生物技术

成 绩：

中国矿业大学2011-2012（1）年度 《生物技术概论》期终考查论文

论现代生物技术与人类的五大危机

作 者： 学 院： 班 级： 学 号： 教 师：

中国矿业大学 二○一一年十月

论现代生物技术与人类的五大危机

摘要：现代生物技术又称生物工程,是利用动植物、微生物等生物有机体或其组成部分发展新工艺或新产品的一门科学技术体系,分为基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程四大领域。现代生物技术的发展仅有30多年的时间,但已经在生命科学研究及产业化方面产生了巨大的影响,已不断渗透到人类社会的生产、生活的各个方面并建立了不可分割的联系。作21世纪高新技术重点之一,现代生物技术将对人类解决所面临的食物、资源、健康和环境等重大问题发挥越来越重要的作用。

关键词：现代生物技术;环境污染；农业

引言

近几十年来，科学技术发展的一个显著特点就是人们越来越多地采用多学科的方法来解决各种问题，这将导致综合性学科的出现，并最终形成具有独特概念和方法的新领域。生物技术就是在这种背景下产生的一门综合性的新兴学科。生物技术也称生物工程，是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础学科的科学原理，采用先进的工程技术手段，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。

一、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。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。

2.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。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人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。

3.化学农药污染的消除

一般情况下, 使用的化学杀虫剂约会残留在土壤中, 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。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。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。

4.生物传感器(Biomakers)

生物传感器是一类特殊的化学传感器。它是利用生物感应元件的专一性与一个能够产生和待测物浓度成比例的信号传导器结合起来的分析装置。与其他传感器不同的是生物传感器是以生物学组件作为主要功能性元件,其敏感材料来自于生物体,是生物技术与微电子技术相融合的产物。近些年来对应用于环境检测方面的生物传感器研究也较多。

5.生物芯片

生物芯片是一种通过微加工技术和微电子技术将生物探针分子(寡聚核苷酸、cDNA、基因组DNA、多肽、抗原、抗体等)固定在硅片、玻璃片、塑料片、凝胶、尼龙膜等固相介质表面而构建的微型生物化学分析系统, 可以对细胞、蛋白质、DNA 以及其他生物组分进行准确、快速和大信息量的检测。在环境监测和环境保护上, 可以利用生物芯片快速检测污染微生物或有机化合物对环境、人体、动植物的污染和危害。在环境监测方面的应用主要有:水质控制、检测药物、食物添加剂或化学物质毒性以及环境中有害细菌的监测。利用生物芯片技术能够同时快速地检测多种环境中的常见致病菌。

6.生物免疫检验(Biology Immuno Test)

生物免疫检验是利用特定的生抗原或抗体反应,检验分析环境物质的生物毒性。该方法具有灵敏、特异、快捷、实用和经济等优点,而被广泛应用于环境污染物的监控。其中以酶联免疫吸附法试验应用较广。酶联免疫吸附法的基础是抗原或抗体的固相化及酶标记, 结合在固相载体表面的抗原或抗体仍保持其免疫学活性, 酶标记的抗原或抗体既保留其免疫学活性,又保留酶的活性。在测定时,受检标本与固相载体表面的抗原或抗体起反应, 通过洗涤使固相载体上形成的抗原抗体复合物与液体中的其他物质分开, 再加入酶标记的抗原或抗体, 也通过反应而结合在固相载体上, 此时固相上的酶量与标本中受检物质的量呈一定的比例。加入酶反应的底物后,底物被酶催化成有色产物,产物的量与标本中受检物质的量直接相关, 故可根据呈色的深浅进行定性或定量分析。

二、生物技术与农业

农业是世界上规模最大和最重要的产业，在发达国家（如美国），其农业总产值占国民生产总值的20%以上，而发达的农业经济在很大程度上依赖于科学技术的进步，以达到高产和高效的目的。在世界的许多地方，农业是调节生产和最终平衡消费的主要手段。现代生物技术，特别是基因工程正在引起一场革命，它将使动植物的种类不断增加。现代农业生物技术将使人们在减少成本的情况下获得更高质量的产品。

人类对农业的依赖及世界人口的持续增长，要求农业必须不断保持高效增长。在许多欧洲国家和美国，农业是一种高效产业并能保持产量的持续增长。相反，由于多种原因如缺乏好的农业生产经验，不适宜的气候条件，或政治不稳定等，还有许多国家非常贫困并缺乏运用新生物技术的能力。这些国家在食品生产方面依然不能自给自足。要解决当前世界所面临的粮食、人口、污染等重大问题，发展以新兴现代生物技术为基础的农业是一条必由之路。

