生物工程技術(shù)對人類的影響

1、生物工程技術(shù)對人類的影響當今世界，科學技術(shù)發(fā)展突飛猛進，新興學科、交叉學科不斷涌現(xiàn)，科技進步對經(jīng)濟社會的影響作用日益廣泛和深刻。伴隨著信息科技革命方興未艾的浪潮，生命科學和生物技術(shù)的發(fā)展也正在展現(xiàn)出未可限量的前景。越來越多的人們已經(jīng)預見到，一個生命科學的新紀元即將來臨，并將對科技發(fā)展、社會進步和經(jīng)濟增長產(chǎn)生極其重要而深遠的影響。現(xiàn)代生物技術(shù)的興起始于本世紀70年代，如今已經(jīng)成為高技術(shù)群體中一支絢麗的奇葩。到了21世紀，隨著生物工程的發(fā)展，生物技術(shù)的應用基本上已經(jīng)滲透到各領域各行各業(yè)?，F(xiàn)在，生物技術(shù)的應用日益深廣，不但對醫(yī)學、農(nóng)業(yè)造成影響，也對工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生影響。各種動態(tài)表明，世界生物技術(shù)將迎來一

2、個快速發(fā)展的新時代。生物工程對人類社會目前及以后都將產(chǎn)生主要的影響。我們有理由相信現(xiàn)代生物技術(shù)的深入發(fā)展和廣泛應用將會是本世紀繼計算機技術(shù)革命之后又一次重要的技術(shù)革命，是現(xiàn)代軍事技術(shù)革命的生力軍。生物工程，是20世紀70年代初開始興起的一門新興的綜合性應用學科。一什么是生物工程及其研究領域；所謂生物工程，一般認為是以生物學(特別是其中的微生物學、遺傳學、生物化學和細胞學)的理論和技術(shù)為基礎，結(jié)合化工、機械、電子計算機等現(xiàn)代工程技術(shù)，充分運用分子生物學的最新成就，自覺地操縱遺傳物質(zhì)，定向地改造生物或其功能，短期內(nèi)創(chuàng)造出具有超遠緣性狀的新物種，再通過合適的生物反應器對這類“工程菌”或“工程細胞株”

3、進行大規(guī)模的培養(yǎng)，以生產(chǎn)大量有用代謝產(chǎn)物或發(fā)揮它們獨特生理功能一門新興技術(shù)。生物工程包括五大工程，即遺傳工程(基因工程)、細胞工程、微生物工程(發(fā)酵工程)、酶工程(生化工程)和生物反應器工程。在這五大領域中，前兩者作用是將常規(guī)菌(或動植物細胞株)作為特定遺傳物質(zhì)受體，使它們獲得外來基因，成為能表達超遠緣性狀的新物種“工程菌”或“工程細胞株”。后三者的作用則是這一有巨大潛在價值的新物種創(chuàng)造良好的生長與繁殖條件，進行大規(guī)模的培養(yǎng)，以充分發(fā)揮其內(nèi)在潛力，為人們提供巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。1.基因工程基因工程是生物工程的一個重要分支，它和細胞工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程和微生物工程共同組成了生物工程。所

4、謂基因工程（geneticengineering)是在分子水平上對基因進行操作的復雜技術(shù)，是將外源基因通過體外重組后導入受體細胞內(nèi)，使這個基因能在受體細胞內(nèi)復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯表達的操作。它是用人為的方法將所需要的某一供體生物的遺傳物質(zhì)dna大分子提取出來，在離體條件下用適當?shù)墓ぞ呙高M行切割后，把它與作為載體的dna分子連接起來，然后與載體一起導入某一更易生長、繁殖的受體細胞中，以讓外源物質(zhì)在其中“安家落戶”，進行正常的復制和表達，從而獲得新物種的一種嶄新技術(shù)。2.細胞工程細胞工程(cellengineering)：是指應用細胞生物學和分子生物學的方法，通過某種工程學手段，在細胞水平或細胞器水平上

