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生物技术的应用

发布时间: 2020-11-18 22:40:36

生物技术在现实中的应用有哪些

医疗领域:在目前这方面的研究受到极大的注目。像是干细胞应用于再生医学领域,如人工脏器、神经修复等。或是以蛋白质结构解析数据,对于功能性区域(domain)来开发相对应的抑制剂(如:酵素抑制剂)。利用微阵列核酸晶片,或是蛋白质晶片,寻找致病基因。或是利用抗体技术,将毒素送入具有特殊标记的癌细胞。或利用基因转殖技术,进行基因治疗等。基因治疗(gene therapy)利用分子生物学方法将目的基因导入患者体内,使之表达目的基因产物,从而使疾病得到治疗,为现代医学和分子生物学相结合而诞生的新技术。基因治疗作为新疾病治疗的新手段,给一些难治疾病的根治带来了光明。 农学食粮:人口快速膨胀,食粮问题正是生物技术应用的切入点。在基因转殖农作物的开发下,除了转殖进入抗虫害基因、抗冻基因外,例如含有维生素A的稻米也问世。在有限耕地下,转殖农作物解决了品质上的问题。除此之外,观赏用的花卉等,也靠著组织培养的技术,将高品质的花卉复制生产,提高花卉价值。著名的像是台湾的蝴蝶兰。另外,经过遗传工程技术,能产生凝血因子的乳牛也提供医疗用途。生物肥料(biofertilizer)主要利用微生物技术制作的肥料种类。生物肥料不仅给作物提供养料、改善品质、增强抗寒抗虫害能力、还改善土壤通透性、保水性、酸碱度等理性化特性,可为作物根系创造良好生长环境,从而保证作物的增产。生物农药(biopesticide)利用微生物、抗生素和基因工程等产生有杀灭虫病效果的毒素物质,生产出广谱毒力强的微生物菌株制作而成的农药。它的特点有:1.不像化学农药般见效快,但效果持久。2.与化学农药比,害虫难以产生抗药性。3.对环境影响小。4.对人体和作物的危害性小。5.使用范围和方法有限制;等等。 军事科技:基因工程武器(genetic engineering weapon)简称基因武器,例子有:插入眼镜蛇毒液基因的流感病毒和含有炭疽病毒的大肠杆菌。基因武器的特点是:1.生产成本低、杀伤力大、作用时间长。2.对方使用难发现、难预防、难治疗。3.使用方法简单,施放手段多。4.只伤害人,不破坏武器装备、设施。5.一旦使用会产生强烈的心理威慑作用。 工业应用:在工业上,利用工业菌种的特殊代谢路径,来替代一些化学反应。除了专一性提高,也在常温常压下,节约能源。也由于专一性高,产生的废弃物量低,也因此被称为绿色工业。 环境保护:当环境受到破坏,可以利用生物技术的处理方式,让环境免于第二次受害。生物具有高度专一性,能针对特殊的污染源进行排除。例如运输原油的邮轮,因事故,将重油污染海域,而利用分解重油的特殊微生物菌株,对于重油进行分解,代谢成环境可以接受的短练脂肪酸等,排解污染。此外,土壤遭受重金属污染,亦可利用特定植物吸收污染源。

