第七章 生物技术、
生物工程与生物制药第一节 生物学简介第二节 现代生物工程第三节 生物药物
2
生物学简介一、生 物 学 发 展 史 简 介
（一）进化论和细胞学说二、人 类 基 因 组 计 划
（二）经典遗传学
（三）分子生物学
（四）现代生物技术
3
进化论和细胞学说
达尔文 (C,Darwin,1809~1882,英国 )
1831.12.7，随,贝格尔,号环球旅行。
4
进化论和细胞学说
1859年，达尔文 发表了,物种起源,一书，标志着进化论的诞生。
达尔文 第一次用大量事实和系统的理论论证了生物进化的规律。强调生物进化的主导力量是自然选择。
5
进化论和细胞学说
1871年,达尔文 发表了,人类的由来及其性选择,,描述了人类进化的过程。
6
进化论和细胞学说达尔文的 进化论受到了当时反动教会势力和宗教神学家的猛烈抨击和嘲讽。
7
进化论和细胞学说
赫胥黎 (T,H,Huxley,1825~1895,英国 )
最先提出了人猿同祖论，并大力宣扬和传播达尔文的进化论观点。
捍卫真理的斗士。
1860年 6月 30日，
,牛津大辩论,——
进化论与神创论的激烈战斗。
8
进化论和细胞学说
严复 (1854~1921,中国 )
1896年，将赫胥黎的著作,进化论与伦理学,译成,天演论,出版。
“物竞天择，适者生存,。
9
进化论和细胞学说
虽然还有人坚持神创论，
但我们仍然可以说：
没有进化论，
生物学将毫无意义。
19C三大自然科学发现
进化论
细胞学说
能量守恒和转换定律
10
进化论和细胞学说
罗伯特 ·胡克 (R,Hooke,1635~1703,英国 )
1664年用自制显微镜观察到植物的组织由许多空心的小室组成，遂将这些小室命名为,cell,。
11
进化论和细胞学说
列文虎克 (A,van Leeuwenhock,荷兰 )
1676年，用自制显微镜观察到许多微小生物，遂将其命名为,微动物,。
12
进化论和细胞学说
施莱登 (Schleiden,德国 )
施旺 (Schwann,德国 )
两人分别于 1838年、
1839年 提出细胞是组成生物体的基本单位。
两人共同创立了生物科学的理论基础 —— 细胞学说。
13
经典遗传学
孟德尔 (G,J,Mendel,1822~1884,奥地利 )
1857年开始做豌豆杂交遗传实验，得出了,遗传因子,的 分离律和自由组合律 。
14
经典遗传学
孟德尔 的遗传分离律和自由组合律
15
经典遗传学孟德尔 显性遗传的经典实例：
欧洲的哈布斯皇族，世代都具有一个显著的特征 —— 下唇连同下颌一起向前突出。
16
经典遗传学
1865年,孟德尔将其 8年的研究成果整理成,植物杂交实验,。
在遗传的内在规律和物质基础方面，孟德尔比达尔文的认识更深了一步，并支持和完善了生物进化理论。
孟德尔,遗传学之父。
17
经典遗传学
1900年，孟德尔定律的,再发现,
德弗里斯 (H,De Vries,1848~1935,荷兰 )
研究月见草,麦瓶草、罂粟
柯伦斯 (C,Correns,1864~1933,德国 )
研究玉米、豌豆
西马克 (E,Tschermark,1871~1962,奥地利 )
研究豌豆
18
经典遗传学
约翰森 (W,L,Johannsen,1857~1927,丹麦 )
1909年,约翰森提议用,基因 ( gene )”
代替,遗传因子,,意思是最基本的因子，
得到了广泛赞同。
19
经典遗传学
摩尔根 (T,H,Morgan,1866~1945,美国 )
1910年，发表,关于 果蝇性连锁遗传 的论文,,将一个基因和一个具体的染色体的行为联系起来，从此，染色体被认为是遗传基因的载体。
20
经典遗传学
果蝇复眼颜色的性连锁遗传
21
经典遗传学
1915年,摩尔根 与他的学生等人发表,孟德尔遗传机理,,,遗传的物质基础,
和,基因论,,系统地阐述基因学说和染色体理论。
1933 Nobel Prize
22
分子生物学
薛定锷 (E,Schr?dinger,1887~1961,奥地利 )
1943年，应邀在都柏林大学作,生命是什么,的演讲，讲稿次年汇册出版。
薛定锷预言了生命科学的研究深度将从生命的表面现象和细胞的层次，
深入到分子的水平。他还提出将物理学、化学的理论与方法引入生命科学的研究中。
