生物技术的发展史
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现代生物技术是通过生物化学与分子生物学的基础研究而快速发展起来的。
医药生物技术起步最早、发展最快,目前世界已有2000多家生物技术公司,其中70%从事医药产品的开发。
生物技术工业总体日趋成熟,正在由风险产业变成以商业为动力,以市场为中心的产业。
应用生物技术已有可能产生几乎所有的多肽和蛋白质,基因工程技术的应用已使新药研究方法和制药工业的生产方式发生重大变革。
近十几年来,在利用生物技术制取新药方面取得了惊人的成就,已有不少药物应用于临床。
例如人胰岛素、人生长激素、干扰素、乙肝疫苗、人促红细胞生成素(Epo)、GM-集落刺激因子(GM-CSF)、组织溶纤酶原激活素、白细胞介素-2及白介素-11等。
正在研究的有降钙素基因相关因子、肿瘤坏死因子、表皮生长因子等140多种。
随着生物技术药物的发展,多肽与蛋白质类药物的研究与开发,已成为医药工业中一个重要的领域,同时给生物制剂带来了新的挑战。
在实际应用中,基因工程药物受到一定限制,如口服应用时生物利用度低,会受到消化酶的破坏,在胃酸作用下不稳定,在体内半衰期较短等,因此只能注射给药或局部用药。
为了克服这些缺陷,已开始改为合成这些天然蛋白质的较小活性片段,即所谓“多肽模拟”或“多肽结构域”合成,又叫“小分子结构药物设计”。
这类药物可口服,有利于由皮肤、粘膜给药,用于治疗免疫缺陷症、HIV感染、变态反应性疾病、风湿性关节炎等,其制造成本也更低。
这种设计思想也已应用于多糖类药物、核酸类药物和模拟酶的有关研究。
小分子药物设计属于第二代结构相关性药物设计,所设计的分子能替代原先天然活性蛋白与特异靶相互作用。
在给药方式的研究方面,对注射用溶液和注射用无菌粉末(目前上市的多肽蛋白质类药物多为此种剂型),除了继续改进其稳定性外,还通过一些其他技术手段,研制出了化学修饰型、控释微球型和脉冲式给药系统。
在非注射途径的给药系统,即包括鼻腔、口服、直肠、口腔、肺部给药方面也已取得重大进展。
生物技术发展简史:(一)传统生物技术。
从史前时代起就一直为人们所开发和利用。
在石器时代后期,我国人民就会利用谷物造酒,这是最早的发酵技术。
在公元10世纪,我国就有了预防天花的活疫苗。
在西方,苏美尔人和巴比伦人在公元前6000年就已开始啤酒发酵。
埃及人则在公元前4000年就开始制作面包。
1676年,荷兰人Leeuwenhoek(1632~1723)制成了能放大170~300倍的显微镜,并首先观察到了微生物。
19世纪60年代,法国科学家L.Pasteur(1822~1895)首先证实发酵是由微生物引起的,并首先建立了微生物的纯种培养技术。
上世纪20年代,工业生产中开始采用大规模的纯种培养技术发酵化工原料丙酮、丁醇。
50年代,在青霉素大规模发酵生产的带动下,发酵工业和酶制剂工业大量涌现。
发酵技术和酶技术被广泛应用于医药、食品、化工、制革和农产品加工等部门。
本世纪初,遗传学的建立及其应用,产生了遗传育种学,被誉为“第一次绿色革命”。
细胞学的理论被应用于生产而产生了细胞工程。
在今天看来,上述诸方面的发展,还只能被观为传统的生物技术,因为它们还不具备高技术的诸要素。
(二)现代生物技术。
现代生物技术是以70年代DNA重组技术的建立为标志的。
1944年A very阐明了DNA 是遗传信息的携带者。
1953年Waltson和Crick提出了DNA的双螺旋结构模型,阐明了DNA 的半保留复制模式,从而开辟了分子生物学研究的新纪元。
