Ⅰ 现在有哪些生物新技术
现在有哪些生物新技术
生物技术是以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的，采用先进的科学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。
生物技术的主要内容有：基因工程、细胞工程、酶工程（也有称作蛋白质工程）和发酵工程。所以，也有人将生物技术称作生物工程。
但是，生物技术和生物工程还是有区别，生物技术和生物工程同属理科，但是，生物技术更注重于操作和原理，而生物工程更注重于实际操作中的各种参数也就是有较多的工科内容在里面。
随着生物技术的发展，现代生物技术正在以上四大基础工程上稳步发展，最明显的特点是由以前的研究型向现在的应用性发展。
比如，以前是通过生物技术的手段去研究染色体上某位点基因的功能，而现在，则是在以前的基础上对这个基因进行改良或者创造新的基因来完善或加强生物的某些功能。
总之，有进步性的特点。
1）更加注重实际应用，实际生产决定研究方向，更多的人把精力放在了优良技术的创造。
2）操作先进化，以往的生物技术往往以酶工程和发酵工程为代表，获得的都是一些蛋白或者微生物产物，如青霉素的获得。但是现在更加注重基因工程和细胞工程，从微观去创新。
3）理论基础的多样化，现在学生物技术，不是掌握微生物学、动物学就可以了，还要有更多的如生化、分子生物学的基础才行。
Ⅱ 简述现代生物技术的发展趋势
一，概述
生物技术是以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的，采用先进的科学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。
二，特点
生物技术的主要内容有：基因工程、细胞工程、酶工程（也有称作蛋白质工程）和发酵工程。所以，也有人将生物技术称作生物工程。随着生物技术的发展，现代生物技术正在以上四大基础工程上稳步发展，最明显的特点是由以前的研究型向现在的应用性发展。
总之，有以下几个特点。
1）更加注重实际应用，实际生产决定研究方向，更多的人把精力放在了优良技术的创造。
2）操作先进化，以往的生物技术往往以酶工程和发酵工程为代表，获得的都是一些蛋白或者微生物产物，如青霉素的获得。但是现在更加注重基因工程和细胞工程，从微观去创新。
3）理论基础的多样化，现在学生物技术，不是掌握微生物学、动物学就可以了，还要有更多的如生化、分子生物学的基础才行。
三，发展趋势
考虑我国目前治理环境污染的迫切问题：如煤燃烧造成空气污染；工业废水污染水源和农田；不可降解塑料造成的白色污染；化学农药残毒对人和禽畜的危害等问题。21世纪我国环境生物技术的重点在于：用工程微生物处理原煤脱硫的工业化工艺；无污染、能大量生产的生物能源的开拓性研究；高效、多抗转基因微生物农药的研制；生物来源的可降解的透明膜材料等。
Ⅲ 生物技术领域的发展趋势有哪些
前，我国生物技术已广泛用于农业、医药、环保、轻化工等重要领域，为生物技术创新和产业化奠定了良好基础。生物技术与产业已经开始从跟踪仿制到自主创新的转变；从实验室探索到产业化的转变；从单项技术突破到整体协调发展的转变。中国生物科技发展中心主任王宏广说，我国生物技术在让企业积极参与产业化的同时，还要加强有独立知识产权成果的创新。努力培养技术、管理人才，建立产品标准化体系，组建相关行业协会，规范市场秩序。??我国生物技术产业通过20多年的发展已经初具规模，北京、上海、广州、深圳等地已建立了20多个生物技术园区。目前，涉及现代生物技术的企业约500家，从业人员超过5万人，其中涉及医药生物技术的企业300多家，涉及农业生物技术的企业200多家。??人均寿命从1949年35岁增长到1996年70.8岁生物技术功不可没??据新华社北京19日电记者杨维汉报道科技部有关负责人近日表示，我国生物技术要积极稳妥地促进产业化，努力使生物技术产业成为新的经济增长点。正在召开的"新世纪生命科学论坛"上，科技部有关人士介绍，我国将通过生物技术重点领域和关键技术的发展，进一步发展生物高科技，培育生物新产业，力争使生物技术产业成为我国新的经济增长点和支柱产业之一。??水平在发展中国家领先??据新华社北京19日电记者杨维汉报道经过近20年的发展，我国生物技术总体水平在发展中国家处于领先地位，为经济建设和社会发展作出了重要贡献。??我国生物技术基础研究不断取得突破，为生物技术创新和产业化奠定了良好基础。中国作为惟一的发展中国家成员参与国际人类基因组计划，完成了1％测序工作；中国科学家独立完成了杂交水稻父本9311（籼稻）的基因组序列草图；在国际上首次定位和克隆了神经性高频耳聋基因、乳光牙本质Ⅱ型、汗孔角化症等遗传病的致病基因。医药生物技术为提高人民平均寿命和健康水平发挥了重要作用。中国人均寿命从1949年的35岁增长到1996年的70．8岁，生物技术功不可没。近年来，中国医药生物技术发展明显加快，进入临床研究的生物医药已达150多个，有基因工程干扰素等21种生物技术药物投入生产．??为农民增收做出了贡献??我国农业生物技术成就显着?为提高农产品产量和质量，增加农民收入做出了重要贡献。特别是我国首创的杂交水稻技术已经推广到20多个国家，累计增产粮食3500多亿公斤。我国是世界上第二个有转基因抗虫棉花自主知识产权的国家，2002年种植面积占棉花总种植面积的40％，五年来累计为农民增收50多亿元。??开发再生清洁能源有功??我国在利用生物技术开发可再生清洁能源方面成就显着。利用玉米等粮食生产燃料酒精的技术分别在河南、黑龙江已具备了数十万吨的年生产能力，乙醇汽油已在部分地区推广试用；日产量20余吨的生物柴油生产企业2002年在四川问世，填补了我国生物柴油工业化生产的空白。参考资料：/9.html
Ⅳ 生物技术有哪些新技术与方法
基因工程，酶工程，细胞培养，动物克隆，大到工厂化的生物发酵。
Ⅳ 生命科学近年来有哪些新技术
NO.1
SARAH TEICHMANN: Expand single-cell biology（扩展单细胞生物学）
Head of cellular genetics, Wellcome Trust Sanger Institute, Hinxton, UK.