❷ 生物技术的应用前景

伴随着生命科学的新突破,现代生物技术已经广泛地应用于工业、农牧业、医药、环保等众多领域,产生了巨大的经济和社会效益。 食品方面
首先,生物技术被用来提高生产效率,从而提高食品产量。
其次,生物技术可以提高食品质量。例如,以淀粉为原料采用固定化酶(或含酶菌体)生产高果糖浆来代替蔗糖,这是食糖工业的一场革命。
第三,生物技术还用于开拓食品种类。利用生物技术生产单细胞蛋白为解决蛋白质缺乏问题提供了一条可行之路。目前,全世界单细胞蛋白的产量已经超过3000万吨,质量也有了重大突破,从主要用作饲料发展到走上人们的餐桌。
材料方面
通过生物技术构建新型生物材料,是现代新材料发展的重要途径之一。
首先,生物技术使一些废弃的生物材料变废为宝。例如,利用生物技术可以从虾、蟹等甲壳类动物的甲壳中获取甲壳素。甲壳素是制造手术缝合线的极好材料,它柔软,可加速伤口愈合,还可被人体吸收而免于拆线。
其次,生物技术为大规模生产一些稀缺生物材料提供了可能。例如,蜘蛛丝是一种特殊的蛋白质,其强度大,可塑性高,可用于生产防弹背心、降落伞等用品。利用生物技术可以生产蛛丝蛋白,得到与蜘蛛丝媲美的纤维。
第三,利用生物技术可开发出新的材料类型。例如,一些微生物能产出可降解的生物塑料,避免了“白色污染”。
能源方面
生物技术一方面能提高不可再生能源的开采率,另一方面能开发更多可再生能源。
首先,生物技术提高了石油开采的效率。
其次,生物技术为新能源的利用开辟了道路。 现代生物技术越来越多地运用于农业中,使农业经济达到高产、高质、高效的目的。
农作物和花卉生产
生物技术应用于农作物和花卉生产的目标,主要是提高产量、改良品质和获得抗逆植物。
首先,生物技术既能提高作物产量,还能快速繁殖。
其次,生物技术既能改良作物品质,还能延缓植物的成熟,从而延长了植物食品的保藏期。
第三,生物技术在培育抗逆作物中发挥了重要作用。例如,用基因工程方法培育出的抗虫害作物,不需施用农药,既提高了种植的经济效益,又保护了我们的环境。我国的转基因抗虫棉品种,1999年已经推广200多万亩,创造了巨大的经济效益。
畜禽生产
利用生物技术以获得高产优质的畜禽产品和提高畜禽的抗病能力。
首先,生物技术不仅能加快畜禽的繁殖和生长速度,而且能改良畜禽的品质,提供优质的肉、奶、蛋产品。
其次,生物技术可以培育抗病的畜禽品种,减少饲养业的风险。如利用转基因的方法,培育抗病动物,可以大大减少牲畜瘟疫的发生,保证牲畜健康,也保证人类健康。
农业新领域
基因工程不仅提高了农牧产品的产量和质量。
利用转基因植物生产疫苗是目前的一个研究热点。科研人员希望能用食用植物表达疫苗,人们通过食用这些转基因植物就能达到接种疫苗的目的。目前已经在转基因烟草中表达出了乙型肝炎疫苗。
利用转基因动物生产药用蛋白同样是目前的研究热点。科学家已经培育出多种转基因动物,它们的乳腺能特异性地表达外源目的基因,因此从它们产的奶中能获得所需的蛋白质药物,由于这种转基因牛或羊吃的是草,挤出的奶中含有珍贵的药用蛋白,生产成本低,可以获得巨额的经济效益。 医药卫生领域是现代生物技术应用得最广泛、成绩最显著、发展最迅速、潜力也最大的一个领域。
疾病预防
利用疫苗对人体进行主动免疫是预防传染性疾病的最有效手段之一。注射或口服疫苗可以激活体内的免疫系统,产生专门针对病原体的特异性抗体。
20世纪70年代以后,人们开始利用基因工程技术来生产疫苗。基因工程疫苗是将病原体的某种蛋白基因重组到细菌或真核细胞内,利用细菌或真核细胞来大量生产病原体的蛋白,把这种蛋白作为疫苗。例如用基因工程制造乙肝疫苗用于乙型肝炎的预防。我国生产的基因工程乙肝疫苗,主要采用酵母表达系统产生疫苗。
疾病诊断
生物技术的开发应用,提供了新的诊断技术,特别是单克隆抗体诊断试剂和DNA诊断技术的应用,使许多疾病特别是肿瘤、传染病在早期就能得到准确诊断。
图4-40是单克隆抗体的制备。单克隆抗体以它明显的优越性得到迅速的发展,全世界研制成功的单克隆抗体有上万种,主要用于临床诊断、治疗试剂、特异性杀伤肿瘤细胞等。有的单克隆抗体能与放射性同位素、毒素和化学药品联结在一起,用于癌症治疗,它准确地找到癌变部位,杀死癌细胞,有 “生物导弹”、“肿瘤克星”之称。
DNA诊断技术是利用重组DNA技术,直接从DNA水平作出人类遗传性疾病、肿瘤、传染性疾病等多种疾病的诊断。它具有专一性强、灵敏度高、操作简便等优点。
疾病治疗
生物技术在疾病治疗方面主要包括提供药物、基因治疗和器官移植等方面。
利用基因工程能大量生产一些来源稀少价格昂贵的药物,减轻患者的负担。这些珍贵药物包括生长抑素、胰岛素、干扰素等等。
基因治疗是一种应用基因工程技术和分子遗传学原理对人类疾病进行治疗的新疗法。
世界上第一例成功的基因治疗是对一位4岁的美国女孩进行的,她由于体内缺乏腺苷脱氨酶而完全丧失免疫功能,治疗前只能在无菌室生活,否则会由于感染而死亡。经治疗,这个女孩可进入普通小学上学。截至1997年6月,全世界已批准的临床基因治疗方案有218项,接受基因治疗和基因转移的患者总数已有2557名患者。
在2013年6月3日的"Cell"期刊上发表的罗伯特·温伯格等研究人员在乳腺癌侵袭性的研究取得了新成果:基因决定乳腺癌细胞命运。
1990年,人类基因组计划在美国正式启动,2003年4月14日,中美英日法德六国科学家宣布:人类基因组序列图绘制成功。人类基因组计划的完成,有助于人类认识许多遗传疾病以及癌症的致病机理,将为基因治疗提供更多的理论依据。器官移植技术向异种移植方向发展,即利用现代生物技术,将人的基因转移到另一个物种上,再将此物种的器官取出来置入人体,代替人的生病的“零件”。另外,还可以利用克隆技术,制造出完全适合于人体的器官,来替代人体“病危”的器官。 污染监测
现代生物技术建立了一类新的快速准确监测与评价环境的有效方法,主要包括利用新的指示生物、利用核酸探针和利用生物传感器。
人们分别用细菌、原生动物、藻类、高等植物和鱼类等作为指示生物,监测它们对环境的反应,便能对环境质量作出评价。
核酸探针技术的出现也为环境监测和评价提供了一条有效途径。例如,用杆菌的核酸探针监测水环境中的大肠杆菌。
近年来,生物传感器在环境监测中的应用发展很快。生物传感器是以微生物、细胞、酶、抗体等具有生物活性的物质作为污染物的识别元件,具有成本低、易制作、使用方便、测定快速等优点。
污染治理
现代生物治理采用纯培养的微生物菌株来降解污染物。
例如科学家利用基因工程技术,将一种昆虫的耐DDT基因转移到细菌体内,培育一种专门“吃”DDT的细菌,大量培养,放到土壤中,土壤中的DDT就会被“吃”得一干二净。
再例如科学家研制出一种耐污力强的生物菌种RhP,放到污染的水中,可在不消耗水体氧气的情况下,迅速吸收消耗水体中的氮、磷、硫、碳等污染元素,减少水体的富营养成份,切断蓝藻生长的营养来源,达到治理蓝藻的目的。
开设院校:江苏科技大学、浙江万里学院(生物技术为国家特色专业)
比较优势
从政策扶持的角度看,《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中,“大力发展用于重大疾病防治的生物技术药物、新型疫苗和诊断试剂、化学药物、现代中药等创新药物大品种”的表述表明,现代中药是我国生物产业发展中不可或缺的部分。
从横向的比较研究角度来看,美日韩等发达国家的经验表明,大公司、大牛股往往诞生于能代表其国家竞争力的行业,如苹果、丰田、三星等。以此推测,如果中国能出世界级的企业的话,最有可能的还是在我国的比较优势领域。