23
分子生物学
格里菲思 (F,Griffith,1877~1944,英国 )
1928年，在对两种肺炎球菌 ( S型和 R型 )的研究中发现了,转化,现象。
24
分子生物学
艾弗里 (O,Avery,1877-1955,美国 )
1944年,揭示了,格里菲思之谜,,在世界上第一次证明了遗传基因就在
DNA上。
25
分子生物学
赫尔希 (A,D,Hershey,1908~,美国 )
1952年，赫尔希和他的学生蔡斯用放射性同位素标记法再次证明 DNA是遗传信息的真正载体。
1969 Nobel Prize
26
分子生物学
沃生 (J,D,Watson,1928~,美国 )
克里克 (F,H,C,Click,1916~,英国 )
1953年，在,自然,
杂志上发表论文,核酸的分子结构,,建立了 DNA
的 双螺旋结构 。标志着分子生物学的诞生。
1962 Nobel Prize
27
分子生物学
DNA双螺旋结构
双链反向平行，围绕同一轴形成双螺旋
碱基在内侧，互补配对 （ A＝ T,C≡G）
磷酸基团和脱氧核糖在外侧
28
分子生物学
威尔金斯 (M,Wilkins,1916~,英国 )
在剑桥大学国王学院 DNA结构研究室就职期间,计算出 DNA分子螺旋的直径与长度。还对 DNA分子的结构作出了确切而关键性的描述：磷酸根在螺旋的外侧，碱基在螺旋内侧。
1962 Nobel Prize
29
分子生物学
富兰克林 (R,Franklin,1920~1958,英国 )
运用 X射线衍射技术拍摄了清晰而优美的 DNA照片 。
30
分子生物学
沃生 (J,D,Watson)
克里克 (F,H,C,Click)
随后，二人在,自然,
上再次发表论文，阐述了
DNA的 半保留复制。
31
分子生物学
克里克
1957年,提出蛋白质合成的,中心法则,。
32
分子生物学
莫诺 (1910~1976,法国 )
雅各布 (1920~,法国 )
1961年，二人合作提出了
,信使核糖核酸,(mRNA)的概念。
mRNA的作用：从 DNA长链上转录所需要的遗传密码，成为合成蛋白质的模版。
1965 Nobel Prize
33
分子生物学
尼伦伯格 (M,W,Nirenberg,1927~,美国 )
霍拉纳 (H,G,Khorana,
1922~,巴基斯坦裔美籍 )
两人采用先合成已知序列的
mRNA，再与其体外翻译的多肽链顺序比较的方法破译密码子。
1968 Nobel Prize
34
分子生物学
1966年，所有的遗传密码破译。这个密码决定了每一种蛋白的每一种氨基酸是由 DNA里哪几种核苷酸所决定的，而且决定规律是什么。
35
现代生物技术
1946年，美国生物化学家 E,L,塔特姆
(1909~1975)和美国遗传学家 J,莱德伯格
(1925~ )发现两种细菌在混合培养时发生了
“杂交”，在世界上首次实现了基因重组。
1958 Nobel Prize
36
现代生物技术
1972年,瑞士微生物遗传学家 W·阿尔伯 (1929~ ) 发现基因工程的手术刀 —— 核酸限制性内切酶 EcoRI。
限制性内切酶的发现使近代基因工程得以开展。
1978 Nobel Prize
37
现代生物技术
1977年，首次将人胰岛素基因通过大肠杆菌表达成为人胰岛素，基因工程学诞生。
凝胶电泳技术
38
现代生物技术
PCR
缪里斯 (K,Mullis)在 1983年 4月一个周末之夜想出来的。随后缪里斯反复进行实验，结果表明 PCR技术是可行的。
1988年，西特斯公司开始在 PCR中使用 Taq酶，从而实现了
PCR的自动化。
1993 Nobel Prize
39
现代生物技术
PCR
40
现代生物技术
克隆技术。
转基因技术。
41
1.人类基因组计划的提出
1986年 3月 7日,美国病毒学家 雷 ·杜尔贝柯石 (1914~)在美国,科学,杂志上发表了一篇题为,癌症研究的转折点 —— 人类基因组的全序列分析,的文章，他指出：
“人类 DNA序列是人类的真谛，这个世界上发生的一切事情，都与这一序列息息相关。”该文后来被称为“人类基因组计划
( HGP )” 的“标书”。
42
2.人类基因组计划的实施