在过去的十年里，我们看到研究人员可以分析的单细胞数量大幅增加，随着细胞捕获技术的发展，结合条形码标记细胞和智能化技术等方法，在未来数量还将继续增加，对此，大家可能不以为然，但这可以让我们以更高的分辨率来研究更为复杂的样品，我们可以做各种各样的实验。比如说，研究人员不再只关注一个人的样本，而是能够同时观察20到100个人的样本，这意味我们能够更好的掌握人的多样性，我们可以分析出更多的发展时间点，组织和个体，从而提高分析的统计学意义。
我们的实验室最近参与了一项研究，对6个物种的250000个细胞进行了分析，结果表明，控制先天免疫反应的基因进化速度快，并且在不同物种间具有较高的细胞间变异性，这两个特征都有助于免疫系统产生有效的微调反应。
我们还将看到在单个细胞中同时观察不同基因组模式的能力发展。例如，我们不局限于RNA，而是能够看到染色质的蛋白质-DNA复合物是开放还是封闭。这对理解细胞分化时的表观遗传状态以及免疫系统和神经系统中的表观遗传记忆具有重要意义。
将单细胞基因组学与表型关联的方法将会发生演变，例如，将蛋白质表达或形态学与既定细胞的转录组相关联。我认为我们将在2019年看到更多这种类型的东西，无论是通过纯测序还是通过成像和测序相结合的方法。事实上，我们已经见证了这两种技术的一种融合发展：测序在分辨率上越来越高，成像也越来越多元化。
NO.2
JIN-SOO KIM: Improve gene editors(改进基因编辑)
Director of the Center for Genome Engineering, Institute for Basic Science, and professor of chemistry, Seoul National University.（首尔国立大学基因学研究所基因组工程中心主任、化学教授。）
现如今，蛋白质工程推动基因组工程的发展。第一代CRISPR基因编辑系统使用核酸酶Cas9，这是一种在特定位点剪切DNA的酶。到目前为止，这种方法仍然被广泛使用，但是许多工程化的CRISPR系统正在用新变体取代天然核酸酶，例如xCas9和SpCas9-NG，这拓宽了靶向空间——基因组中可以被编辑的区域。有一些酶比第一代酶更具特异性，可以将脱靶效应最小化或避免脱靶效应。
去年，研究人员报告了阻碍CRISPR基因组编辑引入临床的新障碍。其中包括激活p53基因 (此基因与癌症风险相关)；不可预料的“靶向”效应；以及对CRISPR系统的免疫原性。想要将基因组编辑用于临床应用，就必须解决这些限制。其中一些问题是由DNA双链断裂引起的，但并非所有基因组编辑酶都会产生双链断裂——“碱基编辑”会将单个DNA碱基直接转换成另一个碱基。因此，碱基编辑比传统的基因组编辑更干净利索。去年，瑞士的研究人员使用碱基编辑的方式来纠正小鼠中导致苯丙酮尿症的突变基因，苯丙酮尿症是一种先天性代谢异常疾病，患者体内会不断累积毒素。
值得注意的是，碱基编辑在它们可以编辑的序列中受到了限制，这些序列被称为原间隔相邻基序。然而蛋白质工程可以用来重新设计和改进现有的碱基编辑，甚至可以创建新的编辑，例如融合到失活Cas9的重组酶。就像碱基编辑一样，重组酶不会诱导双链断裂，但可以在用户定义的位置插入所期望的序列。此外，RNA引导的重组酶将会在新的维度上扩展基因组编辑。
基因编辑技术在临床上的常规应用可能还需要几年的时间。但是我们将在未来一两年看到新一代的工具，将会有很多的研究人员对这项技术感兴趣，到时候他们每天都会使用这些技术。届时必然会出现新的问题，但创新的解决方案也会随之出现。
NO.3
XIAOWEI ZHUANG（庄小威）: Boost micros resolution （提高显微镜分辨率）
Professor of chemistry and chemical biology, Harvard University, Cambridge, Massachusetts; and 2019 Breakthrough Prize winner.
超分辨率显微镜的原理验证仅仅发生在十几年前，但今天这项技术相对来说再平常不过，生物学家可以接触到并丰富知识。
一个特别令人兴奋的研究领域是确定基因组的三维结构和组织。值得一提的是，基因组的三维结构在调节基因表达中起到的作用越来越大。
在过去的一年里，我们报道了一项工作，在这项工作中，我们对染色质进行了纳米级的精准成像，将它与数千个不同类型细胞的序列信息联系起来。这种空间分辨率比我们以前的工作好一到两个数量级，使我们能够观察到各个细胞将染色质组织成不同细胞之间差异很大的结构域。我们还提供了这些结构域是如何形成的证据，这使我们更好地理解染色质调节的机制。
除了染色质，我们预见到在超分辨率成像领域空间分辨率有了实质性的提高。大多数实验的分辨率只有几十纳米，虽然很小，但与被成像的分子相比却没有什么差别，特别是当我们想解决分子间的相互作用时。我们看到荧光分子和成像方法的改进，大大提高了分辨率，我们预计1纳米分辨率的成像将成为常规。
同时，瞬时分辨率变得越来越好。目前，研究人员必须在空间分辨率和成像速度之间做出妥协。但是通过更好的照明策略和更快的图像采集，这些限制可以被克服。成千上万的基因和其他类型的分子共同作用来塑造细胞的行为。能够在基因组范围内同时观察这些分子的活动，将为成像创造强有力的机会。
NO.4
JEF BOEKE: Advance synthetic genomes （先进的合成基因组）
Director of the Institute for Systems Genetics, New York University Langone Medical Center, New York City.