❸ 现代生物技术现实生活中有哪些具体应用

1、越来越多的现代生物技术公司开发家畜医疗产品。美国的动物保健品市场每年约40亿美元。美国农业部批准的动物生物制品约100种,主要是预防动物传染病和常见疾病的疫苗和治疗药物。

2、现代生物技术还应应用于保护珍稀野生动物,通过DNA鉴定鉴定动物物种,跟踪其活动区域等。
海洋生物技术的应用导致了过度捕捞对海洋生物生存的威胁。同时,为人类从丰富的海洋生物资源中发现新药提供了途径。例如,海螺中的毒素是一种有效的镇痛剂,海绵可以用作抗感染剂。

3、现代生物技术在航天发展中的应用,可以为宇航员提供长期太空探索所必需的生命支持环境。

4、现代生物技术还被用于人类考古学和刑事调查,DNA分析可用于研究人类种群的进化史。DNA技术在刑事侦查中的应用可以帮助执法人员识别犯罪分子。


(3)生物技术的应用扩展阅读:

现代生物技术是一个复杂的技术群体。基因工程只是现代生物技术的代表之一,其特点是在分子水平上创造或改变生物类型和生物功能。

此外,在染色体、细胞、组织、器官甚至个体有机体的层面上,创造或改变生物类型和功能的工程,如染色体工程、细胞工程、组织培养和器官培养、定量遗传工程等,都可以因此,这属于现代生物技术的范畴。

为这些项目服务的一些新技术系统,如现代发酵工程、酶工程、生物反应器工程,也被纳入现代生物技术系统。

❹ 目前有哪些生物技术及其应用

(1)基因工程(gene engineering)
基因工程是应用人工方法把生物的遗传物质——脱氧核糖核酸(DNA)分离出来,在体外进行分割、拼接、重组.然后再将重组后的DNA导入某种宿主细胞或个体,从而改变其遗传品行.常能使新的遗传信息在新的宿主细胞或个体中大量表达,以获得基因产物(多肽或蛋白质).这种创造新生物并施予新生物以特殊功能的过程即为基因工程,也称DNA重组技术.
(2)细胞工程(cell engineering)
细胞工程是指以细胞为基本单位,在体外条件下进行培养、繁殖.或人为地使用细胞的某些生物学特性按照人们的意愿发生改变,从而达到改良生物品种和创造新品种,加速繁育生物体,或获得某种有用的物质的过程.细胞工程包括动、植物细胞的体外培养技术、细胞融合技术(细胞杂交技术)、细胞器移植技术等.
(3)酶工程(enzyme engineering)
酶工程是指利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能或对酶进行修饰改造,并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的技术.酶工程包括酶的固定化技术、细胞的固定化技术,酶的修饰改造技术及酶反应器的设计等技术.
(4)发酵工程(fermentation engineering)
利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点,在合适条件下通过现代化工程技术手段,由微生物的某种特定功能生产出人类所需的产品称作发酵工程,也称微生物工程.
(5)蛋白质工程(protein engineering)
在基因工程的基础上,结合蛋白质结晶学、计算机辅助设计和蛋白质化学等多学科的基础知识,通过对基因的人工定向改造等手段,从而达到对蛋白质进行修饰、改造、拼接以产生能满足人类需要的新型蛋白质.

❺ 举列谈谈现代生物技术在生产和生活中的应用

1、工业方面

(1)生物技术被用来提高生产力,从而提高粮食产量。

(2)生物技术可以改善食品质量。例如,以淀粉为原料,用固定化酶(或酶菌)代替蔗糖生产高果糖糖浆,是制糖工业的一场革命。

(3)生物技术也被用于开发食品品种。利用生物技术生产单细胞蛋白为解决蛋白质缺乏问题提供了一种可行的途径。目前,世界上单细胞蛋白产量已超过3000万吨,质量也取得了重大突破,从主要用作饲料到人民表。

2、农业方面

(1)生物技术不仅可以提高作物产量,而且可以快速繁殖。

(2)生物技术不仅可以提高作物的品质,而且延缓植物的成熟,从而延长植物食品的保质期。

(3)生物技术在培育抗逆性作物方面发挥着重要作用。例如,利用基因工程培育的抗虫作物不需要杀虫剂,不仅提高了种植的经济效益,而且保护了环境。1999,200万多亩转基因抗虫棉品种在中国推广应用,取得了巨大的经济效益。

3、医药方面

疫苗主动免疫是预防传染病最有效的手段之一。注射或口服疫苗可激活免疫系统并产生针对病原体的特异性抗体。

从20世纪70年代开始,人们开始使用基因工程技术生产疫苗。基因工程疫苗将病原体的一些蛋白质基因重组为细菌或真核细胞,并利用细菌或真核细胞产生大量的病原体蛋白作为疫苗。

例如,乙型肝炎疫苗是利用基因工程技术来预防乙型肝炎的,中国生产的基因工程乙型肝炎疫苗主要是利用酵母表达系统来生产疫苗。



4、军事方面

过去,几家美国生物技术公司曾与官方合作,提出生物武器的防卫战略,但大多数试验仅是模拟。在911事件以前,美国卫生部用于生物防恐的研究经费为5000万美元。但911事件以后,该预算大大增加。

5、林业方面

建成并投产了年产2000万株规模的生产线,成为国内首个应用细胞工程技术实现林木种苗产业化最大规模生产的项目。

❻ 生物技术是干什么

我也是生物技术的,还是师范学校,打算当老师。目前也在找工作,美容,食品,酿造,制药,质检,实验员,食品营养等。生物技术学的东西面广,不深入,说干什么,什么都干不了,但也什么都可以干。看个人了。

❼ 什么是生物技术

什么是现代生物技术?

