如何利用生物技术帮助解决四大问题

❶ 生物技术有何应用

生物技术，是20世纪70年代初开始兴起的一门新兴的综合性应用学科，尽管起步晚，但是发展迅速，是解开生命之谜、创造新物种的钥匙。比尔盖茨在1996年说过：“生物科技将像电脑软件一样改变这个世界。”科学家预言，生物将取代物理。未来的时代不再是矿物时代而是生物时代，谁掌握了先进的生物技术，谁就将主宰未来。

一、生物工程技术的基础

生物技术包含一系列的技术，它可利用生物体或细胞生产我们所需要的生物，这些新技术包括基因重组、细胞融合和一些生物制造程序等等。其实人类利用生物体或细胞生产我们所需要生物的历史已经非常悠久，例如在1万年前开始耕种和畜牧以提供稳定的粮食来源，6000年前利用发酵技术酿酒和做面包，2000年前利用霉菌来治疗伤口，1797年开始使用天花疫苗，1928年发现抗生素盘尼西林等。既然人类使用生物科技的历史这么久，为什么近年来生物技术又突然吸引大家的注意呢。这是因为20世纪中期，人类对构成生物体最小单位，即细胞及控制细胞遗传特征的基因有了更深入的了解，20世纪70年代又发展出基因重组和细胞融合技术。由于这两项技术可以更有效、更快速地让细胞或生物体生产出我们所需要的新物质，且适合工业或农业量产，因此从20世纪80年代开始，造就了一个新兴的生物科技产业。

生物工程技术包括五大工程，即基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和生物反应器工程。在这五大领域中，前两者作用是将常规菌（或动植物细胞株）作为特定遗传物质受体，使它们获得外来基因，成为新物种。后三者的作用则为新物种创造良好的生长与繁殖条件，进行大规模的培养，以充分发挥其内在潜力，为人们提供巨大的经济效益和社会效益。

1.基因工程

随着DNA的内部结构和遗传机制的秘密一点一点呈现在人们眼前，生物学家不再仅仅满足于探索、揭示生物遗传的秘密，而是开始跃跃欲试，设想在分子的水平上去干预生物的遗传特性，这种分子水平的干预是这样实现的：将一种生物的DNA中的某个遗传密码片断，连接到另外一种生物的DNA链上去，将DNA重新组织一下，设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型。这与过去培育生物繁殖后代的传统做法完全不同，它很像技术科学的工程设计，即按照人类的需要把这种生物的这个“基因”与那种生物的那个“基因”重新“施工”，“组装”成新的基因组合，创造出新的生物。这种完全按照人的意愿，由重新组装基因到新生物产生的生物科学技术，就被称为“基因工程”，或者称之为“遗传工程”。

基因工程在20世纪取得了很大的进展，这至少有两个成功典范。一是转基因动植物，一是克隆技术。转基因动植物由于植入了新的基因，使得动植物具有了原先没有的全新的性状，这引起了一场农业革命。如今，转基因技术已经开始广泛应用，如抗虫西红柿、生长迅速的鲫鱼等。1997年世界十大科技突破之首是克隆羊的诞生。这只叫“多利”的母绵羊是第一只通过无性繁殖产生的哺乳动物，它完全秉承了给予它细胞核的那只母羊的遗传基因。“克隆”一时间成为人们注目的焦点。

2.细胞工程

指应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的理论与方法，按照人们的需要和设计，在细胞水平上重组细胞的结构和内含物，以改变生物的结构和功能，快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的生物工程技术。细胞工程的优势在于避免了分离、提纯、剪切、拼接等基因操作，只需将细胞遗传物质直接转移到受体细胞中就能够形成杂交细胞，因而能够提高基因的转移效率。通俗地讲，细胞工程是在细胞水平上动手术，也称细胞操作技术，包括细胞融合技术、细胞器移植、染色体工程和组织培养技术。通过细胞融合技术，可以培育出新物种，打破了传统的只有同种生物杂交的限制，实现物种间的杂交。这项技术不仅可以把不同种类或者不同来源的植物细胞或者动物细胞进行融合，还可以把动物细胞与植物细胞融合在一起。这对创造新的动植物和微生物品种具有前所未有的重大意义。

3.酶工程

酶工程又称生物转化反应，是利用生物学方法以酶为催化剂，使一种物质迅速转化为另一种物质的技术。它不需要传统的化学转化所必不可少的高温、高压、强酸、强碱等条件，节省能源，效率极高。酶工程最突出的成就是微生物发电。最原始的酶工程要追溯到人类的游牧时代。那时候的牧民已经会把牛奶制成奶酪，以便于贮存。他们从长期的实践中摸索出一套制奶酪的经验，其中关键的一点是要使用少量小牛犊的胃液。用现代的眼光看那就是在使用凝乳酶。此后，在开发使用酶的早期，人们使用的酶也多半来自动物的脏器和植物的器官。例如，从猪的胰脏中取得胰蛋白酶来软化皮革；从木瓜的汁液中取得木瓜蛋白酶来防止啤酒混浊；用大麦麦芽的多种酶来酿造啤酒；等等。然而，随着酶的开发应用的扩展，这些从动植物中取得的酶已经远远不能满足人们需要了。人们把眼光转向了微生物。

微生物是发酵工程的主力军。在发酵工程里（或者说在自然界也一样），微生物之所以有那么大的神通，能迅速地把一种物质转化为另一种物质，正是因为它们体内拥有神奇的酶，正是那些酶在大显神通。说到底，发酵作用也就是酶的作用。

微生物种类繁多，繁殖奇快。要发展酶工程，微生物自然应该是人们获取酶、生产酶的巨大宝库、巨大资源。事实上，目前酶工程中涉及的酶绝大部分来自于微生物。

酶工程，可以分为两部分。一部分是如何生产酶，一部分是如何应用酶。用微生物来生产酶，是酶工程的半壁江山。

4.发酵工程

指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术。发酵工程的内容包括菌种选育、灭菌、接种和产品的分离提纯（生物分离工程）等方面。

5.生物反应器工程

生物反应器是指为细胞增殖或生化反应提供适宜环境的设备，它是生物反应过程中的关键设备。生物反应器的结构、操作方式和操作条件的选定，对生物化工产品的质量、收率（转化率）和能耗有直接影响。生物反应器的设计、放大是生化反应工程的中心内容，也是生物化学工程的重要组成部分。从生物反应过程说，发酵过程用的生物反应器称为发酵罐；酶反应过程用的生物反应器则称为酶反应器。另一些专为动植物细胞大量培养用的生物反应器，专称为动植物细胞培养装置。顾名思义，生物反应器工程就是研制各种生物反应器的工程。

基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程不是孤立存在的，而是彼此互相关联、互相渗透。例如用基因重组技术和细胞融合技术可以创造出许多具有特殊功能和多功能的工程菌和超级菌，再通过微生物发酵来产生新的有用物质。再如酶工程和发酵工程相结合，可以改革发酵工艺，大大提高产量。

二、神秘的军事生物技术

在引发21世纪武器装备革命性变化的高新技术中，迅速兴起的生物技术发展势头正猛。未来的武器装备、后勤保障和军用医药等各个方面，都将离不开生物技术的支撑。有识之士认为，现代化生物武器是一支重要的威慑力量，在未来战场上，比原子弹更可怕。

以生命科学为基础的综合性技术——生物技术将成为军事高技术的制高点。

1.人称“种族武器”和“世界末日武器”的基因武器

基因武器就是在生物遗传工程技术的基础上，用人为的方法，按照军事上的需要，利用基因重组技术，复制大量致病微生物的遗传基因，并制成生物战剂放入施放装置内所构成的武器。它能改变非致病微生物的遗传物质，使其产生具有显着抗药性的致病菌，利用人种生化特征上的差异，使这种致病菌只对特定遗传特征的人们产生致病作用，从而有选择地消灭敌方有生力量。因此，科学家们也称这种“只对敌方具有残酷杀伤力，而对己方毫无影响”的新型生物武器为“种族武器”。按照美国国家人类基因组研究中心的报告，由多国联手开展的人类基因组计划，预计于2003年完成，届时将可排列出组成人类染色体的30亿个碱基对的DNA序列，揭开生命与疾病之谜。一旦不同种群的DNA被排列出来，就可以生产出针对不同人类种群的基因武器。

基因武器杀伤力极强，远非普通的生物战剂所能比拟。据估算，用5000万美元建造一个基因武器库，其杀伤效能远远超过50亿美元建造的核武器库。某国曾利用细胞中的脱氧核糖核酸的生物催化作用，把一种病毒的DNA分离出来，再与另一种病毒的DNA相结合，拼接成一种具有剧毒的“热毒素”基因战剂，用其万分之一毫克就能毒死100只猫；倘用其20g，就足以使全球55亿人死于一旦。正因为如此，国外有人将“基因武器”称为“世界末日武器”。科学家认为，不能排除随着基因操作等知识的日益普及，基因技术被用于制造基因武器的可能。甚至有人预测，基因武器将在5至10年内出现。

2.威力巨大的生物炸弹

利用生物技术制造炸药，生产过程简单，成本低，燃烧充分，爆炸力强，威力比常规炸药大3～6倍。用生物炸药制成的武器战斗可使武器的战术、技术性能提高一个数量级。

3.智能化的军用仿生导航系统

自然界中许多动物具有导航能力。研究发现，鸟体的导航系统只有几毫克，但精确度极高，探测误差小于0.03微瓦/平方米。目前已有一些国家在利用生物技术手段模拟动物的导航系统来简化军事导航系统，以提高精度，缩小体积，减轻重量，降低成本，增强在复杂条件下的导航能力。

4.敏锐的军用生物传感器

把生物活性物质，如受体、酶、细胞等与信号转换电子装置结合成生物传感器，不但能准确识别各种生化战剂，而且探测速度快、判断准确，与计算机配合可及时提出最佳的防护和治疗方案。美国国防部于1990年将生物传感器列入国防关键技术，2000年就制造出了机器人生物传感器。生物传感器还可通过测定炸药、火箭推进剂的降解情况来发现敌人库存的地雷、炮弹、炸弹、导弹等装备的数量和位置，它将成为实施战场侦察的有效手段。

5.取之不尽的军用生物能源

目前主战兵器的机动装备大都以汽油、柴油为燃料，跟踪补给任务重、要求高。生物技术可利用红极毛杆菌和淀粉制成氢，每消耗1克淀粉就可生产出1毫升氢。氢和少量燃料混合即可替代汽油、柴油。这样，机动装备只需要带少量的淀粉，就能进行长时间远距离的机动作战。日本、加拿大等国把细菌和真菌引入酵母，酶解纤维生产酒精，或用基因工程方法使大肠杆菌把葡萄糖转化为酒精，代替汽油或柴油，可随时为军队的机动装备提供大量的生物燃料。

