现代生物技术与人类生活.docx

1、现代生物技术与人类生活现代生物技术与人类生活 张婷 (昆明学院 2010级农学院植物保护1班 201022130142 650214) 摘要:现代生物技术是在传统生物技术基础上发展起来的,以DNA重组技术的建立为标志,以现代生物学研究成果为基础,以基因或基因组为核心,生物技术产业以基因产业为核心,并辐射到各个生物科技领域。通过了解现代生物技术的基本概念和主要领域,以及对这些领域中产业的发展现状的分析,人们研究出针对这些问题的一些对策,得出现代生物技术对人类生存和生活带来的影响和结论,并对生物技术未来的发展做一定的展望和预期。 关键词:基因,领域,应用,展望 引言: 现代生物技术是当今世界发展最

2、快、潜力最大、影响最深远的一项高新技术。被视为是 21世纪人类彻底解决人口、资源、环境三大危机,实现可持续发展的有效途径之一。所以世界各国都将生物技术确定为增强国力和经济实力的关键技术之一。我国也十分重视生物技术,并组织力量追踪和攻关。现代生物技术为什么会引起世界各国如此普遍的关注和重视呢?首先,生物技术是解决全球经济问题的关键技术,在迎接人口、资源、能源、食物和环境五大危机的挑战中将大显身手。其次,生物技术将广泛地应用于医药卫生、农林畜牧、轻工、食品、化工、能源和环境等领域,促使传统产业的改造和新兴产业的形成,对人类社会将产生深远的影响。所以生物技术是现实生产力,也是具有巨大经济效益的潜在生

3、产力;是 21 世纪高新技术的核心。 1 现代生物技术在食品工业中的应用 1.1改良微生物的苗种性能 生物技术已用于啤酒酵母的改造,如将-乙酰乳酸脱羧酚基因克隆到啤酒酵母中进行表达,可降低啤酒双乙酰含量而改善啤酒风味,日本生物技术专家还将霉菌的淀粉酶基因转入酵母中使其能直接利用淀粉生产酒精,省掉了高温蒸 煮工序,可节约60%的能源,生产周期大为缩短。 1.2应用于食品酶制剂的生产 酶制剂是从动、植物和微生物中提取制备的具有酶特性的高效生物活性物质,通常与少量载体混合而制成粉剂。从微生物细胞制备酶的流程一般包括破碎细胞、溶剂抽提、离心、过滤、浓缩、干燥几个步骤,某些酶则需纯度要求很高的酶剂须经几

4、种方法乃至多次反复处理、利用基因工程技术不但可以成倍的提高酶的活力,而且还可以将生物酶基因克隆到微生物中,构建生物工程菌来生产酶,仅据1995年统计,已有50%的工业用酶是用转基因微生物生产的。 1.3改变传统的食品加工工艺 从植物中萃取食品添加剂、成本高,且来源有限;化学合成法生产食品添加剂随成本低,但化学合成率低,周期长,且常可能危害人体健康。因此,生物技术,尤其是发酵工程技术已成为食品添加剂生产的首选方法。 1.4以现代发酵工程改造传统发酵产品 多年来人们一直用酵母发酵生产酒精。近年来广泛研究了细菌发酵生产酒精以期得到耐高温、耐酒精的新菌种。例如,日本从土壤中分离得到一株酒精生产菌(TB

5、-22),它能利用稻草,废木材和纤维素生产酒精。味精生产线广泛采用双酶法糖化发酵工艺取代传统的酸法水解工艺可提高原料利用率10%左右。在鲜牛奶生产酸性饮料工艺中,运用加入添加剂和。高压均质乳化的方法解决了酪蛋白在酸性条件下产生沉淀分离的技术问题,为牛乳深加工创出一条新路,以上等等方面,无不为我们展示了发酵技术在食品科学中的诱人前景。 1.5食品生产加工 在食品生产工艺中,往往会碰到饮料、酒等浑浊的问题,从而影响其质量,解决此问题最常用的方法就是添加些适当的酶。果汁澄清时,添加果胶酶可降低果汁粘度,并使浑浊液澄清。在葡萄酒酿造中,加入果胶酶不仅可以加快葡萄汁和酒汁的澄清,提高酒液过滤效率,而且它