现代生物技术的兴起始于本世纪70年代,如今已经成为高技术群体中一支绚丽的奇葩。这门技术具有鲜明的军、民两用性,应用潜力十分广泛。它既可以为解决人类面临的食品、健康、能源、环境等问题提供新的手段,又可以为大幅度提高部队的作战效能和生存能力开辟新的途径。现代生物技术的深入发展和广泛应用、是本世纪继计算机技术革命之后又一次重要的技术革命,是现代军事技术革命的生力军。

基本含义

现代生物技术是以生命科学为基础,利用生物(或生物组织、细胞及其他组成部分)的特性和功能,设计、构建具有预期性能的新物质或新品系,以及与工程原理相结合,加工生产产品或提供服务的综合性技术。这门技术内涵十分丰富它涉及到:对生物的遗传基因进行改造或重组,并使重组基因在细胞内表达,产生人类需要的新物质的基因技术(如“克隆技术”);从简单普通的原料出发,设计最佳路线,选择适当的酶,合成所需功能产品的生物分子工程技术:利用生物细胞大量加工、制造产品的生物生产技术(如发酵);将生物分子与电子、光学或机械系统连接起来,并把生物分子捕获的信息放大、传递。转换成为光。电或机械信息的生物耦合技术;在纳米(即百万分之一毫米)尺度上研究生物大分子精细结构及其与功能的关系。并对其结构进行改造利用它们组装分子设备的纳米生物技术:模拟生物或生物系统。组织、器官功能结构的仿生技术等等。

独特的优点

——生产原料简单。生物在进行合成代谢时,大都以随手可得的物质(如空气、水、植物和矿物质等)为原料,以阳光等为能源,不仅原料成本低,而且取之不尽。

——安全、可靠性高。典型的生物化学反应都是在酶的催化作用下进行的,要求输入的能量少,反应条件缓和,工艺和设备简单,操作安全性好。生物系统在合成物质时,先把脱氧核糖核酸遗传信息转录给核糖核酸,然后以核糖核酸为模板进行合成。该过程虽然很复杂,但出错机率极小,且无副产品。更重要的是,生物系统能自动发现并纠正错误,进行自动化合成生产,生产可靠性高。

——产品具有特殊的活性。生物分子通常具有复杂的精细结构,这种结构往往会赋予生物分子特殊的活性,即所谓“生物特异功能”,例如准确、敏感的识别能力,高效的搜索能力,牢固的粘结性能等等。在用基因技术对其控制基因进行改良后,这些性能还将大大增强。

——系统结构紧凑。生物系统中的信息码、模块、制造组装机构都是在分子水平以完美方式自组装起来的。这就使生物系统(如眼球、大脑等)比类似功能的人造电子、光学或机械系统要紧凑得多。如果能运用生物耦合技术把一些生物系统与设计的装置耦合起来,或者利用纳米生物技术、自组装技术将它们制造出来,那么设备的尺寸就可能减少很多。

——有利于提高或扩展人类的能力。运用生物医学可提高人类对疾病的治疗效果和抗病能力;通过人脑与设备的耦合可扩展人类的能力,减小人机界面的操作难度。

军事应用

80年代以来,美国等一些发达国家开始大力研究和发展军事生物技术,以期满足军事上对许多先进能力的需要。目前正在研究或已预见到的军事应用主要有——

在信息探测方面:利用酶、抗体、细胞等制造具有识别功能的生物传感器,不仅能准确地识别各种生、化战剂,通过与计算机配合及时提出最佳防护和治疗方案、而且还可用于探测炸药、火箭推进剂的挥发降解情况,确定敌方库存地雷。炮弹、炸弹、导弹等的数量和位置。利用仿生技术制造的各种信息收集系统,可以大幅度提高探测、监视和导航能力。仿视觉探测器的电子蛙眼雷达能快速识别不同形状的飞机。舰艇。导弹等运动物体,并能根据飞行特点,识别真假导弹;“蝇眼”相机一次能拍下1000多张照片,分辨率高达每厘米4000线,成为有效的侦察工具;模拟狗、猫头鹰等动物夜视功能的装置,能搜索到微光下地面或空中目标。科学家们根据“蛇眼”红外线定位原理研制了红外制导的空空导弹,现在人们又根据蝙蝠抗干扰能力强的原理研制出新颖的蝙蝠式抗干扰超精密全敏雷达。根据狗鼻子机理制成的仿嗅觉传感器“电子犬”,能测定仅千万分之一的过氧乙烯毒气;根据苍蝇的触角上非常灵敏的嗅觉感觉器,制造出了嗅觉敏感的探测装置。

值得重视的是,上面所例举的一些已制造出来的仿生探测器大都还是被动的仿生装置。随着生物技术的发展,在彻底弄清生物系统的工作原理后,通过基因技术、生物分子工程技术对生物分子的改造,运用生物分子电子技术等主动仿生学方法,一定能制出功能优于生物结构更紧凑,体积更小的各种信息探测装置。美国、日本、欧洲、俄罗斯现正在努力向主动仿生技术发展。

在信息处理方面:研究表明,以蛋白质分子做材料制造的生物计算机,不仅体积小、重量轻。能耗小、环境适应性强。运算速度和储存能力比现有计算机要高出数亿倍,而且具有和人脑一样的分析。判断。联想、记忆等智能。它的研制成功必将使军事情报的获取。处理发生质的变化。美国。日本、欧洲和俄罗斯早就看好这一领域。在过去10年,他们已研究出了蛋白质并行处理器及神经网络等原型器件,有些器件已在军事上得到了应用,例如俄罗斯有的军用雷达就使用了细菌视紫红蛋白质处理器。据估计美国在3—5年内能大批量生产这种计算机,且造价比半导体计算机要低,因为它所需的生物材料可利用通过基因技术改造的细菌大量生产。

在一体化指挥和控制方面:生物计算机的微型化、低成本趋势,不仅使指挥中心、网络节点,而且使每件武器。每个士兵都可能拥有计算机,“整个战场就像一个计算机大平台”,从而实现信息流程最优化,信息流动实时化,信息采集、传递、处理、存储、使用一体化,并形成一个指捍层次减少的扁平的“网”状指挥体系,以利于提高信息传输速度和体系生存能力,并使决策分散化和指挥实时化。

