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生物技術的應用

發布時間: 2020-11-18 22:40:36

生物技術在現實中的應用有哪些

醫療領域:在目前這方面的研究受到極大的注目。像是幹細胞應用於再生醫學領域,如人工臟器、神經修復等。或是以蛋白質結構解析數據,對於功能性區域(domain)來開發相對應的抑制劑(如:酵素抑制劑)。利用微陣列核酸晶片,或是蛋白質晶片,尋找致病基因。或是利用抗體技術,將毒素送入具有特殊標記的癌細胞。或利用基因轉殖技術,進行基因治療等。基因治療(gene therapy)利用分子生物學方法將目的基因導入患者體內,使之表達目的基因產物,從而使疾病得到治療,為現代醫學和分子生物學相結合而誕生的新技術。基因治療作為新疾病治療的新手段,給一些難治疾病的根治帶來了光明。 農學食糧:人口快速膨脹,食糧問題正是生物技術應用的切入點。在基因轉殖農作物的開發下,除了轉殖進入抗蟲害基因、抗凍基因外,例如含有維生素A的稻米也問世。在有限耕地下,轉殖農作物解決了品質上的問題。除此之外,觀賞用的花卉等,也靠著組織培養的技術,將高品質的花卉復制生產,提高花卉價值。著名的像是台灣的蝴蝶蘭。另外,經過遺傳工程技術,能產生凝血因子的乳牛也提供醫療用途。生物肥料(biofertilizer)主要利用微生物技術製作的肥料種類。生物肥料不僅給作物提供養料、改善品質、增強抗寒抗蟲害能力、還改善土壤通透性、保水性、酸鹼度等理性化特性,可為作物根系創造良好生長環境,從而保證作物的增產。生物農葯(biopesticide)利用微生物、抗生素和基因工程等產生有殺滅蟲病效果的毒素物質,生產出廣譜毒力強的微生物菌株製作而成的農葯。它的特點有:1.不像化學農葯般見效快,但效果持久。2.與化學農葯比,害蟲難以產生抗葯性。3.對環境影響小。4.對人體和作物的危害性小。5.使用范圍和方法有限制;等等。 軍事科技:基因工程武器(genetic engineering weapon)簡稱基因武器,例子有:插入眼鏡蛇毒液基因的流感病毒和含有炭疽病毒的大腸桿菌。基因武器的特點是:1.生產成本低、殺傷力大、作用時間長。2.對方使用難發現、難預防、難治療。3.使用方法簡單,施放手段多。4.只傷害人,不破壞武器裝備、設施。5.一旦使用會產生強烈的心理威懾作用。 工業應用:在工業上,利用工業菌種的特殊代謝路徑,來替代一些化學反應。除了專一性提高,也在常溫常壓下,節約能源。也由於專一性高,產生的廢棄物量低,也因此被稱為綠色工業。 環境保護:當環境受到破壞,可以利用生物技術的處理方式,讓環境免於第二次受害。生物具有高度專一性,能針對特殊的污染源進行排除。例如運輸原油的郵輪,因事故,將重油污染海域,而利用分解重油的特殊微生物菌株,對於重油進行分解,代謝成環境可以接受的短練脂肪酸等,排解污染。此外,土壤遭受重金屬污染,亦可利用特定植物吸收污染源。

