如何利用生物技術幫助解決四大問題

❶ 生物技術有何應用

生物技術，是20世紀70年代初開始興起的一門新興的綜合性應用學科，盡管起步晚，但是發展迅速，是解開生命之謎、創造新物種的鑰匙。比爾蓋茨在1996年說過：「生物科技將像電腦軟體一樣改變這個世界。」科學家預言，生物將取代物理。未來的時代不再是礦物時代而是生物時代，誰掌握了先進的生物技術，誰就將主宰未來。

一、生物工程技術的基礎

生物技術包含一系列的技術，它可利用生物體或細胞生產我們所需要的生物，這些新技術包括基因重組、細胞融合和一些生物製造程序等等。其實人類利用生物體或細胞生產我們所需要生物的歷史已經非常悠久，例如在1萬年前開始耕種和畜牧以提供穩定的糧食來源，6000年前利用發酵技術釀酒和做麵包，2000年前利用黴菌來治療傷口，1797年開始使用天花疫苗，1928年發現抗生素盤尼西林等。既然人類使用生物科技的歷史這么久，為什麼近年來生物技術又突然吸引大家的注意呢。這是因為20世紀中期，人類對構成生物體最小單位，即細胞及控制細胞遺傳特徵的基因有了更深入的了解，20世紀70年代又發展出基因重組和細胞融合技術。由於這兩項技術可以更有效、更快速地讓細胞或生物體生產出我們所需要的新物質，且適合工業或農業量產，因此從20世紀80年代開始，造就了一個新興的生物科技產業。

生物工程技術包括五大工程，即基因工程、細胞工程、發酵工程、酶工程和生物反應器工程。在這五大領域中，前兩者作用是將常規菌（或動植物細胞株）作為特定遺傳物質受體，使它們獲得外來基因，成為新物種。後三者的作用則為新物種創造良好的生長與繁殖條件，進行大規模的培養，以充分發揮其內在潛力，為人們提供巨大的經濟效益和社會效益。

1.基因工程

隨著DNA的內部結構和遺傳機制的秘密一點一點呈現在人們眼前，生物學家不再僅僅滿足於探索、揭示生物遺傳的秘密，而是開始躍躍欲試，設想在分子的水平上去干預生物的遺傳特性，這種分子水平的干預是這樣實現的：將一種生物的DNA中的某個遺傳密碼片斷，連接到另外一種生物的DNA鏈上去，將DNA重新組織一下，設計出新的遺傳物質並創造出新的生物類型。這與過去培育生物繁殖後代的傳統做法完全不同，它很像技術科學的工程設計，即按照人類的需要把這種生物的這個「基因」與那種生物的那個「基因」重新「施工」，「組裝」成新的基因組合，創造出新的生物。這種完全按照人的意願，由重新組裝基因到新生物產生的生物科學技術，就被稱為「基因工程」，或者稱之為「遺傳工程」。

基因工程在20世紀取得了很大的進展，這至少有兩個成功典範。一是轉基因動植物，一是克隆技術。轉基因動植物由於植入了新的基因，使得動植物具有了原先沒有的全新的性狀，這引起了一場農業革命。如今，轉基因技術已經開始廣泛應用，如抗蟲西紅柿、生長迅速的鯽魚等。1997年世界十大科技突破之首是克隆羊的誕生。這只叫「多利」的母綿羊是第一隻通過無性繁殖產生的哺乳動物，它完全秉承了給予它細胞核的那隻母羊的遺傳基因。「克隆」一時間成為人們注目的焦點。

2.細胞工程

指應用現代細胞生物學、發育生物學、遺傳學和分子生物學的理論與方法，按照人們的需要和設計，在細胞水平上重組細胞的結構和內含物，以改變生物的結構和功能，快速繁殖和培養出人們所需要的新物種的生物工程技術。細胞工程的優勢在於避免了分離、提純、剪切、拼接等基因操作，只需將細胞遺傳物質直接轉移到受體細胞中就能夠形成雜交細胞，因而能夠提高基因的轉移效率。通俗地講，細胞工程是在細胞水平上動手術，也稱細胞操作技術，包括細胞融合技術、細胞器移植、染色體工程和組織培養技術。通過細胞融合技術，可以培育出新物種，打破了傳統的只有同種生物雜交的限制，實現物種間的雜交。這項技術不僅可以把不同種類或者不同來源的植物細胞或者動物細胞進行融合，還可以把動物細胞與植物細胞融合在一起。這對創造新的動植物和微生物品種具有前所未有的重大意義。

3.酶工程

酶工程又稱生物轉化反應，是利用生物學方法以酶為催化劑，使一種物質迅速轉化為另一種物質的技術。它不需要傳統的化學轉化所必不可少的高溫、高壓、強酸、強鹼等條件，節省能源，效率極高。酶工程最突出的成就是微生物發電。最原始的酶工程要追溯到人類的游牧時代。那時候的牧民已經會把牛奶製成乳酪，以便於貯存。他們從長期的實踐中摸索出一套制乳酪的經驗，其中關鍵的一點是要使用少量小牛犢的胃液。用現代的眼光看那就是在使用凝乳酶。此後，在開發使用酶的早期，人們使用的酶也多半來自動物的臟器和植物的器官。例如，從豬的胰臟中取得胰蛋白酶來軟化皮革；從木瓜的汁液中取得木瓜蛋白酶來防止啤酒混濁；用大麥麥芽的多種酶來釀造啤酒；等等。然而，隨著酶的開發應用的擴展，這些從動植物中取得的酶已經遠遠不能滿足人們需要了。人們把眼光轉向了微生物。

微生物是發酵工程的主力軍。在發酵工程里（或者說在自然界也一樣），微生物之所以有那麼大的神通，能迅速地把一種物質轉化為另一種物質，正是因為它們體內擁有神奇的酶，正是那些酶在大顯神通。說到底，發酵作用也就是酶的作用。

微生物種類繁多，繁殖奇快。要發展酶工程，微生物自然應該是人們獲取酶、生產酶的巨大寶庫、巨大資源。事實上，目前酶工程中涉及的酶絕大部分來自於微生物。

酶工程，可以分為兩部分。一部分是如何生產酶，一部分是如何應用酶。用微生物來生產酶，是酶工程的半壁江山。

4.發酵工程

指採用現代工程技術手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產有用的產品，或直接把微生物應用於工業生產過程的一種技術。發酵工程的內容包括菌種選育、滅菌、接種和產品的分離提純（生物分離工程）等方面。

5.生物反應器工程

生物反應器是指為細胞增殖或生化反應提供適宜環境的設備，它是生物反應過程中的關鍵設備。生物反應器的結構、操作方式和操作條件的選定，對生物化工產品的質量、收率（轉化率）和能耗有直接影響。生物反應器的設計、放大是生化反應工程的中心內容，也是生物化學工程的重要組成部分。從生物反應過程說，發酵過程用的生物反應器稱為發酵罐；酶反應過程用的生物反應器則稱為酶反應器。另一些專為動植物細胞大量培養用的生物反應器，專稱為動植物細胞培養裝置。顧名思義，生物反應器工程就是研製各種生物反應器的工程。

基因工程、細胞工程、酶工程和發酵工程不是孤立存在的，而是彼此互相關聯、互相滲透。例如用基因重組技術和細胞融合技術可以創造出許多具有特殊功能和多功能的工程菌和超級菌，再通過微生物發酵來產生新的有用物質。再如酶工程和發酵工程相結合，可以改革發酵工藝，大大提高產量。

二、神秘的軍事生物技術

在引發21世紀武器裝備革命性變化的高新技術中，迅速興起的生物技術發展勢頭正猛。未來的武器裝備、後勤保障和軍用醫葯等各個方面，都將離不開生物技術的支撐。有識之士認為，現代化生物武器是一支重要的威懾力量，在未來戰場上，比原子彈更可怕。

以生命科學為基礎的綜合性技術——生物技術將成為軍事高技術的制高點。

1.人稱「種族武器」和「世界末日武器」的基因武器

基因武器就是在生物遺傳工程技術的基礎上，用人為的方法，按照軍事上的需要，利用基因重組技術，復制大量致病微生物的遺傳基因，並製成生物戰劑放入施放裝置內所構成的武器。它能改變非致病微生物的遺傳物質，使其產生具有顯著抗葯性的致病菌，利用人種生化特徵上的差異，使這種致病菌只對特定遺傳特徵的人們產生致病作用，從而有選擇地消滅敵方有生力量。因此，科學家們也稱這種「只對敵方具有殘酷殺傷力，而對己方毫無影響」的新型生物武器為「種族武器」。按照美國國家人類基因組研究中心的報告，由多國聯手開展的人類基因組計劃，預計於2003年完成，屆時將可排列出組成人類染色體的30億個鹼基對的DNA序列，揭開生命與疾病之謎。一旦不同種群的DNA被排列出來，就可以生產出針對不同人類種群的基因武器。

基因武器殺傷力極強，遠非普通的生物戰劑所能比擬。據估算，用5000萬美元建造一個基因武器庫，其殺傷效能遠遠超過50億美元建造的核武器庫。某國曾利用細胞中的脫氧核糖核酸的生物催化作用，把一種病毒的DNA分離出來，再與另一種病毒的DNA相結合，拼接成一種具有劇毒的「熱毒素」基因戰劑，用其萬分之一毫克就能毒死100隻貓；倘用其20g，就足以使全球55億人死於一旦。正因為如此，國外有人將「基因武器」稱為「世界末日武器」。科學家認為，不能排除隨著基因操作等知識的日益普及，基因技術被用於製造基因武器的可能。甚至有人預測，基因武器將在5至10年內出現。

2.威力巨大的生物炸彈

利用生物技術製造炸葯，生產過程簡單，成本低，燃燒充分，爆炸力強，威力比常規炸葯大3～6倍。用生物炸葯製成的武器戰斗可使武器的戰術、技術性能提高一個數量級。

3.智能化的軍用仿生導航系統

自然界中許多動物具有導航能力。研究發現，鳥體的導航系統只有幾毫克，但精確度極高，探測誤差小於0.03微瓦/平方米。目前已有一些國家在利用生物技術手段模擬動物的導航系統來簡化軍事導航系統，以提高精度，縮小體積，減輕重量，降低成本，增強在復雜條件下的導航能力。

4.敏銳的軍用生物感測器

把生物活性物質，如受體、酶、細胞等與信號轉換電子裝置結合成生物感測器，不但能准確識別各種生化戰劑，而且探測速度快、判斷准確，與計算機配合可及時提出最佳的防護和治療方案。美國國防部於1990年將生物感測器列入國防關鍵技術，2000年就製造出了機器人生物感測器。生物感測器還可通過測定炸葯、火箭推進劑的降解情況來發現敵人庫存的地雷、炮彈、炸彈、導彈等裝備的數量和位置，它將成為實施戰場偵察的有效手段。

5.取之不盡的軍用生物能源

目前主戰兵器的機動裝備大都以汽油、柴油為燃料，跟蹤補給任務重、要求高。生物技術可利用紅極毛桿菌和澱粉製成氫，每消耗1克澱粉就可生產出1毫升氫。氫和少量燃料混合即可替代汽油、柴油。這樣，機動裝備只需要帶少量的澱粉，就能進行長時間遠距離的機動作戰。日本、加拿大等國把細菌和真菌引入酵母，酶解纖維生產酒精，或用基因工程方法使大腸桿菌把葡萄糖轉化為酒精，代替汽油或柴油，可隨時為軍隊的機動裝備提供大量的生物燃料。