1990年，美国国会批准了“人类基因组计划”，并于 10月 1日正式启动。
英国、日本、法国、德国和中国先后加盟，充分显示了多国合作在当代科研中的重要性。
43
3.人类基因组计划的研究内容人类基因组计划要测定的是人体 23对染色体中的所有 DNA的序列，它由 31.647
亿个碱基对组成，共有 3~3.5万个基因。
结构基因组学：遗传图、物理图、测序；
功能基因组学：转录图和基因鉴定；
比较基因组学：不同进化阶段生物基因组的比较。
44
4.人类基因组草图绘制完成
1999年 12月 1日，国际人类基因组计划联合研究小组宣布完整破译出人体第 22对染色体的遗传密码，解读结果刊登在 1999年
12月 2日的,自然,杂志上。
45
4.人类基因组草图绘制完成
22号染色体的长臂约有 3400万个碱基对，短臂约 1500万个碱基对。分析结果共发现 545个基因，
134个假基因（目前未发现其功能的基因），并初步断定了 22号染色体上与遗传病有关的一些基因。
46
4.人类基因组草图绘制完成中国承担的 1％人类基因组测序结果。
47
4.人类基因组草图绘制完成
2000年 6月 26日，
美国总统克林顿和英国首相布莱尔联合宣布：
人类有史以来的第一个基因组草图已经完成。
48
4.人类基因组草图绘制完成
2001年 2月 12日，中、美、日、德、法、
英 6国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。
2003年 4月 15日，在 DNA双螺旋结构模型发表 50周年前夕，中、美、日、德、
法、英 6国元首或政府首脑签署文件,6国联合宣布：人类基因组序列图完成。
49
5.在医药方面的意义
基因治疗
50
5.在医药方面的意义
基因治疗
51
5.在医药方面的意义
基因治疗
52
5.在医药方面的意义
基因制药
53
5.在医药方面的意义
基因芯片
54
5.在医药方面的意义基因芯片用于白血病的诊断
生物工程与生物制药第一节 生物学简介第二节 现代生物工程第三节 生物药物
2
生物学简介一、生 物 学 发 展 史 简 介
（一）进化论和细胞学说二、人 类 基 因 组 计 划
（二）经典遗传学
（三）分子生物学
（四）现代生物技术
3
进化论和细胞学说
达尔文 (C,Darwin,1809~1882,英国 )
1831.12.7，随,贝格尔,号环球旅行。
4
进化论和细胞学说
1859年，达尔文 发表了,物种起源,一书，标志着进化论的诞生。
达尔文 第一次用大量事实和系统的理论论证了生物进化的规律。强调生物进化的主导力量是自然选择。
5
进化论和细胞学说
1871年,达尔文 发表了,人类的由来及其性选择,,描述了人类进化的过程。
6
进化论和细胞学说达尔文的 进化论受到了当时反动教会势力和宗教神学家的猛烈抨击和嘲讽。
7
进化论和细胞学说
赫胥黎 (T,H,Huxley,1825~1895,英国 )
最先提出了人猿同祖论，并大力宣扬和传播达尔文的进化论观点。
捍卫真理的斗士。
1860年 6月 30日，
,牛津大辩论,——
进化论与神创论的激烈战斗。
8
进化论和细胞学说
严复 (1854~1921,中国 )
1896年，将赫胥黎的著作,进化论与伦理学,译成,天演论,出版。
“物竞天择，适者生存,。
9
进化论和细胞学说
虽然还有人坚持神创论，
但我们仍然可以说：
没有进化论，
生物学将毫无意义。
19C三大自然科学发现
进化论
细胞学说
能量守恒和转换定律
10
进化论和细胞学说
罗伯特 ·胡克 (R,Hooke,1635~1703,英国 )
1664年用自制显微镜观察到植物的组织由许多空心的小室组成，遂将这些小室命名为,cell,。
11
进化论和细胞学说
列文虎克 (A,van Leeuwenhock,荷兰 )
1676年，用自制显微镜观察到许多微小生物，遂将其命名为,微动物,。
12
进化论和细胞学说
施莱登 (Schleiden,德国 )
施旺 (Schwann,德国 )
两人分别于 1838年、
1839年 提出细胞是组成生物体的基本单位。
两人共同创立了生物科学的理论基础 —— 细胞学说。
13
经典遗传学
孟德尔 (G,J,Mendel,1822~1884,奥地利 )
