生物医药与健康绪论

1、生物医药与健康(jinkng) 授课(shuk)人:韦晓兰 E-mail: 共九十三页主要(zhyo)内容生物技术概论生物医药概述(i sh)药理学基础共九十三页考试(kosh)平时成绩（）+卷面成绩（）平时成绩考核方法(fngf)：作业（）：缺次扣分，直至 扣完为止考勤（）：旷课次扣分，直 至扣完为止共九十三页授课时间:1-10周参考书目:1. 夏焕章 熊宗贵 高等教育出版社 2. 任先达 医药科技出版社共九十三页生物(shngw)技术概论 生物(shngw)技术定义 生物技术历史 生物技术发展共九十三页 生物(shngw)技术的定义年代国家学者内容1919匈牙利艾里基（K.Kreky）凡是

2、以生物机体为原料，无论其用何种生产方法进行产品生产的技术1980，s国际采用基因工程等一类具有现代生物内涵或以分子生物学为基础的技术1982国际IECDO应用自然科学和工程学原理，依靠生物作用剂的作用将物料进行加工以提供产品或用以为社会服务的技术目前Bio-X,X是指任何与生物发出关联的自然科学或工程技术各种相关学科和工程技术以及各自派生的交叉(jioch)分支学科活的或死的微生物、动物或植物的机体、组织、细胞、体液以致分泌物以及从上述组分中提取出来的生物催化剂酶或其他生物活性物质有关的生物机体或其中有关的器官、细胞、体液或其经加工的组分以及少量必要的无机物质是工业、农业、医药、食品等产品共九

3、十三页研究(ynji)对象相关(xinggun)学科生物技术共九十三页糖链工程 生物信息学 生物信息学是一门交叉科学，它包含了生物信息的获取、处理、存储、分发、分析和解释等在内的所有(suyu)方面，它综合运用数学、计算机科学和生物学的各种工具，来阐明和理解大量数据所包含的生物学意义。 共九十三页基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质（酶）工程此外还有基因诊断与基因治疗技术、克隆动物技术、生物芯片技术、生物材料技术、生物能源技术、利用生物降解环境中有毒有害化合物的技术直接相关联的学科：分子生物学、微生物学、生物化学(huxu)、遗传学、细胞生物学、化学(huxu)工程学、医药学等。对人类和社会生

4、活各方面影响最大的生物技术领域：农业生物技术、医药生物技术、环境生物技术、海洋生物技术 生物技术(jsh)的主要内容共九十三页共九十三页共九十三页共九十三页 基因工程是指在微观领域（分子水平）中，根据分子生物学和遗传学原理，设计并实施一项把一个生物体中有用的目的(md)DNA(遗传信息)转入另一个生物体中，使后者获得新的需要的遗传性状或表达所需要的产物，最终实现该技术的商业价值。 基因工程(jyn gngchng)及应用基因工程与建筑工程共九十三页基因工程(jyn gngchng)的基础知识 一、基因的概念: DNA分子中含有特定(tdng)遗传信息的一段核苷酸序列,是遗传物质的最小功能单位。

5、 共九十三页A：S有夹膜致病菌，B：R突变(tbin)非致病菌，C：加热杀死S菌，D：活R死S共九十三页共九十三页共九十三页共九十三页共九十三页二、基因的一般特性：基因可自我(zw)复制，基因决定蛋白质结构，基因可突变。共九十三页三、DNA的结构与性能DNA的结构：四种核苷酸（A T C G）连接的双螺旋结构。DNA的性质与功能(gngnng)吸收光谱260电场中泳动共九十三页变性 复性(f xn) 杂交共九十三页四、DNA的复制(fzh)：半保留复制共九十三页 五、基因(jyn)表达 转录： 在RNA聚合酶的催化(cu hu)下以DNA为模板合成mRNA的过程。 共九十三页 2、翻译(fny

6、)： 以mRNA为模板,tRNA作为运载工具,将活化的氨基酸在核糖体上合成蛋白质的过程。 共九十三页 基因(jyn)表达共九十三页真核细胞的翻译(fny)过程共九十三页基因工程(jyn gngchng)基本操作步骤共九十三页 稀少(xsho)珍贵的蛋白质药物1982年，美国食品与药物管理局批准了首例基因工程产品人胰岛素投放市场它标志(biozh)了基因工程产品正式进入到商业化阶段。人生长激素、表皮生长因子、肿瘤坏死因子、a-干扰素、纤维素酶、抗血友病因子、红细胞生成素、尿激酶原、白细胞介素-2、集落刺激因子、乙肝疫苗等等共九十三页 畜牧业中的应用(yngyng)动物(dngw)疫苗、生长激素等

