‘壹’ 生物技术应用大专毕业论文怎么写
分子生物技术在微生物降解环境 污染物中的应用 [摘要〕介绍了与环境微生物关键降解酶基因的筛选、克隆及应用相关的分r生物技术，包括聚合酶链式反应技 术、基因重组技术、荧光原位杂交技术和生物信息学等技术，并对这些技术在污染物降解基因检测、筛选和克隆方 面的应用进行了阐述与探讨、 [关键词]分子生物技术;微生物;基因;环境污染物;降解 随着现代j:\地技术的发展，多环芳烃、含氯有 机物和硝基苯类化合物等人工合成井难以降解的 污染物大量排放，造成世界范围内的环境污染和生 态破坏，严重地威胁人类和其他生物的正常生存和 发展。利用微生物修复技术对受污染的水体及土 壤进行处理，凸显了其重要的意义和可行性。研究 人员发现并筛选到一些微生物，它们不仅对环境有 较高的适应性、对污染物有较高的耐受性，而且对 污染物有较强的降解效率和专一性。然而环境中 存在的大量微生物中仅有少于1%可通过传统的培 养方法进行培养、分离和纯化，绝大多数细菌需要 非常严格的营养条件川。因此，为了对修复环境有 所贡献却难以培养的微生物进行更全面了解，也为 了筛选到更多有利于降解环境污染物的微生物菌 种及其关键酶基因，分子生物技术和手段逐渐被广 泛应用到环境可降解污染物及降解机理方面的研 究中。 本文对近年来发展起来的聚合酶链式反应 (PCR)技术、基因重组技术、荧光原位杂交(FISH) 技术和生物信息学等多种分子生物技术进行了介 绍，并总结了它们在污染物降解基因检测、筛选和 克隆方面的应用。 1与环境污染物降解相关的分子生 物技术 1.1PCR及其相关技术 PCR是一种利用脱氧核糖核酸(DNA)半保留 复制原理，在体外扩增位于两段已知序列之间的 DNA区段从而得到大量拷贝的分子生物技术。根 据其模板、引物来源或扩增条件的不同，PcR技术 可分为以下几种:(l)反转录pCR(RT一PeR)技 术，将mRNA反转录为cDNA后再对其进行PCR 扩增，可用来构建cDNA文库，分析不同生长时期 的mRNA表达状况和相关性以及mRNA的定量测 定等;(2)巢式PCR技术，在扩增大片段目的DNA 时，先用非特意性引物扩增再用特意性引物对第一 次扩增产物进行第二次扩增，以获得可供分析的 DNA;(3)竞争PCR技术，是一种定量PCR，向PCR 反应体系中加人人工构建的带有突变的竞争模板， 通过控制竞争模板的浓度来确定目的模板的浓度， 对目的模板作定量研究;(4)实时荧光定量PCR技 术，在PCR反应体系中加人荧光基团，利用荧光信 号积累实时监测整个PCR进程，最后通过标准曲线 对未知模板进行定量分析，该法已广泛用于基因表 达研究、转基因研究等方面;(5)扩增的rDNA限制 酶切分析技术，根据原核生物rDNA序列的保守性， 将扩增的rDNA片段进行酶切，通过酶切图谱来分 析菌间的多样性;(6)RNA随机引导PCR技术，基 于任意寡核昔酸引物与RNA之间可能的配对，在 低严谨度条件下经聚合酶催化使链延伸，将细胞总 RNA或InRNA作为反转录反应的模板，此技术结 合单链构象多态性，用非变性胶分辨大小相同而构 象不同的片段，可用于诊断遗传突变及分析污染条 件下序列的多态性;(7)随机扩增多态DNA (RAPD)技术，是一种基于PCR检测PCR引物结合 位点序列改变的方法，通常以10bp的寡核昔酸序 列为引物，对基因组DNA随机扩增，电泳分离染色 扩‘增产物，再分析多态性。 1.2FISH技术 FISH技术利用荧光标记的探针在细胞内与特 异的互补核酸序列杂交，通过激发杂交探针的荧光 来检测信号。荧光探针比放射性探针更安全，具有 较好的分辨力，不需要额外的检测步骤。近年来， 由于FISH技术具有灵敏、便捷等优点，迅速发展完 善成为研究环境微生物的有力工具。此外，可用不 同激发和散射波长的荧光染料标记探针，在一步反 应中同时检测几个靶序列。该技术主要包括试样 固定、预处理、预杂交、探针和试样变性、杂交、漂洗 去除未结合的探针、检测杂交信号等步骤。由于 165rRNA具有遗传稳定性，因此成为FISH技术检 测最常用的靶序列。 1.3基因重组技术 基因重组技术是从供体生物的基因组中通过 酶切扩增等手段获取目的基因，与载体连接形成重 组DNA分子，再导入到受体细胞中，让外源基因得 以表达。在已经分离出的许多菌株中，与降解能力 有关的基因多在质粒体上。由于质粒很容易在细 菌的繁殖过程中遗失，对细菌降解能力的长期稳定 非常不利，可将其与污染物降解有关的酶基因重组 到大肠杆菌等微生物中进行表达，以此构建的各种 生物降解特性增强的重组菌可用于污染环境的治 理修复或发酵某些废弃物。 