第四章 生物技术与生物经济.ppt

中国人民大学农业与农村发展学院 朱信凯 zxk@ruc.edu.cn 第七章 生物技术与生物经济 什么是生物技术？ 生物经济的缘起与发展 谁将取代信息经济：知识经济？生物经济？ 试论“生物经济”？ 中国的生命科学与生物技术？ 中国如何抢占生物技术“制高点” ？ 在人的眼中，所有的大猩猩都是一样的；也许在大猩猩的眼中，所有的人也是一样的。但事实上，大猩猩才是更接近事实的那一个——大猩猩之间的基因差别远远大于人类。 我们现在就像一个无知的孩子走进了科学的图书馆，这里有自然花了亿万年写成的生命天书，我们现在只是知道了一点点。……我们不可能扮演上帝的角色，我们在读基因的这些序列时，心里充满了对上帝的感恩。 ——遗传学家艾瑞克·兰德博士 什么是基因？ Gene？ 作为控制性状的遗传物质的功能单位和结构单位，基因是脱氧核糖核酸（DNA）分子上具有遗传效应的功能片段。 人体由细胞组成。每个细胞内都有细胞核，细胞核内有23对共46条染色体，每条染色体分上下两段，缠绕着多组DNA（脱氧核糖核酸），像麻绳般扭在一起，呈双螺旋结构。 基因位于细胞核内的染色体上。 每个细胞内的基因总数为基因组，人类只有一个基因组，大约有3万多个基因，30亿个碱基对，贮存着生命从诞生到死亡的全部信息。通过复制、表达、修复，完成生命繁衍、细胞分裂、蛋白质合成等重要生理过程。基因与人的相貌、特征、性格、体态、智力以及疾病等都有着密切的关系。总之，基因是生命之源，生命之本。 人类生命大约有6万至10万个基因，迄今为止，已破译了其中绝大多数的排列顺序图。科学是完成能够把人类全部基因的排列顺序搞清楚的。? DNA双螺旋结构 1953年4月25日，英国《自然》杂志上登载的一篇论文《核酸的分子结构—脱氧核糖核酸的一个结构模型》，在科学界引起了极大反响。这篇论文把人们对生物科学研究的视野，一下子从细胞水平推向了分子水平，而这篇文章的撰稿人，却是两位年轻人—美国生物学家沃森(Watson 1928)和英国物理学家克里克(F.Crick 1916)。 DNA双螺旋结构的发现标志着分子生物学从此诞生。它不仅说明了DNA为什么是遗传信息的携带者，而且说明了基因的复制和突变等机理。1962年，沃森、克里克和维尔金斯三人共同获得了诺贝尔医学奖。 现代生物技术起源于20世纪70年代，由一组新技术组成—基因组学、组织培养、微观繁殖、遗传标记辅助育种、基因移接和转基因—允许育种者在分子水平上有选择地修饰活性生物体。 一个基因组是用来形成任何活性生物体的一套完整的指令，细菌和人类都概莫能外。任何个体基因组都包含了生物体生命周期内所有细胞结构和活动的计划。 它在一系列叫做DNA的分子内被译成密码，有一些病毒在RNA的分子内被译成密码。每个DNA/RNA分子包含许多基因(例如，一种谷类的DNA就大约包含有5000种基因)。基因是遗传的基本物质和功能单位。例如，一种谷类大约只有10%的DNA被用于将基因译成遗传密码，而其余的控制顺序以确定何时和何处特别的基因得到表达。 普遍的遗传代码应用于所有的活性生物体，从最简单的生物体到人类都一样。由于生物体包含的基因组合不同，从而形成各种种类。遗传代码能让一段DNA详细指明一种特定的蛋白质结构。当蛋白质被合成时，一种基因得到了表达。 现代生物技术的基础 由于遗传代码在DNA上用分子术语被记入，它必定可能解释遗传信息。使用那种用于基因绘图而为人所知的物理—化学方法可完成这一过程。例如，2000年，一个特别大的国际科学计划(人类基因组计划，The Human Genome Project)完成了人类基因的初步绘图。 由于遗传密码是通用的，基因转移能被用来将遗传信息引进一个生物体。物种间遗传物质的转移作为转基因而为人所知。 基因修饰 Genetic modification, GM 将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体的性状的可遗传的修饰，这一技术称之为转基因技术。人们常说的“遗传工程”、“基因工程”、“遗传转化”均为转基因的同义词。经转基因技术修饰的生物体在媒体上常被称为“遗传修饰过的生物体”（Genetically modified organism，简称GMO）。 传统选择育种是一种形式的基因修饰。如果从这种观点来理解，几乎所有的商用农作物和驯养动物都经历了一些基因修饰 现代生物技术与传统选择育种的主要区别： 基因组绘图让科学家准确地选择基因，使理想的特性得到表达。而老的选择育种技术是有选择地培养大样本，然后从中挑选出理想特性得以表达的下一代生物体做进一步的实验，只有通过碰巧的实验才能获得进展。 当生物技术方法被用于