第八章 人类科学技术的进步及其对生活的影响Microsoft PowerPoint 演示文稿

1第八章人类科学技术的进步及其对生活的影响2第一节生物技术一、现代生物技术的研究内容二、生物技术对人类生活的影响三、生物技术的安全性与伦理道德问题3一、现代生物技术的研究内容1.基因工程2.细胞工程3.酶工程4.发酵工程5.蛋白质工程（第二代基因工程）41.基因工程基因工程又叫做DNA重组技术，即通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生所需要的基因产物（蛋白质、酶、抗菌素等）。5基因操作的基本步骤6基因操作的基本步骤72.细胞工程概念：通过细胞培养，对细胞进行精心操作，已达到保持和加速良种或获得有用物质的过程。主要技术：动物、植物的组织和细胞的培养、细胞融合（包括植物和微生物的原生质的融合）、细胞器、核移植和胚胎移植等。8910植物体细胞杂交11动物体细胞杂交12白菜—甘蓝13人类皮肤细胞核移植到家兔的卵母细胞146个月大的克隆猴15人类历史上第一个体外受精试管婴儿16酶工程概念：利用酶活细胞（或细胞器）所具有的某些特异催化功能，借助工艺手段和生物反应器来生产人类所需要的产品。酶工程的名称出现在20世纪20年代，主要指自然酶制剂在工业上的规模应用。17①治疗疾病：如血栓溶解酶、容菌酶、尿激酶等②加工生产产品：如果胶酶、青霉素酰化酶等③化验诊断、水质监测：如尿糖试纸、血（尿）糖快速测试仪（酶传感器）、多酚氧化酶传感器等④其它生物工程：工具酶（如限制性内切酶、DNA连接酶等）酶工程产品及应用：18加酶洗衣粉：把从生物体内提取的蛋白酶、脂肪酶等多种酶加工成了固体酶制剂加入到了洗衣粉中，从而使洗衣粉能更有效地清除衣物上的污渍。溶菌酶制剂：加入了从生物体内提取、加工而成的液体溶菌酶制剂，所以对多种细菌有很强的抑制作用，因此，溶菌酶制剂常用于抗菌、消炎。尿糖快速测试仪——酶传感器不同的固定化酶可以制成不同的传感器酶工程产品举例19尿糖快速测试仪—酶传感器原理:不同浓度的葡萄糖.在固定化酶膜上的葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的作用下产生不同浓度的氧气，再通过变换器,将氧气的变化量转换成电信号在显示器上反映出来。这样,就可以快速检测出尿液中尿糖的含量.204.发酵工程概念：利用微生物的某些特定的功能，通过工业化生产有用的物质或生产菌株的技术体系。应用：①医药工程方面：大量生产基因工程药品②食品工业方面：生产食品添加剂、生产传统的发酵产品、真菌蛋白食品等、大肠杆菌生产鸡的卵清蛋白21发酵工程生产产品的的流程225.基因工程的延伸—蛋白质工程概念：根据蛋白质的精细结构和功能之间的关系，利用基因工程的手段，按照人类的需要，定向改造天然蛋白质，甚至创造出自然界根本不存在的蛋白质分子的一门科学技术。应用前景：对胰岛素进行改造已使其成为速效药物；探索用蛋白质工程的方法制成电子元件23二、生物技术对人类生活的影响1.医药工业2.农业3.畜牧业4.环境工程24基因工程在医药卫生领域的应用1.生产基因工程药品胰岛素、干扰素、溶血栓剂、人造血液代用品、预防肝炎、狂犬病、霍乱、伤寒、疟疾等的各类疫苗2.用于基因诊断与基因治疗25基因诊断概念：用放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。26应用：①传染性疾病：肝炎病毒、肠道病毒、单纯疱疹病毒等检测②遗传性疾病：产前诊断（镰刀型细胞贫血症、苯丙酮尿症等的检测）③肿瘤诊断：白血病的诊断27基因治疗概念：把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。