基因工程生物安全精选PPT.ppt
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1、关于基因工程生物安全第1页,讲稿共75张,创作于星期日何谓基因工程?何谓基因工程?为什么发展基因工程?为什么发展基因工程?基因工程有哪些生物安全问题?基因工程有哪些生物安全问题?基因工程生物安全怎样管理?基因工程生物安全怎样管理?第2页,讲稿共75张,创作于星期日什么是基因什么是基因工程?工程?第3页,讲稿共75张,创作于星期日科学家为之痴狂,科学家为之痴狂,艺术家为之灵感涌溢,艺术家为之灵感涌溢,世界为之震撼世界为之震撼.1953年年4月月25日,日,James Watson 和和Francis Crick在在Nature上发表上发表DNA双螺旋结构双螺旋结构。DNA第4页,讲稿共75张,创
2、作于星期日1973年,年,Cohen等人成功地实现了等人成功地实现了DNA分子的体外重分子的体外重组,从而使人类进入了能组,从而使人类进入了能人工设计和改造生物物人工设计和改造生物物种种的新时代的新时代基因工程时代。以基因工程时代。以DNA重组技术为核重组技术为核心的基因工程的兴起不仅极大地推动了整个生命科心的基因工程的兴起不仅极大地推动了整个生命科学的研究,而且成为改变工农业和医药学面貌的巨学的研究,而且成为改变工农业和医药学面貌的巨大力量。大力量。1977年年11月,月,Boyer等利用重组等利用重组DNA技术合成出了技术合成出了生长抑制激素生长抑制激素-利用基因工程方法获得的第一个基利用
3、基因工程方法获得的第一个基因产物。从此基因工程研究蓬勃发展。因产物。从此基因工程研究蓬勃发展。第5页,讲稿共75张,创作于星期日基因工程基因工程又叫做又叫做基因拼接技术基因拼接技术或或DNADNA重组技术重组技术。是是在在生生物物体体外外,通通过过对对DNADNA分分子子进进行行人人工工“剪剪切切”和和“拼拼接接”,对对生生物物的的基基因因进进行行改改造造和和重重新新组组合合,然然后后导导入入受受体体细细胞胞内内进进行行无无性性繁繁殖殖,使使重重组组基基因因在在受受体体细细胞胞内内表表达达,产产生生出出人类所需要的新的生物类型和生物产品。人类所需要的新的生物类型和生物产品。第6页,讲稿共75张
4、,创作于星期日从分子水平上干预生物的遗传特性从分子水平上干预生物的遗传特性第7页,讲稿共75张,创作于星期日通通过过基基因因工工程程可可把把来来自自任任何何生生物物的的基基因因转转移移到到与与其其毫毫无无关关系系的的任任何何其其他他受受体体细细胞胞中中,可可以以任任意意改改造造生生物物的的遗遗传传特特性,创造出生物的新性状。性,创造出生物的新性状。第8页,讲稿共75张,创作于星期日基因工程操作流程示意图基因工程操作流程示意图第9页,讲稿共75张,创作于星期日由由基基因因工工程程技技术术构构建建的的且且具具有有新新遗遗传传性性状状的的生生物物称称之之为为“基基因因工工程程生生物物”、“转转基基因
5、因生物生物”或或“基因工程体基因工程体”。转基因食品转基因食品第10页,讲稿共75张,创作于星期日为什么发展基因工程?为什么发展基因工程?第11页,讲稿共75张,创作于星期日基基因因工工程程的的诞诞生生使使生生命命科科学学发发生生了了革革命命性性变变化化,标标志志着着人人类类已已进进入入改改造造和和创创建建新新生生命命形形态态的的时时代代,并并展展现现出出其其光光辉的未来。辉的未来。第12页,讲稿共75张,创作于星期日基因工程的应用基因工程的应用生命科学基础理论研究中的应用生命科学基础理论研究中的应用农林牧副渔中的应用农林牧副渔中的应用工业中的应用工业中的应用在医学中的应用在医学中的应用在环境
