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篇1

關(guān)鍵詞現(xiàn)代生物技術(shù)生態(tài)環(huán)境環(huán)境保護(hù)

1我國(guó)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

目前我國(guó)由于工業(yè)“三廢”污染、農(nóng)用化肥和農(nóng)藥的污染以及廢棄塑料和農(nóng)用地膜的污染，嚴(yán)重的影響了我國(guó)的生態(tài)環(huán)境，使得水污染日益加劇，水資源嚴(yán)重短缺，全國(guó)600多個(gè)城市中已有一半城市缺水，農(nóng)村則有8000萬人和6000萬頭牲畜飲水困難；土壤污染嚴(yán)重，耕地面積銳減，近10年來每年流失的土壤總量達(dá)50億t，土地荒漠化日益加??；森林覆蓋面積下降，草場(chǎng)退化，每年減少森林面積達(dá)2500萬畝；人們的身體健康受到嚴(yán)重威脅，疾病發(fā)病率急劇上升。因此，加大環(huán)境保護(hù)和環(huán)境治理力度，加快應(yīng)用高新技術(shù)，如現(xiàn)代生物技術(shù)來控制環(huán)境污染和保持生態(tài)平衡，提高環(huán)境質(zhì)量已成為環(huán)保工作者的工作重點(diǎn)。

2現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境保護(hù)

現(xiàn)代生物技術(shù)是以DNA分子技術(shù)為基礎(chǔ)，包括微生物工程，細(xì)胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技術(shù)的總稱。現(xiàn)代生物技術(shù)不僅在農(nóng)作物改良、醫(yī)藥研究、食品工程方面發(fā)揮著重要作用，而且也隨著日益突出的環(huán)境問題在治理污染、環(huán)境生物監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮著重要的作用。自20世紀(jì)80年代以來生物技術(shù)作為一種高新技術(shù)，已普遍受到世界各國(guó)和民間研究機(jī)構(gòu)的高度重視，發(fā)展十分迅猛。與傳統(tǒng)方法比較，生物治理方法具有許多優(yōu)點(diǎn)。

（1）生物技術(shù)處理垃圾廢棄物是降解破壞污染物的分子結(jié)構(gòu)，降解的產(chǎn)物以及副產(chǎn)物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人類活動(dòng)產(chǎn)生的環(huán)境污染減輕到最小程度，這樣既做到一勞永逸，不留下長(zhǎng)期污染問題,同時(shí)也對(duì)垃圾廢棄物進(jìn)行了資源化利用。

（2）利用發(fā)酵工程技術(shù)處理污染物質(zhì)，最終轉(zhuǎn)化產(chǎn)物大都是無毒無害的穩(wěn)定物質(zhì)，如二氧化碳、水、氮?dú)夂图淄闅怏w等，常常是一步到位，避免污染物的多次轉(zhuǎn)移而造成重復(fù)污染，因此生物技術(shù)是一種既安全又徹底消除污染的手段。

（3）生物技術(shù)是以酶促反應(yīng)為基礎(chǔ)的生物化學(xué)過程，而作為生物催化劑的酶是一種活性蛋白質(zhì)，其反應(yīng)過程是在常溫常壓和接近中性的條件下進(jìn)行的，所以大多數(shù)生物治理技術(shù)可以就地實(shí)施，而且不影響其他作業(yè)的正常進(jìn)行，與常常需要高溫高壓的化工過程比較，反應(yīng)條件大大簡(jiǎn)化，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉、效果好、過程穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。

所以，當(dāng)今生物技術(shù)已廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)清潔生產(chǎn)、工業(yè)廢棄物和城市生活垃圾的處理，有毒有害物質(zhì)的無害化處理等各個(gè)方面。

3現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

3.1污水的生物凈化

污水中的有毒物質(zhì)的成分十分復(fù)雜，包括各種酚類、氰化物、重金屬、有機(jī)磷、有機(jī)汞、有機(jī)酸、醛、醇及蛋白質(zhì)等等。微生物通過自身的生命活動(dòng)可以解除污水的毒害作用，從而使污水中的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有益的無毒物質(zhì)，使污水得到凈化。當(dāng)今固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)處理污水就是生物凈化污水的方法之一。固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是酶工程技術(shù)。固定化酶又稱水不溶性酶，是通過物理吸附法或化學(xué)鍵合法使水溶性酶和固態(tài)的不溶性載體相結(jié)合，將酶變成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，微生物細(xì)胞是一個(gè)天然的固定化酶反應(yīng)器，用制備固定化酶的方法直接將微生物細(xì)胞固定，即是可催化一系列生化反應(yīng)的固定化細(xì)胞。運(yùn)用固定化酶和固定化細(xì)胞可以高效處理廢水中的有機(jī)污染物、無機(jī)金屬毒物等，此方面國(guó)內(nèi)外成功的例子很多，如德國(guó)將能降解對(duì)硫磷等9種農(nóng)藥的酶，以共介結(jié)合法固定于多孔玻璃及硅珠上，制成酶柱，用于處理對(duì)硫磷廢水，去除率達(dá)95%以上；近幾年我國(guó)在應(yīng)用固定化細(xì)胞技術(shù)降解合成洗滌劑中的表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)方面取得較大進(jìn)展，對(duì)于含100mg/L廢水，降解率和酶活性保存率均在90%以上；利用固定化酵母細(xì)胞降解含酚廢水也已實(shí)際應(yīng)用于廢水處理。

3.2污染土壤的生物修復(fù)

重金屬污染是造成土壤污染的主要污染物。重金屬污染的生物修復(fù)是利用生物(主要是微生物、植物)作用，削減、凈化土壤中重金屬或降低重金屬的毒性。其原理是:通過生物作用(如酶促反應(yīng))改變重金屬在土壤中的化學(xué)形態(tài)，使重金屬固定或解毒，降低其在土壤環(huán)境中的移動(dòng)性和生物可利用性，通過生物吸收、代謝達(dá)到對(duì)重金屬的削減、凈化與固定作用。污染土壤的生物修復(fù)過程可以增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量，激發(fā)微生物的活性，由此可以改善土壤的生態(tài)結(jié)構(gòu)，這將有助于土壤的固定，遏制風(fēng)蝕、水蝕等作用，防止水土流失。

3.3白色污染的消除

廢棄塑料和農(nóng)用地膜經(jīng)久不化解，估計(jì)是形成環(huán)境污染的重要成分。據(jù)估計(jì)我國(guó)土壤、溝河中塑料垃圾有百萬噸左右。塑料在土壤中殘存會(huì)引起農(nóng)作物減產(chǎn)，若再連續(xù)使用而不采取措施，十幾年后不少耕地將顆粒無收，可見數(shù)量巨大的塑料垃圾嚴(yán)重影響著生態(tài)和環(huán)境，研究和開發(fā)生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技術(shù)一方面可以廣泛地分離篩選能夠降解塑料和農(nóng)膜的優(yōu)勢(shì)微生物、構(gòu)建高效降解菌，另一方面可以分離克隆降解基因并將該基因?qū)肽骋煌寥牢⑸?如：根瘤菌)中，使兩者同時(shí)發(fā)揮各自的作用，將塑料和農(nóng)膜迅速降解。同時(shí)，還需大力推行可降解塑料和地膜的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用。

有些微生物能產(chǎn)生與塑料類似的高分子化合物即聚酯，這些聚酯是微生物內(nèi)源性貯藏物質(zhì)，可以用發(fā)酵方法進(jìn)行生產(chǎn)，由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔點(diǎn)、高彈性、不含有毒物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)而在醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域有極好的應(yīng)用前景。為了降低成本、提高產(chǎn)量，人們正在用重組DNA技術(shù)對(duì)相關(guān)的微生物進(jìn)行改造，此方面目前一個(gè)研究熱點(diǎn)是采用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)聚-β羥基烷酸(PHAs)，研究人員正設(shè)法構(gòu)建出自溶性PHAs生產(chǎn)菌種，即將PHAs重組菌進(jìn)行發(fā)酵，在積累大量的PHAs后，加入信號(hào)物質(zhì)，使裂解蛋白產(chǎn)生，細(xì)胞壁破壞，PHAs析出，以簡(jiǎn)化胞內(nèi)產(chǎn)物PHAs的提取過程，降低提取成本。

3.4化學(xué)農(nóng)藥污染的消除

篇2

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代生物技術(shù) 生物學(xué) 教學(xué)思考

【基金項(xiàng)目】畢節(jié)學(xué)院科學(xué)研究基金（院科合字G2012011號(hào)）。

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）06-0148-01

現(xiàn)代生物技術(shù)是建立在分子生物學(xué)基礎(chǔ)之上的生物科學(xué)與工程科學(xué)相結(jié)合的一門學(xué)科，是根據(jù)人們的需求和意愿來創(chuàng)新的生物機(jī)能和生物類型，實(shí)現(xiàn)造福和改造人類。隨著DNA重組技術(shù)、基因組計(jì)劃、干細(xì)胞的成功運(yùn)用，逐漸發(fā)展成了系統(tǒng)生物學(xué)工程與合成生物學(xué)工程，不斷使生物技術(shù)涉及到環(huán)境、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥、海洋、空間等諸多科學(xué)領(lǐng)域中，可能會(huì)在進(jìn)一步的細(xì)胞計(jì)算機(jī)、細(xì)胞制藥，乃至生物太陽能和環(huán)境保護(hù)方面均起到至關(guān)重要的作用。所以，現(xiàn)代生物技術(shù)在生物科學(xué)專業(yè)中屬于專業(yè)核心課程，這些課程的教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)大綱在整個(gè)的教學(xué)過程中起到主導(dǎo)作用和地位。該課程也是一門綜合型和應(yīng)用型很強(qiáng)的學(xué)科，可以通過實(shí)踐教學(xué)來鞏固專業(yè)理論知識(shí)，從而提高學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力，尤其是對(duì)于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)更為需要。

貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院生物科學(xué)一直都開設(shè)了現(xiàn)代生物技術(shù)理論課程，但由于缺乏實(shí)踐創(chuàng)新，導(dǎo)致大部分同學(xué)在生物技術(shù)的理論與實(shí)踐聯(lián)系不緊密，致使不能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在生物信息時(shí)代，生物技術(shù)在不斷的日新月異，面對(duì)新的理論知識(shí)和時(shí)間技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代生物技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容也在不斷的更新，加上現(xiàn)代生物技術(shù)已經(jīng)涉及到人們生活的方方面面，因此，在一定的教學(xué)時(shí)數(shù)下，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，制定適合學(xué)生的教學(xué)方法、提高學(xué)生的積極性及教學(xué)效率，使得學(xué)生能理論聯(lián)系實(shí)際，把學(xué)到的知識(shí)得以應(yīng)用，這就需要教師不斷的對(duì)教學(xué)手段與方法進(jìn)行探索。根據(jù)現(xiàn)代生物技術(shù)課程的更新快、綜合性強(qiáng)、涉及范圍廣等特點(diǎn)，加之課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，我們從掌握基礎(chǔ)、應(yīng)用到實(shí)踐中的原則出發(fā)，對(duì)現(xiàn)代生物技術(shù)的教學(xué)已進(jìn)行了思考，并加以實(shí)施。

