生物技术与海洋课件.ppt

1、黄海之滨黄海之滨前三岛（之车牛山岛）前三岛（之车牛山岛）海洋海洋生命的摇篮，风雨的故乡，五生命的摇篮，风雨的故乡，五洲的通道，资源的宝库洲的通道，资源的宝库占地球表面的占地球表面的7171，生物量占地球总生物量的，生物量占地球总生物量的8787，生物种类达，生物种类达2020多万种，利用率仅为多万种，利用率仅为1 1；生物活性：抗真菌，抗病毒，止血，抗凝血，抗肿瘤等活性。生物活性：抗真菌，抗病毒，止血，抗凝血，抗肿瘤等活性。环境特殊；高压、低温、高盐、黑暗、缺氧、立体环境特殊；高压、低温、高盐、黑暗、缺氧、立体大量陆地上罕见的物种大量陆地上罕见的物种海洋海洋为世界为世界 第六大洲第六大洲。中国

2、地图中国地图中国海岸线总长度中国海岸线总长度3.23.2万千米，其中大陆海万千米，其中大陆海岸线岸线1.81.8万千米，岛屿万千米，岛屿海岸线海岸线1.41.4万千米。万千米。我国陆地面积我国陆地面积960960万万kmkm2 2，中国渤海、黄海、，中国渤海、黄海、东海与南海的面积共东海与南海的面积共计计472472万万kmkm2 2。进入进入9090年代以来，海洋生物基因年代以来，海洋生物基因工程专项拨款逐年增加，同时鉴工程专项拨款逐年增加，同时鉴于海洋生物的基础研究较为薄弱，于海洋生物的基础研究较为薄弱，阻碍了基因工程技术在该领域的阻碍了基因工程技术在该领域的应用，因此也普遍加强了涉及海应

3、用，因此也普遍加强了涉及海洋生物的基础研究。目前世界上洋生物的基础研究。目前世界上海洋生物基因工程在整体水平和海洋生物基因工程在整体水平和规模上仍处于起步和发展阶段，规模上仍处于起步和发展阶段，部分成果已开始向商业应用转化。部分成果已开始向商业应用转化。前三岛之车牛山岛前三岛之车牛山岛海洋生物技术诞生较晚，一般认为现代海洋生物技海洋生物技术诞生较晚，一般认为现代海洋生物技术兴起于术兴起于2020世纪世纪8080年代。年代。我国海洋生物技术研究起步较晚我国海洋生物技术研究起步较晚,且在应用领域且在应用领域特别特别是在提升传统产业技术含量方面有比较迫切的要求是在提升传统产业技术含量方面有比较迫切的

4、要求,因因此此,在前沿领域的研究累积明显不足。在前沿领域的研究累积明显不足。要缩短与国际海洋生物技术研究发展的差距要缩短与国际海洋生物技术研究发展的差距,一项重要一项重要的措施是加大基础生命科学的研究和先进技术的发展的措施是加大基础生命科学的研究和先进技术的发展,加大与水产养殖、天然产物、海洋环境保护等应用领加大与水产养殖、天然产物、海洋环境保护等应用领域密切相关的海洋分子生物学的研究。域密切相关的海洋分子生物学的研究。当今当今,最能概括反映海洋生物技术前沿领域动态和研最能概括反映海洋生物技术前沿领域动态和研究进展的应是国际海洋生物技术大会究进展的应是国际海洋生物技术大会(internatio

5、nal(international marine biotechnology conference,marine biotechnology conference,简称简称IMBC)IMBC)和和国际海洋生物技术学报国际海洋生物技术学报(Marine Biotechnology)(Marine Biotechnology)。日本（日本（19891989）、美国）、美国(1991)(1991)、挪威（、挪威（19941994）、意大利）、意大利（19971997）、澳大利亚（）、澳大利亚（20002000）、日本（）、日本（20032003）、加拿大）、加拿大（20052005）、以色列（）、以

6、色列（20072007）、中国（）、中国（2010.10.9-122010.10.9-12）20102010年第九届大会由中国科学院海洋研究所主办，在中年第九届大会由中国科学院海洋研究所主办，在中国青岛召开。国青岛召开。中国科学院海洋研究所中国科学院海洋研究所国际海洋生物技术学报国际海洋生物技术学报国际海洋生物技术学报国际海洋生物技术学报(Marine Biotechnology)(Marine Biotechnology)是是19981998年在欧洲海洋生物技术年在欧洲海洋生物技术学会、日本海洋生物技术学学会、日本海洋生物技术学会和泛美海洋生物技术协会会和泛美海洋生物技术协会的支持下的支持下

