Ⅰ 生物技术专业的研究方向有哪些
生物技术的研究方向:
生物净化
污水中的有毒物质包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用,从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质,使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一,固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶,是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合,将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器,用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定,即可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等,此方面国内外成功的例子很多。近几年我国在应用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)方面取得较大进展,对于含100mg/L废水,降解率和酶活性保存率均在90%以上;利用固定化酵母细胞降解含酚的废水也已实际应用于废水处理。
生物修复
重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用,削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态,使重金属固定或解毒,降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性,通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定作用。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量,激发微生物的活性,由此可以改善土壤的生态结构,这将有助于土壤的固定,遏制风蚀、水蚀等作用,防止水土流失。
白色污染
废弃塑料和农用地膜经久不化解,估计是形成环境污染的重要成分。利用生物工程技术一方面可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌,另一方面可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如:根瘤菌)中,使两者同时发挥各自的作用,将塑料和农膜迅速降解。
化学农药
利用微生物降解农药已成为消除农药对环境污染的一个重要方面。能降解农药的微生物,有的是通过矿化作用将农药逐渐分解成终产物CO 和H O,这种降解途径彻底,一般不会带来副作用;有的是通过共代谢作用,将农药转化为可代谢的中间产物,从而从环境中消除残留农药,这种途径的降解结果比较复杂,有正面效应也有负面效应。为了避免负面效应,就需要用基因工程的方法对已知有降解农药作用的微生物进行改造,改变其生化反应途径,以希望获得最佳的降解、除毒效果。要想彻底消除化学农药的污染,最好全面推广生物农药。
Ⅱ 生物学科的研究领域有哪些
细胞生物学,分子生物学,蛋白质组学,动物学,植物学,生态学,免疫等大致这些不过细分的话很多很多,范围很关
生物学基本与所有的行业都有关系,如航天,医药,农业,林业,动物保护,器官再生,环境治理,各种酒,药物等的发酵生产.
Ⅲ 目前 军用生物技术的研究领域有哪些