近10多年是世界农业生物技术快速发展的时期。农业转基因植物的研究和开发取得了一系列新的进展，已经成功培育一批抗虫、抗病、耐除草剂和高产、优质的农作物新品种，为发展高效农业创造了极为有利的条件。近几年，美国、欧洲、日本等发达国家政府制订了一些有利于农业生物技术发展的新政策，并多方筹资加强农业生物技术研究和开发的基础建设。现在，农业生物技术无论在基础研究方面还是应用开发方面都取得了令人瞩目的成就。生物技术在农业领域的广泛应用，日益显示出解决人类面临的资源短缺、环境污染、效益衰减等问题的巨大作用。生物技术在农业上的应用主要集中在以下几个方面。

1.植物雄性不育及杂种优势利用

植物雄性不育是自然界的普遍现象，从基因控制水平可分为细胞质雄性不育和核雄性不育。细胞质雄性不育性状既有核基因控制又有核外细胞质基因控制，表现为核质相互作用的遗传现象，植物细胞质雄性不育是研究植物线粒体遗传、叶绿体遗传和核遗传的极好材料，可结合性状遗传、细胞遗传、分子遗传进行研究。因此，植物细胞质雄性不育的研究，成为近年来植物遗传学研究十分活跃的领域。随雄性不育研究的不断深入，研究技术也在不断改进，产生可遗传的不育性状的技术方法很多，主要有基因工程技术、远缘杂交核置换、辐射诱变、体细

胞诱变、组织培养、原生质体融合和体细胞杂交等。目前利用植物基因工程的原理和方法，已人工创造了一批不育系，并在生产上得以运用，同时获得了可喜的成果，其中最典型的例子是在油菜和烟草上的应用。基因工程方法人工创造雄性不育植株的另一个重要方法是反义技术。在植物体生殖生长阶段花粉的正常发育同多种因素相关，其中包括一些必不可少的蛋白质，而其基础是建立在编码这些蛋白质的基因能正常表达。植物雄性不育及杂种优势利用，已成为粮食作物和经济作物提高产量、改良品质的一条重要途径，无论其理论研究或实践应用，都日益受到各国科学界和政府的广泛重视。我国是一个农业大国，这方面的研究和应用显得更加重要，杂交水稻的大面积推广和杂种优势的理论研究均被列入国家863计划和攀登计划等重大研究计划中，并已取得令世人瞩目的巨大成就。

2.植物抗逆性研究

自然界中植物与环境间有着密不可分的关系。环境提供了植物体生长、发育、繁殖所必不可少的物质基础，如阳光、水分、土壤、空气等；但环境又会给植物很大的选择压力，如气候寒冷、土壤或水分含盐量过高、病虫害等。面对这些不利的环境条件，许多种植物消亡了。但同时也有许多品系发生遗传变异，以适应恶劣条件，表现出一种抗逆性如抗寒、抗冻、抗盐、抗虫害、抗病毒、抗真菌等。在自然条件下，植物这种通过自发遗传变异以达到抗逆性的过程，是一个漫长且效率较低的过程；而逆性环境的出现，特别是病虫害发生频繁，这就需要人们利用现代生物技术来培育抗逆性植物。目前发展起来的植物基因工程技术可有效解决传统方法的缺点，如盲目性大、筛选效率不高以及很难将植物体上获得的优良抗逆性状转入到其他种类的植物中去。植物的转基因工程技术目前已成为一种广泛且有效的培育植株抗逆性的手段。通过转基因工程技术获得的植物称为转基因植物。目前已成功应用于农业的主要有抗除草剂作物、抗昆虫作物、抗真菌作物、抗重金属镉的作物、抗病毒作物等。这些研究的成功已充分显示了作为现代农业生物技术重要组成部分的植物基因工程技术的强大威力。

总之,现代生物技术正在给我们的生活带来巨大的变化。美国《时代》周刊曾预言, 2020年世界将进入生物经济时代。以生物技术为基础的现代生物科学必将成为新的经济热点,促进人类社会文明的进步。 参考文献：

[1]郭三维.植物Bt 抗虫基因工程研究进展[J].中国农业学,1995,28,(5):8-10.

[2]Kenneth E Sherman. 大规模生产病毒杀虫剂的可能性[J].晓岚，译.农药译丛，1986,8,(6):29-30.

[3]程树培.环境生物技术[M].南京：南京大学出版社，1994.

[4]李爱芹,钱凤芹,陈为京等. 2003. 生物技术在农业方面的应用前景与对策. 科学与管理, 4,(23):16～17

[5]陈献礼. 2005. 生物技术在未来农业中的角色. 现代农业,(10):21～22