生物技术发展.docx

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生物技术发展

看生物技术的发展

指导老师：

郭少纯

小组组长：

徐天仕

小组成员：

张伟杰柯焜焜梁兆丰

黄国邦江辉阳

茂名市第一中学高一（22）班

2011.12~2012.05

一、研究背景及目的

（1）背景

案例1：

新华网长沙２月７日电（记者丁文杰　董峻　周勉）“虽然中国杂交水稻技术目前在国际上领先，但如果不加强分子育种技术研究，短则５年、长则１０年，中国的杂交水稻技术就要落后国际水平了。

”中国工程院院士、“杂交水稻之父”袁隆平７日接受记者采访时说。

中国粮食连续６年增产，但从长远来看，人口、资源、生态等因素为保障粮食安全提出很多挑战。

“在耕地有限而人口众多的中国，要解决粮食问题，关键要靠科技创新。

”袁隆平说。

正是在他领衔研究的杂交水稻技术研究方面取得的重大突破，帮助中国实现了水稻产量的大幅度提高。

目前，袁隆平领衔研究的超级杂交水稻已经完成了亩产７００公斤的一期目标和亩产８００公斤的二期目标，正在攻关亩产９００公斤的三期目标。

袁隆平说，前两期目标靠的都是常规技术，但要进一步提高产量，就必须运用分子技术手段，从理论上讲，只要把常规技术和分子技术结合运用，水稻单产的潜力还是很大的。

目前，中国杂交水稻技术在国际上遥遥领先，但是颇有忧患意识的袁隆平说，国际上生物技术得到广泛的研究和推广，而且效果很好，目前一些跨国种业公司正在利用生物技术研究杂交水稻，如果不加强生物技术的研究和应用，他们的杂交水稻技术很可能会在短期内超过中国。

