生物技术总论.ppt
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1、生物技术总论1现在学习的是第1页,共54页生物技术生物技术u不少科学家预言:不少科学家预言:21世纪是生命科学的世世纪是生命科学的世纪。生物技术在生命科学领域中居核心地纪。生物技术在生命科学领域中居核心地位;位;u比尔比尔 盖茨曾预言盖茨曾预言,超过他的下一个全球首富超过他的下一个全球首富必定出自生物基因领域。因为要满足人类必定出自生物基因领域。因为要满足人类对粮食、健康和环保的需求对粮食、健康和环保的需求,生物技术的发生物技术的发展是必不可少的而且是不可替代的。展是必不可少的而且是不可替代的。2现在学习的是第2页,共54页生物技术:支柱产业生物技术:支柱产业生物经济将在生物经济将在21世纪超
2、过网络经济,在世世纪超过网络经济,在世界经济增长中占据主导地位,其中生物技界经济增长中占据主导地位,其中生物技术产业将成为全球经济的支柱产业之一。术产业将成为全球经济的支柱产业之一。作为农业大国和人口大国,农业生物技术对作为农业大国和人口大国,农业生物技术对于中国来讲,举足轻重。于中国来讲,举足轻重。3现在学习的是第3页,共54页生物技术涉及学科生物技术涉及学科分子生物学,细胞生物学,生物物理学,分子生物学,细胞生物学,生物物理学,免疫生物学,人体生理学,植物生理学,免疫生物学,人体生理学,植物生理学,动物生理学,微生物生理学,遗传学;动物生理学,微生物生理学,遗传学;微生物学,微生物学,生物
3、化学,生物化学,化学,化学工程学,数学,微电子学技术,化学,化学工程学,数学,微电子学技术,计算机科学信息学;计算机科学信息学;使用大量高精尖仪器;使用大量高精尖仪器;4现在学习的是第4页,共54页生物技术树生物技术树5现在学习的是第5页,共54页生物技术基本特征生物技术基本特征高投入高投入高科技高科技高竞争高竞争高风险高风险高效益高效益高势能高势能6现在学习的是第6页,共54页生物技术主要相关行业生物技术主要相关行业l农业:农业:植物植物动物动物l医学:医学:疾病诊断与治疗疾病诊断与治疗制药业制药业l工业:工业:食品食品发酵工业发酵工业l能源能源可再生能源可再生能源l环境保护环境保护7现在学
4、习的是第7页,共54页生物技术掀起又一次农业生物技术掀起又一次农业 “绿色革命绿色革命”转基因技术、组织培育技术、动物胚胎移植转基因技术、组织培育技术、动物胚胎移植与克隆技术大大促进了农作物与畜禽品质与克隆技术大大促进了农作物与畜禽品质的改良,推动种植业和养殖业的巨大变革。的改良,推动种植业和养殖业的巨大变革。生物肥料、生物农药的应用,将大幅度地生物肥料、生物农药的应用,将大幅度地减少化学肥料、化学农药对农田和环境的减少化学肥料、化学农药对农田和环境的污染。污染。8现在学习的是第8页,共54页生物技术推动医学史上新的革命生物技术推动医学史上新的革命以基因工程、细胞工程、组织工程和生物芯以基因工
5、程、细胞工程、组织工程和生物芯片等一系列新型技术为代表的现代生物技片等一系列新型技术为代表的现代生物技术在医学上的广泛应用,不仅促进了对传术在医学上的广泛应用,不仅促进了对传统医药产业的改造,而且使医疗技术发生统医药产业的改造,而且使医疗技术发生质的飞跃,使人类更健康、更长寿;质的飞跃,使人类更健康、更长寿;由于人类基因组计划的完成,使许多基因病由于人类基因组计划的完成,使许多基因病症的预防、缓解和治愈的可能性大大提高。症的预防、缓解和治愈的可能性大大提高。9现在学习的是第9页,共54页生物技术缓解能源紧张局面生物技术缓解能源紧张局面u全球生物质能量的储量为全球生物质能量的储量为18000万亿