1.教學(xué)指導(dǎo)思想

作為應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目的的學(xué)校而言，我們的教學(xué)必須實(shí)現(xiàn)“高效、實(shí)用、先進(jìn)”。近年來，全球教育均把培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力作為教育的重點(diǎn)。大學(xué)生應(yīng)該是高素質(zhì)、高能力的人才，但是，由于受到學(xué)校培養(yǎng)教育模式單一的影響，造就了他們理論知識(shí)不能聯(lián)系實(shí)際，解決問題能力差，造就很多學(xué)生一畢業(yè)就失業(yè)。要解決上述問題，這就需要我們必須因地制宜、因材施教，讓我們的教學(xué)手段方法適應(yīng)社會(huì)，讓學(xué)生成為應(yīng)用型人才。

2.精選教學(xué)內(nèi)容

《現(xiàn)代生物技術(shù)概論》所選用的是高等教育出版社，宋思揚(yáng)主編教材，其余多種教材為輔，教學(xué)的對(duì)象是已經(jīng)具備生物科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能的大四學(xué)生，他們對(duì)于生物前言知識(shí)和熱點(diǎn)話題都有著強(qiáng)烈的求知欲望[1-4]。怎樣才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，這就要求教師根據(jù)教學(xué)大綱和實(shí)際情況，對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，講授可以分為：（1）介紹生物技術(shù)的概念、發(fā)展歷程、與其他相關(guān)學(xué)科之間的關(guān)系，著重介紹現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用以及怎樣推動(dòng)社會(huì)的發(fā)展，激發(fā)學(xué)生對(duì)本學(xué)科的興趣，時(shí)刻關(guān)注生物技術(shù)的新成果和動(dòng)態(tài)。（2）上游工程：包括基因工程、細(xì)胞工程、蛋白質(zhì)工程、組織工程、胚胎工程以及轉(zhuǎn)基因工程。在這一部分的授課過程中著重強(qiáng)調(diào)研究思路及方法，怎樣利用這些技術(shù)去解決實(shí)際問題，帶動(dòng)學(xué)生積極思考，為學(xué)生不斷創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。以細(xì)胞工程為例，在學(xué)生掌握了基本的理論基礎(chǔ)和概念的情況下，多多結(jié)合新的研究成果、新技術(shù)新方法來介紹細(xì)胞工程在動(dòng)植物、環(huán)境、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用、局限及展望。（3）下游工程：酶工程、發(fā)酵工程、生化工程、生物制藥以及生物醫(yī)學(xué)工程等，是加工應(yīng)用階段，通過下游工程實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的企業(yè)化、商品化，我們可以通過校企合作的方式，讓學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，走出校門，進(jìn)入到企業(yè)、工廠，醫(yī)院等地方認(rèn)識(shí)與現(xiàn)代生物技術(shù)相關(guān)的產(chǎn)品和技術(shù)，讓學(xué)生親身體會(huì)到生物技術(shù)無處不在，這樣不但能激發(fā)學(xué)生的求知欲，而且也能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。

3.現(xiàn)代生物技術(shù)教學(xué)的幾點(diǎn)思考

3.1教學(xué)新理念的形成

教師應(yīng)該在掌握學(xué)科前沿和動(dòng)態(tài)的情況下，盡可能的將所講知識(shí)進(jìn)行模塊化，如將現(xiàn)代生物技術(shù)在食品、動(dòng)植物、醫(yī)藥、環(huán)保等應(yīng)用以及安全性等問題進(jìn)行分化，先讓學(xué)生自己到生活中去尋找和感受生物技術(shù)的應(yīng)用，在查閱相關(guān)文獻(xiàn)、對(duì)有疑問的問題進(jìn)行探討，提出各自的意見和觀點(diǎn)，最后在由老師解疑答惑，這樣學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了獨(dú)立思考，而且也提高自己解決問題和分析問題的能力。

3.2優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)的過程中，教材雖是教學(xué)的基礎(chǔ)，但體現(xiàn)教師專業(yè)水平關(guān)鍵還在于課程標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于不同的現(xiàn)代生物技術(shù)教材，內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)也完全不一樣。上課時(shí)大致需按指定教材上，但實(shí)際上一本教材不能完整體現(xiàn)出全部?jī)?nèi)容。那么，在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上，教師可以選擇教材上沒有的相關(guān)內(nèi)容（圖片、視頻、雙語等）來提高學(xué)生的觀賞性，把抽象的難理解的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)識(shí)，不僅加深理解和記憶，也能夠拓寬學(xué)生的知識(shí)面。

3.3教學(xué)方法與手段的多樣化

在教學(xué)中，教師除用板書、多媒體等傳統(tǒng)教學(xué)手段方法外，更多應(yīng)該實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研有機(jī)結(jié)合，在實(shí)踐中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，通過一些探究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、創(chuàng)新性試驗(yàn)項(xiàng)目來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，對(duì)已有掌握的知識(shí)進(jìn)行再次深入研究，讓學(xué)生敢于質(zhì)疑、敢于假設(shè)、不斷提出自己的見解。一定讓學(xué)生不斷的通過實(shí)驗(yàn)來完善理論知識(shí)。

3.4考試成績(jī)計(jì)算多樣化

對(duì)于課程學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)進(jìn)行多元化考核：平時(shí)作業(yè)、上課回答問題、期末考試、實(shí)踐教學(xué)、出勤率來綜合評(píng)定。在試卷命題時(shí)題型一定多樣化、靈活化，一定與實(shí)際生活相聯(lián)系，能達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際、舉一反三，體現(xiàn)出學(xué)生具有自我解決問題的能力。

參考文獻(xiàn)：

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[4]馬越.現(xiàn)代生物技術(shù)概論-（第二版）[M].中國(guó)輕工業(yè).2015

篇3

有些學(xué)者認(rèn)為，20世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)是以物理學(xué)和化學(xué)的成就占主導(dǎo)地位，而21世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)是以生物學(xué)的成就占主導(dǎo)地位。無論這種說法是否得到普遍的認(rèn)同，生物技術(shù)是當(dāng)今高技術(shù)中發(fā)展最快的領(lǐng)域似乎是不爭(zhēng)的事實(shí)?？茖W(xué)家預(yù)測(cè)，生命科學(xué)到2015年會(huì)取得革命性進(jìn)展。這些進(jìn)展可以幫助人類解決很多目前無法醫(yī)治的疾病的治療問題，徹底消除營(yíng)養(yǎng)不良，改善食品的生產(chǎn)方式，消除各種污染，延長(zhǎng)人類壽命，提高生命質(zhì)量，為社會(huì)安全和刑偵提供新的手段。有些成果還可以幫助人類加速植物和動(dòng)物的人工進(jìn)化以及改善生態(tài)環(huán)境對(duì)人類的影響等。產(chǎn)生新的有機(jī)生命的研究也會(huì)取得進(jìn)展。

1.生物制藥現(xiàn)狀

目前生物制藥主要集中在以下幾個(gè)方向：

1腫瘤在全世界腫瘤死亡率居首位，美國(guó)每年診斷為腫瘤的患者為100萬，死于腫瘤者達(dá)54.7萬。用于腫瘤的治療費(fèi)用1020億美元。腫瘤是多機(jī)制的復(fù)雜疾病，目前仍用早期診斷、放療、化療等綜合手段治療。今后10年抗腫瘤生物藥物會(huì)急劇增加。如應(yīng)用基因工程抗體抑制腫瘤，應(yīng)用導(dǎo)向IL-2受體的融合毒素治療CTCL腫瘤，應(yīng)用基因治療法治療腫瘤(如應(yīng)用γ-干擾素基因治療骨髓瘤)?；|(zhì)金屬蛋白酶抑制劑(TNMPs)可抑制腫瘤血管生長(zhǎng)，阻止腫瘤生長(zhǎng)與轉(zhuǎn)移。這類抑制劑有可能成為廣譜抗腫瘤治療劑，已有3種化合物進(jìn)入臨床試驗(yàn)。

2神經(jīng)退化性疾病老年癡呆癥、帕金森氏病、腦中風(fēng)及脊椎外傷的生物技術(shù)藥物治療，胰島素生長(zhǎng)因子rhIGF-1已進(jìn)入Ⅲ期臨床。神經(jīng)生長(zhǎng)因子(NGF)和BDNF(腦源神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子)用于治療末稍神經(jīng)炎，肌萎縮硬化癥，均已進(jìn)入Ⅲ期臨床。

美國(guó)每年有中風(fēng)患者60萬，死于中風(fēng)的人數(shù)達(dá)15萬。中風(fēng)癥的有效防治藥物不多，尤其是可治療不可逆腦損傷的藥物更少，Cerestal已證明對(duì)中風(fēng)患者的腦力能有明顯改善和穩(wěn)定作用，現(xiàn)已進(jìn)入Ⅲ期臨床。Genentech的溶栓活性酶(Activase重組tPA)用于中風(fēng)患者治療，可以消除癥狀30%。

3自身免疫性疾病許多炎癥由自身免疫缺陷引起，如哮喘、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、多發(fā)性硬化癥、紅斑狼瘡等。風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者多于4000萬，每年醫(yī)療費(fèi)達(dá)上千億美元，一些制藥公司正在積極攻克這類疾病。如Genentech公司研究一種人源化單克隆抗體免疫球蛋白E用于治療哮喘，已進(jìn)入Ⅱ期臨床;Cetor′s公司研制一種TNF-α抗體用于治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，有效率達(dá)80%。Chiron公司的β-干擾素用于治療多發(fā)性硬化病。還有的公司在應(yīng)用基因療法治療糖尿病，如將胰島素基因?qū)牖颊叩钠つw細(xì)胞，再將細(xì)胞注入人體，使工程細(xì)胞產(chǎn)生全程胰島素供應(yīng)。

4冠心病美國(guó)有100萬人死于冠心病，每年治療費(fèi)用高于1170億美元。今后10年，防治冠心病的藥物將是制藥工業(yè)的重要增長(zhǎng)點(diǎn)。Centocor′sReopro公司應(yīng)用單克隆抗體治療冠心病的心絞痛和恢復(fù)心臟功能取得成功，這標(biāo)志著一種新型冠心病治療藥物的延生。

基因組科學(xué)的建立與基因操作技術(shù)的日益成熟，使基因治療與基因測(cè)序技術(shù)的商業(yè)化成為可能，正在達(dá)到未來治療學(xué)的新高度。轉(zhuǎn)基因技術(shù)用于構(gòu)造轉(zhuǎn)基因植物和轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，已逐漸進(jìn)入產(chǎn)業(yè)階段，用轉(zhuǎn)基因綿羊生產(chǎn)蛋白酶抑制劑ATT，用于治療肺氣腫和囊性纖維變性，已進(jìn)入Ⅱ，Ⅲ期臨床。大量的研究成果表明轉(zhuǎn)基因動(dòng)、植物將成為未來制藥工業(yè)的另一個(gè)重要發(fā)展領(lǐng)域。

2.生物制藥展望

今后10年生物技術(shù)將對(duì)當(dāng)代重大疾病治療劑創(chuàng)造更多的有效藥物，并在所有前沿性的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域形成新領(lǐng)域。目前熱門的藥物生物技術(shù)如下：

表1熱門藥物生物技術(shù)