6.奇異的軍用生物裝具

即利用生物技術就地取材提供高能量的作戰軍需品。如美國陸軍研究發展和工程中心已經從織網蜘蛛中分離出合成蜘蛛絲的基因，從而能夠生產蛛絲；還可將基因轉移到細菌中生產可溶性絲蛋白，經濃縮後可紡成一種特殊的纖維，其強度超過鋼，可用於生產防彈背心、防彈頭盔、降落傘繩索和其他高強度輕型裝備。

7.療效快捷的軍用生物醫葯

生物技術可以製造新的疫苗、葯物和新的醫療方法。如利用生物技術生產血液代用品，已受到世界各國的重視，人造血液可望緩解戰場上血漿的供需矛盾。利用生物技術生產的高效傷口癒合材料，有望進行大規模生產。科學家正研究用重組工程菌進一步提高殼多糖（有促進傷口癒合功能）的產量。美國一些公司與陸軍醫療中心正在從事用生物技術合成「人造皮膚」的研製工作。

8.不可思議的軍用仿生動力

人和動物的肌肉具有驚人的力量，人體全身的600餘塊肌肉朝一個方向收縮，其力量可達25噸！目前，軍事仿生專家已用聚丙烯酸等聚合物製成了「人工肌肉」，把它放入鹼或酸介質中，便能產生強烈的收縮或鬆弛，直接把化學能轉變成機械能。為盡快製造出實用的肌肉發動機，專家們設想用膠原蛋白作材料。膠原蛋白分子呈螺旋狀結構，類似彈簧。將其浸入溴化鋰溶液後即迅速收縮，從而做功，用純水洗去溴化鋰，膠原蛋白就恢復到原來長度。這種「肌肉發動機」沒有齒輪、活塞和杠桿，故體積小、重量輕、無噪音、操作簡便，還省去了體大笨重易燃易爆的油箱，用來製造兵器，可大大提高機動力和生存力。

9.怪異的軍用動物武器

訓練動物參戰，自古有之。但人們運用生物工程技術，創造一些「智商」高、體力強、動作敏捷和繁殖速度快、飼養簡單的動物，去充當「戰斗動物兵」並非遙遠。1992年，世界上第一頭帶有人類遺傳特徵的短吻、小眼睛、大耳朵、被稱為「阿斯特里德」的豬，在倫敦降生了。到第二年，英國就有37頭豬帶上了人類基因。科學家的目的是為了實現跨物種器官移植，以解決目前移植手術中器官來源不足的難題。但由此不難想像，隨著基因技術的發展，用這一技術「雜交」出一些怪物，甚至「人造人」，完全是有可能的。

此外，生物加工處理技術在軍事領域也有廣泛的應用。目前正在研究的課題有：生化戰劑的洗消、危險廢物的生物降解、生物除雷、生物防核污染等。已經初步研製出了無腐蝕、低成本、高速度、便於攜帶的清洗生化戰劑的生物酶，清除殘餘地雷、水雷，降解TNT炸葯的生物體和能除去鈾、鐳、砷等有毒有害元素的微生物。

❷ 微生物在治理環境污染方面有哪些應用

一、微生物在治理環境污染方面的應用：

1、運用環境微生物手段既可以修復受污染天然水體生態，如湖泊、河道和港灣，還可以修復污染土壤生態，尤其是殘留農葯污辱的農田土壤和油田開采過程中被原油污染的土壤。

• 給水體投加除碳（有機碳）、除氮菌株，正成為一項消除水體富營養化的可行技術措施。

• 給土壤添加除油（礦物油）菌株，已成為一項成熟的修復油污土壤的技術措施。

2、污染物降解菌可用於處理污水及固體廢棄物。

• 對於生活垃圾、禽畜糞便、農業廢棄物等非有毒有害固體廢棄物來說，投降解菌者，污染物去除率高、發酵溫度高、發酵周期短。

• 對於有毒有害工業固體廢棄物來說，投加有專性降解功能的菌株，更是不可缺少的技術措施。

3、微生物還用於污染物的互不性檢測方面：如發光細菌法，已被定為國家標准（GB）方法和世界標准（ISO）方法。

二、幾項已經開發多年，接近產業化的微生物技術：

1、微生物脫硫技術：

近年來研究人員把煤的物理選煤技術之一的浮選法和微生物處理相結合，即把煤粉碎成微粒與水混合，並將微生物加入溶液中，讓微生物附著在黃鐵礦表面，使其表面變成親水性，能溶於水。在浮選中其難以附著在氣泡上，下沉至底部，從而把煤和黃鐵礦分開。由於它僅處理黃鐵礦的表面，因此脫硫時間只需數分鍾即可，從而大幅度縮短了處理時間，可脫除無機硫約70%。

2、微生物制漿和微生物漂白技術：

造紙工業中的制漿和漂白工序是污染物產生的主要工序。與化學法相比，雖然機械法制漿可以大大提高紙漿得率，從而節省大量林木資源。但是，磨木漿的能量消耗很大，而且成品紙的強度等質量性能不如硫酸鹽漿，因而限制了這項技術的發展。微生物技術可以幫助解決這些問題，其中最具吸引力和挑戰性的是微生物制漿與微生物漂白。利用微生物與微生物酶類進行微生物制漿與微生物漂白具有很大的優勢和潛力，因為微生物極易生長繁殖，酶催化反應具有高度專一性，反應條件溫和，並且高效無污染。

3、污染土壤的微生物修復：

自本世紀70年代以來，發達國家就十分重視微生物技術在環境領域的應用，並開展了大規模的科研活動。已開發了一系列的微生物技術及其產品，並在世界上廣泛應用於污水處理、大氣凈化及污染環境介質治理等諸多方面。當前，環境微生物技術在國際上已進入蓬勃發展的軌道。隨著全球范圍內對環境保護的高度重視和越來越嚴厲的環境法，市場對環境微生物技術的需求越來越廣泛。

我國的微生物技術處於剛剛起步階段。該技術的進一步開發需要得到社會、同行及主管部門的廣泛支持，大力開展以污染控制技術為主體的微生物技術的研究，將大力推進微生物技術在環境保護中的應用，並發展帶動整個環保科技的發展，解決我國目前和未來面臨的嚴峻的環境保護問題，並為環保市場提供高品質的環境保護高技術。應該充分認識到環境保護和社會、經濟發展的重大意義。

❸ 生物技術的四大工程是什麼

生物技術的四大工程是基因工程、發酵工程、細胞工程、酶工程。

1、基因工程（genetic engineering）又稱基因拼接技術和DNA重組技術，是以分子遺傳學為理論基礎，以分子生物學和微生物學的現代方法為手段，將不同來源的基因按預先設計的藍圖，在體外構建雜種DNA分子，然後導入活細胞，以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、生產新產品。

2、發酵工程，是指採用現代工程技術手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產有用的產品，或直接把微生物應用於工業生產過程的一種新技術。發酵工程的內容包括菌種的選育、培養基的配製、滅菌、擴大培養和接種、發酵過程和產品的分離提純等方面。

3、細胞工程是生物工程的一個重要方面。總的來說，它是應用細胞生物學和分子生物學的理論和方法，按照人們的設計藍圖，進行在細胞水平上的遺傳操作及進行大規模的細胞和組織培養。當前細胞工程所涉及的主要技術領域有細胞培養、細胞融合、細胞拆合、染色體操作及基因轉移等方面。

4、酶工程（英語：Enzyme engineering）又稱蛋白質工程學，是指工業上有目的的設置一定的反應器和反應條件，利用酶的催化功能，在一定條件下催化化學反應，生產人類需要的產品或服務於其它目的的一門應用技術。

(3)如何利用生物技術幫助解決四大問題擴展閱讀：

1、酶工程應用

酶作為一種生物催化劑，已廣泛地應用於輕工業的各個生產領域。近幾十年來，隨著酶工程不斷的技術性突破，在工業、農業、醫葯衛生、能源開發及環境工程等方面的應用越來越廣泛。