6、吨,相当于万亿吨,相当于640亿吨亿吨石油。经生物技术改造,将会使作物秸秆等废弃的有石油。经生物技术改造,将会使作物秸秆等废弃的有机物成为可用的新能源,缓解化石能源不足的危机,机物成为可用的新能源,缓解化石能源不足的危机,为石油短缺国家解决能源危机问题找到一个较为经济为石油短缺国家解决能源危机问题找到一个较为经济可行的途径;可行的途径;u“绿金绿金”代替代替“黑金黑金”,开发生物乙醇、生物柴油、生,开发生物乙醇、生物柴油、生物发电、生物氢等生物质能,已经成为许多国家的能源物发电、生物氢等生物质能,已经成为许多国家的能源战略。我国生物质的能源产出量至少相当于战略。我国生物质的能源产出量至少相当于
7、7个大庆。个大庆。10现在学习的是第10页,共54页生物技术推进生物技术推进“绿色制造业绿色制造业”发展发展n工业生物技术将使化工、造纸、纺织、食品、工业生物技术将使化工、造纸、纺织、食品、发酵等传统工业领域的生产工艺与手段发发酵等传统工业领域的生产工艺与手段发生根本改变,减少污染物排放,降低生产生根本改变,减少污染物排放,降低生产成本,加速传统产业升级。成本,加速传统产业升级。11现在学习的是第11页,共54页生物技术有望解决生态环境恶化问题生物技术有望解决生态环境恶化问题植物耐旱、耐盐基因的发现与应用,将有可植物耐旱、耐盐基因的发现与应用,将有可能彻底改变能彻底改变10亿亩干旱地区的生态环
8、境,亿亩干旱地区的生态环境,使使5亿亩不毛之地、盐碱地变为良田;亿亩不毛之地、盐碱地变为良田;将极端微生物用于处理废气、废水、废渣,将极端微生物用于处理废气、废水、废渣,推广可降解生物塑料产品的产业化,将会推广可降解生物塑料产品的产业化,将会解决工业排放、白色垃圾等环保难题。解决工业排放、白色垃圾等环保难题。12现在学习的是第12页,共54页生物技术迅猛发展生物技术迅猛发展3030多年来生物技术产业已经创造了多年来生物技术产业已经创造了200200多种新药,还有多种新药,还有400400多种新药处于临床试验阶段;数千种新化合物正多种新药处于临床试验阶段;数千种新化合物正处于临床前研究和评估之中
9、。生物技术公司所开发处于临床前研究和评估之中。生物技术公司所开发的许多新颖的诊断试剂和方法使许多疾病诊断更准的许多新颖的诊断试剂和方法使许多疾病诊断更准确、更早期,常规手术输血更安全;确、更早期,常规手术输血更安全;由于生物技术的应用,提升了农作物和食品的质量和由于生物技术的应用,提升了农作物和食品的质量和产量;高效生物杀虫剂减少了化学杀虫剂的使用,生产量;高效生物杀虫剂减少了化学杀虫剂的使用,生物工艺及生物清污技术在减低能耗、减少污染和改善物工艺及生物清污技术在减低能耗、减少污染和改善生态中正发挥巨大作用;生物信息、基因组生态中正发挥巨大作用;生物信息、基因组/蛋白组学蛋白组学及及DNADN
10、A指纹技术的进步和应用,在犯罪刑事调查、亲子指纹技术的进步和应用,在犯罪刑事调查、亲子鉴定、公共安全及个性化治疗疾病等方面也发挥出越来鉴定、公共安全及个性化治疗疾病等方面也发挥出越来越大的积极作用。越大的积极作用。13现在学习的是第13页,共54页21世纪第一支柱产业世纪第一支柱产业u生物技术已是世界各国谋求战略性技术储生物技术已是世界各国谋求战略性技术储备和发展的制高点。生物技术的发展彻底备和发展的制高点。生物技术的发展彻底改变了世界科技、经济和军事的格局;改变了世界科技、经济和军事的格局;u生物技术与计算机信息、组合化学合成、生物技术与计算机信息、组合化学合成、纳米技术等高技术迅速融合,产