6、保护中的应用在环境保护中的应用第13页,讲稿共75张,创作于星期日(一)在基础研究中的应用(一)在基础研究中的应用 几乎在所有生命科学分支学科几乎在所有生命科学分支学科中得到应用。中得到应用。第14页,讲稿共75张,创作于星期日(二)在农业上的应用(二)在农业上的应用1.1.增加农作物产品的营养价值增加农作物产品的营养价值如增加种子、块茎的蛋白质含量,如增加种子、块茎的蛋白质含量,改变植物蛋白的必需氨基酸比例等。改变植物蛋白的必需氨基酸比例等。2.2.提高农作物抗逆性能提高农作物抗逆性能如抗病虫害、抗旱、抗涝、抗除草剂如抗病虫害、抗旱、抗涝、抗除草剂等性能。等性能。3.3.提高光合作用效率从而
7、提高农作物产量。提高光合作用效率从而提高农作物产量。4.4.生物固氮的基因工程生物固氮的基因工程。把禾谷等非豆科植物转变为能同根瘤菌把禾谷等非豆科植物转变为能同根瘤菌共生,或具固氮能力,将代替无数个氮肥厂。共生,或具固氮能力,将代替无数个氮肥厂。5.5.增加植物次生代谢产物产率增加植物次生代谢产物产率。构成全球药物原料的构成全球药物原料的 25%25%,如治疗疟疾的奎宁、治疗白血病的长春新碱、治疗高血压的东如治疗疟疾的奎宁、治疗白血病的长春新碱、治疗高血压的东莨菪碱、作为麻醉剂的吗啡等。莨菪碱、作为麻醉剂的吗啡等。6.6.培育畜牧业和水产业新品种。培育畜牧业和水产业新品种。7.7.其它如肥料等
8、。其它如肥料等。第15页,讲稿共75张,创作于星期日转基因植物转基因植物第16页,讲稿共75张,创作于星期日19951995年:年:7500万美元万美元1997年:年:3.6亿美元亿美元1998年:年:16亿美元亿美元1999年:年:21-23亿美元亿美元2000年:年:30亿美元亿美元2002年:年:42.5亿美元亿美元2005年:年:80亿美元亿美元2010年:年:250亿美元亿美元转基因植物对未来农业将产生不可估量的影响。转基因植物对未来农业将产生不可估量的影响。亿 美 元转基因作物的全球销售额变化转基因作物的全球销售额变化“第二次绿色革命第二次绿色革命”第17页,讲稿共75张,创作于星
9、期日转基因动物转基因动物第18页,讲稿共75张,创作于星期日ProducingEnviropigsResearchersborrowagenefromE.colibacteriumthatproducesaphytaseenzyme(植酸酶植酸酶),injectitintoafertilizedegg,andrelyontheanimalsnormalreproductivesystemtodelivertransgenicpigs.第19页,讲稿共75张,创作于星期日(三)在工业中的应用(三)在工业中的应用啤酒酿造啤酒酿造白酒和黄酒的酿造和酒精生产白酒和黄酒的酿造和酒精生产干酪干酪“吃油吃油
10、”工程菌工程菌纤维素酶纤维素酶第20页,讲稿共75张,创作于星期日饲料、养殖业及其他工业饲料、养殖业及其他工业酶酶制制剂剂 氨氨基基酸酸 维维生生素素 增增稠稠剂剂 有有机机酸酸 乳乳化化剂剂,表表面面活活化化剂剂 食食用用色色素素 食食用用香香精精及及调调味味料料、合合成成靛靛蓝蓝、限限制制性性内内切切酶酶的的生生产产等等,都都可可以以采采用基因工程微生物生产而得到。用基因工程微生物生产而得到。第21页,讲稿共75张,创作于星期日第22页,讲稿共75张,创作于星期日(四)在医学中的应用(四)在医学中的应用l1.1.基因工程用于生产蛋白质类药物基因工程用于生产蛋白质类药物 19821982年美