1961年Khorana、Nirenberg破译了遗传密码,揭开了DNA编码的遗传信息是如何传递给蛋白质这一秘密。
1972年Beng首先实现了DNA体外重组技术,标志着生物技术的核心技术——基因工程技术的开始。
它向人们提供了一种全新的技术手段,使人们可以按照意愿在试管内切割DNA、分离基因并经重组后导人其他生物或细胞,藉以改造农作物或畜牧品种;也可以导人细菌这种简单的生物体,由细菌生产大量的有用的蛋白质,或作为药物,或作为疫苗;也可以直接导人人体内进行基因治疗。
生物科技技术发展史生物科技技术的发展可以追溯到古代。
早在几千年前,人们就开始利用农业和畜牧业的基本原理来培育植物和动物。
然而,真正的生物科技的发展始于19世纪末和20世纪初,随着科学和技术的进步,生物科技在各个领域的应用得到了巨大的发展。
20世纪初,孟德尔的遗传学研究为生物科技奠定了基础。
通过对果蝇等生物进行遗传实验,孟德尔发现了遗传信息的传递规律,这些规律后来为生物科技研究提供了理论基础。
随着遗传学的发展,人们开始关注基因的功能和特性,研究DNA和RNA的结构和功能。
20世纪中叶,分子生物学的发展为生物科技奠定了基础。
在DNA的结构被发现之后,科学家们开始探索基因如何编码蛋白质,并且通过改变DNA序列来改变蛋白质的性质。
这种技术称为基因工程,它为生物科技的发展开辟了新的道路。
通过基因工程,科学家们可以制造新的基因组合,生产有益的蛋白质,治疗疾病,甚至创造新的生物体。
在上世纪50年代和60年代,科学家们开始开发技术来将外来基因导入细胞中,以改变其功能。
这种技术称为细胞转化,为基因工程的发展提供了重要的工具。
同时,随着生物信息学的发展,科学家们开始研究生物学数据的存储和分析方法,并发展了生物信息学领域。
到了上世纪70年代和80年代,科学家们首次成功地利用基因工程技术来制造蛋白质。
其中最重要的例子是利用基因工程技术制造人胰岛素。
这项重大突破为治疗糖尿病的新方法带来了希望,并且为生物科技产业的兴起奠定了基础。
与此同时,生物科技也在农业领域获得了应用。
通过基因工程技术,科学家们能够培育出具有抗虫害、抗病害和耐旱能力的转基因作物。
随着技术的进一步发展,生物科技的应用范围不断扩大。
在医学领域,生物科技技术已经被广泛应用于药物研发、基因诊断和基因治疗。
在环境领域,生物科技技术被用于处理废水和污染物,解决环境问题。
在工业领域,生物科技技术被用于生产生物燃料和生物塑料等可再生能源。
此外,生物科技技术还被应用于食品加工、畜牧业和养殖业等领域。
微生物学发展简史微生物学是研究微生物的科学,微生物是指肉眼无法看见的弱小生物体,包括细菌、真菌、病毒和原生动物等。
微生物学的发展经历了几个重要的里程碑,下面将详细介绍。
1. 公元前17世纪-19世纪:微生物的发现和分类在公元前17世纪,荷兰镜匠Antonie van Leeuwenhoek首次使用自制的显微镜观察到了微生物。
他发现了细菌、酵母菌和其他微生物,并详细描述了它们的形态和运动方式。
这一发现开启了微生物学的先河。
到了19世纪,法国科学家Louis Pasteur通过一系列实验证明了微生物与发酵、传染病的关系。
他提出了“生物发酵学说”,认为发酵是由微生物引起的。
此外,他还发现了疫苗的制备方法,为疾病的预防和控制奠定了基础。
同时,德国科学家Robert Koch也做出了重要贡献。
他提出了“病原微生物学说”,通过实验证明了特定微生物与特定疾病之间的关系。