11、业发展空纳米技术等高技术迅速融合,产业发展空间日益广阔,成为无可争议的间日益广阔,成为无可争议的“21世纪第世纪第一支柱产业一支柱产业”。14现在学习的是第14页,共54页全球生物技术及产业发展呈四大趋势全球生物技术及产业发展呈四大趋势(1)n生物技术已经成为许多国家研究开发的重点。英国、生物技术已经成为许多国家研究开发的重点。英国、法国、德国、澳大利亚、韩国等国政府近年来研究开法国、德国、澳大利亚、韩国等国政府近年来研究开发投入最多的领域是生物技术。美国基础研究经费的发投入最多的领域是生物技术。美国基础研究经费的40,欧盟第六研究框架计划的,欧盟第六研究框架计划的46用于生物技术及其用于生物
12、技术及其相关领域;相关领域;n生物技术产业已经成为国际科技竞争乃至经济竞争生物技术产业已经成为国际科技竞争乃至经济竞争的重点,不少跨国公司和国际金融机构纷纷投资生的重点,不少跨国公司和国际金融机构纷纷投资生物技术产业,大量的风险资金已经投向生物技术研物技术产业,大量的风险资金已经投向生物技术研究及开发。据初步测算,全球上市生物技术公司的究及开发。据初步测算,全球上市生物技术公司的市值达市值达9000多亿美元;多亿美元;15现在学习的是第15页,共54页全球生物技术及产业发展呈四大趋势全球生物技术及产业发展呈四大趋势(2)n生物经济正在成为网络经济之后的又一个新经济增长点。生物经济正在成为网络经
13、济之后的又一个新经济增长点。生物技术产业的销售额每生物技术产业的销售额每5年增加年增加2倍,增长率高达倍,增长率高达2530,是世界经济增长率的,是世界经济增长率的10倍左右。倍左右。2010年全球转年全球转基因农作物种植面积达到基因农作物种植面积达到1.48亿公顷;生物经济已经成为亿公顷;生物经济已经成为发达国家和发展中国家争相培育的新的经济增长点、制高发达国家和发展中国家争相培育的新的经济增长点、制高点和战略重点。点和战略重点。n生物安全已经成为国家安全的关键点。生物安全已经成为国家安全的关键点。20022003年年SARS肆虐之后,越来越多的人认识到,生物战剂肆虐之后,越来越多的人认识到
14、,生物战剂对经济发展、社会稳定的破坏力,将超过核武器。对经济发展、社会稳定的破坏力,将超过核武器。未来国家安全,必须具有防御生物战剂的能力。未来国家安全,必须具有防御生物战剂的能力。16现在学习的是第16页,共54页美国生物技术美国生物技术(1)美国把生物技术作为基础性、战略性产业加以美国把生物技术作为基础性、战略性产业加以支持,是现代生物技术产业的发祥地和领导者;支持,是现代生物技术产业的发祥地和领导者;在美国,生物技术已经成为新的经济增长点,是美在美国,生物技术已经成为新的经济增长点,是美国经济中充满活力的领域,年增长速度国经济中充满活力的领域,年增长速度25%-30%,为美国经济增长平均
15、数的,为美国经济增长平均数的8-10倍;倍;2002-2003财年间有财年间有43亿美元用于新建与生物技术有关的亿美元用于新建与生物技术有关的设施上;设施上;17现在学习的是第17页,共54页美国生物技术美国生物技术(2)无论是在研究水平和投资强度、还是在产业规模和市场份无论是在研究水平和投资强度、还是在产业规模和市场份额上额上,美国生物技术均领先于世界。美国拥有世界上美国生物技术均领先于世界。美国拥有世界上约一半的生物技术公司和一半的生物技术专利约一半的生物技术公司和一半的生物技术专利;美国美国生物技术产品的销售额占全球生物技术产品市场的生物技术产品的销售额占全球生物技术产品市场的90%以上
