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第十一章生物技术与人类未来 11.1 生物技术、主要内容和发展概况 11.2 生物技术方法 一、基因工程-DNA重组技术与蛋白质工程 二、细胞工程 三、动物克隆技术 四、生物芯片技术 11.3 生物技术的应用 11.4 生物技术面临的问题与挑战 11.5 生物技术造福人类 限制性内切酶-DNA的分子刀 载体 载体：是运送目的基因片段进入宿主细胞的工具 （因为切割的DNA并不能直接进入到细菌等宿主细胞中，需要连入到合适载体中，才可能转入到宿主细胞中并随之繁殖而复制） 一般载体要求具备以下特性： （1）能够自我复制，并带动插入的外源基因一起复制 （2）具有合适的限制性酶切位点 （3）细胞内拷贝数要多 （4）通常载体的分子量要小（有时要求载体分子量要大） （5）具有合适的筛选标记 （6）细胞内稳定性高 目前最常用的原核细胞的克隆载体包括细菌质粒、噬菌体、cosmid质粒等DNA。 质粒载体的一般结构 DNA克隆常用质粒载体 宿主菌或受体细胞： 大肠杆菌 蓝藻 酵母 昆虫细胞 哺乳动物细胞 植物原生质体细胞（除去细胞壁的） 通过DNA体外重组技术构建的重组质粒除了转化到细菌中表达外，还可以直接用以转化蓝藻等原核生物或其他一些原生生物细胞以及酵母、昆虫、哺乳动物CHO等真核生物细胞。 也可直接转染到动、植物细胞培养。 四、干细胞技术 什么是干细胞？ 存在于胚胎和成体中具有自我更新和分化能力并可分化产生至少一种或多种终极特化细胞的功能细胞。 干细胞的种类 1、胚胎干细胞（ES细胞）:胚胎发育早期，受精卵分裂发育成囊胚时的内层细胞团，可以自我更新并具有分化为体内所有组织的能力，是全能性细胞 2、成体干细胞（ASC）:包括造血干细胞、表皮干细胞、神经干细胞等，研究进展使人们扩大了对ASC分化潜能的认识 小鼠胚胎干细胞在70年代就可体外培养，人，最近才成功； 造血干细胞：骨髓、外周血、脐带血中，50年代就临床移植； 其他干细胞培养和定向分化诱导，是当前的研究热点。 干细胞的技术方法 几十年来，科学家一直希望制造这样的干细胞。 2008-11月，日本京都大学通过向人皮肤细胞中植入4个经过重新编码的病毒基因，使皮肤细胞具备类似胚胎干细胞的功能，这就是诱导式多功能干细胞（iPS），能发育为任何器官或组织，而且iPS不需要人类卵子，也不需要制造或者破坏胚胎，因此避开了伦理和技术障碍。? 干细胞技术的应用和前景 理论上，可以用来治疗各种疾病，可以体外制造人体器官等，前景广阔，但还有许多机理和技术需要探索和解决。 一、生物技术与医药健康- 分子诊断、基因治疗和医药研发二、生物技术与工业-  新型生物材料 生物能源 微生物发酵工程三、生物技术与农业 遗传病产前检测 2001年Nature首家报导：在哺乳动物培养细胞中通过 RNAi成功诱导了特异性靶基因表达沉默。随着RNA干扰的分子生物学机制和功能的进一步阐明，RNA干扰技术体系的逐步建立，使 RNA干扰技术已成功应用于线虫、果蝇、真菌、植物及哺乳动物等生物的基因功能研究，并在研究与治疗遗传性疾病、病毒感染免疫缺陷和肿瘤等重大疾病的基因治疗和药物筛选方面，具有广阔的应用前景。 美国：用现代生物技术建成“工程微藻”，生产柴油 芬兰：用一亿欧元在南部建世界首座生物柴油加工厂(从植物油如油菜和动物脂肪中提炼柴油燃料，每年可生产17万吨，2007年完工并投产) 全球的生物柴油年产量已超过350万吨，预计2010年可达3000万吨以上 中国：生物能源公司发展迅速， 海南正和生物能源公司 四川古杉油脂化工公司 福建卓越新生物能源发展公司 河南相继建成了规模超过万吨的生产厂等 优点：含硫量低、较好的低温发动机启动性能、较好的润滑性能 11.5 生物科技造福人类 21世纪是生物科学与生物技术大发展的世纪 化学家诺贝尔奖得主罗伯特科尔：21世纪是生物科学的世纪 Bill Gates ：21世纪是信息网络和生物科技两种产业的世纪； Time杂志：到2020年，经济的主导形式将转变为“生物经济” 生物技术在保障粮食安全、提高公众健康水平、促进经济发展、缓解能源短缺压力、改善生态环境、维护国家安全中已经显现和正在孕育的巨大潜力，使越来越多的国家将生物技术及产业