当我意识到从头开始写一个完整的基因组变成可能的时候，我认为这将是一个对基因组功能获得新观点的绝佳机会。
从纯科学的角度来看，研究小组在合成简单的细菌和酵母基因组方面取得了进展。但是在合成整个基因组，特别是哺乳动物基因组方面仍然存在技术挑战。
有一项降低DNA合成成本的技术将会对行业产生帮助，但是目前还没有上市。今天发生的大多数DNA合成都是基于亚磷酰胺化学过程。所得核酸聚合物的最大长度和保真度都受到限制。
许多公司和实验室都在研究酶促DNA合成——这种方法有可能比化学合成更快、更准确、更便宜。目前，还没有一家公司在商业上提供这种分子。但是去年10月，一家总部位于巴黎的叫做DNA Script的公司宣布，它已经合成了一种150碱基的寡核苷酸，几乎符合化学DNA合成的实际限制。
作为一个群体，我们还研究了如何组装人类染色体DNA的大片段，并且我们可以使用这种方法构建100千碱基或更多的区域。现在，我们将使用这种方法来解剖大的基因组区域，这些区域对于识别疾病易感性非常重要，或者是其他表型特征的基础。
我们可以在酵母细胞中快速合成这些区域，因此我们应该能够制造数十到数百种以前不可能检测到的基因组变体。使用它们，我们将能够检查全基因组关联研究中涉及的数千个基因组基因座，它们在疾病易感性方面具有一定意义。这种解剖策略可能使我们最终能够确定这些变体的作用。
NO.5
CASEY GREENE: Apply AI and deep learning（应用人工智能和深度学习）
Assistant professor of systems pharmacology and translational therapeutics, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania, Philadelphia.
Ⅵ 近几年生物学新发展的资料有什么
是2 观察法
研究方法
生物学的一些基本研究方法——观察描述的方法、比较的方法和实验的方法等是在生物学发展进程中逐步形成的。在生物学的发展史上，这些方法依次兴起，成为一定时期的主要研究手段。现在，这些方法综合而成现代生物学研究方法体系。
观察描述的方法 在17世纪，近代自然科学发展的早期，生物学的研究方法同物理学研究方法大不相同。物理学研究的是物体可测量的性质，即时间、运动和质量。物理学把数学应用于研究物理现象，发现这些量之间存在着相互关系，并用演绎法推算出这些关系的后果。生物学的研究则是考察那些将不同生物区别开来的、往往是不可测量的性质。生物学用描述的方法来记录这些性质，再用归纳法，将这些不同性质的生物归并成不同的类群。18世纪，由于新大陆的开拓和许多探险家的活动，生物学记录的物种几倍、几十倍地增长，于是生物分类学首先发展起来。生物分类学者搜集物种进行鉴别、整理，描述的方法获得巨大发展。要明确地鉴别不同物种就必须用统一的、规范的术语为物种命名，这又需要对各种各样形态的器官作细致的分类，并制定规范的术语为器官命名。这一繁重的术语制定工作，主要是C.von林奈完成的。人们使用这些比较精确的描述方法收集了大量动、植物分类学材料及形态学和解剖学的材料。
比较的方法 18世纪下半叶，生物学不仅积累了大量分类学材料，而且积累了许多形态学、解剖学、生理学的材料。在这种情况下，仅仅作分类研究已经不够了，需要全面地考察物种的各种性状，分析不同物种之间的差异点和共同点，将它们归并成自然的类群。比较的方法便被应用于生物学。
运用比较的方法研究生物，是力求从物种之间的类似性找到生物的结构模式、原型甚至某种共同的结构单元。G.居维叶在动物学方面，J.W.von歌德在植物学方面，是用比较方法研究生物学问题的着名学者。用比较的方法研究生物，愈来愈深刻地揭示动物和植物结构上的统一性，势必触及各个不同类型生物的起源问题。19世纪中叶，达尔文的进化论战胜了特创论和物种不变论。进化论的胜利又给比较的方法以巨大的影响。早期的比较，还仅仅是静态的共时的比较，在进化论确立后，比较就成为动态的历史的比较了。现存的任何一个物种以及生物的任何一种形态，都是长期进化的产物，因而用比较的方法，从历史发展的角度去考察，是十分必要的。
早期的生物学仅仅是对生物的形态和结构作宏观的描述。1665年英国R.胡克用他自制的复式显微镜，观察软木片，看到软木是由他称为细胞的盒状小室组成的。从此，生物学的观察和描述进入了显微领域。但是在17世纪，人们还不能理解细胞这样的显微结构有何等重要意义。那时的显微镜未能消除使影像失真的色环，因而还不能清楚地辨认细胞结构。19世纪30年代，消色差显微镜问世，使人们得以观察到细胞的内部情况。1838～1839年施莱登和施万的细胞学说提出：细胞是一切动植物结构的基本单位。比较形态学者和比较解剖学者多年来苦心探求生物的基本结构单元，终于有了结果。细胞的发现和细胞学说的建立是观察和描述深入到显微领域所获得的成果，也是比较方法研究的一个重要成果。
实验的方法 前面提到的观察和描述的方法有时也要对研究对象作某些处理，但这只是为了更好地观察自然发生的现象，而不是要考察这种处理所引起的效应。实验方法则是人为地干预、控制所研究的对象，并通过这种干预和控制所造成的效应来研究对象的某种属性。实验的方法是自然科学研究中最重要的方法之一。17世纪前后生物学中出现了最早的一批生物学实验，如英国生理学家W.哈维关于血液循环的实验，J.B.van黑尔蒙特关于柳树生长的实验等。然而在那时，生物学的实验并没有发展起来，这是因为物理学、化学还没有为生物学实验准备好条件，活力论还占统治地位。很多人甚至认为，用实验的方法研究生物学只能起很小的作用。