他发现了多种病原菌,并提出了病原菌的纯培养方法,为微生物学的发展打下了坚实的基础。
2. 20世纪初:微生物学的分支学科20世纪初,微生物学逐渐发展成为一个综合性的学科,并分化出了多个分支学科。
其中,细菌学、真菌学和病毒学是最重要的三个分支。
细菌学主要研究细菌的形态、结构、生理、代谢和遗传等方面。
德国科学家Ferdinand Cohn被誉为细菌学的创始人,他提出了细菌的分类系统,并对细菌的生活史和生理特性进行了深入研究。
真菌学则专注于研究真菌的分类、形态、生理和生态等方面。
英国科学家Alexander Fleming的发现了青霉素的抗菌作用,开创了抗生素研究的新纪元。
病毒学则研究病毒的结构、生命周期、致病机制和防治方法。
美国科学家Albert Calmette和Camille Guérin的研究成功研制出了卡介苗,用于预防结核病,这是病毒学在医学领域的重要应用。
3. 20世纪后半叶:微生物学的发展和应用20世纪后半叶,微生物学得到了迅速发展,并在多个领域得到了广泛应用。
中国医药生物技术发展史中国医药生物技术发展自古至今,经历了漫长而艰辛的历程。
这一发展历史既是医学技术的不断创新与突破,又是医药产业的兴盛与发展。
下面将从几个重要的历史时期,详细介绍中国医药生物技术的发展。
中国古代医药生物技术的发展可以追溯到上古时期的殷商时代。
在这个时期,人们就已经开始使用一些植物、动物和矿物等自然物质来治疗疾病。
这种草药医学成为中国古代最主要的医学体系之一,对后来的医药生物技术发展起到了重要的基础作用。
进入战国时期,中国的医学开始形成理论体系,出现了一批具有重要影响的医学家和医药学家。
其中最为著名的就是《黄帝内经》,这本典籍内容丰富,涵盖了诊断、治疗、预防疾病等方面的理论和方法,被视为中国传统医学的重要经典之一。
该书中所载的诊治经验和方剂积累为后来的中药学奠定了基础,极大地推动了中国医药生物技术的发展。
随着时间的推移,中国古代医学逐渐形成了独特的理论体系,在世界医学史上也产生了深远的影响。
尤其是在中医药领域,中国的医生不仅注重治疗疾病,更注重预防与保健,提出了“治未病”的概念。
在草药方面,中国的医生掌握了大量的草药知识,通过千百年的临床实践,形成了许多疗效显著的中草药方剂,这些方剂在中国乃至世界范围内广泛应用。
近代以后,中国的医药生物技术迎来了新的发展机遇。
在20世纪初,中国医生开始学习西方现代医学知识,引进了一系列的医学理论和技术。
同时,随着科学技术的进步,新的生物技术手段也被应用于医药领域。
比如,蛋白质工程技术、细胞工程技术等,为研发新药提供了全新的途径和方法。
改革开放以来,中国医药生物技术迈上了一个新的台阶。
中国政府出台了一系列扶持政策,鼓励和引导医药企业加大研发投入。
国内一大批生物技术企业应运而生,涌现出了许多在生物技术领域具有国际竞争力的企业。
比如,中国科学院的医学研究所成功研发了全球首个重组人胰岛素,填补了国内空白,使中国成为仅次于美国的第二大胰岛素生产国。
同时,中国医药生物技术也在国际舞台上展露头角。
当代生物技术的发展生命是上苍赐予地球的瑰宝。
数以万计、奇异多彩的生物,千百年来引起多少人的好奇与探索。
当代生命科学特别是分子生物学的重大进展,使人们终于开始揭示生物的奥秘,认识到了生命现象的本质。
在此基础上,当代生物技术迅速兴起,成为高技术中的佼佼者,并创造出了前所未有的奇迹。
1.【分子生物学的早期研究】分子生物学主要是在研究遗传的物质基础及遗传信息的传递中形成和发展的。