7、,将原将原海洋生物技海洋生物技术杂志术杂志和和海洋分子生物海洋分子生物学和生物技术学和生物技术合刊而成的。合刊而成的。现在是海洋生物技术研究领现在是海洋生物技术研究领域具有权威性的国际刊物。域具有权威性的国际刊物。10.1 10.1 海洋天然产物海洋天然产物指具有生物活性的海洋生物天然产物指具有生物活性的海洋生物天然产物严格来说，是指海洋生物的次级代谢产物生物碱、严格来说，是指海洋生物的次级代谢产物生物碱、大环内酯、萜类、甾大环内酯、萜类、甾(zi)醇、聚醚、脂类、多糖、醇、聚醚、脂类、多糖、多酚、醌类、蛋白质和肽类十大类多酚、醌类、蛋白质和肽类十大类向海洋寻找各种活性物质的困难向海洋寻找各种

8、活性物质的困难除了已实现大规模养殖的海洋生物外，其他的药除了已实现大规模养殖的海洋生物外，其他的药源生物资源不易获得；源生物资源不易获得；多以微量形式存在，给提取和纯化带来一定困难多以微量形式存在，给提取和纯化带来一定困难结构的特殊性和复杂性增加了化学合成、半合成结构的特殊性和复杂性增加了化学合成、半合成的难度。这些均增另了使海洋生物活性物质成为的难度。这些均增另了使海洋生物活性物质成为药物的难度。药物的难度。有些具有已知的潜在的毒副作用，应用上受到限有些具有已知的潜在的毒副作用，应用上受到限制制10.1.1 10.1.1 海洋药物的研究概况海洋药物的研究概况国外概况国外概况19501950：

9、开始对海洋天然产物的研究，以抗菌目的为多：开始对海洋天然产物的研究，以抗菌目的为多19641964：日本学者开始对河豚毒素：日本学者开始对河豚毒素(tetrodotoxin,TTX)(tetrodotoxin,TTX)的研的研究作为开端究作为开端;美国国立癌症研究所（美国国立癌症研究所（NCINCI）开始筛选抗肿瘤）开始筛选抗肿瘤活性物质；活性物质；19671967：美国召开首次海洋药物国际学术会议：美国召开首次海洋药物国际学术会议1968 1968 年美国家癌症研究所（年美国家癌症研究所（NICNIC）对海洋生物资源的抗癌）对海洋生物资源的抗癌活性筛选使海洋药物的研究成为一个独立的领域活性筛

10、选使海洋药物的研究成为一个独立的领域19601960末末-1970-1970初（第一个高潮）：开始大规模海洋天然药物初（第一个高潮）：开始大规模海洋天然药物的筛选，侧重抗肿瘤、抗病毒、抗炎、强心等的筛选，侧重抗肿瘤、抗病毒、抗炎、强心等19801980（低谷时期）：热情退去（采样困难，活性成分含（低谷时期）：热情退去（采样困难，活性成分含量极低，结构难以测定）量极低，结构难以测定）19801980末起（重新成为热点）：（高分辨度测试仪器，光谱、末起（重新成为热点）：（高分辨度测试仪器，光谱、质谱、质谱、NMRNMR、HPLCHPLC、基因工程的介入等）对海洋药物的研、基因工程的介入等）对海洋药

11、物的研究与开发获得不少具有突破性的成果，已从海葵、海绵、究与开发获得不少具有突破性的成果，已从海葵、海绵、腔肠动物、被囊动物、棘皮动物和微生物体内分离得到具腔肠动物、被囊动物、棘皮动物和微生物体内分离得到具有抗菌、抗病毒、止血、镇痛、抗炎、抗肿瘤和心血管等有抗菌、抗病毒、止血、镇痛、抗炎、抗肿瘤和心血管等生物活性的多种新型化合物。生物活性的多种新型化合物。19901990末末(发展时期发展时期)：共筛选出：共筛选出60006000多种海洋生物活性物多种海洋生物活性物质，质，30003000多种具医用价值，且有多个进入临床试验多种具医用价值，且有多个进入临床试验19941994年年联合国海洋法公