到了19世纪，物理学、化学比较成熟了，生物学实验就有了坚实的基础，因而首先是生理学，然后是细菌学和生物化学相继成为明确的实验性的学科。19世纪80年代，实验方法进一步被应用到了胚胎学，细胞学和遗传学等学科。到了20世纪30年代，除了古生物学等少数学科，大多数的生物学领域都因为应用了实验方法而取得新进展。
实验方法当然包含着对研究对象进行某种处理，然而更重要的则是它的思维方式。用实验的方法研究某一生命过程，要求根据已有事实提出假说，并根据假说推导出一个可以用实验检验的预测，然后进行实验，如果实验结果符合预测，就说明假说是正确的。在这里，假说必须是可以用实验加以验证的，而且只有经过实验的检验，假说才可能上升为学说或理论。实验方法的使用大大加强了研究工作的精确性。19世纪以来，实验方法成为生物学主要的研究方法后，生物学发生巨大变化，成为精确的实验科学。
20世纪，实验方法获得巨大发展，然而单纯观察或描述方法，仍然是生物学的基本研究方法。生物体具有多层次的复杂的形态结构。每一个历史时期都有形态描述的任务。20世纪30年代出现了电子显微镜，使观察和描述深入到超微世界。人们通过电子显微镜看到了枝原体和病毒，也看到了细胞器的超微结构。由于细胞是生命的最小单位，是生命活动的最小的系统，因而揭示它构造上的细节，对揭示生命的本质具有重大的意义。
比较的方法在20世纪也有新的进展，它已经不限于生物体的宏观形态结构的比较，而是深入到不同属种的蛋白质、核酸等生物大分子化学结构的比较，如不同物种的细胞色素 C的化学结构的测定和比较。根据其差异程度可以对物种的亲缘关系给出定量的估计。
生物学实验技术在20世纪突飞猛进。随着现代物理学、化学的发展，生物学新的实验方法纷纷出现。层析、分光光度法、电泳、超速离心、同位素示踪、X 射线衍射分析、示波器、激光、电子计算机等相继应用于生物学研究。细胞培养、细胞融合、基因操作、单克隆抗体、酶和细胞固定化以及连续发酵等新技术纷纷建立，使生物学实验中对条件的控制更为有效、严格，观察和测量更为精密，这就有可能详尽地探索生物体内物质的、能的和信息的动态过程。生物学实验技术的发展使生物学取得一系列辉煌的成就。由新型的实验技术发展而来的生物工程，包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程，已经成为当代新技术革命的重要内容。
实验研究往往带有分析的性质。生物学实验分析已经深入到分子的层次，生物大分子本身并不具有生命属性，只有这些生物大分子形成细胞这样复杂的系统，才表现出生命的活动。没有活的分子，只有活的系统。在每一个层次上，新的生物学规律总是作为系统的和整体的规律而出现的。对于生物学来说，既需要有精确的实验分析，又需要从整体和系统的角度来观察生命。1924～1928年L.von贝塔兰菲提出系统论思想，认为一切生物是时空上有限的具有复杂结构的一种自然系统。1932～1934年，他提出用数学和数学模型来研究生物学。半个世纪以来，系统论取得了很大发展，涌现出许多定量处理系统问题的数学理论。生物学也积累了大量关于各个层次生命系统及其组成成分的实验资料。今天，对生命系统的规律作出定量的理论研究已经提到日程上来，系统论方法将作为新的研究方法而受到人们的重视。
专家提供：
Ⅶ 目前生物科技有什么最新发展成果
目前生物科技有什么最新发展成果
1.我国科学家发现阿尔茨海默症致病的新机制
2006年11月19日，国际着名学术期刊《自然·医学》网络版在线发表了中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所研究组关于β淀粉样蛋白产生过程新机制的最新研究成果。这项成果揭示了阿尔茨海默症致病的新机制，并且提示β2-肾上腺素受体有可能成为研发阿尔茨海默症的治疗药物的新靶点。
2.我国抗糖尿病新药研究取得开创性进展
中科院上海药物所科学家2006年在非肽类小分子胰高血糖素样肽-1受体激动剂的研究领域取得了重要进展，相关成果于2007年元月第一周发表在国际权威科学期刊《美国科学院院刊(PNAS)》网络版上。美国科学院院刊编辑部在向媒体的书面新闻发布中指出，这类口服有效的非肽类小分子激动剂有可能成为糖尿病、肥胖症和其他相关代谢性疾病的一种新型疗法。
3.揭示果蝇记忆奥秘，探索记忆的神经生物学基础
中科院生物物理研究所研究组关于果蝇的最新研究成果，揭示了果蝇的脑中并不存在一个通用的记忆中心，而是不同感觉记忆储藏在不同的区域里，并且像人类能记住图像的高度、大小、颜色等不同参数一样，果蝇的图像记忆也有对应的不同参数。通过对果蝇记忆基因的研究，可进一步运用到小白鼠、哺乳动物甚至人类身上，从而解决人类失眠、老年痴呆等精神性疾病。
4.饮用水质安全风险的末端控制技术与应用
为及时评价水质状况及应对突发事件，中科院生态环境研究中心和中科院广州地球化学研究所合作开发出适合末端水质监控的生物在线监测与预警技术，建立并完善生物毒性测试方法，在分子、细胞水平上形成一套适用于水质评估的技术体系。研究中开发的关键技术拥有自主知识产权，共产生发明专利22项，发表论文61 篇，其中SCI收录论文23篇。
5.美国科学家制出“仿生眼”助盲人恢复视力
美国科学家说，将可在两年内提供“仿生眼睛”植入手术，帮助数百万盲人恢复视力。
美国的研究人员已获准于两年内在五个治疗中心为50到70名病人安装这种“仿生眼睛”。
以希腊神话中百眼巨人阿古斯（Agrus）命名的“阿古斯二型”系统利用一个安装在眼镜上的照相机，把视觉信号传送到眼睛里的电极。