❷ 生物技術的應用前景

伴隨著生命科學的新突破,現代生物技術已經廣泛地應用於工業、農牧業、醫葯、環保等眾多領域,產生了巨大的經濟和社會效益。 食品方面
首先,生物技術被用來提高生產效率,從而提高食品產量。
其次,生物技術可以提高食品質量。例如,以澱粉為原料採用固定化酶(或含酶菌體)生產高果糖漿來代替蔗糖,這是食糖工業的一場革命。
第三,生物技術還用於開拓食品種類。利用生物技術生產單細胞蛋白為解決蛋白質缺乏問題提供了一條可行之路。目前,全世界單細胞蛋白的產量已經超過3000萬噸,質量也有了重大突破,從主要用作飼料發展到走上人們的餐桌。
材料方面
通過生物技術構建新型生物材料,是現代新材料發展的重要途徑之一。
首先,生物技術使一些廢棄的生物材料變廢為寶。例如,利用生物技術可以從蝦、蟹等甲殼類動物的甲殼中獲取甲殼素。甲殼素是製造手術縫合線的極好材料,它柔軟,可加速傷口癒合,還可被人體吸收而免於拆線。
其次,生物技術為大規模生產一些稀缺生物材料提供了可能。例如,蜘蛛絲是一種特殊的蛋白質,其強度大,可塑性高,可用於生產防彈背心、降落傘等用品。利用生物技術可以生產蛛絲蛋白,得到與蜘蛛絲媲美的纖維。
第三,利用生物技術可開發出新的材料類型。例如,一些微生物能產出可降解的生物塑料,避免了「白色污染」。
能源方面
生物技術一方面能提高不可再生能源的開采率,另一方面能開發更多可再生能源。
首先,生物技術提高了石油開採的效率。
其次,生物技術為新能源的利用開辟了道路。 現代生物技術越來越多地運用於農業中,使農業經濟達到高產、高質、高效的目的。
農作物和花卉生產
生物技術應用於農作物和花卉生產的目標,主要是提高產量、改良品質和獲得抗逆植物。
首先,生物技術既能提高作物產量,還能快速繁殖。
其次,生物技術既能改良作物品質,還能延緩植物的成熟,從而延長了植物食品的保藏期。
第三,生物技術在培育抗逆作物中發揮了重要作用。例如,用基因工程方法培育出的抗蟲害作物,不需施用農葯,既提高了種植的經濟效益,又保護了我們的環境。我國的轉基因抗蟲棉品種,1999年已經推廣200多萬畝,創造了巨大的經濟效益。
畜禽生產
利用生物技術以獲得高產優質的畜禽產品和提高畜禽的抗病能力。
首先,生物技術不僅能加快畜禽的繁殖和生長速度,而且能改良畜禽的品質,提供優質的肉、奶、蛋產品。
其次,生物技術可以培育抗病的畜禽品種,減少飼養業的風險。如利用轉基因的方法,培育抗病動物,可以大大減少牲畜瘟疫的發生,保證牲畜健康,也保證人類健康。
農業新領域
基因工程不僅提高了農牧產品的產量和質量。
利用轉基因植物生產疫苗是目前的一個研究熱點。科研人員希望能用食用植物表達疫苗,人們通過食用這些轉基因植物就能達到接種疫苗的目的。目前已經在轉基因煙草中表達出了乙型肝炎疫苗。
利用轉基因動物生產葯用蛋白同樣是目前的研究熱點。科學家已經培育出多種轉基因動物,它們的乳腺能特異性地表達外源目的基因,因此從它們產的奶中能獲得所需的蛋白質葯物,由於這種轉基因牛或羊吃的是草,擠出的奶中含有珍貴的葯用蛋白,生產成本低,可以獲得巨額的經濟效益。 醫葯衛生領域是現代生物技術應用得最廣泛、成績最顯著、發展最迅速、潛力也最大的一個領域。
疾病預防
利用疫苗對人體進行主動免疫是預防傳染性疾病的最有效手段之一。注射或口服疫苗可以激活體內的免疫系統,產生專門針對病原體的特異性抗體。
20世紀70年代以後,人們開始利用基因工程技術來生產疫苗。基因工程疫苗是將病原體的某種蛋白基因重組到細菌或真核細胞內,利用細菌或真核細胞來大量生產病原體的蛋白,把這種蛋白作為疫苗。例如用基因工程製造乙肝疫苗用於乙型肝炎的預防。我國生產的基因工程乙肝疫苗,主要採用酵母表達系統產生疫苗。
疾病診斷
生物技術的開發應用,提供了新的診斷技術,特別是單克隆抗體診斷試劑和DNA診斷技術的應用,使許多疾病特別是腫瘤、傳染病在早期就能得到准確診斷。
圖4-40是單克隆抗體的制備。單克隆抗體以它明顯的優越性得到迅速的發展,全世界研製成功的單克隆抗體有上萬種,主要用於臨床診斷、治療試劑、特異性殺傷腫瘤細胞等。有的單克隆抗體能與放射性同位素、毒素和化學葯品聯結在一起,用於癌症治療,它准確地找到癌變部位,殺死癌細胞,有 「生物導彈」、「腫瘤剋星」之稱。
DNA診斷技術是利用重組DNA技術,直接從DNA水平作出人類遺傳性疾病、腫瘤、傳染性疾病等多種疾病的診斷。它具有專一性強、靈敏度高、操作簡便等優點。
疾病治療
生物技術在疾病治療方面主要包括提供葯物、基因治療和器官移植等方面。
利用基因工程能大量生產一些來源稀少價格昂貴的葯物,減輕患者的負擔。這些珍貴葯物包括生長抑素、胰島素、干擾素等等。
基因治療是一種應用基因工程技術和分子遺傳學原理對人類疾病進行治療的新療法。
世界上第一例成功的基因治療是對一位4歲的美國女孩進行的,她由於體內缺乏腺苷脫氨酶而完全喪失免疫功能,治療前只能在無菌室生活,否則會由於感染而死亡。經治療,這個女孩可進入普通小學上學。截至1997年6月,全世界已批準的臨床基因治療方案有218項,接受基因治療和基因轉移的患者總數已有2557名患者。
在2013年6月3日的"Cell"期刊上發表的羅伯特·溫伯格等研究人員在乳腺癌侵襲性的研究取得了新成果:基因決定乳腺癌細胞命運。
1990年,人類基因組計劃在美國正式啟動,2003年4月14日,中美英日法德六國科學家宣布:人類基因組序列圖繪製成功。人類基因組計劃的完成,有助於人類認識許多遺傳疾病以及癌症的致病機理,將為基因治療提供更多的理論依據。器官移植技術向異種移植方向發展,即利用現代生物技術,將人的基因轉移到另一個物種上,再將此物種的器官取出來置入人體,代替人的生病的「零件」。另外,還可以利用克隆技術,製造出完全適合於人體的器官,來替代人體「病危」的器官。 污染監測
現代生物技術建立了一類新的快速准確監測與評價環境的有效方法,主要包括利用新的指示生物、利用核酸探針和利用生物感測器。
人們分別用細菌、原生動物、藻類、高等植物和魚類等作為指示生物,監測它們對環境的反應,便能對環境質量作出評價。
核酸探針技術的出現也為環境監測和評價提供了一條有效途徑。例如,用桿菌的核酸探針監測水環境中的大腸桿菌。
近年來,生物感測器在環境監測中的應用發展很快。生物感測器是以微生物、細胞、酶、抗體等具有生物活性的物質作為污染物的識別元件,具有成本低、易製作、使用方便、測定快速等優點。
污染治理
現代生物治理採用純培養的微生物菌株來降解污染物。
例如科學家利用基因工程技術,將一種昆蟲的耐DDT基因轉移到細菌體內,培育一種專門「吃」DDT的細菌,大量培養,放到土壤中,土壤中的DDT就會被「吃」得一干二凈。
再例如科學家研製出一種耐污力強的生物菌種RhP,放到污染的水中,可在不消耗水體氧氣的情況下,迅速吸收消耗水體中的氮、磷、硫、碳等污染元素,減少水體的富營養成份,切斷藍藻生長的營養來源,達到治理藍藻的目的。
開設院校:江蘇科技大學、浙江萬里學院(生物技術為國家特色專業)
比較優勢
從政策扶持的角度看,《國務院關於加快培育和發展戰略性新興產業的決定》中,「大力發展用於重大疾病防治的生物技術葯物、新型疫苗和診斷試劑、化學葯物、現代中葯等創新葯物大品種」的表述表明,現代中葯是我國生物產業發展中不可或缺的部分。
從橫向的比較研究角度來看,美日韓等發達國家的經驗表明,大公司、大牛股往往誕生於能代表其國家競爭力的行業,如蘋果、豐田、三星等。以此推測,如果中國能出世界級的企業的話,最有可能的還是在我國的比較優勢領域。

❸ 現代生物技術現實生活中有哪些具體應用

1、越來越多的現代生物技術公司開發家畜醫療產品。美國的動物保健品市場每年約40億美元。美國農業部批準的動物生物製品約100種,主要是預防動物傳染病和常見疾病的疫苗和治療葯物。