1.4生物信息学 20世纪后期，生物学的迅猛发展，从数量上和 质量上极大地丰富了基因组数据库、蛋白质数据 库、酶数据库和文献数据库等许多生物科学的数据 资源。已有多个国家和国际科研组织建立了生物 信息数据库，如欧洲分子生物学实验室(Eur叩ean MolecularBiologyLaboratory)核酸序列数据库和美 国国家生物技术情报中心(Nationaleente:fo:Bio- technologyInformation，NCBI)基因序列数据库等。 科学家利用计算机及生物信息分析软件分析这些 数据资源，确定大分子序列、结构、表达模式和生化 途径与生物数据之间的关系，区分生物个体间遗传 差异，揭示DNA多样性。例如，基本局部比对搜索 工具(BasieLoealAlignmentSearehTool，BLAST)， 是一套在蛋白质数据库或DNA数据库中进行相似 性比较的分析工具。它基于Altschul等的方法“2〕， 在序列数据库中对查询序列进行同源性比对工作。 BLAST程序可对一条或多条、任何数量、任何形式的 序列在一个或多个核酸或蛋白序列库中进行比对，甚 至将有缺口的比对序列也考虑在内，利用比较结果中 的得分对序列进行相似性说明。基因的序列分析可 揭示出生物物种之间的关系，在污染治理研究中可用 于生物基因组特殊区域或特异基因的测序。 2分子生物技术在环境污染物降解 中的应用 2.1土壤试样总DNA的提取 用适当方法直接从土壤中提取DNA并纯化， 是从分子生物学角度对土壤微生物进行研究的前 提条件，而后可进行酶切、PCR扩增、核酸分子杂交 等分子生物学技术操作。从土壤中提取微生物 DNA主要分为汽接法和间接法}’{。直接法是在 ogram等的方法基础卜发展起来的，其主要包括2 个步骤:(l)原位细胞裂解;(2)DNA提取和纯化。 直接法提取的DNA超过细菌总DNA的60%且省 力，但提取的DNA常常有折断、腐殖酸污染、甚至 提取物中还夹杂有未知的胞外DNA和真核生物的 DNA。最先报道间接法的是Faegri等[‘〕，其主要包 括4个步骤:(l)分散土壤;(2)分离细胞与土壤; (3)细胞裂解;(4)DNA纯化。间接法提取DNA 产量低且费力，但纯度较高、DNA损伤小，提取的 大片段DNA可用来构建cos而d和细菌人工染色体 文库等。 2.2采用PCR及相关技术扩增分析DNA片段 可降解污染物的微生物必然能产生分解代谢 该污染物的酶。selvaratnam等L’l用编码苯酚单加 氧酶dmpN摹因的RT一PCR技术来检测序列间歇 式活性污泥反应器‘{一，降解酚的假单胞菌。检测结 果表明，RT一PCR技术不仅能检测微生物降解酚的 能力，还能测量dmpN基因的转录水平，从而确定假 单胞菌特殊的分解活性，发现了在转录水平下，酚 浓度与通气时间之问存在正相关关系。 将PCR技术和变性梯度凝胶电泳(DGGE)结 合起来，在变性条件适当的情况下能分辨一个碱基 对，分辨率较高。染色后的凝胶用成像系统进行分 析，可在一定程度l几反应试样的复杂性。条带的多 少能反应试样“ 一 }1微生物组成的差异，条带的亮度能 反应试样中微生物的多少。基于以上优点，日前该 技术在微生物群落结构的分析和动态研究方面得 到了厂‘泛应用。DGGE可通过分析PCR扩增的基 因点突变来探索微生物的复杂性。徐玉泉等[“〕从 某废水中分离出一株能以苯酚为惟一碳源的菌株 PHEA一2，使用PCR一DGGE技术对该菌165 rDNA进行分析，发现该菌与醋酸钙不动杆菌同源。 M盯sh等r了)利用PcR一DGGE技术获得了活性污泥 中真核微生物的种群变化情况。王峰等下8〕采用 PCR一DGGE技术对城市污水化学生物絮凝处理中 活性污泥和生物膜微生物种群结构进行了分析，结 果表明活性污泥培养前后微生物种群结构发生r 很大改变。 RAPD技术也是一种应用比较广泛的以多态性 引物来扩增某些片段的技术。RAPD技术可用于检 测含有混合微生物种群的各种微生物反应器中微 生物的多样性。用RAPD技术分析检测实验室规 模的油脂淤泥培养料中的细菌菌群发现，用油脂淤 泥改良过的培养料比未改良的更适于不同的微生 物种群生长[9j。vainio等t’。〕从516种孤立的菌落 中提取出165rDNA，经PCR扩增后进行测序，检测 活性污泥中微生物种群的结构。这些组合技术的 应用显着增强r对微生物的检测和鉴定能力，为理 论研究工艺优化及提高生物处理效率提供了条件。 2.3基因重组 基因工程技术应用于环境保护起始于20世纪 80年代。