(1)【遗传学的发展】20世纪初,以孟德尔(1822—1884)遗传定律重新发现为转折,遗传学研究逐渐进入成熟时期。
【1903年】,美国生物学家萨顿(1877—1916)和德国的鲍弗里(1862—1915)提出了遗传的染色体学说,认为遗传因子就在染色体上。
【1910年】,美国人摩尔根(1866—1945)发表了关于果蝇性连锁遗传的论文,第一次将一个基因和一个具体的染色体的行为联系起来。
此后,摩尔根和他的学生又发表了《遗传的物质基础》和《基因论》,系统地阐述了基因学说和染色体理论,证明了基因是染色体上的遗传单位。
细菌和噬菌体遗传学是遗传学发展的一个重要阶段。
早在本世纪30 年代,微生物学家施莱辛格(1913—)和埃利斯(1906—)就研究过噬菌体。
德尔布吕克(1906—1981)了解了埃利斯的研究工作后,认为噬菌体是研究基因复制的最有希望的材料。
1942年,卢里亚(1912—)和安德逊(1911—)用电子显微镜揭示出噬菌体T2颗粒头部和尾部的详细结构。
【1946年】,德尔布吕克和贝利用两个近缘噬菌体的突变体去感染细菌,在噬菌体后代中获得重组体。
噬菌体遗传学开始形成了。
美国细菌学家莱德伯格(1925—)研究了大肠杆菌的内部结构,并于【1947年】证明两个大肠杆菌细胞可以重组,于是开创了细菌遗传学。
40年代中期开始的细菌附加体研究,既丰富了细胞质遗传理论,又为70年代基因工程准备了运载工具。
40年代以后,人们逐渐认识到核酸是基因的载体,遗传学研究又掀起一个新的热潮。
生物学发展史简述生物学是从分子、细胞、机体乃至生态系统等不同层次研究生命现象的本质、生物的起源进化、遗传变异、生长发育等生命活动规律的科学。
其包含的范畴相当广泛,包括形态学、微生物学、生态学、遗传学、分子生物学、免疫学、植物学、动物学、细胞生物学、环境化学等。
生物学随着人类认识世界及科学技术的发展,大概经历了四个时期:萌芽时期、古代生物学时期、近代生物学时期和现代生物学时期。
1.萌芽时期指人类产生(约300万年前)到阶级社会出现(约4000年前)之间的一段时期。
这时人类处于石器时代,这一时期的人类还处于认识世界的阶段,原始人开始栽培植物、饲养动物,并有了原始的医术,这一切成为生物学发展的启蒙。
2.古代生物学到了奴隶社会后期(约4000年前开始)和封建社会,人类进入了铁器时代。
随着生产的发展,出现了原始的农业、牧业和医药业,有了生物知识的积累,植物学、动物学和解剖学进入搜集事实的阶段。
在搜集的同时也进行了整理,被后人称为,古代生物学。
古代生物学在欧洲以古希腊为中心,著名的学者有亚里士多德(研究形态学和分类学)和古罗马的盖仑(研究解剖学和生理学),他们的学说整整统治了生物学领域1000年。
其中亚里士多德没有停留在搜集、观察和纯粹的自然描述上,而是进一步作出哲学概括。
在解释生命现象时,亚里士多德同先辈们一样,认为有机体最初是从有机基质里产生的,无机的质料可以变成有机的生命。
中国的古代生物学,则侧重研究农学和医药学。
贾思勰(约480—550年)著有《齐民要术》,系统地总结了农牧业生产经验,提出了相关变异规律,首次提到根瘤菌的作用。
沈括(1031—1095年)著有《梦溪笔谈》,该书中有关生物学的条目近百条,记载了生物的形态、分布等相关资料。
3.近代生物学从15世纪下半叶到19世纪,这一时期科学技术得到巨大发展,特别是工业革命开始后,生物学进入了全面繁荣的时代。
如细胞的发现,达尔文生物进化论的创立,孟德尔遗传学的提出。
中国医药生物技术发展史
中国医药生物技术的发展历史是一个充满挑战与机遇的历程。