6.奇异的军用生物装具

即利用生物技术就地取材提供高能量的作战军需品。如美国陆军研究发展和工程中心已经从织网蜘蛛中分离出合成蜘蛛丝的基因，从而能够生产蛛丝；还可将基因转移到细菌中生产可溶性丝蛋白，经浓缩后可纺成一种特殊的纤维，其强度超过钢，可用于生产防弹背心、防弹头盔、降落伞绳索和其他高强度轻型装备。

7.疗效快捷的军用生物医药

生物技术可以制造新的疫苗、药物和新的医疗方法。如利用生物技术生产血液代用品，已受到世界各国的重视，人造血液可望缓解战场上血浆的供需矛盾。利用生物技术生产的高效伤口愈合材料，有望进行大规模生产。科学家正研究用重组工程菌进一步提高壳多糖（有促进伤口愈合功能）的产量。美国一些公司与陆军医疗中心正在从事用生物技术合成“人造皮肤”的研制工作。

8.不可思议的军用仿生动力

人和动物的肌肉具有惊人的力量，人体全身的600余块肌肉朝一个方向收缩，其力量可达25吨！目前，军事仿生专家已用聚丙烯酸等聚合物制成了“人工肌肉”，把它放入碱或酸介质中，便能产生强烈的收缩或松弛，直接把化学能转变成机械能。为尽快制造出实用的肌肉发动机，专家们设想用胶原蛋白作材料。胶原蛋白分子呈螺旋状结构，类似弹簧。将其浸入溴化锂溶液后即迅速收缩，从而做功，用纯水洗去溴化锂，胶原蛋白就恢复到原来长度。这种“肌肉发动机”没有齿轮、活塞和杠杆，故体积小、重量轻、无噪音、操作简便，还省去了体大笨重易燃易爆的油箱，用来制造兵器，可大大提高机动力和生存力。

9.怪异的军用动物武器

训练动物参战，自古有之。但人们运用生物工程技术，创造一些“智商”高、体力强、动作敏捷和繁殖速度快、饲养简单的动物，去充当“战斗动物兵”并非遥远。1992年，世界上第一头带有人类遗传特征的短吻、小眼睛、大耳朵、被称为“阿斯特里德”的猪，在伦敦降生了。到第二年，英国就有37头猪带上了人类基因。科学家的目的是为了实现跨物种器官移植，以解决目前移植手术中器官来源不足的难题。但由此不难想象，随着基因技术的发展，用这一技术“杂交”出一些怪物，甚至“人造人”，完全是有可能的。

此外，生物加工处理技术在军事领域也有广泛的应用。目前正在研究的课题有：生化战剂的洗消、危险废物的生物降解、生物除雷、生物防核污染等。已经初步研制出了无腐蚀、低成本、高速度、便于携带的清洗生化战剂的生物酶，清除残余地雷、水雷，降解TNT炸药的生物体和能除去铀、镭、砷等有毒有害元素的微生物。

❷ 微生物在治理环境污染方面有哪些应用

一、微生物在治理环境污染方面的应用：

1、运用环境微生物手段既可以修复受污染天然水体生态，如湖泊、河道和港湾，还可以修复污染土壤生态，尤其是残留农药污辱的农田土壤和油田开采过程中被原油污染的土壤。

• 给水体投加除碳（有机碳）、除氮菌株，正成为一项消除水体富营养化的可行技术措施。

• 给土壤添加除油（矿物油）菌株，已成为一项成熟的修复油污土壤的技术措施。

2、污染物降解菌可用于处理污水及固体废弃物。

• 对于生活垃圾、禽畜粪便、农业废弃物等非有毒有害固体废弃物来说，投降解菌者，污染物去除率高、发酵温度高、发酵周期短。

• 对于有毒有害工业固体废弃物来说，投加有专性降解功能的菌株，更是不可缺少的技术措施。

3、微生物还用于污染物的互不性检测方面：如发光细菌法，已被定为国家标准（GB）方法和世界标准（ISO）方法。

二、几项已经开发多年，接近产业化的微生物技术：

1、微生物脱硫技术：

近年来研究人员把煤的物理选煤技术之一的浮选法和微生物处理相结合，即把煤粉碎成微粒与水混合，并将微生物加入溶液中，让微生物附着在黄铁矿表面，使其表面变成亲水性，能溶于水。在浮选中其难以附着在气泡上，下沉至底部，从而把煤和黄铁矿分开。由于它仅处理黄铁矿的表面，因此脱硫时间只需数分钟即可，从而大幅度缩短了处理时间，可脱除无机硫约70%。

2、微生物制浆和微生物漂白技术：

造纸工业中的制浆和漂白工序是污染物产生的主要工序。与化学法相比，虽然机械法制浆可以大大提高纸浆得率，从而节省大量林木资源。但是，磨木浆的能量消耗很大，而且成品纸的强度等质量性能不如硫酸盐浆，因而限制了这项技术的发展。微生物技术可以帮助解决这些问题，其中最具吸引力和挑战性的是微生物制浆与微生物漂白。利用微生物与微生物酶类进行微生物制浆与微生物漂白具有很大的优势和潜力，因为微生物极易生长繁殖，酶催化反应具有高度专一性，反应条件温和，并且高效无污染。

3、污染土壤的微生物修复：

自本世纪70年代以来，发达国家就十分重视微生物技术在环境领域的应用，并开展了大规模的科研活动。已开发了一系列的微生物技术及其产品，并在世界上广泛应用于污水处理、大气净化及污染环境介质治理等诸多方面。当前，环境微生物技术在国际上已进入蓬勃发展的轨道。随着全球范围内对环境保护的高度重视和越来越严厉的环境法，市场对环境微生物技术的需求越来越广泛。

我国的微生物技术处于刚刚起步阶段。该技术的进一步开发需要得到社会、同行及主管部门的广泛支持，大力开展以污染控制技术为主体的微生物技术的研究，将大力推进微生物技术在环境保护中的应用，并发展带动整个环保科技的发展，解决我国目前和未来面临的严峻的环境保护问题，并为环保市场提供高品质的环境保护高技术。应该充分认识到环境保护和社会、经济发展的重大意义。

❸ 生物技术的四大工程是什么

生物技术的四大工程是基因工程、发酵工程、细胞工程、酶工程。

1、基因工程（genetic engineering）又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。

2、发酵工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。

3、细胞工程是生物工程的一个重要方面。总的来说，它是应用细胞生物学和分子生物学的理论和方法，按照人们的设计蓝图，进行在细胞水平上的遗传操作及进行大规模的细胞和组织培养。当前细胞工程所涉及的主要技术领域有细胞培养、细胞融合、细胞拆合、染色体操作及基因转移等方面。

4、酶工程（英语：Enzyme engineering）又称蛋白质工程学，是指工业上有目的的设置一定的反应器和反应条件，利用酶的催化功能，在一定条件下催化化学反应，生产人类需要的产品或服务于其它目的的一门应用技术。

(3)如何利用生物技术帮助解决四大问题扩展阅读：

1、酶工程应用

酶作为一种生物催化剂，已广泛地应用于轻工业的各个生产领域。近几十年来，随着酶工程不断的技术性突破，在工业、农业、医药卫生、能源开发及环境工程等方面的应用越来越广泛。

2、细胞工程应用

细胞工程作为科学研究的一种手段，已经渗入到生物工程的各个方面，成为必不可少的配套技术。在农林、园艺和医学等领域中，细胞工程正在为人类做出巨大的贡献。

3、基因工程应用

运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。

4、发酵工程应用

（1）在医药工业上的应用：基于发酵工程技术，开发了种类繁多的药品，如人类生长激素、重组乙肝疫苗、某些种类的单克隆抗体、白细胞介素－2、抗血友病因子等。

（2）在食品工业上的应用：

主要有三大类产品，

一是生产传统的发酵产品，如啤酒、果酒、食醋等；

二是生产食品添加剂；

三是帮助解决粮食问题。

（3）在环境科学领域的应用：污水处理中微生物的强化。

❹ 试举例说明生物工程技术对于解决人类面临的危机有何帮助

20世纪70年代以来,生物科学的新进展,新成就如雨后春笋,层出不穷.从总体上看,当代生物科学主要朝着微观和宏观两个方面发展：在微观方面,生物学已经从细胞水平进入到分子水平去探索生命的本质；在宏观方面,生态学的发展正在为解决全球性的资源和环境等问题发挥着重要作用.下面仅通过生物工程和生态学方面的几个实例来说明.
生物工程方面 生物工程（也叫生物技术）是生物科学与工程技术有机结合而兴起的一门综合性的科学技术.也就是说,它是以生物科学为基础,运用先进的科学原理和工程技术手段来加工或改造生物材料,如DNA、蛋白质、染色体、细胞等,从而生产出人类所需要的生物或生物制品.生物工程在近些年来迅猛发展,硕果累累.
生物工程在医药方面有着广泛的应用.例如,长期以来,预防乙型肝炎的疫苗是从乙肝病毒携带者的血液中提取和研制的,这样的疫苗生产周期长,产量低,价格昂贵.现在,采用生物工程的方法,将乙肝病毒中的有关基因分离出来,引人细菌的细胞中,再采用发酵的方法,或者引人哺乳动物的细胞中,再采用细胞培养的方法,就能让细菌或哺乳动物的细胞生产出大量的疫苗.我国研制的生物工程乙肝疫苗已经在1992年投放市场,在预防乙型肝炎中发挥了重要作用.除乙肝疫苗以外,还有抑制病毒在细胞内增殖的干扰素等多种生物工程药物已经问世.我们知道,人类的许多疾病都与基因有关.在基因水平上对人类的疾病进行诊断和治疗,是科学家们正在探求的另一个重大课题.为了弄清人类约10万个基因的结构和功能,美国从1988年开始实施“人类基因组计划”,目前这项研究已经成为国际间合作的一项重大科研课题.
生物工程在农业生产上的应用前景更为诱人,1988年,我国科学家人工合成了抗黄瓜花叶病毒的基因,并且将这种基因导人烟草等作物的细胞中,得到了抵抗病毒能力很强的作物新系,1989年,我国科学家成功地将人的生长激素基因导人鲤鱼的受精卵中,培育成转基因鲤鱼.与非转基因鲤鱼相比,转基因鲤鱼的生长速度明显加快,1993年,我国研制的两系法杂交水稻开始大面积试种,与原来普遍种植的三系法杂交水稻相比,平均每公顷增产15％,1995年,我国科学家将某种细菌的抗虫基因导人棉花,培育出了抗棉铃虫效果明显的棉花新品种.
生物工程在开发能源和环境保护等方面同样有着广泛的应用.我们知道,煤炭、石油等能源终将枯竭,目前全世界已经面临着能源危机.使用煤炭、石油等能源,还造成严重的环境污染.因此,科学家们正在努力探索开发新的能源,其中很重要的一个方面就是用生物工程开发生物能源.美国科学家在1978年成功地培育出能直接生产能源物质的植物新品种——“石油草”,这种植物的茎秆被割开后,就会流出白色乳状的液体,经提炼就得到石油.在利用细菌治理石油污染方面,由于石油中的不同组成成分往往需要用不同的细菌来分解,科学家就将不同细菌的基因分离出来,集中到一种细菌内,从而得到了“超级菌”.这种“超级菌”分解石油的速度比普通细菌快得多,净化石油污染的能力得到明显的提高.
生态学方面 生态学是研究生物与其生存环境之间相互关系的科学.20世纪60年代以来,人类社会面临的人口爆炸、环境污染、资源匮乏、能源短缺和粮食危机等问题日益突出.要解决这些问题,都离不开生态学.因此,生态学的研究受到高度重视,并且取得了显着的进展.生态系统的能量流动和物质循环的基本原理,已经成为人类谋求与大自然和谐共处、实现社会和经济可持续发展的理论基础；运用生态学原理,我国推行生态农业的建设,已经取得了令人瞩目的成就,涌现了一批生态村、生态农场和生态林场,为实现农业的可持续发展积累了经验.例如,安徽省颖上县小张庄,从前是个穷地方,生态环境恶劣,旱涝灾害频繁,农业结构单一,粮食产量很低.70年代中期,小张庄开始进行生态农业的建设,整治土地,兴修水利,大力营造防护林,使当地生态环境得到了明显改善.小张庄在大力发展种植业和林业的同时,还利用当地的饲草资源和鱼塘,大力发展养殖业.养殖业为农田提供了大量的有机肥,从而改良了土壤.这个村还利用人畜粪便生产沼气,发展沼气能源.沼气池的渣液用来喂养鱼,塘泥肥田,从而建立起了良性循环的农业生态系统.
上面举例说明了20世纪70年代以来生物科学的新进展.当然,生物科学的新进展远不止这些.除了在生物工程和生态学领域以外,生物科学在其他许多领域也取得了令人鼓舞的进展,向人们展示出美好的前景.例如,脑科学的研究已经深入到分子水平,这不仅对脑病的防治和智力的开发有重要意义,而且将为研究生物计算机提供理论基础.光合作用和生物固氮的研究,细胞生物学的研究,等等,也都获得一系列的成就,在21世纪将会有更大的发展.由于生物科学的迅猛发展和它对人类社会所产生的巨大影响,许多科学家都认为,生物科学将是21世纪领先的学科之