其基本原理是通过基因分离和重组技术， 将目的基因片段，比如可编码降解某种污染物的 酶，转移到受体生物细胞中并表达，使受体生物具 有该目的基因表达显现的特殊性状，从而达到治理 污染的目的。找到特定污染的抗性基因，利用基因 重组技术转基因后也可获得其他抗性植株以及筛 选到可转化污染物的植物，还可开发超量积累植物 进行污染土壤的生物修复。 罗如新等L”〕用放射性同位素标记tfdc基因片 段作探针，Southemblot杂交定位Ll菌株的邻苯二 酚1，2一双加氧酶基因位于Pstl的I片段和BamH I的M、N片段，回收并将其直接克隆至表达载体 pKT230卜，获得的重组子能转化不具开环酶活性 的甲胺磷降解菌P2，得到高于天然宿主21倍的邻 苯二酚1，2一双加氧酶。stingley等{”〕通过构建基 因文库和重组质粒等基因工程方法证实了NidAB 双加氧酶是降解菲的关键酶类，并首次鉴定出此基 因通过磷苯二甲酸实现降解功能。chae等‘”}发现 不能降解苯酚的su如lobusso扣taricu、98/2菌株中 的儿茶酚2，3一双加氧酶基因与能降解苯酚的 sulfolo右u，，o如taricu、咫有[6J源区，分析得知它们 是山共同祖先进化而来。把儿茶酚2，3一双加氧酶 基因克隆到大肠杆菌中表达，可获得有较高降解活 性的双加氧酶。 重金属污染是环境污染的重要方面之一。随 着分子生物学技术的发展，越来越多的修复性蛋白 基因正被从植物、微生物和动物中陆续分离出来， 如汞离子还原酶基因、有机汞裂解酶基因、汞转运 蛋自基因、金属硫蛋白基因、植物络合素合成酶基 因、铁离子还原酶基因和锌转运蛋白基因L’‘〕。这些 基因通过基因工程的改造，重组到合适的受休细胞 中表达相应的蛋白质和酶，达到治理难以降解的有 毒有害污染物的目的。sorsa等〔”〕把MTS插人 LamB序列的153位点，在E.eoli中表达MTs，解决 r细胞内MTs对金属离子有限的吸附能力。综L 所述，基因重组技术具有快速、高效的特性，已逐渐 成为环境生物技术的研究热点。 2.4FISH技术 FISH技术利用核糖体内长度适中(约1500bp)、 高度保守的165:RNA序列作为理想的基因分类靶 序列，其中使用的165:RNA寡核普酸探针一般是 进行了荧光标记的20bp左右特异性核昔酸片段， 利用该报告分子(如生物素、地高辛)与荧光素标记 的特异亲和素之间的免疫化学反应，经荧光检测系 统对待测DNA进行定性、定量或相对定位分析。 FISH技术能提供处理过程中微生物的数量、空间分 布和原位生理学等信息。 硝化细菌是一类生理上非常特殊的化能自氧 菌，传统的研究方法要经过富集、分离、分类和鉴定 步骤，耗时长。HSH技术的引人解决了上述困难。 FlsH技术还被广泛用于活性污泥系统、硝化流化床 反应器和膜生物反应器等废水处理系统}’61。 基因工程微生物越来越多地被用于农业害虫 控制和环境污染的生物修复，对人类健康和环境的 影响引起广泛关注。1994年出现了一种新的标记 系统:绿色荧光蛋白(GFP)，由于GFP基因表达产 物对细胞没有毒害作用，且由GFP产生的荧光标记 检测卜分方便、简单。在某些被污染的环境中可分 离出降解该污染物的细菌，通过基因重组等手段使 用GFP分子标记，可更容易的分离检测被标记的 细胞叫。 Bastes等[’8]进行了苯酚降解菌染色体GFP基 因标记实验。通过PCR和Southemblot分析，证明 GFP基因已成功整合到宿主细胞的染色体中。对 标记菌与野生型的降解能力比较结果证明，GFP分 子标记的插人并不影响细胞的苯酚降解能力。 用G即标记Pseudomonasputida，研究活性淤 泥中细菌存活情况{’9飞。Pseudomonasputida被转到 活性淤泥2min后，观察到细胞在淤泥絮凝物间自 由游动;培养3d后，发现荧光细胞减少，大部分已 被合并到淤泥絮凝物中，以防止细菌被原生动物捕 食。用oFP标记石.eozi和Serraliamarceseern，考 察菌株附到絮凝物卜的过程{’()j。使用表面荧光显 微镜能将带有GFP标记的细胞从活性污泥中区分 开，井进行观察和记数。而聚焦激光扫描显微镜 (cLsM)可使GFP标记细菌产生三维轮廓，结合表 面荧光显微镜和CLSM观察GFP标记细胞，结果表 明，细胞表面疏水性在细菌附到絮凝物的过程中起 重要作用，两种细菌附在絮凝物上的模式有很大不 同，通过这种方法可更好地理解细菌赫附机理，有 助于提高废水处理效果。 