《基因技术简介》课件

基因编辑技术简介欢迎大家参加本次关于基因编辑技术的介绍。基因编辑作为一项革命性的技术，正在深刻地改变着我们对生命科学的理解和应用。本次课程将带您深入了解基因编辑的基本概念、发展历程、技术类型、应用领域以及伦理考量，希望能帮助大家对基因编辑技术有一个全面而深入的认识。sssdfsfsfdsfs什么是基因？基本单位基因是遗传的基本单位，携带着生物体遗传信息的DNA片段。它们决定了生物体的各种特征，如身高、肤色和疾病易感性。每个基因都包含特定的指令，用于合成特定的蛋白质或RNA分子。功能体现基因通过控制细胞内的各种生化过程来实现其功能。基因的表达过程包括转录和翻译两个步骤，最终产生蛋白质，这些蛋白质执行各种生物学功能，如催化反应、运输物质和构成细胞结构。DNA的基本结构1双螺旋结构DNA（脱氧核糖核酸）是一种双螺旋结构，由两条互补的核苷酸链组成。这两条链通过氢键连接，形成一个稳定的双螺旋结构。DNA的双螺旋结构使其能够高效地储存和复制遗传信息。2核苷酸组成DNA由四种核苷酸组成：腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）。这些核苷酸通过磷酸二酯键连接，形成DNA链。A总是与T配对，C总是与G配对，这种配对规则保证了DNA复制的准确性。3遗传信息载体DNA作为遗传信息的载体，包含了生物体所有遗传特征的指令。DNA的序列决定了基因的功能，基因的表达调控决定了细胞的命运和生物体的发育。基因的功能蛋白质合成基因的主要功能是指导蛋白质的合成。每个基因都包含编码特定蛋白质的序列。通过转录和翻译，基因的信息被转化为蛋白质，这些蛋白质执行各种细胞功能。调控基因表达基因还可以调控其他基因的表达。调控基因通过与DNA结合，影响其他基因的转录过程，从而控制细胞内的基因表达模式。这种调控对于细胞的分化和发育至关重要。遗传信息传递基因在细胞分裂过程中被复制并传递给子代细胞。这种遗传信息的传递保证了生物体遗传特征的稳定性和延续性。基因的突变可能导致遗传疾病或新的生物学特征。什么是基因编辑？精准修改基因编辑是一种能够精准修改生物体基因组的技术。通过基因编辑，科学家可以删除、插入或替换特定的DNA序列，从而改变基因的功能。定向改造基因编辑技术可以用于定向改造生物体的遗传特征，从而改善其性能或治疗遗传疾病。基因编辑的应用范围非常广泛，包括农业、医学和工业等领域。科学工具基因编辑不仅仅是一种技术，更是一种强大的科学工具，可以帮助我们深入理解基因的功能和调控机制。通过基因编辑，科学家可以研究基因在生物学过程中的作用。基因编辑的定义1定义基因编辑是一种能够精准修改生物体基因组的技术。通过基因编辑，科学家可以删除、插入或替换特定的DNA序列，从而改变基因的功能。2目标基因编辑的目标是改变生物体的遗传信息，从而改善其性能或治疗遗传疾病。基因编辑的应用范围非常广泛，包括农业、医学和工业等领域。3原理基因编辑的原理是利用特定的酶（如Cas9）识别并切割DNA序列，然后利用细胞自身的修复机制来修复DNA损伤。通过设计特定的向导RNA，可以使酶精准地定位到目标基因，实现精准编辑。基因编辑与传统育种的区别精准性基因编辑技术可以精准地修改目标基因，而传统育种则涉及整个基因组的随机改变。基因编辑的精准性使其能够更快地获得具有特定优良性状的生物体。效率基因编辑技术可以在较短的时间内实现基因的改变，而传统育种则需要经过多代选择和杂交。基因编辑的效率使其能够更快地适应市场需求和应对环境变化。范围基因编辑技术可以用于修改任何生物体的基因，而传统育种则受到物种间生殖隔离的限制。基因编辑的广泛适用性使其能够用于改善各种生物体的性能。