❺ 实例论述如何使现代生物技术服务于人类健康

生物技术在医药卫生领域的应用主要有以下三个方面： 1、是解决了过去用常规方法不能生产或者生产成本特别昂贵的药品的生产技术问题，开发出了一大批新的特效药物，如胰岛素、干扰素（IFN）、白细胞介素-2（IL-2）、组织血纤维蛋白溶酶原激活因子（TPA）、肿瘤坏死因子（TNF）、集落刺激因子（CSF）、人生长激素（HGH）、表皮生长因子（EGF）等等，这些药品可以分别用以防治诸如肿瘤、心脑肺血管、遗传性、免疫性、内分泌等严重威胁人类健康的疑难病症，而且在避免毒副作用方面明显优于传统药品。 2、是研制出了一些灵敏度高、性能专一、实用性强的临床诊断新设备，如体外诊断试剂、免疫诊断试剂盒等，并找到了某些疑难病症的发病原理和医治的崭新方法。我国的单克隆抗体诊断试剂市场前景良好。 3、是基因工程疫苗、菌苗的研制成功直至大规模生产为人类抵制传染病的侵袭，确保整个群体的优生优育展示了美好的前景。我国开发重点是乙肝基因疫苗。 现代生物技术以再生的生物资源为原料生产生物药品，从而可获得过去难以得到的足够数量用于临床的研究与治疗。如1克胰岛素（h-Insulin）要从7.5公斤新鲜猪或牛胰脏组织中提取得到，而目前世界上糖尿病患者有6000万人，每人每年约需1克胰岛素，这样总计需从45亿公斤新鲜胰脏中提取，这实际上办不到的，而生物技术则很容易解决这一难题，利用基因工程的"工程菌"生产1克胰岛素，只需20升发酵液，它的价值是不能用金钱来计算的。
20世纪70年代以来，生物科学的新进展，新成就层出不穷。从总体上看，当代生物科学主要朝着微观和宏观两个方面发展：在微观方面，生物学已经从细胞水平进入到分子水平去探索生命的本质；在宏观方面，生态学的发展正在为解决全球性的资源和环境等问题发挥着重要作用。 生物工程方面生物工程（也叫生物技术）是生物科学与工程技术有机结合而兴起的一门综合性的科学技术。也就是说，它是以生物科学为基础，运用先进的科学原理和工程技术手段来加工或改造生物材料，如DNA、蛋白质、染色体、细胞等，从而生产出人类所需要的生物或生物制品。生物工程在近些年来迅猛发展，硕果累累。 生物工程在医药方面有着广泛的应用。例如，长期以来，预防乙型肝炎的疫苗是从乙肝病毒携带者的血液中提取和研制的，这样的疫苗生产周期长，产量低，价格昂贵。现在，采用生物工程的方法，将乙肝病毒中的有关基因分离出来，引人细菌的细胞中，再采用发酵的方法，或者引人哺乳动物的细胞中，再采用细胞培养的方法，就能让细菌或哺乳动物的细胞生产出大量的疫苗。中国研制的生物工程乙肝疫苗已经在1992年投放市场，在预防乙型肝炎中发挥了重要作用。除乙肝疫苗以外，还有抑制病毒在细胞内增殖的干扰素等多种生物工程药物已经问世。知道，人类的许多疾病都与基因有关。在基因水平上对人类的疾病进行诊断和治疗，是科学家们正在探求的另一个重大课题。为了弄清人类约10万个基因的结构和功能，美国从1988年开始实施“人类基因组计划”，目前这项研究已经成为国际间合作的一项重大科研课题。 生物工程在农业生产上的应用前景更为诱人，1988年，中国科学家人工合成了抗黄瓜花叶病毒的基因，并且将这种基因导人烟草等作物的细胞中，得到了抵抗病毒能力很强的作物新系，1989年，中国科学家成功地将人的生长激素基因导人鲤鱼的受精卵中，培育成转基因鲤鱼。与非转基因鲤鱼相比，转基因鲤鱼的生长速度明显加快，1993年，中国研制的两系法杂交水稻开始大面积试种，与原来普遍种植的三系法杂交水稻相比，平均每公顷增产15％，1995年，中国科学家将某种细菌的抗虫基因导人棉花，培育出了抗棉铃虫效果明显的棉花新品种。 生物工程在开发能源和环境保护等方面同样有着广泛的应用。知道，煤炭、石油等能源终将枯竭，目前全世界已经面临着能源危机。使用煤炭、石油等能源，还造成严重的环境污染。因此，科学家们正在努力探索开发新的能源，其中很重要的一个方面就是用生物工程开发生物能源。美国科学家在1978年成功地培育出能直接生产能源物质的植物新品种——“石油草”，这种植物的茎秆被割开后，就会流出白色乳状的液体，经提炼就得到石油。在利用细菌治理石油污染方面，由于石油中的不同组成成分往往需要用不同的细菌来分解，科学家就将不同细菌的基因分离出来，集中到一种细菌内，从而得到了“超级菌”。这种“超级菌”分解石油的速度比普通细菌快得多，净化石油污染的能力得到明显的提高。 生态学方面生态学是研究生物与其生存环境之间相互关系的科学。20世纪60年代以来，人类社会面临的人口爆炸、环境污染、资源匮乏、能源短缺和粮食危机等问题日益突出。要解决这些问题，都离不开生态学。因此，生态学的研究受到高度重视，并且取得了显着的进展。生态系统的能量流动和物质循环的基本原理，已经成为人类谋求与大自然和谐共处、实现社会和经济可持续发展的理论基础；运用生态学原理，中国推行生态农业的建设，已经取得了令人瞩目的成就，涌现了一批生态村、生态农场和生态林场，为实现农业的可持续发展积累了经验。例如，安徽省颖上县小张庄，生态环境恶劣，旱涝灾害频繁，农业结构单一，粮食产量很低。70年代中期，小张庄开始进行生态农业的建设，整治土地，兴修水利，大力营造防护林，使当地生态环境得到了明显改善。小张庄在大力发展种植业和林业的同时，还利用当地的饲草资源和鱼塘，大力发展养殖业。养殖业为农田提供了大量的有机肥，从而改良了土壤。这个村还利用人畜粪便生产沼气，发展沼气能源。沼气池的渣液用来喂养鱼，塘泥肥田，从而建立起了良性循环的农业生态系统。 生物科学除了在生物工程和生态学领域以外，在其他许多领域也取得了令人鼓舞的进展，向人们展示出美好的前景。例如，脑科学的研究已经深入到分子水平，这不仅对脑病的防治和智力的开发有重要意义，而且将为研究生物计算机提供理论基础。光合作用和生物固氮的研究，细胞生物学的研究，等等，也都获得一系列的成就，在21世纪将会有更大的发展。由于生物科学的迅猛发展和它对人类社会所产生的巨大影响，许多科学家都认为，生物科学将是21世纪领先的学科之一