3结语 分子生物技术的应用使研究人员可从微观的 角度更细致深人地了解微生物对污染物降解的具 体生理生化机制，在分子水平 _ _ [揭示生物体吸收、 迁移、积累有害物质最终被毒害，及适应、抗性等生 态问题，从而筛选到更多有利用价值的微生物。随 着越来越多微生物全部基因序列的解码，对各种细 菌体内可降解基因的分布和表达会有更深人的了 解，有关技术的发展和成熟必将对污染物的降解过 程有一个整体的、生态水平上的认识。 参考文献 l李凤，刘世贵 . 分子生物学技术在环境微生物研究中的 应用 . 世界科技研究与发展，2003，25(4):88一92 2AltsehulSF，GishW，MillerW，etal.Basieloealalign- mentsearehtool . 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‘贰’ 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
‘叁’ 生物工程系生物技术及应用专升本必须看那些书
1．生物化学
内容提要：主要包括蛋白质化学、酶学、核酸、维生素与辅酶，生物分子的分解、合成代谢及其调控，遗传信息的表达及调控等及有关实验。
教 材：《生物化学》 沈同等编 高等教育出版社
参考书目：1.《生物化学》 王镜岩编 科学出版社
2.《生物化学简明教程》（第三版） 罗纪盛等编 高等教育出版社
3.《生物化学》 魏述众主编 中国轻工业出版社
4.《BIOCHEMISTRY》 Trudy Mckee等 科学出版社
2．细胞生物学
内容提要：细胞质膜及内膜系统，细胞核与染色体，细胞基因表达的调节，细胞骨架，细胞分化，细胞增殖，细胞衰老，细胞凋亡，线粒体及叶绿体，细胞的起源与进化等及有关实验。
教 材： 《细胞生物学》 翟中和主编 高等教育出版社
参考书目：1.《细胞生物学》 郑国锠主编 高等教育出版社
2.《分子细胞生物学》 韩贻仁主编 高等教育出版社
3.《细胞生物学》 汪堃仁编 高等教育出版社
3．现代工业微生物学
内容提要：现代工业微生物学主要介绍微生物在工业中的应运，常见工业微生物类群和形态，现代发酵工业中微生物菌种的选育和培养技术，以及工业微生物的营养、代谢调控，主要微生物工业产品的生产等。
教 材：1.《现代工业微生物学》 杨汝德编 华南理工出版社
2.《微生物学实验指导》黄秀梨主编 高等教育出版社 施普林格出版社
3．《工业微生物学》 岑沛霖 化学工业出版社
参考书目：1.《微生物学》 武汉大学和复旦大学合编 高等教育出版社
2.《微生物工程工艺原理》姚汝华 华南理工出版社
3.《MICROBIOLOGY》 J.Nicklin等 科学出版社
4．《工业微生物学》 岑沛霖 化学工业出版社
4．现代遗传学
内容提要：遗传三大定律，伴性遗传、数量遗传和遗传平衡，遗传物质的结构与功能，基因的本质，核外遗传、核质关系与个体发育，基因表达与调控，遗传物质的变异、重组机理，突变、选择与生物进化等及有关实验。
教 材：1.《现代遗传学》 赵寿元着 高等教育出版社
参考书目：1.《遗传学》 刘枯义等编 高等教育出版社
2.《现代遗传学原理》 徐晋麟等编 科学出版社
3.《分子遗传学》 张玉静主编 科学出版社
4.《分子遗传学》 盛祖嘉等编 复旦大学出版社
5.《GENETICS》 P.C.Winter等 科学出版社
6.《遗传学实验》 刘祖洞编 高等教育出版社
5．分子生物学
内容提要：从分子的角度研究生命的起源、组成、生理机能、进化等一系列问题。同时本课程也讲授有关现代分子生物学的研究方法。
教 材：1.《分子细胞生物学》 韩贻仁编 高等教育出版社
2.《分子生物学实验指导》 魏群主编 高等教育出版社 施普林格出版社
参考书目：1.《分子生物学》 曹仪植编 兰州大学出版社
2.《现代分子生物学》 朱玉贤等编 高等教育出版社
3.《分子生物学》 郜金荣编 武汉大学出版社
3.《精编分子生物学实验指南》 F.奥斯伯等 科学出版社
4.《MOLECULAR BIOLOGY》 R.F.Weaver 科学出版社
6．普通生态学
内容提要：以生物与环境的关系为主线，在生物个体、种群、群落和生态系统层次上，系统介绍生态学的基本原理、基本知识、基本规律和现代发展，引导学生用其分析现实生态现象及指导人与自然的协调关系。
教 材：《普通生态学》 孙儒泳等编 高等教育出版社
参考书目：1.《环境生态学》 金岚主编 高等教育出版社
2.《理论生态学研究》 张大勇等编 高等教育出版社 施普林格出版社
3.《ECOLOGY》 A.Mackenzie等 科学出版社
