現(xiàn)代生物技術與人類生活

1、現(xiàn)代生物技術與人類生活張婷（昆明學院 2010級 農學院 植物保護1班 2 ）摘要：現(xiàn)代生物技術是在傳統(tǒng)生物技術基礎上發(fā)展起來的，以DNA重組技術的建立為標志，以現(xiàn)代生物學研究成果為基礎，以基因或基因組為核心，生物技術產業(yè)以基因產業(yè)為核心，并輻射到各個生物科技領域。通過了解現(xiàn)代生物技術的基本概念和主要領域，以及對這些領域中產業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀的分析，人們研究出針對這些問題的一些對策，得出現(xiàn)代生物技術對人類生存和生活帶來的影響和結論，并對生物技術未來的發(fā)展做一定的展望和預期。關鍵詞：基因，領域，應用，展望引言：現(xiàn)代生物技術是當今世界發(fā)展最快、潛力最大、影響最深遠的一項高新技術。被視為是 21世紀人類徹

2、底解決人口、資源、環(huán)境三大危機，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一。所以世界各國都將生物技術確定為增強國力和經濟實力的關鍵技術之一。我國也十分重視生物技術，并組織力量追蹤和攻關?，F(xiàn)代生物技術為什么會引起世界各國如此普遍的關注和重視呢？首先，生物技術是解決全球經濟問題的關鍵技術，在迎接人口、資源、能源、食物和環(huán)境五大危機的挑戰(zhàn)中將大顯身手。其次，生物技術將廣泛地應用于醫(yī)藥衛(wèi)生、農林畜牧、輕工、食品、化工、能源和環(huán)境等領域，促使傳統(tǒng)產業(yè)的改造和新興產業(yè)的形成，對人類社會將產生深遠的影響。所以生物技術是現(xiàn)實生產力，也是具有巨大經濟效益的潛在生產力；是 21 世紀高新技術的核心。1 現(xiàn)代生物技術在食品工業(yè)中

3、的應用1.1改良微生物的苗種性能生物技術已用于啤酒酵母的改造，如將-乙酰乳酸脫羧酚基因克隆到啤酒酵母中進行表達，可降低啤酒雙乙酰含量而改善啤酒風味，日本生物技術專家還將霉菌的淀粉酶基因轉入酵母中使其能直接利用淀粉生產酒精，省掉了高溫蒸煮工序，可節(jié)約60%的能源，生產周期大為縮短。1.2應用于食品酶制劑的生產酶制劑是從動、植物和微生物中提取制備的具有酶特性的高效生物活性物質，通常與少量載體混合而制成粉劑。從微生物細胞制備酶的流程一般包括破碎細胞、溶劑抽提、離心、過濾、濃縮、干燥幾個步驟，某些酶則需純度要求很高的酶劑須經幾種方法乃至多次反復處理、利用基因工程技術不但可以成倍的提高酶的活力，而且還可

4、以將生物酶基因克隆到微生物中， 構建生物工程菌來生產酶，僅據(jù)1995年統(tǒng)計，已有50%的工業(yè)用酶是用轉基因微生物生產的。1.3改變傳統(tǒng)的食品加工工藝 從植物中萃取食品添加劑、成本高，且來源有限；化學合成法生產食品添加劑隨成本低，但化學合成率低，周期長，且?？赡芪：θ梭w健康。因此，生物技術，尤其是發(fā)酵工程技術已成為食品添加劑生產的首選方法。1.4以現(xiàn)代發(fā)酵工程改造傳統(tǒng)發(fā)酵產品多年來人們一直用酵母發(fā)酵生產酒精。近年來廣泛研究了細菌發(fā)酵生產酒精以期得到耐高溫、耐酒精的新菌種。例如，日本從土壤中分離得到一株酒精生產菌（TB-22），它能利用稻草，廢木材和纖維素生產酒精。味精生產線廣泛采用雙酶法糖化發(fā)酵

5、工藝取代傳統(tǒng)的酸法水解工藝可提高原料利用率10%左右。在鮮牛奶生產酸性飲料工藝中，運用加入添加劑和。高壓均質乳化的方法解決了酪蛋白 在酸性條件下產生沉淀分離的技術問題，為牛乳深加工創(chuàng)出一條新路，以上等等方面，無不為我們展示了發(fā)酵技術在食品科學中的誘人前景。1.5食品生產加工在食品生產工藝中，往往會碰到飲料、酒等渾濁的問題，從而影響其質量，解決此問題最常用的方法就是添加些適當?shù)拿?。果汁澄清時，添加果膠酶可降低果汁粘度，并使渾濁液澄清。在葡萄酒釀造中，加入果膠酶不僅可以加快葡萄汁和酒汁的澄清，提高酒液過濾效率，而且它還可以水解葡萄汁中的單萜糖體，得到易揮發(fā)的單萜風味物質，增加了葡萄酒的芳香風味。1