军用生物技术主要包括基因工程(又称遗传工程)、细胞工程、酶工程和发酵工程技术等,它已成为21世纪的核心技术。军用生物技术研究领域除了人们已知的基因武器外,还包括生物电子装备、生物炸弹、军用仿生导航系统、军用生物传感器、军用生物能源、军用生物装具、军用生物医药、军用仿生动力、军用动物武器、神经网络计算机、军用生物材料等领域。
自20世纪中叶开始,伴随系列重大科学发现,生命科学成为自然科学中发展最快、影响最大的学科之一,以生命科学为基础的生物技术得到迅猛发展。同时,现代生物技术从其诞生之日起,就开始逐步渗透到国防科技和武器装备研制中,并不断与信息技术、材料技术和制造技术等交叉融合,形成军用生物技术这一新兴技术领域。军用生物技术已成为武器装备变革的重要推动力量,并在不断催生新的作战样式和作战理念,将深刻影响新军事变革的方向。军用生物技术的概念军用生物技术是在新军事革命理论指导下,将现代生物技术应用到军事技术领域的一门综合性交叉技术,涉及军事、生物、物理、材料、信息等诸多学科,其研究目标旨在从使用者的角度最大限度地提高武器装备的使用效能,进而发展基于生物学原理的新型关键装备部件乃至武器系统。军用生物技术的研究成果将可能为武器装备的研制提供最新的设计理念、最优的解决方案和最佳的实际效能,成为装备发展的重要创新手段和技术来源。
Ⅳ 生物技术有哪些从事行业
我是一名生物技术的学生。据我所知,在食品加工和生物制药、发酵等各企业都需要研究员,不过相当形式化,这些工作都不太实际。你要是想做基因工程、细胞工程方面的研发时,可以留在大学当教师,或在中科院工作,这样就可以拥有自己的实验室了。
Ⅳ 生物技术有哪些
生物技术包括基因工程、分子生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、胚胎学、免疫学、有机化学、无机化学、物理化学、物理学、信息学及计算机科学等多学科技术等等。
生物技术不仅是一门新兴的、综合性的学科,更是一个深受人们依赖与期待的,亟待开发与拓展的领域。现代生物技术研究所涉及的方面非常广,其发展与创新也是日新月异的。
随着社会的成熟与发展,生物技术的发展不断拓展着人们的生活,使人们的需求得到越来越多的满足,为很多与人们生活切实相关的问题找到解决的方法。生物技术的发展,意味着人类科学各领域技术水平的综合发展;生物技术的发达程度与安全程度,也意味着人类文明的发达程度。
生物技术的应用(现代):
(1)开发畜牧医用产品的生物公司越来越多,美国每年用于动物健康的产品市场约40亿美元,美国农业部批准的动物用生物制品约100种,主要是防止动物传染病和常见病的疫苗和治疗药。
(2)生物技术也应用于珍稀野生动物的保护,通过DNA识别来鉴别动物的种类,跟踪其活动地域等。
(3)海洋生物技术的应用使受过度捕捞而濒临灭绝的海洋生物的生存得到发展。同时又给人类从丰富的海洋生物资源汇总发现新药提供了途径。例如海螺中的一种毒素是有效的止痛药,海绵可以用作抗感染等。
(4)生物技术应用于太空发展,可以为宇航员构建长期太空探险所需的生命支持环境。
(5)另外,生物技术也用于人类考古和犯罪调查,通过DNA分析可以研究人类种群的进化史。DNA技术应用于犯罪案件调查可以帮助执法人员确认罪犯。
以上内容参考:网络-生物技术
Ⅵ 什么是生物物理,它的主要研究领域有哪些
关于生物物理学的定义,有许多不同的看法。现列举文献中或网络上出现的四种定义。
定义一: 生物物理学是由物理学与生物学相互结合而形成的一门交叉学科。它应用物理学的基本理论、方法与技术研究生命物质的物理性质,生命活动的物理与物理化学规律,以及物理因素对机体的作用。