以前接受不够先进的人工视网膜移植手术的病人能够“看到” 光线、影像和物体的运动。但图像不够清晰。
一名失明者在1999年接受了这种手术，现在他上街时能够避开长的或较低的树枝，但看人时好像是看到一团黑影。
不过美国加州大学的科学家说，他们研造的“仿生眼睛”尝试从相机取得实时的图像，然后把它们变成微弱的电信号，输送到一个接收器后，在通过电极，刺激视网膜的视觉神经向大脑发出信号，让失明者能够“看到”景物。
这种新的装置比传统的人工视网膜更细小，但拥有多达60个电极，使解像度更高。而且面积只有一平方毫米，植入手术也更容易。
Ⅷ 近年来生物处理技术有哪些新发展
这个我知道！
技术的发展靠几年的时间是无法付诸实施的。
现在所谓的新技术大多是组合工艺，对原有技术进行优化组合。
最近用的比较多的有SBR\MBR\MBBR\CAOT\BAF等
希望能帮到你！
Ⅸ 现代生物技术在解决21世纪人类社会面临的重大方面所发挥的重要作用
加入WTO在我国经济生活中是件大事，它既带给我们巨大的发展机遇，也使我们遭遇到巨大的挑战。外贸形势说明：一场旷日持久的、空前惨烈的经济战已经打响。与生物技术密切相关的农业、医药等产业的状况也不容乐观。在这种激烈竞争形势下，中国企业必需学会积极发现并认真构筑自己赖以生存和发展的优势，在这当中打造企业自身的技术优势就具有特别重要的意义。
令人欣慰的是，在新世纪向我们走来的时候，生物技术掀起了它的第三个浪潮。1999年在“Current Opinion in Microbiology”杂志的一篇文章中写到：继医药和农业之后，广泛认为工业生物催化将是生物技术的第三个浪潮。还有，1999年底在美国加利福尼亚召开了一个学术讨论会后出版了一本题为“新生物催化剂：21世纪化学工业的基本工具”的专门性书籍。这些迹象表明：以生物催化为核心内容的工业生物技术在支撑新世纪社会进步与经济发展的技术体系中的地位已经被提到空前的战略高度。笔者认为：正在向我们走来的“生物技术的第三个浪潮”对我国21世纪的经济发展将是个不可多得的机遇。本文将讨论这次技术革命的社会需求、技术内涵、具体实例以及这个新浪潮对产业结构所可能带来的影响。
人类几千年的文明史证明，一次技术革命的出现必然与以下两个因素有密切相关：首先要有对新技术革命的强烈的社会需求；其次是必需拥有充满活力的创新技术。
1 社会需求
恩格斯说过：“社会一旦有技术上的需要，则这种需要就会比10所大学更能把科学推向前进”。当今人类社会面临人口、环境、资源、疾病等多种危机。人类急需从这些危机中摆脱出来，进入一个理想的可持续发展的轨道。在这个过程中，包括生物技术在内的高技术的发展和应用将可能发挥重要作用。
1．1 环境压力
人类的生存环境正在迅速恶化，环境污染已经成为制约人类社会发展的重要因素。
在水环境方面，根据近年我国政府的环境公报的统计数据，我国年废水排放量达416亿吨，其中工业废水排放量和生活污水排放量各半。中国主要河流有机污染普遍，面源污染日益突出，主要湖泊富营养化严重。我国近岸海域海水污染严重，近海环境状况总体较差，海洋环境污染恶化的趋势仍未得到有效控制。作为海洋污染的综合指标之一的赤潮，仅1999年，中国海域共记录到15起。
在大气环境方面，全国废气中二氧化硫排放总量1857万吨、烟尘排放总量1159万吨、工业粉尘排放量1175万吨。中国的大气环境污染仍然以煤烟型为主，主要污染物为总悬浮颗粒物和二氧化硫。少数特大城市属煤烟与汽车尾气污染并重类型。酸雨污染范围大体未变，污染程度居高不下。
在陆地环境方面，全国工业固体废物产生量为7．8亿吨，工业固体废物累计贮存量64亿吨。工业固体废物的堆存占用大量土地，并对空气、地表水和地下水产生二次污染。削减工业固体废物产生量是我国污染物排放总量控制的重要内容之一。有些地区已经形成垃圾围城、蓝天绿水不再的可怕局面。
以上情况说明：我国环境污染的规模已经达到十分严重地步。寻求已污染环境的治理措施，发展防止新的污染发生的技术已经成为社会可持续发展的当务之急。
微生物是自然界基本的循环器，微生物及其酶系可以有效分解纤维素、木质素、脂肪、烷烃、芳香烃、某些人工多聚物等等，因此微生物可以在造纸、石油化工、纺织印染、食品加工、炸药、冶金、杀虫剂、除草剂、洗涤剂、电镀、生活污水等污染环境的治理中发挥巨大作用。例如最成熟的活性污泥废水处理技术就是依靠微生物的作用。毋庸置疑，生物技术是解决环境污染的一种基本工具，它能提供保护环境、恢复环境所必须的许多手段。
近30年来现代生物技术的多数内容已经渗透到环境工程领域中。有应用前景的领域包括废物的高效生物处理技术、污染事故的现场补救、污染场地的现场修复技术、可降解材料的生物合成技术等许多方面。具体环境生物技术内容包括构建高效降解杀虫剂、除草剂、多环芳烃类化合物等污染物的高效基因工程菌和具有抗污染特性的转基因植物，无废物、无污染的“绿色”生产工艺，高效污水处理生物反应器，废物资源化，PCR技术及其他环境监测技术等。以上内容涉及重组DNA技术、固定化技术、高效反应器技术等单元技术及其技术组合的应用。
环境污染治理产业已经形成了一个巨大的市场，1990年为1900亿美元；2000年为3100亿美元，世界市场平均增长率达5％。但是其中环境生物技术(主要指微生物菌剂和部分环境监控工程)所占市场分额还十分有限。
1．2 资源压力
当今人类社会面临的第二个问题是资源压力。我们应该十分清醒地意识到“一次性能源的末日已经不远”已成为一个无须更多争论的前景。石油剩余储量1400亿吨，而年开采量为32亿吨，计算下来43年告罄!