在信息战防御方面:生物技术在伪装与隐身方面表现出非凡才能。例如,通过对“变色脂”表皮颜色变化机理的研究,研制出一种变色蛋白质纤维,可用它做成变色服,或根据这一原理研究出随环境变化的生物涂料,把它涂在设施、装备、武器、平台、头盔上来伪装自己。还可通过生物技术合成一些可吸收红外。紫外等各种波长的吸波生物材料(如视黄酸聚合物、希夫碱盐聚乙烯)来减少或消除信号达到隐身的目的,提供新一代高效能的作战系统。

常规武器装备除可利用生物计算机、生物传感器或仿生探测器来提高武器平台的信息化水平之外,还可利用生物技术为它仰提供轻质高性能的材料:用于装甲防护的高硬度。高韧性生物陶瓷;用于制造防护服。降落伞及复合材料的抗拉强度超过钢丝的改进型蜘蛛丝,用于制造轮胎和密封垫的理化性能优秀的生物弹性体;可代替钢材的高强度生物塑料:可在各种环境中使用的生物粘胶剂;模仿生物智能结构的智能材料;模拟骨质密度梯度变化的功能梯度材料;模拟贝、驯鹿角结构的仿生装甲材料;模拟软体动物表皮的多功能蒙皮等等。在制造工艺上,使用仿生技术,也可以提高平台的性能和生存能力,模仿海豚体形和各部分比例建造的新式核潜艇,航速提高了20%~25%;用人造海豚皮包裹鱼雷,水的阻力可减少一半;美军目前正在模仿鳐鱼和电鳗两种鱼的运动原理,以弹性皮替代潜艇的传统外壳,研制一种新型“皮动”潜艇,旨在使其在潜航时难以分辨出到底是鱼还是潜艇,既能巧妙地隐蔽自己,又可突然袭击敌方。

智能武器利用生物技术研制的制导系统将促使精确制导技术向更高的智能化方向发展。美军正在根据蝇眼视觉原理研制的“蝇眼”制导系统,可根据目标运动参数及位置信息,自动控制导弹飞行状态,跟踪、攻击目标。弹载微型生物计算机可利用声波、无线电波、可见光、红外、激光甚至气味等一切可利用的直接或间接目标信息,帮助导弹自主地搜索、识别、定位和攻击目标,从而大大提高导弹的命中精度。

非致命武器利用生物技术还可以制造出许多非致命武器。例如,可以污染油料。润滑剂或使它们凝聚的生物活性物质;可迅速降解军事设备上的塑料、橡胶和其它合成或天然材料的酶;可降解弹药、推进剂的酶;能对军事通信设备、计算机造成严重干扰的导电性生物聚合物;可吞噬计算机芯片材料的微生物等。

提供机动灵活的后勤保障

用生物酶或微生物生产炸药。弹药或推进剂,可以在温和的条件下进行,操作安全,合成物更稳定。利用红极毛杆菌与淀粉的作用可生产氢气,每消耗1克淀粉可生产5升氢气,氢气和少量燃料混合可代替汽油(或柴油),使用这种燃料的机动装备只需带少量淀粉就可实施长时间、远程、机动作战。利用发酵技术可为机动部队提供易于保存和携带的高能量胶囊状营养食品。在食物短缺的特殊场合,可采用高效植物纤维酶将植物的根、茎、叶转化成易于消化吸收的营养丰富的葡萄糖,供战士食用。部队在执行任务时、水是必不可少的。采用生物技术生产的生物聚合物梯度膜,可快速滤去非饮用水中有害物质(包括放射性污染物)。生物技术也是治理军事环境的理想方法。用生物酶清洗生化战剂,速度快,对人体和设备无损伤。利用微生物处理放射性废物和有毒物质,效率高,二次污染轻,投资少。在军事医学领域,运用生物技术可生产出优质的供野战外科用的人工血。人造骨、人工皮肤和伤口粘合剂等等。

近10多年来,美国、日本、俄罗斯和欧洲的一些国家十分重视生物技术的发展,并积极推进它的军事应用,其中以美国的研究最为活跃。从1989年开始,美国国防部每年都把它列入国防关键技术计划。为了加强军事生物技术的研究,美国国防部还成立了国防生物技术指导委员会。美军对生物技术研究的范围很广,现阶段主要集中在军事生物医学、生物传感器、生物材料、军事环境的生物处理、生物分子电子技术及仿生学等领域。

❽ 生物技术与应用就业方向

生物科学是近几年发展起来的边沿学科,是社会科技发展的产物。虽然是新兴事物,可是它的出现和存在是科学发展的必然结果,也将在国家、社会的发展进步中起到举足轻重的作用。国家、社会对这个专业是有需求的,也很重视,从这个发展趋势来看,这个专业的就业前景还是很可观的,但是,具体到个人的就业情况来说,还是存在一些客观的问题,下面我们来进一步分析一下。

专业和前景分析

生物科学专业包括了生物科学和生物技术两个专业方向,这些专业学科主要培养学生学习生物科学技术方面的基本理论、基本知识,学生将受到应用基础研究和技术开发方面的科学思维和科学实验训练,进而具有较好的科学素养及初步的教学、研究、开发与管理的基本能力。其核心课程主要包括了动物生物学、植物生物学、微生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、分子生物学、普通生态学等学科;必修课程则包括无机及分析化学、有机化学、大学数学、大学物理学、生物统计学、发育生物学、生物技术概论、进化生物学等。

从就业方向来看,生物科学专业的学生毕业后可以到科研机构或高等学校从事科学研究或教学工作,也可以到工业、医药、食品、农、林、牧、渔、环保、园林等行业的企业、事业和行政管理部门从事与生物技术有关的应用研究、技术开发、生产管理和行政管理等工作。另外,生物科学专业的科技含量要求较高,因此对于这个学科的学生来说,选择继续深造对于以后从事专业的科学研究也是有必要的。