1857年开始做豌豆杂交遗传实验，得出了,遗传因子,的 分离律和自由组合律 。
14
经典遗传学
孟德尔 的遗传分离律和自由组合律
15
经典遗传学孟德尔 显性遗传的经典实例：
欧洲的哈布斯皇族，世代都具有一个显著的特征 —— 下唇连同下颌一起向前突出。
16
经典遗传学
1865年,孟德尔将其 8年的研究成果整理成,植物杂交实验,。
在遗传的内在规律和物质基础方面，孟德尔比达尔文的认识更深了一步，并支持和完善了生物进化理论。
孟德尔,遗传学之父。
17
经典遗传学
1900年，孟德尔定律的,再发现,
德弗里斯 (H,De Vries,1848~1935,荷兰 )
研究月见草,麦瓶草、罂粟
柯伦斯 (C,Correns,1864~1933,德国 )
研究玉米、豌豆
西马克 (E,Tschermark,1871~1962,奥地利 )
研究豌豆
18
经典遗传学
约翰森 (W,L,Johannsen,1857~1927,丹麦 )
1909年,约翰森提议用,基因 ( gene )”
代替,遗传因子,,意思是最基本的因子，
得到了广泛赞同。
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经典遗传学
摩尔根 (T,H,Morgan,1866~1945,美国 )
1910年，发表,关于 果蝇性连锁遗传 的论文,,将一个基因和一个具体的染色体的行为联系起来，从此，染色体被认为是遗传基因的载体。
20
经典遗传学
果蝇复眼颜色的性连锁遗传
21
经典遗传学
1915年,摩尔根 与他的学生等人发表,孟德尔遗传机理,,,遗传的物质基础,
和,基因论,,系统地阐述基因学说和染色体理论。
1933 Nobel Prize
22
分子生物学
薛定锷 (E,Schr?dinger,1887~1961,奥地利 )
1943年，应邀在都柏林大学作,生命是什么,的演讲，讲稿次年汇册出版。
薛定锷预言了生命科学的研究深度将从生命的表面现象和细胞的层次，
深入到分子的水平。他还提出将物理学、化学的理论与方法引入生命科学的研究中。
23
分子生物学
格里菲思 (F,Griffith,1877~1944,英国 )
1928年，在对两种肺炎球菌 ( S型和 R型 )的研究中发现了,转化,现象。
24
分子生物学
艾弗里 (O,Avery,1877-1955,美国 )
1944年,揭示了,格里菲思之谜,,在世界上第一次证明了遗传基因就在
DNA上。
25
分子生物学
赫尔希 (A,D,Hershey,1908~,美国 )
1952年，赫尔希和他的学生蔡斯用放射性同位素标记法再次证明 DNA是遗传信息的真正载体。
1969 Nobel Prize
26
分子生物学
沃生 (J,D,Watson,1928~,美国 )
克里克 (F,H,C,Click,1916~,英国 )
1953年，在,自然,
杂志上发表论文,核酸的分子结构,,建立了 DNA
的 双螺旋结构 。标志着分子生物学的诞生。
1962 Nobel Prize
27
分子生物学
DNA双螺旋结构
双链反向平行，围绕同一轴形成双螺旋
碱基在内侧，互补配对 （ A＝ T,C≡G）
磷酸基团和脱氧核糖在外侧
28
分子生物学
威尔金斯 (M,Wilkins,1916~,英国 )
在剑桥大学国王学院 DNA结构研究室就职期间,计算出 DNA分子螺旋的直径与长度。还对 DNA分子的结构作出了确切而关键性的描述：磷酸根在螺旋的外侧，碱基在螺旋内侧。
1962 Nobel Prize
29
分子生物学
富兰克林 (R,Franklin,1920~1958,英国 )
运用 X射线衍射技术拍摄了清晰而优美的 DNA照片 。
30
分子生物学
沃生 (J,D,Watson)
克里克 (F,H,C,Click)
随后，二人在,自然,
上再次发表论文，阐述了
DNA的 半保留复制。
31
分子生物学
克里克
1957年,提出蛋白质合成的,中心法则,。
32
分子生物学
莫诺 (1910~1976,法国 )
雅各布 (1920~,法国 )
1961年，二人合作提出了
,信使核糖核酸,(mRNA)的概念。
mRNA的作用：从 DNA长链上转录所需要的遗传密码，成为合成蛋白质的模版。
1965 Nobel Prize
