現(xiàn)代生物技術(shù)論文范文

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第1篇

農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的主要研究內(nèi)容包括：增強農(nóng)作物以及畜禽魚的抗性、品質(zhì)改良、提高產(chǎn)量和生產(chǎn)具有特殊用途的物質(zhì)等。其中以轉(zhuǎn)基因作物的研究和運用最為重要，發(fā)展最快。根據(jù)統(tǒng)計資料，到2000年，全世界轉(zhuǎn)基因作物推廣面積達4420萬公頃，比1996年增長了25倍；種植轉(zhuǎn)基因作物的國家從1996年的6個增加到2000年的13個。這其中美國的轉(zhuǎn)基因作物種植面積最廣，達到了3030萬公頃，占68％；其次為阿根廷，1000萬公頃，占23％；加拿大300萬公頃，占7％；我國為50萬公頃，占1％。

根據(jù)有關(guān)專家的看法，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的最新發(fā)展趨勢表現(xiàn)為：

——研究成果商品化產(chǎn)業(yè)化進程加速。目前，農(nóng)業(yè)生物技術(shù)作為一項高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)在發(fā)達國家業(yè)已形成，并處于一個高速發(fā)展時期。有關(guān)專家預(yù)測，本世紀(jì)生物技術(shù)產(chǎn)品在國際貿(mào)易中的份額將達到10％以上，而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)又將占相當(dāng)?shù)谋戎亍Ｊ澜玢y行下屬機構(gòu)預(yù)測世界范圍內(nèi)轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)業(yè)的交易額為2000年20億美元，2005年60億美元，2010年200億美元；國際農(nóng)業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用機構(gòu)（ISAAA）的預(yù)測則分別為30億美元、80億美元和280億美元。

——研究方式集約化、規(guī)模化明顯。在政府以及公共機構(gòu)對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)進行投資研究的同時，眾多私有企業(yè)也開始注意到這一領(lǐng)域?qū)⑹抢^計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后的又一個潛力巨大的經(jīng)濟增長點，私人公司已逐步成為農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的研究主體。以美國為例，民營機構(gòu)1992年對這一領(lǐng)域的投資為5．95億美元，而1999年則達到15億美元。與此同時，世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了生物技術(shù)企業(yè)領(lǐng)域的兼并和收購狂潮，并購金額從1997年的12．37億美元陡然升至1999年的138億美元。一些資產(chǎn)過百億美元的巨型跨國公司由此形成，過去分散的研究基地也隨之向集中化規(guī)模化發(fā)展。

據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，促成公司并購的原因，一方面是為合理利用資源、降低生產(chǎn)成本、優(yōu)化人員組合，而更重要的原因，則是因為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)是一個高技術(shù)、高投入、高風(fēng)險、長周期的產(chǎn)業(yè)，小公司在資金、技術(shù)、以及抗風(fēng)險能力上均難以獨立對農(nóng)業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)品進行研發(fā)和推廣。只有強強聯(lián)手的大型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)企業(yè)才能有效占領(lǐng)市場，與其它企業(yè)抗衡。

第2篇

有些學(xué)者認為，20世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)是以物理學(xué)和化學(xué)的成就占主導(dǎo)地位，而21世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)是以生物學(xué)的成就占主導(dǎo)地位。無論這種說法是否得到普遍的認同，生物技術(shù)是當(dāng)今高技術(shù)中發(fā)展最快的領(lǐng)域似乎是不爭的事實。科學(xué)家預(yù)測，生命科學(xué)到2015年會取得革命性進展。這些進展可以幫助人類解決很多目前無法醫(yī)治的疾病的治療問題，徹底消除營養(yǎng)不良，改善食品的生產(chǎn)方式，消除各種污染，延長人類壽命，提高生命質(zhì)量，為社會安全和刑偵提供新的手段。有些成果還可以幫助人類加速植物和動物的人工進化以及改善生態(tài)環(huán)境對人類的影響等。產(chǎn)生新的有機生命的研究也會取得進展。

1.生物制藥現(xiàn)狀

目前生物制藥主要集中在以下幾個方向：

1腫瘤在全世界腫瘤死亡率居首位，美國每年診斷為腫瘤的患者為100萬，死于腫瘤者達54.7萬。用于腫瘤的治療費用1020億美元。腫瘤是多機制的復(fù)雜疾病，目前仍用早期診斷、放療、化療等綜合手段治療。今后10年抗腫瘤生物藥物會急劇增加。如應(yīng)用基因工程抗體抑制腫瘤，應(yīng)用導(dǎo)向IL-2受體的融合毒素治療CTCL腫瘤，應(yīng)用基因治療法治療腫瘤(如應(yīng)用γ-干擾素基因治療骨髓瘤)。基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑(TNMPs)可抑制腫瘤血管生長，阻止腫瘤生長與轉(zhuǎn)移。這類抑制劑有可能成為廣譜抗腫瘤治療劑，已有3種化合物進入臨床試驗。