2、現代生物技術還應應用於保護珍稀野生動物,通過DNA鑒定鑒定動物物種,跟蹤其活動區域等。
海洋生物技術的應用導致了過度捕撈對海洋生物生存的威脅。同時,為人類從豐富的海洋生物資源中發現新葯提供了途徑。例如,海螺中的毒素是一種有效的鎮痛劑,海綿可以用作抗感染劑。

3、現代生物技術在航天發展中的應用,可以為宇航員提供長期太空探索所必需的生命支持環境。

4、現代生物技術還被用於人類考古學和刑事調查,DNA分析可用於研究人類種群的進化史。DNA技術在刑事偵查中的應用可以幫助執法人員識別犯罪分子。


(3)生物技術的應用擴展閱讀:

現代生物技術是一個復雜的技術群體。基因工程只是現代生物技術的代表之一,其特點是在分子水平上創造或改變生物類型和生物功能。

此外,在染色體、細胞、組織、器官甚至個體有機體的層面上,創造或改變生物類型和功能的工程,如染色體工程、細胞工程、組織培養和器官培養、定量遺傳工程等,都可以因此,這屬於現代生物技術的范疇。

為這些項目服務的一些新技術系統,如現代發酵工程、酶工程、生物反應器工程,也被納入現代生物技術系統。

❹ 目前有哪些生物技術及其應用

(1)基因工程(gene engineering)
基因工程是應用人工方法把生物的遺傳物質——脫氧核糖核酸(DNA)分離出來,在體外進行分割、拼接、重組.然後再將重組後的DNA導入某種宿主細胞或個體,從而改變其遺傳品行.常能使新的遺傳信息在新的宿主細胞或個體中大量表達,以獲得基因產物(多肽或蛋白質).這種創造新生物並施予新生物以特殊功能的過程即為基因工程,也稱DNA重組技術.
(2)細胞工程(cell engineering)
細胞工程是指以細胞為基本單位,在體外條件下進行培養、繁殖.或人為地使用細胞的某些生物學特性按照人們的意願發生改變,從而達到改良生物品種和創造新品種,加速繁育生物體,或獲得某種有用的物質的過程.細胞工程包括動、植物細胞的體外培養技術、細胞融合技術(細胞雜交技術)、細胞器移植技術等.
(3)酶工程(enzyme engineering)
酶工程是指利用酶、細胞器或細胞所具有的特異催化功能或對酶進行修飾改造,並藉助生物反應器和工藝過程來生產人類所需產品的技術.酶工程包括酶的固定化技術、細胞的固定化技術,酶的修飾改造技術及酶反應器的設計等技術.
(4)發酵工程(fermentation engineering)
利用微生物生長速度快、生長條件簡單以及代謝過程特殊等特點,在合適條件下通過現代化工程技術手段,由微生物的某種特定功能生產出人類所需的產品稱作發酵工程,也稱微生物工程.
(5)蛋白質工程(protein engineering)
在基因工程的基礎上,結合蛋白質結晶學、計算機輔助設計和蛋白質化學等多學科的基礎知識,通過對基因的人工定向改造等手段,從而達到對蛋白質進行修飾、改造、拼接以產生能滿足人類需要的新型蛋白質.

❺ 舉列談談現代生物技術在生產和生活中的應用

1、工業方面

(1)生物技術被用來提高生產力,從而提高糧食產量。

(2)生物技術可以改善食品質量。例如,以澱粉為原料,用固定化酶(或酶菌)代替蔗糖生產高果糖糖漿,是製糖工業的一場革命。

(3)生物技術也被用於開發食品品種。利用生物技術生產單細胞蛋白為解決蛋白質缺乏問題提供了一種可行的途徑。目前,世界上單細胞蛋白產量已超過3000萬噸,質量也取得了重大突破,從主要用作飼料到人民表。

2、農業方面

(1)生物技術不僅可以提高作物產量,而且可以快速繁殖。

(2)生物技術不僅可以提高作物的品質,而且延緩植物的成熟,從而延長植物食品的保質期。

(3)生物技術在培育抗逆性作物方面發揮著重要作用。例如,利用基因工程培育的抗蟲作物不需要殺蟲劑,不僅提高了種植的經濟效益,而且保護了環境。1999,200萬多畝轉基因抗蟲棉品種在中國推廣應用,取得了巨大的經濟效益。

3、醫葯方面

疫苗主動免疫是預防傳染病最有效的手段之一。注射或口服疫苗可激活免疫系統並產生針對病原體的特異性抗體。

從20世紀70年代開始,人們開始使用基因工程技術生產疫苗。基因工程疫苗將病原體的一些蛋白質基因重組為細菌或真核細胞,並利用細菌或真核細胞產生大量的病原體蛋白作為疫苗。

例如,乙型肝炎疫苗是利用基因工程技術來預防乙型肝炎的,中國生產的基因工程乙型肝炎疫苗主要是利用酵母表達系統來生產疫苗。



4、軍事方面

過去,幾家美國生物技術公司曾與官方合作,提出生物武器的防衛戰略,但大多數試驗僅是模擬。在911事件以前,美國衛生部用於生物防恐的研究經費為5000萬美元。但911事件以後,該預算大大增加。

5、林業方面

建成並投產了年產2000萬株規模的生產線,成為國內首個應用細胞工程技術實現林木種苗產業化最大規模生產的項目。

❻ 生物技術是干什麼

我也是生物技術的,還是師范學校,打算當老師。目前也在找工作,美容,食品,釀造,制葯,質檢,實驗員,食品營養等。生物技術學的東西面廣,不深入,說干什麼,什麼都幹不了,但也什麼都可以干。看個人了。

❼ 什麼是生物技術

什麼是現代生物技術?