疫苗62組織纖溶酶原激活劑4

基因治療28凝血因子3

白介素11集落細(xì)胞刺激因子3

干擾素10促紅細(xì)胞生成素2

生長(zhǎng)因子10SOD1

重組可溶性受體6其他56

反義藥物6總數(shù)284

生物學(xué)的革命不僅依賴于生物科學(xué)和生物技術(shù)的自身發(fā)展，而且依賴于很多相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)走向，例如微機(jī)電系統(tǒng)、材料科學(xué)、圖像處理、傳感器和信息技術(shù)等。盡管生物技術(shù)的高速發(fā)展使人們難以作出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，但是基因組圖譜、克隆技術(shù)、遺傳修改技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程、疾病療法和藥物開發(fā)方面的進(jìn)展正在加快。

除了遺傳學(xué)之外，生物技術(shù)還可以繼續(xù)改進(jìn)預(yù)防和治療疾病的療法。這些新療法可以封鎖病原體進(jìn)入人體并進(jìn)行傳播的能力，使病原體變得更加脆弱并且使人的免疫功能對(duì)新的病原體作出反應(yīng)。這些方法可以克服病原體對(duì)抗生素的耐受性越來越強(qiáng)的不良趨勢(shì)，對(duì)感染形成新的攻勢(shì)。

除了解決傳統(tǒng)的細(xì)菌和病毒問題之外，人們正在開發(fā)解決化學(xué)不平衡和化學(xué)成分積累的新療法。例如，正在開發(fā)之中的抗體可以攻擊體內(nèi)的可卡因，將來可以用于治療成癮問題。這種方法不僅有助于改善癮君子的狀況，而且對(duì)于解決全球性非法貿(mào)易問題具有重大影響。

各種新技術(shù)的出現(xiàn)有助于新藥物的開發(fā)。計(jì)算機(jī)模擬和分子圖像處理技術(shù)(例如原子力顯微鏡、質(zhì)量分光儀和掃描探測(cè)顯微鏡)相結(jié)合可以繼續(xù)提高設(shè)計(jì)具有特定功能特性的分子的能力，成為藥物研究和藥物設(shè)計(jì)的得力工具。藥物與使用該藥物的生物系統(tǒng)相互作用的模擬在理解藥效和藥物安全方面會(huì)成為越來越有用的工具。例如，美國(guó)食品藥物管理局(FDA)在藥物審批的過程中利用DennisNoble的虛擬心臟模擬系統(tǒng)了解心臟藥物的機(jī)理和臨床試驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果的意義。這種方法到2015年可能會(huì)成為心臟等系統(tǒng)臨床藥物試驗(yàn)的主流方法，而復(fù)雜系統(tǒng)(例如大腦)的藥物臨床試驗(yàn)需要對(duì)這些系統(tǒng)的功能和生物學(xué)進(jìn)行更為深入的研究。

到下世紀(jì)初生物技術(shù)藥物的種類數(shù)目尚不會(huì)超過一般藥物的總數(shù)，但生物技術(shù)制藥公司總數(shù)將超過前10年的6倍。目前主要生物技術(shù)公司多分布在美國(guó)，如Amgen,Geneticsinstitute,Genzyme,Genentech和Chiron，還有Biogen也發(fā)展較快。1987年尚沒有一種重組DNA藥物進(jìn)入世界藥品銷售額排名前列表，但到1996年已有多種生物工程藥物榜上有名。經(jīng)上市的生物技術(shù)藥物主要含3大類，即重組治療蛋白質(zhì)、重組疫苗和診斷或治療用的單克隆抗體。

藥物的研究開發(fā)成本目前已經(jīng)高到難以為繼的程度，每種藥物投放市場(chǎng)前的平均成本大約為6億美元。這樣高的成本會(huì)迫使醫(yī)藥工業(yè)對(duì)技術(shù)的進(jìn)步進(jìn)行巨大的投資，以增強(qiáng)醫(yī)藥工業(yè)的長(zhǎng)期生存能力。綜合利用遺傳圖譜、基于表現(xiàn)型的定制藥物開發(fā)、化學(xué)模擬程序和工程程序以及藥物試驗(yàn)?zāi)M等技術(shù)已經(jīng)使藥物開發(fā)從嘗試型方法轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄖ菩烷_發(fā)，即根據(jù)服藥群體對(duì)藥物反應(yīng)的深入了解會(huì)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和使用新的藥物。這種方法還可以挽救過去在臨床試驗(yàn)中被少數(shù)患者排斥但有可能被多數(shù)患者接受的藥物。這種方法可以改善成功率、降低試驗(yàn)成本、為適用范圍較窄的藥物開辟新的市場(chǎng)、使藥物更加適合適用對(duì)癥群體的需要。如果這種技術(shù)趨于成熟，可以對(duì)制藥工業(yè)和健康保險(xiǎn)業(yè)產(chǎn)生重大影響。

篇4

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代生物技術(shù)；農(nóng)業(yè)；農(nóng)作物；病蟲害防治

中圖分類號(hào)：S432 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20160632034

隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，在防治病蟲害時(shí)逐漸開始應(yīng)用生物技術(shù)，并且取得了非常良好的效果。使用微生物技術(shù)進(jìn)行病蟲害的防治不僅符合農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求，同時(shí)也符合環(huán)境保護(hù)的要求，有效的促進(jìn)農(nóng)作物保持健康的生長(zhǎng)狀態(tài)，防治病蟲害的發(fā)生。接下來，筆者從基因工程對(duì)于作物病害防治、生物技術(shù)在防治病蟲害的實(shí)際應(yīng)用以及生物技術(shù)在防治草害的應(yīng)用和生物農(nóng)藥的應(yīng)用這4個(gè)方面展開論述。

1 基因工程對(duì)于防治病害的作用

CP基因能夠適當(dāng)誘導(dǎo)作物對(duì)病毒進(jìn)行免疫，有效地提升作物對(duì)于病害的抵御能力，因此，無論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，都對(duì)基因工程非常重視。

RP基因是能夠?qū)崿F(xiàn)病毒復(fù)制的一種復(fù)制酶基因，能夠?qū)⒉《具M(jìn)行編碼，再通過不同形式和組合生成聚合酶，快速合成病毒基因DNA，除此之外，RP基因還能夠把一些存在問題的復(fù)制酶基因傳入作物中，使得病毒復(fù)制速度大大降低。

Sat-RNA和中和抗體的應(yīng)用。Sat-RNA和中和抗體是低分子RNA的一種，需要通過依靠病毒實(shí)現(xiàn)復(fù)制，在復(fù)制的整個(gè)過程中，會(huì)產(chǎn)生對(duì)輔助病毒的影響，在癥狀表現(xiàn)上出現(xiàn)變化。在防治作物病害過程中，通過病毒癥狀來減弱Sat-RNA，對(duì)病蟲害的防治有著非常積極的作用，應(yīng)該得到科研人員的重視。

2 生物技術(shù)對(duì)防治病害的作用

在大多數(shù)的生物體內(nèi)，都含有一種蛋白酶抑制劑，這是一種能夠使得生物體代謝正常維持的保障的基因，同時(shí)，這種基因也能夠有效的對(duì)外來各種蛋白水解酶形成抵御，防治生物體遭到損壞。近幾年來，隨著科技的不斷進(jìn)步，生物技術(shù)也處在快速發(fā)展的階段，科研人員越來越重視蛋白酶抑制劑這種基因的研究，所研究的范圍也更加廣，蛋白酶抑制劑在抗擊病蟲害這一方面的作用逐漸被發(fā)掘出來。通常情況下，在殺蟲工作中，蛋白酶能夠起到的主要作用是有效的對(duì)病蟲腸道的蛋白活性進(jìn)行抑制，直接破壞病蟲自身的消化系統(tǒng)，病蟲會(huì)因?yàn)轶w內(nèi)缺少氨基酸而無法正常的成長(zhǎng)和發(fā)育，最終死亡。就目前情況來看，用蛋白酶來對(duì)病蟲生長(zhǎng)進(jìn)行抑制的方法在作物生長(zhǎng)過程中起到了良好的保護(hù)作用和促進(jìn)作用，得到了越來越廣泛的使用，有效的推動(dòng)了作物對(duì)病蟲害的防治能力，有助于作物實(shí)現(xiàn)健康的生長(zhǎng)。

3 生物技術(shù)對(duì)防治草害的作用

通過使用生物技術(shù)能夠把一些具有抵抗除草劑效果的基因轉(zhuǎn)移至作物中，使作物自身增強(qiáng)對(duì)于草害的抵御能力，一般情況下，這些能夠抵御除草劑的基因主要包括利用編碼將除草劑酶分解的酶和在擴(kuò)增時(shí)被除草劑破壞的酶等，這些基因能夠有效的達(dá)到抵抗草害的效果。近幾年來，隨著人們環(huán)保意識(shí)的逐漸加強(qiáng)，生物技術(shù)的研究中也開始注重保護(hù)環(huán)境，通過生物技術(shù)實(shí)現(xiàn)草死苗長(zhǎng)的效果，可以有效的推動(dòng)除草劑應(yīng)用的價(jià)值的提升。

4 生物農(nóng)藥應(yīng)用研究

生物農(nóng)藥主要包括有微生物農(nóng)藥、生化農(nóng)藥、農(nóng)用抗生素以及植物源農(nóng)藥等，生物農(nóng)藥的研究不僅能夠更好的抑制作物病蟲害的發(fā)生，更能夠降低對(duì)于環(huán)境的污染，將病蟲致死，又能夠保證對(duì)人畜沒有害處。隨著時(shí)代的發(fā)展和人們環(huán)保意識(shí)的逐漸提升，生物農(nóng)藥逐漸得到了越來越廣泛的應(yīng)用和認(rèn)可。

5 結(jié)束語

近幾年來，隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，作物的病蟲害防治工作也取得了非常明顯的效果，有效的應(yīng)用生物技術(shù)，能夠使得作物同病蟲害之間的互相作用的機(jī)制得到充分的研究，有效的提升作物對(duì)于病蟲害防治的效果和能力，使得作物能夠健康的生長(zhǎng)，在環(huán)境保護(hù)意識(shí)日益增強(qiáng)的今天，生物技術(shù)逐漸得到了越來越廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用。本文作者主要分析了現(xiàn)代生物技術(shù)對(duì)于作物病害防治的幾個(gè)典型應(yīng)用，以期對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的研究人員提供借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：環(huán)境；生物技術(shù)；應(yīng)用

前言：當(dāng)前，許多傳統(tǒng)的環(huán)保工藝處理技術(shù)已不能適應(yīng)現(xiàn)在環(huán)保工作的需求，迫切需要一種新的環(huán)保治理方式。而現(xiàn)代生物技術(shù)以其眾多的優(yōu)點(diǎn)，正越來越多地被應(yīng)用到了環(huán)境保護(hù)處理過程當(dāng)中，其在廢水、廢氣、固體廢棄物等環(huán)境污染處理、環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)等方面具有非常顯著的效果。