5、，按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)，從而獲得新型生物或特種細胞產(chǎn)品、或產(chǎn)物的一門綜合性科學技術(shù)。細胞工程與基因工程一起代表著生物技術(shù)最新的發(fā)展前沿，伴隨著試管植物、試管動物、轉(zhuǎn)基因生物反應器等相繼問世，細胞工程在生命科學、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品、環(huán)境保護等領域發(fā)揮著越來越重要的作用。是指應用現(xiàn)代細胞生物學、發(fā)育生物學、遺傳學和分子生物學的理論與方法，按照人們的需要和設計，在細胞水平上的遺傳操作，重組細胞的結(jié)構(gòu)和內(nèi)含物，以改變生物的結(jié)構(gòu)和功能，即通過細胞融合、核質(zhì)移植、染色體或基因移植以及組織和細胞培養(yǎng)等方法，快速繁殖和培養(yǎng)出人們所需要的新物種的生物工程技術(shù)。3.微生物工程微生物工程又叫發(fā)酵工程。

6、發(fā)酵是微生物特有的作用，在幾千年前就被人類認識了，并且用來制造酒、面包。微生物工程，是大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)工藝的總稱，就是利用微生物發(fā)酵作用，通過現(xiàn)代工程技術(shù)手段來生產(chǎn)有用物質(zhì)，或者把微生物直接應用于生物反應器的技術(shù)。它是在發(fā)酵工藝基礎上吸收基因工程、細胞工程和酶工程以及其他技術(shù)的成果而形成的。發(fā)酵工程跟化學工業(yè)、醫(yī)藥、食品、能源、環(huán)境保護和農(nóng)牧業(yè)等許多領域關系密切，對它的開發(fā)有很大的經(jīng)濟效益。重組技術(shù)和生物反應器裝有固定化酶的容器，能進行生物化學合成，是生物工程中的兩大支柱。從工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)這一點看，生物反應器尤其重要。因為只有通過微生物發(fā)酵，才能形成新的產(chǎn)業(yè)。4.酶工程簡而言之，酶工程就是將酶或者

7、微生物細胞，動植物細胞，細胞器等在一定的生物反應裝置中，利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段將相應的原料轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)并應用于社會生活的一門科學技術(shù)。它包括酶制劑的制備,酶的固定化,酶的修飾與改造及酶反應器等方面內(nèi)容。酶工程的應用，主要集中于食品工業(yè)，輕工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)中。5.生物反應器工程著重研究生物反應器本身的特性，如其結(jié)構(gòu)和操作方式、操作條件對細胞形態(tài)、生長、產(chǎn)物形成的關系。它與生物反應工程結(jié)合，共同解決各種生物反應的最佳生物反應器、最佳操作條件的選擇問題。生物工程的應用領域非常廣泛，包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學、藥物學、能源、環(huán)保、冶金、化工原料等。它必將對人類社會的政治、經(jīng)濟、軍事和生活

8、等方面產(chǎn)生巨大的影響，為世界面臨的資源、環(huán)境和人類健康等問題的解決提供美好的前景。二生物工程技術(shù)對人類的影響；1.醫(yī)學生物技術(shù)方面?；蚬こ套鳛獒t(yī)學發(fā)展的重要技術(shù)，越來越受到人們的關注。基因重組技術(shù)研制的核酸或蛋白質(zhì)類藥物，已經(jīng)應用于臨床。同時，許多生物工程新藥正準備推向市場，應用于臨床，前景十分廣闊。自80年代以來，僅日、美兩國開發(fā)的生物技術(shù)新藥就達224種，其中日本117種，美國107種。而且，大部分藥品是重組dna藥物或重組蛋白質(zhì)藥物。從市場份額來看，在美國，到2003年將有15藥品為生物技術(shù)產(chǎn)品。生物技術(shù)藥物分為兩大類：一是用于疾病治療的藥物，另一類是用于疾病的預防?；蛑委熂夹g(shù)的發(fā)展