自20世纪50年代起,中国就开始了对医药生物技术的探索和研究。
当时,由于技术条件和认知水平的限制,中国的医药生物技术发展相对缓慢。
然而,随着科技的不断进步和改革开放政策的推动,中国的医药生物技术迎来了飞速发展的黄金时期。
在20世纪80年代,中国开始引进和消化吸收国际先进的医药生物技术,并逐步建立起自己的研发体系。
在这个阶段,中国的一些科研机构和企业开始尝试利用基因工程、细胞工程、蛋白质工程等技术手段,开发具有自主知识产权的医药产品。
其中,胰岛素、干扰素、疫苗等产品的研发成功,标志着中国医药生物技术开始走向国际前沿。
进入21世纪,中国的医药生物技术迎来了更加广阔的发展空间。
政府加大了对医药生物技术的投入和支持力度,推动了一系列重大科研项目的开展。
同时,中国的医药生物技术企业也开始崛起,成为推动行业发展的重要力量。
在这个阶段,中国医药生物技术取得了多项突破性进展,如重组蛋白药物、单克隆抗体药物、基因治疗药物等的研究和应用。
此外,中国医药生物技术还积极拓展国际合作与交流,加强与国际先进水平的接轨。
通过引进国际先进技术、派遣留学生和开展国际合作项目等方式,中国的医药生物技术不断提升自身的研发水平和创新能力。
总的来说,中国医药生物技术的发展历史是一个不断创新、不断突破的过程。
在这个过程中,中国的医药生物技术领域取得了显著的成就,为全球医药生物技术的发展做出了重要贡献。
未来,随着科技的进步和市场需求的变化,中国的医药生物技术将继续保持创新和发展势头,为人类健康事业做出更大的贡献。
生物技术发展历史生物技术是指应用生物学原理和方法,将生物的特性用于各个领域的研究和应用的技术。
它在农业、医学、工业等领域中具有广泛的应用前景。
本文将以历史的角度来探讨生物技术的发展,回顾其中的重要里程碑事件。
一、起源与发展生物技术的起源可以追溯到古代,当时人们通过选择性种植和驯化动物来改良生物品种,实现了农业生产的进步。
然而,真正意义上的生物技术发展始于20世纪初,当时人们开始通过实验室技术进行基因的研究。
随着科学技术的不断发展,生物技术的研究领域逐渐扩展,并在20世纪后半叶取得了重大突破。
二、重要里程碑事件1. DNA的发现与研究1953年,詹姆斯·沃森与弗朗西斯·克里克发现了DNA的双螺旋结构,这一发现奠定了现代生物技术研究的基础。
之后,人们开始深入研究DNA的复制、转录、翻译等过程,并探索基因调控的机制,这为后续的生物技术发展奠定了坚实的基础。
2. 基因工程技术的突破1973年,斯坦利·科恩和赛尔玛·伯丁发明了重组DNA技术,使得人们能够在不同物种之间转移基因。
这一技术的出现引发了基因工程领域的革命,使得人们能够通过转基因技术改良农作物、研发新药等。
3. 克隆羊“多莉”的诞生1996年,苏格兰罗斯林研究所成功克隆了一只名叫“多莉”的羊。
这是世界首例通过体细胞核移植克隆出的哺乳动物,标志着克隆技术的突破。
克隆技术的发展不仅对动物繁殖具有重要意义,还为治疗人类疾病提供了新思路。
4. 人类基因组计划2003年,人类基因组计划完成了全球范围内的合作,成功测序了人类基因组。
这一计划的完成标志着人类基因研究进入了全面解码阶段,也为人类疾病的预防与治疗提供了新的机会。
三、生物技术应用领域1. 农业生物技术在农业领域的应用主要集中在转基因作物的研发与推广。
转基因作物具有抗虫、耐旱、抗病等特性,能够提高农作物产量、改善品质,并减少农药的使用,为解决全球粮食安全问题提供了新途径。
生物技术的发展史生物技术不完全是一门新兴学科,它包括传统生物技术和现代生物技术两部分。