6、.6食品保鮮生物酶用于食品保鮮主要就是制造一種有利食品保質的環(huán)境，它主要根據(jù)不同食品的所含的酶和種類，而選用不同的生物酶，是食品所含的不利食品保質的酶受到抑制或降低其反應速度，從而達到保鮮目的。1.7食品的分析與檢測由于酶具有特異性，因此它適合于植物和動物材料的化合物的定性和定量分析.例如:采用乙醇脫氫酶測定食品中的以醇含量，采用檸檬酸裂解酶測定檸檬酸的含量等.另外，在食品中加入一種或幾種酶，根據(jù)他們作用于食品中某些組分的結果，可以評價食品的質量，這是一種十分簡便的方法2 現(xiàn)代生物技術在農業(yè)上的應用2.1提高農作物產量和品質2.1.1 培育抗逆的作物優(yōu)良品系轉基因技術是基因工程的一個分支。這一

7、技術在植物育種上的應用，使植物在遺傳性狀發(fā)生了很大變化，讓植物能夠同時擁有幾個生物的優(yōu)良性狀。一次這一技術的產生，無疑會讓農作物的產量和品質發(fā)生較大的改變。目前，我國已通過這一技術創(chuàng)造了很多農作物新品種，如水稻、小麥、油菜等，而且已有許多投入了生產。其實，早在“七五”期間，上海植物生理研究所和遺傳研究所就聯(lián)合開展了對禾谷類作物轉化系統(tǒng)的研究，并得到了小麥、水稻和高粱的轉基因植株。之后的數(shù)年內，他們又建立了玉米、小麥的基因槍轉化系統(tǒng)，并得到了轉基因植株。1978 年得到了我國第一例轉基因水稻。1992 年人類獲得第一株轉基因小麥,如今轉基因小麥研究已獲得了許多重大進展，目前國內外已有近 200

8、例關于小麥轉基因的報道育種研究正在進行著。目前，已有人把蘇云金桿菌的Bt殺蟲蛋白基因轉入棉花，培育出了抗蟲棉目前，我國轉基因技術已接近實用階段，應用這一技術已獲得具有不同性狀的轉基因植物 180 種，進入中試階段或大田釋放的 15 種，其中有 6 種已商品化。2.1.2 植物種苗的工廠化生產種子不僅是植物傳種續(xù)代繁衍之本，而且是人類衣食之源。農業(yè)生產中使用的天然種子，一般都是由種被、胚乳和胚三部分構成。種皮通常在種子的外層起保護作用；胚乳含有大量的營養(yǎng)物質，是種苗萌發(fā)生長不可缺少的營養(yǎng)來源；胚由胚芽、胚軸、胚根和子葉構成，將來發(fā)成植株。隨著農業(yè)的發(fā)展，作物育種成為一個熱門話題，但是傳統(tǒng)的育種方

9、法所花費的時間和財力、物力及人力太長太多了。況且通過傳統(tǒng)育種得到的種子利用年限等各方面都不盡人意。于是人們開始轉向對組織培養(yǎng)等新的植物快繁技術的研究，期望通過實驗室得到大量的“植物種子”。植物人工種子正是在此基礎上發(fā)展起來的一項新的生物技術?，F(xiàn)在，世界范圍內已進行人工種子試驗的物種有：胡蘿卜、蕹菜、苜蓿、芹菜、黃連、刺五加、西洋參、小麥、玉米、水稻、甘薯、橡膠樹、柑桔、云杉、大麥、油菜、桑樹、檀香、抱子甘藍、百合、萵苣、楊樹、安祖花等 30 多種植物。2.1.3 提高糧食品質通過轉基因手段除了可以培育高產、抗逆、抗病蟲害的新品系外，還可以培育品質好、營養(yǎng)價值高的作物新品系。目前，美國學者將菜豆