現代生物技術的興起始於本世紀70年代,如今已經成為高技術群體中一支絢麗的奇葩。這門技術具有鮮明的軍、民兩用性,應用潛力十分廣泛。它既可以為解決人類面臨的食品、健康、能源、環境等問題提供新的手段,又可以為大幅度提高部隊的作戰效能和生存能力開辟新的途徑。現代生物技術的深入發展和廣泛應用、是本世紀繼計算機技術革命之後又一次重要的技術革命,是現代軍事技術革命的生力軍。

基本含義

現代生物技術是以生命科學為基礎,利用生物(或生物組織、細胞及其他組成部分)的特性和功能,設計、構建具有預期性能的新物質或新品系,以及與工程原理相結合,加工生產產品或提供服務的綜合性技術。這門技術內涵十分豐富它涉及到:對生物的遺傳基因進行改造或重組,並使重組基因在細胞內表達,產生人類需要的新物質的基因技術(如「克隆技術」);從簡單普通的原料出發,設計最佳路線,選擇適當的酶,合成所需功能產品的生物分子工程技術:利用生物細胞大量加工、製造產品的生物生產技術(如發酵);將生物分子與電子、光學或機械繫統連接起來,並把生物分子捕獲的信息放大、傳遞。轉換成為光。電或機械信息的生物耦合技術;在納米(即百萬分之一毫米)尺度上研究生物大分子精細結構及其與功能的關系。並對其結構進行改造利用它們組裝分子設備的納米生物技術:模擬生物或生物系統。組織、器官功能結構的仿生技術等等。

獨特的優點

——生產原料簡單。生物在進行合成代謝時,大都以隨手可得的物質(如空氣、水、植物和礦物質等)為原料,以陽光等為能源,不僅原料成本低,而且取之不盡。

——安全、可靠性高。典型的生物化學反應都是在酶的催化作用下進行的,要求輸入的能量少,反應條件緩和,工藝和設備簡單,操作安全性好。生物系統在合成物質時,先把脫氧核糖核酸遺傳信息轉錄給核糖核酸,然後以核糖核酸為模板進行合成。該過程雖然很復雜,但出錯機率極小,且無副產品。更重要的是,生物系統能自動發現並糾正錯誤,進行自動化合成生產,生產可靠性高。

——產品具有特殊的活性。生物分子通常具有復雜的精細結構,這種結構往往會賦予生物分子特殊的活性,即所謂「生物特異功能」,例如准確、敏感的識別能力,高效的搜索能力,牢固的粘結性能等等。在用基因技術對其控制基因進行改良後,這些性能還將大大增強。

——系統結構緊湊。生物系統中的信息碼、模塊、製造組裝機構都是在分子水平以完美方式自組裝起來的。這就使生物系統(如眼球、大腦等)比類似功能的人造電子、光學或機械繫統要緊湊得多。如果能運用生物耦合技術把一些生物系統與設計的裝置耦合起來,或者利用納米生物技術、自組裝技術將它們製造出來,那麼設備的尺寸就可能減少很多。

——有利於提高或擴展人類的能力。運用生物醫學可提高人類對疾病的治療效果和抗病能力;通過人腦與設備的耦合可擴展人類的能力,減小人機界面的操作難度。

軍事應用

80年代以來,美國等一些發達國家開始大力研究和發展軍事生物技術,以期滿足軍事上對許多先進能力的需要。目前正在研究或已預見到的軍事應用主要有——

在信息探測方面:利用酶、抗體、細胞等製造具有識別功能的生物感測器,不僅能准確地識別各種生、化戰劑,通過與計算機配合及時提出最佳防護和治療方案、而且還可用於探測炸葯、火箭推進劑的揮發降解情況,確定敵方庫存地雷。炮彈、炸彈、導彈等的數量和位置。利用仿生技術製造的各種信息收集系統,可以大幅度提高探測、監視和導航能力。仿視覺探測器的電子蛙眼雷達能快速識別不同形狀的飛機。艦艇。導彈等運動物體,並能根據飛行特點,識別真假導彈;「蠅眼」相機一次能拍下1000多張照片,解析度高達每厘米4000線,成為有效的偵察工具;模擬狗、貓頭鷹等動物夜視功能的裝置,能搜索到微光下地面或空中目標。科學家們根據「蛇眼」紅外線定位原理研製了紅外製導的空空導彈,現在人們又根據蝙蝠抗干擾能力強的原理研製出新穎的蝙蝠式抗干擾超精密全敏雷達。根據狗鼻子機理製成的仿嗅覺感測器「電子犬」,能測定僅千萬分之一的過氧乙烯毒氣;根據蒼蠅的觸角上非常靈敏的嗅覺感覺器,製造出了嗅覺敏感的探測裝置。

值得重視的是,上面所例舉的一些已製造出來的仿生探測器大都還是被動的仿生裝置。隨著生物技術的發展,在徹底弄清生物系統的工作原理後,通過基因技術、生物分子工程技術對生物分子的改造,運用生物分子電子技術等主動仿生學方法,一定能制出功能優於生物結構更緊湊,體積更小的各種信息探測裝置。美國、日本、歐洲、俄羅斯現正在努力向主動仿生技術發展。

在信息處理方面:研究表明,以蛋白質分子做材料製造的生物計算機,不僅體積小、重量輕。能耗小、環境適應性強。運算速度和儲存能力比現有計算機要高出數億倍,而且具有和人腦一樣的分析。判斷。聯想、記憶等智能。它的研製成功必將使軍事情報的獲取。處理發生質的變化。美國。日本、歐洲和俄羅斯早就看好這一領域。在過去10年,他們已研究出了蛋白質並行處理器及神經網路等原型器件,有些器件已在軍事上得到了應用,例如俄羅斯有的軍用雷達就使用了細菌視紫紅蛋白質處理器。據估計美國在3—5年內能大批量生產這種計算機,且造價比半導體計算機要低,因為它所需的生物材料可利用通過基因技術改造的細菌大量生產。

在一體化指揮和控制方面:生物計算機的微型化、低成本趨勢,不僅使指揮中心、網路節點,而且使每件武器。每個士兵都可能擁有計算機,「整個戰場就像一個計算機大平台」,從而實現信息流程最優化,信息流動實時化,信息採集、傳遞、處理、存儲、使用一體化,並形成一個指捍層次減少的扁平的「網」狀指揮體系,以利於提高信息傳輸速度和體系生存能力,並使決策分散化和指揮實時化。

