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1、生物技术论述题生物技术论述题1. 生物技术在国民经济中的应用。生物技术的应用和前景 伴随着生命科学的新突破，现代生物技术已经广泛地应用于工业、农牧业、医药、环保等众多领域，产生了巨大的经济和社会效益。 （一）生物技术的应用 1、生物技术在工业方面的应用 食品方面 首先，生物技术被用来提高生产效率，从而提高食品产量。 其次，生物技术可以提高食品质量。例如，以淀粉为原料采用固定化酶(或含酶菌体)生产高果糖浆来代替蔗糖，这是食糖工业的一场革命。 第三，生物技术还用于开拓食品种类。利用生物技术生产单细胞蛋白为解决蛋白质缺乏问题提供了一条可行之路。目前，全世界单细胞蛋白的产量已经超过 3000 万吨，质
2、量也有了重大突破，从主要用作饲料发展到走上人们的餐桌。 材料方面 通过生物技术构建新型生物材料，是现代新材料发展的重要途径之一。 首先，生物技术使一些废弃的生物材料变废为宝。例如，利用生物技术可以从虾、蟹等甲壳类动物的甲壳中获取甲壳素。甲壳素是制造手术缝合线的极好材料，它柔软，可加速伤口愈合，还可被人体吸收而免于拆线。其次，生物技术为大规模生产一些稀缺生物材料提供了可能。例如，蜘蛛丝是一种特殊的蛋白质，其强度大，可塑性高，可用于生产防弹背心、降落伞等用品。利用生物技术可以生产蛛丝蛋白，得到与蜘蛛丝媲美的纤维。 第三，利用生物技术可开发出新的材料类型。例如，一些微生物能产出可降解的生物塑料，避免
3、了“白色污染” 。 能源方面 生物技术一方面能提高不可再生能源的开采率，另一方面能开发更多可再生能源。 首先，生物技术提高了石油开采的效率。 其次，生物技术为新能源的利用开辟了道路。 1、 3、 生物技术在环保方面的应用 污染监测 现代生物技术建立了一类新的快速准确监测与评价环境的有效方法，主要包括利用新的指示生物、利用核酸探针和利用生物传感器。 人们分别用细菌、原生动物、藻类、高等植物和鱼类等作为指示生物，监测它们对环境的反应，便能对环境质量作出评价。 核酸探针技术的出现也为环境监测和评价提供了一条有效途径。例如，用杆菌的核酸探针监测水环境中的大肠杆菌。 近年来，生物传感器在环境监测中的应用
4、发展很快。生物传感器是以微生物、细胞、酶、抗体等具有生物活性的物质作为污染物的识别元件，具有成本低、易制作、使用方便、测定快速等优点。 污染治理 现代生物治理采用纯培养的微生物菌株来降解污染物。例如科学家利用基因工程技术，将一种昆虫的耐 DDT 基因转移到细菌体内，培育一种专门“吃”DDT 的细菌，大量培养，放到土壤中，土壤中的 DDT 就会被“吃”得一干二净。2.试述组织培养技术在农业上的应用。植物组织培养技术是现代生物技术的主要分支之一，是当前世界新技术革命的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景，已在农业、园艺、林业、医药等方面得到了广泛的应用。植物组织培养技术在农业上的应用主要有以下几个
5、方面：一、农作物种质资源的保存与远距离之间的交换利用组培技术，在试管内长期保存植物种质资源材料，特别是保存无性系材料，可以大大地节省土地、人力、物力和财力。而且便于种质资源材料的远距离之间的交换，可以有效地避免病虫害的人为传播。二、农作物新品种的培育在常规育种过程中，经常会遇到雌、雄孢子不亲和性，杂种胚发育不良，严重影响杂交的成功率，制约了新品种的繁育。而植物组织培养应用于作物育种，为培育优良作物开辟了新途径。在离体条件下，经过胚培养，可克服远缘杂交和种子败育等问题，从而获得新品种。也可通过花药培养，获得单倍体植株，缩短了育种年限。三、农作物的脱毒复壮农作物中有很多植物都带有病毒，严重影响作物
6、的产量和品质，给农业生产带来灾害。特别是无性繁殖植物，如马铃薯、草莓、康乃馨等，长期无性繁殖，使病毒积累，危害加重，导致产量下降，品质变劣，给生产造成重大经济损失。若利用组织培养法，进行茎尖生长点的培养，可获得不带病毒的再生植株，从而达到恢复农作物优良性状的目的。四、优良品种的快速繁殖和推广应用组织培养法繁殖作物的明显特点是快速，可以在较短的时间内，繁殖出较大数量的、长势整齐一致的种苗。因此，对于一些繁殖系数低或要在生产上大力推广应用的名特、优、新作物品种，组培繁殖法是最有效的方法。五、稀缺良种和濒危植物的保护植物组培技术是保护和挽救珍稀濒危植物的有效方法之一，在较短的时间内利用较少的离体材料
7、快速繁殖珍稀濒危植物，使物种得以较好的保护和保存。3.生物技术农业上的应用现代生物技术越来越多地运用于农业中，使农业经济达到高产、高质、高效的目的。农作物和花卉生产 生物技术应用于农作物和花卉生产的目标，主要是提高产量、改良品质和获得抗逆植物。 首先，生物技术既能提高作物产量，还能快速繁殖。 其次，生物技术既能改良作物品质，还能延缓植物的成熟，从而延长了植物食品的保藏期。 第三，生物技术在培育抗逆作物中发挥了重要作用。例如，用基因工程方法培育出的抗虫害作物，不需施用农药，既提高了种植的经济效益，又保护了我们的环境。我国的转基因抗虫棉品种，1999 年已经推广 200 多万亩，创造了巨大的经济效
