%的 燃料 乙 醇 即 成 为 乙 醇 汽 油 ,排 放 的 尾气 更 清 洁 。 n 我 国 的 燃 料 乙 醇 生 产 已 形 成 规 模 ，主 要 是 以 玉 米 为 原 料 ， 同 时 正 在积 极 开 发 甜 高 粱 、 薯 类 、 秸 秆 等其 他 原 料 生 产 乙 醇

65、 ， 目 前 产 量 居世 界 第 三 。 生 物 技 术 与 能 源 微 生 物 与 生 物 能 源n 微 生 物 将 在 生 物 能 源 领 域 扮 演 重 要 的 角色 ， 生 物 能 源 的 制 备 离 不 开 微 生 物n 利 用 生 物 技 术 尤 其 是 基 因 工 程 改 良 相 关微 生 物 ， 势 必 能 够 提 高 生 物 能 源 的 开 发利 用 。 n （ 一 ） 燃 料 乙 醇 发 酵 微 生 物 n （ 二 ） 产 氢 细 菌 生 物 技 术 与 能 源 第 八 节 生 物 技 术 在 环 境 科 学 方 面 的 应 用 （ p192） 一 、 什 么 是 环 境

66、 生 物 技 术 是 生 物 技 术 在 环 境 治 理 和 环 境 保 护 中 的 应 用 而 衍 生 出 的 一 门 新 学 科 和 新 技 术 。二 、 生 物 技 术 在 环 境 保 护 中 的 应 用 n 生 物 传 感 器 为 代 表 的 环 境 污 染 监 控 技 术n 工 业 和 生 活 污 染 物 的 微 生 物 降 解 技 术n 生 态 环 境 生 物 防 治 和 生 物 修 复 技 术1. 环 境 友 好 可 再 生 材 料 和 能 源 的 生 物 合 成 技 术 等 n 生 物 传 感 器 利 用 固 定 化生 物 层 与 目 标 污 染 物 之 间的 专 一 性 作 用 进 行 检 测 。n 根 据 所 用 敏 感 物 质 可 将生 物 传 感 器 分 为n 生 物 催 化 和 免 疫 (酶 、微 生 物 等 )n 利 用 核 酸 做 探 针 的DNA 传 感 器 生 物 技 术 与 环 境1、 环 境 污 染 监 控 技 术 水 污 染 监 测n 在 水 质 评 价 过 程 中 最 常 用 、 最 重 要 的指 标 之 一 是 生 化 需 氧 量 (BOD)