6、还可以水解葡萄汁中的单萜糖体,得到易挥发的单萜风味物质,增加了葡萄酒的芳香风味。 1.6食品保鲜 生物酶用于食品保鲜主要就是制造一种有利食品保质的环境,它主要根据不同食品的所含的酶和种类,而选用不同的生物酶,是食品所含的不利食品保质的酶受到抑制或降低其反应速度,从而达到保鲜目的。 1.7食品的分析与检测 由于酶具有特异性,因此它适合于植物和动物材料的化合物的定性和定量分析.例如:采用乙醇脱氢酶测定食品中的以醇含量,采用柠檬酸裂解酶测定柠檬酸的含量等.另外,在食品中加入一种或几种酶,根据他们作用于食品中某些组分的结果,可以评价食品的质量,这是一种十分简便的方法 2 现代生物技术在农业上的应用 2

7、.1提高农作物产量和品质 2.1.1 培育抗逆的作物优良品系 转基因技术是基因工程的一个分支。这一技术在植物育种上的应用,使植物在遗传性状发生了很大变化,让植物能够同时拥有几个生物的优良性状。一次这一技术的产生,无疑会让农作物的产量和品质发生较大的改变。目前,我国已通过这一技术创造了很多农作物新品种,如水稻、小麦、油菜等,而且已有许多投入了生产。其实,早在“七五”期间,上海植物生理研究所和遗传研究所就联合开展了对禾谷类作物转化系统的研究,并得到了小麦、水稻和高粱的转基因植株。之后的数年内,他们又建立了玉米、小麦的基因枪转化系统,并得到了转基因植株。1978 年得到了我国第一例转基因水稻。199

8、2 年人类获得第一株转基因小麦,如今转基因小麦研究已获得了许多重大进展,目前国内外已有近 200 例关于小麦转基因的报道育种研究正在进行着。目前,已有人把苏云金杆菌的Bt杀虫蛋白基因转入棉花,培育出了抗虫棉 目前,我国转基因技术已接近实用阶段,应用这一技术已获得具有不同性状的转基因植物 180 种,进入中试阶段或大田释放的 15 种,其中有 6 种已商品化。 2.1.2 植物种苗的工厂化生产 种子不仅是植物传种续代繁衍之本,而且是人类衣食之源。农业生产中使用的天然种子,一般都是由种被、胚乳和胚三部分构成。种皮通常在种子的外层起 保护作用;胚乳含有大量的营养物质,是种苗萌发生长不可缺少的营养来源

9、;胚由胚芽、胚轴、胚根和子叶构成,将来发成植株。随着农业的发展,作物育种成为一个热门话题,但是传统的育种方法所花费的时间和财力、物力及人力太长太多了。况且通过传统育种得到的种子利用年限等各方面都不尽人意。于是人们开始转向对组织培养等新的植物快繁技术的研究,期望通过实验室得到大量的“植物种子”。植物人工种子正是在此基础上发展起来的一项新的生物技术。 现在,世界范围内已进行人工种子试验的物种有:胡萝卜、蕹菜、苜蓿、芹菜、黄连、刺五加、西洋参、小麦、玉米、水稻、甘薯、橡胶树、柑桔、云杉、大麦、油菜、桑树、檀香、抱子甘蓝、百合、莴苣、杨树、安祖花等 30 多种植物。 2.1.3 提高粮食品质 通过转基

10、因手段除了可以培育高产、抗逆、抗病虫害的新品系外,还可以培育品质好、营养价值高的作物新品系。目前,美国学者将菜豆储藏蛋白基因转移到向日葵中,使向日葵种子含有菜豆储藏蛋白。另外,有人利用转基因手段培育出了耐贮藏的转基因西红柿等。 3 发展畜牧业生产 3.1 动物的大量快速无性繁殖 植物细胞具有全能性,所以可以利用微扩繁技术进行工厂化生产。那么,动物细胞有没有全能性呢?这在 1997 年之前一直是个谜。克隆羊“多莉”的诞生,告诉我们动物细胞也具有全能性,也可以进行动物的大量无性繁殖。目前,已有克隆猪、克隆牛诞生。相信在不久的将来,动物也会像植物一样能够在“动物工厂”里生产。 3.2 培育动物的优良