16、;以上;由于生物技术带来巨大的经济效益,美国各州都努力由于生物技术带来巨大的经济效益,美国各州都努力改善和增强大学和医学研究设施,创造有利条件支持改善和增强大学和医学研究设施,创造有利条件支持和吸引生物技术企业。加州的研究投入最高,用和吸引生物技术企业。加州的研究投入最高,用30亿亿美元投资建立再生医学研究所。美元投资建立再生医学研究所。18现在学习的是第18页,共54页美国生物技术美国生物技术(3)n2005年底,美国共有年底,美国共有1415家生物技术公司,家生物技术公司,其中其中360家是上市公司。全部上市公司家是上市公司。全部上市公司2005年底的总市值超过年底的总市值超过4100亿美
17、元。亿美元。2005年,年,生物技术产业的研发经费为生物技术产业的研发经费为198亿美元,排亿美元,排在前在前5位的生物技术公司人均研发投入为位的生物技术公司人均研发投入为13万美元;万美元;n1992年美国的生物技术产业总收入年美国的生物技术产业总收入80亿美亿美元,元,2005年已达到年已达到507亿美元。亿美元。2006年有年有19个生物技术产品的年销售额超过个生物技术产品的年销售额超过5亿美元。亿美元。生物制药生物制药19现在学习的是第19页,共54页美国生物技术美国生物技术(4)u据美国农业部国家农业统计服务中心统计:据美国农业部国家农业统计服务中心统计:l2006年美国共种植了年美
18、国共种植了6668万英亩转基因大豆,占美万英亩转基因大豆,占美国大豆种植总面积的国大豆种植总面积的89%;l2006年美国共种植了年美国共种植了1268万英亩转基因棉花,占美万英亩转基因棉花,占美国棉花种植面积的国棉花种植面积的83%;l2006年美国共种植了年美国共种植了4840万英亩转基因玉米,占美万英亩转基因玉米,占美国玉米种植面积的国玉米种植面积的61%;l2010年美国种植转基因作物年美国种植转基因作物6680万公顷,占世界转基因万公顷,占世界转基因作物种植面积作物种植面积45%。转基因作物转基因作物20现在学习的是第20页,共54页美国生物技术美国生物技术(5)u转基因新品种为何被
19、美国农民迅速接受?因为农民的经济收转基因新品种为何被美国农民迅速接受?因为农民的经济收入得到提高:不是产量提高就是投入成本降低,或者两者兼入得到提高:不是产量提高就是投入成本降低,或者两者兼而有之。而有之。u20022002年,美国玉米、大豆、棉花和油菜的收成达约年,美国玉米、大豆、棉花和油菜的收成达约400400亿美元,亿美元,其中一半源于转基因作物。转基因玉米每英亩的产量比传统品种产量其中一半源于转基因作物。转基因玉米每英亩的产量比传统品种产量增值增值6060美元。抗除草剂大豆的亩产收益增加将近美元。抗除草剂大豆的亩产收益增加将近1515美元。以美元。以往美国农作物每英亩平均用农药往美国农
20、作物每英亩平均用农药2222美元,现在转基因作物仅用美元,现在转基因作物仅用10-1210-12美元,效益的对比使转基因作物更具竞争力。美元,效益的对比使转基因作物更具竞争力。u2020多年来的转基因作物技术成果已进入半商业化、商业化推广时多年来的转基因作物技术成果已进入半商业化、商业化推广时期,由此拉开了世界农业生产大变革的帷幕。期,由此拉开了世界农业生产大变革的帷幕。生物技术成农民的生物技术成农民的“最爱最爱”21现在学习的是第21页,共54页美国生物技术美国生物技术(6)美国形成以波士顿、旧金山湾、华盛顿、圣美国形成以波士顿、旧金山湾、华盛顿、圣迭戈和北卡研究三角园等为主的迭戈和北卡研究