11、国年美国 EliLilly公司推出基因工程制造的公司推出基因工程制造的人人胰岛素胰岛素(治疗糖尿病),商品名为(治疗糖尿病),商品名为Humulin。l干扰素干扰素治疗肝炎等病毒感染性疾病有良好疗效。治疗肝炎等病毒感染性疾病有良好疗效。1 1升发酵液中所得的干扰素相当于过去从升发酵液中所得的干扰素相当于过去从10001000升人血中所得,生产成本也大为降低。升人血中所得,生产成本也大为降低。l目前基因工程生产的蛋白质药物已达数十种,目前基因工程生产的蛋白质药物已达数十种,许多以前不可能大量生产的许多以前不可能大量生产的生长因子生长因子,凝血因凝血因子子等蛋白质药物,用基因工程可能大量生产。等蛋
12、白质药物,用基因工程可能大量生产。第23页,讲稿共75张,创作于星期日在大肠杆菌表在大肠杆菌表达或酵母中表达或酵母中表达达 第24页,讲稿共75张,创作于星期日人类药物生产人类药物生产 1982年年美美国国首首先先将将重重组组胰胰岛岛素素投投放放市市场场,标标志志着着世世界界第第一一个个基基因因工工程程药药物物的的诞诞生生。26年年来来基基因因工工程程的的技技术术成成果果60集集中中应应用用于于医医药药工工业业,为为生生物物医医药药的的发发展展带带来来一一场场崭崭新新的的革革命。命。第25页,讲稿共75张,创作于星期日2.基因工程用于疫苗生产基因工程用于疫苗生产l利用基因工程制备的利用基因工程
13、制备的重组亚基疫苗重组亚基疫苗只含有病原物只含有病原物的一个或几个抗原成分,不含病原物遗传信息,的一个或几个抗原成分,不含病原物遗传信息,且这样的亚基疫苗往往效价很高,但决无感染毒且这样的亚基疫苗往往效价很高,但决无感染毒性等危险。性等危险。l在酵母中表达乙型肝炎表面抗原在酵母中表达乙型肝炎表面抗原HBsAgHBsAg产量可达产量可达每升每升 2.5 mg 2.5 mg,已于,已于19841984年问世。年问世。第26页,讲稿共75张,创作于星期日l正正在在开开发发的的350350种种生生物物技技术术药药物物中中,1/31/3以以上上用用于于肿肿瘤瘤,其其中中有有3030种种用用于于黑黑素素瘤
14、瘤,2020种种用用于于结结直直肠肠癌癌,1313种种用用于于乳乳腺腺癌癌,1313种种用用于于前前列列腺癌。腺癌。l正正在在开开发发的的疫疫苗苗有有7777种种,用用于于预预防防或或治治疗疗AIDSAIDS、结结直直肠肠癌癌、胰胰腺腺癌癌、乳乳腺腺癌癌、肺肺癌癌、结肠癌、前列腺癌、多发性硬化、中风等。结肠癌、前列腺癌、多发性硬化、中风等。l正在开发的生物技术药物中,有正在开发的生物技术药物中,有2929种用于种用于HIVHIV感染、感染、AIDSAIDS相关疾病;相关疾病;1919种用于自身免疫性种用于自身免疫性疾病,其中疾病,其中1111种用于类风湿性关节炎、种用于类风湿性关节炎、3 3种
15、用种用于狼疮;于狼疮;8 8种用于血液疾病,其中种用于血液疾病,其中4 4种用于血种用于血友病,一种用于镰形细胞性贫血。友病,一种用于镰形细胞性贫血。第27页,讲稿共75张,创作于星期日第28页,讲稿共75张,创作于星期日3.基因工程用于基因治疗基因工程用于基因治疗l人体基因的缺失或突变,人体基因的缺失或突变,导致一些遗传疾病,应用导致一些遗传疾病,应用基因工程技术使缺失的基基因工程技术使缺失的基因归还人体,达到治疗的因归还人体,达到治疗的目的,已成为基因工程在目的,已成为基因工程在医学方面应用的又一重要医学方面应用的又一重要内容。内容。第29页,讲稿共75张,创作于星期日4、特殊转、特殊转基