一、現(xiàn)代生物技術(shù)概述

生物技術(shù)處理垃圾廢棄物是降解破壞污染物的分子結(jié)構(gòu)，降解的產(chǎn)物以及副產(chǎn)物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人類活動(dòng)產(chǎn)生的環(huán)境污染減輕到最小程度，這樣既做到一勞永逸，不留下長(zhǎng)期污染問題，同時(shí)也對(duì)垃圾廢棄物進(jìn)行了資源化利用。利用發(fā)酵工程技術(shù)處理污染物質(zhì)，最終轉(zhuǎn)化產(chǎn)物大都是無毒無害的穩(wěn)定物質(zhì)，如二氧化碳、水、氮?dú)夂图淄闅怏w等，經(jīng)常是一步到位，避免污染物的多次轉(zhuǎn)移而造成重復(fù)污染，因此生物技術(shù)是一種既安全又徹底消除污染的手段。生物技術(shù)是以酶促反應(yīng)為基礎(chǔ)的生物化學(xué)過程，而作為生物催化劑的酶是一種活性蛋白質(zhì)，其反應(yīng)過程是在常溫常壓和接近中性的條件下進(jìn)行的，所以大多數(shù)生物治理技術(shù)可以就地實(shí)施，而且不影響其他作業(yè)的正常進(jìn)行，與經(jīng)常需要高溫高壓的化工過程比較，反應(yīng)條件大大簡(jiǎn)化，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉、效果好、過程穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。

所以，當(dāng)今生物技術(shù)已廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)清潔生產(chǎn)、工業(yè)廢棄物和城市生活垃圾的處理，有毒有害物質(zhì)的無害化處理等各個(gè)方面。

二、生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的重要應(yīng)用

1、生物技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

生物技術(shù)在改善水體質(zhì)量，治理水源污染方面有很重要的作用。首先，在水體質(zhì)量改善方面，生物技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。污水中含有許多的有毒物質(zhì)，成分十分復(fù)雜，其中包括重金屬、有機(jī)磷、酚類、氰化物、有機(jī)酸、醛及蛋白質(zhì)等等。利用微生物自身的新陳代謝等生命活動(dòng)，能夠?qū)⑺w中的部分有毒有害物質(zhì)很好的去除，從而使得水體中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，使水體得到凈化。固定化酶技術(shù)就是應(yīng)用最為廣泛的一種污水處理技術(shù)，主要是通過武力吸附法或者化學(xué)鍵合法使水溶性酶和固態(tài)不溶性載體相結(jié)合，從而將酶變成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，從而有效的對(duì)污水中的有機(jī)污染物進(jìn)行處理。除此之外，生物膜處理法、活性污泥法、穩(wěn)定塘法、人工濕地處理系統(tǒng)工程以及土地處理系統(tǒng)法等都是常見的水污染控制與治理的生物技術(shù)。

2、空氣的生物凈化

應(yīng)用生物技術(shù)來處理廢氣和凈化空氣是控制大氣污染的一項(xiàng)新技術(shù)，代表了大氣處理凈化處理技術(shù)的未來發(fā)展方向。廢氣的生物處理是利用微生物新陳代謝過程中需要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)這一特點(diǎn)，把廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化成無害的物質(zhì)。微生物對(duì)各類污染物均有較強(qiáng)、較快的適應(yīng)性，并可將其作為代謝底物降解、轉(zhuǎn)化。同常規(guī)的有機(jī)廢氣處理技術(shù)相比，生物技術(shù)具有效果好、投資及運(yùn)行費(fèi)用低、安全性好、無二次污染、易于管理等優(yōu)點(diǎn)，尤其在處理低濃度（小于3mgPL）、生物降解性好的有機(jī)廢氣時(shí)更顯其優(yōu)越性。

生物洗滌法分洗滌式活性污泥脫臭法和曝氣式活性污泥脫臭法兩種工藝。洗滌式活性污泥脫臭法的主要原理是將惡臭物質(zhì)和含懸浮泥漿的混合液充分接觸，使之在吸收器內(nèi)從臭氣中去除掉，洗滌液再送到反應(yīng)器中，通過懸浮生長(zhǎng)的微生物的代謝活動(dòng)降解溶解的惡臭物質(zhì)。這種方法可以處理大氣量的臭氣， 同時(shí)操作條件易于控制，占地面積較小，壓力損失也較小， 實(shí)際中有較大的適用范圍。這種方法設(shè)備費(fèi)用大、操作復(fù)雜而且需投加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因而其應(yīng)用受到了一定限制。曝氣式活性污泥脫臭法是將惡臭物質(zhì)以曝氣形式分散到含活性污泥的混和液中，通過懸浮生長(zhǎng)的微生物降解惡臭物質(zhì)，現(xiàn)已應(yīng)用于糞便處理場(chǎng)和污水處理場(chǎng)的惡臭氣處理。

3、固體廢物生物處理技術(shù)

3.1 微生物轉(zhuǎn)化污泥堆肥系統(tǒng)

這一技術(shù)是將有機(jī)固體廢物和能夠?qū)⑵溆行Х纸獾奈⑸锶阂砸欢ū壤餐逊e在一起，在適宜條件下，經(jīng)過一段時(shí)間的堆腐，微生物自我繁殖并將有機(jī)物分解，達(dá)到固體有機(jī)廢物凈化的目的。且整個(gè)過程對(duì)環(huán)境污染極小，分解過程穩(wěn)定。

3.2 微生物氧消化

微生物厭氧消化是通過控制微生物處于缺氧的生存環(huán)境，將環(huán)境內(nèi)的有機(jī)廢物分解成CO2和CH4的艋方法。該種有機(jī)物處理方法具有能源消耗低、剩余產(chǎn)物少和可回收再利用的優(yōu)點(diǎn)，已成為未來有機(jī)廢物凈化處理的研究方向?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外在該技術(shù)上的研究還處于探索階段，實(shí)際操作過程中具有工藝、技術(shù)和設(shè)備等一系列的問題有待解決。因此，為了提高生物能源的利用效率，提高固體有機(jī)廢物的處理效率，相關(guān)研究人員還應(yīng)努力鉆研，將這一技術(shù)更好的發(fā)展。

4、生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展，生物技術(shù)如今已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)與環(huán)境評(píng)價(jià)中。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外關(guān)于生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用實(shí)例主要有：生物酶技術(shù)、金標(biāo)免疫速測(cè)技術(shù)、PCR技術(shù)、生物發(fā)光檢測(cè)技術(shù)、生物芯片技術(shù)和生物傳感器等，其中生物芯片技術(shù)和生物傳感器應(yīng)用最為廣泛。尤其是以生物傳感器為核心的環(huán)境生物監(jiān)測(cè)技術(shù)，可在線在位迅速地提供環(huán)境質(zhì)量參數(shù)，成為環(huán)境質(zhì)量預(yù)報(bào)和報(bào)警中的重要組成部分。 生物監(jiān)測(cè)和生物評(píng)價(jià)不僅是環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)的一種手段，在環(huán)境質(zhì)量的評(píng)價(jià)中，生物評(píng)價(jià)也是不可忽視的。

5、污染土壤的生物修復(fù)

生物修復(fù)技術(shù)是80年代以來出現(xiàn)和發(fā)展的清除和治理環(huán)境污染的生物工程技術(shù)，其主要利用生物特有的分解有毒有害物質(zhì)的能力，去除污染環(huán)境如土壤中的污染物，達(dá)到清除環(huán)境污染的目的。實(shí)踐結(jié)果表明生物修復(fù)技術(shù)是可行的、有效的和優(yōu)越的，此后該技術(shù)被不斷擴(kuò)大應(yīng)用于環(huán)境中其他污染類型的治理。生物修復(fù)是采用諸如提高通氣效率、補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)，投加優(yōu)良菌種、改善環(huán)境條件等辦法來提高微生物的代謝作用和降解活性水平，以促進(jìn)對(duì)污染物的降解速度，從而達(dá)到治理污染環(huán)境的目的。

三、結(jié)語

綜上，實(shí)際工作中應(yīng)構(gòu)建一個(gè)有利于生物技術(shù)在環(huán)保中應(yīng)用的良好環(huán)境，大力推進(jìn)生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用，通過廣泛應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)、適當(dāng)減少動(dòng)力能源消耗、提高現(xiàn)代生物技術(shù)的整體水平，通過生物高技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)整個(gè)環(huán)?？萍嫉陌l(fā)展，解決我國(guó)目前和未來面臨的嚴(yán)峻的環(huán)境保護(hù)問題。

參考文獻(xiàn)：

篇6

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代生物技術(shù)環(huán)境保護(hù)前景規(guī)劃

1.我國(guó)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

目前我國(guó)由于工業(yè)“三廢”污染、農(nóng)用化肥和農(nóng)藥的污染以及廢棄塑料和農(nóng)用地膜的污染，嚴(yán)重的影響了我國(guó)的生態(tài)環(huán)境，使得水污染日益加劇，水資源嚴(yán)重短缺，全國(guó)600多個(gè)城市中已有一半城市缺水，農(nóng)村則有8000萬人和6000萬頭牲畜飲水困難；土壤污染嚴(yán)重，耕地面積銳減，近10年來每年流失的土壤總量達(dá)50億t，土地荒漠化日益加?。簧指采w面積下降，草場(chǎng)退化，每年減少森林面積達(dá)2500萬畝；人們的身體健康受到嚴(yán)重威脅，疾病發(fā)病率急劇上升。因此，加大環(huán)境保護(hù)和環(huán)境治理力度，加快應(yīng)用高新技術(shù)，如現(xiàn)代生物技術(shù)來控制環(huán)境污染和保持生態(tài)平衡，提高環(huán)境質(zhì)量已成為環(huán)保工的工作重點(diǎn)。

2.現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境保護(hù)

現(xiàn)代生物技術(shù)是以DNA分子技術(shù)為基礎(chǔ)，包括微生物工程，細(xì)胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技術(shù)的總稱?，F(xiàn)代生物技術(shù)不僅在農(nóng)作物改良、醫(yī)藥研究、食品工程方面發(fā)揮著重要作用，而且也隨著日益突出的環(huán)境問題在治理污染、環(huán)境生物監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮著重要的作用。自20世紀(jì)80年代以來生物技術(shù)作為一種高新技術(shù)，已普遍受到世界各國(guó)和民間研究機(jī)構(gòu)的高度重視，發(fā)展十分迅猛。與傳統(tǒng)方法比較，生物治理方法具有許多優(yōu)點(diǎn)。

生物技術(shù)處理垃圾廢棄物是降解破壞污染物的分子結(jié)構(gòu)，降解的產(chǎn)物以及副產(chǎn)物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人類活動(dòng)產(chǎn)生的環(huán)境污染減輕到最小程度，這樣既做到一勞永逸，不留下長(zhǎng)期污染問題，同時(shí)也對(duì)垃圾廢棄物進(jìn)行了資源化利用。利用發(fā)酵工程技術(shù)處理污染物質(zhì)，最終轉(zhuǎn)化產(chǎn)物大都是無毒無害的穩(wěn)定物質(zhì)，如二氧化碳、水、氮?dú)夂图淄闅怏w等，經(jīng)常是一步到位，避免污染物的多次轉(zhuǎn)移而造成重復(fù)污染，因此生物技術(shù)是一種既安全又徹底消除污染的手段。生物技術(shù)是以酶促反應(yīng)為基礎(chǔ)的生物化學(xué)過程，而作為生物催化劑的酶是一種活性蛋白質(zhì)，其反應(yīng)過程是在常溫常壓和接近中性的條件下進(jìn)行的，所以大多數(shù)生物治理技術(shù)可以就地實(shí)施，而且不影響其他作業(yè)的正常進(jìn)行，與經(jīng)常需要高溫高壓的化工過程比較，反應(yīng)條件大大簡(jiǎn)化，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉、效果好、過程穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。