种类：(1)代偿性基因治疗，如治疗球蛋白生成障碍性贫血；(2)补偿性基因治疗，如治疗血友病B；(3)替换性基因治疗；28(4)性细胞基因治疗；(5)调控性基因治疗，如治疗肺癌、急性白血病；(6)反义性基因治疗；(7)活化前体药物性基因治疗；(8)免疫性基因治疗；(9)抗细胞毒性基因治疗，如提高机体对肿瘤化疗的耐受力。29基因治疗的应用①治疗遗传性疾病：腺苷脱氨酶缺乏症、血友病B②治疗心血管病：注入管内皮生长因子基因（VEGF）③祛病延寿基因的发现：SOD基因、HDL基因、DAF基因用基因治疗乙型血友病的临床情况30312.在农业方面的应用①培育转基因作物②培育各种抗逆性的新品种抗虫棉试验结果的照片323.基因工程在畜牧养殖业上的应用科学家将某些特定基因与病毒DNA构成重组DNA，然后通过感染或显微注射技术将重组DNA转移到动物受精卵中。由这种受精卵发育成的动物可以获得人们所需要的各种优良品质，如具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛等。33世界上第一个转基因动物344.基因工程与环境保护①用于环境监测从1t水中检测出10个病毒来②用于被污染环境的净化用超级细菌分解石油3536三、生物技术的安全性与伦理道德问题（一）生物技术的安全性（二）生物技术的伦理问题37（一）生物技术的安全性转基因食品与药物安全问题1.转基因植物的扩散；2.转入植物的外源基因的扩散问题；3.转入植物的其他标记基因，如抗生素抗性基因等的扩散问题；4.转基因植物是否会影响和破坏生物多样性；5.转基因植物是否会改变与之相关物种，如害虫等的进化速度；6.转基因植物中标记基因的毒性问题；7.转基因植物的果实或其他部分作为食物是否会引起食用者产生不良反应，是否有长期积累的作用；8.转基因植物是否会对农业和国际贸易带来一些不可预测的影响。38（二）生物技术的伦理问题1.人类干细胞研究中的伦理问题2.人类基因组研究要遵循的伦理规范3.克隆伦理问题4.官移植伦理问题391.人类干细胞研究中的伦理问题干细胞(stemcells)是具有分化潜能的胚性细胞，依其分化潜能的大小可以划分为全能干细胞，多能干细胞和专能干细胞。人类干细胞主要来自于三个个方面，一是来自人工授精中捐献的多余胚胎，获得胚胎干细胞；二是从死亡胎儿尸体的原始生殖组织分离得到胚胎生殖细胞；三是类似于克隆羊“多莉”经由体细胞核转移技术建立的胚胎中分离出来的多能干细胞。人类干细胞的研究是世界的一个热点，一是因为克隆技术的发展，人类胚胎可以不经两性关系而产生；二是因为人类干细胞可以在体外培养，经过诱导分化，定向地培育成为各种细胞和组织。402.人类基因组研究要遵循的伦理规范：①所进行的测试必须是可靠的，而且诊断必须明确。②对人体进行的测试必须遵循让受试者知情同意的原则。③所进行的基因测试应该能给受试者带来益处。④每个人都有权知道自己的健康信息，并要求对这一信息保密。⑤基因测试会涉及整个家庭，有时还会超越小范围的核心家庭。413.克隆伦理问题克隆技术应用到人类，其问题将要严重得多。把克隆人的器官当作另一些人的工具是不道德的；应该坚决制止，并应明令立法。各国政府和科学界，国际人类基因组组织（HUGO），欧盟理事会，纷纷表达反对克隆人的试验，联合国教科文组织1997年11月通过了《世界人类基因组与人权宣言》规定：“基于相互尊重人的尊严、平等这一民主原则，不允许进行与人类尊严相违背的做法，比如生殖性克隆”。2005年3月8日联合国大会以84票赞成，34票反对，37票弃权，通过了禁止克隆人的决议，决议敦促成员国通过立法“禁止违背人的尊严和对人的生命造成伤害的各种形式的克隆”。虽然人的克隆为绝大多数人所反对，但一意孤行者有可能终将人克隆出来，这在法律上虽是明令禁止的，克隆者会受到道德伦理上的谴责，也会受到法律的惩处，但被克隆出的人却是无辜的，是受害者，作为人类也应该善待他（她），使之享有人的权利和尊严，并使之融入社会。424.官移植伦理问题器官移植分为自体移植和异体移植，自体移植较少伦理方面的问题，如烧伤病人自体皮肤的移植等；异体移植涉及到器官的来源问题，情况往往变得很复杂。