33
分子生物学
尼伦伯格 (M,W,Nirenberg,1927~,美国 )
霍拉纳 (H,G,Khorana,
1922~,巴基斯坦裔美籍 )
两人采用先合成已知序列的
mRNA，再与其体外翻译的多肽链顺序比较的方法破译密码子。
1968 Nobel Prize
34
分子生物学
1966年，所有的遗传密码破译。这个密码决定了每一种蛋白的每一种氨基酸是由 DNA里哪几种核苷酸所决定的，而且决定规律是什么。
35
现代生物技术
1946年，美国生物化学家 E,L,塔特姆
(1909~1975)和美国遗传学家 J,莱德伯格
(1925~ )发现两种细菌在混合培养时发生了
“杂交”，在世界上首次实现了基因重组。
1958 Nobel Prize
36
现代生物技术
1972年,瑞士微生物遗传学家 W·阿尔伯 (1929~ ) 发现基因工程的手术刀 —— 核酸限制性内切酶 EcoRI。
限制性内切酶的发现使近代基因工程得以开展。
1978 Nobel Prize
37
现代生物技术
1977年，首次将人胰岛素基因通过大肠杆菌表达成为人胰岛素，基因工程学诞生。
凝胶电泳技术
38
现代生物技术
PCR
缪里斯 (K,Mullis)在 1983年 4月一个周末之夜想出来的。随后缪里斯反复进行实验，结果表明 PCR技术是可行的。
1988年，西特斯公司开始在 PCR中使用 Taq酶，从而实现了
PCR的自动化。
1993 Nobel Prize
39
现代生物技术
PCR
40
现代生物技术
克隆技术。
转基因技术。
41
1.人类基因组计划的提出
1986年 3月 7日,美国病毒学家 雷 ·杜尔贝柯石 (1914~)在美国,科学,杂志上发表了一篇题为,癌症研究的转折点 —— 人类基因组的全序列分析,的文章，他指出：
“人类 DNA序列是人类的真谛，这个世界上发生的一切事情，都与这一序列息息相关。”该文后来被称为“人类基因组计划
( HGP )” 的“标书”。
42
2.人类基因组计划的实施
1990年，美国国会批准了“人类基因组计划”，并于 10月 1日正式启动。
英国、日本、法国、德国和中国先后加盟，充分显示了多国合作在当代科研中的重要性。
43
3.人类基因组计划的研究内容人类基因组计划要测定的是人体 23对染色体中的所有 DNA的序列，它由 31.647
亿个碱基对组成，共有 3~3.5万个基因。
结构基因组学：遗传图、物理图、测序；
功能基因组学：转录图和基因鉴定；
比较基因组学：不同进化阶段生物基因组的比较。
44
4.人类基因组草图绘制完成
1999年 12月 1日，国际人类基因组计划联合研究小组宣布完整破译出人体第 22对染色体的遗传密码，解读结果刊登在 1999年
12月 2日的,自然,杂志上。
45
4.人类基因组草图绘制完成
22号染色体的长臂约有 3400万个碱基对，短臂约 1500万个碱基对。分析结果共发现 545个基因，
134个假基因（目前未发现其功能的基因），并初步断定了 22号染色体上与遗传病有关的一些基因。
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4.人类基因组草图绘制完成中国承担的 1％人类基因组测序结果。
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4.人类基因组草图绘制完成
2000年 6月 26日，
美国总统克林顿和英国首相布莱尔联合宣布：
人类有史以来的第一个基因组草图已经完成。
48
4.人类基因组草图绘制完成
2001年 2月 12日，中、美、日、德、法、
英 6国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。
2003年 4月 15日，在 DNA双螺旋结构模型发表 50周年前夕，中、美、日、德、
法、英 6国元首或政府首脑签署文件,6国联合宣布：人类基因组序列图完成。
49
5.在医药方面的意义
基因治疗
50
5.在医药方面的意义
基因治疗
51
5.在医药方面的意义
基因治疗
52
5.在医药方面的意义
基因制药
53
5.在医药方面的意义
基因芯片
54
5.在医药方面的意义基因芯片用于白血病的诊断