12、约联合国海洋法公约正式生效，许多沿海国家都正式生效，许多沿海国家都把开发利用海洋作为基本国策。把开发利用海洋作为基本国策。世界范围内真正意义上的海洋药物仅十几种世界范围内真正意义上的海洋药物仅十几种 当前：侧重点依然在抗肿瘤、抗真菌等方面当前：侧重点依然在抗肿瘤、抗真菌等方面国内概况国内概况我国是世界上最早应用海洋药物的国家。我国是世界上最早应用海洋药物的国家。公元一世纪的公元一世纪的神农本草经神农本草经：海洋药物约为：海洋药物约为1010种。种。15961596年李时珍所写的年李时珍所写的本草纲目本草纲目：海洋药物：海洋药物9090余种。余种。17651765年，年，本草纲目拾遗本草纲目拾遗

13、：海洋药物总数发展到：海洋药物总数发展到100100余种。余种。目前，可作药用的海洋生物达目前，可作药用的海洋生物达10001000余种。余种。19781978年：全国科学大会上提出年：全国科学大会上提出“向海洋要药向海洋要药”、“开发海洋开发海洋湖沼资源，创建中国蓝色药业湖沼资源，创建中国蓝色药业”的战略设想之后，结束了缓慢的战略设想之后，结束了缓慢发展的历史，进入高速发展的新时期的。发展的历史，进入高速发展的新时期的。相继成立了中科院青岛海洋所、南海所，及农业部黄海所，相继成立了中科院青岛海洋所、南海所，及农业部黄海所，青岛海洋大学，中山大学，北京大学等一批海洋生物研究及药青岛海洋大学，中

14、山大学，北京大学等一批海洋生物研究及药物开发基地。物开发基地。10.1.2 10.1.2 目前海洋活性生物研究的主要领域目前海洋活性生物研究的主要领域国外：国外：海洋生物毒素海洋生物毒素抗肿瘤药物抗肿瘤药物抗病毒药物抗病毒药物预防、治疗心脑血管疾预防、治疗心脑血管疾病的药物病的药物其他：如抗炎、抗放射其他：如抗炎、抗放射性、医用生物材料、保性、医用生物材料、保健品等健品等国内：国内：海洋中成药海洋中成药海洋现代药海洋现代药海洋保健品海洋保健品生物卫生材料生物卫生材料近近2020年，从海洋生物种分离得到约年，从海洋生物种分离得到约1111大类共计大类共计300300多种海洋生物活性物质，多种海洋

15、生物活性物质，开发成产品的有开发成产品的有1010多种，多种，100100多种海洋中成药，几十种海洋保健品多种海洋中成药，几十种海洋保健品海洋生物药物的来源海洋生物药物的来源主要来自海洋主要来自海洋无脊椎动物无脊椎动物如海苔虫，海兔，海鞘，如海苔虫，海兔，海鞘，海绵和海绵和海藻海藻（包括微藻与微生物）。（包括微藻与微生物）。研究最多的是研究最多的是海藻、海绵海藻、海绵，其次是，其次是珊瑚珊瑚海绵海绵(最原始的多细胞动物：最原始的多细胞动物：2 2亿年前就已经生活在亿年前就已经生活在海洋里海洋里;种类繁多种类繁多,占海洋动物种类的占海洋动物种类的l l1515；分布；分布广泛广泛)是海洋天然药物

16、的最大来源是海洋天然药物的最大来源，也是海洋药物，也是海洋药物研究的热点研究的热点 种种 类类来来 源源功功 能能鲨鱼抗癌蛋白鲨鱼抗癌蛋白鲨鱼鲨鱼抗抗LewisLewis肺癌肺癌棘皮动物抗癌肽棘皮动物抗癌肽海胆海胆抗白血病抗白血病蛤素蛤素硬壳蛤、巨砺硬壳蛤、巨砺抑制非病毒性肿瘤抑制非病毒性肿瘤海扇抗癌糖蛋白海扇抗癌糖蛋白海扇海扇抑制肉瘤抑制肉瘤P180P180结节型肿瘤结节型肿瘤海兔卵抗癌肽海兔卵抗癌肽海兔卵海兔卵抑制抑制P180P180淋巴白血病细胞淋巴白血病细胞沙群海葵素沙群海葵素沙群海葵沙群海葵抑制抑制P388P388淋巴白血病和淋巴白血病和K K、B B细胞生长细胞生长降钙素降钙素鳗鱼