传统生物技术是指旧有的制造酱、醋、酒、面包、奶酪及其他食品的传统工艺。
现代生物技术则是指70年代末80年代初发展起来的,以现代生物学研究成果为基础,以基因工程为核心的新兴学科。
当前所称的生物技术基本上都是指现代生物技术。
生物技术是指:应用生物或来自生物体的物质制造或改进一种商品的技术,其还包括改良有重要经济价值的植物与动物和利用微生物改良环境的技术。
当今世界各国综合国力的竞争,实际上是现代科学技术的竞争。
现代生物技术被世界各国视为一种二十一世纪高新技术。
我国早在1986年初制定的《高技术研究发展计划纲要》中就将生物技术列于航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、新能源技术和新材料技术等高技术的首位。
第一次技术革命,工业革命,解放人的双手;第二次技术革命,信息技术,扩展人的大脑;第三次技术革命,生物技术,改造生命本身。
现代生物技术之所以会被世界各国如此重视和关注,是因为它是解决人类所面临的诸如食品短缺问题、健康问题、环境问题及资源问题的关键性技术;还因为它与理、工、医、农等科技的发展,与伦理、道德法律等社会问题都有着密切的关系,对国计民生将产生重大的影响。
现代生物技术的主要内容包括: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、生物冶金、生物信息等技术。
直接相关联的学科:分子生物学、微生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、化学工程学、医药学等。
对人类和社会生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。
现代生物技术使用了大量的现代化高精尖仪器。
这些仪器全部都是由微机控制的、全自动化的。
这就是现代微电子学和计算机技术与生物技术的结合和渗透。
如超速离心机、电子显微镜、高效液相色谱、DNA合成仪、DNA序列分析仪等。
没有这些结合和渗透,生物技术的研究就不可能深入到分子水平,也就不会有今天的现代生物技术。
现代生物技术的主要内容:疾病治疗--用于控制人类疾病的医药产品,包括抗生素、生物药品、基因治疗。
快速而准确的诊断--临床检测与诊断,食品、环境与农业检测。
农业、林业与园艺--新的农作物或动物的基因改造、保存,肥料,杀虫剂:如生物农药、生物肥料等。
食品--扩大食品、饮料及营养素的来源:如单细胞蛋白等。
环境--废物处理、生物净化及新能源。
化学品--酶、DNA/RNA及特殊化学品、金属。
设备--由生物技术生产的金属、生物反应器、计算机芯片及生物技术使用的设备等。
现代生物技术的发展:(1)提高农作物产量及其品质。
培育抗逆的作物优良品系。
通过基因工程技术对生物进行基因转移,使生物体获得新的优良品性,称之为转基因技术。
通过转基因技术获得的生物体称为转基因生物。
至1994年全世界批准进行田间试验的转基因植物已达1467例,涉及的作物种类包括马铃薯、油菜、烟草、玉米、水稻、番茄、甜菜、棉花、大豆等。
转基因性能包括抗除草剂、抗病毒、抗盐碱、抗旱、抗虫、抗病以及作物品质改良等。
例如我国首创的两系法水稻杂交优势利用,已先培育出了具实用价值的梗型光敏核不育系N5047S、7001S等新品系,一般增产达10%以上,高产可达40%。
国家杂交水稻工程技术中心袁隆平教授,1997年试种其培育的“超级杂交稻”3.6亩,平均亩产达884kg。
1998年总理特批基金1000万元,用于支持该项研究的深化与推广。