所以，當(dāng)今生物技術(shù)已廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)清潔生產(chǎn)、工業(yè)廢棄物和城市生活垃圾的處理，有毒有害物質(zhì)的無害化處理等各個(gè)方面。

3.現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

3.1污水的生物凈化

污水中的有毒物質(zhì)的成分十分復(fù)雜，包括各種酚類、氰化物、重金屬、有機(jī)磷、有機(jī)汞、有機(jī)酸、醛、醇及蛋白質(zhì)等等。微生物通過自身的生命活動(dòng)可以解除污水的毒害作用，從而使污水中的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有益的無毒物質(zhì)，使污水得到凈化。當(dāng)今固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)處理污水就是生物凈化污水的方法之一。固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是酶工程技術(shù)。固定化酶又稱水不溶性酶，是通過物理吸附法或化學(xué)鍵合法使水溶性酶和固態(tài)的不溶性載體相結(jié)合，將酶變成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，微生物細(xì)胞是一個(gè)天然的固定化酶反應(yīng)器，用制備固定化酶的方法直接將微生物細(xì)胞固定，即是可催化一系列生化反應(yīng)的固定化細(xì)胞。運(yùn)用固定化酶和固定化細(xì)胞可以高效處理廢水中的有機(jī)污染物、無機(jī)金屬毒物等，此方面國(guó)內(nèi)外成功的例子很多，如德國(guó)將能降解對(duì)硫磷等9種農(nóng)藥的酶，以共介結(jié)合法固定于多孔玻璃及硅珠上，制成酶柱，用于處理對(duì)硫磷廢水，去除率達(dá)95%以上。

3.2污染土壤的生物修復(fù)

重金屬污染是造成土壤污染的主要污染物。重金屬污染的生物修復(fù)是利用生物作用，削減、凈化土壤中重金屬或降低重金屬的毒性。其原理是：通過生物作用改變重金屬在土壤中的化學(xué)形態(tài)，使重金屬固定或解毒，降低其在土壤環(huán)境中的移動(dòng)性和生物可利用性，通過生物吸收、代謝達(dá)到對(duì)重金屬的削減、凈化與固定作用。污染土壤的生物修復(fù)過程可以增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量，激發(fā)微生物的活性，由此可以改善土壤的生態(tài)結(jié)構(gòu)，這將有助于土壤的固定，遏制風(fēng)蝕、水蝕等作用，防止水土流失。

3.3白色污染的消除

廢棄塑料和農(nóng)用地膜經(jīng)久不化解，估計(jì)是形成環(huán)境污染的重要成分。據(jù)估計(jì)我國(guó)土壤、溝河中塑料垃圾有百萬噸左右。塑料在土壤中殘存會(huì)引起農(nóng)作物減產(chǎn)，若再連續(xù)使用而不采取措施，十幾年后不少耕地將顆粒無收，可見數(shù)量巨大的塑料垃圾嚴(yán)重影響著生態(tài)和環(huán)境，研究和開發(fā)生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技術(shù)一方面可以廣泛地分離篩選能夠降解塑料和農(nóng)膜的優(yōu)勢(shì)微生物、構(gòu)建高效降解菌，另一方面可以分離克隆降解基因并將該基因?qū)肽骋煌寥牢⑸镏?，使兩者同時(shí)發(fā)揮各自的作用，將塑料和農(nóng)膜迅速降解。同時(shí)，還需大力推行可降解塑料和地膜的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用。

3.4化學(xué)農(nóng)藥污染的消除

一般情況下，使用的化學(xué)殺蟲劑約80%會(huì)殘留在土壤中，非凡是氯代烴類農(nóng)藥是最難分解的，經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)造成滯留毒害作用。因此多年來人們一直在尋找更為安全有效的辦法，而利用微生物降解農(nóng)藥已成為消除農(nóng)藥對(duì)環(huán)境污染的一個(gè)重要方面。能降解農(nóng)藥的微生物，有的是通過礦化作用將農(nóng)藥逐漸分解成終產(chǎn)物CO2和H2O，這種降解途徑徹底，一般不會(huì)帶來副作用；有的是通過共代謝作用，將農(nóng)藥轉(zhuǎn)化為可代謝的中間產(chǎn)物，從而從環(huán)境中消除殘留農(nóng)藥，這種途徑的降解結(jié)果比較復(fù)雜，有正面效應(yīng)也有負(fù)面效應(yīng)。為了避免負(fù)面效應(yīng)，就需要用基因工程的方法對(duì)已知有降解農(nóng)藥作用的微生物進(jìn)行改造，改變其生化反應(yīng)途徑，以希望獲得最佳的降解、除毒效果。要想徹底消除化學(xué)農(nóng)藥的污染，最好全面推廣生物農(nóng)藥。

所謂生物農(nóng)藥是指由生物體產(chǎn)生的具有防止病蟲害和除雜草等功能的一大類物質(zhì)總稱，它們多是生物體的代謝產(chǎn)物，主要包括微生物殺蟲劑、農(nóng)用抗生素制劑和微生物除草劑等。人們正在研究將外源毒蛋白基因如編碼神經(jīng)毒素的基因克隆到桿狀病毒中以增強(qiáng)桿狀病毒的毒性；將能干擾害蟲正常生活周期的基因如編碼保幼激素酯酶的基因插入到桿狀病毒基因組中，形成重組桿狀病毒并使其表達(dá)出相關(guān)激素，以破壞害蟲的激素平衡，干擾其正常的代謝和發(fā)育從而達(dá)到殺死害蟲的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]孔繁翔.環(huán)境生物學(xué).北京：高等教育出版社，2000

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有些學(xué)者認(rèn)為，20世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)是以物理學(xué)和化學(xué)的成就占主導(dǎo)地位，而21世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)是以生物學(xué)的成就占主導(dǎo)地位。無論這種說法是否得到普遍的認(rèn)同，生物技術(shù)是當(dāng)今高技術(shù)中發(fā)展最快的領(lǐng)域似乎是不爭(zhēng)的事實(shí)。科學(xué)家預(yù)測(cè)，生命科學(xué)到2015年會(huì)取得革命性進(jìn)展。這些進(jìn)展可以幫助人類解決很多目前無法醫(yī)治的疾病的治療問題，徹底消除營(yíng)養(yǎng)不良，改善食品的生產(chǎn)方式，消除各種污染，延長(zhǎng)人類壽命，提高生命質(zhì)量，為社會(huì)安全和刑偵提供新的手段。有些成果還可以幫助人類加速植物和動(dòng)物的人工進(jìn)化以及改善生態(tài)環(huán)境對(duì)人類的影響等。產(chǎn)生新的有機(jī)生命的研究也會(huì)取得進(jìn)展。

1.生物制藥現(xiàn)狀

目前生物制藥主要集中在以下幾個(gè)方向：

1腫瘤在全世界腫瘤死亡率居首位，美國(guó)每年診斷為腫瘤的患者為100萬，死于腫瘤者達(dá)54.7萬。用于腫瘤的治療費(fèi)用1020億美元。腫瘤是多機(jī)制的復(fù)雜疾病，目前仍用早期診斷、放療、化療等綜合手段治療。今后10年抗腫瘤生物藥物會(huì)急劇增加。如應(yīng)用基因工程抗體抑制腫瘤，應(yīng)用導(dǎo)向IL-2受體的融合毒素治療CTCL腫瘤，應(yīng)用基因治療法治療腫瘤(如應(yīng)用γ-干擾素基因治療骨髓瘤)?；|(zhì)金屬蛋白酶抑制劑(TNMPs)可抑制腫瘤血管生長(zhǎng)，阻止腫瘤生長(zhǎng)與轉(zhuǎn)移。這類抑制劑有可能成為廣譜抗腫瘤治療劑，已有3種化合物進(jìn)入臨床試驗(yàn)。

2神經(jīng)退化性疾病老年癡呆癥、帕金森氏病、腦中風(fēng)及脊椎外傷的生物技術(shù)藥物治療，胰島素生長(zhǎng)因子rhIGF-1已進(jìn)入Ⅲ期臨床。神經(jīng)生長(zhǎng)因子(NGF)和BDNF(腦源神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子)用于治療末稍神經(jīng)炎，肌萎縮硬化癥，均已進(jìn)入Ⅲ期臨床。

美國(guó)每年有中風(fēng)患者60萬，死于中風(fēng)的人數(shù)達(dá)15萬。中風(fēng)癥的有效防治藥物不多，尤其是可治療不可逆腦損傷的藥物更少，Cerestal已證明對(duì)中風(fēng)患者的腦力能有明顯改善和穩(wěn)定作用，現(xiàn)已進(jìn)入Ⅲ期臨床。Genentech的溶栓活性酶(Activase重組tPA)用于中風(fēng)患者治療，可以消除癥狀30%。

3自身免疫性疾病許多炎癥由自身免疫缺陷引起，如哮喘、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、多發(fā)性硬化癥、紅斑狼瘡等。風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者多于4000萬，每年醫(yī)療費(fèi)達(dá)上千億美元，一些制藥公司正在積極攻克這類疾病。如Genentech公司研究一種人源化單克隆抗體免疫球蛋白E用于治療哮喘，已進(jìn)入Ⅱ期臨床;Cetor′s公司研制一種TNF-α抗體用于治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，有效率達(dá)80%。Chiron公司的β-干擾素用于治療多發(fā)性硬化病。還有的公司在應(yīng)用基因療法治療糖尿病，如將胰島素基因?qū)牖颊叩钠つw細(xì)胞，再將細(xì)胞注入人體，使工程細(xì)胞產(chǎn)生全程胰島素供應(yīng)。

4冠心病美國(guó)有100萬人死于冠心病，每年治療費(fèi)用高于1170億美元。今后10年，防治冠心病的藥物將是制藥工業(yè)的重要增長(zhǎng)點(diǎn)。Centocor′sReopro公司應(yīng)用單克隆抗體治療冠心病的心絞痛和恢復(fù)心臟功能取得成功，這標(biāo)志著一種新型冠心病治療藥物的延生。

基因組科學(xué)的建立與基因操作技術(shù)的日益成熟，使基因治療與基因測(cè)序技術(shù)的商業(yè)化成為可能，正在達(dá)到未來治療學(xué)的新高度。轉(zhuǎn)基因技術(shù)用于構(gòu)造轉(zhuǎn)基因植物和轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，已逐漸進(jìn)入產(chǎn)業(yè)階段，用轉(zhuǎn)基因綿羊生產(chǎn)蛋白酶抑制劑ATT，用于治療肺氣腫和囊性纖維變性，已進(jìn)入Ⅱ，Ⅲ期臨床。大量的研究成果表明轉(zhuǎn)基因動(dòng)、植物將成為未來制藥工業(yè)的另一個(gè)重要發(fā)展領(lǐng)域。

2.生物制藥展望

今后10年生物技術(shù)將對(duì)當(dāng)代重大疾病治療劑創(chuàng)造更多的有效藥物，并在所有前沿性的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域形成新領(lǐng)域。目前熱門的藥物生物技術(shù)如下：

表1熱門藥物生物技術(shù)