基因编辑的历史早期探索基因编辑技术的早期探索可以追溯到20世纪80年代，当时科学家们开始尝试利用限制性内切酶和连接酶来修改DNA序列。1ZFN技术锌指核酸酶（ZFN）是第一代基因编辑技术，它利用锌指蛋白识别DNA序列，并利用核酸酶切割DNA。ZFN技术在基因治疗和农业领域得到了一定的应用。2TALEN技术转录激活因子样效应物核酸酶（TALEN）是第二代基因编辑技术，它利用TAL效应蛋白识别DNA序列，并利用核酸酶切割DNA。TALEN技术比ZFN技术具有更高的灵活性和效率。3CRISPR-Cas9CRISPR-Cas9系统是第三代基因编辑技术，它利用向导RNA识别DNA序列，并利用Cas9蛋白切割DNA。CRISPR-Cas9系统具有操作简单、成本低廉和效率高等优点，迅速成为基因编辑领域的主流技术。4基因编辑技术的早期探索1限制性内切酶限制性内切酶能够识别并切割特定的DNA序列，是早期基因编辑技术的基础。科学家们利用限制性内切酶来构建重组DNA分子。2连接酶连接酶能够将DNA片段连接在一起，是构建重组DNA分子的关键工具。科学家们利用连接酶将不同的DNA片段连接在一起，形成新的基因组合。3转基因技术转基因技术是将外源基因导入生物体细胞的技术，是早期基因编辑技术的重要应用。科学家们利用转基因技术来研究基因的功能和改善生物体的性能。CRISPR-Cas9系统的发现1发现CRISPR-Cas9系统最初是在细菌和古菌中发现的一种免疫防御机制。这些微生物利用CRISPR-Cas9系统来抵抗病毒的入侵。2应用科学家们发现CRISPR-Cas9系统可以用于精准编辑基因组，并将其改造为一种强大的基因编辑工具。CRISPR-Cas9系统的发现彻底改变了基因编辑领域。3优势CRISPR-Cas9系统具有操作简单、成本低廉和效率高等优点，迅速成为基因编辑领域的主流技术。CRISPR-Cas9系统的应用范围非常广泛，包括农业、医学和工业等领域。CRISPR-Cas9的工作原理Cas9蛋白的作用切割DNACas9蛋白是一种核酸酶，能够识别并切割DNA序列。Cas9蛋白在CRISPR-Cas9系统中起着关键作用，它负责切割目标DNA序列，启动基因编辑过程。与向导RNA结合Cas9蛋白与向导RNA结合，形成一个复合物。这个复合物能够识别并结合到目标DNA序列，引导Cas9蛋白到正确的位置进行切割。启动修复机制Cas9蛋白切割DNA后，细胞自身的修复机制会启动，修复DNA损伤。科学家们可以利用这个修复机制来实现基因的删除、插入或替换。guideRNA的作用识别目标DNA向导RNA（guideRNA）是一段短的RNA序列，能够与目标DNA序列互补配对。向导RNA在CRISPR-Cas9系统中起着关键作用，它负责引导Cas9蛋白到正确的位置进行切割。特异性结合通过设计特定的向导RNA序列，可以使CRISPR-Cas9系统精准地定位到目标基因。向导RNA的特异性结合保证了基因编辑的准确性。CRISPR-Cas9的优势1操作简单CRISPR-Cas9系统操作简单，只需要设计一段向导RNA即可实现基因编辑。这使得CRISPR-Cas9系统成为一种易于使用的基因编辑工具。2成本低廉CRISPR-Cas9系统的成本低廉，只需要合成一段向导RNA和购买Cas9蛋白即可进行基因编辑。这使得CRISPR-Cas9系统成为一种经济实惠的基因编辑工具。3效率高CRISPR-Cas9系统的效率高，可以在较短的时间内实现基因的改变。这使得CRISPR-Cas9系统成为一种高效的基因编辑工具。基因编辑技术的类型CRISPR-Cas9利用向导RNA识别DNA序列，并利用Cas9蛋白切割DNA。操作简单、成本低廉和效率高等优点，迅速成为基因编辑领域的主流技术。