在信息戰防禦方面:生物技術在偽裝與隱身方面表現出非凡才能。例如,通過對「變色脂」表皮顏色變化機理的研究,研製出一種變色蛋白質纖維,可用它做成變色服,或根據這一原理研究出隨環境變化的生物塗料,把它塗在設施、裝備、武器、平台、頭盔上來偽裝自己。還可通過生物技術合成一些可吸收紅外。紫外等各種波長的吸波生物材料(如視黃酸聚合物、希夫鹼鹽聚乙烯)來減少或消除信號達到隱身的目的,提供新一代高效能的作戰系統。

常規武器裝備除可利用生物計算機、生物感測器或仿生探測器來提高武器平台的信息化水平之外,還可利用生物技術為它仰提供輕質高性能的材料:用於裝甲防護的高硬度。高韌性生物陶瓷;用於製造防護服。降落傘及復合材料的抗拉強度超過鋼絲的改進型蜘蛛絲,用於製造輪胎和密封墊的理化性能優秀的生物彈性體;可代替鋼材的高強度生物塑料:可在各種環境中使用的生物粘膠劑;模仿生物智能結構的智能材料;模擬骨質密度梯度變化的功能梯度材料;模擬貝、馴鹿角結構的仿生裝甲材料;模擬軟體動物表皮的多功能蒙皮等等。在製造工藝上,使用仿生技術,也可以提高平台的性能和生存能力,模仿海豚體形和各部分比例建造的新式核潛艇,航速提高了20%~25%;用人造海豚皮包裹魚雷,水的阻力可減少一半;美軍目前正在模仿鰩魚和電鰻兩種魚的運動原理,以彈性皮替代潛艇的傳統外殼,研製一種新型「皮動」潛艇,旨在使其在潛航時難以分辨出到底是魚還是潛艇,既能巧妙地隱蔽自己,又可突然襲擊敵方。

智能武器利用生物技術研製的制導系統將促使精確制導技術向更高的智能化方向發展。美軍正在根據蠅眼視覺原理研製的「蠅眼」制導系統,可根據目標運動參數及位置信息,自動控制導彈飛行狀態,跟蹤、攻擊目標。彈載微型生物計算機可利用聲波、無線電波、可見光、紅外、激光甚至氣味等一切可利用的直接或間接目標信息,幫助導彈自主地搜索、識別、定位和攻擊目標,從而大大提高導彈的命中精度。

非致命武器利用生物技術還可以製造出許多非致命武器。例如,可以污染油料。潤滑劑或使它們凝聚的生物活性物質;可迅速降解軍事設備上的塑料、橡膠和其它合成或天然材料的酶;可降解彈葯、推進劑的酶;能對軍事通信設備、計算機造成嚴重干擾的導電性生物聚合物;可吞噬計算機晶元材料的微生物等。

提供機動靈活的後勤保障

用生物酶或微生物生產炸葯。彈葯或推進劑,可以在溫和的條件下進行,操作安全,合成物更穩定。利用紅極毛桿菌與澱粉的作用可生產氫氣,每消耗1克澱粉可生產5升氫氣,氫氣和少量燃料混合可代替汽油(或柴油),使用這種燃料的機動裝備只需帶少量澱粉就可實施長時間、遠程、機動作戰。利用發酵技術可為機動部隊提供易於保存和攜帶的高能量膠囊狀營養食品。在食物短缺的特殊場合,可採用高效植物纖維酶將植物的根、莖、葉轉化成易於消化吸收的營養豐富的葡萄糖,供戰士食用。部隊在執行任務時、水是必不可少的。採用生物技術生產的生物聚合物梯度膜,可快速濾去非飲用水中有害物質(包括放射性污染物)。生物技術也是治理軍事環境的理想方法。用生物酶清洗生化戰劑,速度快,對人體和設備無損傷。利用微生物處理放射性廢物和有毒物質,效率高,二次污染輕,投資少。在軍事醫學領域,運用生物技術可生產出優質的供野戰外科用的人工血。人造骨、人工皮膚和傷口粘合劑等等。

近10多年來,美國、日本、俄羅斯和歐洲的一些國家十分重視生物技術的發展,並積極推進它的軍事應用,其中以美國的研究最為活躍。從1989年開始,美國國防部每年都把它列入國防關鍵技術計劃。為了加強軍事生物技術的研究,美國國防部還成立了國防生物技術指導委員會。美軍對生物技術研究的范圍很廣,現階段主要集中在軍事生物醫學、生物感測器、生物材料、軍事環境的生物處理、生物分子電子技術及仿生學等領域。

❽ 生物技術與應用就業方向

生物科學是近幾年發展起來的邊沿學科,是社會科技發展的產物。雖然是新興事物,可是它的出現和存在是科學發展的必然結果,也將在國家、社會的發展進步中起到舉足輕重的作用。國家、社會對這個專業是有需求的,也很重視,從這個發展趨勢來看,這個專業的就業前景還是很可觀的,但是,具體到個人的就業情況來說,還是存在一些客觀的問題,下面我們來進一步分析一下。

專業和前景分析

生物科學專業包括了生物科學和生物技術兩個專業方向,這些專業學科主要培養學生學習生物科學技術方面的基本理論、基本知識,學生將受到應用基礎研究和技術開發方面的科學思維和科學實驗訓練,進而具有較好的科學素養及初步的教學、研究、開發與管理的基本能力。其核心課程主要包括了動物生物學、植物生物學、微生物學、生物化學、遺傳學、細胞生物學、分子生物學、普通生態學等學科;必修課程則包括無機及分析化學、有機化學、大學數學、大學物理學、生物統計學、發育生物學、生物技術概論、進化生物學等。

從就業方向來看,生物科學專業的學生畢業後可以到科研機構或高等學校從事科學研究或教學工作,也可以到工業、醫葯、食品、農、林、牧、漁、環保、園林等行業的企業、事業和行政管理部門從事與生物技術有關的應用研究、技術開發、生產管理和行政管理等工作。另外,生物科學專業的科技含量要求較高,因此對於這個學科的學生來說,選擇繼續深造對於以後從事專業的科學研究也是有必要的。