袁隆平透露，杂交水稻研究技术在不断进步，最早是品种间杂交，进一步是利用亚种间杂交实现优势，超级稻三期研究要从亚种间杂交发展到运用分子技术进行杂交。

根据这一技术路径，目前中国超级稻三期目标研究中正在应用分子技术，比如把玉米碳四基因转到水稻

中体现远缘基因的杂交优势，但这一技术难度比较大，目前正在进行技术攻关研究。

近日，中国发放转基因水稻安全证书的举措引起社会的广泛关注。

袁隆平认为，今后利用生物技术开展农作物育种是农业科技的发展方向和必然趋势，转基因技术是分子技术中的一类，因此必须加强转基因技术的研究和应用，没有技术就没有地位。

对待转基因产品，科学慎重的态度并不是拒绝的态度

案例二：

2011年世界科技发展回顾：

生物技术

世界其他各国主要成就：

美国：

合成生物成就显著；世界上第一束生物激光问世；探索干细胞之源、分离出单个血液干细胞；揭示艾滋病病毒进入细胞核的机理、寻找抗病毒的新途径。

英国：

基因测序与新基因研究双丰收；发现多种新的致病基因；干细胞研究有新突破；疾病研究与治疗成果显著。

俄罗斯：

发现了人体酸碱调节蛋白；完成了包含2个基因片段的新基因结构构建；制出一种可诊断出多种疾病的独特仪器。

德国：

发现细胞中存在一种新的信号通道；发现13个冠心病的风险基因；研发出一种可以让所有光谱颜色都在细胞中受激发光的方法。

加拿大：

合作发现了第5种衔接蛋白；首次隔离出单个人类血液干细胞；发现一种称为PML的分子可以限制癌细胞自身复制的次数。

日本：

解开了视神经受损后难以复原的原因；成功用显微镜观测到活细胞内部细微构造；发现了导致青春期突发性脊柱侧弯症的基因。

法国：

干细胞人造血首入人体；肝炎药物研究取得临床进展；发现控制饮食可延长线虫寿命；新型艾滋病疫苗实验成功。

日常生活中，我们或多或少都会接触到关“生物技术”的信息。

看到那神奇的生物技术，不禁感叹生物技术是否走进了平民大众的日常生活，由此，就萌生了了解生物技术的发展的念头。

（2）目的：

怎样在现有知识准备的基础之上，把书本知识与现实生产、生活进行沟通，关注学习过程，训练我们的思维方法，提高思维水平，使我们能一分为二地对所学知识能有所选择，判断、解释、运用，从而有所发现、有所创造学会运用自己的知识和集体的力量去深入了解生物技术的发展，锻炼我们的动手和动脑能力，培养我们的社会实践能力和处理生活的能力是我们提出这一研究性学习课题的目的。

（3）为了了解生物技术的发展，我们成立了一个研究小组，对其进行了研究和调查。

2、研究方法及过程

本课题研究的是生物技术的发展，而生物技术涉及面很广，很难各个方面都去亲自实地了解。

每一次调查都是一次探索和研究。

没有调查就没有发言权

每个人的能力有限，综合实际情况，小组成员主要以以下方法进行研究调查

1、资料调查研究小组分工合作，去书店查阅了《生物书》《生物技术概括》等相关书籍；收看《农业节目》《科教频道》等电视栏目；收集关于生物技术发展报纸。

进而了解生物技术在生活中的作用及发展情况。

大量查阅文献资料，便于使研究更深入。

2、资料收集：

上网搜集有关资料，浏览相关网页。

如：

中国生物技术信息网，中国生物技术中心。

3、实地考察：

茂名农村，走进农村实地了解农作物是否都利用上了生物技术进

而达到增产目的，如管理农作物方面，农作物的良种育种等。

调查大商场，食肆，了解是否生物技术广泛应用于食品生产。

三、调查收获：

（1）通过询问农民伯伯，我们发现，袁隆平爷爷的杂交水稻并没有在我们美丽的茂名农村被广泛种植。

他们种植的多是自家留下的稻种，即他们认为所谓的“靓稻种”。

而且机械化程度低，并没有注意到环境的保护。

我们得出的结论是：

主要政府没有努力推广技术。

政府原本应该做好以下工作：

做好杂交水稻推广工作的主要对策是继续加强新组合的选育、鉴定、审定和品种权的保护,尤其是加强对杂交早稻和杂交粳稻的研究；支持和鼓励种子企业兼并重组,集中优质资本,实现产权多元化,迅速扩大公司规模；有关责任主体没有认真履行好职责,没有加大对企业科技创新的支持力度,也没有加大对种子市场管理力度,更没有依法查处未审先推和销售假冒伪劣种子,维护正常的种子市场秩序,保护企业和农民利益

政府为什么没有做好这些工作呢？

主要原因应该还是相关官员思想素质觉悟不够高，导致腐败之风盛行，没有严格如铁的纪律茂名官场腐败是出了名的。

建市才五十多年，贪官竟出了那么多！

例如2011年茂名市委书记罗荫国因涉嫌职务犯罪被抓走，以罗荫国为首的贪官既有上百个都是处级干部。

2012年茂名市常委会原副主任朱育英涉嫌受贿、行贿被带走调查。

原本由于经济原因，茂名农村很多农民很多都是文化水平较低的。

在这种情况下，政府更要做好推广技术和指导农民进行育种等职责。

可是政府没有做好这一工作，导致了茂名这一地区的农业技术较其他地区落后。

进而，可知茂名市在农业这一方面就落后于其他省市了。

我们的出了个可悲的结论：

茂名在农业这一方面，在生物技术的发展上就远远没有跟上时代

（2）在食品方面，主要应用的是传统生物技术主要通过微生物的初级发酵来生产商品即指旧有的制造酱、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其他食品。