8、益。畜禽生产 利用生物技术以获得高产优质的畜禽产品和提高畜禽的抗病能力。 首先，生物技术不仅能加快畜禽的繁殖和生长速度，而且能改良畜禽的品质，提供优质的肉、奶、蛋产品。 其次，生物技术可以培育抗病的畜禽品种，减少饲养业的风险。如利用转基因的方法，培育抗病动物，可以大大减少牲畜瘟疫的发生，保证牲畜健康，也保证人类健康。农业新领域 基因工程不仅提高了农牧产品的产量和质量。 利用转基因植物生产疫苗是目前的一个研究热点。科研人员希望能用食用植物表达疫苗，人们通过食用这些转基因植物就能达到接种疫苗的目的。目前已经在转基因烟草中表达出了乙型肝炎疫苗。利用转基因动物生产药用蛋白同样是目前的研究热点。科学家已
9、经培育出多种转基因动物，它们的乳腺能特异性地表达外源目的基因，因此从它们产的奶中能获得所需的蛋白质药物，由于这种转基因牛或羊吃的是草，挤出的奶中含有珍贵的药用蛋白，生产成本低，可以获得巨额的经济效益。4.生物技术与人类健康目前，医药卫生领域是现代生物技术应用得最广泛、成绩最显著、发展最迅速、潜力也最大的一个领域。疾病预防 利用疫苗对人体进行主动免疫是预防传染性疾病的最有效手段之一。注射或口服疫苗可以激活体内的免疫系统，产生专门针对病原体的特异性抗体。 20 世纪 70 年代以后，人们开始利用基因工程技术来生产疫苗。基因工程疫苗是将病原体的某种蛋白基因重组到细菌或真核细胞内，利用细菌或真核细胞来
10、大量生产病原体的蛋白，把这种蛋白作为疫苗。例如用基因工程制造乙肝疫苗用于乙型肝炎的预防。我国目前生产的基因工程乙肝疫苗，主要采用酵母表达系统产生疫苗。疾病诊断 生物技术的开发应用，提供了新的诊断技术，特别是单克隆抗体诊断试剂和 DNA 诊断技术的应用，使许多疾病特别是肿瘤、传染病在早期就能得到准确诊断。 图 4-40 是单克隆抗体的制备。单克隆抗体以它明显的优越性得到迅速的发展，全世界研制成功的单克隆抗体有上万种，主要用于临床诊断、治疗试剂、特异性杀伤肿瘤细胞等。有的单克隆抗体能与放射性同位素、毒素和化学药品联结在一起，用于癌症治疗，它准确地找到癌变部位，杀死癌细胞，有 “生物导弹” 、 “肿
11、瘤克星”之称。 DNA 诊断技术是利用重组 DNA 技术，直接从 DNA 水平作出人类遗传性疾病、肿瘤、传染性疾病等多种疾病的诊断。它具有专一性强、灵敏度高、操作简便等优点。疾病治疗 生物技术在疾病治疗方面主要包括提供药物、基因治疗和器官移植等方面。 利用基因工程能大量生产一些来源稀少价格昂贵的药物，减轻患者的负担。这些珍贵药物包括生长抑素、胰岛素、干扰素等等。 基因治疗是一种应用基因工程技术和分子遗传学原理对人类疾病进行治疗的新疗法。 世界上第一例成功的基因治疗是对一位 4 岁的美国女孩进行的，她由于体内缺乏腺苷脱氨酶而完全丧失免疫功能，治疗前只能在无菌室生活，否则会由于感染而死亡。经治疗，
12、这个女孩可进入普通小学上学。截至1997 年 6 月，全世界已批准的临床基因治疗方案有 218 项，接受基因治疗和基因转移的患者总数已有 2557 名患者。 1990 年，人类基因组计划在美国正式启动，2003 年 4 月 14 日，中美英日法德六国科学家宣布：人类基因组序列图绘制成功。人类基因组计划的完成，有助于人类认识许多遗传疾病以及癌症的致病机理，将为基因治疗提供更多的理论依据。器官移植技术向异种移植方向发展，即利用现代生物技术，将人的基因转移到另一个物种上，再将此物种的器官取出来置入人体，代替人的生病的“零件” 。另外，还可以利用克隆技术，制造出完全适合于人体的器官，来替代人体“病危”
13、的器官。 5.生物技术与能源6.如何利用生物技术改善农产品的品质美国农业科研的重点突出地表现在发展农业生物技术。生物技术方面的研究可以归结为四大工程：基因工程（遗传工程） 、细胞工程、酶工程和发酵工程。其中的些研究成果已经或有望在本世纪末进入实用阶段。农业生物技术的重点研究领域是：农作物的高产和抗病育种，提高畜禽的免疫能力，扩大生物能源的来源，利用发酵工程研制具有商业价值的微生物；通过常规农业、发酵工程和食品加工业的结合，扩大人类食物的来源，提高食品的营养价值。生物技术可以有效地提高畜禽的生产率，改善畜禽的生产性能，提高品质，增强对病害和内、外寄生虫的抗性。科学家已经成功地把某些动物基因转移给牛、猪、羊等的受精卵中，获得性能优异的畜禽良种，美国利用基因工程方法把某些动物生长激素基因转移到细菌中，然后由细菌繁殖产生大量有用的激素。这些激素在畜禽新陈代谢过程中，能促进其体内蛋白质的合成和脂肪的消耗，从而加快生长发育，即在不增加饲料消耗的情况下提高畜禽的产量，改善产品的质量。在探索如何减少动物在饲料营养利用方面的损失方面，科学家们已经找到了利用酶的催化作用可供选择的其他营养来源，这些氨基酸和维生素，用作食品和饲料的添加剂。