我国学者还将苏云金杆菌的Bt杀虫蛋白转入棉花,培育抗虫棉,对棉铃虫杀虫率高达80%以上。
(2)植物种苗的工厂化生产;利用细胞工程技术对优良品种进行大量的快速无性繁殖,实现工业化生产。
该项技术又称植物的微繁殖技术。
植物细胞具有全能性,一个植物细胞有如一株潜在的植物。
利用植物的这种特性,可以从植物的根、茎、叶、果、穗、胚珠、胚乳、官或组织取得一定量的细胞,在试管中培养这些细胞,使之生长成为所谓的愈伤组织;愈伤组织具有很强的繁殖能力,可在试管内大量繁殖。
(3)提高粮食品质;生物技术除了可培育高产、抗逆、抗病虫害的新品系外,还可以培育品质好、营养价值高的作物新品系。
例如美国威斯康星大学的学者将菜豆储藏蛋白基因转移到向日葵中,使用权向日葵种子含有菜豆储藏蛋白。
利用转基因技术培育番茄可延缓其成熟变软,从而避免运输中的破损。
大米是我们的主要粮食,含有人体自身不能合成的8种必需氨基酸,但其蛋白质含量很低。
人们正试图将大豆储藏蛋白基因转移到水稻中,培育高蛋白质的水稻新品系。
(4)生物固氮;减少化肥使用量,现代农业均以化学肥料,如尿素、硫酸铵作为氮肥的主要来源。
化肥的使用不可避免地带来了土地的板结,肥力的下降;化肥的生产又将导致环境的污染。
科学家们正在努力将具有固氮基因转移到作物根际周围的微生物体内,希望由这些微生物进行生物固氮,减少化肥的使用量。
(5)发展畜牧业生产利用转基因技术,将与动物优良品质有关的基因转移到动物体内,使获得新的品质。
第一例转基因动物是1983年美国学者将大鼠的生长激素基因导入小鼠的受精卵里,现把受精卵转移到借腹怀胎的雌鼠内。
生下来的小鼠因带有大鼠的生长工激素基因而使其生长速度比普通小鼠快50%,并可遗传给下一代。
(6)提高生命质量,延长人类寿命;医药生物技术是生物技术领域中最活跃,产业发展最迅速,效益最显著的领域。
其投资比例及产品市场均占生物技术领域的首位。
这是因为生物技术为探索妨碍人类健康的因素和提高生命质量提供了最有效的手段。
生物技术在医药领域的应用涉及到新药开发、新诊断技术、预防措施及新的治疗技术。
(7)开发制造奇特而又贵重的新型药品;抗生素是人们最为熟悉、应用最为广泛的生物技术药物。
目前已分离到6000多种不同的抗生素,其中约100种被广泛地使用。
每年的市场销售额约100亿美元。
1977年,美国首先采用大肠杆菌生产了人类第一基因工程药物——人生长激素释放抑制激素,开辟了药物生产的新纪元。
该激素可抑制生长激素、胰岛素和胰高血糖素的分泌,用来治疗肢端肥大症和急性胰腺炎。
如果用常规方法生产该激素,50万头羊的下丘脑才能生产5mg,而用大肠杆菌生产,只需9L细菌发酵液。
其价格降至每克300美元。
由于细菌与人体在遗传体制上的差异较大,许多人类所需的蛋白质类药物用细菌生产往往是没有生物活性的。
人们不得不放弃用细菌生产这种最简单的方法而另找其他方法,利用细胞培养技术或转基因动物来生产这些蛋白质药物是近几年发展起来的另一种生产技术。
如转基因羊生产人凝血因子IX;转基因牛生产人促红细胞生成素;转基因猪生产人体球蛋白等。
用基因工程生产的药物,除了人生长工激素释放抑制激素外,还有人胰岛素、人生长激素、人心钠素、人干扰素、肿瘤坏死因子、集落刺激因子等。
目前全世界已有20多种基因工程药物面市。
另外还有约400多种生物制剂正在进行临床试验,2000多种处于前期的实验室研究阶段。
1987年所有上市的基因工程药品价值约5.4亿美元,到了1993年,10种主要基因工程药品的经销额已接近77亿美元。
