第十二章生命与生物科技的发展与人物.pptVIP

第十二章生命與生物科技的發展與人物 * 12-* 第一页，共四十页。 前言 生命與生物科技並非新興技術，長期以來人類已仰賴其作為食品及醫療之用，從早期利用微生物對有機物進行代謝分解，到醫療用的抗生素、疫苗、以及水果、花卉、農作物的改良育種等。 近年來，由於遺傳科學的突破，遺傳密碼逐漸為人所知，生命與生物科技的潛力得以完全發揮 所謂生命與生物科技即是利用生物（動物、植物、或微生物）或其產物來生產對人類醫學或農業有用的物質或產品。 12-* 第二页，共四十页。 12.1 何謂生命科技 生命科學解釋什麼是生命、生命的起源、人類演化的過程即設法解釋生命存在的意義和生命的目的，尤其是人類生命在地球上的意義和目的。 生命科技是科學家運用科學程序來探討、了解、解釋生命現象的學問。 地球之外是否有其他生命存在？地球與人類在浩瀚的宇宙是否是唯一的？這類的問題，數千年來一直困擾著哲學家與科學家。但直到最近，人類才有足夠的生命科技能力，試著去回答這些問題。 12-* 第三页，共四十页。 12.2 生命科技的發展 由於近年種種基礎科學與技術的發展，生命科學的應用已產生革命性的轉變，極可能改變將來產業的結構。 生命科技發展包括三大方向： (1) 遺傳工程 (2) 細胞融合與培養技術 (3) 蛋白質工程技術 12-* 第四页，共四十页。 12.2.1 遺傳工程 將合成或來自生物的不同DNA片段連接上，再轉至另一細胞內的技術稱為遺傳工程或基因重組技術（recombinant DNA technology）。 基因可以透過複製的過程，將遺傳信息傳遞給下一代，從而控制生物的個體性狀表現。 由於遺傳工程具有改變生物特性的能力，為善為惡全在一念之間，故此先進國家都訂有研究準則，例如基因接合菌株的限定，使其不至於在自然狀態或人的體內環境存活。 12-* 第五页，共四十页。 由於經由遺傳工程可以改變原來的遺傳特性，一些原本經動物製造的物質，可轉至微生物體內高速生產。 目前在醫藥品方面，如胰島素、干擾素、人體生長激素、B型肝炎疫苗等。在其他工業上，如各種酶、胺基酸、維生素、有機物質、單細胞蛋白質等都可經改良後大量生產。 在人類遺傳疾病的防治上，可在預先測知的情況下實施基因治療（gene therapy）。 12-* 第六页，共四十页。 12.2.2 細胞融合與培養技術 改變生物的遺傳特性上，除了遺傳工程方法外，細胞融合技術亦是有效方法之一。 生物體皆是由細胞所組成，而組織培養的目的，便是試著將細胞分離出來，然後在試管裡進行人工培養，讓細胞大量地合成有用的物質，而組織培養大抵可分為動物細胞培養與植物細胞培養兩類。 植物本身可提供很多有用的物質，如香料、酵素、激素等，經由植物的組織培養，亦可以達到生產這些產物的目的，而不需寒暑經年地去栽種作物了。 12-* 第七页，共四十页。 在動物細胞上，將腫瘤細胞與其他具有製造生物活性物質的細胞融合，而達到快速增殖大量生產的目的。 如在抗體的生產上，從動物體內所分離到的抗血清（antiserum），是混合各種抗體的混合物。但是當我們將產生抗體的淋巴球細胞與骨髓癌細胞融合後，經純化後便可以得到快速生產同一種抗體了。 這些單源抗體可以很快地成為純疫苗，和高度特異性的診斷劑，因為抗體本身只與特異的抗原結合。 12-* 第八页，共四十页。 12.2.3 蛋白質工程技術 不管在動、植物體內，蛋白質是維持身體正常功能、消化食物及修復組織等必要 物質。它們到處參與身體內的活動， 儘管有足夠維他命、礦物質及水分， 如果少了蛋白質，仍是無法維持正常 的生命現象。右圖為胺基酸的結構。 以蛋白質工程技術，配合分子結構模擬，能精確地決定出蛋白質分子中直接參與反應，或影響結構穩定性的重要胺基酸，如能加以改造，必能增加其應用的層次。 。 12-* 第九页，共四十页。 許多自然存在的蛋白質很難直接地運用於工業、食品、及醫藥等領域上，最主要的原因乃是大部份的蛋白質，都有其最適宜的作用條件，若這些條件與工業製程差距太多，很可能會嚴重地影響到蛋白質分子的利用價值。 因此，若以蛋白質工程技術，配合分子結構模擬，能精確地決定出蛋白質分子中直接參與反應，或影響結構穩定性的重要胺基酸，如能加以改造，必能增加其應用的層次。 12-* 第十页，共四十页。 12.3 何謂生物科技 生物科技是今日世界的新發明， 其實我們的老祖先早就知道利用 微生物來提升生活品質了。 西元前6000年時就有釀製啤酒的 記載；西元前4000年，埃及人已 經會用發酵的方法來製作麵包。 生物科技之父