9、，從開始臨床試驗至今已多年，其發(fā)展速度可謂日新月異，目前有90的基因治療臨床試驗在美國進行?；蛑委熢诩膊〉牟》N選擇上，已從經(jīng)典的、孟德爾遺傳方式為主的單基因隱性疾病擴展到復雜因子決定的疾病，如腫瘤疾病及愛滋病。估計以后，臨床上能廣泛應用生物技術(shù)治療這些復雜疾病。隨著科技、經(jīng)濟文化、社會的不斷發(fā)展，人類對自身認識的要求越來越迫切，對生存和生命的價值越來越重視，對衛(wèi)生保健，身心素質(zhì)的要求越來越高。生命科學及生物醫(yī)學的高度發(fā)展，為人類了解和調(diào)控生命過程，認識和控制疾病，保證和維護身體健康，造就和諧健康的生存環(huán)境創(chuàng)造了條件和手段。如歐美發(fā)達國家，癌癥治愈率已近50；心腦血管病的死亡率在20年間下降了

10、4055，平均壽命達到了7080歲。用基因工程技術(shù)生產(chǎn)的甲肝疫苗、乙肝疫苗、人胰島素、熔葡萄球菌素、白細胞介素（二）等藥物以及抗白血病等“生物導彈”單克隆抗體與抗癌藥物的偶聯(lián)體，比單純藥物的療效高12倍）制劑的研制成功與利用；都為此作出了貢獻。此外，隨著對癌癥。心腦血管疾病、艾滋病等重大疾病的發(fā)病機制及防治技術(shù)方法的研究和認識不斷深化，人類終將在下世紀初戰(zhàn)勝這些疾病。預計，2020年人均壽命可達100歲，而年輕人的壽命可延長到140歲。2.農(nóng)業(yè)生物技術(shù)面。在農(nóng)業(yè)生物技術(shù)中，轉(zhuǎn)基因動植物的研究與開發(fā)最為突出。近年來，抗除草劑的大豆、抗病毒病的甜椒、抗腐能力強、耐貯性高的番茄、具有高含量必須氨基酸

11、的馬鈴薯等轉(zhuǎn)基因植物開始進入市場，成為農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的第一批成果；轉(zhuǎn)基因的瘦肉型豬、高產(chǎn)奶的奶牛和能從奶中提取藥物的轉(zhuǎn)基因羊等也將進入實用化階段。未來農(nóng)業(yè)的模式將是：農(nóng)業(yè)工廠化，按人類要求，高水平的控制環(huán)境因素，實現(xiàn)規(guī)?；?、機械化、自動化生產(chǎn)，產(chǎn)生質(zhì)量穩(wěn)定、供應穩(wěn)定、價格穩(wěn)定、營養(yǎng)豐富的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品；安全的轉(zhuǎn)基因動、植物投放市場；具有營養(yǎng)保健、醫(yī)療功效的豬牛羊、蔬菜水果等轉(zhuǎn)基因食品大批走向餐桌。轉(zhuǎn)基因植物研究的新進展目前已研制出抵抗各種細菌病的轉(zhuǎn)基因水稻品種。其中主要是抵抗黃桿菌的稻種。因為該菌每年要吞食全世界谷物的510以上，有些地區(qū)可達50以上，經(jīng)基因改變后的新品種能抗病蟲害。此外，正在培育各種