TALEN利用TAL效应蛋白识别DNA序列，并利用核酸酶切割DNA。比ZFN技术具有更高的灵活性和效率，但操作相对复杂。ZFN利用锌指蛋白识别DNA序列，并利用核酸酶切割DNA。是第一代基因编辑技术，在基因治疗和农业领域得到了一定的应用，但操作复杂且效率较低。CRISPR-Cas9系统精准定位利用向导RNA精准定位目标DNA序列，实现基因编辑的精准性。向导RNA的设计是CRISPR-Cas9系统的关键。高效切割Cas9蛋白高效切割目标DNA序列，启动细胞自身的修复机制。Cas9蛋白的活性是CRISPR-Cas9系统的关键。修复机制细胞自身的修复机制修复DNA损伤，实现基因的删除、插入或替换。细胞的修复机制是CRISPR-Cas9系统的基础。TALEN技术1TAL效应蛋白TAL效应蛋白能够识别DNA序列，并与DNA结合。TAL效应蛋白的特异性结合保证了基因编辑的准确性。2核酸酶核酸酶能够切割DNA序列，启动细胞自身的修复机制。核酸酶的活性是TALEN技术的关键。3应用TALEN技术在基因治疗和农业领域得到了一定的应用。TALEN技术比ZFN技术具有更高的灵活性和效率。ZFN技术锌指蛋白锌指蛋白能够识别DNA序列，并与DNA结合。锌指蛋白的特异性结合保证了基因编辑的准确性。核酸酶核酸酶能够切割DNA序列，启动细胞自身的修复机制。核酸酶的活性是ZFN技术的关键。局限性ZFN技术操作复杂且效率较低，限制了其应用范围。CRISPR-Cas9系统的出现逐渐取代了ZFN技术。其他基因编辑技术碱基编辑碱基编辑技术能够直接修改DNA碱基，而不需要切割DNA。碱基编辑技术具有更高的安全性和精准性。1先导编辑先导编辑技术能够精准地插入或替换DNA序列，而不需要切割DNA。先导编辑技术具有更高的灵活性和精准性。2RNA编辑RNA编辑技术能够修改RNA序列，从而改变蛋白质的表达。RNA编辑技术具有可逆性和调控性。3基因编辑的应用领域1医学基因治疗、药物开发、疾病模型构建等。基因编辑在医学领域具有巨大的潜力，可以用于治疗遗传疾病和癌症。2农业提高作物产量、改善作物营养价值、增强作物抗病虫害能力等。基因编辑在农业领域可以用于培育更优质的农作物。3工业微生物改造、生物能源开发、生物材料合成等。基因编辑在工业领域可以用于生产更高效的生物产品。农业领域的应用1作物改良基因编辑可以用于改良作物的各种性状，如产量、营养价值、抗病虫害能力等。基因编辑在农业领域具有广泛的应用前景。2精准育种基因编辑可以实现精准育种，加速新品种的培育。基因编辑可以帮助农民种植更优质的农作物，提高农业生产效率。3可持续农业基因编辑可以用于培育抗逆性强的农作物，减少农药和化肥的使用，实现可持续农业。基因编辑可以帮助保护环境，促进农业可持续发展。提高作物产量水稻小麦玉米大豆改善作物营养价值维生素A通过基因编辑技术，可以提高水稻中维生素A的含量，改善营养价值。富含维生素A的水稻可以帮助解决发展中国家儿童维生素A缺乏的问题。蛋白质通过基因编辑技术，可以提高豆类作物中蛋白质的含量，改善营养价值。富含蛋白质的豆类作物可以帮助解决发展中国家蛋白质缺乏的问题。必需氨基酸通过基因编辑技术，可以提高作物中必需氨基酸的含量，改善营养价值。富含必需氨基酸的作物可以帮助提高人类的健康水平。增强作物抗病虫害能力抗病基因通过基因编辑技术，可以将抗病基因导入作物，增强其抗病能力。抗病作物的种植可以减少农药的使用，保护环境。抗虫基因通过基因编辑技术，可以将抗虫基因导入作物，增强其抗虫能力。抗虫作物的种植可以减少农药的使用，保护环境。医学领域中的应用1基因治疗基因编辑可以用于治疗遗传疾病，通过修改患者的基因来修复缺陷。基因治疗为许多遗传疾病带来了希望。2药物开发基因编辑可以用于药物开发，通过构建疾病模型来筛选新药。