生物技术在医药和农业领域的应用

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1、生物技术在医药和农业领域的应用“生命科学导论”系列讲座（9）文化素质教育课程了解现代生物技术的原理和方法及其在农业和医药领域的广泛运用。认识医学领域是现代生物技术应用最广泛、成绩最显著、发展最迅速的领域。了解生物技术对疫苗生产、疾病诊断和治疗、生物制药等领域的影响；了解生物技术对人类健康、延长人类寿命、提高生活质量所具有的不可估量的作用。认识生物技术在培育高产、抗病、抗逆植物新品系以及在培育优良生产性能动物新品系、动物快速繁殖、生物反应器等领域的应用。学习目的☆1982年，国际合作与发展组织的定义为：生物技术是应用自然科学及工程学的原理，依靠微生物、动物、植物体作为反

2、应器将物料进行加工以提供产品为社会服务的技术。☆美国政府技术顾问委员会(OAT)的定义是：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。生物技术的定义：生物技术特点：以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段（基因工程、细胞工程）和其它基础学科的科学原理，按照预先的设计，改造生物体，为人类生产出所需的产品（医药、高产优质粮食）或达到某种目的（预防、诊断和治疗疾病）的技术。高技术（精细和密集）、高投入、高利润◎基因工程、细胞工程、微生物工程、蛋白质（酶）工程：此外，基因诊断与基因治疗技术、克隆动物

3、技术、生物芯片技术、生物材料技术、生物能源技术等。◎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：医药生物技术、农业生物技术、环境生物技术、海洋生物技术等。生物技术的主要内容：一、生物技术在医药领域的应用将病原物（如细菌、立克次体、病毒等）及其代谢产物，经过人工减毒、灭活或利用基因工程等方法制成的，可以通过注射或黏膜途径接种，并诱导机体产生针对特定致病原的特异抗体或细胞免疫，从而使机体获得消灭该病原能力的生物制品统称为疫苗。包括蛋白质、核酸、活载体或感染因子等。（一）生物技术

4、与疫苗1.疫苗的定义众所周知,利用疫苗主动预防传染性疾病的最有效手段之一.疫苗对人类健康作出巨大贡献.第三代疫苗：核酸疫苗（DNA疫苗、基因疫苗）。指将含有编码病原体抗原基因序列的质粒载体，经肌肉注射或微弹轰击等方法导入体内，通过宿主细胞表达系统表达抗原蛋白，诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答，以达到预防和治疗疾病的目的。特点：用含有病原体抗原基因序列的质粒载体直接作为疫苗，当引入机体后并不与宿主CS整合，而是通过宿主细胞的转录系统表达蛋白抗原，诱导宿主细胞产生特异性免疫应答。法国首先用基因工程方法在细菌和小鼠细胞中诱导产生乙肝病毒的蛋白质，并证明有免疫原性。后克隆乙

5、肝表面抗原（HBsAg）基因，并获得大量的表面抗原。1986年美国FDA首先批准Merck公司基因工程疫苗（酵母表达系统）上市。第二代疫苗：基因工程疫苗。将病原体的抗原（某种蛋白质）基因克隆在细菌或真核细胞内，使病原体的主要抗原基因在细菌或真核细胞中表达，利用表达的蛋白质或多肽作为疫苗。特点：利用病原体的某些抗原成分作为疫苗。用于不能或难培养的、危险性大的病原物。制备成本低廉，易发展多价疫苗。核酸疫苗（DNA疫苗、基因疫苗）1990年，Wolff首先报道了小鼠肌肉注射质粒DNA，质粒及其携带的基因可以被细胞摄取并表达。所谓核酸疫苗是将含有编码蛋白质基因序列的质粒载体，

6、经过肌肉注射或微弹轰击等导入体内，通过宿主细胞表达系统表达抗原蛋白，诱导宿主对该抗原的免疫应答，达到预防和治疗目的。这种疫苗兼有基因工程疫苗的安全性和减毒活疫苗激发机体强免疫反应的双重性，且免疫效果持久、制备简单、低廉等优点。（二）生物技术与疾病诊断要求：早期、特异、快速、灵敏、操作简便1.ELISA技术2.DNA诊断技术3.生物芯片与疾病诊断疾病的诊断对其治疗起决定作用。传统的传染病诊断技术是依据临床症状的表现来判断，有一定局限性；通过微生物培养、形态检查、生理生化检测确定病原物，费时。ELISA原理：将酶与抗体（原）交联形成酶-抗体(原)复合物（常用的酶有辣根过氧

7、化物酶(HRP)、碱性磷酸酯酶(AP)或脲酶等）；另外将抗原（体）吸附在以聚苯乙稀制成的微孔滴定板上，使之固相化，免疫反应和酶促反应均在其中进行。利用抗原与抗体的特异结合以及酶将无色底物催化成有色底物，根据底物颜色的有无以及颜色的深浅判断阴性或阳性反应以及反应强度。1.免疫学诊断1.1酶联免疫吸附检测（ELISA）技术底物酶标AbⅡ产物待检样本（特异AbⅠ）测定抗体的间接ELISA法测定抗原的双抗体夹心法受检样品中的抗原已知病原物特异Ag用被检抗原免疫动物获得的AbI用抗原免疫另一动物获得的特异AbI酶标AbⅡ基因工程抗原一是体外培养病原体，再将病原