10、儲藏蛋白基因轉移到向日葵中，使向日葵種子含有菜豆儲藏蛋白。另外，有人利用轉基因手段培育出了耐貯藏的轉基因西紅柿等。3 發(fā)展畜牧業(yè)生產3.1 動物的大量快速無性繁殖植物細胞具有全能性，所以可以利用微擴繁技術進行工廠化生產。那么，動物細胞有沒有全能性呢？這在 1997 年之前一直是個謎?？寺⊙颉岸嗬颉钡恼Q生，告訴我們動物細胞也具有全能性，也可以進行動物的大量無性繁殖。目前，已有克隆豬、克隆牛誕生。相信在不久的將來，動物也會像植物一樣能夠在“動物工廠”里生產。3.2 培育動物的優(yōu)良品系利用轉基因技術可以將與動物優(yōu)良品質有關的基因轉移到動物體內，使動物獲得新的品質。1983 年，美國科學家利用這一技術

11、成功培育了世界上第一例轉基因動物轉基因小鼠。除此之外，科學家還成功培育了轉基因羊、轉基因兔、轉基因豬、轉基因魚等多種動物新品種。4 醫(yī)藥產業(yè)上的應用醫(yī)藥生物技術是生物技術領域中最活躍、產業(yè)發(fā)展最快、效益最顯著的領域。生物技術在醫(yī)藥領域的應用主要涉及到新藥開發(fā)、新診斷技術、預防措施及新的治療技術?？股匚覀冏钍煜?、應用最廣泛的生物技術藥物。目前已分離得到 6000 多種不同的抗生素，其中有 100 多種被廣泛應用。目前，用基因工程技術生產的藥物已有很多種，諸如人生長激素釋放抑制激素、人胰島素、人生長激素、人心鈉素、人干擾素、腫瘤壞死因子等。2004 年FDA批準的 36 種新分子實體中有 5 種

12、是生物技術藥物。目前我國約有 300 家研究院（所）和 300 家公司從事生物藥物的研究與開發(fā)。已有 20 多種基因工程藥物和疫苗上市。5 能源開發(fā)和環(huán)境保護方面的應用我們生活的每一個方面都離不開能源。目前，石油和煤炭是我們生活中的主要能源。然而，這些能源是不可再生的，必將枯竭。因此，尋找新的替代能源將是我們面臨的一大重要課題。在全國首屆化學工程和生物化工年會上,與會專家紛紛就新能源開發(fā)的技術與發(fā)展戰(zhàn)略等熱點問題展開交流,共同尋求我國經濟和社會可持續(xù)發(fā)展的技術支撐和發(fā)展戰(zhàn)略。大家一致認為：加快開發(fā)新能源是解決我國可持續(xù)發(fā)展的關鍵。而生物能源將是最有希望的能源之一。目前，世界各地的科學家正在致力

13、于這一研究，并取得了許多成果。 “生物柴油”就是一種可再生的、環(huán)保的新能源，但存在成本高、急需政府扶持政策等問題。菲律賓總統(tǒng)府宣布他們正在與美國共同開發(fā)一種用椰油制造的“生物柴油”。美國也在用大豆油、黃脂膏和牛油脂等生產“生物柴油”。德國也將建造世界最大的生物柴油裝置。另外，通過微生物發(fā)酵技術，將農業(yè)生產中的廢棄物變?yōu)檎託饣驓錃?，也是一種取之不盡、用之不竭的能源。6 環(huán)境保護現(xiàn)代農業(yè)以及石油、化工等現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，開發(fā)了一大批天然或合成的有機化合物，如農藥、塑料、染料等工業(yè)產品，這些物質連同生產過程中大量排放的工業(yè)廢水、廢氣、廢物給我們賴以生存的地球帶來了嚴重的污染。目前已發(fā)現(xiàn)有致癌活性的污

14、染物達 1100 多種，嚴重威脅著人類的健康。但是小小的微生物有著驚人的降解這些污染物的能力。馬梅榮等人的研究表明生物除臭與物理、化學方法除臭相比具有徹底性、實用性與經濟性的特點,在環(huán)境保護與資源的重復利用方面有著巨大的應用潛力。人們可以利用生物技術手段改造微生物，使其對有害物質的降解速率變的更快，這樣將更有利于利用微生物來凈化有毒物質、降解石油污染等。7 工業(yè)上的應用7.1 制造工業(yè)原料利用微生物發(fā)酵技術可以為工業(yè)生產制造原料。目前利用這一技術制造的工業(yè)原料主要有乙醇、丙酮、丁醇、丙烯酰胺、粘康酸、衣康酸、長鏈二羧酸、乙烯等。7.2生產貴重金屬在冶金工業(yè)中，面對貧礦、尾礦、廢渣礦等，采用一般