在交通运输能源结构中石油大约占97％，随着石油资源不可避免的枯竭，在过去20年中，无论政府或工业部门都在十分积极地开发交通运输的代替燃料。一个正在成长、但尚存争论的替代燃料是发酵法生产的乙醇。任何农业国家都可以用现行技术生产燃料乙醇，其中美国发酵生产燃料乙醇的原料是玉米葡萄糖，而巴西则是蔗糖。汽车制造商目前生产的汽车都可以用混合有10％或85％燃料酒精(E85)的燃料。巴西用甘蔗年生产120亿升乙醇，以22％比例与汽油混合，或者可用近100％的乙醇。美国用玉米年生产50亿升乙醇，上百个加油站能提供E85号燃油。
目前的问题是需要政府的财政补贴才能维持燃料乙醇的正常生产。令人高兴的是从非食品植物发酵生产燃料乙醇的研究取得可喜进展。通过预处理、酶的应用和发酵工艺的改进，把各种农业下脚料，诸如玉米、稻、麦秸秆、甘蔗废料、废纸等统称为“biomass”的一些物质转化为燃料乙醇。这样一来，有希望进一步降低燃料乙醇的生产成本。历史上酒精的价格曾经从每升1．22降到0．31美元。如果酶法加工和生物量利用技术得以进一步改进，预期到2015年，价格还会降到0．12—0．13美元。乐观地估计，到时候即使没有政府的价格补贴政策，乙醇也可以取代汽油。
现代化工中差不多全部人工高分子聚合物的出发原料都来自石油或煤炭。全球庞大的化学工业对一次性矿业资源的过分依赖，使人类社会所面临的资源短缺形势更加雪上加霜。2002年6月在加拿大多伦多刚刚闭幕的Bi02002国际大会上有一个专题讨论会，来自不同国家的科学家认为：一个全球性的产业革命正在朝着以碳水化合物为基础的经济发展。科学家们已经预测：当今高分子化工的碳氢化合物时代将逐步让位于碳水化合物时代。目前正在开发的多聚乳酸、多聚赖氨酸、多聚羟基丁酸、燃料乙醇以及各种功能寡糖等可视为这个碳水化合物时代来临的前奏。
2 技术平台
上个世纪70年代以来，在生物技术基础性研究工作的带动下已经建立了基因工程、蛋白质工程、代谢工程、组合生物合成、生物催化工程及其他一系列工程体系和技术平台。这是第三个浪潮又一个必要条件。以下本文以发现新酶为例，简述这类技术平台的科学内涵。
对于工业目的，生物催化剂的吸引力不外乎高效率的催化作用及对底物结构严格的选择性。
当然，另一方面，生物催化剂用于工业目的也面临着一些挑战。首先，酶虽然有其令人满意的周转数(turnover numbers)，即单位活性位点在单位时间内可以催化产生较大数量的产物。可是大多数酶的分子量很大，却只有一个唯一的活性位点。这样一来，单位质量的催化剂的催化效率有时候就显得很低。其次，酶一般是不大稳定的，在大多数工业系统中则很难采用这种脆弱的催化剂。最后，现有技术水平尚难保证以工业规模生产出各种物美价廉的生物催化剂。以上三条可概括为酶的可用性、稳定性和可生产性。在考虑把生物催化剂用作工业酶之前，以上三个难点必须加以克服。因此人们急需发现或创造新一代生物催化剂。近年，由于在新技术方面取得了许多新突破，又重新燃起了人们对酶在工业上应用的巨大兴趣。
发现或创造新一代生物催化剂的技术平台包括天然生物多样性的筛选、基因组测序、定向进化、噬菌体展示、理性设计、化学修饰、催化性抗体和核酶等。这里仅就与发现和创造新工业酶密切相关的前四项内容作些介绍和讨论。
2．1 生物多样性
自然界蕴藏着巨大的微生物资源，但是人类至今对极端环境微生物(extremophiles)和未培养微生物(unculturable microorganisms)两个资源宝库涉足不深，所以研究开发潜力极大。
可以预期，人们能从嗜酸、嗜碱、嗜冷、嗜热、嗜盐、嗜压等等极端微生物中获得许多有价值的酶、蛋白质以及其他活性物质。在过去几年中，随着重组酶生产技术的开发，使人们有可能从更广泛的来源获取更廉价的酶。近年在这方面取得的进展在一定程度上得益于极端微生物培养技术的进步，更得益于把极端微生物的基因转移到常用受体微生物宿主能力的提高。如此一来，人们有理由相信：在温和、便宜的生长条件下就可以生产出对极端环境具有耐受性能的生物催化剂来。