7. 基因工程
内容提要：该课从基因工程赖以创立的理论及技术基础出发，介绍基因研究的发展及基因的现代概念，基因研究与基因工程的相互依赖关系，最新研究成果与实际应用；基因工程的基本过程，基因工程载体，酶切与连接，重组体DNA的导入与重组体转化子的鉴定，目的基因的分离、纯化、表达及检测。
教 材：《简明基因工程原理》 贺淹才编着 科学出版社
参考书目：1.《基因及其表达》 童克中编 科学出版社
2.《基因及其操作原理》 齐鹏义编着 武汉大学出版社
3.《基因工程原理》 吴乃虎编 高等教育出版社
4.《现代生物技术导论》 瞿礼嘉等编 高等教育出版社 施普林格出版社
5.《PCR技术实验指南》 C.W.迪芬巴赫等 科学出版社
6.《分子生物学与基因工程习题集》 王金发等编着 科学出版社
8. 细胞工程
内容提要：包括单克隆抗体、细胞移植、细胞融合与重组、细胞培养、原生质体培养，细胞杂交及植物细胞工程，试管苗技术等。
教 材：《细胞工程》 科学出版社
参考书目：1.《现代生物技术导论》 瞿礼嘉等编 高等教育出版社 施普林格出版社
2.《细胞工程》 焦瑞身等编 化学工业出版社
9. 生物工程
内容提要：微生物工程是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。它将微生物学、生物化学和化学工程学的基本原理有机地结合起来，是一门利用微生物的生长和代谢活动来生产各种有用物质的工程技术。内容涉及工业常用微生物，菌种选择，代谢产物的过量生产，微生物反应的质能平衡，微生物发酵过程，发酵动力学，发酵工艺，灭菌工程等。
教 材： 《微生物工程概论》 刘如林编 南开大学出版社 1995
参考书目：1.《微生物工程工艺原理》 姚汝华编 华南理工大学出版社
2.《发酵工艺原理》 熊宗贵主编 中国医药科技出版社
10．生化大实验
内容提要：包括与细胞破碎、生化物质的提取、分离、纯化及鉴定等技术有关的实验。
教 材：自编
参考书目：《生化实验方法和技术》 张龙翔等编 高等教育出版社
11．生物工程下游技术
内容提要：主要内容为生物技术产物的预处理及提取、分离纯化、精制加工等技术的科学本质、原理、方法、规律和发展趋势，以及这些技术和环境保护之间的关系等。其中生化产物和发酵产物的分离纯化是核心内容。下游技术是生物工程的重要组成部分，是生物高技术实现产业化的关键。通过本课程的学习，使学生能掌握生物技术下游加工技术的科学本质和主要方法，同时熟悉各种单元操作和提纯设备的选用，从而具备从事科学研究及设计的能力，结合生产实际分析解决产物下游处理过程中的各种问题，以达到提高产品质量和得率，增加经济效益的目的。
教 材： 《生物工业下游技术》 毛忠贵主编 中国轻工业出版社
参考书目：1.《生化分离技术》 严希康编 华东理工大学出版社
2.《生物工程下游技术》 刘国诠编 化学工业出版社
3.《分离过程化学》 陆九芳等编 清华大学出版社
4.《生物分离技术》 梁世中编 华南理工大学出版社
5.《发酵设备》 高孔荣编 中国轻工业出版社
6.《化工原理》 蒋维均等编 清华大学出版社
7.《清洁生产》 席德立编 重庆大学出版社
12．酶工程
内容提要：酶工程（酶技术）是研究酶所特有的生物催化性能，并使其在工业、农业、医药卫生等领域发挥作用的一门应用科学。现代生物技术一般分为微生物工程、酶工程、细胞工程和基因工程。酶工程是现代生物技术中的一个重要内容。从长远发展的眼光来看，酶工程在现代生物技术的各个领域显得越来越重要，并将逐步融合于其它领域。
酶工程学研究的主要内容包括：酶的结构和功能，酶反应动力学，酶的分离纯化技术，酶的固定化，酶的化学修饰，酶反应器，以及酶工程技术在各行各业中的应用等。
参考教材：1.《酶工程》 熊振平 化学工业出版社 1989
2．《应用酶学导论》禹邦超 华中师范大学出版社 1994
13．食品化学
内容提要：食品化学是食品科学的一个重要部分，它是一门研究食品（包括食品原料）的组成、特性及其产生的化学变化的科学。食品化学与化学生物化学、生理化学、植物学、动物学、分子生物学有密切的关系。食品化学依赖上述这些学科的知识有效地研究和控制作为人类食品来源的生物物质。
教 材：《食品化学》 王璋、许时婴、汤坚编 中国轻工业出版社
14．食品工艺学
内容提要：食品工艺学主要介绍主要工业食品的加工工艺过程、原理、基本理论和实践，本课程共分6章，主要介绍用于食品加工的食品原料种类和处理、罐藏食品加工工艺、软饮料加工工艺、乳制品和大豆制品加工工艺、肉制品和粮谷制品加工工艺，目的是通过学习，让学生了解、熟悉和掌握主要工业食品加工工艺的基本理论和基本实践。