12、抗鹽堿、耐水淹的高產(chǎn)水稻。還人工構(gòu)建抗黃矮病毒基因?qū)敫弋a(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、不抗病的小麥品種之中，在世界上首次獲得抗病毒轉(zhuǎn)基因小麥植株。也已成功育成轉(zhuǎn)基因大豆，其蛋白質(zhì)含量高達48，又能抗病毒，產(chǎn)量也比一般大豆高12。我國科學家也已成功地培育出轉(zhuǎn)基因抗病毒甜椒，以及含有高含量必需氨基酸的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯。培育出了抗腐能力強、耐貯性高，且食味更好的轉(zhuǎn)基因番茄?！叭贝筠r(nóng)業(yè)，是指傳統(tǒng)的綠色農(nóng)業(yè)（動植物資源農(nóng)業(yè)）及新興的白色農(nóng)業(yè)、藍色農(nóng)業(yè)。傳統(tǒng)綠色農(nóng)業(yè)，是以太陽光為直接能源，以水、土為主要養(yǎng)料，靠綠色植物光合作用轉(zhuǎn)換能量進行生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)。微生物新興白色農(nóng)業(yè)是指微生物資源農(nóng)業(yè)。它以發(fā)酵工程、蛋白質(zhì)工程、細胞工逞和酶

13、工程為基礎，通過全面綜合利用而組建的工程農(nóng)業(yè)。例如，若用每年世界石油產(chǎn)量的2為原料，利用微生物發(fā)酵工程來生產(chǎn)魚細胞蛋白質(zhì)，就可供20億人吃一年。又如，若用我國每年5億噸作物桔桿的20為原料，通過微生物發(fā)酵轉(zhuǎn)化為飼料，就可獲得相當于400億千克的飼料糧，這相當于我國目前飼料用量的1/3。新興藍色農(nóng)業(yè)是指海洋生物資源農(nóng)業(yè)，即是以海洋水生生物和浮游生物為資源，進行利用加工的海洋農(nóng)業(yè)。海洋占地球表面71，在近海海域自然生長的藻類植物，若加工成人類食物，其年產(chǎn)量相當于目前世界小麥總產(chǎn)量的15倍以上。如果把海洋藻類植物和浮游生物均納入人類食物范圍，則海洋可養(yǎng)活300億人。而今，三聚腈氨雞蛋的橫空出世也著實

14、給我們提了個醒，農(nóng)業(yè)我們也應該綠色。3.在海洋生物技術(shù)方面。據(jù)美國國家海洋及大氣局(noaa)估計，全球海產(chǎn)品的捕撈極限在1.01.5億噸之間。近年來，由于全世界的捕撈活動急劇上升，捕撈量已達極限。因此，海洋養(yǎng)殖業(yè)利用生物技術(shù)提高產(chǎn)量已具有重要意義，將決定生產(chǎn)周期短的基因轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)周期長的魚、蝦中，得到生產(chǎn)周期短的魚、蝦新品種，這樣，年產(chǎn)量會大大提高。又將魚生長激素基因及抗凍蛋白基因轉(zhuǎn)移到魚中，培育出的新品系不僅生長快，且抗病能力強。生物技術(shù)的應用不但促進了海養(yǎng)殖業(yè)，也對保護海洋生物起到積極作用。海洋生物種類繁多，它們的生活環(huán)境與陸地生物不同，海洋生物都處在高鹽、低溫和高壓環(huán)境中，生存條件十分

15、惡劣，因此，海洋生物有很強的再生能力、防御能力和認識能力，這些獨特的功能與它們體內(nèi)的成分有關，這些成分具有抗癌、抗病毒、抗衰老作用。如從海鞘中提取的海鞘素(didemnim)具有抑制白血病細胞生長、治療白血病的作用，從蘭綠藻中分離到的糖脂具有抗hiv1作用。目前，已發(fā)現(xiàn)的海洋天然產(chǎn)物和生物活性物質(zhì)已有數(shù)千種。隨著對海洋生物進一步研究，更多有用的物質(zhì)將被發(fā)現(xiàn)。至此，利用生物技術(shù)提取及制造這物質(zhì)用于人類，已是21世紀的重要課題。4.在環(huán)境保護生物技術(shù)面。環(huán)境污染將破壞人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境，對人類的健康及生命構(gòu)成威脅。在高度工業(yè)化的今天，其生產(chǎn)排放的廢棄物及人類生活中的垃圾共同構(gòu)成了主要污染源，這

