生物技术与生物经济
- 1. 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” ？
- 2. 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
- 3. 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。
- 4. 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。
- 5. 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。
- 6. 遗传性状是由蛋白质表达的 ………………（略）
- 7. 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。
- 8. 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种内修饰时，能以比选择育种更快和更准确的方式来改良生物体。种内基因修饰获得某些生物性状能比通过自然选择育种降低成本和提高准确性。
- 9. 基因修饰的核心问题基因修饰的的核心问题是：在分子水平上，物种间遗传材料的转移(例如，将的鱼的基因插入番茄体内)。这种转基因变化获得的生物体性状是通过自然方法所达不到的。 在以下的讨论中，转基因生物体将被用来表示任何含有重组DNA的生物体—这就是说，它有从其他生物体转移过来的DNA。 基因修饰是创造转基因生物体的过程，在这一过程当中所得到的产品(或产品群)就是转基因产品。
- 10. 基因修饰农作物的发展20世纪末，全世界大约种植了1亿英亩的基因修饰农作物。有12个国家进行基因产品的商品生产，其中99%的商业活动集中在3个国家—美国、阿根廷和加拿大。1999年转基因大豆的种植面积占全球大豆种植面积的一半，转基因谷物(玉米)的种植面积大约是全球玉米种植面积的1/4，转基因棉花和转基因油菜的种植面积各占全球种植面积的10%。 第一代转基因农作物提高了现有农作物的生产效率，通过减少成本或损失，它们的主要利益体现在农艺学上。迄今为止，最重要的农艺学改善是耐除草剂的特性，由此培育出能耐受特殊化学药剂的商品农作物，使除草剂能被用于杀灭杂草而不对农作物产生不良影响。 第二代转基因产品将是那些以消费者直接受益的方式改变产品最终构成的产品。换句话说，它将可能增强产品现有的理想特性(例如强化大米营养)或者加上消费者想要的新的特性。
- 11. 几种常用的动植物转基因方法 几种常用的植物转基因方法: 农杆菌介导转化法 基因枪介导转化法 花粉管通道法 常用的动物转基因技术: 显微注射法 体细胞核移植方法
- 12. 生物经济的缘起与发展生物经济是以生命科学与生物技术研究开发与应用为基础的、建立在生物技术产品和产业之上的经济，是一个与农业经济、工业经济、信息经济相对应的新的经济形态。生物经济与现代生物技术和生命科学研究开发密切相关，并与目前的信息经济和知识经济发展有着紧密的联系。 人们早就预言21世纪是生物学世纪，但将21世纪与“生物经济”一个新的时代相联系还是在21世纪前夜刚刚发生的事。 生物经济（bio-economy）的概念最先由斯坦·戴维斯(Stan Davis)和克里斯托弗·迈耶（Christopher Meyer）于2000年5月正式提出，但他们并未给出一个确切的定义。上海的《经济展望》杂志也几乎同时提出了“生物经济”这一新的名词。
- 13. 2001年初，中国学者张田勘发表《基因时代与基因经济》，提出了与“生物经济”相近的“基因经济”概念，认为“基因经济与生物经济大致相同”，“凡涉及生物的经济都可以称为生物经济，只有涉及DNA的经济才算是基因经济” 。 2002年初，邓心安认为“生物经济是一个与农业经济、工业经济、信息经济相对应的经济形态，是以生命科学与生物技术研究开发与应用为基础的、建立在生物技术产品和产业之上的经济”，并将生物经济与新时期农业发展联系起来，初步提出了构建以现代生物技术为中心的“新型农业体系”的设想。 “生物经济”与现代生物技术和生命科学研究开发密切相关，并与目前的信息经济和知识经济发展有着千丝万缕的联系。基于此，我们认为：生物经济是以生命科学与生物技术研究开发与应用为基础的、建立在生物技术产品和产业之上的经济，是一个与农业经济、工业经济、信息经济相对应的新的经济形态。