选用教材：《食品工艺学》（第2版） 赵晋府 主编 中国轻工业出版社
15．仪器分析
内容提要：介绍生命科学研究中所用的仪器设备的种类、性能、工作原理、使用范围等。
参考书：1. 各种仪器设备使用说明
2．《实用仪器分析》 杨根元等编 北京大学出版社
3．《仪器分析》 李启隆等编 北京师大出版社
16．植物组织培养
植物组织培养是研究在无菌条件下，将离体植物器官、组织、细胞以及原生质体培养在人工配制的培养基上，给予适当的培养条件，使其长成完整的植株的理论依据和实验技能的一门学科。近40年以来，植物组织培养技术得到了迅速发展，已渗透到生物学科的各个领域，成为生物学科中的重要研究技术和手段之一，并广泛应用于农业、林业、工业和医药业，产生了巨大的经济效益和社会效益，成为当代生物科学中最有生命力的一门学科。
当前，植物组织培养主要进行以下几方面的研究：1、脱毒及离体快繁；2、花药培养和细胞育种；3、原生质体培养和细胞杂交；4、次生代谢产物的生产；5、植物种质资源的保存和交换。
教 材：《植物体细胞遗传学简明教程》黄百渠编 东北师范大学出版社
参考书：《植物组织培养教程》 李俊明编 北京农业大学出版社
‘肆’ 结合例子谈谈对生物技术的看法
生物与人类生活的许多方面都有着非常密切的关系。生物学作为一门基础科学，传统上一直是农学和医学的基础，涉及种植业、畜牧业、渔业、医疗、制药、卫生等等方面。随着生物学理论与方法的不断发展，它的应用领域不断扩大。现在，生物学的影响已突破上述传统的领域，而扩展到食品、化工、环境保护、能源和冶金工业等等方面。如果考虑到仿生学，它还影响到电子技术和信息技术。
人口、食物、环境、能源问题是当前举世瞩目的全球性问题。目前，世界人口每年的增长率约20％，大约每过35年，人口就会增加一倍。地球上的人口正以前所未有的速度激增着。人口问题是一个社会问题，也是一个生态学问题。人们必须对人类及环境的错综复杂的关系进行周密的定量的研究，才能对地球、对人类的命运有一个清醒的认识，从而学会自己控制自己，使人口数量维持在一个合理的数字上。在这方面生物学应该而且可能做出自己的贡献。内分泌学和生殖生物学的成就导致口服避孕药的发明，已促进了计划生育在世界范围内的推广。在人口问题中，除了数量激增以外，遗传病也严重威胁人口质量。一些资料表明，新生儿中各种遗传病患者所占的比例在 3％～10.5％之间。在中国的部分山区，智力不全者占2％～3％，个别地区达10％以上。揭示产生遗传病的原因，找到控制和征服遗传病的途径无疑是生物学又一重要任务。目前，进行家系分析以确定患者是否患有遗传病，对患者提出有益的遗传指导和劝告；通过对胎儿的脱屑细胞进行染色体分析和各种酶的生化分析，以诊断未来的婴儿是否有先天性遗传性疾病。这些方法都能避免或减少患有遗传病婴儿的出生，以减轻家庭和社会的沉重负担。将基因工程应用于遗传病的治疗称为基因治疗，在实验动物上对几种遗传病的基因治疗已取得一些进展。随着基因工程技术的发展，基因治疗将为控制和治疗人类遗传病开辟广阔的前景。
和人口问题密切相关的是食物问题。食物匮乏是发展中国家长期以来未能解决的严重问题，当前世界上有几亿人口处于营养不良状态。从目前到21世纪初，粮食生产至少每年要增长3％～8％才能使食物短缺状况有所改善。人类食物的最终来源是植物的光合作用，但在陆地上扩大农业生产的土地面积是有限的，增加食物产量的主要道路是改进植物本身。过去，在发展科学的农业和“绿色革命”方面，生物学已做出巨大的贡献。今天，人类在一定限度内定向改造植物，用基因工程、细胞工程培育优质、高产、抗旱、抗寒、抗涝、抗盐碱、抗病虫害的优良品种已经不是不切实际的遐想。近年来，植物基因工程的一些关键技术已经有所突破，得到了一些转基因植物。此外，利用富含蛋白质的藻类、细菌或真菌，进行大规模培养，并从中获得单细胞蛋白质。由于成功地利用了基因工程并取得了大规模连续发酵工程的技术经验，单细胞蛋白技术已经取得了重大突破。氨基酸是蛋白质的单体，植物蛋白往往缺少某几种人体必需的氨基酸，如果在食品中添加某种氨基酸，将会大大提高植物蛋白的生物学价值。目前，用微生物发酵、固定化细胞或固定化酶技术生产氨基酸，已经逐步形成比较完整的体系，可以预料，氨基酸生产将在营养不良问题上发挥日益重要的作用。现代生物学成就和食品工业相结合，已使食品工业成为新兴的产业而蓬勃地发展起来。