15、的采礦技術已無能為力，唯有利用細菌浸礦技術才能對這類礦石進行提煉。可浸提的金屬有金、銀、銅、鈾、錳等多種貴金屬。8 現(xiàn)代生物技術的應用前景展望近年來，生物技術正逐漸成為科技革命的主體和代表。隨著生命科學和生物技術的不斷發(fā)展，基因組學、蛋白質組學、生物芯片、生物信息等重大技術相繼出現(xiàn)，這大大的擴展了生物技術的涵蓋范圍。其應用范圍也將隨著時代的發(fā)展遍及世界的各個領域，從而成為解決人類社會各種問題的最有潛力的技術手段。隨著現(xiàn)代生物技術的進一步發(fā)展和應用， 21世紀將是生物技術的光輝世紀，食品工業(yè)將成為現(xiàn)代生物技術應用最廣闊、最活躍、最富有挑戰(zhàn)性的領域，隨著現(xiàn)代生物技術在食品領域的廣泛應用，食品工業(yè)將

16、不再是傳統(tǒng)農業(yè)食品的概念，工業(yè)食品將在人們日常生活中占據(jù)重要的地位。我們要充分利用世界生物技術迅猛的鍥機，重視食品生物技術的研究，利用現(xiàn)代生物技術，促進我國食品工業(yè)的改革，實現(xiàn)我國食品工業(yè)的健康有序地發(fā)展。 9 注意“生物技術的發(fā)展推動了生物經濟，目前，生物經濟的發(fā)展已成為我們經濟結構中一塊主要的支柱，引領著發(fā)展。但是，在生物技術帶動生物經濟發(fā)展的過程當中不可忽視其帶來的一些負面的影響，包括企業(yè)污染、轉基因監(jiān)管，還包括可能會醫(yī)療衛(wèi)生中可能出現(xiàn)的道德倫理問題?！?總后衛(wèi)生部副部長王玉民強調.轉基因玉米已經導致蝴蝶大量死亡；兒童飲用轉基因大豆豆?jié){產生過敏反應。來自國家環(huán)保局的消息說，目前我國仍缺乏

17、有效的法規(guī)對現(xiàn)代生物技術可能造成的危害進行防范。因此，在我們享受生物技術給我們帶來益處的同時,我們也應該清醒的認識到它的負面影響.盲目的使用生物技術改造生物,事實上在一定程度上打破了自然界的平衡,當關于基因技術的研究取得一項又一項突破的時候，環(huán)保專家們預言的一些災難正逐漸露出苗頭?？梢哉f生物技術在目前給人類帶來的益處大于弊處,因此,我們忽略了它的危害.但是生物技術所帶的隱藏危害正隨著人類的濫用在逐漸的凸顯,這不得不令我們深思,慎重的考慮該如何把握好這把雙刃劍,一旦我們沒把握好這把劍,反過來受傷的將會是我們自己.人類的生活都是希望向著好的發(fā)展,我們不要在受傷后才后悔.當然,我們也不能因為害怕而對

18、它敬而遠之.”度”是其中的關鍵. 參考文獻：1程備久等.現(xiàn)代生物技術概論.北京：中國農業(yè)出版社.20032荊孫.植物與人類的故事.北京：氣象出版社.2004，1043孟廣震.中國科學院生物技術研究進展.北京：科學出版社.1998，14白和金.中華人民共和國經濟大事輯要 19782001.2002，3815劉太國,吳茂森等.花粉管通道法介導的抗大麥黃矮病毒轉基因小麥研究.植物保護.2005，31(04)：32-356趙慧,徐萍等.小麥轉基因研究現(xiàn)狀及展望.世界科技研究與發(fā)展.2005，27(03)：32-367彭小平，陳萍2000，(26)，1，45-478趙慧,張正斌等.轉基因小麥目錄.麥類作物學報.2005，25(04)：116-1269聶明建,王國槐.油菜分子標記與轉基因育種研究進展.中國農學通報.2006，22(1):54-5810張鳴圣.高新技術在我國農業(yè)中的應用現(xiàn)狀及對策.黃岡職業(yè)技術學院學報.2004，6（4）：58-6111羅明典.現(xiàn)代生物技術及其產業(yè)化.上海：復旦大學出版社.2001，11-1812參政消息.2006 年 5 月 18 日第 7 版