生物科学专业是一个处在上升过程中的专业,发展机会将不断增加。这个专业的学生毕业后面临的地区性择业差异和专业能力、文凭在他们求职过程中的重要性:1.地区性差异是一种客观存在的现状,发达的大城市发展这个产业的基础和需要,正是一种良性循环的状态,对于就业来说自然是较好的选择。边远、中小城市则处在起步或萌芽的状态,还需要一定的时间逐步发展。2.这个专业的本科毕业生在求职过程中存在着比较明显的“高不成、低不就”的现象。一方面,好的科研、企业单位是理想的择业对象,可是其要求自然也比较高,本科生的竞争优势不是很强,各个方面的能力都需要提高;另一方面,基层单位就业容易,可是条件差,发展也不太理想。

生物科学专业发展方向

生物科学专业是科学领域的新兴行业,任何一个行业的存在和发展都不可能是孤立的,它必然会牵动相关行业的共同发展,所以它的方向也不会是单一的。这也决定了,本专业的学生其就业方向也不会是单一的,有一定的选择范围。我们大致可以将其划分为科研管理和教育工作两大类型。从事不同的工作,其性质不同,对从业者就有不同的要求。

从事不同的工作不仅要看自身的专业能力,还应该注意自己的性格因素,这也是不可忽视的一个方面。从事技术研究需要沉稳、细致的性格,内向的人更适合;从事相关的管理工作,不仅要细致耐心,还要有良好的沟通能力,这更加适合开朗外乡的人;而从事教育工作则最好两者兼备,既可以安静、仔细的研究专业课程,又能够调动别人的情绪和积极性。所以,毕业生在选择职业的时候,要注意结合自己的个性特点。

首先来看科研类,在科研机构或企事业单位从事科学研究、应用研究和技术开发等工作,对本科生来说有较大的难度。本身这种岗位对从业者的专业能力要求就较高,招聘方对文凭等各个方面考虑的也是非常细致,尤其是比较权威的机构,在这方面的要求会更高。所以,这种岗位虽然待遇优厚却是机遇难求。

再看管理类,有些企事业单位和行政管理部门都设立了与生物技术有关的生产管理和行政管理工作岗位。这些岗位与科研岗位相比,虽然也重视应聘者对专业知识、技能的把握和运用,但在文凭等其他环节没有过多的严格要求,为本科生提供了更多的就业机会。

生物科学专业的学生必须注意在学习的过程中培养自己的专业技能,否则求职很难有突破。基本理论知识和基本的实验技能自然无需多说,包括了基础的数学、物理、化学和相关的动物生物学、植物生物学、微生物学、生物化学、细胞生物学遗传学、发育生物学、分子生物学、生态学等。同时还应该了解相近专业的一般原理和知识,了解国家科技政策、知识产权等有关政策和法规,了解生物科学的理论前沿、应用前景和最新发展动态,还要具有较强的自学能力和更新知识的能力,外语和计算机等必备知识技能应达到规定的等级水平。

专业能力是提升竞争力的重要环节,比学历更加实用,应该根据自己的职业发展方向有针对性的锻炼能力。从事生产管理,就要在专业技能过硬的基础上,加强管理方面的能力,这样才能有效的拓展自己的职业发展空间。

教学工作,机会在增加。 随着社会对生物科学行业需求的增加,国家对本专业的重视程度也在不断提高,对这个专业的教学自然要有更高要求,会有越来越多的高校增设这个专业,对专业教育工作者的需求自然会增加。而且,科技的进步更新是很快的,教育工作者也存在更新的趋势,这对毕业求职者来说也是很好的机会。现在看来,生物科学专业的本科生,毕业后从事教学工作的人还很少,几乎没有。原因是,本科毕业留校任教本身就有难度,特别是像这种科技含量较高、专业要求较高的

❾ 生物技术有何应用

生物技术,是20世纪70年代初开始兴起的一门新兴的综合性应用学科,尽管起步晚,但是发展迅速,是解开生命之谜、创造新物种的钥匙。比尔盖茨在1996年说过:“生物科技将像电脑软件一样改变这个世界。”科学家预言,生物将取代物理。未来的时代不再是矿物时代而是生物时代,谁掌握了先进的生物技术,谁就将主宰未来。

一、生物工程技术的基础

生物技术包含一系列的技术,它可利用生物体或细胞生产我们所需要的生物,这些新技术包括基因重组、细胞融合和一些生物制造程序等等。其实人类利用生物体或细胞生产我们所需要生物的历史已经非常悠久,例如在1万年前开始耕种和畜牧以提供稳定的粮食来源,6000年前利用发酵技术酿酒和做面包,2000年前利用霉菌来治疗伤口,1797年开始使用天花疫苗,1928年发现抗生素盘尼西林等。既然人类使用生物科技的历史这么久,为什么近年来生物技术又突然吸引大家的注意呢。这是因为20世纪中期,人类对构成生物体最小单位,即细胞及控制细胞遗传特征的基因有了更深入的了解,20世纪70年代又发展出基因重组和细胞融合技术。由于这两项技术可以更有效、更快速地让细胞或生物体生产出我们所需要的新物质,且适合工业或农业量产,因此从20世纪80年代开始,造就了一个新兴的生物科技产业。

生物工程技术包括五大工程,即基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和生物反应器工程。在这五大领域中,前两者作用是将常规菌(或动植物细胞株)作为特定遗传物质受体,使它们获得外来基因,成为新物种。后三者的作用则为新物种创造良好的生长与繁殖条件,进行大规模的培养,以充分发挥其内在潜力,为人们提供巨大的经济效益和社会效益。

1.基因工程

随着DNA的内部结构和遗传机制的秘密一点一点呈现在人们眼前,生物学家不再仅仅满足于探索、揭示生物遗传的秘密,而是开始跃跃欲试,设想在分子的水平上去干预生物的遗传特性,这种分子水平的干预是这样实现的:将一种生物的DNA中的某个遗传密码片断,连接到另外一种生物的DNA链上去,将DNA重新组织一下,设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型。这与过去培育生物繁殖后代的传统做法完全不同,它很像技术科学的工程设计,即按照人类的需要把这种生物的这个“基因”与那种生物的那个“基因”重新“施工”,“组装”成新的基因组合,创造出新的生物。这种完全按照人的意愿,由重新组装基因到新生物产生的生物科学技术,就被称为“基因工程”,或者称之为“遗传工程”。