- 14. 谁将取代信息经济： 知识经济还是生物经济？ 国内学术界曾根据 1996年经济合作与发展组织（OECD）的一份报告，将知识经济定义为“以知识为基础的经济”。究竟什么是知识经济的内涵，该定义没有揭示出来。综合近两年国内外相关文献，知识经济的内涵可以归结为两点：其一，产业或职业活动的主要产出是知识。其二，以知识使用为主要目的的信息管理、加工、传输与分配。 从技术和产业上讲，它的范围过于宽泛 ——包含大部分传统意义上的第三产业和其他一些非农产业，因而与农业经济、工业经济、信息经济不属于同等范畴。但是，作为一种类似于信息经济的概念框架，已基本上被广泛接受。
- 15. 工业经济、农业经济都可以划分出其时代的周期。所有的经济时代也都有开始与终结。一个经济时代的终结，并非由于这种经济逐渐消失（工业经济、农业经济并未消失），而是因为新的 “挑战者”后来居上，占据主流位置。 狩猎与采集经济，主宰人类数百万年，终究被农业经济取代。在农业经济统治了约三万年之后，工业经济诞生了。工业经济肇始于 1760年的英国，并于50年代初在美国率先完成。信息经济从开始到终结，预计将持续70～80年，于21世纪20年代完成时代赋予的使命。目前我们正处在信息经济时代的中间站。对于世界不同地区来讲，进入各个时代的先后虽然不尽相同。但是时代的脚步永不停息，并不会因为后进者而踟蹰不前。
- 16. 不同经济时代的生命周期，可以是相互交织更迭的。无论是已经完成的工业经济和农业经济、正处于成熟阶段的信息经济，还是即将来临的生物经济，都可以划分为四个明显阶段，即孕育、成长、成熟、衰退。 因特网是信息经济步入成熟阶段的标志。信息经济最后阶段即衰退阶段，将以廉价芯片和无线技术等互联技术的广泛使用为标志。在信息经济进入成熟阶段之前，生物经济即在孕育。生物经济发动于 1953年，以Francis Crick和James Watson发现DNA双螺旋结构为标志，从此生物经济进入孕育阶段。人类基因组破译的完成和出版发表标志着孕育阶段的终结。当前我们正在进入生物经济的第二阶段，即成长阶段。预计2025年，生物经济将进入成熟阶段。
- 17. 任何一种经济时代，都是通过采用该时代最新的技术来满足基本需求。信息经济时代，计算机、因特网成了社会生活的基本需求。从 2O25开始，我们将面临一个成熟的生物经济时代，到那时，生物技术的影响将广泛渗透到非生物界领域，改变许多非生物产业的生产模式，从而成为社会的基本需求。那时的农场可望成为超级生物加工厂，许多农产品将出自这样的加工厂，而非来自大田。健康医疗方式将由治疗为主转到以预防为主，并按照预防模式（Preventive－model）进行管理。
- 18. 我国生命科学与生物技术发展现状?近 20 年来，生命科学与生物技术的飞速发展为世界各国医疗业、制药业、农业、环保等行业开辟了广阔的发展前景。作为 “ 对全社会最为重要并可能改变未来工业和经济格局的技术 ” ，生命科学与生物技术日益受到世界各国的普遍关注。中国作为一个拥有近 13 亿人口的大国，在人口与健康领域及农业领域面临着巨大的挑战，发展生命科学与生物技术对实现我国社会经济可持续发展有着重要的意义。 我国生命科学基础性研究的优先发展领域：基因组和功能基因组学、重大疾病相关基因的识别、分子生物学与生物化学、细胞和发育生物学、神经生物学、动植物区系的系统演化与协同进化、生物信息学等。 我国生物技术研究与开发重点领域：高产优质农作物的遗传育种、转基因技术和动物克隆、生物反应器、基因和蛋白质工程疫苗及药物、基因治疗等。
- 19. 生命科学研究进展-基因组研究：在基因组这一前沿领域，我国科学家承担了人类基因组1％的测序任务，是继美、英、法、日、德后成为正式参加国际人类基因组合作项目的第6个国家，也是惟一加入该计划的发展中国家；克隆了功能新基因的全长cDNA多条，已申请一批国内外专利；证明了东亚人群的基因组与其他现代人群一样起源于非洲等。最近，中国科学院在水稻基因组研究中取得重大进展，已经发表了水稻基因组的框架序列，并在参加水稻基因组完成序列图测定的国际合作中率先完成了第四号染色体的工作。我国在微生物基因组测序方面也已成为主要的参加国，迄今已完成了钩端螺旋体等6个微生物的全基因组测序
- 20. 生命科学研究进展-疾病相关基因研究：我国科学家充分发挥人类遗传资源优势，近年来取得了疾病致病基因定位、克隆的一系列进展。首先在急性早幼粒白血病的致病基因克隆和功能研究方面取得突破，继而克隆了耳聋、短指（趾）等一批单基因疾病的致病基因，近来又定位了 II 型糖尿病、原发性高血压和鼻咽癌的基因。