16、因食品基因食品第30页,讲稿共75张,创作于星期日(五)环境保护(五)环境保护a)修复重金属离子污染土壤的基因工程菌修复重金属离子污染土壤的基因工程菌b)含酚工业废水中典型污染物的生物降解技术含酚工业废水中典型污染物的生物降解技术c)造纸工业中木聚糖酶高效表达工程菌的应用造纸工业中木聚糖酶高效表达工程菌的应用d)石油产品的微生物脱硫技术石油产品的微生物脱硫技术e)农药残留的微生物降解技术农药残留的微生物降解技术f)合成友好可再生材料的微生物工程菌合成友好可再生材料的微生物工程菌g)新型秸秆发酵乙醇代谢基因工程菌新型秸秆发酵乙醇代谢基因工程菌第31页,讲稿共75张,创作于星期日基因工程有哪些生物
17、安全问题?基因工程有哪些生物安全问题?第32页,讲稿共75张,创作于星期日young womanorold woman?第33页,讲稿共75张,创作于星期日基因工程是一把双刃剑,既可能成为推动基因工程是一把双刃剑,既可能成为推动人类进步的新动力,也可能成为导致人人类进步的新动力,也可能成为导致人类倒退甚至毁灭的工具。类倒退甚至毁灭的工具。第34页,讲稿共75张,创作于星期日“科学虽然伟大,但他只能回答世界是什么的问题,应当如何的价值目标,却在它的视野之外。”-爱因斯坦(爱因斯坦文集,北京商务书馆,1979,p3)第35页,讲稿共75张,创作于星期日引起科学家良心危机的二大事件引起科学家良心危机
18、的二大事件第一事件:广岛原子弹爆炸第一事件:广岛原子弹爆炸科学理论导致成千上万人的死亡。科学理论导致成千上万人的死亡。第二事件:第二事件:19651965年年寂静的春天寂静的春天一书的出版一书的出版揭揭露露了了大大量量使使用用有有机机氯氯农农药药所所引引起起的的严严重重后后果果。世世界界范范围围的的环环境境污污染染威威胁胁人人类类在在地地球球生生存存以以及及地地球本身的存在,向人类敲响了环境恶化的警钟。球本身的存在,向人类敲响了环境恶化的警钟。第36页,讲稿共75张,创作于星期日引起科学家良心危机的二大事件引起科学家良心危机的二大事件使科学家和使科学家和公众对科学研究的社会后果,成果应用对公众
19、对科学研究的社会后果,成果应用对社会、人类和生态的影响严肃关注社会、人类和生态的影响严肃关注第37页,讲稿共75张,创作于星期日基因工程生物安全基因工程生物安全包括重组包括重组DNADNA技技术在内的所有术在内的所有对基因的操作对基因的操作及其及其生生物体的安全物体的安全第38页,讲稿共75张,创作于星期日基因工程生物的安全性问题基因工程生物的安全性问题l环境安全性环境安全性(damage to the natural environment)l转基因植物演变成农田杂草的可能性转基因植物演变成农田杂草的可能性l基因漂流到近缘野生种的可能性基因漂流到近缘野生种的可能性l对非目标生物的影响对非目标
20、生物的影响l现代农业生产安全性现代农业生产安全性(disruption of current practices of farming)l作物作物间的基因漂流作物作物间的基因漂流l转基因食品安全性转基因食品安全性(damage to human health)l过敏性过敏性l抗生素抗性的水平转移抗生素抗性的水平转移l外源外源DNA的食用的食用l营养水平的改变营养水平的改变第39页,讲稿共75张,创作于星期日国家和地方政府重视国家和地方政府重视第40页,讲稿共75张,创作于星期日对非目标生物的影响对非目标生物的影响第41页,讲稿共75张,创作于星期日花粉花粉BtBt玉米玉米帝王蝶幼虫死亡帝王蝶幼
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