❻ 利用生物学知识或生物学技术能解决哪些问题

生物科技（biotechnology），是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的科学原理，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。生物技术是人们利用微生物、动植物体对物质原料进行加工，以提供产品来为社会服务的技术。它主要包括发酵技术和现代生物技术。
因此，生物技术是一门新兴的，综合性的学科。
发展状况
近些年来，以基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程为代表的现代生物技术发展迅猛，并日益影响和改变着人们的生产和生活方式。所谓生物技术（Biotechnology）是指“用活的生物体（或生物体的物质）来改进产品、改良植物和动物，或为特殊用途而培养微生物的技术”。生物工程则是生物技术的统称，是指运用生物化学、分子生物学、微生物学、遗传学等原理与生化工程相结合，来改造或重新创造设计细胞的遗传物质、培育出新品种，以工业规模利用现有生物体系，以生物化学过程来制造工业产品。简言之，就是将活的生物体、生命体系或生命过程产业化的过程。生物工程包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生物电子工程、生物反应器、灭菌技术以及新兴的蛋白质工程等，其中，基因工程是现代生物工程的核心。基因工程（或称遗传工程、基因重组技术）就是将不同生物的基因在体外剪切组合，并和载体（质粒、噬菌体、病毒）的DNA连接，然后转入微生物或细胞内，进行克隆，并使转入的基因在细胞或微生物内表达，产生所需要的蛋白质。有60%以上的生物技术成果集中应用于医药产业，用以开发特色新药或对传统医药进行改良，由此引起了医药产业的重大变革，生物制药也得以迅速发展。生物制药就是把生物工程技术应用到药物制造领域的过程，其中最为主要的是基因工程方法。即利用克隆技术和组织培养技术，对DNA进行切割、插入、连接和重组，从而获得生物医药制品。生物药品是以微生物、寄生虫、动物毒素、生物组织为起始材料，采用生物学工艺或分离纯化技术制备，并以生物学技术和分析技术控制中间产物和成品质量而制成的生物活化制剂，包括菌苗、疫苗、毒素、类毒素、血清、血液制品、免疫制剂、细胞因子、抗原、单克隆抗体及基因工程产品（DNA重组产品、体外诊断试剂）等。人类已研制开发并进入临床应用阶段的生物药品，根据其用途不同可分为三大类：基因工程药物、生物疫苗和生物诊断试剂。这些产品在诊断、预防、控制乃至消灭传染病，保护人类健康中，发挥着越来越重要的作用。
一般新的生物产品的开发必须经过（1）实验室研究（生产工艺路线探索和质量控制标准的建立)；（2）临床前研究(药理、毒理、药效等动物实验)；（3）保健食品需经过试验产品的安全性试验；（4）而药品则需经过一期临床试验(用健康志愿者试验药品的安全性)、二期临床试验(小规模临床药效学研究)、三期临床试验(大规模临床药效学研究)等五个阶段的研究工作，才有可能被批准进行试生产。药品还必须在试生产一年后，再上报质量稳定性和进一步扩大规模的临床试验结果，才能申报正式的生产批文。

❼ 生物技术给人类环境带来哪些福利

环境保护已成为当前国际关系、经贸合作中的一个极为重要的问题，也日益严重地影响着我 国国民经济的可持续发展。在我国过去几十年的经济发展中，由于忽视了发展中的环境保护 ，目前环境状况十分严峻。近年来虽采取了大量控制措施，但环境质量下降的趋势仍在继续 。� 我国是世界上环境污染最为严重的国家之一，从城市到乡村，我国的大气、河流、湖泊、海 洋和土壤等均受到不同程度的污染。贵阳、重庆、北京、兰州等五个城市位于世界十大空气 污染最严重的城市中之列，全国600多个城市中、大气质量符合国家一级标准的不足1%。全 国范围的酸雨危害的程度和区域日益扩大。全国每年污水排放达360亿吨，仅10%的生活污水 和70%的工业废水得到处理，其中约有一半工业污水处理设施的出水达不到国家排放标准。 其他未经处理的污水直接排入江河湖海，致使我国的水环境遭受严重污染和破坏。据统计， 全国七大水系和内陆河流的110个重点河段中，属4类和5类水体的占39%；城市地面水污染普 遍严重，并呈进一步恶化的趋势，136条流经城市的河流中，属4类、5类和超过5类标准的高 达76.8%；约50%的城市地下水受到不同程度的污染；全国大淡水湖如滇池、太湖和巢湖等富 营养化程度逐年加剧；一些地区的饮用水源受到严重污染，对人民健康造成严重危害。城市 垃圾和工业固体废弃物与日俱增，工业废弃物累计堆积量已超过66亿吨，占地超过5万公顷 ，使200多个城市陷入垃圾包围之中。严重的生态破坏，加重了1998年的长江洪水灾难，给 人民的生命财产及国民经济造成了严重损失。�

当前我国社会经济仍然保持着高度发展的态势，环境保护的压力将进一步加重，由人类活动 所造成的环境污染和环境质量的恶化已成为制约我国社会和经济可持续发展的障碍。据中国 社会科学院1998年度调查和估计，我国环境污染和生态破坏造成的经济损失每年超过2000亿 元人民币。如何在经济高速发展的同时控制环境污染，改善环境质量，以实现社会经济可 持续发展之目标是我国目前亟待解决的重要问题。� 当今世界各国已普遍接受 “可持续发展”这一全新的概念，并围绕它制定和实施本国的环境保

二、环境生物技术的特点�

生物是构成生态系统的要素，生态系统内物质循环主要是依靠生物过程来完成的。科技的发 展也充分证明生物技术是环境保护的理想武器，这一技术在解决环境问题过程中所显示的独 特功能和显着优越性充分体现在它是一个纯生态过程，从根本上体现了可持续发展的战略思 想。生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和 以 及无二次污染等显着优点，加之其技术开发所预示的广阔的市场前景，受到了各国政府、科 技工作者和企业家的高度重视。随着生物技术研究的进展和人们对环境问题认识的深入，人 们已越来越意识到，现代生物技术的发展，为从根本上解决环境问题提供了无限的希望。� 目前生物技术应用于环境保护中主要是利用微生物，少部分利用植物作为环境污染控制的生 物。生物技术已是环境保护中应用最广的、最为重要的单项技术，其在水污染控制、大气污 染 治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、污染环境的 修复和污染严重的工业企业的清洁生产等环境保护的各个方面，发挥着极为重要的作用。应 用环境生物技术处理污染物时，最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质，如二氧化碳、水 和氮气。利用生物方法处理污染物通常能一步到位，避免了污染物的多次转移，因此它是一 种消除污染安全而彻底的方法。特别是现代生物技术的发展，尤其是基因工程、细胞工程和 酶工程等生物高技术的飞速发展和应用，大大强化了上述环境生物处理过程，使生物处理具 有更高的效率，更低的成本和更好的专一性，为生物技术在环境保护中的应用展示了更为广 阔的 前景。美国环保局(EPA)在评价环境生物技术时也指出 “生物治理技术优于其他新技术的显 着特点在于其是污染物消除技术而不是污染物分离技术 ”(Biotechnology Newswatch,Augus t 16,1993)。� 由于大部分有机污染物适于作为生物过程反应物(底物)，其中一些有机污染物经生物过程处 理后可转化成沼气、酒精、生物蛋白等有用物质，因此，生物处理方法也常是有机废物资源 化的首选技术。生物过程是以酶促反应为基础的，作为催化剂的酶是一种活性蛋白，因此， 生物反应过程通常是在常温、常压下进行的。另外，酶对底物有高度的特异性，因此，生物 转化技术(Bioconversion)的效率高，副产物少，这与常常需要高温、高压条件的化工过程 相比，反应条件大大简化，因而投资省、费用少、消耗低，而且效果好、过程稳定、操作简便 ，同时，在多数情况下，它还可和其他技术结合使用。用生物过程代替化学过程可以降低生 产活动的污染水平，有利于实现工艺过程生态化或无废生产，真正实现清洁生产的目标。据 美国环保局估算，美国现有的化学工业若有5%为生物过程取代，污染防治费用可降低约1亿 美元。生物处理技术除易于大规模处理外，还可利用天然水体或土壤作为污染物处理场所， 从而大大节约生物处理的费用。另外，生物技术的产品或副产品基本上都是可以较快生物降 解的，并且都可以作为一种营养源加以利用。用生物制品代替一切可以取代的化学药物、化 石能源、人工合成物等，有助于把人类活动产生的环境污染降至最低程度，使经济发展进入 可持续发展的轨道。生物是构成生态系统的要素，生态系统内物质循环主要是依靠生物过程 来完成的。因此，利用环境生物技术可治理用其他方法难以处理的环境介质，即用生物修复 (Bioremediation)技术净化环境，使受污染的宝贵资源如水资源(包括地面水和地下水)、土 壤等得以重新利用，同时还可进一步强化环境的自净能力。�

环境生物技术不仅单纯适用于环境污染治理，如今已相当广泛地应用于环境监测，尤其是以 生物传感器为核心的环境生物监测技术，可在线在位迅速地提供环境质量参数，成为环境质 量预报和报警中的重要组成部分。�

三、环境生物技术的重要进展�

环境污染是人类社会在21世纪必将面临的四大难题之一，空气、水体和土地资源的污染越来 越严重，不但影响了国民经济的可持续发展，甚至已威胁到人类的健康、智力乃至生存，因 此全球各国近几年都在寻找新的途径和方法，以治理和解决环境污染问题。� 我国是一个发展中国家，经济水平和科技总体水平离国际发展水平仍有相当差距，这就要求 我国在科技发展特别是环保高科技发展上，需跟踪国际前沿，与国际上同步开发未来可能应 用的高新技术。以下重点介绍几项经多年开发，已接近产业化的环境生物技术。�

1.高硫煤微生物脱硫技术�

煤炭是世界能源的重要组成部分，我国是世界上最大的产煤国和煤消耗国，煤炭占我国一次 能源的3/4，高硫煤储量约占总储量的1/3，并且高硫煤开采比例也逐年上升，而黄铁矿硫约 占总硫的60%。煤中通常含有0.25％～7%的硫，如我国西南地区煤平均含硫量为3.23%，西北地 区为3.05%，中南地区为2.02%，华北地区为1.65%。煤炭中的硫分为可燃硫和不燃硫。不燃硫主要 是硫 酸盐，可燃硫包括无机硫和有机硫。可燃硫经燃烧生成SO2随烟气排入大气，导致了严重的 环境污染，造成的经济损失每年达数百亿元。据报道，1997年，我国的SO�2年排放量已达2 346万吨，居世界第一位，62%的城市大气SO�2日平均浓度超过国家三级标准；全国酸雨区 面积已占国土面积的30%，华中酸雨区酸雨频率高达90%以上。预计2000年我国一次能源的消 耗量将超过12亿吨。SO�2年排放量将会达到3822万吨。《中国21世纪议程》中指出： “发 展少污染的洁净煤技术是中国政府履行国际公约、承担相应国际义务的重要方面，也是促进 中国以煤为主的能源系统向环境无害的可持续发展的模式转变的战略组成部分。 ”可见洁净 煤是中国能源的未来。�

我国是一个发展中国家，经济还比较落后，如何采取可持续发展的战略，开发廉价的、操作简 便的煤脱硫技术，将具有深远的经济和环境保护意义。在众多的煤洁净、脱硫技术中，煤的 燃前脱硫技术，其脱硫成本仅相当于洗涤烟气脱硫的1/10，同时燃前脱硫便于大规模、全面 地控制燃煤的二氧化硫、粉尘排放，因而受到各国的高度重视。与现有的物理、化学法相比 ，微生物洁净技术具有投资低、操作简便、反应条件温和、不产生新的污染，并可和现有的物 理洗煤过程相结合，脱除其中的灰分，而煤基本无损失，且可提高煤的燃值，因而受到许多 国家政府和企业的极大关注，竞相开发这一技术。� 煤的微生物洁净技术(主要是脱硫、脱尘)研究是在生物沥滤铜、铀等金属的基础上发展起来 的。煤炭中的硫分主要包括有机硫和无机硫、无机黄铁矿硫以及少量的硫酸盐硫。其中，相比 有 机硫分、黄铁矿硫(FeS�2)较易去除，早期的研究主要利用Thiobacillus ferrooxidans自 养菌在几天时间里将黄铁矿氧化分解成铁离子和硫酸，硫酸溶于水中而排出，该方法可去除 约90%的无机硫，使某些煤的含硫量降至1%以下。虽然该方法脱硫效率较高，但缺点是处理 的时间较长，并要求较大的反应器容积和较细的煤炭粒径。意大利、荷兰、英国和德国等国 参加的欧共体项目已在意大利的North Sardinia煤矿建立了一个利用煤微生物脱硫净化技术 的示范工程，进行应用微生物脱除煤中无机硫及有机硫的工业化实验。实验结果显示，该方法 要溶解黄铁矿需花1～2周的时间，煤粒要求细小。同时国际研究机构的实验显示，该方法的 技术可行性虽已无障碍，但该方法能耗较高，所需场地较大，经济可行性较差。�

为提高脱硫效率，近年来研究人员把煤的物理选煤技术之一的浮选法和微生物处理相结合， 即把煤粉碎成微粒与水混合，并将微生物加入溶液中，让微生物附着在黄铁矿表面，使其表 面变成 亲水性，能溶于水。在浮选中其难以附着在气泡上，下沉至底部，从而把煤和黄铁矿分开。 由于它仅处理黄铁矿的表面，因此脱硫时间只需数分钟即可，从而大幅度缩短了处理时间， 可脱除无机硫约70%。另外，该法在把煤中的黄铁矿脱硫时，灰分也可同时沉底，所以也具有 脱去灰分的优点。�

A.S. Atins 等采用Thiobacillus ferrooxidans 菌在煤炭粒度0.15±0.075mm、煤浆浓度2 %、细菌浓度3.26×10��10�个/g、pH�2的条件下，对美国一种高硫煤(总硫＞10.4%，黄 铁 矿硫＞5.9%)处理2分钟后，用常规浮选分离，结果精煤总硫降至6～6.45%，黄铁矿硫脱除率 达75%以上，而若无细菌处理，精煤总硫仍高达10.2%，基本没有脱除。Attia等对皮兹堡两 种含硫分别为3.8%(黄铁矿硫1.9%)和1.59%的煤样利用微生物进行了约10分钟的处理 ，前一种煤样黄铁矿和灰分的脱除率达到80%和60%以上，另一煤样也显示了相似的结果。日 本Ohmu ra等也开展了一系列类似的研究，取得了良好的脱硫效果。目前，浮选法微生物脱硫已成为 国际上洁净煤技术开发的热点。�

我国在煤的微生物脱硫方面的研究起步较晚，80年代中期后，我国一些研究人员在利用微 生物进行煤脱硫(包括有机硫)方面开展了一些基础研究工作。从松藻煤矿分离到氧化亚铁硫 杆菌，在pH1.55～1.70的条件下，利用浸出法可使黄铁矿硫的去除率达到86.11％～95.16%。� 国家环境保护总局资助，中国环境科学研究院生物工程重点实验室进行了浮选法微生物脱硫 工 艺的可行性研究。结果显示该工艺是相当可行的。在中性条件下，经约30分钟的微生物处理 ， 可脱除无机硫达60%，比纯物理浮选提高约1倍。目前该技术正进行扩大规模试验，预计将 在未来1～2年内完成，从而为该项目的产业化奠定基础。�

2.造纸工业中的生物制浆和生物漂白技术�

造纸工业是世界上六大污染工业之一。我国造纸行业年排放废水量达40亿吨，占全国工业废 水排放量的1/6，其中有机污染物(以BOD计)达170万吨，约占全国工业废水中有机污染物总 量的1/4。在用植物材料进行化学制浆与化学漂白过程中，含有大量木质素、半纤维素和有 害 物质的废液被倾倒入江河湖泊中，造成严重的环境污染和生态破坏。多年来，人们不懈地努 力，试图开发出无污染和高效率的制浆造纸新工艺，以减少污染，保护环境。�

造纸工业中的制浆和漂白工序是污染物产生的主要工序。与化学法相比，虽然机械法制浆可 以大大提高纸浆得率，从而节省大量林木资源。但是，磨木浆的能量消耗很大，而且成品纸 的强度等质量性能不如硫酸盐浆，因而限制了这项技术的发展。生物技术可以帮助解决这些 问题，其中最具吸引力和挑战性的是生物制浆与生物漂白。因为造纸工业废水主要由蒸煮黑 液和漂白废液组成，采用生物制浆与生物漂白可以有效减少这些废液的产生。利用微生物与 微生物酶类进行生物制浆与生物漂白具有很大的优势和潜力，因为微生物极易生长繁殖，酶 催化反应具有高度专一性，反应条件温和，并且高效无污染。1987年，在美国政府和Weaver 工业公司等造纸企业的支持下，组建了生物制浆财团，由美国农业部林产研究所联合威斯康 星大学、明尼苏达大学等研究机构，开展了长期深入的研究工作。他们选出了一株能快速生 长 并选择性从木材中除去木素的白腐菌(Ceriporiopsis subvermispora)。把它接种到用蒸汽 简单灭过菌的木片上，用强制通风的办法来控制温湿度，培养2周后，用于热机法制浆，已 完成了50吨规模的实验。结果显示，不仅可以节省能耗38%，提高设备生产能力，而且可以 减少树脂问题，明显改善成纸的强度性能。目前他们正在努力加快新技术的产业化，并力图 将新技术的应用范围扩大到亚硫酸盐浆、硫酸盐浆，乃至非木材浆中去。� 木质素是造纸工业中有效利用纤维素的最大障碍。在化学制浆过程中，大部分木质素可从木 材、草类或其他粗原料的纤维中除去，但还残留大约3～12%，这部分残留的木质素会造成纸 浆褐色，并降低纸张的强度。因此，需要对纸浆进行漂白。传统的化学漂白法是采用多段的 氯/二氧化氯漂白及碱提取来去掉木质素，在废水中会有大量含氯的、致癌致畸的物质，如 呋喃、二恶英等，造成严重的环境污染和生态破坏。�

80年代初，西方工业国家工业污染控制战略出现了重大变革，以污染预防取代了污染治理。 芬兰 率先将生物预漂白技术引入制浆造纸工业中。用木聚糖酶对纸浆进行预漂白，可以减少随后 的化学漂白用氯量30％～40%，废液中有机氯化物与毒性物含量显着减少。至今，用于生物预漂 白的木聚糖酶已经经历了三代的发展。从第一代酸性酶，第二代中性酶，到第三代碱性酶。 目前，对第三代木聚糖酶的研究与应用正进入高峰期，采用基因工程与蛋白质工程手段获得 性质 优良的耐热耐碱木聚糖酶已成为各相关实验室的研究热点，期望不久的将来重组酶会更有效 地应用于漂白工艺中。目前，酶法助漂新工艺在欧洲和北美的30余家大型纸厂得到应用，成 为生物技术在造纸工业应用最成功的一例。加拿大已有约10%的硫酸盐法纸浆厂采用了该新 工艺。丹麦诺和诺德公司和美国山道斯化学公司等多家酶制剂厂商，纷纷推出了专门用于纸 浆处理的木聚糖酶和纤维素酶新产品。�

由于木聚糖酶处理工艺是通过降解除去纸浆表面再沉积的半纤维素等方式，来帮助化学漂剂 漂白的。木聚糖酶只能起到助漂的作用，不能真正替代化学漂剂。因此，生物预漂白并不 能完全替代化学漂白，能减少污染却不能最终消除污染，因此要从根本上消除有毒氯漂液的 污染，需最终实现生物漂白，即完全采用生物手段除去纸浆中残留的木质素 。近年来，利用各种木质素酶进行生物漂白的研究正在迅速兴起，人们期望利用木质素酶对 木质素的直接作用来实现生物漂白。许多实验室都在努力研究非木聚糖酶的漂白用酶，涉及 的酶类包括木素过氧化物酶、锰过氧化物酶、漆酶和纤维二糖脱氢酶等。其中，一种叫做漆 酶的木质素酶成为近年来的研究热点。�

过去，一般都认为漆酶的氧化还原电位太低，不能攻击构成木素结构90%以上的非酚木素结 构。但进入90年代后，有人发现，当有可起氧化还原中介物作用的简单有机化合物存在 时 ，漆酶不仅能氧化非酚结构，而且能使硫酸盐浆脱木素和脱甲氧基。目前研究较多的中介物 有1-羟基苯并三唑(1-hydroxybensotriazol,1-H等。佐治亚大学的研究者则发现一株漆 酶产生菌朱红密孔菌(pycnoporus Cinnaba-rinus)可以产生自己的氧化还原中介物3-羟基 邻 氨基苯甲酸(3-hydroxyanthranilic acid,3-HAA)。漆酶加3-HAA系统不仅能氧化非酚模式化 合物，而且能降解合成的木素。日本报道，利用漆酶进行生物漂白，可以去掉50％～60%的残余 木质素，减少氯漂50％～60%，然而，离真正意义的生物漂白还有一段距离。木质素的结构 非常 复杂，并且在纸浆中木质素与木聚糖形成复合体紧密地附着在纤维上，难以除去。仅依赖于 一种酶的作用远远不够，利用木聚糖酶与木质素酶两种酶的共同作用有望完全降解掉纸浆中 残留的木质素，实现真正意义上的生物漂白。未来生物制浆和生物漂白的技术突破将使造纸工 业摆脱污染，实现清洁生产。�

3.石油污染土壤的生物修复�

人类的生产活动，当代工业的迅速发展，大量的人造化学物质排放入环境中，对资源和环境 构成越来越严重的破坏。化石燃料的开采和使用，工业三废的排放，给我们赖以生存的环境 造成难以估量的污染，比如在国外仅石油的开采、运输、储存以及事故性泄漏等原因造成每 年约有1000万吨石油烃进入环境(不包括石油加工行业的损失)，另外全世界各国每年大约使 用1500万吨的各种农药广泛喷洒于面积巨大的农田，引起土壤、地下水、水系和海洋的严重 污染，破坏生态平衡，不仅制约了经济的发展，而且影响到人类的健康和生存。我国如华北 油田周围的很多农田由于原油污染而无法耕种，每年都要支付大量资金作为对农民的赔偿。 黄河水系年平均含油最高可达4.82mg/L，辽河水系年平均含油最高可达7.68mg/L，明显地超 过了国家三级地面水的标准(＜0.1mg/L)。有的甚至污染到地下水资源，如山东淄博地区地下水 最 高含油达到了100mg/L以上，超过国家标准(＜0.1mg/L)1000倍以上。全国各地的储油场所 也已 开始渗漏污染到地下水，严重威胁了地下水资源的水质，石油污染是1998年发生在渤海的1 万平方公里赤潮的主要原因之一。有鉴于此，世界各发达国家纷纷制定了环境修复计划，如 荷兰在80年代已投资15亿美元进行土壤污染的修复，德国在1995年一年就投资60亿美元 净化 土壤污染，英国、法国、日本、俄罗斯等也相应投巨资进行环境污染的修复。据《21世纪生物 技术：新的方向》一书介绍，美国在90年代中，每年都投资几百亿美元进行污染环境的修复 ，该书分析：如果采用传统的修复方法(物理和化学方法)来治理美国本土陆地上的环境污 染，就需要投资1.7万亿美元，而如果采用生物修复技术，而只需3400～6000亿美元的投资 ，也就是传统方法所需投资的1/5～1/3。该书还分析：在今后若干年内，美国市场对生物 修复技术服务及其生物产品的需求将以每年15%或更高的速度增长，到2000年生物修复技术 的纯利润将超过5亿美元。�

针对严重污染的环境，我国尚未采取大规模的治理措施，仅在少数地区开展了治理，并以物 理化学方法(如洗脱、吸附)为主，不仅投资成本高，而且也造成了二次污染。我们的国土面 积比美国略大，且环境污染还更为严重，对全国范围的污染环境进行修复，若采用传统方法 ，即使考虑劳动力相对便宜的因素，其投资规模将仍然非常庞大，如采用生物修复技术，不 仅其投资规模大为缩小(仅需传统方法的1/5～1/3)，而且还没有二次污染。综上所述，环境 污染的生物修复技术是我国今后治理环境污染必须发展的生物技术，更具有广阔的市场和发 展前景。可充分预见，在21世纪，生物修复技术将成为我国生态环境保护领域最具有价值和最 具有生命力的大面积污染的优选生物工程技术。�

生物修复技术是80年代以来出现和发展的清除和治理环境污染的生物工程技术，其主要利用 生物 特有的分解有毒有害物质的能力，去除污染环境如土壤中的污染物，达到清除环境污染的目 的。在该技术的萌芽阶段，主要应用于环境中石油烃污染的治理，并取得成功。实践结果表 明生，物修复技术是可行的、有效的和优越的，此后该技术被不断扩大应用于环境中其他污 染 类型的治理。欧洲各国如德国、丹麦、荷兰对生物修复技术非常重视，全欧洲从事该项技术 的研究机构和商业公司大约有近百个，他们的研究证明，利用微生物分解有毒有害物质的生 物修复技术是治理大面积污染区域的一种有价值的方法。美国国家环保局、国防部、能源部 都积极推进生物修复技术的研究和应用。美国的一些州也对生物修复技术持积极态度，如新 泽西州、威斯康星州规定将该技术列为净化受储油罐泄漏污染土壤治理的方法之一。美国能 源部制定了90年代土壤和地下水的生物修复计划，并组织了一个由联邦政府、学术和实业界 人员组成的 “生物修复行动委员会 ”(Bioremediation Action Committee)来负责生物修复 技术的研究和具体应用实施。生物修复是采用诸如提高通气效率、补充营养(对石油污染而 言，主要是补充N、P)，投加优良菌种、改善环境条件等办法来提高微生物的代谢作用和降 解活性水平，以促进对污染物的降解速度，从而达到治理污染环境的目的。生物修复技术最 成功的例子是Jon E. Llidstrom等人在1990年夏到1991年应用投加营养和高效降解菌对阿拉 斯加Exxon Valdez 王子海湾由于油轮泄漏造成的污染进行的处理，取得非常明显的效果， 使得近百公里海岸的环境质量得到明显改善。

❽ 如何用分子生物学技术解决临床中的问题

生命现象的科学，它以核酸、蛋白质、多糖等生物大分
子结构、功能与生物分子间相互作用为研究核心，其
理论与技术已渗透到生命科学诸多领域。尤其是遗
传、进化、发育、神经及免疫等。医学分子生物学即
用分子生物学的理论与技术研究医学，它在分子水
平上认识生命的正常状态及其变异规律。研究新陈
代谢的调节与失控特点。对生命现象正常状态的研
究属于基础研究；对变异规律与失控特点的探讨，对
疾病的病因、发生、发展及转归的分子机理的研究属
于应用基础研究，医学分子生物学的基础研究与应
用基础都是探讨生命现象的运动规律。如何将医学
分子生物学的理论与技术用于临床诊断与治疗，则
属于应用研究的范畴。倒如用基因分析技术对一些
遗传病做产前诊断，用基因工程方法研制出一些高
效的药物如干扰素、红细胞生成素等，特别是近年来
许多国家投人大量人力财力进行人类基因组研究工
作，使人们产生一个错觉，以为找到基因就能认识生
命现象，诊断治疗也就迎刃而解，错误地认为分子生
物学只是研究核酸、基因。追溯分子生物学的诞生，
Weaver于1938年在洛克菲勒基金董事会上首次指
出这是一个新的颁域，即“应用精细的现代技术来研
究某些生命过程的徽小细节”，“揭示有关细胞最小
单位的奥秘”，第一次运用了分子生物学这个名词，
并明确了研究目的。60年来从分子水平认识生命
现象的研究包括3大方面，即生物太分子（包括核
酸、蛋白质等）的结构与功能，生物膜的结构与功能，
生物信息（包括细胞内外及遗传信息薄）的传递通路
与调控。基因研究是十分重要且进展最快影响较大
的一部分，但不是分子生物学的全部。医学分子生
物学只有通过多方位、多途径的研究才能最终更深
人地了解健康与疾病，创造出更有教的诊治方法。
2．2科学认识医学分子生物学中的新发现
临床医师对一个新学科的出现总是希望能尽多
尽快地借以解决一些赣宋风题，担是，分子生访学中
的新发现甩于临床要有一个过程。而且往往要经过
比较漫长的道路。倒如．从发现一个关健基因到能
进行相应的基因治疗，决非易事。因为基因导人细
胞后能否持续高效表达、能否产生较高活性的产物，
这种细胞在体内能存活多久．都是决定基因治疗成
败的重要因素。难怪若干年前即有多种基因治疗的
方案，但真正成功的，至今仍然寥塞无几。然而，一
旦摸索出一些规律，掌握了技术关健．涌现出一批新
的基因治疗还是有可能的，只是需要假以时日。1人
类基因组工作也属类似情况，在1998年世界卫生大
会报告中称这项计划是开创性的，“将使侧重疾病的
诊治转向预报或早期发现，使疾病在症状发作之前
即被控制”，“可更精确地设计药物”，“具有创造巨大
效益的潜力”。诚然，这是一项庞大的有长远意义的
工作，发现一个与疾病紧密相关的基因，得知其基因
产物及其作用，有利于了解发病机制、有助于诊断及
有可能针对生物大分子的结构设计药物，也有助于
预防。然而，人体是十分复杂的，大多数疾病是多因
素多步骤的结果。因此，将人类基因组计划的成果
用于临床实践，将是伟大的、具有无限前景的，但不是
临床医生所期望的那样短期内可以获得的。而临床
医师也不要因此认为分子生物学的研究与解决实际
问题相距遥远，因为诸如细胞因子的发现。利用基因
工程技术生产一些有较强活性的造血细胞因子，从而
使一些病症得到有效治疗，就是近年的成功范侧。

另外，网络文库也有详细说明：
http://wenku..com/view/bde63142b307e87101f696ca.html

❾ 关于生物技术的应用和原理

http://wyclv.blogchina.com/
生物技术及应用

一、生物技术的产生与发展
生物技术作为一种高新技术，是70年代初伴随着DNA重组技术和淋巴细胞杂交瘤技术的发明和应用而诞生的。三十多年来，生物技术的飞速发展为医疗业、制药业、农业、畜牧业、环保业的发展开辟了广阔的前景，极大地改善了人们的生活。因此，世界各国都把生物技术确定为21世纪科技发展的关键技术和新兴产业。
我国生物技术产业自20世纪80年代初起步以来，广泛应用于医药、农业、食品、环保、轻化工、能源等领域。从事生物技术产品开发的企业，如雨后春笋不断涌现。从1985年到2000年，产品销售额增加了75.99倍，平均每年增长3358%。2000年我国生物技术产业产值已达200亿元。尤其是基因工程制药产业发展迅猛，1996年基因工程药物和疫苗销售额为2.2亿元，2000年达到22.8亿元，平均每年增长79.42%。近年来生物技术产业的年均增长率一直保持在20%以上。
全国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200多家，一些生物技术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、广州、深圳等地已建立了20多个生物技术园区，出台了一些优惠政策，在税收、金融、人才引进、进出口等方面对生物技术企业给予全面支持，目前已经培育了一大批新企业，在中国生物技术发展中起着龙头带动作用。
随着中国乃至全世界范围内生物技术产业的迅猛发展，对生物技术人才的需求也将日益增多。
二、培养目标
本专业面向二十一世纪，培养具有生物技术与工程方面的基础理论、基本知识、基本技能，能在生物技术与工程领域从事设计、生产和管理的高级工程技术人才。
通过学习，毕业生具体获得以下几方面的知识和能力：
1. 具备扎实的数学、化学、生物等基本理论和基础知识；
2. 掌握有机化学、分析化学、生物化学、分子生物学、微生物学、基因工程、发酵工程及细胞工程等方面的基本理论、基本知识和基本技能；
3. 了解相近专业的一般原理和知识；
4. 熟悉国家生物技术产业政策、知识产权及生物工程安全条例等有关政策和法规；
5. 了解生物技术的理论前沿、应用前景和最新发展动态以及生物技术产业发展状况；
6．具有创新意识和独立获取新知识的能力。
三、主要课程
无机化学、有机化学、物理化学、分析化学、生物化学、化工原理、化学工程与技术、微生物学、分子生物学、生化工程、生物工艺学、生物工程、发酵设备、计算机应用等。
四、学制：三年
五、就业方向
专科毕业生的去向有两类：一类是可以继续上本科深造；一类是就业。因为生物技术涉及的产业面广，包括：生物制药（制取各种细胞因子类、核酸类、抗生素类、中药类的药物等），生物发酵（制取各种保健品、功能性食品、酶制剂、化学品等），生物材料（生产各种骨科康复、器官再造、生物可降解材料等），化工生产（生产生物可再生燃料、各种溶剂、精细化工产品、化学合成中间体等）…，因此，本专业培养的实用型、应用型的技术和管理人才的就业面广，应聘机会多，可供选择的去向具有多样性。
六、专业前景
生物技术是当今最基础、最前沿、应用最广泛、发展前景最广阔的学科之一.随着我国社会的发展和经济的增长,当前面临的诸多问题(如农业、食品、医药、环境等)都有赖于生物技术来解决.在我国全面对外开放,特别是加入WTO之后的新形势下,发展生物技术对于加速我国的产业结构升级,提升我国的综合国力有着重要的意义。
我国政府十分重视对生物技术的研究和开发应用，投入大量资金资助生物技术的研究和产业化，1996―2000年我国政府在生物技术领域投入15亿元，这只是启动生物技术部门的大计划的一个部分。2000―2005年计划在该领域再投入 50 亿元。同时，国家实施的"863"计划、国家计委的高科技示范工程项目等均把生物技术列为优先发展的科技领域和高技术产业，并取得了显着的成绩。