2神經(jīng)退化性疾病老年癡呆癥、帕金森氏病、腦中風(fēng)及脊椎外傷的生物技術(shù)藥物治療，胰島素生長因子rhIGF-1已進入Ⅲ期臨床。神經(jīng)生長因子(NGF)和BDNF(腦源神經(jīng)營養(yǎng)因子)用于治療末稍神經(jīng)炎，肌萎縮硬化癥，均已進入Ⅲ期臨床。

美國每年有中風(fēng)患者60萬，死于中風(fēng)的人數(shù)達15萬。中風(fēng)癥的有效防治藥物不多，尤其是可治療不可逆腦損傷的藥物更少，Cerestal已證明對中風(fēng)患者的腦力能有明顯改善和穩(wěn)定作用，現(xiàn)已進入Ⅲ期臨床。Genentech的溶栓活性酶(Activase重組tPA)用于中風(fēng)患者治療，可以消除癥狀30%。

3自身免疫性疾病許多炎癥由自身免疫缺陷引起，如哮喘、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、多發(fā)性硬化癥、紅斑狼瘡等。風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者多于4000萬，每年醫(yī)療費達上千億美元，一些制藥公司正在積極攻克這類疾病。如Genentech公司研究一種人源化單克隆抗體免疫球蛋白E用于治療哮喘，已進入Ⅱ期臨床;Cetor′s公司研制一種TNF-α抗體用于治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，有效率達80%。Chiron公司的β-干擾素用于治療多發(fā)性硬化病。還有的公司在應(yīng)用基因療法治療糖尿病，如將胰島素基因?qū)牖颊叩钠つw細胞，再將細胞注入人體，使工程細胞產(chǎn)生全程胰島素供應(yīng)。

4冠心病美國有100萬人死于冠心病，每年治療費用高于1170億美元。今后10年，防治冠心病的藥物將是制藥工業(yè)的重要增長點。Centocor′sReopro公司應(yīng)用單克隆抗體治療冠心病的心絞痛和恢復(fù)心臟功能取得成功，這標(biāo)志著一種新型冠心病治療藥物的延生。

基因組科學(xué)的建立與基因操作技術(shù)的日益成熟，使基因治療與基因測序技術(shù)的商業(yè)化成為可能，正在達到未來治療學(xué)的新高度。轉(zhuǎn)基因技術(shù)用于構(gòu)造轉(zhuǎn)基因植物和轉(zhuǎn)基因動物，已逐漸進入產(chǎn)業(yè)階段，用轉(zhuǎn)基因綿羊生產(chǎn)蛋白酶抑制劑ATT，用于治療肺氣腫和囊性纖維變性，已進入Ⅱ，Ⅲ期臨床。大量的研究成果表明轉(zhuǎn)基因動、植物將成為未來制藥工業(yè)的另一個重要發(fā)展領(lǐng)域。

2.生物制藥展望

今后10年生物技術(shù)將對當(dāng)代重大疾病治療劑創(chuàng)造更多的有效藥物，并在所有前沿性的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域形成新領(lǐng)域。目前熱門的藥物生物技術(shù)如下：

表1熱門藥物生物技術(shù)

疫苗62組織纖溶酶原激活劑4

基因治療28凝血因子3

白介素11集落細胞刺激因子3

干擾素10促紅細胞生成素2

生長因子10SOD1

重組可溶性受體6其他56

反義藥物6總數(shù)284

生物學(xué)的革命不僅依賴于生物科學(xué)和生物技術(shù)的自身發(fā)展，而且依賴于很多相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)走向，例如微機電系統(tǒng)、材料科學(xué)、圖像處理、傳感器和信息技術(shù)等。盡管生物技術(shù)的高速發(fā)展使人們難以作出準(zhǔn)確的預(yù)測，但是基因組圖譜、克隆技術(shù)、遺傳修改技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程、疾病療法和藥物開發(fā)方面的進展正在加快。

除了遺傳學(xué)之外，生物技術(shù)還可以繼續(xù)改進預(yù)防和治療疾病的療法。這些新療法可以封鎖病原體進入人體并進行傳播的能力，使病原體變得更加脆弱并且使人的免疫功能對新的病原體作出反應(yīng)。這些方法可以克服病原體對抗生素的耐受性越來越強的不良趨勢，對感染形成新的攻勢。