2、細胞工程應用

細胞工程作為科學研究的一種手段，已經滲入到生物工程的各個方面，成為必不可少的配套技術。在農林、園藝和醫學等領域中，細胞工程正在為人類做出巨大的貢獻。

3、基因工程應用

運用基因工程技術，不但可以培養優質、高產、抗性好的農作物及畜、禽新品種，還可以培養出具有特殊用途的動、植物。

4、發酵工程應用

（1）在醫葯工業上的應用：基於發酵工程技術，開發了種類繁多的葯品，如人類生長激素、重組乙肝疫苗、某些種類的單克隆抗體、白細胞介素－2、抗血友病因子等。

（2）在食品工業上的應用：

主要有三大類產品，

一是生產傳統的發酵產品，如啤酒、果酒、食醋等；

二是生產食品添加劑；

三是幫助解決糧食問題。

（3）在環境科學領域的應用：污水處理中微生物的強化。

❹ 試舉例說明生物工程技術對於解決人類面臨的危機有何幫助

20世紀70年代以來,生物科學的新進展,新成就如雨後春筍,層出不窮.從總體上看,當代生物科學主要朝著微觀和宏觀兩個方面發展：在微觀方面,生物學已經從細胞水平進入到分子水平去探索生命的本質；在宏觀方面,生態學的發展正在為解決全球性的資源和環境等問題發揮著重要作用.下面僅通過生物工程和生態學方面的幾個實例來說明.
生物工程方面 生物工程（也叫生物技術）是生物科學與工程技術有機結合而興起的一門綜合性的科學技術.也就是說,它是以生物科學為基礎,運用先進的科學原理和工程技術手段來加工或改造生物材料,如DNA、蛋白質、染色體、細胞等,從而生產出人類所需要的生物或生物製品.生物工程在近些年來迅猛發展,碩果累累.
生物工程在醫葯方面有著廣泛的應用.例如,長期以來,預防乙型肝炎的疫苗是從乙肝病毒攜帶者的血液中提取和研製的,這樣的疫苗生產周期長,產量低,價格昂貴.現在,採用生物工程的方法,將乙肝病毒中的有關基因分離出來,引人細菌的細胞中,再採用發酵的方法,或者引人哺乳動物的細胞中,再採用細胞培養的方法,就能讓細菌或哺乳動物的細胞生產出大量的疫苗.我國研製的生物工程乙肝疫苗已經在1992年投放市場,在預防乙型肝炎中發揮了重要作用.除乙肝疫苗以外,還有抑制病毒在細胞內增殖的干擾素等多種生物工程葯物已經問世.我們知道,人類的許多疾病都與基因有關.在基因水平上對人類的疾病進行診斷和治療,是科學家們正在探求的另一個重大課題.為了弄清人類約10萬個基因的結構和功能,美國從1988年開始實施「人類基因組計劃」,目前這項研究已經成為國際間合作的一項重大科研課題.
生物工程在農業生產上的應用前景更為誘人,1988年,我國科學家人工合成了抗黃瓜花葉病毒的基因,並且將這種基因導人煙草等作物的細胞中,得到了抵抗病毒能力很強的作物新系,1989年,我國科學家成功地將人的生長激素基因導人鯉魚的受精卵中,培育成轉基因鯉魚.與非轉基因鯉魚相比,轉基因鯉魚的生長速度明顯加快,1993年,我國研製的兩系法雜交水稻開始大面積試種,與原來普遍種植的三系法雜交水稻相比,平均每公頃增產15％,1995年,我國科學家將某種細菌的抗蟲基因導人棉花,培育出了抗棉鈴蟲效果明顯的棉花新品種.
生物工程在開發能源和環境保護等方面同樣有著廣泛的應用.我們知道,煤炭、石油等能源終將枯竭,目前全世界已經面臨著能源危機.使用煤炭、石油等能源,還造成嚴重的環境污染.因此,科學家們正在努力探索開發新的能源,其中很重要的一個方面就是用生物工程開發生物能源.美國科學家在1978年成功地培育出能直接生產能源物質的植物新品種——「石油草」,這種植物的莖稈被割開後,就會流出白色乳狀的液體,經提煉就得到石油.在利用細菌治理石油污染方面,由於石油中的不同組成成分往往需要用不同的細菌來分解,科學家就將不同細菌的基因分離出來,集中到一種細菌內,從而得到了「超級菌」.這種「超級菌」分解石油的速度比普通細菌快得多,凈化石油污染的能力得到明顯的提高.
生態學方面 生態學是研究生物與其生存環境之間相互關系的科學.20世紀60年代以來,人類社會面臨的人口爆炸、環境污染、資源匱乏、能源短缺和糧食危機等問題日益突出.要解決這些問題,都離不開生態學.因此,生態學的研究受到高度重視,並且取得了顯著的進展.生態系統的能量流動和物質循環的基本原理,已經成為人類謀求與大自然和諧共處、實現社會和經濟可持續發展的理論基礎；運用生態學原理,我國推行生態農業的建設,已經取得了令人矚目的成就,涌現了一批生態村、生態農場和生態林場,為實現農業的可持續發展積累了經驗.例如,安徽省穎上縣小張庄,從前是個窮地方,生態環境惡劣,旱澇災害頻繁,農業結構單一,糧食產量很低.70年代中期,小張庄開始進行生態農業的建設,整治土地,興修水利,大力營造防護林,使當地生態環境得到了明顯改善.小張庄在大力發展種植業和林業的同時,還利用當地的飼草資源和魚塘,大力發展養殖業.養殖業為農田提供了大量的有機肥,從而改良了土壤.這個村還利用人畜糞便生產沼氣,發展沼氣能源.沼氣池的渣液用來喂養魚,塘泥肥田,從而建立起了良性循環的農業生態系統.
上面舉例說明了20世紀70年代以來生物科學的新進展.當然,生物科學的新進展遠不止這些.除了在生物工程和生態學領域以外,生物科學在其他許多領域也取得了令人鼓舞的進展,向人們展示出美好的前景.例如,腦科學的研究已經深入到分子水平,這不僅對腦病的防治和智力的開發有重要意義,而且將為研究生物計算機提供理論基礎.光合作用和生物固氮的研究,細胞生物學的研究,等等,也都獲得一系列的成就,在21世紀將會有更大的發展.由於生物科學的迅猛發展和它對人類社會所產生的巨大影響,許多科學家都認為,生物科學將是21世紀領先的學科之

❺ 實例論述如何使現代生物技術服務於人類健康

生物技術在醫葯衛生領域的應用主要有以下三個方面： 1、是解決了過去用常規方法不能生產或者生產成本特別昂貴的葯品的生產技術問題，開發出了一大批新的特效葯物，如胰島素、干擾素（IFN）、白細胞介素-2（IL-2）、組織血纖維蛋白溶酶原激活因子（TPA）、腫瘤壞死因子（TNF）、集落刺激因子（CSF）、人生長激素（HGH）、表皮生長因子（EGF）等等，這些葯品可以分別用以防治諸如腫瘤、心腦肺血管、遺傳性、免疫性、內分泌等嚴重威脅人類健康的疑難病症，而且在避免毒副作用方面明顯優於傳統葯品。 2、是研製出了一些靈敏度高、性能專一、實用性強的臨床診斷新設備，如體外診斷試劑、免疫診斷試劑盒等，並找到了某些疑難病症的發病原理和醫治的嶄新方法。我國的單克隆抗體診斷試劑市場前景良好。 3、是基因工程疫苗、菌苗的研製成功直至大規模生產為人類抵制傳染病的侵襲，確保整個群體的優生優育展示了美好的前景。我國開發重點是乙肝基因疫苗。 現代生物技術以再生的生物資源為原料生產生物葯品，從而可獲得過去難以得到的足夠數量用於臨床的研究與治療。如1克胰島素（h-Insulin）要從7.5公斤新鮮豬或牛胰臟組織中提取得到，而目前世界上糖尿病患者有6000萬人，每人每年約需1克胰島素，這樣總計需從45億公斤新鮮胰臟中提取，這實際上辦不到的，而生物技術則很容易解決這一難題，利用基因工程的"工程菌"生產1克胰島素，只需20升發酵液，它的價值是不能用金錢來計算的。
20世紀70年代以來，生物科學的新進展，新成就層出不窮。從總體上看，當代生物科學主要朝著微觀和宏觀兩個方面發展：在微觀方面，生物學已經從細胞水平進入到分子水平去探索生命的本質；在宏觀方面，生態學的發展正在為解決全球性的資源和環境等問題發揮著重要作用。 生物工程方面生物工程（也叫生物技術）是生物科學與工程技術有機結合而興起的一門綜合性的科學技術。也就是說，它是以生物科學為基礎，運用先進的科學原理和工程技術手段來加工或改造生物材料，如DNA、蛋白質、染色體、細胞等，從而生產出人類所需要的生物或生物製品。生物工程在近些年來迅猛發展，碩果累累。 生物工程在醫葯方面有著廣泛的應用。例如，長期以來，預防乙型肝炎的疫苗是從乙肝病毒攜帶者的血液中提取和研製的，這樣的疫苗生產周期長，產量低，價格昂貴。現在，採用生物工程的方法，將乙肝病毒中的有關基因分離出來，引人細菌的細胞中，再採用發酵的方法，或者引人哺乳動物的細胞中，再採用細胞培養的方法，就能讓細菌或哺乳動物的細胞生產出大量的疫苗。中國研製的生物工程乙肝疫苗已經在1992年投放市場，在預防乙型肝炎中發揮了重要作用。除乙肝疫苗以外，還有抑制病毒在細胞內增殖的干擾素等多種生物工程葯物已經問世。知道，人類的許多疾病都與基因有關。在基因水平上對人類的疾病進行診斷和治療，是科學家們正在探求的另一個重大課題。為了弄清人類約10萬個基因的結構和功能，美國從1988年開始實施「人類基因組計劃」，目前這項研究已經成為國際間合作的一項重大科研課題。 生物工程在農業生產上的應用前景更為誘人，1988年，中國科學家人工合成了抗黃瓜花葉病毒的基因，並且將這種基因導人煙草等作物的細胞中，得到了抵抗病毒能力很強的作物新系，1989年，中國科學家成功地將人的生長激素基因導人鯉魚的受精卵中，培育成轉基因鯉魚。與非轉基因鯉魚相比，轉基因鯉魚的生長速度明顯加快，1993年，中國研製的兩系法雜交水稻開始大面積試種，與原來普遍種植的三系法雜交水稻相比，平均每公頃增產15％，1995年，中國科學家將某種細菌的抗蟲基因導人棉花，培育出了抗棉鈴蟲效果明顯的棉花新品種。 生物工程在開發能源和環境保護等方面同樣有著廣泛的應用。知道，煤炭、石油等能源終將枯竭，目前全世界已經面臨著能源危機。使用煤炭、石油等能源，還造成嚴重的環境污染。因此，科學家們正在努力探索開發新的能源，其中很重要的一個方面就是用生物工程開發生物能源。美國科學家在1978年成功地培育出能直接生產能源物質的植物新品種——「石油草」，這種植物的莖稈被割開後，就會流出白色乳狀的液體，經提煉就得到石油。在利用細菌治理石油污染方面，由於石油中的不同組成成分往往需要用不同的細菌來分解，科學家就將不同細菌的基因分離出來，集中到一種細菌內，從而得到了「超級菌」。這種「超級菌」分解石油的速度比普通細菌快得多，凈化石油污染的能力得到明顯的提高。 生態學方面生態學是研究生物與其生存環境之間相互關系的科學。20世紀60年代以來，人類社會面臨的人口爆炸、環境污染、資源匱乏、能源短缺和糧食危機等問題日益突出。要解決這些問題，都離不開生態學。因此，生態學的研究受到高度重視，並且取得了顯著的進展。生態系統的能量流動和物質循環的基本原理，已經成為人類謀求與大自然和諧共處、實現社會和經濟可持續發展的理論基礎；運用生態學原理，中國推行生態農業的建設，已經取得了令人矚目的成就，涌現了一批生態村、生態農場和生態林場，為實現農業的可持續發展積累了經驗。例如，安徽省穎上縣小張庄，生態環境惡劣，旱澇災害頻繁，農業結構單一，糧食產量很低。70年代中期，小張庄開始進行生態農業的建設，整治土地，興修水利，大力營造防護林，使當地生態環境得到了明顯改善。小張庄在大力發展種植業和林業的同時，還利用當地的飼草資源和魚塘，大力發展養殖業。養殖業為農田提供了大量的有機肥，從而改良了土壤。這個村還利用人畜糞便生產沼氣，發展沼氣能源。沼氣池的渣液用來喂養魚，塘泥肥田，從而建立起了良性循環的農業生態系統。 生物科學除了在生物工程和生態學領域以外，在其他許多領域也取得了令人鼓舞的進展，向人們展示出美好的前景。例如，腦科學的研究已經深入到分子水平，這不僅對腦病的防治和智力的開發有重要意義，而且將為研究生物計算機提供理論基礎。光合作用和生物固氮的研究，細胞生物學的研究，等等，也都獲得一系列的成就，在21世紀將會有更大的發展。由於生物科學的迅猛發展和它對人類社會所產生的巨大影響，許多科學家都認為，生物科學將是21世紀領先的學科之一