11、品系 利用转基因技术可以将与动物优良品质有关的基因转移到动物体内,使动物获得新的品质。1983 年,美国科学家利用这一技术成功培育了世界上第一例转基因动物转基因小鼠。除此之外,科学家还成功培育了转基因羊、转基因兔、转基因猪、转基因鱼等多种动物新品种。 4 医药产业上的应用 医药生物技术是生物技术领域中最活跃、产业发展最快、效益最显著的领域。生物技术在医药领域的应用主要涉及到新药开发、新诊断技术、预防措施及新的治疗技术。 抗生素我们最熟悉、应用最广泛的生物技术药物。目前已分离得到 6000 多种不同的抗生素,其中有 100 多种被广泛应用。 目前,用基因工程技术生产的药物已有很多种,诸如人生长激

12、素释放抑制激素、人胰岛素、人生长激素、人心钠素、人干扰素、肿瘤坏死因子等。2004 年FDA批准的 36 种新分子实体中有 5 种是生物技术药物。目前我国约有 300 家研究院(所)和 300 家公司从事生物药物的研究与开发。已有 20 多种基因工程药物和疫苗上市。 5 能源开发和环境保护方面的应用 我们生活的每一个方面都离不开能源。目前,石油和煤炭是我们生活中的主要能源。然而,这些能源是不可再生的,必将枯竭。因此,寻找新的替代能源将是我们面临的一大重要课题。在全国首届化学工程和生物化工年会上,与会专家纷纷就新能源开发的技术与发展战略等热点问题展开交流,共同寻求我国经济和社会可持续发展的技术支

13、撑和发展战略。大家一致认为:加快开发新能源是解决我国可持续发展的关键。而生物能源将是最有希望的能源之一。目前,世界各地的科学家正在致力于这一研究,并取得了许多成果。“生物柴油”就是一种可再生的、环保的新能源,但存在成本高、急需政府扶持政策等问题。菲律宾总统府宣布他们正在与美国共同开发一种用椰油制造的“生物柴油”。美国也在用大豆油、黄脂膏和牛油脂等生产“生物柴油”。德国也将建造世界最大的生物柴油装置。 另外,通过微生物发酵技术,将农业生产中的废弃物变为沼气或氢气,也是一种取之不尽、用之不竭的能源。 6 环境保护 现代农业以及石油、化工等现代化工业的发展,开发了一大批天然或合成的有机化合物,如农药

14、、塑料、染料等工业产品,这些物质连同生产过程中大量排放的工业废水、废气、废物给我们赖以生存的地球带来了严重的污染。目前已发现有致癌活性的污染物达 1100 多种,严重威胁着人类的健康。但是小小的微生 物有着惊人的降解这些污染物的能力。马梅荣等人的研究表明生物除臭与物理、化学方法除臭相比具有彻底性、实用性与经济性的特点,在环境保护与资源的重复利用方面有着巨大的应用潜力。人们可以利用生物技术手段改造微生物,使其对有害物质的降解速率变的更快,这样将更有利于利用微生物来净化有毒物质、降解石油污染等。 7 工业上的应用 7.1 制造工业原料 利用微生物发酵技术可以为工业生产制造原料。目前利用这一技术制造

15、的工业原料主要有乙醇、丙酮、丁醇、丙烯酰胺、粘康酸、衣康酸、长链二羧酸、乙烯等。 7.2生产贵重金属 在冶金工业中,面对贫矿、尾矿、废渣矿等,采用一般的采矿技术已无能为力,唯有利用细菌浸矿技术才能对这类矿石进行提炼。可浸提的金属有金、银、铜、铀、锰等多种贵金属。 8现代生物技术的应用前景展望 近年来,生物技术正逐渐成为科技革命的主体和代表。随着生命科学和生物技术的不断发展,基因组学、蛋白质组学、生物芯片、生物信息等重大技术相继出现,这大大的扩展了生物技术的涵盖范围。其应用范围也将随着时代的发展遍及世界的各个领域,从而成为解决人类社会各种问题的最有潜力的技术手段。随着现代生物技术的进一步发展和应

