A. 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。
B. 分子生物技術在生態學中的應用
主要通過大量使用分子生物學先進的技術和方法,在分子水平上研究生態現象,闡明生態現象的分子機制。昆蟲分子生態學就是以昆蟲作為研究對象,應用分子生態學的原理與方法研究昆蟲進化和適應機制的一門科學。它主要通過分子生物學的方法檢查昆蟲種群或個體的遺傳變異,分析和解釋遺傳變異的特點與規律,揭示遺傳變異所反應的規律性的東西,從而進一步闡明昆蟲之間一級昆蟲與環境之間的相互作用關系。其研究的最典型特色是運用分子遺傳標記來檢測研究對象的遺傳變異特徵,揭示昆蟲的演化規律。在昆蟲分子生態學研究中應用較多的分子生物學標記技術有:同工酶(蛋白質電泳)方法、限制性片段長度多態性(RFLP)方法、隨機擴增DNA多態性(RAPD)方法、擴增片段長度多態性(AFLP)及微衛星標記方法(SSR)及單核苷酸多態性(SNP)。其中,目前應用最多,最簡便的是SSR和SNP技術。下面我們主要介紹在昆蟲生態學研究中幾種常用分子標記方法。 1.同工酶方法的應用 同工酶是指具有相同或相似催化功能而分子結構不同的一類酶。自從Hunter和Markert創立同工酶酶譜技術後,同工酶譜的變化即可作為鑒定物種、研究分類與進化、