16、些污染物對大氣、水域、土地的侵襲，破壞了地球的生態(tài)環(huán)境。如何處理這些工業(yè)廢物及生活垃圾，就成了環(huán)保的重要課題。環(huán)境生物技術(shù)是21世紀國際生物技術(shù)的又一熱點領域。生物技術(shù)在環(huán)境治理上發(fā)揮著不可替代的作用。環(huán)境生物技術(shù)不是1個新概念，過去用微生物處理工業(yè)廢水就屬于這一類研究。美國更把環(huán)境生物技術(shù)作為21世紀生物技術(shù)6個主要研究領域之一，美國培育的基因工程超級菌，幾小時就可降解自然菌種需1年才能降解的水上浮油；日本將嗜油酸單孢桿菌的耐汞基因轉(zhuǎn)入腐臭單孢桿菌，使該菌株既能有效處理環(huán)境汞污染，又能將汞回收利用。我國政府也十分重視環(huán)境保護，把它提高到可持續(xù)發(fā)展的基本國策的高度?？紤]我國目前治理環(huán)境污染的迫

17、切問題：如煤燃燒造成空氣污染；工業(yè)廢水污染水源和農(nóng)田；不可降解塑料造成的白色污染；化學農(nóng)藥殘毒對人和禽畜的危害等問題。21世紀我國環(huán)境生物技術(shù)的重點在于：用工程生物處理原煤脫硫的工業(yè)化工藝；無污染、能大量生產(chǎn)的生物能源的開拓性研究；高效、多抗轉(zhuǎn)基因微生物農(nóng)藥的研制；生物來源的可降解的透明膜材料等。海洋也是人類賴以生存的地方，保護海洋是為了更好地利用海洋資源。隨著沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，海洋污染日益嚴重。因此，應用生物工程手段將能富集重金屬和降解海洋石油的基因工程菌和基因工程藻類構(gòu)建及培養(yǎng)出來，應用于海洋保護。另外，海養(yǎng)殖業(yè)中遇到的病蟲害，也需利用生物工程手段預防、治療，這樣，不但提高海產(chǎn)品產(chǎn)量，也防

18、止病原微生物傳入人體，對人類的健康構(gòu)成威脅。三是現(xiàn)代生物技術(shù)帶來的弊端凡事皆有兩面性。從經(jīng)濟角度上講，生物技術(shù)帶來的不利并不明顯，然而，它會引起發(fā)達國家與發(fā)展中國家貧富差距進一步擴大。因為，生物技術(shù)公司主要集中在發(fā)達國家，發(fā)達國家可以通過輸出生物技術(shù)產(chǎn)品而獲得利潤。與此同時，發(fā)展中國家由于技術(shù)、及其產(chǎn)品還遠沒有被廣泛接受。生物技術(shù)可能引起生產(chǎn)方式和人類健康的退變。這種情獎品可能會隨著需要特定處理的轉(zhuǎn)基因作物的出現(xiàn)而產(chǎn)生，特別是抗除草劑的轉(zhuǎn)基因作物出現(xiàn)。農(nóng)民必須從同一公司購買種子和除草劑，否則除草劑起不了作用。同樣的問題也可能在需人造肥料的轉(zhuǎn)基因作物上出現(xiàn)，這些轉(zhuǎn)基因作物會取代傳統(tǒng)的依靠有機肥的作物，后者在發(fā)展中國家是很普遍的，并且也有利于環(huán)境保護。生物技術(shù)在食品上的應用對發(fā)展中國家的農(nóng)民也會造成許多困難。生物技術(shù)也會對人類的健康制造麻煩。近年來在英國已有這方面的報道。特別是當能引發(fā)人體過敏反應的基因轉(zhuǎn)入農(nóng)作物時，例如，堅果能引發(fā)人體過敏反應，若它的基因被導入其他作物，則有可能其他作物也會引