17、心鳗鱼心/鲑鱼鲑鱼降低血钙和血磷降低血钙和血磷/抑制骨钙流失抑制骨钙流失海蛇毒海蛇毒青环海蛇青环海蛇镇痛镇痛海绵毒素海绵毒素皮海绵皮海绵溶血活性溶血活性海葵毒素海葵毒素黄海葵黄海葵强心作用强心作用海绵抗生肽海绵抗生肽海绵海绵抗真菌、抗细菌（抗真菌、抗细菌（G G+、G G-）软体动物抗生肽软体动物抗生肽螺、鲍螺、鲍抗病毒、抗细菌抗病毒、抗细菌抗炎肽抗炎肽鲸骨鲸骨风湿性关节炎风湿性关节炎硫酸软骨素硫酸软骨素鲨鱼、鲸鱼骨鲨鱼、鲸鱼骨降血脂、抗凝血，抗动脉硬化，治疗降血脂、抗凝血，抗动脉硬化，治疗冠心病冠心病刺参酸性粘多糖刺参酸性粘多糖刺参刺参广谱抗肿瘤，抗凝血广谱抗肿瘤，抗凝血几丁质几丁质虾、蟹壳

18、虾、蟹壳药用赋型剂等药用赋型剂等海参苷海参苷海参海参抗肿瘤，抗真菌，抗放射等抗肿瘤，抗真菌，抗放射等海星皂苷海星皂苷海星海星抗肿瘤，抗真菌，抗放射等抗肿瘤，抗真菌，抗放射等10.1.3 10.1.3 海洋毒素海洋毒素（marine toxinsmarine toxins）指从海洋生物中分离出来的具有强烈生理活性，特别指从海洋生物中分离出来的具有强烈生理活性，特别是致命毒性的化学物质是致命毒性的化学物质资源丰富，种类多，分布广，含量极微、结构及其复资源丰富，种类多，分布广，含量极微、结构及其复杂杂估计有估计有10001000多种，其中已确定结构的有几十种多种，其中已确定结构的有几十种价值极高，如

19、高纯度的河豚毒素，国际市场的价格为价值极高，如高纯度的河豚毒素，国际市场的价格为每克几十万美元每克几十万美元通常对生物神经系统或心血管系统的高特异性通常对生物神经系统或心血管系统的高特异性EgEg：西加毒素（：西加毒素（ciguatoxin,CTXciguatoxin,CTX）：分布最广，源自岗比）：分布最广，源自岗比毒甲藻和西加鱼类，毒甲藻和西加鱼类，LDLD5050为为0.45ug/kg0.45ug/kg岩沙海葵毒素岩沙海葵毒素(palytoxin,PTXpalytoxin,PTX)(海洋生物毒素中最毒的化合物海洋生物毒素中最毒的化合物)源自沙群海葵科的岩沙海葵；源自沙群海葵科的岩沙海葵；

20、也称为：沙海葵毒素或群体海葵毒素也称为：沙海葵毒素或群体海葵毒素 最毒非蛋白物质，也最毒非蛋白物质，也是海洋生物毒素中最毒的化是海洋生物毒素中最毒的化合物合物目前最强的冠状动脉收缩剂目前最强的冠状动脉收缩剂，作用强度比血管紧，作用强度比血管紧张素高张素高100100倍；溶血剂；抗肿瘤，倍；溶血剂；抗肿瘤，LDLD5050为为0.15ug/kg0.15ug/kg；它的毒性不仅比神经性毒剂沙林高出几个数量级，它的毒性不仅比神经性毒剂沙林高出几个数量级，而且比剧毒性的河豚毒素或石房蛤毒素也大数十而且比剧毒性的河豚毒素或石房蛤毒素也大数十倍。倍。河豚毒素（河豚毒素（tetrodotoxin,TTXte

21、trodotoxin,TTX）人类最熟悉的海洋毒素。一种存在于河豚、蝾螈、斑足蟾人类最熟悉的海洋毒素。一种存在于河豚、蝾螈、斑足蟾等动物中的海洋毒素，剧毒、弱碱、无色结晶；等动物中的海洋毒素，剧毒、弱碱、无色结晶；能麻痹神经，通常只需氰化钾五百分之一就可置人于死地。能麻痹神经，通常只需氰化钾五百分之一就可置人于死地。中毒的人会因神经麻痹而窒息而死，其中，毒素直接进入中毒的人会因神经麻痹而窒息而死，其中，毒素直接进入血液中毒死亡速度最快；血液中毒死亡速度最快；细胞膜钠离子通道选择性阻断剂细胞膜钠离子通道选择性阻断剂，细胞膜钠离子通道的阻细胞膜钠离子通道的阻断，导致细胞膜去极化，从而特异性地干扰了