基因工程在20世纪取得了很大的进展,这至少有两个成功典范。一是转基因动植物,一是克隆技术。转基因动植物由于植入了新的基因,使得动植物具有了原先没有的全新的性状,这引起了一场农业革命。如今,转基因技术已经开始广泛应用,如抗虫西红柿、生长迅速的鲫鱼等。1997年世界十大科技突破之首是克隆羊的诞生。这只叫“多利”的母绵羊是第一只通过无性繁殖产生的哺乳动物,它完全秉承了给予它细胞核的那只母羊的遗传基因。“克隆”一时间成为人们注目的焦点。

2.细胞工程

指应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的理论与方法,按照人们的需要和设计,在细胞水平上重组细胞的结构和内含物,以改变生物的结构和功能,快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的生物工程技术。细胞工程的优势在于避免了分离、提纯、剪切、拼接等基因操作,只需将细胞遗传物质直接转移到受体细胞中就能够形成杂交细胞,因而能够提高基因的转移效率。通俗地讲,细胞工程是在细胞水平上动手术,也称细胞操作技术,包括细胞融合技术、细胞器移植、染色体工程和组织培养技术。通过细胞融合技术,可以培育出新物种,打破了传统的只有同种生物杂交的限制,实现物种间的杂交。这项技术不仅可以把不同种类或者不同来源的植物细胞或者动物细胞进行融合,还可以把动物细胞与植物细胞融合在一起。这对创造新的动植物和微生物品种具有前所未有的重大意义。

3.酶工程

酶工程又称生物转化反应,是利用生物学方法以酶为催化剂,使一种物质迅速转化为另一种物质的技术。它不需要传统的化学转化所必不可少的高温、高压、强酸、强碱等条件,节省能源,效率极高。酶工程最突出的成就是微生物发电。最原始的酶工程要追溯到人类的游牧时代。那时候的牧民已经会把牛奶制成奶酪,以便于贮存。他们从长期的实践中摸索出一套制奶酪的经验,其中关键的一点是要使用少量小牛犊的胃液。用现代的眼光看那就是在使用凝乳酶。此后,在开发使用酶的早期,人们使用的酶也多半来自动物的脏器和植物的器官。例如,从猪的胰脏中取得胰蛋白酶来软化皮革;从木瓜的汁液中取得木瓜蛋白酶来防止啤酒混浊;用大麦麦芽的多种酶来酿造啤酒;等等。然而,随着酶的开发应用的扩展,这些从动植物中取得的酶已经远远不能满足人们需要了。人们把眼光转向了微生物。

微生物是发酵工程的主力军。在发酵工程里(或者说在自然界也一样),微生物之所以有那么大的神通,能迅速地把一种物质转化为另一种物质,正是因为它们体内拥有神奇的酶,正是那些酶在大显神通。说到底,发酵作用也就是酶的作用。

微生物种类繁多,繁殖奇快。要发展酶工程,微生物自然应该是人们获取酶、生产酶的巨大宝库、巨大资源。事实上,目前酶工程中涉及的酶绝大部分来自于微生物。

酶工程,可以分为两部分。一部分是如何生产酶,一部分是如何应用酶。用微生物来生产酶,是酶工程的半壁江山。

4.发酵工程

指采用现代工程技术手段,利用微生物的某些特定功能,为人类生产有用的产品,或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术。发酵工程的内容包括菌种选育、灭菌、接种和产品的分离提纯(生物分离工程)等方面。

5.生物反应器工程

生物反应器是指为细胞增殖或生化反应提供适宜环境的设备,它是生物反应过程中的关键设备。生物反应器的结构、操作方式和操作条件的选定,对生物化工产品的质量、收率(转化率)和能耗有直接影响。生物反应器的设计、放大是生化反应工程的中心内容,也是生物化学工程的重要组成部分。从生物反应过程说,发酵过程用的生物反应器称为发酵罐;酶反应过程用的生物反应器则称为酶反应器。另一些专为动植物细胞大量培养用的生物反应器,专称为动植物细胞培养装置。顾名思义,生物反应器工程就是研制各种生物反应器的工程。

基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程不是孤立存在的,而是彼此互相关联、互相渗透。例如用基因重组技术和细胞融合技术可以创造出许多具有特殊功能和多功能的工程菌和超级菌,再通过微生物发酵来产生新的有用物质。再如酶工程和发酵工程相结合,可以改革发酵工艺,大大提高产量。

二、神秘的军事生物技术

在引发21世纪武器装备革命性变化的高新技术中,迅速兴起的生物技术发展势头正猛。未来的武器装备、后勤保障和军用医药等各个方面,都将离不开生物技术的支撑。有识之士认为,现代化生物武器是一支重要的威慑力量,在未来战场上,比原子弹更可怕。

以生命科学为基础的综合性技术——生物技术将成为军事高技术的制高点。

1.人称“种族武器”和“世界末日武器”的基因武器

基因武器就是在生物遗传工程技术的基础上,用人为的方法,按照军事上的需要,利用基因重组技术,复制大量致病微生物的遗传基因,并制成生物战剂放入施放装置内所构成的武器。它能改变非致病微生物的遗传物质,使其产生具有显著抗药性的致病菌,利用人种生化特征上的差异,使这种致病菌只对特定遗传特征的人们产生致病作用,从而有选择地消灭敌方有生力量。因此,科学家们也称这种“只对敌方具有残酷杀伤力,而对己方毫无影响”的新型生物武器为“种族武器”。按照美国国家人类基因组研究中心的报告,由多国联手开展的人类基因组计划,预计于2003年完成,届时将可排列出组成人类染色体的30亿个碱基对的DNA序列,揭开生命与疾病之谜。一旦不同种群的DNA被排列出来,就可以生产出针对不同人类种群的基因武器。