现代生物技术的原理及应用
[知识介绍]
生物工程是生物科学与工程技术有机结合的一门综合性学科.它包括基因工程,细胞工程,发酵工程,酶工程等.生物工程就是对生物有机体在分子水平,细胞水平,组织水平和个体水平上进行不同层次的创造设计,从而使人类进入改造和创建新的生命形态的时代.这里,我们主要介绍基因工程和细胞工程.
基因工程
我们常说基因是生物体进行生命活动的'蓝图',这是因为生物体可以通过基因控制蛋白质的合成,来表现出生物性状并完成各项生命活动.那么,人们能不能改造生物体的基因,定向地改变生物的遗传特性呢 比如对基因进行重新组合,让禾本科的植物也能够固定空气中的氮,让细菌"吐出"蚕丝,让微生物生产人的胰岛素,干扰素等.科学家通过努力,在20世纪70年代创立了能够定向改造生物的技术——基因工程.
基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的.
基因操作的基本步骤
(1)提取目的基因.如植物的抗病基因,人的胰岛素基因,干扰素基因
(2)目的基因与运载体结合.将切下的目的基因的片段插入运载体—细菌质粒的切口处,质粒与目的基因形成一个重组DNA分子.
(3)将目的基因导入受体细胞.用人工的方法将体外重组的DNA分子转移到受体细胞.
(4)目的基因的表达.重组DNA分子进入受体细胞后,目的基因控制蛋白质合成,表现出特定性状.
以人干扰素基因作为目的基因,通过转基因工程,目的基因在酵母中表达为例.见下图:
转基因技术的应用
在农牧业,食品工业上的应用
例如:
①工业生产干扰素.
干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白,由于干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染,如水痘,肝炎,狂犬病等,所以它是一种抗病毒的特效药.1980年,科学家用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素.从1987年开始,用基因工程方法生产的干扰素进入了工业化生产阶段,并且大量投放市场.
②培育高产,稳产和具有优良品质的农作物.
1981年,科学家将菜豆储藏蛋白的基因转移到向日葵中,培育出了"向日葵豆"植株.如果以此作为技术基础,把大豆蛋白的基因转移到水稻,小麦等粮食作物中,就可以提高这些作物的蛋白质含量,改善它们的品质.
③培育具有各种抗逆性的作物新品种.
1982年,科学家把细菌中的抗卡那霉素基因转移到烟草,向日葵和胡萝卜等作物中,一举获得成功.此后短短的几年中,科学家又培育出了数十种具有抗病毒,抗虫,抗除草剂的作物新品种.
在医药卫生事业上的应用
例如:
①基因治疗:
把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中,以达到治疗疾病的目的.常用的基因治疗手段如下:目的基因与病毒重组,目的基因被包装入病毒颗粒中,随着受体细胞被感染,缺失的基因得以弥补,表达出目的基因的产物.目前在遗传性疾病的基因治疗方面,主要还是研究单基因缺陷型遗传病.由于上述方法是针对体细胞的,故不会代代相传,不会严重改变人群中有关基因的遗传平衡.
②基因诊断:
用放射性同位素,荧光分子等标记的DNA分子作探针(DNA探针:特定的DNA片段),利用DNA分子杂交原理,鉴定被检测标本上的遗传信息,从而达到检测疾病的目的.例如,肝炎病毒引起的传染病易于传播,给诊断和治疗带来了很多困难,利用DNA探针可以迅速地检出肝炎患者的病毒,为肝炎的诊断提供了一种快速,简便的方法.
③基因检测:
据报道,用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量.具体的方法是使用一个特定的DNA片段制成探针,与被检测的病毒DNA杂交,从而把病毒检测出来.此方法的特点是快速,灵敏.
二,细胞工程
细胞工程是指运用细胞生物学和分子生物学的原理和方法,通过某种工程学手段,在细胞整体水平或细胞器水平上,按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学.
生物工程涉及的领域相当广泛,就其技术范围而言,大致有细胞融合技术,细胞拆合技术,染色体导入技术,胚胎移植技术,克隆技术等.
1,细胞融合技术
细胞融合技术是把两个细胞在融合剂的作用下,融合成一个杂种细胞的技术.植物细胞融合时,要先用纤维素酶去掉细胞壁,获得原生质体后再进行融合.
科学家用植物体细胞杂交的方法,将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合,成功地培育出了"番茄—马铃薯"杂种植株,以后又培育出了新的品种,例如:白菜—甘蓝,胡萝卜—羊角芥等.不仅如此,科学家在不同种类的动物之间或动物与人的细胞之间也进行了融合,形成了杂种细胞,例如:人—鼠,鼠—兔等.
克隆技术
克隆的实质是无性繁殖,即:不经过生殖细胞的结合,由母体直接产生新个体的生殖方式.时至今日,克隆的含义不仅仅是无性繁殖,只要是一个细胞通过培养,获得两个以上的细胞,细胞群或生物体的方式,都称之为克隆.
克隆技术的理论基础—全能性
细胞全能性:已经分化的细胞,仍然具有发育的潜能.即,已分化的细胞仍然具有发育成为完整植株的能力.
多细胞生物,一般是由一个受精卵经过有丝分裂而来.所以,生物体的每一个细胞与受精卵的基因都是一样的.也就是说,生物体的每一个细胞都含有本物种所有的整套遗传物质,都有发育成完整个体所必需的全部基因.
2)克隆技术的应用
动物克隆:
以"多莉"羊的产生为例,步骤如下:
⒈核移植形成重组细胞.将A羊乳腺细胞的核移植到B羊去核的卵细胞内,形成一个重组细胞.
⒉胚胎移植.将重组细胞在体外进行培养,形成早期胚胎后植入C羊的子宫内.
⒊"多莉"羊出生.
组织培养:
植物组织培养的大致过程是:在无菌条件下,将器官或组织(如芽,茎尖,根尖或花药)的一部分切下来,放在适当的人工培养基上进行培养,最初,这些器官或组织经过细胞分裂与去分化(从分化状态变为未分化状态),形成愈伤组织.之后,在适合的光照,温度和一定的营养物质与激素等条件下,愈伤组织便开始分化,产生出植物的各种组织和器官,进而发育成一棵完整的植株.
植物组织培养不仅从植物上取材少,培养周期短,繁殖率高,而且便于自动化管理.目前,这项技术已经在花卉和果树的快速繁殖,培育无病毒植物等方面得到了广泛的应用.例如:用一个兰花茎尖就可以在一年内生产出400万株兰花苗.又如:长期进行无性繁殖的植物,体内往往会积累大量的病毒,从而影响植物的产量或观赏价值.研究发现,这些植物只有根尖和茎尖中不含病毒.因此,人们用茎尖进行组织培养,就得到了多种植物(如马铃薯,草莓,菊花)的无病毒植株,取得了可观的经济效益.
[习题选编]
白菜—甘蓝杂交后产生的植株一般是不育的,但是,科学家发现,极少数的杂交植株能产生种子,原因是:
参考答案:染色体数目加倍
2,能克服远源杂交的不亲和技术是 ( )
A,组织培养 B,动物胚胎移植 C,细胞融合 D,单倍体育种
解析:植物组织培养的优势能够提高自然繁殖率比较低的名贵花卉,濒危物种等的无性繁殖率.动物胚胎移植能够提高动物的繁殖率.单倍体育种可以加快育种的进程.细胞融合能够克服远源杂交的不亲和性
3,下列选项中,没有采用植物组织培养技术的一项是 ( )
A,花药的离体培养得到的单倍体植株.
B,秋水仙素处理萌发的种子或幼苗得到多倍体植株
C,基因工程培育抗棉铃虫的棉花植株
D,细胞工程培育"番茄—马铃薯"杂种植株.
参考答案:B
4,英国科学家维尔莫特首次用羊的体细胞(乳腺细胞)成功地克隆出一只小羊,取名为"多莉",以下四项中与此方法在本质上最相近的是 ( )
A,兔的早期胚胎分割后,分别植入两只母兔子宫内,并最终发育成两只一样的兔.
B,将人的抗病毒基因嫁接到烟草的DNA分子上,培育出具有抗病毒能力的新品种.
C,将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞.
D,将人的精子与卵细胞在体外受精,待受精卵在试管内发育到囊胚期时,再植入女性子宫内发育成"试管婴儿"
参考答案:A
5,下列哪项技术与"试管婴儿"无关 ( )
A,体外受精 B,动物胚胎移植 C,基因转移技术 D,组织细胞培养技术
参考答案:C
6,细胞在分化过程中往往由于高度分化而完全失去再分裂的能力.最终衰老死亡,但机体在发展适应过程中.保留了一部分未分化的原始细胞,称之为干细胞.一旦需要,这些干细胞按照发育途径通过分裂而产生分化细胞,以保证局部组织损伤的修复.根据以上材料,回答下列问题:
(1)人工获得胚胎干细胞的方法是:将细胞核移植到去核的卵细胞内,经过一定的处理使其发育到某一时期,从而获得胚胎干细胞."某一时期"最可能是 ( )
A,受精卵 B,八细胞胚 C,囊胚 D,原肠胚
(2)根据分裂潜能,干细胞可分为全能干细胞(可发育成完整的个体),多能干细胞(可发育成多种组织和器官)和专能干细胞(发育成专门的组织和器官),则这些细胞在个体发育中的分化顺序是 ( )
A,全能—专能—多能 B,全能—多能—专能
C,多能—全能—专能 D,专能—全能—多能
(3)在全能干细胞的发育过程中,皮肤由 胚层发育而来,眼睛由 胚层发育而来,神经系统由 胚层发育而来.
(4)个体发育过程中最原始的干细胞是
(5)干细胞在临床上应用的最大优点是移植器官和患者之间无 反应.
(6)谈谈你对干细胞研究的看法.
参考答案:(1)C (2)B (3)外和中 外 外 (4)受精卵 (5)排异
(6)干细胞研究对人类治疗疾病有很大帮助.例如:利用干细胞克隆器官,用于器官移植;利用干细胞修复损伤的器官等.但是,如果干细胞研究用于克隆人,则会带来严峻的社会伦理问题,必须严肃制止.
7,近几千年来,生命科学的发展日新月异,层出不穷,生物学的观点不断更新或面临挑战或得到补充完善.
资料一:20世纪80年代,美国生物学家奥尔等曼和切赫研究和发现了RNA的催化功能,由此他俩获得了1989年的诺贝尔化学家奖.
资料二:1996年英国蔓延的"疯牛病"成为国际社会关注的焦点.引起病牛病的病原体是一种能致病的蛋白质,它不含核酸,我们称之为朊病毒,美国生物学家普鲁辛纳就是由于研究朊病毒做出的卓越贡献,而获得了1997年度诺贝尔医学生理学奖.
资料三:1997年英国的克隆羊"多莉"的诞生轰动了全球.克隆羊"多莉"是英国的威尔穆特博士领导的研究小组将高度分化的成年绵羊乳腺细胞核移植到去核的卵细胞中培育成功的.
根据你所了解的生物学知识,上述的三则资料内容对哪些原有的生物学观点提出了挑战或补充完善 请用简短的文字加以说明.
参考答案:
生物催化剂酶都是蛋白质,但RNA催化功能的发现,说明酶不一定都是蛋白质,RNA也具有
酶的功能.
以前人们认为核酸是一切生物的遗传物质,但朊病毒这种病原体不含核酸,却能导致"疯牛病",
说明除了核酸外,还应该存在其它的遗传物质.
原来人们认为已高度分化的成体动物的体细胞已失去了全能性,克隆羊的成功,说明了高度分
化的成年动物体细胞仍然具有全能性.
8,科学家发现,人们长期接触2,4-D(人工合成的生长素类似物)患某种癌症的可能性要远远高于未接触者.美国科学家从一种细菌的DNA中分离得到了能降解2,4-D的基因,将其转移到另一种细菌细胞内,获得了能高效降解2,4-D的转基因菌.据此回答:
(1)2,4-D能促进双子叶植物生长又能杀死双子叶植物的原因是
.
(2)该转基因菌能表现也降解2,4-D的性状并能代代相传,所遵循的生物学原理是
.
(3)人们在生产上不直接应用最早发现的具有降解基因的细菌,而是培育和应用转基因
菌来降解2,4-D的可能原因是:转基因菌与原细菌相比有如下特点:
.
参考答案:
生长素低浓度促进植物生长,高浓度抑制甚至杀死植物.
基因的功能:通过复制实现遗传信息的传递.通过控制蛋白质合成实现遗传信息的表达.
高效性
9,花药离体培养也属于植物的组织培养,它培育出的植株是 倍体,其染色体数目比原物种 .香蕉的组织培养形成的幼苗是 倍体.其性状与亲本相比 ,培养基的作用是 .植物的组织培养之所以能够获得成功,是因为细胞具有 性,即植物细胞含有的遗传信息与胚细胞 ,只要条件适合,就可发育成完整的植株.
分析:花药离体培养是通过植物的花粉培育出完整的植株,花粉是经过减数分裂形成的,其染色体数目减半.香蕉是利用茎尖作为外植体,茎尖细胞属于体细胞,其染色体数目与亲本一致.
参考答案:
单 减半 三 一致 提供营养和激素等物质 全能 相同
10,2000年11月,"广东集爱"诊疗中心投入运作,标志着试管婴儿技术落户到了广州.
(1)培育试管婴儿属于 生殖方式.
(2)胚的发育过程是指从 发育到 阶段,场所是 .
(3)后期要继续把胚胎移植入妇女的子宫内继续发育的原因是
.
参考答案:
(1)有性 (2)受精卵 胚 前期是体外(试管),后期是子宫
(3)胚的发育需要一定的条件,如温度,激素,营养,气体浓度等,而子宫具有所有胚发育的所需条件,是胚发育的最佳场所.
11,阅读下列材料.回答问题:
2002年1月30日《科学时报》报道 美国科学家维尔法伊领导的一个小组发现,
成年人骨髓中存在着一类干细胞.可以在培养液中无限期地生长,与胚胎干细胞极其相
似.其中的一部分细胞系在生长近两年后,特性依然保持完好,无任何衰老迹象.研究
人员将这些细胞称为"多能成体祖细胞'.
此前也有一些实验室和生物技术公司发现,成人的皮肤,肌肉和骨髓中存在着能
形成其他组织细胞的干细胞.研究人员称.从理论上讲"多能成体祖细胞"在一定的条
件下 应该能够形成心肌,大脑,肝脏,皮肤和各类神经细胞.
(1)如果在培养液中培养的"多能成体祖细胞"己传至60代 那么 这种细胞的遗传物质与成年人骨髓中的干细胞的遗传物质( ).
A.全部相同 B.全部不同 C.大部分相同 D.大部分不同
(2)为大面积烧伤病人植皮,最好选用( )的干细胞培育的皮肤细胞.
A.患者本人 B.父母 C.子女 D.配偶
(3)在一定的条件下,"多能成体祖细胞"形成心肌,大脑,肝脏,皮肤和各类神经细胞需通过 和 完成.
参考答案:(1).C(2).A:(3).细胞分裂;细胞分化
12,在细胞工程——原生质体融合育种技术中 .
(1)其技术的重要一环就是要将营养细胞的细胞壁除去,通常采用的方法是 .
(2)在不破坏植物细胞结构的前提下,可以用光学显微镜观察植物细胞的细胞膜,请问如何操作才可以在光镜下观察到细胞膜 .
参考答案:
(1)用纤维素酶去除细胞壁
(2)当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时;活的成熟的植物细胞通过渗透作用失去水分;原生质层逐渐与细胞壁分离开来,这样便可在光学显微镜下清晰的观察到原生质层最外面的细胞膜
13,中国青年科学家陈大炬成功地把人的抗病毒干扰基因"嫁接"到烟草的DNA分子上,可使烟草获得抗疗毒的能力,形j#转基因产只,试分析回答:
(1)人的基因之所以能接到植物体内去,原因是 .
(2)烟草具有抗病毒能力,这表明烟草体内产生了 .这个事实说明,人和植物共用一套 .
(3)该工程在农业,医药等方面已取得了许多成就,请你说出三个具体实例
.
参考答案:
(1)人与植物DNA结构组成相同(2)抗病毒干扰素;遗传密码
(3)将抗病毒基因嫁接到水稻中,形成抗病毒水稻新品种;将人的血型基因移入到猪体内,培育出人血的猪:将干扰素基因移入细菌体内,培育出能产生干扰素细菌
14,人类基因组计划的目标是绘制四张图,其中一张图用遗传单位表示基因间的距离,另一张图用核着酸数目表示基因间的距离,一张图显示染色体上全部DNA上约30亿个减基对的排列顺序,还有一张是基因转录图.这四张图组成了不同层次的,最终为分子水平的人类"解剖图",它揭开了决定人类生.老.病.死的所有遗传信息——基因组之谜,将成为人类认识自我的用之不竭的知识源泉.
国际人类基因组计划合作组织.美国塞莱拉遗传信息公司.美国(科学)杂志和英
国(自然)杂志于2m1年2月门日联合宣布:由科学家提供的初步分析中,格外引人关
注的是:原来预计多达10万多个的人类基因总数被最终确定为3万个左右,而与蛋白质
编码无关的非编码区的减基对序列却达人类基因组序列的97%之多.
请根据以上材料回答下列问题:
(1)"人类基因组计划"需要测定人类的24个染色体的基因和减基顺序,试指出哪24个染色体 .
(2)你认为完成"人类基因组计划"有哪些意义 .
.
参考答案:
(l)22条常染色体和XY两条性染色体(2)①有利于疾病的诊断和治疗 ②有利于研究生物进化③有利于培育优良的高等动植物品种 ④有利于研究基因表达有调控机制