22、神经一肌肉断，导致细胞膜去极化，从而特异性地干扰了神经一肌肉的传导过程；的传导过程；河豚高效的高效的局部麻醉药局部麻醉药(3(3微克微克)，止痛时，止痛时间长，不上瘾，广泛用于内外科止间长，不上瘾，广泛用于内外科止痛；痛；石房蛤毒素石房蛤毒素（saxitoxin,STXsaxitoxin,STX）石房蛤石房蛤(SaxidomusSaxidomus giganteusgiganteus)因大量摄取有毒膝沟藻因大量摄取有毒膝沟藻(GonyaulaxGonyaulax catenellacatenella)而在体内积累的麻痹性而在体内积累的麻痹性聚醚神经聚醚神经毒素毒素，有很强的麻醉作用；具较强的降

23、压作用，有很强的麻醉作用；具较强的降压作用是海洋生物中毒性最强烈的麻痹性毒素之一，作为是海洋生物中毒性最强烈的麻痹性毒素之一，作为潜在的化学生物战剂，长期以来为国外军事研究潜在的化学生物战剂，长期以来为国外军事研究单位所高度重视，是主要的研究对象之一单位所高度重视，是主要的研究对象之一 10.1.4 10.1.4 海洋生物来源的抗癌药物海洋生物来源的抗癌药物主要来源：主要来源：藻类、海绵、珊瑚藻类、海绵、珊瑚等等海绵海绵中获得海绵尿嘧啶核苷中获得海绵尿嘧啶核苷 (spongouridinespongouridine)，后研究成功合成方法，获得有效抗癌药物后研究成功合成方法，获得有效抗癌药物阿糖

24、胞阿糖胞苷苷（有时候也称为海绵核苷）（有时候也称为海绵核苷）(arabinosidearabinoside cytosine,cytosine,AraAra-C)-C)，目前在市场上获得广泛应用，目前在市场上获得广泛应用如从如从海蛤海蛤提取的提取的蛤素蛤素 (mercenenemercenene)有很好的抗癌有很好的抗癌作用；作用；存在于存在于海鞘海鞘中的中的膜海鞘素膜海鞘素 (didemnindidemnin)为强的抗为强的抗肿瘤、免疫抑制剂；肿瘤、免疫抑制剂；10.1.510.1.5海洋生物来源的抗生素海洋生物来源的抗生素头孢菌素钠头孢菌素钠 (cephalosporin(cephalos

25、porin natriumnatrium)：为海洋为海洋微生物中发现并开发成功的微生物中发现并开发成功的第一个第一个“抗生素抗生素”，开创，开创了开发海洋新抗生药的先例。了开发海洋新抗生药的先例。海参海参中提取的中提取的海参皂苷海参皂苷抗真菌的有效率达抗真菌的有效率达88.5%88.5%，是，是人类历史上从动物界找到的第一种抗真菌皂苷。人类历史上从动物界找到的第一种抗真菌皂苷。广谱低毒抗生素广谱低毒抗生素伊他霉素伊他霉素10.1.6 10.1.6 海洋生物来源的多糖海洋生物来源的多糖琼胶琼胶卡拉胶卡拉胶褐藻胶褐藻胶植物性多糖植物性多糖动物性多糖动物性多糖甲壳质甲壳质海藻是海洋植物的主体，主要由

26、蓝藻、绿藻、海藻是海洋植物的主体，主要由蓝藻、绿藻、红藻和褐藻四大类组成。绝大多数种类的绿红藻和褐藻四大类组成。绝大多数种类的绿藻、红藻和褐藻都是底栖的，主要生长于藻、红藻和褐藻都是底栖的，主要生长于潮潮间带和低潮线以下间带和低潮线以下10余米余米的浅深度。的浅深度。琼胶琼胶以半乳糖单位结合而成的半乳聚糖以半乳糖单位结合而成的半乳聚糖是某些海藻细胞壁的主要组成成分，功是某些海藻细胞壁的主要组成成分，功能与纤维素相似能与纤维素相似琼胶目前主要由红藻中石花菜、江蓠、琼胶目前主要由红藻中石花菜、江蓠、紫菜、鸡毛菜等在热水中提取获得，是紫菜、鸡毛菜等在热水中提取获得，是海藻工业重要产品之一。海藻工业重

27、要产品之一。将琼胶甲基化后，再以氯仿分级处理，可将琼胶甲基化后，再以氯仿分级处理，可得到甲基化琼胶得到甲基化琼胶琼脂糖琼脂糖（agaroseagarose）琼胶中含琼脂糖越多，强度越高琼胶中含琼脂糖越多，强度越高琼脂糖：近似理想的凝胶基质，很适于生物琼脂糖：近似理想的凝胶基质，很适于生物聚合物的扩散和电泳移动；聚合物的扩散和电泳移动；具很强的胶凝性，具很强的胶凝性，低浓度时胶凝效果好；食品、微生物培养低浓度时胶凝效果好；食品、微生物培养基的胶凝剂基的胶凝剂DNADNA电泳常用的介质：琼脂糖凝胶电泳常用的介质：琼脂糖凝胶卡拉胶卡拉胶由由D-D-半乳糖及其衍生物组成，半乳糖及其衍生物组成，分子中含