❻ 利用生物學知識或生物學技術能解決哪些問題

生物科技（biotechnology），是指人們以現代生命科學為基礎，結合其他基礎科學的科學原理，採用先進的科學技術手段，按照預先的設計改造生物體或加工生物原料，為人類生產出所需產品或達到某種目的。生物技術是人們利用微生物、動植物體對物質原料進行加工，以提供產品來為社會服務的技術。它主要包括發酵技術和現代生物技術。
因此，生物技術是一門新興的，綜合性的學科。
發展狀況
近些年來，以基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程為代表的現代生物技術發展迅猛，並日益影響和改變著人們的生產和生活方式。所謂生物技術（Biotechnology）是指「用活的生物體（或生物體的物質）來改進產品、改良植物和動物，或為特殊用途而培養微生物的技術」。生物工程則是生物技術的統稱，是指運用生物化學、分子生物學、微生物學、遺傳學等原理與生化工程相結合，來改造或重新創造設計細胞的遺傳物質、培育出新品種，以工業規模利用現有生物體系，以生物化學過程來製造工業產品。簡言之，就是將活的生物體、生命體系或生命過程產業化的過程。生物工程包括基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程、生物電子工程、生物反應器、滅菌技術以及新興的蛋白質工程等，其中，基因工程是現代生物工程的核心。基因工程（或稱遺傳工程、基因重組技術）就是將不同生物的基因在體外剪切組合，並和載體（質粒、噬菌體、病毒）的DNA連接，然後轉入微生物或細胞內，進行克隆，並使轉入的基因在細胞或微生物內表達，產生所需要的蛋白質。有60%以上的生物技術成果集中應用於醫葯產業，用以開發特色新葯或對傳統醫葯進行改良，由此引起了醫葯產業的重大變革，生物制葯也得以迅速發展。生物制葯就是把生物工程技術應用到葯物製造領域的過程，其中最為主要的是基因工程方法。即利用克隆技術和組織培養技術，對DNA進行切割、插入、連接和重組，從而獲得生物醫葯製品。生物葯品是以微生物、寄生蟲、動物毒素、生物組織為起始材料，採用生物學工藝或分離純化技術制備，並以生物學技術和分析技術控制中間產物和成品質量而製成的生物活化制劑，包括菌苗、疫苗、毒素、類毒素、血清、血液製品、免疫制劑、細胞因子、抗原、單克隆抗體及基因工程產品（DNA重組產品、體外診斷試劑）等。人類已研製開發並進入臨床應用階段的生物葯品，根據其用途不同可分為三大類：基因工程葯物、生物疫苗和生物診斷試劑。這些產品在診斷、預防、控制乃至消滅傳染病，保護人類健康中，發揮著越來越重要的作用。
一般新的生物產品的開發必須經過（1）實驗室研究（生產工藝路線探索和質量控制標準的建立)；（2）臨床前研究(葯理、毒理、葯效等動物實驗)；（3）保健食品需經過試驗產品的安全性試驗；（4）而葯品則需經過一期臨床試驗(用健康志願者試驗葯品的安全性)、二期臨床試驗(小規模臨床葯效學研究)、三期臨床試驗(大規模臨床葯效學研究)等五個階段的研究工作，才有可能被批准進行試生產。葯品還必須在試生產一年後，再上報質量穩定性和進一步擴大規模的臨床試驗結果，才能申報正式的生產批文。

❼ 生物技術給人類環境帶來哪些福利

環境保護已成為當前國際關系、經貿合作中的一個極為重要的問題，也日益嚴重地影響著我 國國民經濟的可持續發展。在我國過去幾十年的經濟發展中，由於忽視了發展中的環境保護 ，目前環境狀況十分嚴峻。近年來雖採取了大量控制措施，但環境質量下降的趨勢仍在繼續 。� 我國是世界上環境污染最為嚴重的國家之一，從城市到鄉村，我國的大氣、河流、湖泊、海 洋和土壤等均受到不同程度的污染。貴陽、重慶、北京、蘭州等五個城市位於世界十大空氣 污染最嚴重的城市中之列，全國600多個城市中、大氣質量符合國家一級標準的不足1%。全 國范圍的酸雨危害的程度和區域日益擴大。全國每年污水排放達360億噸，僅10%的生活污水 和70%的工業廢水得到處理，其中約有一半工業污水處理設施的出水達不到國家排放標准。 其他未經處理的污水直接排入江河湖海，致使我國的水環境遭受嚴重污染和破壞。據統計， 全國七大水系和內陸河流的110個重點河段中，屬4類和5類水體的佔39%；城市地面水污染普 遍嚴重，並呈進一步惡化的趨勢，136條流經城市的河流中，屬4類、5類和超過5類標準的高 達76.8%；約50%的城市地下水受到不同程度的污染；全國大淡水湖如滇池、太湖和巢湖等富 營養化程度逐年加劇；一些地區的飲用水源受到嚴重污染，對人民健康造成嚴重危害。城市 垃圾和工業固體廢棄物與日俱增，工業廢棄物累計堆積量已超過66億噸，佔地超過5萬公頃 ，使200多個城市陷入垃圾包圍之中。嚴重的生態破壞，加重了1998年的長江洪水災難，給 人民的生命財產及國民經濟造成了嚴重損失。�

當前我國社會經濟仍然保持著高度發展的態勢，環境保護的壓力將進一步加重，由人類活動 所造成的環境污染和環境質量的惡化已成為制約我國社會和經濟可持續發展的障礙。據中國 社會科學院1998年度調查和估計，我國環境污染和生態破壞造成的經濟損失每年超過2000億 元人民幣。如何在經濟高速發展的同時控制環境污染，改善環境質量，以實現社會經濟可 持續發展之目標是我國目前亟待解決的重要問題。� 當今世界各國已普遍接受 「可持續發展」這一全新的概念，並圍繞它制定和實施本國的環境保

二、環境生物技術的特點�

生物是構成生態系統的要素，生態系統內物質循環主要是依靠生物過程來完成的。科技的發 展也充分證明生物技術是環境保護的理想武器，這一技術在解決環境問題過程中所顯示的獨 特功能和顯著優越性充分體現在它是一個純生態過程，從根本上體現了可持續發展的戰略思 想。生物技術在處理環境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反應條件溫和 以 及無二次污染等顯著優點，加之其技術開發所預示的廣闊的市場前景，受到了各國政府、科 技工作者和企業家的高度重視。隨著生物技術研究的進展和人們對環境問題認識的深入，人 們已越來越意識到，現代生物技術的發展，為從根本上解決環境問題提供了無限的希望。� 目前生物技術應用於環境保護中主要是利用微生物，少部分利用植物作為環境污染控制的生 物。生物技術已是環境保護中應用最廣的、最為重要的單項技術，其在水污染控制、大氣污 染 治理、有毒有害物質的降解、清潔可再生能源的開發、廢物資源化、環境監測、污染環境的 修復和污染嚴重的工業企業的清潔生產等環境保護的各個方面，發揮著極為重要的作用。應 用環境生物技術處理污染物時，最終產物大都是無毒無害的、穩定的物質，如二氧化碳、水 和氮氣。利用生物方法處理污染物通常能一步到位，避免了污染物的多次轉移，因此它是一 種消除污染安全而徹底的方法。特別是現代生物技術的發展，尤其是基因工程、細胞工程和 酶工程等生物高技術的飛速發展和應用，大大強化了上述環境生物處理過程，使生物處理具 有更高的效率，更低的成本和更好的專一性，為生物技術在環境保護中的應用展示了更為廣 闊的 前景。美國環保局(EPA)在評價環境生物技術時也指出 「生物治理技術優於其他新技術的顯 著特點在於其是污染物消除技術而不是污染物分離技術 」(Biotechnology Newswatch,Augus t 16,1993)。� 由於大部分有機污染物適於作為生物過程反應物(底物)，其中一些有機污染物經生物過程處 理後可轉化成沼氣、酒精、生物蛋白等有用物質，因此，生物處理方法也常是有機廢物資源 化的首選技術。生物過程是以酶促反應為基礎的，作為催化劑的酶是一種活性蛋白，因此， 生物反應過程通常是在常溫、常壓下進行的。另外，酶對底物有高度的特異性，因此，生物 轉化技術(Bioconversion)的效率高，副產物少，這與常常需要高溫、高壓條件的化工過程 相比，反應條件大大簡化，因而投資省、費用少、消耗低，而且效果好、過程穩定、操作簡便 ，同時，在多數情況下，它還可和其他技術結合使用。用生物過程代替化學過程可以降低生 產活動的污染水平，有利於實現工藝過程生態化或無廢生產，真正實現清潔生產的目標。據 美國環保局估算，美國現有的化學工業若有5%為生物過程取代，污染防治費用可降低約1億 美元。生物處理技術除易於大規模處理外，還可利用天然水體或土壤作為污染物處理場所， 從而大大節約生物處理的費用。另外，生物技術的產品或副產品基本上都是可以較快生物降 解的，並且都可以作為一種營養源加以利用。用生物製品代替一切可以取代的化學葯物、化 石能源、人工合成物等，有助於把人類活動產生的環境污染降至最低程度，使經濟發展進入 可持續發展的軌道。生物是構成生態系統的要素，生態系統內物質循環主要是依靠生物過程 來完成的。因此，利用環境生物技術可治理用其他方法難以處理的環境介質，即用生物修復 (Bioremediation)技術凈化環境，使受污染的寶貴資源如水資源(包括地面水和地下水)、土 壤等得以重新利用，同時還可進一步強化環境的自凈能力。�

環境生物技術不僅單純適用於環境污染治理，如今已相當廣泛地應用於環境監測，尤其是以 生物感測器為核心的環境生物監測技術，可在線在位迅速地提供環境質量參數，成為環境質 量預報和報警中的重要組成部分。�

三、環境生物技術的重要進展�

環境污染是人類社會在21世紀必將面臨的四大難題之一，空氣、水體和土地資源的污染越來 越嚴重，不但影響了國民經濟的可持續發展，甚至已威脅到人類的健康、智力乃至生存，因 此全球各國近幾年都在尋找新的途徑和方法，以治理和解決環境污染問題。� 我國是一個發展中國家，經濟水平和科技總體水平離國際發展水平仍有相當差距，這就要求 我國在科技發展特別是環保高科技發展上，需跟蹤國際前沿，與國際上同步開發未來可能應 用的高新技術。以下重點介紹幾項經多年開發，已接近產業化的環境生物技術。�

1.高硫煤微生物脫硫技術�

煤炭是世界能源的重要組成部分，我國是世界上最大的產煤國和煤消耗國，煤炭占我國一次 能源的3/4，高硫煤儲量約占總儲量的1/3，並且高硫煤開采比例也逐年上升，而黃鐵礦硫約 占總硫的60%。煤中通常含有0.25％～7%的硫，如我國西南地區煤平均含硫量為3.23%，西北地 區為3.05%，中南地區為2.02%，華北地區為1.65%。煤炭中的硫分為可燃硫和不燃硫。不燃硫主要 是硫 酸鹽，可燃硫包括無機硫和有機硫。可燃硫經燃燒生成SO2隨煙氣排入大氣，導致了嚴重的 環境污染，造成的經濟損失每年達數百億元。據報道，1997年，我國的SO�2年排放量已達2 346萬噸，居世界第一位，62%的城市大氣SO�2日平均濃度超過國家三級標准；全國酸雨區 面積已佔國土面積的30%，華中酸雨區酸雨頻率高達90%以上。預計2000年我國一次能源的消 耗量將超過12億噸。SO�2年排放量將會達到3822萬噸。《中國21世紀議程》中指出： 「發 展少污染的潔凈煤技術是中國政府履行國際公約、承擔相應國際義務的重要方面，也是促進 中國以煤為主的能源系統向環境無害的可持續發展的模式轉變的戰略組成部分。 」可見潔凈 煤是中國能源的未來。�

我國是一個發展中國家，經濟還比較落後，如何採取可持續發展的戰略，開發廉價的、操作簡 便的煤脫硫技術，將具有深遠的經濟和環境保護意義。在眾多的煤潔凈、脫硫技術中，煤的 燃前脫硫技術，其脫硫成本僅相當於洗滌煙氣脫硫的1/10，同時燃前脫硫便於大規模、全面 地控制燃煤的二氧化硫、粉塵排放，因而受到各國的高度重視。與現有的物理、化學法相比 ，微生物潔凈技術具有投資低、操作簡便、反應條件溫和、不產生新的污染，並可和現有的物 理洗煤過程相結合，脫除其中的灰分，而煤基本無損失，且可提高煤的燃值，因而受到許多 國家政府和企業的極大關注，競相開發這一技術。� 煤的微生物潔凈技術(主要是脫硫、脫塵)研究是在生物瀝濾銅、鈾等金屬的基礎上發展起來 的。煤炭中的硫分主要包括有機硫和無機硫、無機黃鐵礦硫以及少量的硫酸鹽硫。其中，相比 有 機硫分、黃鐵礦硫(FeS�2)較易去除，早期的研究主要利用Thiobacillus ferrooxidans自 養菌在幾天時間里將黃鐵礦氧化分解成鐵離子和硫酸，硫酸溶於水中而排出，該方法可去除 約90%的無機硫，使某些煤的含硫量降至1%以下。雖然該方法脫硫效率較高，但缺點是處理 的時間較長，並要求較大的反應器容積和較細的煤炭粒徑。義大利、荷蘭、英國和德國等國 參加的歐共體項目已在義大利的North Sardinia煤礦建立了一個利用煤微生物脫硫凈化技術 的示範工程，進行應用微生物脫除煤中無機硫及有機硫的工業化實驗。實驗結果顯示，該方法 要溶解黃鐵礦需花1～2周的時間，煤粒要求細小。同時國際研究機構的實驗顯示，該方法的 技術可行性雖已無障礙，但該方法能耗較高，所需場地較大，經濟可行性較差。�

為提高脫硫效率，近年來研究人員把煤的物理選煤技術之一的浮選法和微生物處理相結合， 即把煤粉碎成微粒與水混合，並將微生物加入溶液中，讓微生物附著在黃鐵礦表面，使其表 面變成 親水性，能溶於水。在浮選中其難以附著在氣泡上，下沉至底部，從而把煤和黃鐵礦分開。 由於它僅處理黃鐵礦的表面，因此脫硫時間只需數分鍾即可，從而大幅度縮短了處理時間， 可脫除無機硫約70%。另外，該法在把煤中的黃鐵礦脫硫時，灰分也可同時沉底，所以也具有 脫去灰分的優點。�

A.S. Atins 等採用Thiobacillus ferrooxidans 菌在煤炭粒度0.15±0.075mm、煤漿濃度2 %、細菌濃度3.26×10��10�個/g、pH�2的條件下，對美國一種高硫煤(總硫＞10.4%，黃 鐵 礦硫＞5.9%)處理2分鍾後，用常規浮選分離，結果精煤總硫降至6～6.45%，黃鐵礦硫脫除率 達75%以上，而若無細菌處理，精煤總硫仍高達10.2%，基本沒有脫除。Attia等對皮茲堡兩 種含硫分別為3.8%(黃鐵礦硫1.9%)和1.59%的煤樣利用微生物進行了約10分鍾的處理 ，前一種煤樣黃鐵礦和灰分的脫除率達到80%和60%以上，另一煤樣也顯示了相似的結果。日 本Ohmu ra等也開展了一系列類似的研究，取得了良好的脫硫效果。目前，浮選法微生物脫硫已成為 國際上潔凈煤技術開發的熱點。�

我國在煤的微生物脫硫方面的研究起步較晚，80年代中期後，我國一些研究人員在利用微 生物進行煤脫硫(包括有機硫)方面開展了一些基礎研究工作。從松藻煤礦分離到氧化亞鐵硫 桿菌，在pH1.55～1.70的條件下，利用浸出法可使黃鐵礦硫的去除率達到86.11％～95.16%。� 國家環境保護總局資助，中國環境科學研究院生物工程重點實驗室進行了浮選法微生物脫硫 工 藝的可行性研究。結果顯示該工藝是相當可行的。在中性條件下，經約30分鍾的微生物處理 ， 可脫除無機硫達60%，比純物理浮選提高約1倍。目前該技術正進行擴大規模試驗，預計將 在未來1～2年內完成，從而為該項目的產業化奠定基礎。�

2.造紙工業中的生物制漿和生物漂白技術�

造紙工業是世界上六大污染工業之一。我國造紙行業年排放廢水量達40億噸，佔全國工業廢 水排放量的1/6，其中有機污染物(以BOD計)達170萬噸，約佔全國工業廢水中有機污染物總 量的1/4。在用植物材料進行化學制漿與化學漂白過程中，含有大量木質素、半纖維素和有 害 物質的廢液被傾倒入江河湖泊中，造成嚴重的環境污染和生態破壞。多年來，人們不懈地努 力，試圖開發出無污染和高效率的制漿造紙新工藝，以減少污染，保護環境。�

造紙工業中的制漿和漂白工序是污染物產生的主要工序。與化學法相比，雖然機械法制漿可 以大大提高紙漿得率，從而節省大量林木資源。但是，磨木漿的能量消耗很大，而且成品紙 的強度等質量性能不如硫酸鹽漿，因而限制了這項技術的發展。生物技術可以幫助解決這些 問題，其中最具吸引力和挑戰性的是生物制漿與生物漂白。因為造紙工業廢水主要由蒸煮黑 液和漂白廢液組成，採用生物制漿與生物漂白可以有效減少這些廢液的產生。利用微生物與 微生物酶類進行生物制漿與生物漂白具有很大的優勢和潛力，因為微生物極易生長繁殖，酶 催化反應具有高度專一性，反應條件溫和，並且高效無污染。1987年，在美國政府和Weaver 工業公司等造紙企業的支持下，組建了生物制漿財團，由美國農業部林產研究所聯合威斯康 星大學、明尼蘇達大學等研究機構，開展了長期深入的研究工作。他們選出了一株能快速生 長 並選擇性從木材中除去木素的白腐菌(Ceriporiopsis subvermispora)。把它接種到用蒸汽 簡單滅過菌的木片上，用強制通風的辦法來控制溫濕度，培養2周後，用於熱機法制漿，已 完成了50噸規模的實驗。結果顯示，不僅可以節省能耗38%，提高設備生產能力，而且可以 減少樹脂問題，明顯改善成紙的強度性能。目前他們正在努力加快新技術的產業化，並力圖 將新技術的應用范圍擴大到亞硫酸鹽漿、硫酸鹽漿，乃至非木材漿中去。� 木質素是造紙工業中有效利用纖維素的最大障礙。在化學制漿過程中，大部分木質素可從木 材、草類或其他粗原料的纖維中除去，但還殘留大約3～12%，這部分殘留的木質素會造成紙 漿褐色，並降低紙張的強度。因此，需要對紙漿進行漂白。傳統的化學漂白法是採用多段的 氯/二氧化氯漂白及鹼提取來去掉木質素，在廢水中會有大量含氯的、致癌致畸的物質，如 呋喃、二惡英等，造成嚴重的環境污染和生態破壞。�

80年代初，西方工業國家工業污染控制戰略出現了重大變革，以污染預防取代了污染治理。 芬蘭 率先將生物預漂白技術引入制漿造紙工業中。用木聚糖酶對紙漿進行預漂白，可以減少隨後 的化學漂白用氯量30％～40%，廢液中有機氯化物與毒性物含量顯著減少。至今，用於生物預漂 白的木聚糖酶已經經歷了三代的發展。從第一代酸性酶，第二代中性酶，到第三代鹼性酶。 目前，對第三代木聚糖酶的研究與應用正進入高峰期，採用基因工程與蛋白質工程手段獲得 性質 優良的耐熱耐鹼木聚糖酶已成為各相關實驗室的研究熱點，期望不久的將來重組酶會更有效 地應用於漂白工藝中。目前，酶法助漂新工藝在歐洲和北美的30餘家大型紙廠得到應用，成 為生物技術在造紙工業應用最成功的一例。加拿大已有約10%的硫酸鹽法紙漿廠採用了該新 工藝。丹麥諾和諾德公司和美國山道斯化學公司等多家酶制劑廠商，紛紛推出了專門用於紙 漿處理的木聚糖酶和纖維素酶新產品。�

由於木聚糖酶處理工藝是通過降解除去紙漿表面再沉積的半纖維素等方式，來幫助化學漂劑 漂白的。木聚糖酶只能起到助漂的作用，不能真正替代化學漂劑。因此，生物預漂白並不 能完全替代化學漂白，能減少污染卻不能最終消除污染，因此要從根本上消除有毒氯漂液的 污染，需最終實現生物漂白，即完全採用生物手段除去紙漿中殘留的木質素 。近年來，利用各種木質素酶進行生物漂白的研究正在迅速興起，人們期望利用木質素酶對 木質素的直接作用來實現生物漂白。許多實驗室都在努力研究非木聚糖酶的漂白用酶，涉及 的酶類包括木素過氧化物酶、錳過氧化物酶、漆酶和纖維二糖脫氫酶等。其中，一種叫做漆 酶的木質素酶成為近年來的研究熱點。�

過去，一般都認為漆酶的氧化還原電位太低，不能攻擊構成木素結構90%以上的非酚木素結 構。但進入90年代後，有人發現，當有可起氧化還原中介物作用的簡單有機化合物存在 時 ，漆酶不僅能氧化非酚結構，而且能使硫酸鹽漿脫木素和脫甲氧基。目前研究較多的中介物 有1-羥基苯並三唑(1-hydroxybensotriazol,1-H等。喬治亞大學的研究者則發現一株漆 酶產生菌朱紅密孔菌(pycnoporus Cinnaba-rinus)可以產生自己的氧化還原中介物3-羥基 鄰 氨基苯甲酸(3-hydroxyanthranilic acid,3-HAA)。漆酶加3-HAA系統不僅能氧化非酚模式化 合物，而且能降解合成的木素。日本報道，利用漆酶進行生物漂白，可以去掉50％～60%的殘余 木質素，減少氯漂50％～60%，然而，離真正意義的生物漂白還有一段距離。木質素的結構 非常 復雜，並且在紙漿中木質素與木聚糖形成復合體緊密地附著在纖維上，難以除去。僅依賴於 一種酶的作用遠遠不夠，利用木聚糖酶與木質素酶兩種酶的共同作用有望完全降解掉紙漿中 殘留的木質素，實現真正意義上的生物漂白。未來生物制漿和生物漂白的技術突破將使造紙工 業擺脫污染，實現清潔生產。�

3.石油污染土壤的生物修復�

人類的生產活動，當代工業的迅速發展，大量的人造化學物質排放入環境中，對資源和環境 構成越來越嚴重的破壞。化石燃料的開采和使用，工業三廢的排放，給我們賴以生存的環境 造成難以估量的污染，比如在國外僅石油的開采、運輸、儲存以及事故性泄漏等原因造成每 年約有1000萬噸石油烴進入環境(不包括石油加工行業的損失)，另外全世界各國每年大約使 用1500萬噸的各種農葯廣泛噴灑於面積巨大的農田，引起土壤、地下水、水系和海洋的嚴重 污染，破壞生態平衡，不僅制約了經濟的發展，而且影響到人類的健康和生存。我國如華北 油田周圍的很多農田由於原油污染而無法耕種，每年都要支付大量資金作為對農民的賠償。 黃河水系年平均含油最高可達4.82mg/L，遼河水系年平均含油最高可達7.68mg/L，明顯地超 過了國家三級地面水的標准(＜0.1mg/L)。有的甚至污染到地下水資源，如山東淄博地區地下水 最 高含油達到了100mg/L以上，超過國家標准(＜0.1mg/L)1000倍以上。全國各地的儲油場所 也已 開始滲漏污染到地下水，嚴重威脅了地下水資源的水質，石油污染是1998年發生在渤海的1 萬平方公里赤潮的主要原因之一。有鑒於此，世界各發達國家紛紛制定了環境修復計劃，如 荷蘭在80年代已投資15億美元進行土壤污染的修復，德國在1995年一年就投資60億美元 凈化 土壤污染，英國、法國、日本、俄羅斯等也相應投巨資進行環境污染的修復。據《21世紀生物 技術：新的方向》一書介紹，美國在90年代中，每年都投資幾百億美元進行污染環境的修復 ，該書分析：如果採用傳統的修復方法(物理和化學方法)來治理美國本土陸地上的環境污 染，就需要投資1.7萬億美元，而如果採用生物修復技術，而只需3400～6000億美元的投資 ，也就是傳統方法所需投資的1/5～1/3。該書還分析：在今後若干年內，美國市場對生物 修復技術服務及其生物產品的需求將以每年15%或更高的速度增長，到2000年生物修復技術 的純利潤將超過5億美元。�

針對嚴重污染的環境，我國尚未採取大規模的治理措施，僅在少數地區開展了治理，並以物 理化學方法(如洗脫、吸附)為主，不僅投資成本高，而且也造成了二次污染。我們的國土面 積比美國略大，且環境污染還更為嚴重，對全國范圍的污染環境進行修復，若採用傳統方法 ，即使考慮勞動力相對便宜的因素，其投資規模將仍然非常龐大，如採用生物修復技術，不 僅其投資規模大為縮小(僅需傳統方法的1/5～1/3)，而且還沒有二次污染。綜上所述，環境 污染的生物修復技術是我國今後治理環境污染必須發展的生物技術，更具有廣闊的市場和發 展前景。可充分預見，在21世紀，生物修復技術將成為我國生態環境保護領域最具有價值和最 具有生命力的大面積污染的優選生物工程技術。�

生物修復技術是80年代以來出現和發展的清除和治理環境污染的生物工程技術，其主要利用 生物 特有的分解有毒有害物質的能力，去除污染環境如土壤中的污染物，達到清除環境污染的目 的。在該技術的萌芽階段，主要應用於環境中石油烴污染的治理，並取得成功。實踐結果表 明生，物修復技術是可行的、有效的和優越的，此後該技術被不斷擴大應用於環境中其他污 染 類型的治理。歐洲各國如德國、丹麥、荷蘭對生物修復技術非常重視，全歐洲從事該項技術 的研究機構和商業公司大約有近百個，他們的研究證明，利用微生物分解有毒有害物質的生 物修復技術是治理大面積污染區域的一種有價值的方法。美國國家環保局、國防部、能源部 都積極推進生物修復技術的研究和應用。美國的一些州也對生物修復技術持積極態度，如新 澤西州、威斯康星州規定將該技術列為凈化受儲油罐泄漏污染土壤治理的方法之一。美國能 源部制定了90年代土壤和地下水的生物修復計劃，並組織了一個由聯邦政府、學術和實業界 人員組成的 「生物修復行動委員會 」(Bioremediation Action Committee)來負責生物修復 技術的研究和具體應用實施。生物修復是採用諸如提高通氣效率、補充營養(對石油污染而 言，主要是補充N、P)，投加優良菌種、改善環境條件等辦法來提高微生物的代謝作用和降 解活性水平，以促進對污染物的降解速度，從而達到治理污染環境的目的。生物修復技術最 成功的例子是Jon E. Llidstrom等人在1990年夏到1991年應用投加營養和高效降解菌對阿拉 斯加Exxon Valdez 王子海灣由於油輪泄漏造成的污染進行的處理，取得非常明顯的效果， 使得近百公裏海岸的環境質量得到明顯改善。

❽ 如何用分子生物學技術解決臨床中的問題

生命現象的科學，它以核酸、蛋白質、多糖等生物大分
子結構、功能與生物分子間相互作用為研究核心，其
理論與技術已滲透到生命科學諸多領域。尤其是遺
傳、進化、發育、神經及免疫等。醫學分子生物學即
用分子生物學的理論與技術研究醫學，它在分子水
平上認識生命的正常狀態及其變異規律。研究新陳
代謝的調節與失控特點。對生命現象正常狀態的研
究屬於基礎研究；對變異規律與失控特點的探討，對
疾病的病因、發生、發展及轉歸的分子機理的研究屬
於應用基礎研究，醫學分子生物學的基礎研究與應
用基礎都是探討生命現象的運動規律。如何將醫學
分子生物學的理論與技術用於臨床診斷與治療，則
屬於應用研究的范疇。倒如用基因分析技術對一些
遺傳病做產前診斷，用基因工程方法研製出一些高
效的葯物如干擾素、紅細胞生成素等，特別是近年來
許多國家投人大量人力財力進行人類基因組研究工
作，使人們產生一個錯覺，以為找到基因就能認識生
命現象，診斷治療也就迎刃而解，錯誤地認為分子生
物學只是研究核酸、基因。追溯分子生物學的誕生，
Weaver於1938年在洛克菲勒基金董事會上首次指
出這是一個新的頒域，即「應用精細的現代技術來研
究某些生命過程的徽小細節」，「揭示有關細胞最小
單位的奧秘」，第一次運用了分子生物學這個名詞，
並明確了研究目的。60年來從分子水平認識生命
現象的研究包括3大方面，即生物太分子（包括核
酸、蛋白質等）的結構與功能，生物膜的結構與功能，
生物信息（包括細胞內外及遺傳信息薄）的傳遞通路
與調控。基因研究是十分重要且進展最快影響較大
的一部分，但不是分子生物學的全部。醫學分子生
物學只有通過多方位、多途徑的研究才能最終更深
人地了解健康與疾病，創造出更有教的診治方法。
2．2科學認識醫學分子生物學中的新發現
臨床醫師對一個新學科的出現總是希望能盡多
盡快地藉以解決一些贛宋風題，擔是，分子生訪學中
的新發現甩於臨床要有一個過程。而且往往要經過
比較漫長的道路。倒如．從發現一個關健基因到能
進行相應的基因治療，決非易事。因為基因導人細
胞後能否持續高效表達、能否產生較高活性的產物，
這種細胞在體內能存活多久．都是決定基因治療成
敗的重要因素。難怪若干年前即有多種基因治療的
方案，但真正成功的，至今仍然寥塞無幾。然而，一
旦摸索出一些規律，掌握了技術關健．涌現出一批新
的基因治療還是有可能的，只是需要假以時日。1人
類基因組工作也屬類似情況，在1998年世界衛生大
會報告中稱這項計劃是開創性的，「將使側重疾病的
診治轉向預報或早期發現，使疾病在症狀發作之前
即被控制」，「可更精確地設計葯物」，「具有創造巨大
效益的潛力」。誠然，這是一項龐大的有長遠意義的
工作，發現一個與疾病緊密相關的基因，得知其基因
產物及其作用，有利於了解發病機制、有助於診斷及
有可能針對生物大分子的結構設計葯物，也有助於
預防。然而，人體是十分復雜的，大多數疾病是多因
素多步驟的結果。因此，將人類基因組計劃的成果
用於臨床實踐，將是偉大的、具有無限前景的，但不是
臨床醫生所期望的那樣短期內可以獲得的。而臨床
醫師也不要因此認為分子生物學的研究與解決實際
問題相距遙遠，因為諸如細胞因子的發現。利用基因
工程技術生產一些有較強活性的造血細胞因子，從而
使一些病症得到有效治療，就是近年的成功范側。

另外，網路文庫也有詳細說明：
http://wenku..com/view/bde63142b307e87101f696ca.html

❾ 關於生物技術的應用和原理

http://wyclv.blogchina.com/
生物技術及應用

一、生物技術的產生與發展
生物技術作為一種高新技術，是70年代初伴隨著DNA重組技術和淋巴細胞雜交瘤技術的發明和應用而誕生的。三十多年來，生物技術的飛速發展為醫療業、制葯業、農業、畜牧業、環保業的發展開辟了廣闊的前景，極大地改善了人們的生活。因此，世界各國都把生物技術確定為21世紀科技發展的關鍵技術和新興產業。
我國生物技術產業自20世紀80年代初起步以來，廣泛應用於醫葯、農業、食品、環保、輕化工、能源等領域。從事生物技術產品開發的企業，如雨後春筍不斷涌現。從1985年到2000年，產品銷售額增加了75.99倍，平均每年增長3358%。2000年我國生物技術產業產值已達200億元。尤其是基因工程制葯產業發展迅猛，1996年基因工程葯物和疫苗銷售額為2.2億元，2000年達到22.8億元，平均每年增長79.42%。近年來生物技術產業的年均增長率一直保持在20%以上。
全國涉及現代生物技術的企業約500家，從業人員超過5萬人，其中涉及醫葯生物技術的企業300多家，涉及農業生物技術的200多家，一些生物技術的新建公司正在崛起，每年增加近100家新公司。北京、上海、福州、廣州、深圳等地已建立了20多個生物技術園區，出台了一些優惠政策，在稅收、金融、人才引進、進出口等方面對生物技術企業給予全面支持，目前已經培育了一大批新企業，在中國生物技術發展中起著龍頭帶動作用。
隨著中國乃至全世界范圍內生物技術產業的迅猛發展，對生物技術人才的需求也將日益增多。
二、培養目標
本專業面向二十一世紀，培養具有生物技術與工程方面的基礎理論、基本知識、基本技能，能在生物技術與工程領域從事設計、生產和管理的高級工程技術人才。
通過學習，畢業生具體獲得以下幾方面的知識和能力：
1. 具備扎實的數學、化學、生物等基本理論和基礎知識；
2. 掌握有機化學、分析化學、生物化學、分子生物學、微生物學、基因工程、發酵工程及細胞工程等方面的基本理論、基本知識和基本技能；
3. 了解相近專業的一般原理和知識；
4. 熟悉國家生物技術產業政策、知識產權及生物工程安全條例等有關政策和法規；
5. 了解生物技術的理論前沿、應用前景和最新發展動態以及生物技術產業發展狀況；
6．具有創新意識和獨立獲取新知識的能力。
三、主要課程
無機化學、有機化學、物理化學、分析化學、生物化學、化工原理、化學工程與技術、微生物學、分子生物學、生化工程、生物工藝學、生物工程、發酵設備、計算機應用等。
四、學制：三年
五、就業方向
專科畢業生的去向有兩類：一類是可以繼續上本科深造；一類是就業。因為生物技術涉及的產業面廣，包括：生物制葯（製取各種細胞因子類、核酸類、抗生素類、中葯類的葯物等），生物發酵（製取各種保健品、功能性食品、酶制劑、化學品等），生物材料（生產各種骨科康復、器官再造、生物可降解材料等），化工生產（生產生物可再生燃料、各種溶劑、精細化工產品、化學合成中間體等）…，因此，本專業培養的實用型、應用型的技術和管理人才的就業面廣，應聘機會多，可供選擇的去向具有多樣性。
六、專業前景
生物技術是當今最基礎、最前沿、應用最廣泛、發展前景最廣闊的學科之一.隨著我國社會的發展和經濟的增長,當前面臨的諸多問題(如農業、食品、醫葯、環境等)都有賴於生物技術來解決.在我國全面對外開放,特別是加入WTO之後的新形勢下,發展生物技術對於加速我國的產業結構升級,提升我國的綜合國力有著重要的意義。
我國政府十分重視對生物技術的研究和開發應用，投入大量資金資助生物技術的研究和產業化，1996―2000年我國政府在生物技術領域投入15億元，這只是啟動生物技術部門的大計劃的一個部分。2000―2005年計劃在該領域再投入 50 億元。同時，國家實施的"863"計劃、國家計委的高科技示範工程項目等均把生物技術列為優先發展的科技領域和高技術產業，並取得了顯著的成績。