- 21. 生命科学研究进展-其他前沿领域：在诸如生物化学和分子生物学、神经生物学、进化生物学等方面，近年来我国生命科学界也取得了不少国际一流成果。例如，发现了与精子成熟和保护有关的抗菌肽基因、揭示了果蝇有与高等动物类似的认知行为，首次观察到植物防止自交的一种新的繁育机制等。在系统发育和动植物区系演化方面，完成了 255 卷的《植物志》、《动物志》、《中国隐花植物志》，这些工作均得到国际同行的高度评价。
- 22. 生物技术研究进展-农业生物技术：我国在超级杂交稻研究与组合应用上处于世界领先地位，已选育出一批两系法亚种间杂交稻新组合，较好地实现了杂种优势与理想株型的结合。育成的超级杂交稻组合比现在生产上应用的杂交稻组合增产 15％ —25％。在植物基因工程研究开发方面，我国已经有转基因耐贮藏番茄、转查尔酮合成酶基因矮牵牛、抗病毒甜椒、抗病毒番茄、抗虫棉花 5 种自主研制的转基因植物通过了国家商品化生产许可，并有20 余种转基因植物进入环境释放阶段。在动物生物技术研究与开发方面也取得了可喜的成绩：转基因鱼研究达到了国际领先水平；获得了生产人药用蛋白的转基因动物；获得了山羊、牛等一大批克隆动物，其生产水平已达到国际先进。此外，部分畜禽基因工程疫苗已经达到了商业化生产的阶段。
- 23. 生物技术研究进展-医药生物技术：经多年努力，基因工程药物产业初具规模，批准上市的产品有18种，进入一、二期临床的有21种，处于临床前开发的有35种。产品市场占有率不断提高，例如α1b干扰素国内市场占有率已达60% 。治疗性乙型肝炎疫苗初露端倪，人工血液的核心技术已实现重大转让。通过产学研的结合，我国基因工程制药业具备一定生产能力的企业已有 60多家。生物技术药物由仿制逐步向创新转变，在世界前 10种销量最大的品种中，我国能生产8种。此外，肿瘤免疫治疗、抗血管治疗等取得了一系列突破与重要进展；基因治疗的关键技术实现突破，恶性肿瘤、B型血友病等5种治疗方案进入临床试验。中国的生物技术产品销售额1986年2.6亿元人民币，到2000年时就已达200亿元人民币。
- 24. 生物技术发展的机遇与挑战生物技术不断取得重大突破，为生物经济奠定了坚实基础。 许多国家纷纷抢占生物技术及产业制高点。 21世纪生物技术与产业发展的基本态势 ： 一是生物技术（BT）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发投入最多的领域是生物技术。 二是生物技术产业（BI）已经成为国际科技竞争乃至经济竞争的重点，不少大企业和金融机构纷纷投资生物技术产业。 三是生物经济（BE）正在成为网络经济之后的又一个新经济增长点。生物技术产业的销售额每5年翻一番，增长率高达25%－30%，是世界经济增长率的10倍左右。 四是生物安全（BS）已经成为国家安全的关键点。2002－2003年新的瘟疫SARS肆虐人类之后，越来越多的人认识到，生物战剂对经济发展、社会稳定的影响将超过核武器。未来国家安全，必须具有防御生物战剂的能力。
- 25. 我国生物技术产业发展的基础和优势生物技术已经在经济发展、社会进步中发挥了重要作用 医药生物技术的发展促进了人民健康水平的提高、延长了平均寿命。 农业生物技术为解决人民温饱问题做出了重要贡献。 生物技术基础研究方面不断取得突破，为生物技术创新和产业化奠定了良好基础。 在能源、环境、工业生物技术等方面取得明显进展。 生物技术产业初具规模，而且发展迅速。 我国建立了一系列生物安全的管理办法。 中国发展生物技术及其产业具有明显的优势
- 26. 我国生物技术研究开发的重点领域与关键技术 生物技术基础研究。 农业生物技术。 医药生物技术。 环保生物技术。 生物安全与标准。 生物技术产业化的重点技术
- 27. 发展生物经济的对策与建议？战略对策： 把生物技术产业作为新的经济增长点来培育。 实施人才战略，造就一支一流研发队伍。 把实施专利、标准作为战略来抓。 培育现代企业，抢占未来生物经济制高点。 国际化战略。 政策建议：？
- 28. 思考题：现代生物技术与传统育种技术的区别与联系？ 请试以农业生物技术为例，论述我国生物经济的发展前景？
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