疫苗62組織纖溶酶原激活劑4

基因治療28凝血因子3

白介素11集落細(xì)胞刺激因子3

干擾素10促紅細(xì)胞生成素2

生長(zhǎng)因子10SOD1

重組可溶性受體6其他56

反義藥物6總數(shù)284

生物學(xué)的革命不僅依賴于生物科學(xué)和生物技術(shù)的自身發(fā)展，而且依賴于很多相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)走向，例如微機(jī)電系統(tǒng)、材料科學(xué)、圖像處理、傳感器和信息技術(shù)等。盡管生物技術(shù)的高速發(fā)展使人們難以作出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，但是基因組圖譜、克隆技術(shù)、遺傳修改技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程、疾病療法和藥物開發(fā)方面的進(jìn)展正在加快。

除了遺傳學(xué)之外，生物技術(shù)還可以繼續(xù)改進(jìn)預(yù)防和治療疾病的療法。這些新療法可以封鎖病原體進(jìn)入人體并進(jìn)行傳播的能力，使病原體變得更加脆弱并且使人的免疫功能對(duì)新的病原體作出反應(yīng)。這些方法可以克服病原體對(duì)抗生素的耐受性越來越強(qiáng)的不良趨勢(shì)，對(duì)感染形成新的攻勢(shì)。

除了解決傳統(tǒng)的細(xì)菌和病毒問題之外，人們正在開發(fā)解決化學(xué)不平衡和化學(xué)成分積累的新療法。例如，正在開發(fā)之中的抗體可以攻擊體內(nèi)的可卡因，將來可以用于治療成癮問題。這種方法不僅有助于改善癮君子的狀況，而且對(duì)于解決全球性非法貿(mào)易問題具有重大影響。

各種新技術(shù)的出現(xiàn)有助于新藥物的開發(fā)。計(jì)算機(jī)模擬和分子圖像處理技術(shù)(例如原子力顯微鏡、質(zhì)量分光儀和掃描探測(cè)顯微鏡)相結(jié)合可以繼續(xù)提高設(shè)計(jì)具有特定功能特性的分子的能力，成為藥物研究和藥物設(shè)計(jì)的得力工具。藥物與使用該藥物的生物系統(tǒng)相互作用的模擬在理解藥效和藥物安全方面會(huì)成為越來越有用的工具。例如，美國(guó)食品藥物管理局(FDA)在藥物審批的過程中利用DennisNoble的虛擬心臟模擬系統(tǒng)了解心臟藥物的機(jī)理和臨床試驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果的意義。這種方法到2015年可能會(huì)成為心臟等系統(tǒng)臨床藥物試驗(yàn)的主流方法，而復(fù)雜系統(tǒng)(例如大腦)的藥物臨床試驗(yàn)需要對(duì)這些系統(tǒng)的功能和生物學(xué)進(jìn)行更為深入的研究。

到下世紀(jì)初生物技術(shù)藥物的種類數(shù)目尚不會(huì)超過一般藥物的總數(shù)，但生物技術(shù)制藥公司總數(shù)將超過前10年的6倍。目前主要生物技術(shù)公司多分布在美國(guó)，如Amgen,Geneticsinstitute,Genzyme,Genentech和Chiron，還有Biogen也發(fā)展較快。1987年尚沒有一種重組DNA藥物進(jìn)入世界藥品銷售額排名前列表，但到1996年已有多種生物工程藥物榜上有名。經(jīng)上市的生物技術(shù)藥物主要含3大類，即重組治療蛋白質(zhì)、重組疫苗和診斷或治療用的單克隆抗體。

藥物的研究開發(fā)成本目前已經(jīng)高到難以為繼的程度，每種藥物投放市場(chǎng)前的平均成本大約為6億美元。這樣高的成本會(huì)迫使醫(yī)藥工業(yè)對(duì)技術(shù)的進(jìn)步進(jìn)行巨大的投資，以增強(qiáng)醫(yī)藥工業(yè)的長(zhǎng)期生存能力。綜合利用遺傳圖譜、基于表現(xiàn)型的定制藥物開發(fā)、化學(xué)模擬程序和工程程序以及藥物試驗(yàn)?zāi)M等技術(shù)已經(jīng)使藥物開發(fā)從嘗試型方法轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄖ菩烷_發(fā)，即根據(jù)服藥群體對(duì)藥物反應(yīng)的深入了解會(huì)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和使用新的藥物。這種方法還可以挽救過去在臨床試驗(yàn)中被少數(shù)患者排斥但有可能被多數(shù)患者接受的藥物。這種方法可以改善成功率、降低試驗(yàn)成本、為適用范圍較窄的藥物開辟新的市場(chǎng)、使藥物更加適合適用對(duì)癥群體的需要。如果這種技術(shù)趨于成熟，可以對(duì)制藥工業(yè)和健康保險(xiǎn)業(yè)產(chǎn)生重大影響。

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1、現(xiàn)代生物技術(shù)在改善乳制品質(zhì)量的應(yīng)用

1.1基因工程增加乳制品中某種必需乳蛋白

基因工程技術(shù)是分子遺傳學(xué)和工程技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是生物技術(shù)中的核心技術(shù)。它采用類似工程設(shè)計(jì)的方法，按照人類的需要將具有遺傳信息的基因，再離開生物體的情況下進(jìn)行剪切、組合、拼裝，然后把這種人工組裝的基因轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行大量復(fù)制，使遺傳信息在新的宿主細(xì)胞內(nèi)或個(gè)體中高速繁殖，以創(chuàng)造新的生物?；蚬こ讨饕ㄖ亟MDNA、基因缺失、基因加倍、導(dǎo)入外源基因及改變基因位置等分子生物學(xué)技術(shù)手段，它為定向改變生物性狀提供了理論和技術(shù)支持。將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于動(dòng)植物上即生產(chǎn)基因工程食品?；蚬こ虘?yīng)用于乳制品具有很多優(yōu)點(diǎn):第一點(diǎn)，提高乳制品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，如基因重組的牛生長(zhǎng)激素可提高牛的產(chǎn)奶量，減少脂肪的含量，營(yíng)養(yǎng)更豐富，風(fēng)味更佳；第二點(diǎn)，提高乳制品的蛋白質(zhì)含量，通過基因工程可增加乳制品中必需氨基酸（如甲硫氨酸、賴氨酸）的含量，還能提高乳制品的功能特性，拓寬植物蛋白的使用；第三點(diǎn)，增加乳制品的碳水化合物的含量；第四點(diǎn)，基因工程，尤其是克隆技術(shù)，可提高畜牧含量滿足乳制食品的需求。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物不僅使產(chǎn)奶量增加，而且還可以得到具有特殊功能的奶制品，例如去如糖牛奶、低脂牛奶、低脂固醇、低脂肪乳制食品；第五點(diǎn)，通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)不僅可以改變?nèi)橹破分兄舅岬慕Y(jié)構(gòu)，而且還能促使其中脂肪結(jié)構(gòu)本身的生物協(xié)同作用，利用基因工程可以有計(jì)劃有目的地設(shè)計(jì)出許多新的脂肪和油脂，以滿足許多功能性乳制品生產(chǎn)的需求。

1.2酶工程通過促進(jìn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化來提高乳制品的質(zhì)量

酶工程利用酶、細(xì)胞器或細(xì)胞所具有的特異催化功能或?qū)γ高M(jìn)行修飾改造，并借助生物反應(yīng)器和工藝過程來生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品的技術(shù)。主要包括酶的固定化技術(shù)、細(xì)胞固定化技術(shù)、酶的修飾改造技術(shù)及酶反應(yīng)器的設(shè)計(jì)技術(shù)等。生產(chǎn)出人們所需產(chǎn)品的技術(shù)。對(duì)于嬰幼兒來說母乳是最好營(yíng)養(yǎng)素最全面的食物，但是也有一些嬰兒缺少或者得不到母乳喂養(yǎng)，他們就需要一種營(yíng)養(yǎng)素全面并接近母乳的乳制品來成長(zhǎng)?，F(xiàn)代生物技術(shù)廣泛的應(yīng)用在工業(yè)化酶制劑的品質(zhì)改良和新品種的開發(fā)，并取得了巨大的成果。例如過氧化氫酶主要用于清除乳制品中多余的過氧化氫，從而利用雙氧水殺死致病菌；超氧化酶用于乳清脫色等；巰基氧化酶用于去除乳制品因超高溫殺菌而產(chǎn)生的糊味；脂肪酶用于乳制品增香；另外利用凝乳酶可制作干酪；用乳糖酶處理乳汁品，防止乳糖結(jié)晶析出；真菌或酵母乳糖酶可用于全奶、奶酪和冰淇淋中，是乳糖水解為葡萄糖和半乳糖，從而防止制品粗糙，提高口感。酶工程也能修飾乳脂肪，通過脂肪酶的轉(zhuǎn)脂作用對(duì)乳中甘油三酯進(jìn)行修飾,改善乳脂肪的性質(zhì),特別是改善脂肪的融化性、乳化性,并使乳制品保持原有的良好風(fēng)味和純度,有利于乳脂肪在產(chǎn)品中的穩(wěn)定性,從而保證乳制品的質(zhì)量。

1.3現(xiàn)酵工程能形成高品質(zhì)的乳制品生物反應(yīng)器

發(fā)酵工程又稱微生物工程，是傳統(tǒng)的發(fā)酵技術(shù)與DNA重組、細(xì)胞融合、分子修飾和改造等技結(jié)合并發(fā)展起來的現(xiàn)酵技術(shù)。它是在人工控制的條件下，利用微生物的特定性狀，通過現(xiàn)代化生物技術(shù)生產(chǎn)有用物質(zhì)或直接應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，術(shù)是主要利用菌株的生理生化代謝機(jī)制用于菌體生產(chǎn)和代謝產(chǎn)物的發(fā)酵來生產(chǎn)工業(yè)原料或工現(xiàn)酵工程主要包括微生物資源的開發(fā)利用；微生物菌種的選育、培養(yǎng)；固定化細(xì)胞技術(shù)；生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)；發(fā)酵條件的利用及自動(dòng)化控制；產(chǎn)品的分離提純技術(shù)。例如生產(chǎn)酸奶和奶酪。發(fā)酵工程憑借其自身投資少、見效時(shí)間短、污染較小的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用在工業(yè)上生產(chǎn)上。開展發(fā)酵工程對(duì)乳制品的生產(chǎn)是有很大好處的。實(shí)現(xiàn)了乳制品生產(chǎn)上的一個(gè)重大突破。新生產(chǎn)出的酸奶發(fā)酵劑的活性強(qiáng)，不需要大面積培養(yǎng)，可直接使用，酸奶廠家可以根據(jù)實(shí)際情況隨意選擇，這不僅僅增加了酸奶產(chǎn)品的樣式，同時(shí)也省去了菌種車間的占地面積，減少了工作人員的數(shù)量，大尺度的簡(jiǎn)化了酸奶的生產(chǎn)工藝。