21、三角园等为主的5大生物产大生物产业基地业基地;美国美国5大生物技术产业基地不仅已成为地方大生物技术产业基地不仅已成为地方经济的支柱经济的支柱,更是美国生物技术产业规模化更是美国生物技术产业规模化的基础的基础,还带动了全美其他地区的生物技术还带动了全美其他地区的生物技术产业的发展。产业的发展。22现在学习的是第22页,共54页日本重视生物技术日本重视生物技术(1)n日本政府认为日本政府认为21世纪是生命科学的世纪,世纪是生命科学的世纪,制定了制定了生物技术战略大纲生物技术战略大纲,提出实现,提出实现跨跃式发展的三大战略:跨跃式发展的三大战略:大力充实研究、开发,从根本上加速产业化进大力充实研究、
22、开发,从根本上加速产业化进程,加深国民对科技的理解;程,加深国民对科技的理解;实施生物技术战略的总体目标是实现健康和长实施生物技术战略的总体目标是实现健康和长寿(寿(2010年癌症治愈率提高年癌症治愈率提高20%),提高食品),提高食品的安全性和功能性(粮食自给率从的安全性和功能性(粮食自给率从2001年的年的40%提高到提高到2010年的年的45%););实现可持续的舒适社会(到实现可持续的舒适社会(到2010年生物能源的年生物能源的利用量相当于替代原油约利用量相当于替代原油约110亿升亿升/年)。年)。23现在学习的是第23页,共54页日本重视生物技术日本重视生物技术(2)l日本日本200
23、8年度生物技术领域国家预算比年度生物技术领域国家预算比2007年比增年比增16%,达到,达到3025亿日元;亿日元;l日本医疗药品售量占世界医疗药品市场的日本医疗药品售量占世界医疗药品市场的11%;l日本生物技术市场中,销售最兴盛的是生物日本生物技术市场中,销售最兴盛的是生物燃料,其次是抗体。燃料,其次是抗体。24现在学习的是第24页,共54页日本重视生物技术日本重视生物技术(3)2007年年1月日本建设世界上第一座借助转基因大肠月日本建设世界上第一座借助转基因大肠杆菌用废木材为原料生产乙醇的工厂杆菌用废木材为原料生产乙醇的工厂日本生物日本生物乙醇关西制作所。该所总投资乙醇关西制作所。该所总投
24、资32亿日元,约人民币亿日元,约人民币2.4亿元,工厂占地面积亿元,工厂占地面积1.5万万m2,年产乙醇,年产乙醇48000t;生产流程:水解废木材生产流程:水解废木材分解成糖液分解成糖液糖液发酵糖液发酵化学促进剂化学促进剂有效成分(有效成分(C2H5OH)浓缩、蒸馏脱浓缩、蒸馏脱水水生物燃料;生物燃料;石油中加入石油中加入3%乙醇混合而用,称为乙醇混合而用,称为E3石油,日本市场上石油,日本市场上已开始大量使用。已开始大量使用。25现在学习的是第25页,共54页日本重视生物技术日本重视生物技术(4)治疗用抗体市场治疗用抗体市场20072007年度销售额达到年度销售额达到950950亿日元;亿
25、日元;用于肝癌的肝癌单克隆抗体;用于肝癌的肝癌单克隆抗体;用于乙肝的乙肝单克隆抗体;用于乙肝的乙肝单克隆抗体;放射性同位素钇放射性同位素钇9090标记的用于标记的用于B B细胞淋巴瘤细胞淋巴瘤的抗的抗CD20CD20抗体抗体“捷吾阿林捷吾阿林”;用于治疗大肠癌的用于治疗大肠癌的“阿巴斯金阿巴斯金”;抗肿瘤坏死因子抗肿瘤坏死因子单色抗体雷米健。单色抗体雷米健。26现在学习的是第26页,共54页日本重视生物技术日本重视生物技术(5)p日本政府文教科学部日本政府文教科学部2008年度投入年度投入22亿日亿日元援助干细胞项目;元援助干细胞项目;p日本的干细胞研究成果世界领先。京都大日本的干细胞研究成果
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