异体器官只谈来源人体的器官，不涉及其它物种来源的器官。过去较为成功的是从双胞胎具有双个的器官如肾、再生器官如骨髓，但大量的器官可能来自于尸体或其它来源，因此这方面的伦理问题最多。43第二节覆盖全球的无线通信网一、信息的传递1.通信的历史2.通信的模式441.通信的历史语音、文字、数据、图像等信息的传输称为通信。通信的历史：声音通信光通信电流通信电波通信45长城烽火台旗语4647莫尔斯发出第一封电报设备复制品标准莫尔斯电码表字符电码符号A·━B━··C━·━·D━··E·F··━·G━━·H····I··J·━━━K━·━L·━··M━━N━·O━━P·━━·Q━━·━R·━·S···T━U··━V···━W·━━X━··━Y━··━Z━━··1·━━━━2··━━━3···━━4····━5·····6━····7━━···8━━━··9━━━━·0━━━━━?··━━··/━··━·()━·━━·━－━····━。·━·━·━48贝尔和他设计的电话摇把电话和接线台世界第一试音“喂，芝加哥”49电磁感应现象。50可见光是电磁波的一部分51无线电之父─马可尼(1874—1937)1901年12月，马可尼实现了从英国到加拿大长达二千多英里的跨洋通讯1909年，马可尼荣获诺贝尔物理学奖。52模拟式蜂窝电话53GSM手机卫星电话54可替代电脑的手机GPRS手机55会议电视系统56572.通信的模式通信系统模式：信息源、送信机（编码）、通信路（信道）、受信机（译码）、受信者。58光纤通信系统：是利用光纤传导光信号的通信系统。①无线光纤通信，主要是在空间通信②有线光纤通信，在陆地和海底实用的光通信。即光纤通信微波通信方式：地面微波接力通信、卫星通信和对流层散射通信。“全球数字移动个人通信”卫星系统59二、信息的处理1.信息处理的演变手指掐算—木条演算—算盘、算器处理信息—电动计算机处理信息—电子计算机处理信息2.电子计算机处理信息输入信息—自动化信息处理-输出信息3.电子计算机处理信息的实现编好程序，并输入计算机4.多媒体技术多媒体：是把文字、声音、图像等多种媒体结合在一起的综合媒体。60三、通信与计算机技术的结合1.采用数据化技术数据通信：把数据的处理和传导合为一体，实现数字信息的接收、存储、处理和传输，并对信息流加以控制、校沿河管理的一种通信技术。2.通过电波发收信息传真通信：利用扫描通信技术，把固定的图像、文稿等装化成为串行的电信号，然后利用通信技术把它们从一个地方按原样传送到另一地方，并在那里以记录的形式复制出来的一种通信方式。613.智能化网络智能综合信息网：以最优化的方式处理和传递信息。个人通信系统：定位GPRS信息网综合化的意义：①技术的综合②业务的综合③网络的综合62四、信息的记忆1.照片2.录音磁带3.磁盘4.光盘63第三节人类文明的物质基础材料：人类能用来制造有用的物件的物质。新材料：最近发展和正在发展中比现有的材料性能更为优良的材料，或者具有现有的材料尚未具有的某种优良性能的材料。64一、材料发展概况传统材料的发展：石器时代—青铜器时代—铁器时代—现代材料的分类：①无机非金属材料、金属材料、有机高分子材料、复合材料②结构材料和功能材料③信息材料、能源材料、建筑材料、电子材料和航天材料等65现代新材料发展的三条主要途径：①从传统材料经过改进发展而来；②以现代科学技术研究成果逐步发展起来的；③根据需要和要求设计制造得来的。66二、传统材料的新发展1.金属材料①形状记忆合金：(SMA)定义：一种能记忆材料的基本形状的合金。可以改变任意形状，待温度变化（加热或冷却）达到一定程度后，能完全恢复原状。应用：在电子、机械、能源、宇航、建筑、医学等领域逐步得到应用。举例：“镍钛”形状记忆合金：67686970②储氢合金：定义：具有很强的捕捉氢的能力的金属，在一定的温度和压力条件下，能够大量“吸收”氢气，反应生成金属氢化物，同时放出