定义二: 生物物理学是生物学和物理学之间的边缘学科,它用物理学的概念和方法研究生物各层次的结构与功能的关系,以及生命活动的物理过程和物理化学过程.
定义三:生物物理学是物理学与生物学相结合的一门边缘学科,是生命科学的重要分支学科和领域之一。生物物理学是应用物理学的概念和方法研究生物各层次结构与功能的关系、生命活动的物理、物理化学过程和物质在生命活动过程中表现的物理特性的生物学分支学科。生物物理学旨在阐明生物在一定的空间、时间内有关物质、能量与信息的运动规律。
定义四:生物物理学是运用物理学的理论、技术和方法,研究生命物质的物理性质、生命过程的物理和物理化学规律,以及物理因素对生物系统作用机制的科学。
上面的四个定义表述方法虽各有不同,但都认为生物物理学是一门生物学和物理学相互作用的学科,也都是从生物物理学的研究对象上来阐述其定义的。
生物物理学研究的内容十分广泛,涉及的问题则几乎包括生物学的所有基本问题。由于生物物理学是一门正在成长着的边缘学科,其具体内容和发展方向也在不断变化和完善,它和一些关系特别密切的学科(生化、生理等)的界限也不是很明确。现阶段,生物物理的研究领域主要有以下几个方面:
3.1.1分子生物物理。分子生物物理是本学科中最基本、最重要的一个分支。它运用物理学的基本理论与技术研究生物大分子、小分子及分子聚集体的结构、动力学,相互作用和其生物学性质在功能过程中的变化,目的在于从分子水平阐述生命的基本过程,进而通过修饰、重建和改造生物分子,为实践服务。
生物大分子及其复合物的空间结构与功能的关系是分子生物物理的核心问题。自从50年代X射线衍射晶体分析法应用于核酸与蛋白质获得成功,奠定了分子生物学发展的基础,至今已有40余年历史。在这段时期中,有关结构的研究大体上经历了3个主要阶段:①晶体结构的研究;②溶液中生物分子构象的研究;③分子动力学的研究。分子构象随时间变化的动力学,分子问的特异相互作用,生物水的确切作用等是分子生物物理今后的重要课题。
3.1.2膜与细胞生物物理。膜及细胞生物物理是仅次于分子生物物理的一个重要部分。要研究膜的结构与功能,细胞各种活动的分子机制;膜的动态认识,膜中脂类的作用,通道的结构及其启闭过程,受体结构及其与配体的特异作用,信息传递机制,电子传递链的组分结构及其运动与能量转换机制都是膜生物物理的重要课题。细胞生物物理目前研究的深度还不够,随着分子与膜生物物理的进展,细胞各种活动的分子机制也必将逐步阐明。
3.1.3感官与神经生物物理。生命进化的漫长历程中出现了能对内、外环境作出反应的神经系统。神经系统连同有关的感觉器官在高等动物特别是在人体内已发展到了高度复杂的程度,其结构上的标志是出现了大脑皮层,功能上大脑是最有效的信息处理、存贮和决策机构。因此感官和脑的问题已经成为神经生物学注意的中心。研究的主要问题有:①离子通道;②感受器生物物理;③神经递质及其受体;④神经通路和神经回路研究;⑤行为神经科学。这是生物物理最早发展,但仍很活跃的一个领域,特别应该指出的是目前“神经生物物理”受到极大重视,因为这是揭开人类认识、学习、记忆以至创造性活动的基础。
3.1.4生物控制论与生物信息论。主要用控制论的理论与方法研究生物系统中信息的加工、处理,从而实现调节控制机制。它从综合的、整体的角度出发,研究不同水平的生物系统各部分之间的相互作用,或整个系统与环境之间的相互作用,神经控制论和生物控制系统的分析和模拟是其两个重点。
3.1.5理论生物物理。是运用数学和理论物理学研究生命现象的一个领域,既包括量子生物学和分子动力学等微观研究,也包括对进化、遗传、生命起源、脑功能活动及生物系统复杂性等宏观研究。目前已从药物、毒物等简单分子逐步向复杂体系过渡,试图从电子水平说明生命现象的本质,涉及各种生命活动的基础。但在方法上还必须不断发展以适应需要。