1.4新型殺菌技術(shù)保持長(zhǎng)時(shí)間的高品質(zhì)乳制品質(zhì)量

溫度過高會(huì)影響乳制品的質(zhì)量，不僅會(huì)降低食品中功能性成分的生理活性，還有可能影響色、香、味以及其營(yíng)養(yǎng)成分。冷殺菌技術(shù)作為一門新興的殺菌技術(shù),對(duì)殺菌的溫度要求較低,很好的解決了上述問題。乳制品用射線輻照處理時(shí)，射線可以穿過包裝和冷凍層，殺死乳制品表面和內(nèi)部的微生物、害蟲和寄生蟲，而且在輻照過程中，溫度幾乎沒有升高，有“高效冷殺菌”之稱；處理得當(dāng)?shù)妮椪杖橹破泛托迈r乳制品在外觀形態(tài)、組織結(jié)構(gòu)及色香味品質(zhì)方面很難加以區(qū)別，具有良好的保鮮效果；此外輻射處理所消耗的能源少。還有一種乳制品超高壓處理殺菌技術(shù)，“所謂高壓食品”與加熱殺菌同樣是將乳制品密封于彈性容器或無菌泵系統(tǒng)中，以水或其他流體作為傳遞壓力的媒介物，在高壓下和在常溫或低溫度下作用一段時(shí)間，以達(dá)到加工保藏的目的，而食物味道、風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不受或很少受影響的一種加工辦法，即以加壓取代加熱而成。

2、應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的乳品檢測(cè)中

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【關(guān)鍵詞】 現(xiàn)代生物技術(shù)，；，，中藥化學(xué)

摘要：目的探討現(xiàn)代生物技術(shù)在中藥化學(xué)研究中的應(yīng)用。方法分析現(xiàn)代生物技術(shù)在中藥化學(xué)成分產(chǎn)生途徑、化學(xué)反應(yīng)、合成和生產(chǎn)三個(gè)方面的應(yīng)用。結(jié)果現(xiàn)代生物技術(shù)在中藥化學(xué)研究過程中比傳統(tǒng)研究方法更具有優(yōu)勢(shì)，為中藥化學(xué)研究開辟一條嶄新的途徑。結(jié)論中藥化學(xué)研究應(yīng)當(dāng)充分吸收和利用現(xiàn)代生物技術(shù)。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代生物技術(shù) ； 中藥化學(xué)

中藥是我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)用以防治疾病的重要武器，其產(chǎn)生功效的物質(zhì)基礎(chǔ)是中藥所含的化學(xué)成分。中藥化學(xué)的研究在中醫(yī)藥學(xué)的現(xiàn)代化、國(guó)際化及中藥產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程中具有極為重要的作用［1］。其研究過程中通常要結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)理論和成果，應(yīng)用當(dāng)代最新技術(shù)和方法來進(jìn)行?，F(xiàn)代生物技術(shù)是以生物體系(個(gè)體、組織、細(xì)胞、細(xì)胞器、基因)和生物工程原理來生產(chǎn)生物產(chǎn)品，培育新的生物品種或提供社會(huì)服務(wù)的綜合性生物科學(xué)技術(shù)，在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是農(nóng)業(yè)、環(huán)保、醫(yī)藥等領(lǐng)域?，F(xiàn)代生物技術(shù)將是推動(dòng)中藥現(xiàn)代化的強(qiáng)有力的重要技術(shù)之一［2］，并且在中藥現(xiàn)代化研究中得到應(yīng)用?，F(xiàn)代生物技術(shù)在中藥化學(xué)研究中也有應(yīng)用，但這方面研究大多分散在其他研究當(dāng)中，尚未見到報(bào)道對(duì)這方面有系統(tǒng)的分析，而且研究中藥化學(xué)的人通常從化學(xué)角度入手，很少涉及到生物技術(shù)。本文就現(xiàn)代生物技術(shù)在中藥化學(xué)研究中的應(yīng)用進(jìn)行一個(gè)比較全面系統(tǒng)的分析。

1 現(xiàn)代生物技術(shù)在中藥化學(xué)成分產(chǎn)生途徑研究中的應(yīng)用

中藥化學(xué)成分大多是藥用植物在生長(zhǎng)時(shí)期進(jìn)行的一系列新陳代謝過程中形成和積累的，絕大部分是代謝次生產(chǎn)物，它們的產(chǎn)生往往有幾種到幾十種酶的參與，合成途徑非常復(fù)雜。中藥化學(xué)成分產(chǎn)生途徑的研究要借助于酶工程、基因工程等現(xiàn)代生物技術(shù)來研究中藥化學(xué)成分生物合成途徑。研究中藥化學(xué)成分的生物合成途徑不僅可以有助于這些化學(xué)成分的仿生合成，而且還可以人為地對(duì)這些化學(xué)成分的合成進(jìn)行生物調(diào)控，有利于定向合成所需要的化學(xué)成分，是整個(gè)中藥化學(xué)研究的基礎(chǔ)。國(guó)際上這方面的研究已經(jīng)逐步深入。Heide等在遼寧紫草的細(xì)胞培養(yǎng)中，研究了與紫草寧生物合成相關(guān)的酶類，初步確定了紫草寧生物合成的關(guān)鍵酶是對(duì)羥基苯甲酸牦牛兒基轉(zhuǎn)移酶(Phydroxybenzoate geranytransferase) ［3］。Okada等［4］分離出了某種黃連細(xì)胞中的編碼(S)四氫小檗堿氧化酶的基因，并進(jìn)行序列分析。國(guó)內(nèi)這方面的研究起步較晚，但也取得一些成果。中國(guó)科學(xué)院植物研究所葉和春研究員課題組已克隆出青蒿素生物合成途徑中四個(gè)關(guān)鍵酶基因，構(gòu)建了不同啟動(dòng)子下的Cad和PP基因植物表達(dá)載體，通過液氮凍融法等技術(shù)建立了二元載體系統(tǒng)［5］。利用基因技術(shù)研究紅豆杉屬植物中抗癌化合物紫杉醇產(chǎn)生途徑中關(guān)鍵酶環(huán)化酶已經(jīng)取得應(yīng)用。吲哚生物堿合成過程的關(guān)鍵酶異胡豆苷合成酶(SSS)，它催化次番木鱉苷和色胺縮合反應(yīng)生成異胡豆苷。在萜類化合物(如倍半萜合成酶和二萜合成酶)和苯丙基類化合物(如查耳酮合成酶)的基因工程研究也取得了一定的進(jìn)展。

2 現(xiàn)代生物技術(shù)在中藥化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用

中藥化學(xué)反應(yīng)非常復(fù)雜，廣泛存在于藥用動(dòng)植物的生長(zhǎng)采收階段、炮制加工、中藥制劑、臨床調(diào)劑煎煮等中藥產(chǎn)業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)。中藥化學(xué)研究的很重要方面就是研究其化學(xué)反應(yīng)。現(xiàn)代生物技術(shù)在此方面的應(yīng)用，給中藥化學(xué)反應(yīng)的研究開辟一條捷徑。

2.1 羥基化反應(yīng)羥基化發(fā)應(yīng)是中藥化學(xué)反應(yīng)的一個(gè)重要類型，在中藥化學(xué)成分生物合成途徑中的乙酸丙二酸途徑（acetatemalonate pathway ，AAMA途徑 ）和甲戊二羥酸途徑（mevalonic acid pathway， MVA途徑）中都存在羥基化反應(yīng)。傳統(tǒng)羥基化反應(yīng)需要大量的反應(yīng)步驟和催化劑，過程復(fù)雜，大規(guī)模生產(chǎn)成本高。現(xiàn)在利用現(xiàn)代生物技術(shù)，就可以避免上述問題。通過培養(yǎng)具有部位特異和立體特異性羥基化烯丙位C=C雙鍵的能力以及區(qū)別底物的不同對(duì)映體并選擇性地對(duì)其中之一進(jìn)行羥基化的能力的植物細(xì)胞培養(yǎng)物，在分子中的不同部位進(jìn)行立體選擇性氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化外源底物，從而實(shí)現(xiàn)羥基化。例如長(zhǎng)春花(Catharanthus roseus)的細(xì)胞懸浮培養(yǎng)物可將香葉醇、橙花醇以及左旋和右旋香芹酮通過其戊基側(cè)鏈羥基化為一系列的單羥基化異構(gòu)體，再轉(zhuǎn)化為抗真菌代謝物5，3羥基新二羥基香芹醇［6］。

2.2 還原反應(yīng)中藥化學(xué)成分的變化通常都存在還原反應(yīng)。常見的包括羰基還原反應(yīng)、C-C雙鍵的還原反應(yīng)、硝基還原反應(yīng)等方面?，F(xiàn)代生物技術(shù)在這些方面有著廣泛的應(yīng)用。利用細(xì)胞培養(yǎng)可以將醛和酮轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的醇，羰基發(fā)生還原反應(yīng)；C=C雙鍵加成其他成分，發(fā)生C=C雙鍵還原反應(yīng)；硝基被還原，發(fā)生硝基還原反應(yīng)。例如長(zhǎng)春花細(xì)胞懸浮培養(yǎng)得到的全細(xì)胞，通過其過氧化物酶胞外分泌到培養(yǎng)基中，可以使進(jìn)攻羰基表面發(fā)生還原反應(yīng)，使羥基化合物在具羥基基團(tuán)的部位具有活性［6］；眼蟲Astasia longa細(xì)胞培養(yǎng)物能夠產(chǎn)生2種烯酮(enone)還原酶，可以還原香芹酮的C=C 雙鍵，該反應(yīng)具有部位特異［6］；北洋金花（Datura innoxiu）、長(zhǎng)春花以及Myrophyllum屬植物細(xì)胞培養(yǎng)物都能夠?qū)NT(2，4，6trinitrotoluene)經(jīng)過硝基還原反應(yīng)生成ADNT(2，4，6aminodinitrotoluene) ［7，8］。

2.3 糖基化反應(yīng) 糖基是中草藥的重要生物活性物質(zhì)之一，由其衍生的苷類化合物，常為中草藥的有效成分。糖基化反應(yīng)可以使不溶于水的化合物轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄曰衔?，許多中藥成分的理化性質(zhì)與生物活性發(fā)生較大的變化，因此具有很重要的意義。糖基化反應(yīng)利用傳統(tǒng)的微生物培養(yǎng)或化學(xué)合成很難做到，不過利用現(xiàn)代生物技術(shù)就可以比較容易完成。例如：丁酸具有體外抑制腫瘤生長(zhǎng)和誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分化的作用，但是其在哺乳動(dòng)物系統(tǒng)中半衰期很短，人們通過懸浮培養(yǎng)的灰葉煙草Nicotianaplumbaginiofia細(xì)胞糖基化得到其糖苷，半衰期大大增加，可以開發(fā)為抗癌新藥。

轉(zhuǎn)貼于

2.4 氧化和環(huán)氧化反應(yīng) 中藥化學(xué)成分在自然條件或人為條件下，經(jīng)常會(huì)發(fā)生氧化或環(huán)氧化反應(yīng)，這些反應(yīng)有一些具有利用價(jià)值，通常被利用的如醇類成分被氧化成醛或酮，繼而被氧化成酸；含有酚羥基成分的物質(zhì)，被氧化縮合；環(huán)氧化反應(yīng)可以用于具有細(xì)胞毒性的倍半萜烯的結(jié)構(gòu)修飾?，F(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用，可以人為地調(diào)節(jié)和控制以上的反應(yīng)。例如：利用細(xì)胞培養(yǎng)，可以將醇轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的醛和酮；莪術(shù)Curcuma zedoaria細(xì)胞懸浮培養(yǎng)物可以完成大根香葉酮(germacrone)的環(huán)氧化反應(yīng)；Pras等［9］研究發(fā)現(xiàn)，在Mucuna prllFICIIS的細(xì)胞培養(yǎng)物中由酚氧化酶催化可以生成一個(gè)非常重要的藥用化合物7，8二羥基一 N二n丙基2氨基四氫化萘(7，8dihydroxyNdinpropyl2aminotetralin) 。