食品主要还是多添加剂等，转基因大豆油较多，牛奶多采用高温灭菌法，加酶高效

洗衣粉，生物酶牙膏，腐乳腌制食品等。

小组讨论得出共同结论：

在食品方面，生物技术有了较快的发展。

最为突出的就是转基因技术和生物酶技术方面。

转基因技术使得黄豆的产量大大增产，可是进过转基因的黄豆改变了原有的结构，于是有人说会危害人类。

进过询问专家，我们明白了其实上架的那些转基因食品还是很安全的，因为需要经过相关部门的检验，转基因食品才能上市的。

所以市面上的转基因食品和非转基因食品并无太大的差别。

生物酶技术更是说明了生物技术的发展是迅速的，这是一种新兴的生物技术，虽然这些商品种类还很少，可是不用多少年就会发展成为多种类的商品。

加酶洗衣粉堪称高效，可是洗衣要求也是较高，因为温度是影响生物酶活性的一个重要因素。

只要克服这一瓶颈，其作用必定对人们影响很大。

在茂名一个小小的城市并不能折射出中国的生物技术的发展情况，在老师指导下，我们又上网查找了一些相关资料:

生物技术的发展前景主要有以下几个方面：

1、生物医药。

这是生物技术最重要的应用领域，相对也比较成熟。

比如利用基因工程开发的DNA分子探针来检测疾病，单克隆抗体，利用发酵工程制造药物比如青霉素以前要直接提取，产率很低，价格也很高，自从有了发酵工程，抗生素变得很寻常。

2、生物农业。

例子有转基因食品等，转基因食品不可怕，它的上市都是经过严格的检测的。

而且转基因的食品，它的基因是人为导入的，是完全可控的。

3、生物能源。

应该说这个领域还没有取得突破性进展，但是也很热门了，比如说人工模拟光合作用、生物电池等。

4、生物计算机。

这个研究的人相对较少，国内好像也就上海交大和生物物理所在研究。

但很被看好。

与此相关的还有生物传感器、生物电路、分子马达等。

5、基础理论的研究。

现在DNA剪切、细胞融合、PCR、色谱、核磁共振、质谱、

电泳、层析柱等技术都已经成为生命科学研究的重要手段。

可以说，现在生命科学的研究已经“科学”和“技术”不分家了。

总之，生物技术的发展前景还是很美好的。

当然，国内目前的生物产业确实还不够发达，许多生物技术公司都缺乏自己独立的科技研发能力，需要依托高校和科研院所。

但是目前已经出现了像华大基因这样的领头羊，相信国内的生物技术产业会有光明的未来。

中国经济的飞速发展在带给世人惊讶的同时，也成了“高耗能”“高污染”的代名词，环境问题突出。

我国生态环境现状：

目前我国由于工业“三废”污染、农用化肥和农药的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染，严重的影响了我国的生态环境，使得水污染日益加剧，水资源严重短缺，全国600多个城市中已有一半城市缺水，农村则有8000万人和6000万头牲畜饮水困难。

土壤污染严重，耕地面积锐减，近10年来每一年流失的土地总量达到50亿t，土地荒漠化日益加剧；森林覆盖面积下降，草场退化，每年减少深林面积达到2500万亩；人们的身体健康受到严重威胁，疾病发病率急剧上升。

因此，加大环境保护和环境治理力度，加快应用高新技术，如现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡，提高环境质量已成为环保工作者的工作重点。

于是，现代生物技术与环境保护显得格外重要现代生物技术是以DNA分子技术为基础，包括微生物工程，细胞工程，

酶工程，基因工程等一系列生物高新技术的总称。

现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用，而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。

自20世纪80年代以来生物技术作为一种高新技术，已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视，发展十分迅猛。

与传统方法比较，生物治理方法具有许多优点。

（1）生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构，降解的产物以及副产物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度，这样既做到一劳永逸，不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。

（2）利用发酵工程技术处理污染物质，最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质，如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等，常常是一步到位，避免污染物的多次转移而造成重复污染，因此生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段。