3.1.6光生物物理。光生物物理是研究光生物学中的光物理与原初光化学过程,即研究光的原初过程的学科。主要研究问题有:①光合作用;②视觉;③嗜盐菌的光能转换;④植物光形态建成:⑤光动力学作用;③生物发光与化学发光。
3.1.7自由基与环境辐射生物物理。研究各种波长电磁波(包括电离辐射)对机体和生物分子的作用机制及其产生效应的利用与防护基础研究。主要内容有:①自由基;②电离辐射的生物物理研究;③生物磁学与生物电磁学。
3.1.8生物力学与生物流变学。它的兴起是由于人们对认识生命运动规律、保护人类健康、生物医学工程和生物化学工程的需要。主要内容有:①生物流体力学;②生物固体力学;③其它生物力学问题;④生物流变学。其中血液流变学占主导地位,这是因为它与临床密切结合,所以发展特别迅速。
3.1.9生物物理技术。生物物理技术在生物物理中占有特殊的地位,以致成为该学科中不可缺少的一个重要组成部分。这是因为每一项重要技术的出现常常使生物物理的研究进到一个新的水平,推动学科迅速发展。X射线衍射分析、核磁共振技术及常规波谱分析都是很典型的例子。生物物理技术和仪器的另一重要任务就是根据研究课题的需要设计新的仪器。如为了研究细胞膜上的脂和蛋白分子的侧向扩散运动而设计的荧光漂白恢复技术(FPR)等。
3.2生物物理学研究的现状
(1)分子生物物理学是整个生物物理学的基础,也是当前研究的重点,占主导地位(占1/3)
(2)膜与细胞生物物理学是把分子生物物理学原理应用到生物活体系的第一个目标,即用分子的语言描述膜与细胞的结构与功能(占1/3)
(3)开展动态的、活体的检测与研究,发展相关检测技术。
(4)对更高的复杂层次的研究,如对视觉、脑和神经活动的研究。
生命科学各个领域的研究中,几乎都需要生物物理学的参与;与此同时,生物物理学自身也在不断发展,充实新内容,开拓新领域。
Ⅶ 什么是生物技术,包括哪些内容,举例说明其在生活和社会发展各个领域的应用
生物技术,简单来说就是一门应用生物的科学,即利用生物学原理,在生物体内生产实用产品的一项技术。例如,利用鱼类生长激素在鲑鱼体内大量表达,使鲑鱼体重增加五到十倍以上。此项技术正应用到人类医药的生产、农业产量的增加、农业疾病防治,以及生态防护等方面。
生物技术的诞生,得从基因操作技术谈起。基因操作技术源起于一九五三年华生(James Watson)和克立克(Francis Crick)二人对去氧核糖核酸(DNA)双股螺旋结构的预测。到了一九七二年,史丹佛大学史坦利.可汉(Stanley Cohen)教授发现质体DNA能送到大肠杆菌中进行体外大量培养;以及加州大学贺伯特.波义耳(Herbert Boyer)教授发现革命性酵素——依可阿万(EcoR1),利用此限制性核酸酵素,能将质体DNA的特定片段核酸切割下来,从此开启了基因操作技术的时代,经由二十世纪末的百家争鸣,进入了二十一世纪百花齐放的农业生物技术年代。
Ⅷ (急)生物技术的应用有哪些
很多人认为,2000年是生物技术产业投资年。人类基因测序的完成和公布,是科学史上的又一个里程碑,它令很多投盗者为之神魂颠倒。2000年美国的生物技术产业股票市场新增300亿美元,这一数值大大超过前5年该产业股市投资的总和,生物技术的股票与其它科技行业股票异常高涨。很多迹象表明,生物技术产业虽然历史不到30年,但正步入成熟期。
美国经济处于衰退中的2001年,生物技术产业仍吸收了150亿美元的投资,这是该产业历史上第二大的投资年。投资者认为,生物技术公司,特别是那些专攻新药的生物技术公司和其合作的制药公司,在未来的5年中,将推出数百种一类新药。生物技术在基因科学、蛋白质学、生物信息学、计算机辅助药物设计、DNA生物芯片和药物基因学等领域中的突破,使对疾病的攻克进入分子水平。很多投资者认为,用生物技术方法开发新药将得到回报。