20世纪生态学关于人与自然关系的研究，唤醒人类重视赖以生存的生态环境。工业废水、废气和固体废物的大量排放，农用杀虫剂、除莠剂的广泛使用，使大面积的土地和水域受到污染，威胁着人类生产和生活。这就要求人们更深入地研究生物圈中物质和能的循环的生态学规律，并在人类的经济生活以及其他社会生活中，正确的运用这些规律，使生物能够更好地为人类服务。现代生物学证明，微生物所具有的生物催化活性是极为广泛的，利用富集培养法几乎可以找到降解任何一种含毒有机化合物的微生物，利用基因工程等技术还可以不断提高它们的降解作用。因此，有降解作用的微生物及其酶制剂就成为消除污染的有力手段。利用微生物防治害虫，以部分代替严重污染的有机杀虫剂也是大有前途的。在农业中尽快使用生物防治、生物固氮等新技术，改变农业过分依赖石油化工的局面，这是关系到恢复自然生态平衡的大事，也是农业发展的大势所趋。大量消耗资源的传统农业必将向以生物科学和技术为基础的生态农业转变
全世界的化工能源（石油、煤等）贮备总是有限的，总有一天会枯竭。因此，自然界中可再生的生物资源(生物量) 又重新被人所重视。自然界中的生物量大多是纤维素、半纤维素、木质素。将化学的、物理的和生物学的方法结合起来加工，就可以把纤维素转化为酒精，用作能源。有人估计，到20世纪末全世界的汽车约有35％将使用生物量（酒精）。沼气是利用生物量开发能源的另一产品。中国和印度利用农村废料进行厌氧发酵产生沼气已作出显着成绩。世界上已经出现了利用固相化细胞技术的工业化沼气厌氧反应器。一些单细胞藻类中含有与原油结构类似的油类，而且可高达总重的70％，这是另一个引人注目的可再生的生物能源。太阳能是人类可以利用的最强大的能源，而生物的光合作用则是将太阳能固定下来的最主要的途径，可以预测，利用生物学的理论和方法解决能源问题是大有希望的。
此外，对人口、食物、环境、能源等问题进行综合研究，开创各种综合解决这些问题的方法的农业生态工程的兴起，最终将发展新的、大规模的近代化农业。
上面的叙述，仅就人口、食物、环境、能源问题和生物学的关系而言，也还是很不充分的。但由此可以看到，生物学的发展和人类的未来息息相关。
‘伍’ 从免疫学和分子生物学讨论现代生物技术在食品检测中的应用
生物技术检测方法具有特异的生物识别功能、极高的选择性，它可与现代的物理化学方法相结合，产生一些简单、结果精确、灵敏、专一、微量和快速、成本低廉的检测方法，因此其在食品检验中占有越来越重要的地位。
在食品检验中应用的几种生物检测技术
1 免疫法
免疫法是最灵敏的生物检测方法，具有高特异性和高灵敏性（灵敏度可达1ppb，1ppm）、操作简便、再现性好，应用前景看好。用免疫法可进行蛋白质检测，由于不同蛋白质的物理、化学性质差别极小，只能通过各种免疫方法或标记探针法加以区别。
(1) 荧光抗体法
将荧光抗体溶液滴加于固定的标本上，一定时间后用缓冲液冲洗，若有相应抗原存在，即与荧光抗体结合，在荧光显微镜下即可看到发荧光的抗体复合物。荧光抗体法在微生物污染鉴定中经常使用，最常用于沙门氏菌的检测。
(2) 放射免疫法
灵敏度高，但操作相对复杂，放射免疫法同位素半衰期短，保存及操作不便。目前应用情况受到限制。
(3) 酶联免疫吸附法
是一种基本的酶免疫检测方法，其选择性好、灵敏度高、快速、易操作、结果判断客观准确、实用性强。酶免疫法和其他免疫法一样，都是以抗体和抗原的特异性结合为基础的。以酶或辅酶为标记物，标记抗原或抗体，用酶促反应的放大作用来显示初级免疫学反应。
酶联免疫吸附法除可检测食品中的毒素、残留农药及微生物外还可用于营养素的测定。
(4) 凝集反应法
当有电解质存在时，颗粒状的抗原与其特异性的抗体结合并生成可见凝集块的反应称为凝集反应，有直接反应和间接反应法。利用凝集反应可测定抗体的效价，也可用于细菌、病毒等的分类。
(5) 沉淀反应法
沉淀反应法常见的是一种琼脂扩散试验。单向扩散是利用不同抗原抗体在琼脂中不同的扩散速度而会在琼脂中出现几条相互分离的沉淀带。双向扩散则是利用抗原抗体都向中间层―――琼脂扩散而形成沉淀带，根据分离沉淀带的数量可确定抗原抗体种类。
(6) 免疫扩散法
利用蛋白质在半固体基质上的扩散作用，使抗原和抗体在浓度比例合适的部位产生沉淀带或沉淀环，从而检测蛋白质。如血清中IgG、IgA、IgM含量的测定。
(7) 免疫电泳法
免疫电泳法是将电泳和琼脂扩散沉淀反应相结合的一种方法，即先将血清或蛋白质抗原在琼脂凝胶中进行电泳。带电的蛋白质抗原向负极移动，加入抗血清后，不同区点的抗原再与抗体进行沉淀，当相应抗原抗体接触，在适当比例下形成弧形沉淀带，根据沉淀带的位置对蛋白质的各组分进行检测。如免疫球蛋白含量的测定。
2 酶检测法