基因编辑可以加速药物开发进程，降低研发成本。3疾病模型基因编辑可以用于构建疾病模型，帮助科学家研究疾病的发生机制。疾病模型可以帮助科学家更好地理解疾病，开发更有效的治疗方法。治疗遗传疾病修复缺陷基因基因编辑可以用于修复患者体内的缺陷基因，从而治疗遗传疾病。基因治疗为许多遗传疾病带来了希望。靶向治疗基因编辑可以实现靶向治疗，精准地修改目标基因，减少副作用。靶向治疗为许多遗传疾病带来了新的治疗策略。个性化治疗基因编辑可以实现个性化治疗，根据患者的基因特征制定治疗方案。个性化治疗为许多遗传疾病带来了更有效的治疗方法。癌症治疗的新策略靶向肿瘤细胞基因编辑可以用于靶向肿瘤细胞，精准地杀死肿瘤细胞，减少对正常细胞的损伤。靶向治疗为癌症治疗带来了新的希望。增强免疫系统基因编辑可以用于增强患者的免疫系统，使其能够更好地识别和攻击肿瘤细胞。免疫治疗为癌症治疗带来了新的策略。克服耐药性基因编辑可以用于克服肿瘤细胞的耐药性，使其对化疗药物更加敏感。基因编辑可以帮助患者更好地应对癌症治疗。药物开发与筛选1构建疾病模型基因编辑可以用于构建疾病模型，帮助科学家研究疾病的发生机制。疾病模型可以加速药物开发进程，降低研发成本。2筛选新药基因编辑可以用于筛选新药，通过在疾病模型中测试药物的疗效来筛选候选药物。新药筛选可以帮助科学家更快地找到有效的治疗方法。3优化药物基因编辑可以用于优化药物，通过修改药物的结构来提高其疗效和降低副作用。药物优化可以帮助科学家开发更安全有效的药物。基因编辑的伦理考量安全性基因编辑技术的安全性是首要考虑的问题。需要评估基因编辑可能带来的脱靶效应和长期影响，确保技术的安全可靠。公平性基因编辑技术的应用需要考虑到公平性问题，确保所有人都能平等地获得技术带来的益处，避免出现社会不公。可接受性基因编辑技术的应用需要考虑到社会的可接受性，尊重公众的价值观和信仰，避免引起社会恐慌和抵触。基因编辑技术的潜在风险脱靶效应基因编辑技术可能产生脱靶效应，即修改了非目标基因，导致不可预测的后果。脱靶效应是基因编辑技术面临的主要风险之一。1长期影响基因编辑技术的长期影响尚不明确，需要进行长期跟踪和评估，确保技术的长期安全性。长期影响是基因编辑技术面临的重要挑战。2伦理问题基因编辑技术的应用可能引发伦理问题，如基因歧视、基因增强等。伦理问题是基因编辑技术需要认真对待的问题。3脱靶效应1识别错误向导RNA可能识别错误的DNA序列，导致Cas9蛋白切割非目标基因。识别错误是脱靶效应的主要原因之一。2修复错误细胞自身的修复机制可能修复错误的DNA损伤，导致基因编辑失败或产生新的突变。修复错误是脱靶效应的另一个原因。3优化向导RNA通过优化向导RNA的序列和结构，可以减少脱靶效应的发生。优化向导RNA是减少脱靶效应的重要手段。基因编辑的长期影响1基因稳定性基因编辑可能影响基因的稳定性，导致基因突变或表达异常。需要进行长期跟踪和评估，确保基因的长期稳定性。2生态影响基因编辑生物的释放可能对生态系统产生影响，需要进行生态风险评估，确保生态安全。生态影响是基因编辑需要认真对待的问题。3社会影响基因编辑技术的应用可能对社会产生影响，如基因歧视、基因增强等。需要进行社会伦理评估，确保技术的合理应用。基因编辑的监管与规范全球范围内的监管政策美国美国对基因编辑技术的监管相对宽松，主要关注产品的安全性和有效性。美国食品药品管理局（FDA）负责监管基因编辑产品的上市。欧盟欧盟对基因编辑技术的监管非常严格，将基因编辑生物视为转基因生物，需要进行严格的审批。欧盟强调对环境和人类健康的保护。中国中国对基因编辑技术的监管正在逐步完善，既鼓励技术创新，又强调伦理规范。中国科技部和农业部负责监管基因编辑技术的研发和应用。