另外据知，能够在实验室培养的微生物的种类仅占自然界中微生物总数的不到1％!也就是说，还有99％的不可培养的微生物等待着我们用非常规手段加以研究。作为微生物资源研究和开发领域里的一个重大探索，可以采用最新的分子生物学方法，绕过菌种分离纯化这一步骤，直接在自然界中寻找有开发价值的微生物基因。把来源于未经培养的微生物的DNA克隆到业经培养驯化的宿主生物体中，然后用高通量筛选技术从重组的克隆里筛选为新酶编码的基因。
微生物世界展示给人类如此巨大的机会使我们兴奋不已，一些有识之士指出：未知的微生物世界或许是地球上最大的未开发的自然资源，能充分利用这个微生物资源宝库的国家必将取得发展的先机。
2．2 基因组测序
随着DNA测序能力的提高，对序列的分析能力也得到加强，于是可以发现许多新的基因。通过同已知基因序列进行比较来推断新基因表达产物的基本酶活性。当然目前的技术水平还不足以推断出这些酶性质的许多细节。因此必须表达这些新发现的基因，以确定它们在一个特定的过程中是否确实有用。假定，从一种生物体来源的所有的酶在它的正常生长温度下都有功能，那么来自超级嗜热微生物的DNA序列就能成为寻找在沸点附近仍然有功能的酶的合理起点；同样可以认为，嗜冷微生物的基因则可能成为在零度仍然具有功能的酶的可能来源。
因特网最新资料表明：大约60种微生物的基因组序列已经完成，另外还有近200种微生物基因组预期很快就可以完成。测序工作的努力已经揭示了数万个新基因，主要的是编码酶的一些基因，其中大约三分之一可以被归到“有功能”的家族里，这是一个十分丰富、而且每天都在增加的新工业酶后选者的来源。相信随着基因组时代的到来，将会有大量新的工业酶被人类发现。
2．3 定向性进化
在以发现工业酶为主要目标的所有技术中，定向进化(directed evolution简称DE)可能是最强有力的一种。DE是一种快速而廉价的发现各种新酶的方法。这类新酶在特定的条件下应该比天然酶工作得更好。DE模拟自然进化，这种进化取决于从多样性群体中选择合适“个体”，这里的“个体”就是酶。DE是定向的，意思是研究者通过一步步改进使选择的各种酶要符合一定预期的标准。DE从克隆拟改进的酶的基因起始。分离到的基因通过体外突变使其多样性得到加强。然后，克隆这些突变株的DNA，并且在通常的受体中表达，分析表达产物的酶活力，选择最好的变异株克隆。它的基因又作为下一轮筛选的新起点。使用这一方法需要掌握两项重要的支撑技术，即DNA重排(DNA shaffling)和高通量筛选技术。
2．4 噬菌体展示
该技术最初是用于鉴定和分离蛋白质的一些结构域，该结构域能够牢固地结合到别的分子上。但是近年这个核心技术又经过进一步设计和发展，致使拟被改良的酶在理论上也可充当被鉴定和分离的靶子。噬菌体展示最简单的形式涉及把小段靶子DNA，(该DNA应该是突变和筛选的靶子)插入噬菌体的基因组中，其插入位置要求其编码的蛋白质结构域能够出现在噬菌体颗粒的表面上。靶子基因的突变导致各种不同的结构域在表面上展示，如果各种不同的结构域的任何一个能足够牢固地结合到一种固定化底物上，则编码这个结构域的颗粒便粘到这一固定相上，借以把它们从未结合的结构域分开。然后把结合的噬菌体从固定化的底物上洗脱下来，收集之，增殖之。重复这一过程则可以增加获得具有优良品质酶的几率。
3 两个实例
以下结合本实验室的研究工作举两个实例。一个是酶制剂L—天冬酰胺酶；另一个是氨基酸，L—天冬酸。这两个例子在我们讨论的生物技术第三个浪潮这个主题下有一定的代表性。
3．1 L-天冬酰胺酶
作为抗白血病首选药物的L—天冬酰胺酶早就用大肠杆菌发酵的方法生产，但是生产和应用至少存在两个问题。一个问题是细胞形成酶的能力很低；另一个问题是酶在体内半衰期短。这两个问题的存在导致药物生产成本过高，加大了患者的负担。
本实验室借助基因工程技术提高了酶合成能力，首先从大肠杆菌获得编码该酶的基因，体外重组之后再转化到大肠杆菌体内，不同的是强化了上游调控元件，便大大提高了酶合成能力40多倍!