28、有分子中含有硫酸基硫酸基是某些红藻的细胞壁多糖是某些红藻的细胞壁多糖皮下注射卡拉胶能促进骨胶原的生长，增皮下注射卡拉胶能促进骨胶原的生长，增加骨骼对钙质的吸收加骨骼对钙质的吸收胃酸能够降解卡拉胶，以调节胃粘液中硫胃酸能够降解卡拉胶，以调节胃粘液中硫含量使其恢复正常，防止溃疡的发生，且含量使其恢复正常，防止溃疡的发生，且可与粘膜上层上粘蛋白结合形成更具抵抗可与粘膜上层上粘蛋白结合形成更具抵抗力的膜性结构，从而对胃肠粘膜起保护作力的膜性结构，从而对胃肠粘膜起保护作用。用。对胃溃疡和十二指肠溃疡有治疗作用对胃溃疡和十二指肠溃疡有治疗作用褐藻胶（褐藻胶（alginalgin）褐藻的细胞间多糖，在藻体中

29、与纤维素褐藻的细胞间多糖，在藻体中与纤维素共同构成细胞膜，大部分与钙结合，形共同构成细胞膜，大部分与钙结合，形成褐藻酸盐类。成褐藻酸盐类。海带科海藻含量较高，一般含量在海带科海藻含量较高，一般含量在20%-20%-25%25%。有利于人体新陈代谢，提高解毒能力，有利于人体新陈代谢，提高解毒能力，增强人体健康。增强人体健康。可降低人体对胆固醇的吸收，降低血压；可降低人体对胆固醇的吸收，降低血压；能缩短有毒物质与肠道接触的时间，促能缩短有毒物质与肠道接触的时间，促进胆固醇等的体外排出；进胆固醇等的体外排出；能促进肠道蠕动，防止便秘，防止肥胖能促进肠道蠕动，防止便秘，防止肥胖褐藻胶的衍生物：藻酸双酯

30、钠（褐藻胶的衍生物：藻酸双酯钠（PSSPSS）19901990初：我国青岛海洋大学（现中国海洋大学）初：我国青岛海洋大学（现中国海洋大学）管华诗管华诗教授等在教授等在8080年代中期以褐藻胶为原料，经分子修饰研制出年代中期以褐藻胶为原料，经分子修饰研制出来的海洋多糖类药物来的海洋多糖类药物具肝素样（肝素是最有效的抗凝剂）的化学结构和生理作具肝素样（肝素是最有效的抗凝剂）的化学结构和生理作用，但无肝素样的毒副作用，是用，但无肝素样的毒副作用，是我国首创的新型肝素海洋我国首创的新型肝素海洋药物药物具明显抗凝血作用；有效降低血液的粘度；明显的降血脂、具明显抗凝血作用；有效降低血液的粘度；明显的降血脂

31、、改善微循环的作用改善微循环的作用缺血性心、脑血管疾病的防治缺血性心、脑血管疾病的防治甲壳质（甲壳质（chitinchitin）广泛存在于真菌的细胞壁、节肢动物及甲壳动物等的广泛存在于真菌的细胞壁、节肢动物及甲壳动物等的外壳、昆虫的体表等外壳、昆虫的体表等地球上地球上仅次于植物纤维的第二大生物资源仅次于植物纤维的第二大生物资源线型氨基多糖高分子物质线型氨基多糖高分子物质基本单位：乙酰葡萄糖胺，分子量基本单位：乙酰葡萄糖胺，分子量100100万万D D以上以上甲壳质的应用甲壳质的应用甲壳质最显著的特点：具有生物亲和性和生物可吸甲壳质最显著的特点：具有生物亲和性和生物可吸收性。收性。医药：缝合手术

32、线、药物的缓释剂、人工皮肤医药：缝合手术线、药物的缓释剂、人工皮肤农业：农药缓释剂、种子的包衣剂农业：农药缓释剂、种子的包衣剂纺织印染业：植物防皱、涂料印花的固着剂纺织印染业：植物防皱、涂料印花的固着剂10.1.7 10.1.7 藻胆蛋白藻胆蛋白存在于原核藻类存在于原核藻类蓝藻以及真核藻类蓝藻以及真核藻类-红藻、隐藻、红藻、隐藻、少数甲藻少数甲藻是一类寡聚体蛋白，主要由是一类寡聚体蛋白，主要由亚基和亚基和亚基构成。而亚基构成。而在某些藻红蛋白中，还存在在某些藻红蛋白中，还存在亚基亚基亚基之间先形成稳定的单体，然后再聚合成多聚体亚基之间先形成稳定的单体，然后再聚合成多聚体藻红蛋白藻红蛋白藻蓝蛋白