7、例：从转基因羊的羊奶中提取出治疗心脏病的药物tPA共九十三页 种植业中的应用(yngyng)用携带外源基因(jyn)的农杆菌Ti质粒转化植物原生质体，使外源DNA与植物染色体DNA整合，通过原生质体的培养分化成愈伤组织，最后发育成具有新性状的完整植株转基因植物共九十三页共九十三页 抗化学(huxu)除草剂基因转基因西红柿固氮酶基因人类DNA环境保护(hunjng boh)等等共九十三页分子(fnz)诊断应用遗传性疾病(jbng)的诊断羊水和胎盘绒毛膜检测共九十三页镰状红细胞贫血症的检测(jin c)一种常染色体退化遗传病引起原因(yunyn)：基因的点突变，丢失了可被MstII或Cvnl切开的

8、一个限制性内切酶位点。正常：三条带患病：一条带子女1：正常子女2：患病子女3：携带者共九十三页 利用 PCR与分子杂交标记快速准确地检测(jin c)病原性物质共九十三页“后基因组时代”将是“蛋白质组学时代”，即从对基因信息的研究转向(zhunxing)对蛋白质信息的研究，包括研究蛋白质结构、功能与应用及蛋白质相互关系和作用。蛋白质工程就是在对蛋白质的化学、晶体学、动力学等结构与功能认识的基础上，对蛋白质人工改造与合成，最终获得商业化的产品。蛋白质工程(gngchng)、发酵工程(gngchng)和细胞工程(gngchng)简介 蛋白质工程共九十三页蛋白质工程的主要步骤通常包括：（1）从生物体

9、中分离纯化目的蛋白；（2）测定其氨基酸序列；（3）借助核磁共振和X射线晶体衍射(ynsh)等手段，尽可能地了解蛋白质的二维重组和三维晶体结构; 蛋白质工程(gngchng)（4）设计各种处理条件，了解蛋白质的结构变化，包括折叠与去折叠等对其活性与功能的影响；（5）设计编码该蛋白的基因改造方案，如点突变；（6）分离、纯化新蛋白，功能检测后投入实际使用。共九十三页现代发酵工程主要指利用微生物、包括利用DNA重组技术改造的微生物在全自动发酵罐或生物反应器中生产某种商品的技术。现代发酵工程是生物代谢(dixi)、微生物生长动力学、大型发酵罐或生物反应器研制、化工原理等密切结合和应用的结果。 发酵(f

10、jio)工程共九十三页一般发酵工程包括以下基本步骤：（1）菌种选育；（2）细胞大规模培养即发酵过程；（3）生产活性的诱导；（4）菌体及产物(chnw)的收获 发酵(f jio)工程发酵工程的产品范围非常广泛。从食品、药品、精细化工产品到许多工业用原料等等生物可降解塑料PHB等共九十三页细胞工程是指通过细胞水平上的筛选或改造，获得(hud)有商业价值的细胞株或细胞系，再通过规模培养，获得(hud)特殊商品的技术与过程。细胞工程包括动物细胞工程和植物细胞工程，它们分别以动物细胞和植物细胞为主要生产对象，以细胞培养为主要过程和内容。 细胞工程共九十三页动物(dngw)细胞培养 细胞工程共九十三页单细

11、胞藻类培养(piyng) 细胞工程一些单细胞低等植物如单细胞藻类的大规模培养成为细胞工程的重要组成部分(z chn b fn)获得蛋白质资源、营养食品、精细化工产品等等共九十三页高等植物(godngzhw)细胞培养 细胞工程高等植物细胞具有全能性。从高等植物的幼胚、根、茎、叶、花和果实等不同器官的组织中分离的单个细胞，经过特殊培养形成愈伤组织，并可进一步诱导(yudo)生成完整的植株。共九十三页细胞融合、细胞重组(zhn z)、杂交瘤技术 细胞工程细胞融合是将不同种类的两种细胞经过特殊处理后放在一起，在某些促融因子作用下发生融合，形成(xngchng)杂种细胞。细胞重组是把不同种类的细胞的部件

12、重新组合装配，包括核的移植、叶绿体移植、核糖体重建及线粒体装配等。杂交瘤技术是通过细胞融合产生特异杂交瘤细胞。共九十三页生物技术(jsh)的历史名称区间代表性技术和产品其他经验生物技术时期人类出现19世纪中期风肉、果酒、酸奶、啤酒、麻沸散近代生物技术建立时期1850s1950s显微镜的诞生、微生物学的出现近代生物技术全盛时期1950s1970s青霉素工业的开发成功、酶作为催化剂的生物产品的出现现代生物技术建立和发展时期20世纪末期分子生物学理论的产生、基因工程技术成为主导共九十三页啤酒(pji)的酿制共九十三页爱德华琴纳 巴斯德共九十三页显微镜的发明(fmng)300多年(du nin)前 L