上世纪末达到100亿美元,到2003年将达到130亿美元。
这清楚地表明,基因工程药物的产业前景十分光明,下个世纪整个医药工业将进行更新换代。
(8)疾病的预防和诊断;传统的疫苗生产方法对某些疫苗的生产和使用,存在着免疫效果不够理想、被免疫者有被感染的风险等不足;而用基因工程生产重级疫苗可以达到安全、高效的目的。
已经上市或已进入临床试验的病毒性肝炎疫苗(包括甲型和乙型肝炎等);肠道传染病疫苗(包括霍乱、痢疾等);寄生虫疫苗(包括血吸虫、疟疾等);流行性出血热疫苗、EB病毒疫苗等。
1998年初,美国仪器和医药管理局(FDA)批准了首个艾滋病疫苗进入人体试验。
这预示着艾滋病或许可以像乙型肝炎、脊髓灰质炎等病毒性疾病那样得到有效的预防。
用基因工程技术还可生产诊断用的DNA试剂,称之为DNA探针,主要用来诊断遗传性疾病和传染性疾病。
(9)基因治疗;1990年9月,美国FDA批准了用ADA(腺苷脱氨酶基因)基因治疗严重联合型免疫缺陷病(一种单基因遗传病),并取得了较满意的结果。
这标志着人类疾病基因治疗的开始。
以基因工程为基础的治疗遗传疾病、肿瘤、心血管、代谢性疾病的新方法——基因治疗是21世纪的一大热点领域。
基因治疗就是制备正常基因代替或校正遗传缺陷基因,或关闭、或降低、或调控异常基因的表达,而达到治疗疾病的目的。
(10)解决能源危机、治理环境污染;目前,石油和煤炭是我们生活中的主要能源。
然而,这些化石能源是不可再生的,最终将枯竭。
寻找新的替代能源将是人类面临的一个重大课题。
生物能源将是最有希望的新能源之一,而其中又以乙醇最有希望成为新的替代能源。
微生物可以利用大量的农业废弃物如杂草、木屑、植物的秸杆等纤维素或木质素类物质或其他工业废弃物作为原料。
生物技术还可用来提高石油的开采率。
目前,石油的一次采油,仅能开采储量的30%。
二次采油需加压、注水,只能获得储量的20%。
深层石油由于吸附在岩石空隙间,难以开采。
加入能分解蜡质的微生物后,利用微生物分解蜡质使石油流动性增加而获取石油,称之为三次采油。
从而大大提高了石油的工业储量。
环境保护方面,生物法生产化学品比化学工业生产法更环保和节能。
生物农药代替化学农药,不污染环境,对人体无害。
某些微生物能净化有毒的化合物,降解石油污染,清除有毒气体和恶臭物质,综合利用废水和废渣,处理有毒金属等作用,达到净化环境、保护环境、废物利用并获得新的产品的目的。
(11)制造工业原料、生产贵重金属利用微生物在生长过程中积累的代谢产物,生产食品工业原料,种类繁多;发酵技术还可用来生产化学工业原料。
现代生物技术发展趋势:基因操作技术日新月异和不断完善;基因工程药物与疫苗的研究与开发突飞猛进;转基因植物与动物技术取得重大突破;生物体基因组结构与功能研究发展迅速;基因治疗取得一定进展;蛋白质工程和生物信息学飞速发展。
现代生物技术发展史及其重要事件:1917年,Karl Ereky首次使用生物技术这一名词;1943年,大规模生产青霉素;1944年,Avery等通过实验证明DNA是遗传物质;1953年,W atson Crick 阐明DNA的双螺旋结构;1961年,<生物技术和生物工程>杂志创刊;1961-1966年,破译遗传密码;1970年,分离出第一个限制性内切酶;1972年,Khorana等合成了完整的tRNA基因;1973年,Boyer和Cohen建立了DNA重组技术;1975年,Milstein建立了单克隆抗体技术;1976年,第一个DNA重组技术规则问世;1976年,DNA测序技术诞生。