33、藻蓝蛋白别藻蓝蛋白别藻蓝蛋白藻胆蛋白的应用藻胆蛋白的应用食品、化妆品的添加剂（取代人工合成的染料）食品、化妆品的添加剂（取代人工合成的染料）药物：能刺激人药物：能刺激人B-B-淋巴细胞的增殖，提高机体的免淋巴细胞的增殖，提高机体的免疫力；抗癌；抗肿瘤作用。疫力；抗癌；抗肿瘤作用。荧光探针：荧光探针：8080年代初年代初灵敏度极高，用灵敏度极高，用488nm488nm激发，激发，藻红蛋白的荧光强度是相同藻红蛋白的荧光强度是相同浓度荧光素的浓度荧光素的1515倍。倍。10.2 10.2 现代海洋生物技术现代海洋生物技术运用现代生物学和工程学手段，利用海洋生物体运用现代生物学和工程学手段，利用海洋生

34、物体生产人类所需的各种产品的一门高新技术学科生产人类所需的各种产品的一门高新技术学科包括海洋生物的基因工程、细胞工程、蛋白质包括海洋生物的基因工程、细胞工程、蛋白质（包括酶）工程、发酵工程等（包括酶）工程、发酵工程等是继医药生物技术、农业生物技术之后又一竞争是继医药生物技术、农业生物技术之后又一竞争热点热点转基因海藻转基因海藻转基因鱼转基因鱼克隆鱼克隆鱼病害防治病害防治10.2.1 10.2.1 藻类基因工程藻类基因工程目的：目的：构建高产、优质、抗逆的藻类新品种构建高产、优质、抗逆的藻类新品种构建藻类表达系统来大量生产蛋白和药物构建藻类表达系统来大量生产蛋白和药物藻类作为基因工程研究的材料，

35、所具有藻类作为基因工程研究的材料，所具有的优势的优势含丰富的营养和生物活性物质，耐盐，有些能耐受极含丰富的营养和生物活性物质，耐盐，有些能耐受极端温度和其他极端环境的能力，可以从中克隆有关的端温度和其他极端环境的能力，可以从中克隆有关的基因，作为基因工程研究的基因库；基因，作为基因工程研究的基因库；在蓝藻、红藻和硅藻中发现了质粒，经过改造可作为在蓝藻、红藻和硅藻中发现了质粒，经过改造可作为基因工程的载体；基因工程的载体；有望成为植物基因表达的宿主，生产有用物质或清除有望成为植物基因表达的宿主，生产有用物质或清除海洋污染。海洋污染。转基因海藻转基因海藻7070年代：最先在淡水藻类中开展年代：最先

36、在淡水藻类中开展8080年代初：在海洋蓝藻中成功得到了遗传转化的结果，年代初：在海洋蓝藻中成功得到了遗传转化的结果，开始了海藻基因工程研究的序幕开始了海藻基因工程研究的序幕9090年代：在海洋蓝藻和海洋真核藻类两个领域均显出蓬年代：在海洋蓝藻和海洋真核藻类两个领域均显出蓬勃发展的局面，大型海藻基因工程的可操作性已被证实勃发展的局面，大型海藻基因工程的可操作性已被证实目前，至少在目前，至少在7 7种蓝藻种蓝藻中获得外源基因的稳定表达。现中获得外源基因的稳定表达。现在集中攻克的难点是将模型藻获得的经验应用到已经实在集中攻克的难点是将模型藻获得的经验应用到已经实现产业化生产的经济种类，如螺旋藻中。现

37、产业化生产的经济种类，如螺旋藻中。在真核藻类方面的工作以单细胞绿藻在真核藻类方面的工作以单细胞绿藻莱茵衣藻莱茵衣藻最为最为成功，目前在其核基因组、叶绿体基因组与线粒体基因成功，目前在其核基因组、叶绿体基因组与线粒体基因组均已实现了稳定转化。组均已实现了稳定转化。10.2.2 10.2.2 海洋动物基因工程海洋动物基因工程生长激素生长激素脊椎动物脑下垂体前叶分泌的一种单链脊椎动物脑下垂体前叶分泌的一种单链蛋白，能促进幼体生长发育、加速蛋白质合成、脂类蛋白，能促进幼体生长发育、加速蛋白质合成、脂类降解等。降解等。鱼生长激素基因是中国第一个拥有自主知识鱼生长激素基因是中国第一个拥有自主知识知识产权的