13、eeuwenhoek 世界上最早的显微镜Robert Hooke 软木蜂窝状的小格子“细胞”1838年Schleiden 1839年Schwann细胞是组成生物体的基本单位共九十三页1855年，Virchow细胞学说可以归纳(gun)为以下两点：1 所有生物都由细胞和细胞的产物组成；2 新的细胞必须经过已存在的细胞分裂而产生。细胞是生命活动的基本单位共九十三页施旺共九十三页青霉素工业(gngy)固定化酶技术(jsh)青霉素工业的开发和酶工程的出现共九十三页达尔文施旺孟德尔阿凡莱证明(zhngmng)DNA摩尔根基因学说华生克里克DNA结构和中心法则基因工程产品分子生物学与基因工程共九十三页共九

14、十三页基因(jyn)技术单克隆抗体技术(jsh)动植物细胞培养技术杂交技术转基因技术克隆技术生物芯片技术共九十三页转基因技术(jsh)共九十三页公元前5000年谷物选种人类祖先发现，最茁壮的植株的种子培植出的谷物也更优良。这是人类开始按照人的意图(yt)控制生命的开端，这也是克隆技术最终目标的最初体现。 1952年克隆蝌蚪-小小的蝌蚪改写了生物技术发展史，成为世界(shji)上第一种被克隆的动物。1972年基因复制-克隆技术精细到以单个基因复制为单位。1978年第一例试管婴儿出生克隆技术共九十三页1997年2月多利-世界(shji)第一例从成年动物细胞克隆出的哺乳动物绵羊多利诞生。1998年克

15、隆(k ln)批量化-美国夏威夷大学的科学家用成年细胞克隆出50多只老鼠，并接着培育出3代遗传特征完全一致的实验鼠。与此同时，其它几个私立研究机构也用不同的方法成功克隆出小牛。2000年人类近亲被克隆-美国俄勒冈的研究者用与克隆多利羊截然不同的方法克隆出猴子，此外，帮助培育出多利羊的生物技术公司宣布克隆出5只小猪仔。该公司宣称，克隆猪终将成为人类移植器官的“加工厂”。2001年克隆人被提上日程 2004年“克隆人类胚胎”在英国合法化,仅供医疗研究.共九十三页生物芯片(shn w xn pin)技术生物芯片又称DNA芯片或基因芯片，它们是DNA杂交探针技术与半导体工业技术相结合的结晶。该技术系指

16、将大量探针分子固定于支持物上后与带荧光标记的DNA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分子的数量和序列信息。1996年底，美国 Affymetrix 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共聚扫描等高新技术，研制创造(chungzo)了世界第一块DNA芯片。 生物芯片技术的一般原理共九十三页 A. 用于微阵列芯片制作的点样仪。；B. 封装在卡盒中的微阵列芯片; C. 用于微阵列芯片荧光标记检测的激光共聚焦扫描器；D. 微阵列芯片的局部放大；E. 微阵列芯片上固定(gdng)DNA探针的示意图。图中蓝色的DNA链是预先固定在芯

17、片表面的捕获探针，红色的DNA链是与捕获探针互补的靶DNA分子。共九十三页共九十三页生物(shngw)技术的发展1开展后人类基因组学的研究2开展基因诊断和基因治疗研究3各种生物(shngw)新药的研究开发4干细胞培养和胚胎工程的发展5转基因和克隆动物6人类功能基因的研究开发7基因农作物的研究8环保学科的合作研究9海洋生物技术的研究10相关工程技术学科的研究共九十三页 Mendel 奥地利原天主教神父(shn f) 不能忘记(wngj)的人在1865年他根据豌豆七对不同性状的杂交实验,发现生殖细胞成熟中同对因子分离,异对因子自由组合两条遗传规律,即遗传学分离规律和自由组合规律.为遗传学提供了数学

18、基础,创立了孟德尔学派。共九十三页孟德尔碗豆杂交(zjio)实验共九十三页 不能忘记(wngj)的人T H Morgan（1866-1945） 美国(mi u)遗传学家 从1910年到30年代他在果蝇遗传实验中进一步证实了孟德尔分离定律和自由组合定律。他的两大重要发现：一是发现基因在染色体上，二是发现遗传的基因链锁和互换定律。建立了摩尔根基因学说。 他的格言：“实验方法的本质在于每一种见解和假说都必须通过实验的检验，然后才被承认其科学地位。共九十三页摩尔根“果蝇(u yn)的伴性实验”共九十三页 不能忘记(wngj)的人 J D Watson F H C Crick 1953年4月25日，英国