中国的基因编辑政策鼓励创新中国政府鼓励基因编辑技术的创新，支持科学家开展相关研究。中国设立了多个科研项目，支持基因编辑技术的研发。强调伦理中国政府强调基因编辑技术的伦理规范，禁止进行违反伦理道德的基因编辑活动。中国加强了对基因编辑技术的伦理审查和监管。基因编辑的挑战与机遇1技术挑战提高基因编辑的精确性、降低脱靶效应、解决基因传递问题等。技术挑战是基因编辑技术发展的主要障碍。2伦理挑战基因编辑的伦理问题需要认真对待，如基因歧视、基因增强等。伦理挑战是基因编辑技术应用需要认真对待的问题。3社会挑战提高公众对基因编辑的认识、消除公众的疑虑、建立信任等。社会挑战是基因编辑技术推广的重要因素。技术挑战提高精确性提高基因编辑的精确性，减少脱靶效应的发生，是基因编辑技术面临的主要技术挑战。需要开发更精准的基因编辑工具。解决传递问题解决基因传递问题，将基因编辑工具高效地传递到目标细胞，是基因编辑技术应用的关键。需要开发更高效的基因传递载体。优化修复机制优化细胞自身的修复机制，提高基因编辑的效率，是基因编辑技术需要解决的问题。需要深入理解细胞的修复机制。伦理挑战基因歧视基因编辑技术的应用可能导致基因歧视，即对具有特定基因特征的人群进行歧视。需要建立完善的法律法规，防止基因歧视的发生。基因增强基因编辑技术的应用可能导致基因增强，即通过修改基因来提高人类的智力、体能等。基因增强可能引发社会不公和伦理争议。定制婴儿基因编辑技术的应用可能导致定制婴儿的出现，即父母可以根据自己的意愿来选择婴儿的基因特征。定制婴儿可能引发伦理争议和道德风险。社会挑战1提高认识提高公众对基因编辑技术的认识，消除公众的疑虑，是基因编辑技术推广的重要因素。需要加强科学普及，提高公众的科学素养。2建立信任建立公众对基因编辑技术的信任，是基因编辑技术应用的基础。需要加强伦理规范，确保技术的安全可靠。3公众参与鼓励公众参与基因编辑技术的讨论，听取公众的意见，是基因编辑技术发展的必要步骤。需要建立开放的沟通平台，促进公众参与。未来基因编辑技术的发展趋势更精准未来的基因编辑技术将更加精准，能够减少脱靶效应的发生。精准性是基因编辑技术发展的主要方向。更高效未来的基因编辑技术将更加高效，能够更快地实现基因的改变。效率是基因编辑技术发展的重要目标。更安全未来的基因编辑技术将更加安全，能够减少潜在的风险。安全性是基因编辑技术应用的首要考虑。提高基因编辑的精确性优化向导RNA通过优化向导RNA的序列和结构，可以提高基因编辑的精确性，减少脱靶效应的发生。向导RNA的设计是关键。1开发新工具开发新的基因编辑工具，如碱基编辑、先导编辑等，可以提高基因编辑的精确性。新工具的开发是重要手段。2优化传递载体优化基因传递载体，提高基因编辑工具的传递效率，可以提高基因编辑的精确性。传递载体的优化是必要措施。3拓展基因编辑的应用范围1农业培育更优质的农作物，提高作物产量、改善营养价值、增强抗病虫害能力等。基因编辑在农业领域具有广阔的应用前景。2医学治疗遗传疾病、癌症治疗、药物开发等。基因编辑在医学领域具有巨大的潜力，可以改善人类健康。3工业微生物改造、生物能源开发、生物材料合成等。基因编辑在工业领域可以提高生产效率，降低生产成本。降低基因编辑的成本1优化生产工艺优化基因编辑工具的生产工艺，降低生产成本。生产工艺的优化是降低成本的有效方法。2规模化生产实现基因编辑工具的规模化生产，降低单位生产成本。规模化生产是降低成本的必然选择。3技术创新通过技术创新，开发更经济实惠的基因编辑工具。技术创新是降低成本的根本途径。案例分析：CRISPR在农业中的应用提高产量改善品质抗病虫害抗逆性抗除草剂玉米的开发减少除草剂使用通过基因编辑技术，可以培育抗除草剂的玉米，减少除草剂的使用，保护环境。