16、用, 21世纪将是生物技术的光辉世纪,食品工业将成为现代生物技术应用最广阔、最活跃、最富有挑战性的领域,随着现代生物技术在食品领域的广泛应用,食品工业将不再是传统农业食品的概念,工业食品将在人们日常生活中占据重要的地位。我们要充分利用世界生物技术迅猛的锲机,重视食品生物技术的研究,利用现代生物技术,促进我国食品工业的改革,实现我国食品工业的健康有序地发展。 9 注意 “生物技术的发展推动了生物经济,目前,生物经济的发展已成为我们经济结构中一块主要的支柱,引领着发展。但是,在生物技术带动生物经济发展的过 程当中不可忽视其带来的一些负面的影响,包括企业污染、转基因监管,还包括可能会医疗卫生中可能出

17、现的道德伦理问题。” 总后卫生部副部长王玉民强调.转基因玉米已经导致蝴蝶大量死亡;儿童饮用转基因大豆豆浆产生过敏反应。来自国家环保局的消息说,目前我国仍缺乏有效的法规对现代生物技术可能造成的危害进行防范。 因此,在我们享受生物技术给我们带来益处的同时,我们也应该清醒的认识到它的负面影响.盲目的使用生物技术改造生物,事实上在一定程度上打破了自然界的平衡,当关于基因技术的研究取得一项又一项突破的时候,环保专家们预言的一些灾难正逐渐露出苗头。 可以说生物技术在目前给人类带来的益处大于弊处,因此,我们忽略了它的危害.但是生物技术所带的隐藏危害正随着人类的滥用在逐渐的凸显,这不得不令我们深思,慎重的考虑

18、该如何把握好这把双刃剑,一旦我们没把握好这把剑,反过来受伤的将会是我们自己.人类的生活都是希望向着好的发展,我们不要在受伤后才后悔.当然,我们也不能因为害怕而对它敬而远之.”度”是其中的关键. 参考文献: 1程备久等.现代生物技术概论.北京:中国农业出版社.2003 2荆孙.植物与人类的故事.北京:气象出版社.2004,104 3孟广震.中国科学院生物技术研究进展.北京:科学出版社.1998,1 4白和金.中华人民共和国经济大事辑要 19782001.2002,381 5刘太国,吴茂森等.花粉管通道法介导的抗大麦黄矮病毒转基因小麦研究.植物保 护.2005,31(04):32-35 6赵慧,徐

19、萍等.小麦转基因研究现状及展望.世界科技研究与发展.2005,27(03):32-36 7彭小平,陈萍2000,(26),1,45-47 8赵慧,张正斌等.转基因小麦目录.麦类作物学报.2005,25(04):116-126 9聂明建,王国槐.油菜分子标记与转基因育种研究进展.中国农学通报.2006, 22(1):54-58 10张鸣圣.高新技术在我国农业中的应用现状及对策.黄冈职业技术学院学报.2004,6 (4):58-61 11罗明典.现代生物技术及其产业化.上海:复旦大学出版社.2001,11-18 12参政消息.2006 年 5 月 18 日第 7 版 13吴锜,胡鸢雷等.转基因草坪草的研究概况与展望.草业科学.20041(21):29-34 14沈颖,徐程等.抱子甘蓝组织培养及人工种子研究.中国蔬菜.2005(7):12-14 15李学勇,王宏广.发展生物技术,引领生物经济.北京:中国医药科技出版社.2005 16王联结.生物工程概论.北京:中国轻工业出版社.2002 17文学,张宝红.转基因抗虫棉研究现状与展望.农业生物技术学报.2000(2):194-199 18汪若梅,李秀兰.我国转基因抗虫棉应用现状及建议.生物技术通报.2000(5):1-6 19侯丙凯,陈正华.植物抗虫基因工程研究进展.植物学通报.2000(5):385-393