38、海洋生物基因（海洋三所，徐洵院士）。知识产权的海洋生物基因（海洋三所，徐洵院士）。抗冻蛋白抗冻蛋白抗冻抗冻病毒外壳蛋白病毒外壳蛋白抗病抗病19851985：中科院武汉水生所朱作言，世界上首次转基因：中科院武汉水生所朱作言，世界上首次转基因鱼鱼10.2.3 10.2.3 克隆鱼克隆鱼核移植技术应用于鱼类生产克隆鱼开始于核移植技术应用于鱼类生产克隆鱼开始于19631963年，由年，由我国科学家童第周首先进行我国科学家童第周首先进行19731973年，童第周等首次获得核质杂种鱼。这里的克隆年，童第周等首次获得核质杂种鱼。这里的克隆鱼都把尚未分化的胚胎细胞核移植到去核卵子中获得鱼都把尚未分化的胚胎细胞

39、核移植到去核卵子中获得的。的。直到目前，世界上有关克隆鱼的研究也主要集中在我直到目前，世界上有关克隆鱼的研究也主要集中在我国。但主要集中在淡水鱼上国。但主要集中在淡水鱼上有关海水鱼克隆的研究，目前才刚刚起步有关海水鱼克隆的研究，目前才刚刚起步10.2.4 10.2.4 病害防治病害防治对虾病毒（对虾病毒（9090末：海洋三所，徐洵院士，对危害最末：海洋三所，徐洵院士，对危害最大的大的对虾白斑杆状病毒对虾白斑杆状病毒进行全基因组测序（进行全基因组测序（世界上第世界上第一个被破解的海洋动物病毒的基因组序列一个被破解的海洋动物病毒的基因组序列），为病害），为病害防治打下基础）防治打下基础）对虾病毒（

40、对虾大部分组织都曾被用来进行细胞培养）对虾病毒（对虾大部分组织都曾被用来进行细胞培养）鱼类病毒（鱼类细胞培养，我国对于鱼类细胞培养的鱼类病毒（鱼类细胞培养，我国对于鱼类细胞培养的研究始于研究始于7070年代，迄今已建立了大约年代，迄今已建立了大约2020个细胞系）个细胞系）贝类病毒（贝类细胞培养，贝类细胞培养仍然只限于贝类病毒（贝类细胞培养，贝类细胞培养仍然只限于原代培养，继代培养尚未成功。因此，用贝类培养细原代培养，继代培养尚未成功。因此，用贝类培养细胞进行病毒增殖和分离的研究受到了阻碍。）胞进行病毒增殖和分离的研究受到了阻碍。）展望展望当前亟需加强海洋生物基因克隆方面的研究。只当前亟需加强

41、海洋生物基因克隆方面的研究。只有在基础科学基本框架已经基本形成时，才能有有在基础科学基本框架已经基本形成时，才能有所谓的所谓的“工程工程”出现。目前海洋生物技术研究水出现。目前海洋生物技术研究水平比较落后，主要原因在于基础科学知识积累薄平比较落后，主要原因在于基础科学知识积累薄弱，从海洋生物当中至今未分离出多少具有应用弱，从海洋生物当中至今未分离出多少具有应用价值的基因。价值的基因。海洋生物技术具有广泛的应用前景，但要真正实海洋生物技术具有广泛的应用前景，但要真正实现这一点，还必须进行大量研究，以阐明海洋生现这一点，还必须进行大量研究，以阐明海洋生物群落的结构及其对环境正常改变和人为胁迫条物群落的结构及其对环境正常改变和人为胁迫条件下的动态变化。件下的动态变化。Further reading:Further reading:张朝晖，蔡宝昌主编。张朝晖，蔡宝昌主编。2003 2003。海洋药物研究与开海洋药物研究与开发发。人民卫生出版社。人民卫生出版社。许实波主编，许实波主编，20022002。海洋生物制药海洋生物制药。化学工业。化学工业出版社。出版社。曾呈奎等主编。曾呈奎等主编。19981998。海洋生物技术海洋生物技术。山东科学。山东科学技术出版社。技术出版社。范晓等编著。范晓等编著。19991999。海洋生物技术新进展海洋生物技术新进展。北京：。北京：海洋出版社。海洋出版社。