（3）生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程，而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质，其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的，所以大多数生物治理技术可以就地实施，而且不影响其他作业的正常进行，与常常需要高温高压的化工过程比较，反应条件大大简化，具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。

所以，当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理，有毒有害物质的无害化处理等各个方面。

现代生物技术在环境保护中的应用

1污水的生物净化：

污水中的有毒物质的成分十分复杂，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，即是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，如德国将能降解对硫磷等9种农药的酶，以共介结合法固定于多孔玻璃及硅珠上，制成酶柱，用于处理对硫磷废水，去除率达95%以上；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废水也已实际应用于废水处理。

2污染土壤的生物修复：

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。

3白色污染的消除：

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。

据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。

塑料在土壤中残存会引起农作物减产，若再连续使用而不采取措施，十几年后不少耕地将颗粒无收，可见数量巨大的塑料垃圾严重影响着生态和环境，研究和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。

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。

同时，还需大力推行可降解塑料和地膜的研发、生产和应用。

有些微生物能产生与塑料类似的高分子化合物即聚酯，这些聚酯是微生物内源性贮藏物质，可以用发酵方法进行生产，由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔点、高弹性、不含有毒物质等优点而在医学等许多领域有极好的应用前景。

为了降低成本、提高产量，人们正在用重组DNA技术对相关的微生物进行改造，此方面目前一个研究热点是采用微生物发酵法生产聚-β羟基烷酸（PHAs），研究人员正设法构建出自溶性PHAs生产菌种，即将PHAs重组菌进行发酵，在积累大量的PHA后，加入信号物质，使裂解蛋白产生，细胞壁破坏，PHAs析出，以简化胞内产物PHAs的提取过程，降低提取成本。

4化学农药污染的消除：

一般情况下，使用的化学杀虫剂约80%会残留在土壤中，特别是氯代烃类农药是最难分解的，经生态系统造成滞留毒害作用。

因此多年来人们一直在寻找更为安全有效的办法，而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CO2和H2O，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。

所谓生物农药是指由生物体产生的具有防止病虫害和除杂草等功能的一大类物质总称，它们多是生物体的代谢产物，主要包括微生物杀虫剂、农用抗生素制剂和微生物除草剂等。

其中微生物杀虫剂得到了最广泛的研究，主要包括病毒杀虫剂、细菌杀虫剂、真菌杀虫剂、放线菌杀虫剂等。

长期以来并没有得到广泛的使用。

现在人们正在利用重组DNA技术克服其缺点来提高杀虫效果，例如目前病毒杀虫剂的一个研究热点是杆状病毒基因工程的改造，人们正在研究将外源毒蛋白基因如编码神经毒素的基因克隆到杆状病毒中以增强杆状病毒的毒性；将能干扰害虫正常生活周期的基因如编码保幼激素酯酶的基因插入到杆状病毒基因组中，形成重组杆状病毒并使其表达出相关激素,以破坏害虫的激素平衡，干扰其正常的代谢和发育从而达到杀死害虫的目的。

4、调查体会

虽然在调查过程中，我们遇到很多问题，例如：

小组人员分工问题，调查范围的确定，该问什么，怎么问等。

我们小组的每一位成员都是第一次进行研究性学习，俗话说：

万事开头难，这次调查我们吃了很多苦，遇到了很多困难，但都在小组成员的努力和老师的指导下，我们成功地解决了困难。

通过这次研究调查，我们开阔了视野，增强了调查能力，学到了知识。

更体会到了一种快乐。

经过这次实践调查，我们发现了太多，收获了太多，不仅增加了我们的知识积累，更拓宽了我们的社会视角，丰富了我们的学习生活，让

我们更近一步学会了如何打开与他人沟通交流。

特别是调查了农村后，让我

们更进一步感受农村的美丽与无限的发展空间，感受农民的质朴善良，痛恨政府的不负责任。

这次的研究性学习为今后我们踏入社会打下了很好的基础。

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