根据美国生物技术产业组织(BIO)的统计,1982—2000年间,大约有120个生物药进入市场;2001年有300个新药正在进行最后阶段的临床试验。根据过去的经验,到2007年,美国食品与药物管理局(FDA)大约要批准其中的240个新药进入市场,从而使市场上的生物技术药翻2倍。大多数生物技术新药是用于治疗心脏病、癌症、糖尿病和传染病的一类新药。
生物技术的显着应用不仅在健康行业,生物技术在其它产业中的研发投入也十分突出。依靠生物技术,农业上用更少的土地生产更多的健康食品;制造业可以减少环境污染、节省能耗;工业可以利用再生资源生产原料,以保护环境。
生物技术产业的成熟除了体现在产品开发方面外,另一个主要标志是行业的现金储量。2000年由于生物技术产业在社会上筹集了大量资本,大多数生物技术企业在2001年的资金情况很好。根据Ernst & Young’s 2001年生物技术报告,美国上市的340家生物技术公司中,超过半数的公司现金储量可维持三年以上的运行,这为该行业今后的快速发展奠定了良好基础。
生物技术产业成熟的另一个标志是合并化。资金雄厚的生物技术企业,如基因公司,正在兼并其它辅助性技术公司,从而形成综合性的生物制药公司,能够开发、生产和销售自己的产品。这种兼并活动,不仅增加企业的产品种类和收入,同时也有助于提高整个行业的竞争力。
生物技术产业是新经济的主要推动力。尽管最近生物技术产业的股值也缩水很大,但其过去所得多于现在所失。在过去的一年中,纳斯达克生物技术指数下降了20%,但与前三年相比,该指数的增长仍接近100%。在目前的熊市状态下,该指数的表现优于纳斯达克综合指数和道琼工业指数。很多分析家认为,2002年生物和医药股将表现平平但健康发展,在今后的12至24个月中,生物股将再次起飞,新的生物技术产品将开始进入市场。
美国很多州政府支持生物技术产业的发展,陆续推出了不少经济发展计划以吸引生物技术企业。例如,密西根州是美国十大生物技术州之一,州政府承诺要在生物技术产业领域进入全美前5名,拟投入10亿美元,建成密西根生命科学走廊。目前该走廊已有300多家生物公司。
从基因到药
在21世纪的第一年,科学家们完成了人类基因的测序。这一成就对生物技术产业发展影响将是难以估量的。在探索人类基因的奥秘过程,发现一些新的药物,成为生物技术关注的热点。
2001年5月,FDA批准诺华公司开发的Gleevec上市,这是一种治疗慢性白血病的良药。这是依据癌细胞活动机理而设计开发的第一种抗癌新药。传统抗癌药在治疗过程中,同时会影响到正常细胞,对病人产生很大的副作用,而Gleevec仅杀灭基因变异的癌细胞。最新研究表明,Gleevec对血液癌症和肿瘤都有效,它可能成为一种广谱的抗癌新药。
治疗癌症的另外一类生物技术药是单克隆抗体。这类抗体的目标是与癌细胞有关一些特定分子。自1980年以来,单克隆抗体魔术般的效果引起众多医药公司的关注。经过十多年的研究,单克隆抗体作为抗癌新药初步得以实现。目前,很多药厂正在开发单克隆抗体,其应用从抗癌扩展到其它疾病治疗方面,到2000年,FDA批准了9个单克隆抗体,另外60多个产品正在进行临床试验。
在抗癌方面,单克隆抗体的作用如同人体自身免疫系统,但大多数情况下,人体自身免疫系统不会将癌细胞作为有害细胞而进行阻止,使癌细胞在体内繁殖,危害人体生命。
单克隆抗体的作用是瞄准癌细胞,将癌细胞消灭或启动体内免疫系统对癌细胞进行攻击。单克隆抗体也可成为一种“聪明炸弹”,携带放射性或化学介质,选择癌细胞进行攻击。