本实验室解决半衰期短和稳定性差的策略是制备L—天冬酰胺酶—抗体的融合蛋白。首先从噬菌体抗体库中筛选得到L—天冬酰胺酶(ASNase)的保护性抗体scFv46，然后构建融合蛋白scFv-ASNase及ASNase—scFv。稳定性测定结果表明：这两种融合蛋白比天然ASNase的抗蛋白酶降解的能力强，并将天然ASNase的体外半衰期由2小时分别提高到9小时和6小时，另外，二者对高温及低pH条件都具有较强的抗性。通过计算机模拟技术，预测了融合蛋白ASNase—scFv及scFv—ASNase的三维结构，并与报道的天然ASNase的三维结构进行比较分析。通过结构分析并结合上述的实验结果，提出scFv的保护机制是scFv的空间阻碍效应(如封闭蛋白酶作用位点)与改变酶分子静电势表面的综合作用结果。
借助完全基因组序列信息进一步提高L—天冬酰胺酶的稳定性的新尝试。通过近年中国科学院一个科学家小组的不懈努力，完成了一种极端嗜热微生物长达2689443 bp全部基因组的测序研究工作。为进一步提高L—天冬酰胺酶的稳定性并延长该药的体内半衰期，我们在这方面作出了的新努力，即试图借助完全基因组序列信息，从一株极端嗜热微生物中寻找稳定性更好的L—天冬酰胺酶。
本实验室已经测知E．coli L—天冬酰胺酶的氨基酸序列及为其编码的基因核苷酸序列。在上述极端嗜热微生物的完全基因组序列数据库中搜寻E．coli L—天冬酰胺酶的结构类似物，结果在No．967号基因编码的蛋白质中，发现了一个一级结构与L—天冬酰胺酶十分相似的蛋白质。其中35％(115／323)的氨基酸完全一样，另有52％(171／323)的氨基酸相似。因此，有理由相信在这株极端嗜热微生物中很有可能存在一个与E．coli L—天冬酰胺酶有类似功能的蛋白质。又鉴于该基因来自极端嗜热微生物，预期这个蛋白质还将会具有更好的热稳定性。当然，一切结论将留待通过对该基因的克隆、表达、产物的分离和功能分析的结果予以最后的证实或澄清。
3．2 L—天冬酸
通常的生产方法是用富含L—天冬酸酶的微生物细胞，经过固定化处理后，将底物反丁烯二酸转化为L—天冬酸。本实验室早期也曾作过一些工作并且投入生产应用。在2000年柏林生物技术大会上得知，日本一个公司采取一系列改进措施，使生产工艺水平大大提升了一步。首先为解决酶合成能力低下问题，也是采用基因工程技术，提高合成能力50倍；固定化酶的通透性问题因采用离子交换性质的材料而得以解决；反应热—反应器设计及降低反应温度，从37℃降低到20℃；消除了污染环境的副产物硫酸铵，代之以能重复使用的反丁烯二酸铵；正在开辟L—天冬酸的新用途，用于制造多聚L—天冬酸酶。这个经过改进的新工艺既是先进的、高效的，又是绿色的、环保的。使这一产品的生产工艺几乎达到尽善尽美的地步，代表了21世纪传统产业改造的方向。
4 产业结构
我们正处在这样一个时代：社会经济发展所遇到的一些重大障碍有待工业生物技术去解决；科学技术的迅速发展形成了一批先进的技术平台；许许多多实例说明生物技术的第三个浪潮正在向我们走来。我们相信：在这第三个浪潮中，中国和世界工业生物技术产业结构将会发生巨大的变化。
上世纪工业生物技术产业格局大体上包括抗生素、维生素、氨基酸、有机酸、(醋酸、乳酸、柠檬酸、衣康酸、苹果酸、葡萄糖酸等)、酶制剂、单细胞蛋白、溶剂(丙酮、丁醇)、乙醇、核酸、核苷酸等等。传统产业的全面技术改造：向高产、优质、高效、资源节约、环境友好型过度，还肯定诞生一批新产业，包括生物材料产业、生物能源产业、生物化工产业及环境生物技术产业等等。
Ⅹ 最近有哪些生物工程的最新进展
生物工程又称生物技术或生物工艺学。它是在生命科学的最新成就与现代工程技术相结合的基础上，利用诸如基因重组、细胞融合、固定化酶、固定化细胞和生物反应器等技术，对生物系统加以调控、加工，从而进行物质生产的综合性科学技术。
从严格的意义上说，生物工程的发展历史很短。分子生物学、分子遗传学、微生物
学、生物化学、免疫学、细胞生物学和生物反应器等生化工程技术的发展为这门综合性科学技术的形成提供了基础。它主要包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等4个方面,已不同程度地开始在农业上研究、应用。
生物技术在农业的应用是非常的广泛的，在我们的生活中已经屡见不鲜，现代生物技术主要是基于基因修饰的理论、利用重组DNA技术，包括了发酵工程、遗传工程、细胞工程、酶工程、组织培养、生物反应器等处理生物性材料和物质的方法，目前已在农牧业、医药保健业等方面取得了巨大的成就，而且不断地、快速地向食品行业渗透和发展。那么生物技术在食品和农业领域的应用现状，运用生物技术对农作物品质进行改良，已生产出许多高品质的新品种，除延熟保鲜的果蔬外，还有有益于健康的植物油、增强营养价值的食品、富含抗癌蛋白质的大豆、高营养饲料等都是可以满足人民。如在作物育种上就利用了孟德尔发现遗传规律的，但是传统的常规育种技术利用有性杂交技术进行基因重组，工作效率低且工作量大而繁琐，目的基因的出现有时不决定于育种者的意志，况且远缘杂交不亲和性，可供选择基因的局限性一直困扰着育种者，一个有成就的育种者通过艰苦的田间观察，选择鉴定，一生中也不见得能育出几个品种。有了转基因技术则不同了，转基因技术不仅打破了生物间的界限，不同种、属亲缘等问题，而且目的基因是可操作的，只要是想得到的，符合人类需求、有益于人类、有益于环境的基因都可以应用到育种中来，育种效率大为提高。目前生物技术在棉花、水稻、玉米、大豆、油菜等农作物中都已经有了转基因品种。