抗除草剂玉米的种植可以提高农业生产效率。提高玉米产量抗除草剂玉米的种植可以减少杂草的竞争，提高玉米产量。抗除草剂玉米的种植可以增加农民的收入。可持续农业抗除草剂玉米的种植可以减少农药的使用，实现可持续农业。抗除草剂玉米的种植可以保护环境，促进农业可持续发展。抗病小麦的培育减少农药使用通过基因编辑技术，可以培育抗病小麦，减少农药的使用，保护环境。抗病小麦的种植可以提高农业生产效率。提高小麦产量抗病小麦的种植可以减少病害的损失，提高小麦产量。抗病小麦的种植可以增加农民的收入。案例分析：CRISPR在医学中的应用1遗传疾病治疗CRISPR技术在遗传疾病治疗中具有巨大的潜力，可以用于治疗镰状细胞贫血症、囊性纤维化等遗传疾病。CRISPR技术为遗传疾病患者带来了新的希望。2癌症治疗CRISPR技术在癌症治疗中也显示出良好的应用前景，可以用于靶向肿瘤细胞、增强免疫系统等。CRISPR技术为癌症治疗带来了新的策略。3病毒清除CRISPR技术可以用于清除病毒，如HIV病毒等。CRISPR技术为病毒感染疾病的治疗带来了新的方法。治疗镰状细胞贫血症的尝试修复突变基因通过CRISPR技术，可以修复患者体内的突变基因，从而治疗镰状细胞贫血症。基因修复为镰状细胞贫血症患者带来了新的希望。提高血红蛋白水平通过CRISPR技术，可以提高患者体内的正常血红蛋白水平，缓解病情。提高血红蛋白水平可以改善患者的生活质量。长期疗效CRISPR治疗镰状细胞贫血症的目标是实现长期疗效，使患者摆脱疾病的困扰。长期疗效是CRISPR治疗遗传疾病的关键。HIV病毒的清除研究靶向HIV病毒通过CRISPR技术，可以靶向HIV病毒的基因组，将其从感染细胞中清除。靶向HIV病毒是清除病毒的关键。保护免疫细胞通过CRISPR技术，可以保护免疫细胞免受HIV病毒的感染。保护免疫细胞可以提高患者的免疫力。彻底清除病毒CRISPR治疗HIV感染的目标是彻底清除病毒，实现治愈。彻底清除病毒是CRISPR治疗病毒感染疾病的最终目标。基因编辑的公众认知1认知程度公众对基因编辑技术的认知程度普遍较低，需要加强科学普及，提高公众的科学素养。认知程度是影响公众态度的重要因素。2态度公众对基因编辑技术的态度复杂，既有支持，也有担忧。需要认真对待公众的意见，建立信任。3影响因素公众对基因编辑技术的态度受到多种因素的影响，如伦理道德、宗教信仰、文化背景等。需要综合考虑各种因素，制定合理的政策。公众对基因编辑的看法支持一部分公众支持基因编辑技术，认为它可以治疗疾病、提高农作物产量等。支持者认为基因编辑技术具有巨大的潜力，可以改善人类生活。反对一部分公众反对基因编辑技术，担心它可能带来伦理风险、生态风险等。反对者认为基因编辑技术需要谨慎使用，避免产生不良后果。观望一部分公众对基因编辑技术持观望态度，既不完全支持，也不完全反对。观望者希望看到更多的研究结果和安全数据，再决定是否支持。提高公众对基因编辑的认识科学普及加强科学普及，提高公众的科学素养，是提高公众对基因编辑技术认识的重要途径。科学普及可以帮助公众更好地理解基因编辑技术。1信息公开公开基因编辑技术的相关信息，让公众了解技术的进展、风险和益处。信息公开可以帮助公众做出理性的判断。2公众参与鼓励公众参与基因编辑技术的讨论，听取公众的意见，是提高公众对基因编辑技术认识的有效方法。公众参与可以促进技术的健康发展。3基因编辑与科学素养1科学知识科学素养包括对科学知识的掌握，如基因、DNA、基因编辑等。科学知识是理解基因编辑技术的基础。2科学方法科学素养包括对科学方法的理解，如实验设计、数据分析、逻辑推理等。科学方法是评估基因编辑技术的关键。3科学态度科学素养包括对科学态度的培养，如理性思考、实事求是、尊重证据等。科学态