❿ 在我们的生活中，生物技术主要有哪些方面的应用试举例说明。

医疗领域：在目前这方面的研究受到极大的注目。像是干细胞应用于再生医学领域，如人工脏器、神经修复等。或是以蛋白质结构解析数据，对于功能性区域（domain）来开发相对应的抑制剂（如：酵素抑制剂）。利用微阵列核酸晶片，或是蛋白质晶片，寻找致病基因。或是利用抗体技术，将毒素送入具有特殊标记的癌细胞。或利用基因转殖技术，进行基因治疗等。基因治疗（gene therapy）利用分子生物学方法将目的基因导入患者体内，使之表达目的基因产物，从而使疾病得到治疗，为现代医学和分子生物学相结合而诞生的新技术。基因治疗作为新疾病治疗的新手段，给一些难治疾病的根治带来了光明。
农学食粮：人口快速膨胀，食粮问题正是生物技术应用的切入点。在基因转殖农作物的开发下，除了转殖进入抗虫害基因、抗冻基因外，例如含有维生素A的稻米也问世。在有限耕地下，转殖农作物解决了品质上的问题。除此之外，观赏用的花卉等，也靠着组织培养的技术，将高品质的花卉复制生产，提高花卉价值。着名的像是台湾的蝴蝶兰。另外，经过遗传工程技术，能产生凝血因子的乳牛也提供医疗用途。生物肥料（biofertilizer）主要利用微生物技术制作的肥料种类。生物肥料不仅给作物提供养料、改善品质、增强抗寒抗虫害能力、还改善土壤通透性、保水性、酸碱度等理性化特性，可为作物根系创造良好生长环境，从而保证作物的增产。生物农药（biopesticide）利用微生物、抗生素和基因工程等产生有杀灭虫病效果的毒素物质，生产出广谱毒力强的微生物菌株制作而成的农药。它的特点有：1.不像化学农药般见效快，但效果持久。2.与化学农药比，害虫难以产生抗药性。3.对环境影响小。4.对人体和作物的危害性小。5.使用范围和方法有限制；等等。
军事科技：基因工程武器（genetic engineering weapon）简称基因武器，例子有：插入眼镜蛇毒液基因的流感病毒和含有炭疽病毒的大肠杆菌。基因武器的特点是：1.生产成本低、杀伤力大、作用时间长。2.对方使用难发现、难预防、难治疗。3.使用方肌丹冠柑攉纺圭尸氦建法简单，施放手段多。4.只伤害人，不破坏武器装备、设施。5.一旦使用会产生强烈的心理威慑作用。
工业应用：在工业上，利用工业菌种的特殊代谢路径，来替代一些化学反应。除了专一性提高，也在常温常压下，节约能源。也由于专一性高，产生的废弃物量低，也因此被称为绿色工业。
环境保护：当环境受到破坏，可以利用生物技术的处理方式，让环境免于第二次受害。生物具有高度专一性，能针对特殊的污染源进行排除。例如运输原油的邮轮，因事故，将重油污染海域，而利用分解重油的特殊微生物菌株，对于重油进行分解，代谢成环境可以接受的短练脂肪酸等，排解污染。此外，土壤遭受重金属污染，亦可利用特定植物吸收污染源。