現代生物技術的原理及應用
[知識介紹]
生物工程是生物科學與工程技術有機結合的一門綜合性學科.它包括基因工程,細胞工程,發酵工程,酶工程等.生物工程就是對生物有機體在分子水平,細胞水平,組織水平和個體水平上進行不同層次的創造設計,從而使人類進入改造和創建新的生命形態的時代.這里,我們主要介紹基因工程和細胞工程.
基因工程
我們常說基因是生物體進行生命活動的'藍圖',這是因為生物體可以通過基因控制蛋白質的合成,來表現出生物性狀並完成各項生命活動.那麼,人們能不能改造生物體的基因,定向地改變生物的遺傳特性呢 比如對基因進行重新組合,讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮,讓細菌"吐出"蠶絲,讓微生物生產人的胰島素,干擾素等.科學家通過努力,在20世紀70年代創立了能夠定向改造生物的技術——基因工程.
基因工程是在DNA分子水平上進行設計施工的.
基因操作的基本步驟
(1)提取目的基因.如植物的抗病基因,人的胰島素基因,干擾素基因
(2)目的基因與運載體結合.將切下的目的基因的片段插入運載體—細菌質粒的切口處,質粒與目的基因形成一個重組DNA分子.
(3)將目的基因導入受體細胞.用人工的方法將體外重組的DNA分子轉移到受體細胞.
(4)目的基因的表達.重組DNA分子進入受體細胞後,目的基因控制蛋白質合成,表現出特定性狀.
以人干擾素基因作為目的基因,通過轉基因工程,目的基因在酵母中表達為例.見下圖:
轉基因技術的應用
在農牧業,食品工業上的應用
例如:
①工業生產干擾素.
干擾素是病毒侵入細胞後產生的一種糖蛋白,由於干擾素幾乎能抵抗所有病毒引起的感染,如水痘,肝炎,狂犬病等,所以它是一種抗病毒的特效葯.1980年,科學家用基因工程方法在大腸桿菌及酵母菌細胞內獲得了干擾素.從1987年開始,用基因工程方法生產的干擾素進入了工業化生產階段,並且大量投放市場.
②培育高產,穩產和具有優良品質的農作物.
1981年,科學家將菜豆儲藏蛋白的基因轉移到向日葵中,培育出了"向日葵豆"植株.如果以此作為技術基礎,把大豆蛋白的基因轉移到水稻,小麥等糧食作物中,就可以提高這些作物的蛋白質含量,改善它們的品質.
③培育具有各種抗逆性的作物新品種.
1982年,科學家把細菌中的抗卡那黴素基因轉移到煙草,向日葵和胡蘿卜等作物中,一舉獲得成功.此後短短的幾年中,科學家又培育出了數十種具有抗病毒,抗蟲,抗除草劑的作物新品種.
在醫葯衛生事業上的應用
例如:
①基因治療:
把健康的外源基因導入有基因缺陷的細胞中,以達到治療疾病的目的.常用的基因治療手段如下:目的基因與病毒重組,目的基因被包裝入病毒顆粒中,隨著受體細胞被感染,缺失的基因得以彌補,表達出目的基因的產物.目前在遺傳性疾病的基因治療方面,主要還是研究單基因缺陷型遺傳病.由於上述方法是針對體細胞的,故不會代代相傳,不會嚴重改變人群中有關基因的遺傳平衡.
②基因診斷:
用放射性同位素,熒光分子等標記的DNA分子作探針(DNA探針:特定的DNA片段),利用DNA分子雜交原理,鑒定被檢測標本上的遺傳信息,從而達到檢測疾病的目的.例如,肝炎病毒引起的傳染病易於傳播,給診斷和治療帶來了很多困難,利用DNA探針可以迅速地檢出肝炎患者的病毒,為肝炎的診斷提供了一種快速,簡便的方法.
③基因檢測:
據報道,用DNA探針可以檢測飲用水中病毒的含量.具體的方法是使用一個特定的DNA片段製成探針,與被檢測的病毒DNA雜交,從而把病毒檢測出來.此方法的特點是快速,靈敏.
二,細胞工程
細胞工程是指運用細胞生物學和分子生物學的原理和方法,通過某種工程學手段,在細胞整體水平或細胞器水平上,按照人們的意願來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品的一門綜合科學.
生物工程涉及的領域相當廣泛,就其技術范圍而言,大致有細胞融合技術,細胞拆合技術,染色體導入技術,胚胎移植技術,克隆技術等.
1,細胞融合技術
細胞融合技術是把兩個細胞在融合劑的作用下,融合成一個雜種細胞的技術.植物細胞融合時,要先用纖維素酶去掉細胞壁,獲得原生質體後再進行融合.
科學家用植物體細胞雜交的方法,將番茄的原生質體和馬鈴薯的原生質體融合,成功地培育出了"番茄—馬鈴薯"雜種植株,以後又培育出了新的品種,例如:白菜—甘藍,胡蘿卜—羊角芥等.不僅如此,科學家在不同種類的動物之間或動物與人的細胞之間也進行了融合,形成了雜種細胞,例如:人—鼠,鼠—兔等.
克隆技術
克隆的實質是無性繁殖,即:不經過生殖細胞的結合,由母體直接產生新個體的生殖方式.時至今日,克隆的含義不僅僅是無性繁殖,只要是一個細胞通過培養,獲得兩個以上的細胞,細胞群或生物體的方式,都稱之為克隆.
克隆技術的理論基礎—全能性
細胞全能性:已經分化的細胞,仍然具有發育的潛能.即,已分化的細胞仍然具有發育成為完整植株的能力.
多細胞生物,一般是由一個受精卵經過有絲分裂而來.所以,生物體的每一個細胞與受精卵的基因都是一樣的.也就是說,生物體的每一個細胞都含有本物種所有的整套遺傳物質,都有發育成完整個體所必需的全部基因.
2)克隆技術的應用
動物克隆:
以"多莉"羊的產生為例,步驟如下:
⒈核移植形成重組細胞.將A羊乳腺細胞的核移植到B羊去核的卵細胞內,形成一個重組細胞.
⒉胚胎移植.將重組細胞在體外進行培養,形成早期胚胎後植入C羊的子宮內.
⒊"多莉"羊出生.
組織培養:
植物組織培養的大致過程是:在無菌條件下,將器官或組織(如芽,莖尖,根尖或花葯)的一部分切下來,放在適當的人工培養基上進行培養,最初,這些器官或組織經過細胞分裂與去分化(從分化狀態變為未分化狀態),形成愈傷組織.之後,在適合的光照,溫度和一定的營養物質與激素等條件下,愈傷組織便開始分化,產生出植物的各種組織和器官,進而發育成一棵完整的植株.
植物組織培養不僅從植物上取材少,培養周期短,繁殖率高,而且便於自動化管理.目前,這項技術已經在花卉和果樹的快速繁殖,培育無病毒植物等方面得到了廣泛的應用.例如:用一個蘭花莖尖就可以在一年內生產出400萬株蘭花苗.又如:長期進行無性繁殖的植物,體內往往會積累大量的病毒,從而影響植物的產量或觀賞價值.研究發現,這些植物只有根尖和莖尖中不含病毒.因此,人們用莖尖進行組織培養,就得到了多種植物(如馬鈴薯,草莓,菊花)的無病毒植株,取得了可觀的經濟效益.
[習題選編]
白菜—甘藍雜交後產生的植株一般是不育的,但是,科學家發現,極少數的雜交植株能產生種子,原因是:
參考答案:染色體數目加倍
2,能克服遠源雜交的不親和技術是 ( )
A,組織培養 B,動物胚胎移植 C,細胞融合 D,單倍體育種
解析:植物組織培養的優勢能夠提高自然繁殖率比較低的名貴花卉,瀕危物種等的無性繁殖率.動物胚胎移植能夠提高動物的繁殖率.單倍體育種可以加快育種的進程.細胞融合能夠克服遠源雜交的不親和性
3,下列選項中,沒有採用植物組織培養技術的一項是 ( )
A,花葯的離體培養得到的單倍體植株.
B,秋水仙素處理萌發的種子或幼苗得到多倍體植株
C,基因工程培育抗棉鈴蟲的棉花植株
D,細胞工程培育"番茄—馬鈴薯"雜種植株.
參考答案:B
4,英國科學家維爾莫特首次用羊的體細胞(乳腺細胞)成功地克隆出一隻小羊,取名為"多莉",以下四項中與此方法在本質上最相近的是 ( )
A,兔的早期胚胎分割後,分別植入兩只母兔子宮內,並最終發育成兩只一樣的兔.
B,將人的抗病毒基因嫁接到煙草的DNA分子上,培育出具有抗病毒能力的新品種.
C,將鼠骨髓瘤細胞與經過免疫的脾細胞融合成雜交瘤細胞.
D,將人的精子與卵細胞在體外受精,待受精卵在試管內發育到囊胚期時,再植入女性子宮內發育成"試管嬰兒"
參考答案:A
5,下列哪項技術與"試管嬰兒"無關 ( )
A,體外受精 B,動物胚胎移植 C,基因轉移技術 D,組織細胞培養技術
參考答案:C
6,細胞在分化過程中往往由於高度分化而完全失去再分裂的能力.最終衰老死亡,但機體在發展適應過程中.保留了一部分未分化的原始細胞,稱之為幹細胞.一旦需要,這些幹細胞按照發育途徑通過分裂而產生分化細胞,以保證局部組織損傷的修復.根據以上材料,回答下列問題:
(1)人工獲得胚胎幹細胞的方法是:將細胞核移植到去核的卵細胞內,經過一定的處理使其發育到某一時期,從而獲得胚胎幹細胞."某一時期"最可能是 ( )
A,受精卵 B,八細胞胚 C,囊胚 D,原腸胚
(2)根據分裂潛能,幹細胞可分為全能幹細胞(可發育成完整的個體),多能幹細胞(可發育成多種組織和器官)和專能幹細胞(發育成專門的組織和器官),則這些細胞在個體發育中的分化順序是 ( )
A,全能—專能—多能 B,全能—多能—專能
C,多能—全能—專能 D,專能—全能—多能
(3)在全能幹細胞的發育過程中,皮膚由 胚層發育而來,眼睛由 胚層發育而來,神經系統由 胚層發育而來.
(4)個體發育過程中最原始的幹細胞是
(5)幹細胞在臨床上應用的最大優點是移植器官和患者之間無 反應.
(6)談談你對幹細胞研究的看法.
參考答案:(1)C (2)B (3)外和中 外 外 (4)受精卵 (5)排異
(6)幹細胞研究對人類治療疾病有很大幫助.例如:利用幹細胞克隆器官,用於器官移植;利用幹細胞修復損傷的器官等.但是,如果幹細胞研究用於克隆人,則會帶來嚴峻的社會倫理問題,必須嚴肅制止.
7,近幾千年來,生命科學的發展日新月異,層出不窮,生物學的觀點不斷更新或面臨挑戰或得到補充完善.
資料一:20世紀80年代,美國生物學家奧爾等曼和切赫研究和發現了RNA的催化功能,由此他倆獲得了1989年的諾貝爾化學家獎.
資料二:1996年英國蔓延的"瘋牛病"成為國際社會關注的焦點.引起病牛病的病原體是一種能致病的蛋白質,它不含核酸,我們稱之為朊病毒,美國生物學家普魯辛納就是由於研究朊病毒做出的卓越貢獻,而獲得了1997年度諾貝爾醫學生理學獎.
資料三:1997年英國的克隆羊"多莉"的誕生轟動了全球.克隆羊"多莉"是英國的威爾穆特博士領導的研究小組將高度分化的成年綿羊乳腺細胞核移植到去核的卵細胞中培育成功的.
根據你所了解的生物學知識,上述的三則資料內容對哪些原有的生物學觀點提出了挑戰或補充完善 請用簡短的文字加以說明.
參考答案:
生物催化劑酶都是蛋白質,但RNA催化功能的發現,說明酶不一定都是蛋白質,RNA也具有
酶的功能.
以前人們認為核酸是一切生物的遺傳物質,但朊病毒這種病原體不含核酸,卻能導致"瘋牛病",
說明除了核酸外,還應該存在其它的遺傳物質.
原來人們認為已高度分化的成體動物的體細胞已失去了全能性,克隆羊的成功,說明了高度分
化的成年動物體細胞仍然具有全能性.
8,科學家發現,人們長期接觸2,4-D(人工合成的生長素類似物)患某種癌症的可能性要遠遠高於未接觸者.美國科學家從一種細菌的DNA中分離得到了能降解2,4-D的基因,將其轉移到另一種細菌細胞內,獲得了能高效降解2,4-D的轉基因菌.據此回答:
(1)2,4-D能促進雙子葉植物生長又能殺死雙子葉植物的原因是
.
(2)該轉基因菌能表現也降解2,4-D的性狀並能代代相傳,所遵循的生物學原理是
.
(3)人們在生產上不直接應用最早發現的具有降解基因的細菌,而是培育和應用轉基因
菌來降解2,4-D的可能原因是:轉基因菌與原細菌相比有如下特點:
.
參考答案:
生長素低濃度促進植物生長,高濃度抑制甚至殺死植物.
基因的功能:通過復制實現遺傳信息的傳遞.通過控制蛋白質合成實現遺傳信息的表達.
高效性
9,花葯離體培養也屬於植物的組織培養,它培育出的植株是 倍體,其染色體數目比原物種 .香蕉的組織培養形成的幼苗是 倍體.其性狀與親本相比 ,培養基的作用是 .植物的組織培養之所以能夠獲得成功,是因為細胞具有 性,即植物細胞含有的遺傳信息與胚細胞 ,只要條件適合,就可發育成完整的植株.
分析:花葯離體培養是通過植物的花粉培育出完整的植株,花粉是經過減數分裂形成的,其染色體數目減半.香蕉是利用莖尖作為外植體,莖尖細胞屬於體細胞,其染色體數目與親本一致.
參考答案:
單 減半 三 一致 提供營養和激素等物質 全能 相同
10,2000年11月,"廣東集愛"診療中心投入運作,標志著試管嬰兒技術落戶到了廣州.
(1)培育試管嬰兒屬於 生殖方式.
(2)胚的發育過程是指從 發育到 階段,場所是 .
(3)後期要繼續把胚胎移植入婦女的子宮內繼續發育的原因是
.
參考答案:
(1)有性 (2)受精卵 胚 前期是體外(試管),後期是子宮
(3)胚的發育需要一定的條件,如溫度,激素,營養,氣體濃度等,而子宮具有所有胚發育的所需條件,是胚發育的最佳場所.
11,閱讀下列材料.回答問題:
2002年1月30日《科學時報》報道 美國科學家維爾法伊領導的一個小組發現,
成年人骨髓中存在著一類幹細胞.可以在培養液中無限期地生長,與胚胎幹細胞極其相
似.其中的一部分細胞系在生長近兩年後,特性依然保持完好,無任何衰老跡象.研究
人員將這些細胞稱為"多能成體祖細胞'.
此前也有一些實驗室和生物技術公司發現,成人的皮膚,肌肉和骨髓中存在著能
形成其他組織細胞的幹細胞.研究人員稱.從理論上講"多能成體祖細胞"在一定的條
件下 應該能夠形成心肌,大腦,肝臟,皮膚和各類神經細胞.
(1)如果在培養液中培養的"多能成體祖細胞"己傳至60代 那麼 這種細胞的遺傳物質與成年人骨髓中的幹細胞的遺傳物質( ).
A.全部相同 B.全部不同 C.大部分相同 D.大部分不同
(2)為大面積燒傷病人植皮,最好選用( )的幹細胞培育的皮膚細胞.
A.患者本人 B.父母 C.子女 D.配偶
(3)在一定的條件下,"多能成體祖細胞"形成心肌,大腦,肝臟,皮膚和各類神經細胞需通過 和 完成.
參考答案:(1).C(2).A:(3).細胞分裂;細胞分化
12,在細胞工程——原生質體融合育種技術中 .
(1)其技術的重要一環就是要將營養細胞的細胞壁除去,通常採用的方法是 .
(2)在不破壞植物細胞結構的前提下,可以用光學顯微鏡觀察植物細胞的細胞膜,請問如何操作才可以在光鏡下觀察到細胞膜 .
參考答案:
(1)用纖維素酶去除細胞壁
(2)當細胞液的濃度小於外界溶液的濃度時;活的成熟的植物細胞通過滲透作用失去水分;原生質層逐漸與細胞壁分離開來,這樣便可在光學顯微鏡下清晰的觀察到原生質層最外面的細胞膜
13,中國青年科學家陳大炬成功地把人的抗病毒干擾基因"嫁接"到煙草的DNA分子上,可使煙草獲得抗療毒的能力,形j#轉基因產只,試分析回答:
(1)人的基因之所以能接到植物體內去,原因是 .
(2)煙草具有抗病毒能力,這表明煙草體內產生了 .這個事實說明,人和植物共用一套 .
(3)該工程在農業,醫葯等方面已取得了許多成就,請你說出三個具體實例
.
參考答案:
(1)人與植物DNA結構組成相同(2)抗病毒干擾素;遺傳密碼
(3)將抗病毒基因嫁接到水稻中,形成抗病毒水稻新品種;將人的血型基因移入到豬體內,培育出人血的豬:將干擾素基因移入細菌體內,培育出能產生干擾素細菌
14,人類基因組計劃的目標是繪制四張圖,其中一張圖用遺傳單位表示基因間的距離,另一張圖用核著酸數目表示基因間的距離,一張圖顯示染色體上全部DNA上約30億個減基對的排列順序,還有一張是基因轉錄圖.這四張圖組成了不同層次的,最終為分子水平的人類"解剖圖",它揭開了決定人類生.老.病.死的所有遺傳信息——基因組之謎,將成為人類認識自我的用之不竭的知識源泉.
國際人類基因組計劃合作組織.美國塞萊拉遺傳信息公司.美國(科學)雜志和英
國(自然)雜志於2m1年2月門日聯合宣布:由科學家提供的初步分析中,格外引人關
注的是:原來預計多達10萬多個的人類基因總數被最終確定為3萬個左右,而與蛋白質
編碼無關的非編碼區的減基對序列卻達人類基因組序列的97%之多.
請根據以上材料回答下列問題:
(1)"人類基因組計劃"需要測定人類的24個染色體的基因和減基順序,試指出哪24個染色體 .
(2)你認為完成"人類基因組計劃"有哪些意義 .
.
參考答案:
(l)22條常染色體和XY兩條性染色體(2)①有利於疾病的診斷和治療 ②有利於研究生物進化③有利於培育優良的高等動植物品種 ④有利於研究基因表達有調控機制