3 現(xiàn)代生物技術(shù)在中藥化學(xué)成分合成和生產(chǎn)中的應(yīng)用

中藥所含有的化學(xué)成分，通常含量都不高，而且含有大量的非藥用部分和雜質(zhì)成分，給中藥化學(xué)成分的提取和分離帶來很大的難度，有的中藥生長(zhǎng)時(shí)期很長(zhǎng)，產(chǎn)量很低。隨著人類需求的急劇增加，單靠傳統(tǒng)的從野生或種植的中藥材中提取，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要，因此需要對(duì)中藥化學(xué)成分進(jìn)行人工合成，或者通過人工技術(shù)提高其純度和產(chǎn)量。中藥活性成分一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常有多個(gè)不對(duì)稱碳原子，利用化學(xué)合成來進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾存在著得出率低、反應(yīng)專一性差、副產(chǎn)物多等缺點(diǎn)，既費(fèi)事費(fèi)力又效果不佳。近年來，以微生物為反應(yīng)器進(jìn)行中藥活性成分的生物轉(zhuǎn)化和生物合成，有望為這類中藥活性成分的獲得提供新的途徑。中國(guó)藥科大學(xué)研究人員利用微生物轉(zhuǎn)化技術(shù)成功地在嗎啡類似物蒂巴因的14位碳原子上定向引人了羥基，使其鎮(zhèn)痛活性提高了100倍以上［10］。有些中藥化學(xué)成分在植物體內(nèi)的含量非常少，化學(xué)合成和半合成也不太理想，可以通過現(xiàn)代生物技術(shù)的控制，生產(chǎn)這類有效物質(zhì)?，F(xiàn)在已經(jīng)研究成功的有利用細(xì)胞懸浮技術(shù)培養(yǎng)具有抗癌活性但生長(zhǎng)期漫長(zhǎng)且含量極低的紅豆杉的活性成分紫杉醇、紫草的有效成分紫草寧色素、三白草的活性成分金絲桃苷、具有抗腫瘤作用的長(zhǎng)春花的活性成分長(zhǎng)春堿和長(zhǎng)春新堿等，利用固定化細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)一些有效成分如黃酮、葸醌、各種色素和生物堿等［11］，利用毛狀根培養(yǎng)長(zhǎng)春花、煙草、紫草、人參、曼陀羅、顛茄、丹參、黃芪、甘草和青蒿等40多種植物的有效成分［12］。 綜上所述，現(xiàn)代生物技術(shù)在中藥化學(xué)研究過程中比傳統(tǒng)研究方法更具有優(yōu)勢(shì)，為中藥化學(xué)研究開辟了一條嶄新的途徑。在中藥化學(xué)研究中應(yīng)當(dāng)充分吸收和利用現(xiàn)代生物技術(shù)。

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篇10

論文關(guān)鍵詞:生物技術(shù);倫理問題;思考

21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì),生物技術(shù)的發(fā)展對(duì)人類和社會(huì)的影響深遠(yuǎn)。而生物技術(shù)引發(fā)的倫理問題,已成為世界的焦點(diǎn)議題。如何合理的應(yīng)用生物技術(shù)造福人類和社會(huì),是眾多學(xué)者和科學(xué)家急需解決的問題。

一、現(xiàn)代生物技術(shù)研究的新進(jìn)展

進(jìn)入21世紀(jì),生物技術(shù)正處于發(fā)展成熟階段,生物技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到我們生活中許多與生物無關(guān)的角落。生物技術(shù)的發(fā)展至今已經(jīng)揭示了許多生命現(xiàn)象的本質(zhì)及其規(guī)律,但生命現(xiàn)象極其復(fù)雜,目前仍有許多課題有待深入研究和探索。目前在克隆、胚胎干細(xì)胞、轉(zhuǎn)基因食品、人類基因組計(jì)劃、組織工程等研究和實(shí)際應(yīng)用等領(lǐng)域取得了成果。

(一)克隆技術(shù)。克隆原意是無性繁殖,即由同一個(gè)祖先細(xì)胞分裂繁殖而形成的純細(xì)胞系,該細(xì)胞系中每個(gè)細(xì)胞的基因都是相同的?？寺〖夹g(shù)首先用于動(dòng)物,動(dòng)物克隆就是通過無性繁殖方式,由動(dòng)物細(xì)胞產(chǎn)生的遺傳形狀相同的動(dòng)物個(gè)體?？寺⊙蚨嗬蚴鞘桌寺〕晒Φ膭?dòng)物。動(dòng)物克隆為我們進(jìn)一步揭示生命的奧妙及人類的自我認(rèn)識(shí)展現(xiàn)了全新的視野。

(二)胚胎干細(xì)胞。干細(xì)胞是生物體在生長(zhǎng)發(fā)育過程中起“主干”作用的高度未分化細(xì)胞,它具有自我更新、高度增殖和多向分化的潛能。干細(xì)胞分為三大類:全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞和專能干細(xì)胞。全能干細(xì)胞之所以全能,是指它可以分化成人體全部細(xì)胞類型,進(jìn)而構(gòu)建心、肝、腎、肺等多種組織和器官,最終發(fā)育成一個(gè)完整的個(gè)體。全能干細(xì)胞再進(jìn)一步分裂、分化中又形成了各種多能干細(xì)胞。多能干細(xì)胞具有分化為多種細(xì)胞組織的潛能,但是卻失去了發(fā)育成完整個(gè)體的能力。

(三)轉(zhuǎn)基因食品。轉(zhuǎn)基因食品是利用生物技術(shù)將某些生物的基因轉(zhuǎn)移到其他物種中去,從而改造生物的遺傳物質(zhì),使其在性質(zhì)、消費(fèi)品質(zhì)等方面向人類所需要的目標(biāo)轉(zhuǎn)變。以轉(zhuǎn)基因生物為直接食品或以這種生物為原料,加工出來的食品都被稱為轉(zhuǎn)基因食品。轉(zhuǎn)基因食品在歐美應(yīng)進(jìn)入人們的日常生活中。有資料表明,在歐洲,玉米鉆心蟲每年要?dú)?000萬噸玉米,占世界玉米總產(chǎn)量的7%,但是如果把分離出來的抗鉆心蟲基因植入玉米中去,就可培育出抗蟲害的玉米,這種玉米就是轉(zhuǎn)基因食品。

二、現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展引發(fā)的倫理問題

(一)關(guān)于克隆人的爭(zhēng)議。從“多莉”羊的克隆成功,待幾年來其他克隆動(dòng)物的嘗試,克隆技術(shù)正不斷發(fā)展。目前科學(xué)界把對(duì)人體的克隆分為治療性克隆和生殖性克隆。科學(xué)界和倫理界對(duì)治療性克隆普遍支持。但生殖性克隆,即克隆完整的人則遭到很大的抵制?？寺∪私o倫理道德方面帶來了巨大的沖擊,對(duì)現(xiàn)有的社會(huì)關(guān)系、家庭結(jié)構(gòu)造成了巨大的沖擊。另外,克隆人的身份難以認(rèn)定,使人倫關(guān)系發(fā)生模糊、混亂乃至顛倒,進(jìn)而沖擊傳統(tǒng)的家庭觀以及權(quán)利與義務(wù)觀。

(二)胚盤干細(xì)胞研究中的生命倫理問題。由于胚盤干細(xì)胞的制備是離不開人類卵子、胚盤以及克隆技術(shù)的,而卵子與胚盤在一些不同的國(guó)家和宗教界被視為是生命的起源,與活著的嬰兒沒有什么不同,所以在許多國(guó)家是被嚴(yán)格禁止的。堅(jiān)持認(rèn)為可以用人類胚胎做實(shí)驗(yàn)的人認(rèn)為:1、早期胚胎僅是一團(tuán)細(xì)胞,尚難稱其為人的一條生命,從胚泡內(nèi)細(xì)胞培養(yǎng)成人的胚胎干細(xì)胞,并沒有殺死細(xì)胞,只是改變細(xì)胞的命運(yùn);2、培養(yǎng)胚盤干細(xì)胞是用于治療現(xiàn)在還無法治愈的組織壞死性疾病,讓病人恢復(fù)健康,完全是合乎人類倫理道德。

(三)轉(zhuǎn)基因食品的潛在危險(xiǎn)。對(duì)轉(zhuǎn)基因食品發(fā)展有兩種態(tài)度:支持者極力宣傳其帶給人類充足的糧食和新型抗病蟲策略;反對(duì)者則強(qiáng)調(diào)人為地用基因技術(shù)改變神武,會(huì)給人體健康和環(huán)境帶來危害?；虮磉_(dá)調(diào)控是個(gè)復(fù)雜的生命現(xiàn)象。目前,人類對(duì)基因的活動(dòng)實(shí)施了解還不夠透徹,還沒有十足的把握控制基因中組后的結(jié)果。1993年英國(guó)的一份報(bào)告列出了一些人們對(duì)于轉(zhuǎn)基因食品應(yīng)用的來努力方面的主要擔(dān)憂:1、人類基因轉(zhuǎn)入食品動(dòng)物,如將人類基因因子與凝血的蛋白質(zhì)的基因轉(zhuǎn)入綿羊中;2、某些宗教團(tuán)體禁止食用的動(dòng)物基因轉(zhuǎn)入他們通常食用的動(dòng)物中,這可能觸怒猶太人和穆斯林,列入將豬的基因轉(zhuǎn)入綿羊;3、動(dòng)物基因轉(zhuǎn)入植物中,可能會(huì)引起一些素食者的特別關(guān)注。

三、現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展存在的倫理問題對(duì)策

現(xiàn)代生物技術(shù)的飛速發(fā)展,引發(fā)諸多倫理問題,發(fā)人深思。為了促進(jìn)生物技術(shù)的和諧發(fā)展,應(yīng)采取相應(yīng)對(duì)策和措施?？茖W(xué)預(yù)言,21世紀(jì)是生物技術(shù)發(fā)展的黃金時(shí)期,全國(guó)普及大眾倫理學(xué)知識(shí)尤為重要,設(shè)置倫理學(xué)咨詢機(jī)構(gòu),利用各種媒體宣傳倫理學(xué)知識(shí),增強(qiáng)大眾的倫理學(xué)意識(shí),提高全民族的整體倫理水平。同時(shí),我們還應(yīng)改變傳統(tǒng)倫理觀念,發(fā)展中國(guó)特色的生命倫理學(xué)?？傮w上,生命倫理學(xué)應(yīng)和國(guó)際生命倫理學(xué)保持一致,但又要保持中國(guó)的特色。另外,培養(yǎng)生命倫理專業(yè)人才,解決人才匱乏的局面。生命倫理學(xué)的發(fā)展任道重遠(yuǎn),生命倫理學(xué)人才匱乏問題需要解決,設(shè)置生命倫理學(xué)專業(yè),加快專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)模勢(shì)在必行,特別應(yīng)注重研究生、博士生的培養(yǎng)。