生物科學專業是一個處在上升過程中的專業,發展機會將不斷增加。這個專業的學生畢業後面臨的地區性擇業差異和專業能力、文憑在他們求職過程中的重要性:1.地區性差異是一種客觀存在的現狀,發達的大城市發展這個產業的基礎和需要,正是一種良性循環的狀態,對於就業來說自然是較好的選擇。邊遠、中小城市則處在起步或萌芽的狀態,還需要一定的時間逐步發展。2.這個專業的本科畢業生在求職過程中存在著比較明顯的「高不成、低不就」的現象。一方面,好的科研、企業單位是理想的擇業對象,可是其要求自然也比較高,本科生的競爭優勢不是很強,各個方面的能力都需要提高;另一方面,基層單位就業容易,可是條件差,發展也不太理想。

生物科學專業發展方向

生物科學專業是科學領域的新興行業,任何一個行業的存在和發展都不可能是孤立的,它必然會牽動相關行業的共同發展,所以它的方向也不會是單一的。這也決定了,本專業的學生其就業方向也不會是單一的,有一定的選擇范圍。我們大致可以將其劃分為科研管理和教育工作兩大類型。從事不同的工作,其性質不同,對從業者就有不同的要求。

從事不同的工作不僅要看自身的專業能力,還應該注意自己的性格因素,這也是不可忽視的一個方面。從事技術研究需要沉穩、細致的性格,內向的人更適合;從事相關的管理工作,不僅要細致耐心,還要有良好的溝通能力,這更加適合開朗外鄉的人;而從事教育工作則最好兩者兼備,既可以安靜、仔細的研究專業課程,又能夠調動別人的情緒和積極性。所以,畢業生在選擇職業的時候,要注意結合自己的個性特點。

首先來看科研類,在科研機構或企事業單位從事科學研究、應用研究和技術開發等工作,對本科生來說有較大的難度。本身這種崗位對從業者的專業能力要求就較高,招聘方對文憑等各個方面考慮的也是非常細致,尤其是比較權威的機構,在這方面的要求會更高。所以,這種崗位雖然待遇優厚卻是機遇難求。

再看管理類,有些企事業單位和行政管理部門都設立了與生物技術有關的生產管理和行政管理工作崗位。這些崗位與科研崗位相比,雖然也重視應聘者對專業知識、技能的把握和運用,但在文憑等其他環節沒有過多的嚴格要求,為本科生提供了更多的就業機會。

生物科學專業的學生必須注意在學習的過程中培養自己的專業技能,否則求職很難有突破。基本理論知識和基本的實驗技能自然無需多說,包括了基礎的數學、物理、化學和相關的動物生物學、植物生物學、微生物學、生物化學、細胞生物學遺傳學、發育生物學、分子生物學、生態學等。同時還應該了解相近專業的一般原理和知識,了解國家科技政策、知識產權等有關政策和法規,了解生物科學的理論前沿、應用前景和最新發展動態,還要具有較強的自學能力和更新知識的能力,外語和計算機等必備知識技能應達到規定的等級水平。

專業能力是提升競爭力的重要環節,比學歷更加實用,應該根據自己的職業發展方向有針對性的鍛煉能力。從事生產管理,就要在專業技能過硬的基礎上,加強管理方面的能力,這樣才能有效的拓展自己的職業發展空間。

教學工作,機會在增加。 隨著社會對生物科學行業需求的增加,國家對本專業的重視程度也在不斷提高,對這個專業的教學自然要有更高要求,會有越來越多的高校增設這個專業,對專業教育工作者的需求自然會增加。而且,科技的進步更新是很快的,教育工作者也存在更新的趨勢,這對畢業求職者來說也是很好的機會。現在看來,生物科學專業的本科生,畢業後從事教學工作的人還很少,幾乎沒有。原因是,本科畢業留校任教本身就有難度,特別是像這種科技含量較高、專業要求較高的

❾ 生物技術有何應用

生物技術,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,盡管起步晚,但是發展迅速,是解開生命之謎、創造新物種的鑰匙。比爾蓋茨在1996年說過:「生物科技將像電腦軟體一樣改變這個世界。」科學家預言,生物將取代物理。未來的時代不再是礦物時代而是生物時代,誰掌握了先進的生物技術,誰就將主宰未來。

一、生物工程技術的基礎

生物技術包含一系列的技術,它可利用生物體或細胞生產我們所需要的生物,這些新技術包括基因重組、細胞融合和一些生物製造程序等等。其實人類利用生物體或細胞生產我們所需要生物的歷史已經非常悠久,例如在1萬年前開始耕種和畜牧以提供穩定的糧食來源,6000年前利用發酵技術釀酒和做麵包,2000年前利用黴菌來治療傷口,1797年開始使用天花疫苗,1928年發現抗生素盤尼西林等。既然人類使用生物科技的歷史這么久,為什麼近年來生物技術又突然吸引大家的注意呢。這是因為20世紀中期,人類對構成生物體最小單位,即細胞及控制細胞遺傳特徵的基因有了更深入的了解,20世紀70年代又發展出基因重組和細胞融合技術。由於這兩項技術可以更有效、更快速地讓細胞或生物體生產出我們所需要的新物質,且適合工業或農業量產,因此從20世紀80年代開始,造就了一個新興的生物科技產業。

生物工程技術包括五大工程,即基因工程、細胞工程、發酵工程、酶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菌(或動植物細胞株)作為特定遺傳物質受體,使它們獲得外來基因,成為新物種。後三者的作用則為新物種創造良好的生長與繁殖條件,進行大規模的培養,以充分發揮其內在潛力,為人們提供巨大的經濟效益和社會效益。

1.基因工程

隨著DNA的內部結構和遺傳機制的秘密一點一點呈現在人們眼前,生物學家不再僅僅滿足於探索、揭示生物遺傳的秘密,而是開始躍躍欲試,設想在分子的水平上去干預生物的遺傳特性,這種分子水平的干預是這樣實現的:將一種生物的DNA中的某個遺傳密碼片斷,連接到另外一種生物的DNA鏈上去,將DNA重新組織一下,設計出新的遺傳物質並創造出新的生物類型。這與過去培育生物繁殖後代的傳統做法完全不同,它很像技術科學的工程設計,即按照人類的需要把這種生物的這個「基因」與那種生物的那個「基因」重新「施工」,「組裝」成新的基因組合,創造出新的生物。這種完全按照人的意願,由重新組裝基因到新生物產生的生物科學技術,就被稱為「基因工程」,或者稱之為「遺傳工程」。