1997年FDA批准第一个单克隆抗体Rituxin,用于治疗非何杰金氏淋巴癌,1998年另一种单克隆抗体Herceptin上市,用于治疗乳腺癌。
Herceptin由美国基因技术公司研制,该公司成立于1976年,是最早成立的生物制药公司。美国基因技术公司是全球十大生物技术公司之一,有十个基于蛋白质的生物医药产品上市,正在开发的产品有20多个,主要是癌症、心血管和免疫系统疾病的治疗药。该公司有从业人员5000多人。人类基因公司成立于1992年,是生物技术产业领域首家开发人类基因的公司。该公司首先研究探索人类基因与疾病的关系,目标是发现与疾病有关的基因,开发相关的治疗药物。该公司现有8个产品正在进行临床试验。
其它的生物医药产品有基因治疗法、干细胞和疫苗等。随着人们对人体生物学认识的进一步深入,药物发现变得更加复杂。生物技术和制药业不得不依靠更先进、复杂的工具来开发新药。历史上,Agilent一直是医药测试设备的主要生产厂,该公司与世界十大制药公司有着十分密切的商业往来。今天,Agilent也能提供新的科学仪器,用于疾病诊断和新药研究。
农业生物技术
生物技术在农业中的应用是基于对植物、动物基因学和蛋白质学的认识。很多专家认为只有依靠生物技术,发展中国家才能战胜饥饿,全球因人口增长而产生的食品短缺才有望得以缓解。
通过利用动植物中的特定基因,可以实现用更少的土地种植更多的作物,同时减少农药的使用。利用生物技术,可以在恶劣的气候环境下生产作物。利用生物技术,还可以改善食品的营养和口感等。
美国的St. Louis是全球农业生物技术发展最快的地区。该地区被认为是生物产业带,着名的农业生物技术公司孟山都即在该地区。
生物技术用于育种是一种快捷、有效的育种方法。通过引入特定的基因,以改变动植物的品质。例如,科学家在西红柿中植入抗成熟的基因,可以延长西红柿的货架期。在植物中引入对人体无害的抗虫基因,可以防止病虫害,减少农药的使用,在水稻中介入产生维生素A的基因,可以提高稻米的营养价值。
生物技术在农业中的另一个可能的应用是生产食用疫苗,利用水果、蔬菜生产抗肝炎、霍乱等传染病的疫苗。克隆技术用于动物,可以保留高品质动物的高产性能。
市场上的农业生物技术产品主要是转基因的大豆、玉米、油莱、棉花等。转基因植物以其优异的品质很快被农户接受。2001年,世界上转基因植物的种植面积达5300万公顷,比2000年增加 19%。
工业与环境生物技术
生物技术应用于工业制造和环境管理,是为了推动工业的可持续发展,1998年,经济合作与发展组织认为生物技术将对工业的持续发展起着十分关键的作用,鼓励其成员国支持工业和环境生物技术的研究。
微生物被认为是天然的化学工厂。它们正取代工业催化剂而用于化学品的制造。例如,酶制剂能取代洗涤剂中的磷和皮革鞣制过程中的硫化物。在造纸过程中,酶制剂可以减少氯化物在纸浆漂白过程中的用量。微生物在工业生产过程中的应用,使工业生产变得清洁、高效,具有可持续性。
酶也可以作为生物催化剂将生物质转化为能源、乙醇等。更诱人的是,通过生物酶,玉米秸秆可以转化为可降解的塑料,用于食品包装等。
基因学和蛋白质学在工业生物技术中的应用,不仅仅在于发现微生物酶的特性,而且可以通过目标的变异,使微生物产生各种用途的新型酶制剂。
科学家预测10至20年后,生物技术在工业中的应用将与其在人类健康中的应用变得同等重要。
生物技术的其它应用
目前生物技术除主要在人类健康、农业、工业与环境中应用外,在其它领域也有一些应用。
现在开发畜牧医用产品的生物公司越来越多,美国每年用于动物健康的产品市场约40亿美元,美国农业部批准的动物用生物制品约100种,主要是防止动物传染病和常见病的疫苗和治疗药。