酶检测法就是用酶来测定某些用一般化学方法难于检测的食品成分的含量或测定食品中某些特殊酶的活性或含量。其最大特点就是特异性强。所以常用于分析结构和物理化学性质比较相近的同类物质的分别鉴定。如测定食品中残存有机农药的含量、微生物污染或了解食品的制备、保存情况。
酶检测法的样品一般不需要进行很复杂的预处理，由于酶的催化效率很高，反应条件温和，酶检测法的检测速度也比较快。常用的有以下方法：
(1) 终点测定法
在以待测物质为底物的酶反应中，如果使底物能够接近完全地转化为产物，而且底物或产物又具有某种特征性质，通过直接测定转化前后底物的减少量、产物的增加量或辅酶的变化等就可以定量待测物质。
(2) 动力学测定法
在反应体系中精确加入一定数量的酶，测定反应物或产物变化的速度。测定的参数可以是吸光度、荧光度、pH值等。
(3) 多酶偶联测定法
当被测定的底物或反应产物没有易于检测的物理化学手段时，可采用两种或两种以上的酶进行连续式或平行式的偶联反应，使底物通过两步或多步反应，转化为易于检测的产物，从而测定待测物质的含量。例如葡萄糖的定量测定。
(4) 利用辅酶作用或抑制剂作用测定法
如果待测物质可作为某种酶专一的辅酶或抑制剂，则这种物质的浓度和将其作为辅酶或抑制剂的酶的反应速度之间有一定关联，因此通过测定该酶的反应速度就能进行这种物质的定量。嘌呤、核甙酸、维生素、辅酶及食品中农药、杀虫剂的检验可用此法。
(5) 通过酶反应循环系统的高灵敏度测定法
对于极微量的物质进行酶法检测时，由于灵敏度的原因，在很多情况下不能应用通常的终点测定法，可设计一个酶反应循环系统来提高检测灵敏度。
(6) 酶标免疫检测法
抗体与相应的抗原具有选择和结合的双重功能。若要测定样品中抗原的含量，就将酶与待测定抗原的对应抗体结合在一起，制成酶标抗体。然后将酶标抗体与样品液中待测抗原，通过免疫反应结合在一起，形成酶―抗体―抗原复合物，通过测定复合物中酶的含量就可得出待测抗原的含量。此法可用于食品的污染检测，尤其适用于毒素的快速检测。
(7) 放射性同位素测定法
酶的活性可以采用同位素标记的底物进行测量。经酶解后随时间所生成的放射性产物含量与酶的浓度成正比。也可用放射性同位素的底物在酶的作用下得到的产物，分离测定产物的同位素含量。此法可用于需要进行极微量的分析或因新发现的酶还未找到适当的分析法时的测定。
3 核酸探针技术
核酸探针技术又名基因探针技术或核酸分子杂交技术，具有敏感性高（可检出10-9―10-12的核酸）和特异性强等优点。两条不同来源的核酸链如果具有互补的碱基序列，就能够特异性的结合而成为分子杂交链。据此，可在已知的DNA或RNA片段上加上可识别的标记（如同位素标记、生物素标记等），使之成为探针，用以检测未知样品中是否具有与其相同的序列，并进一步判定其与已知序列的同源程度。
核酸探针技术已被广泛应用于进出口动植物及其产品的检验。用于检验食品中一些常见的致病菌及产毒素菌，如大肠杆菌、沙门氏菌等多种病原体的检验。近年来，放射性同位素标记的核酸探针正越来越多地用于产肠毒素性大肠杆菌的快速检测。
4 多聚酶链反应技术
多聚酶链反应技术是一种极敏感的分子生物学方法，是一项DNA体外扩增技术，在体外对特定的双链DNA片段进行高效扩增，故又称基因体外扩增法。
多聚酶链反应技术快速、特异、敏感，在食品中致病菌的检测方面具有很大的应用潜力。如可用于单核细胞增多症李氏杆菌、金黄色葡萄球菌、顽固性梭状芽胞杆菌、沙门氏菌等的检测。
5 基因芯片技术
基因芯片技术能同时将大量探针固定于支持物上，可以一次性对样品大量序列进行检测和分析，从而解决了传统核酸印迹杂交技术的操作繁杂、自动化程度低、操作序列数量少、检测效率低等不足，是一种在生物技术产品检测中极有发展前景和应用价值的技术，也是近年来国内外研究的热点，基因芯片检测技术完全可能成为21世纪最具活力的检测技术之一。
基因芯片检测技术可以判断该植物是否含有外来的基因序列，而鉴定该植物是否为生物技术作物。
6 免疫传感器
免疫传感器是根据生物体内抗原-抗体特异性结合并导致化学变化而设计的生物传感器，其主要由感受器、转换器和放大器组成。免疫传感器是多学科边缘交叉的产物，其研究涉及到电化学、物理、生物、免疫学和计算机等领域的相关知识。
免疫传感器主要有:酶免疫传感器、电化学免疫传感器(电位型、电流型、电导型、电容型)、光学免疫传感器(标记型、非标记型)、压电晶体免疫传感器、表面等离子共振型免疫传感器和免疫芯片等。
基于抗原-抗体特异性结合的工作原理，免役传感器在食品检测中的应用主要体现在对生物性危害的检测。如可用于致病菌、生物毒素、农药、兽药等的检测。