基因武器杀伤力极强,远非普通的生物战剂所能比拟。据估算,用5000万美元建造一个基因武器库,其杀伤效能远远超过50亿美元建造的核武器库。某国曾利用细胞中的脱氧核糖核酸的生物催化作用,把一种病毒的DNA分离出来,再与另一种病毒的DNA相结合,拼接成一种具有剧毒的“热毒素”基因战剂,用其万分之一毫克就能毒死100只猫;倘用其20g,就足以使全球55亿人死于一旦。正因为如此,国外有人将“基因武器”称为“世界末日武器”。科学家认为,不能排除随着基因操作等知识的日益普及,基因技术被用于制造基因武器的可能。甚至有人预测,基因武器将在5至10年内出现。

2.威力巨大的生物炸弹

利用生物技术制造炸药,生产过程简单,成本低,燃烧充分,爆炸力强,威力比常规炸药大3~6倍。用生物炸药制成的武器战斗可使武器的战术、技术性能提高一个数量级。

3.智能化的军用仿生导航系统

自然界中许多动物具有导航能力。研究发现,鸟体的导航系统只有几毫克,但精确度极高,探测误差小于0.03微瓦/平方米。目前已有一些国家在利用生物技术手段模拟动物的导航系统来简化军事导航系统,以提高精度,缩小体积,减轻重量,降低成本,增强在复杂条件下的导航能力。

4.敏锐的军用生物传感器

把生物活性物质,如受体、酶、细胞等与信号转换电子装置结合成生物传感器,不但能准确识别各种生化战剂,而且探测速度快、判断准确,与计算机配合可及时提出最佳的防护和治疗方案。美国国防部于1990年将生物传感器列入国防关键技术,2000年就制造出了机器人生物传感器。生物传感器还可通过测定炸药、火箭推进剂的降解情况来发现敌人库存的地雷、炮弹、炸弹、导弹等装备的数量和位置,它将成为实施战场侦察的有效手段。

5.取之不尽的军用生物能源

目前主战兵器的机动装备大都以汽油、柴油为燃料,跟踪补给任务重、要求高。生物技术可利用红极毛杆菌和淀粉制成氢,每消耗1克淀粉就可生产出1毫升氢。氢和少量燃料混合即可替代汽油、柴油。这样,机动装备只需要带少量的淀粉,就能进行长时间远距离的机动作战。日本、加拿大等国把细菌和真菌引入酵母,酶解纤维生产酒精,或用基因工程方法使大肠杆菌把葡萄糖转化为酒精,代替汽油或柴油,可随时为军队的机动装备提供大量的生物燃料。

6.奇异的军用生物装具

即利用生物技术就地取材提供高能量的作战军需品。如美国陆军研究发展和工程中心已经从织网蜘蛛中分离出合成蜘蛛丝的基因,从而能够生产蛛丝;还可将基因转移到细菌中生产可溶性丝蛋白,经浓缩后可纺成一种特殊的纤维,其强度超过钢,可用于生产防弹背心、防弹头盔、降落伞绳索和其他高强度轻型装备。

7.疗效快捷的军用生物医药

生物技术可以制造新的疫苗、药物和新的医疗方法。如利用生物技术生产血液代用品,已受到世界各国的重视,人造血液可望缓解战场上血浆的供需矛盾。利用生物技术生产的高效伤口愈合材料,有望进行大规模生产。科学家正研究用重组工程菌进一步提高壳多糖(有促进伤口愈合功能)的产量。美国一些公司与陆军医疗中心正在从事用生物技术合成“人造皮肤”的研制工作。

8.不可思议的军用仿生动力

人和动物的肌肉具有惊人的力量,人体全身的600余块肌肉朝一个方向收缩,其力量可达25吨!目前,军事仿生专家已用聚丙烯酸等聚合物制成了“人工肌肉”,把它放入碱或酸介质中,便能产生强烈的收缩或松弛,直接把化学能转变成机械能。为尽快制造出实用的肌肉发动机,专家们设想用胶原蛋白作材料。胶原蛋白分子呈螺旋状结构,类似弹簧。将其浸入溴化锂溶液后即迅速收缩,从而做功,用纯水洗去溴化锂,胶原蛋白就恢复到原来长度。这种“肌肉发动机”没有齿轮、活塞和杠杆,故体积小、重量轻、无噪音、操作简便,还省去了体大笨重易燃易爆的油箱,用来制造兵器,可大大提高机动力和生存力。

9.怪异的军用动物武器

训练动物参战,自古有之。但人们运用生物工程技术,创造一些“智商”高、体力强、动作敏捷和繁殖速度快、饲养简单的动物,去充当“战斗动物兵”并非遥远。1992年,世界上第一头带有人类遗传特征的短吻、小眼睛、大耳朵、被称为“阿斯特里德”的猪,在伦敦降生了。到第二年,英国就有37头猪带上了人类基因。科学家的目的是为了实现跨物种器官移植,以解决目前移植手术中器官来源不足的难题。但由此不难想象,随着基因技术的发展,用这一技术“杂交”出一些怪物,甚至“人造人”,完全是有可能的。

此外,生物加工处理技术在军事领域也有广泛的应用。目前正在研究的课题有:生化战剂的洗消、危险废物的生物降解、生物除雷、生物防核污染等。已经初步研制出了无腐蚀、低成本、高速度、便于携带的清洗生化战剂的生物酶,清除残余地雷、水雷,降解TNT炸药的生物体和能除去铀、镭、砷等有毒有害元素的微生物。

❿ 生物技术在现实中的应用有哪些

比如
微生物在的制药方面的运用:
利用大肠杆菌快速制取药用蛋白质分子。
微生物的可以专控制的降解各种有属毒有害的物质
人类对自身的了解:
人类基因组计划
对可能存在的疾病的预报
快速确证疾病
人类对自然界的认识:
植物的生长过程——对作物生长的控制
生物圈对地球的影响——如何人为调控地球生态
可以说,生物技术这门新新领域在生活中的利用是无穷尽的

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