生物技术也应用于珍稀野生动物的保护,通过DNA识别来鉴别动物的种类,跟踪其活动地域等。
海洋生物技术的应用使受过度捕捞而濒临灭绝的海洋生物的生存得到发展。同时又给人类从丰富的海洋生物资源汇总发现新药提供了途径。例如海螺中的一种毒素是有效的止痛药,海绵可以用作抗感染等。
生物技术应用于太空发展,可以为宇航员构建长期太空探险所需的生命支持环境。另外,生物技术也用于人类考古和犯罪调查,通过DNA分析可以研究人类种群的进化史。DNA技术应用于犯罪案件调查可以帮助执法人员确认罪犯。
生物反恐
美国9·11恐怖事件和随后的炭疽菌案件,使大部分美国人感到,今后的生物恐怖事件可能发生,对生物恐怖事件的防卫必须予以重视。
过去,几家美国生物技术公司曾与官方合作,提出生物武器的防卫战略,但大多数试验仅是模拟。在9·11事件以前,美国卫生部用于生物防恐的研究经费为5000万美元。但9·11事件以后,该预算大大增加。今年6月通过的一项生物反恐法案,拨款45亿美元用于美国本土安全部的生物反恐。专家们预测,生物反恐将成为国防的新领域,美国将利用生物技术防卫各种可能的生物恐怖袭击。生物反恐将与公共健康系统、传统国防工业、生物技术和制药业紧密关联。9·11事件后,美国迅速开发了针对炭疽和天花的疫苗。大约有24家美国生物技术公司正参与其它疫苗和药品研究与开发,美国政府拟支付6.4亿美元用于存积有关的疾病疫苗,以防止各种可能的生物恐怖事件。例如,新型抗菌素和抗病毒处理剂正在研制,以用于对付已是抗病性的病原体。一家公司正在研究利用单克隆抗体清除血液中的毒素。其它研制中的产品包括专用酶制剂,用于修复被有意污染的环境、快速大气监测仪、传染物诊断试剂、新的药物运送系统等。
生物技术应用
传统生物技术的应用
现代生物技术的应用
传统生物技术的应用
包括:
显微镜技术
玻片标本制作与染色技术
同位素标记示踪技术
无土栽培技术
作物育种技术
显微镜技术
光电显微镜技术
电子显微镜技术
应用:细胞(显微水平、亚显微水平)
玻片标本制作与染色技术
应用:用于细胞结构与功能研究
同位素标记示踪技术*
应用:
研究细胞内或生物体内化学物质的有关问题,如某物质存在部位、移动途径、物质掺如情况等。
实例:有丝分裂过程中的DNA复制
光合作用中的物质变化
动植物细胞中的物质运输
激素在生物体内分布与运输
动物胚胎层发育分化
遗传物质发现的研究
无土栽培技术
利用溶液培养法的原理,把植物体生长发育过程中所需要的各种矿质元素,按照一定的比例配制成营养液,并利用这种营养液来栽培植物的技术
Ⅸ 生物工程学的研究包括哪些
生物工程学的研究还包括利用人造物模仿和实现生物所具有的各种杰出机能,从而使生物工程学渗入仿生学的领域。
再现并提高生物机能的研究进展很快,从分子水平看,正在研究模仿酶的催化机能和血红蛋白的输氧机能;从组织脏器水平看,具备排废机能的人工肾脏及具备泵机能的人工心脏等的研究十分活跃。
目前,为抢救患者而使用的人工脏器还只能在低水平上进行模仿,由于模仿复杂的生化反应是极其困难的,因此,人工脏器只能代替一部分自然脏器的功能。后来,科学家们设想把脏器细胞直接应用于人工脏器,从而开始了混合型人工脏器的研究。为此,首先要开发能够适应肝脏实质细胞,以及胰脏活胰岛素的适用材料。以前这类材料只有天然的胶原,但是最近在培养适合肝细胞的材料时,发现乳糖可以有效地控制到链状聚苯乙烯上,现正在进一步研究能使肝细胞在一定数量内增殖的材料。
生命的基本现象体现于分子水平的反应之中,为了更好地认识和模仿生命现象,科学家们制造了许多模型。例如,用环糊精、环状缩氨酸、皇冠乙醚等环状化合物制出的生物酶模型,就是有很高的催化机能和基质特异性。仿生学期望利用酶模型把蛋白质模型系统化。但是,现在还不能把生命现象模仿到细胞水平。