❿ 在我們的生活中，生物技術主要有哪些方面的應用試舉例說明。

醫療領域：在目前這方面的研究受到極大的注目。像是幹細胞應用於再生醫學領域，如人工臟器、神經修復等。或是以蛋白質結構解析數據，對於功能性區域（domain）來開發相對應的抑制劑（如：酵素抑制劑）。利用微陣列核酸晶片，或是蛋白質晶片，尋找致病基因。或是利用抗體技術，將毒素送入具有特殊標記的癌細胞。或利用基因轉殖技術，進行基因治療等。基因治療（gene therapy）利用分子生物學方法將目的基因導入患者體內，使之表達目的基因產物，從而使疾病得到治療，為現代醫學和分子生物學相結合而誕生的新技術。基因治療作為新疾病治療的新手段，給一些難治疾病的根治帶來了光明。
農學食糧：人口快速膨脹，食糧問題正是生物技術應用的切入點。在基因轉殖農作物的開發下，除了轉殖進入抗蟲害基因、抗凍基因外，例如含有維生素A的稻米也問世。在有限耕地下，轉殖農作物解決了品質上的問題。除此之外，觀賞用的花卉等，也靠著組織培養的技術，將高品質的花卉復制生產，提高花卉價值。著名的像是台灣的蝴蝶蘭。另外，經過遺傳工程技術，能產生凝血因子的乳牛也提供醫療用途。生物肥料（biofertilizer）主要利用微生物技術製作的肥料種類。生物肥料不僅給作物提供養料、改善品質、增強抗寒抗蟲害能力、還改善土壤通透性、保水性、酸鹼度等理性化特性，可為作物根系創造良好生長環境，從而保證作物的增產。生物農葯（biopesticide）利用微生物、抗生素和基因工程等產生有殺滅蟲病效果的毒素物質，生產出廣譜毒力強的微生物菌株製作而成的農葯。它的特點有：1.不像化學農葯般見效快，但效果持久。2.與化學農葯比，害蟲難以產生抗葯性。3.對環境影響小。4.對人體和作物的危害性小。5.使用范圍和方法有限制；等等。
軍事科技：基因工程武器（genetic engineering weapon）簡稱基因武器，例子有：插入眼鏡蛇毒液基因的流感病毒和含有炭疽病毒的大腸桿菌。基因武器的特點是：1.生產成本低、殺傷力大、作用時間長。2.對方使用難發現、難預防、難治療。3.使用方肌丹冠柑攉紡圭屍氦建法簡單，施放手段多。4.只傷害人，不破壞武器裝備、設施。5.一旦使用會產生強烈的心理威懾作用。
工業應用：在工業上，利用工業菌種的特殊代謝路徑，來替代一些化學反應。除了專一性提高，也在常溫常壓下，節約能源。也由於專一性高，產生的廢棄物量低，也因此被稱為綠色工業。
環境保護：當環境受到破壞，可以利用生物技術的處理方式，讓環境免於第二次受害。生物具有高度專一性，能針對特殊的污染源進行排除。例如運輸原油的郵輪，因事故，將重油污染海域，而利用分解重油的特殊微生物菌株，對於重油進行分解，代謝成環境可以接受的短練脂肪酸等，排解污染。此外，土壤遭受重金屬污染，亦可利用特定植物吸收污染源。