基因工程在20世紀取得了很大的進展,這至少有兩個成功典範。一是轉基因動植物,一是克隆技術。轉基因動植物由於植入了新的基因,使得動植物具有了原先沒有的全新的性狀,這引起了一場農業革命。如今,轉基因技術已經開始廣泛應用,如抗蟲西紅柿、生長迅速的鯽魚等。1997年世界十大科技突破之首是克隆羊的誕生。這只叫「多利」的母綿羊是第一隻通過無性繁殖產生的哺乳動物,它完全秉承了給予它細胞核的那隻母羊的遺傳基因。「克隆」一時間成為人們注目的焦點。

2.細胞工程

指應用現代細胞生物學、發育生物學、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,在細胞水平上重組細胞的結構和內含物,以改變生物的結構和功能,快速繁殖和培養出人們所需要的新物種的生物工程技術。細胞工程的優勢在於避免了分離、提純、剪切、拼接等基因操作,只需將細胞遺傳物質直接轉移到受體細胞中就能夠形成雜交細胞,因而能夠提高基因的轉移效率。通俗地講,細胞工程是在細胞水平上動手術,也稱細胞操作技術,包括細胞融合技術、細胞器移植、染色體工程和組織培養技術。通過細胞融合技術,可以培育出新物種,打破了傳統的只有同種生物雜交的限制,實現物種間的雜交。這項技術不僅可以把不同種類或者不同來源的植物細胞或者動物細胞進行融合,還可以把動物細胞與植物細胞融合在一起。這對創造新的動植物和微生物品種具有前所未有的重大意義。

3.酶工程

酶工程又稱生物轉化反應,是利用生物學方法以酶為催化劑,使一種物質迅速轉化為另一種物質的技術。它不需要傳統的化學轉化所必不可少的高溫、高壓、強酸、強鹼等條件,節省能源,效率極高。酶工程最突出的成就是微生物發電。最原始的酶工程要追溯到人類的游牧時代。那時候的牧民已經會把牛奶製成乳酪,以便於貯存。他們從長期的實踐中摸索出一套制乳酪的經驗,其中關鍵的一點是要使用少量小牛犢的胃液。用現代的眼光看那就是在使用凝乳酶。此後,在開發使用酶的早期,人們使用的酶也多半來自動物的臟器和植物的器官。例如,從豬的胰臟中取得胰蛋白酶來軟化皮革;從木瓜的汁液中取得木瓜蛋白酶來防止啤酒混濁;用大麥麥芽的多種酶來釀造啤酒;等等。然而,隨著酶的開發應用的擴展,這些從動植物中取得的酶已經遠遠不能滿足人們需要了。人們把眼光轉向了微生物。

微生物是發酵工程的主力軍。在發酵工程里(或者說在自然界也一樣),微生物之所以有那麼大的神通,能迅速地把一種物質轉化為另一種物質,正是因為它們體內擁有神奇的酶,正是那些酶在大顯神通。說到底,發酵作用也就是酶的作用。

微生物種類繁多,繁殖奇快。要發展酶工程,微生物自然應該是人們獲取酶、生產酶的巨大寶庫、巨大資源。事實上,目前酶工程中涉及的酶絕大部分來自於微生物。

酶工程,可以分為兩部分。一部分是如何生產酶,一部分是如何應用酶。用微生物來生產酶,是酶工程的半壁江山。

4.發酵工程

指採用現代工程技術手段,利用微生物的某些特定功能,為人類生產有用的產品,或直接把微生物應用於工業生產過程的一種技術。發酵工程的內容包括菌種選育、滅菌、接種和產品的分離提純(生物分離工程)等方面。

5.生物反應器工程

生物反應器是指為細胞增殖或生化反應提供適宜環境的設備,它是生物反應過程中的關鍵設備。生物反應器的結構、操作方式和操作條件的選定,對生物化工產品的質量、收率(轉化率)和能耗有直接影響。生物反應器的設計、放大是生化反應工程的中心內容,也是生物化學工程的重要組成部分。從生物反應過程說,發酵過程用的生物反應器稱為發酵罐;酶反應過程用的生物反應器則稱為酶反應器。另一些專為動植物細胞大量培養用的生物反應器,專稱為動植物細胞培養裝置。顧名思義,生物反應器工程就是研製各種生物反應器的工程。

基因工程、細胞工程、酶工程和發酵工程不是孤立存在的,而是彼此互相關聯、互相滲透。例如用基因重組技術和細胞融合技術可以創造出許多具有特殊功能和多功能的工程菌和超級菌,再通過微生物發酵來產生新的有用物質。再如酶工程和發酵工程相結合,可以改革發酵工藝,大大提高產量。

二、神秘的軍事生物技術

在引發21世紀武器裝備革命性變化的高新技術中,迅速興起的生物技術發展勢頭正猛。未來的武器裝備、後勤保障和軍用醫葯等各個方面,都將離不開生物技術的支撐。有識之士認為,現代化生物武器是一支重要的威懾力量,在未來戰場上,比原子彈更可怕。

以生命科學為基礎的綜合性技術——生物技術將成為軍事高技術的制高點。

1.人稱「種族武器」和「世界末日武器」的基因武器

基因武器就是在生物遺傳工程技術的基礎上,用人為的方法,按照軍事上的需要,利用基因重組技術,復制大量致病微生物的遺傳基因,並製成生物戰劑放入施放裝置內所構成的武器。它能改變非致病微生物的遺傳物質,使其產生具有顯著抗葯性的致病菌,利用人種生化特徵上的差異,使這種致病菌只對特定遺傳特徵的人們產生致病作用,從而有選擇地消滅敵方有生力量。因此,科學家們也稱這種「只對敵方具有殘酷殺傷力,而對己方毫無影響」的新型生物武器為「種族武器」。按照美國國家人類基因組研究中心的報告,由多國聯手開展的人類基因組計劃,預計於2003年完成,屆時將可排列出組成人類染色體的30億個鹼基對的DNA序列,揭開生命與疾病之謎。一旦不同種群的DNA被排列出來,就可以生產出針對不同人類種群的基因武器。