生物组织非常精巧,却很脆弱;人造物结实且稳定性好,但机能较差。仿生学力求兼备二者的优势。现在,已研制出能与患者身体组织融合,逐渐成为患者自身皮肤的人造皮肤。今后的人造皮肤还将具有汗腺和汗毛,在功能和外观上都与原生的皮肤没有区别。现在的人造肝脏只能在有疾患的肝脏恢复健全期间,部分地代替其原机能,预计不久将研制出能完全模仿肝脏机能的体外肝脏。制造在器官和组织功能方面均与真正肝脏完全相同的人工肝脏,将是21世纪的研究课题。
探索蛋白质结构生物的遗传形态决定于遗传基因密码的排列,而这种排列又决定了氨基酸的配制,从而产生各种各样的蛋白质。蛋白质构成了生物细胞的一半以上,起着维持生命的重要作用。如果能够人为地改变蛋白质的构成和配列,将会对生物的改良产生重大的影响。然而,蛋白质是氨基酸呈链状连接的巨大分子,虽然只有大约20种氨基酸,但各种可能的排列组合方式却达到了天文数字。况且,蛋白质的机能并非只取决于氨基酸的简单排列,它还与折叠形式等密切相关。可见把握蛋白质的立体结构不但非常重要,而且难度极大。
分子生物学的进展,已通过将DNA导入其他细胞而实现了无性生殖,向着操作蛋白质的方向迈出了重要的一步。
科学家们根据蛋白质和核酸的立体结构可以决定生物的机能这一条重要突破去研究蛋白质,相继探明了肌红蛋白和血红蛋白的结构与机能,并对其进化和病理等从组织上得到了解释。对其他的各种酶,免疫球蛋白,染色体的染色核等许多蛋白质的立体结构也已能够解释。目前,对它们的形式过程正在进行研究,这些研究的进展,日益充实着人类在蛋白质、核酸、多糖等立结构方面资料的数据库。
改良微生物机能人类早就将微生物用于食品制造业,而以青霉素的发现为契机,发酵工业已成为近代产业。随着生物工程学的发展,利用遗传基因修补术和细胞融合技术改良微生物机能成为可能,为微生物的利用提供了更广泛的领域。
微生物分为真菌、酵母和细菌三类。真菌可用于柠檬酸等有机酸以及青霉素等抗生物质的生产。酵母可用于酒精饮料的制造。
最近,利用基因修补术将大肠杆菌和枯草菌等微生物导入遗传基因,从而制造出了抑制癌的物质和生理活性物质。利用细胞融合技术把两种微生物融合而产生新的抗生物质的可能性越来越大了。
在能源方面,利用微生物将甘蔗渣及木屑等制造成工业和汽车使用的甲醇,利用甲烷菌和制氧菌从工业废液和污泥中提取甲烷和氢等气体燃料的研究也已取得进展。在资源方面,利用一种叫作“铁细菌”的微生物,可以使金属从品位低的矿石中有效地溶出,把具有提取油质功能的微生物注入油井以提高石油回收率的研究也正在进行。在环境保护方面,也可以利用微生物能分解有机物以及金属和有毒物质的特性进行污水处理。
在尚未利用的微生物中,科学家们已开始注目于好碱性微生物和共生微生物。好碱性微生物只有在碱性环境,甚至在碱性洗涤液中才能很好分解淀粉的酶。因此,有可能开发出新的工业生产方法。共生微生物,如与豆科植物共生的根瘤菌,能将氮化物合成为肥料给予植物。现在开始考虑利用可以和各种昆虫共生,给予昆虫所需的抗菌物质和荷尔蒙的微生物,目的是得到防止病虫害的新杀虫法和利用其分泌物质开发新的药品。
微生物的开发和利用已经在广阔范围内成为生物工程学的主要角色之一了。
Ⅹ 生物医学工程涉及的主要领域有哪些
是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的新兴边缘学科,其主要研究方向是运用工程技术手段,研究和解决生物学和医学中的有关问题.多学科的交叉,使它不同于那些经典的学科,也有别于生物医学和纯粹的工程学科.现在的生物医学工程在疾病的预防、诊断、治疗、康复等方面起着巨大作用,世界各个主要国家均将它列入高技术领域,重点投资优先发展.