19、自然杂志发表了沃森和克立克的文章“核酸的分子结构 DNA的一个(y )结构模型”。标志着DNA双螺旋结构的建立，从此，遗传学和生物学的历史从细胞阶段进入了分子阶段。共九十三页 不能忘记(wngj)的人 F Sanger W Gilbert 桑格（英国(yn u)化学家）最早测定胰岛素的氨基酸顺序获得1958年诺贝尔化奖。22年后，他因测定了一种噬菌体的一级结构获1980年的诺贝尔化学奖。 吉尔伯特在DNA测序领域，因其卓越的工作获得1980年诺贝尔化学奖。共九十三页 不能忘记(wngj)的人 Paul Berg 伯格（美国生物化学家）通过把两个不同来源的DNA连结在一起并发挥其应有的生物学功能

20、，证明了完全可以(ky)在体外对基因进行操作。他作为“重组DNA技术之父”于1980年获诺贝尔化奖。共九十三页 不能忘记(wngj)的人Kary B Mullis 1985年穆利斯发明了高效复制DNA片段的聚和酶链式反应（PCR）技术，利用该技术可从极其微量的样品(yngpn)中大量生产DNA分子，使基因工程获得了革命性发展。共九十三页生物医药概论(giln) 生物医药特点(tdin) 生物医药成果 生物医药前景共九十三页生物医药的显著特点高技术(jsh)（精细和密集的复杂技术(jsh)）高投入（尤其是前期科研投入高）长周期 高风险 高利润共九十三页生物医药的成果(chnggu)分类重组DNA

21、技术的产品基因药物(yow)天然生物药物合成的生物药物共九十三页 稀少(xsho)珍贵的蛋白质药物1982年，美国食品与药物管理局批准了首例基因工程产品人胰岛素投放市场它标志了基因工程产品正式进入(jnr)到商业化阶段。人生长激素、表皮生长因子、肿瘤坏死因子、a-干扰素、纤维素酶、抗血友病因子、红细胞生成素、尿激酶原、白细胞介素-2、集落刺激因子、乙肝疫苗等等共九十三页共九十三页共九十三页 乙肝病毒（HBV）特征： 1. 有胞膜的双链DNA病毒，形状(xngzhun)三种（大圆颗粒，小 圆颗粒，管状颗粒). 属嗜肝脱氧核糖核酸病毒科. 共九十三页2. 乙肝病毒抗原(kngyun)组成复杂。a.

22、 表面抗原（HBsAg）产生表面抗体（HBsAb）。 此抗原存在于病毒颗粒的胞膜上。b. 核心抗原（HBcAg）产生抗核抗体 （HBcAb）。 此抗原在被感染的肝细胞内合成。c. e抗原（HBeAg）产生e抗体（HBeAb）。此抗原 存在病毒颗粒核心。共九十三页共九十三页I. “大三阳” (HBsAg，HBeAg，HBcAb 阳性) a. 表面抗原(HBsAg)阳性 表明(biomng)乙肝病毒急性感染, 患者血液具传染性. 与表面抗原相应的抗体是表面抗体(HBsAb) b. 核心抗体(HBcAb)阳性 核心抗原在被感染的肝细胞内合成, 患者具传染性.此抗原不进入外周血液, 在血清中不能检测到

23、此抗原. 与核心抗原相应的抗体是抗核抗体(HBcAb)共九十三页 c. e抗原(HBeAg)阳性 此抗原位于病毒核心内, 仅在HBsAg 阳性血清中能 检测到. 此抗原阳性反映病毒在活动性复制, 传染性强并易发展(fzhn)成慢性肝炎. -与e抗原相应的抗体是e抗体 (HBeAb) 共九十三页II. “小三阳” (HBsAg, HBeAb, HBcAb 阳性) HBeAb表示患者体内的乙肝病毒复制(fzh)受到抑制.共九十三页共九十三页共九十三页病毒性肝炎(n yn) 病毒性肝炎(n yn)依地红 共九十三页肝硬变门脉性 肝硬化 共九十三页乙肝传染源 1. 乙肝患者, 乙肝表面抗原阳性携带者均为传染源. 乙 肝表面抗原阳性携带者是指血清中HBsAg阳性,但无 肝炎症状并且肝功正常者. 2. 乙肝病毒携带者占中国人口的10%. 如母亲为携带者 会使全家和子孙后代都带上乙肝病毒.感染途径(tjng) 1. 通过血液和体液（汗液，唾液，泪液，乳汁，皮肤 破伤后的组织液）接触性感染。 2. 不会通过正常的呼吸道和消化道传染。致病机理 复杂，尚不清楚。共九十三页 3. - 母婴垂直传播 (中国患者约85% ) - 血液和血制品传播 - 医原性传播 - 家庭内密切接触 - 公共场所（理发店，美容院） 世界约3亿，我国约1.3亿携带者。