基因武器殺傷力極強,遠非普通的生物戰劑所能比擬。據估算,用5000萬美元建造一個基因武器庫,其殺傷效能遠遠超過50億美元建造的核武器庫。某國曾利用細胞中的脫氧核糖核酸的生物催化作用,把一種病毒的DNA分離出來,再與另一種病毒的DNA相結合,拼接成一種具有劇毒的「熱毒素」基因戰劑,用其萬分之一毫克就能毒死100隻貓;倘用其20g,就足以使全球55億人死於一旦。正因為如此,國外有人將「基因武器」稱為「世界末日武器」。科學家認為,不能排除隨著基因操作等知識的日益普及,基因技術被用於製造基因武器的可能。甚至有人預測,基因武器將在5至10年內出現。

2.威力巨大的生物炸彈

利用生物技術製造炸葯,生產過程簡單,成本低,燃燒充分,爆炸力強,威力比常規炸葯大3~6倍。用生物炸葯製成的武器戰斗可使武器的戰術、技術性能提高一個數量級。

3.智能化的軍用仿生導航系統

自然界中許多動物具有導航能力。研究發現,鳥體的導航系統只有幾毫克,但精確度極高,探測誤差小於0.03微瓦/平方米。目前已有一些國家在利用生物技術手段模擬動物的導航系統來簡化軍事導航系統,以提高精度,縮小體積,減輕重量,降低成本,增強在復雜條件下的導航能力。

4.敏銳的軍用生物感測器

把生物活性物質,如受體、酶、細胞等與信號轉換電子裝置結合成生物感測器,不但能准確識別各種生化戰劑,而且探測速度快、判斷准確,與計算機配合可及時提出最佳的防護和治療方案。美國國防部於1990年將生物感測器列入國防關鍵技術,2000年就製造出了機器人生物感測器。生物感測器還可通過測定炸葯、火箭推進劑的降解情況來發現敵人庫存的地雷、炮彈、炸彈、導彈等裝備的數量和位置,它將成為實施戰場偵察的有效手段。

5.取之不盡的軍用生物能源

目前主戰兵器的機動裝備大都以汽油、柴油為燃料,跟蹤補給任務重、要求高。生物技術可利用紅極毛桿菌和澱粉製成氫,每消耗1克澱粉就可生產出1毫升氫。氫和少量燃料混合即可替代汽油、柴油。這樣,機動裝備只需要帶少量的澱粉,就能進行長時間遠距離的機動作戰。日本、加拿大等國把細菌和真菌引入酵母,酶解纖維生產酒精,或用基因工程方法使大腸桿菌把葡萄糖轉化為酒精,代替汽油或柴油,可隨時為軍隊的機動裝備提供大量的生物燃料。

6.奇異的軍用生物裝具

即利用生物技術就地取材提供高能量的作戰軍需品。如美國陸軍研究發展和工程中心已經從織網蜘蛛中分離出合成蜘蛛絲的基因,從而能夠生產蛛絲;還可將基因轉移到細菌中生產可溶性絲蛋白,經濃縮後可紡成一種特殊的纖維,其強度超過鋼,可用於生產防彈背心、防彈頭盔、降落傘繩索和其他高強度輕型裝備。

7.療效快捷的軍用生物醫葯

生物技術可以製造新的疫苗、葯物和新的醫療方法。如利用生物技術生產血液代用品,已受到世界各國的重視,人造血液可望緩解戰場上血漿的供需矛盾。利用生物技術生產的高效傷口癒合材料,有望進行大規模生產。科學家正研究用重組工程菌進一步提高殼多糖(有促進傷口癒合功能)的產量。美國一些公司與陸軍醫療中心正在從事用生物技術合成「人造皮膚」的研製工作。

8.不可思議的軍用仿生動力

人和動物的肌肉具有驚人的力量,人體全身的600餘塊肌肉朝一個方向收縮,其力量可達25噸!目前,軍事仿生專家已用聚丙烯酸等聚合物製成了「人工肌肉」,把它放入鹼或酸介質中,便能產生強烈的收縮或鬆弛,直接把化學能轉變成機械能。為盡快製造出實用的肌肉發動機,專家們設想用膠原蛋白作材料。膠原蛋白分子呈螺旋狀結構,類似彈簧。將其浸入溴化鋰溶液後即迅速收縮,從而做功,用純水洗去溴化鋰,膠原蛋白就恢復到原來長度。這種「肌肉發動機」沒有齒輪、活塞和杠桿,故體積小、重量輕、無噪音、操作簡便,還省去了體大笨重易燃易爆的油箱,用來製造兵器,可大大提高機動力和生存力。

9.怪異的軍用動物武器

訓練動物參戰,自古有之。但人們運用生物工程技術,創造一些「智商」高、體力強、動作敏捷和繁殖速度快、飼養簡單的動物,去充當「戰斗動物兵」並非遙遠。1992年,世界上第一頭帶有人類遺傳特徵的短吻、小眼睛、大耳朵、被稱為「阿斯特里德」的豬,在倫敦降生了。到第二年,英國就有37頭豬帶上了人類基因。科學家的目的是為了實現跨物種器官移植,以解決目前移植手術中器官來源不足的難題。但由此不難想像,隨著基因技術的發展,用這一技術「雜交」出一些怪物,甚至「人造人」,完全是有可能的。

此外,生物加工處理技術在軍事領域也有廣泛的應用。目前正在研究的課題有:生化戰劑的洗消、危險廢物的生物降解、生物除雷、生物防核污染等。已經初步研製出了無腐蝕、低成本、高速度、便於攜帶的清洗生化戰劑的生物酶,清除殘餘地雷、水雷,降解TNT炸葯的生物體和能除去鈾、鐳、砷等有毒有害元素的微生物。

❿ 生物技術在現實中的應用有哪些

比如
微生物在的制葯方面的運用:
利用大腸桿菌快速製取葯用蛋白質分子。
微生物的可以專控制的降解各種有屬毒有害的物質
人類對自身的了解:
人類基因組計劃
對可能存在的疾病的預報
快速確證疾病
人類對自然界的認識:
植物的生長過程——對作物生長的控制
生物圈對地球的影響——如何人為調控地球生態
可以說,生物技術這門新新領域在生活中的利用是無窮盡的

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