除了解決傳統(tǒng)的細菌和病毒問題之外，人們正在開發(fā)解決化學(xué)不平衡和化學(xué)成分積累的新療法。例如，正在開發(fā)之中的抗體可以攻擊體內(nèi)的可卡因，將來可以用于治療成癮問題。這種方法不僅有助于改善癮君子的狀況，而且對于解決全球性非法貿(mào)易問題具有重大影響。

各種新技術(shù)的出現(xiàn)有助于新藥物的開發(fā)。計算機模擬和分子圖像處理技術(shù)(例如原子力顯微鏡、質(zhì)量分光儀和掃描探測顯微鏡)相結(jié)合可以繼續(xù)提高設(shè)計具有特定功能特性的分子的能力，成為藥物研究和藥物設(shè)計的得力工具。藥物與使用該藥物的生物系統(tǒng)相互作用的模擬在理解藥效和藥物安全方面會成為越來越有用的工具。例如，美國食品藥物管理局(FDA)在藥物審批的過程中利用DennisNoble的虛擬心臟模擬系統(tǒng)了解心臟藥物的機理和臨床試驗觀測結(jié)果的意義。這種方法到2015年可能會成為心臟等系統(tǒng)臨床藥物試驗的主流方法，而復(fù)雜系統(tǒng)(例如大腦)的藥物臨床試驗需要對這些系統(tǒng)的功能和生物學(xué)進行更為深入的研究。

到下世紀(jì)初生物技術(shù)藥物的種類數(shù)目尚不會超過一般藥物的總數(shù)，但生物技術(shù)制藥公司總數(shù)將超過前10年的6倍。目前主要生物技術(shù)公司多分布在美國，如Amgen,Geneticsinstitute,Genzyme,Genentech和Chiron，還有Biogen也發(fā)展較快。1987年尚沒有一種重組DNA藥物進入世界藥品銷售額排名前列表，但到1996年已有多種生物工程藥物榜上有名。經(jīng)上市的生物技術(shù)藥物主要含3大類，即重組治療蛋白質(zhì)、重組疫苗和診斷或治療用的單克隆抗體。

藥物的研究開發(fā)成本目前已經(jīng)高到難以為繼的程度，每種藥物投放市場前的平均成本大約為6億美元。這樣高的成本會迫使醫(yī)藥工業(yè)對技術(shù)的進步進行巨大的投資，以增強醫(yī)藥工業(yè)的長期生存能力。綜合利用遺傳圖譜、基于表現(xiàn)型的定制藥物開發(fā)、化學(xué)模擬程序和工程程序以及藥物試驗?zāi)M等技術(shù)已經(jīng)使藥物開發(fā)從嘗試型方法轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄖ菩烷_發(fā)，即根據(jù)服藥群體對藥物反應(yīng)的深入了解會設(shè)計、試驗和使用新的藥物。這種方法還可以挽救過去在臨床試驗中被少數(shù)患者排斥但有可能被多數(shù)患者接受的藥物。這種方法可以改善成功率、降低試驗成本、為適用范圍較窄的藥物開辟新的市場、使藥物更加適合適用對癥群體的需要。如果這種技術(shù)趨于成熟，可以對制藥工業(yè)和健康保險業(yè)產(chǎn)生重大影響。

第3篇

現(xiàn)代生物技術(shù)是指以DNA技術(shù)為先導(dǎo)，包括微生物工程、細胞工程、酶工程、基因工程、蛋白質(zhì)工程和生物修復(fù)技術(shù)在內(nèi)的一系列生物高新技術(shù)的統(tǒng)稱[1，2]。其中每個方面都有其特定的理論基礎(chǔ)和不同的應(yīng)用領(lǐng)域，但它們之間又相互補充和銜接，形成一個完整的體系。

生物技術(shù)的特點大致有[3]：①以生物為對象，不依賴地球上的有限資源,而是著眼于再生資源的利用；②在常溫、常壓下進行，過程簡單，可連續(xù)化操作，并可節(jié)約能源，減少環(huán)境污染；③開辟了生產(chǎn)高純度、優(yōu)質(zhì)、安全可靠的生物制品的新途徑；④可解決常規(guī)技術(shù)和傳統(tǒng)方法不能解決的問題；⑤可定向地按人們的需要創(chuàng)造新物種、新品種和其他有經(jīng)濟價值的生命類型。

2現(xiàn)代生物技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

廢水生物處理是利用微生物的生命活動過程對廢水中的污染物進行轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，從而使廢水得到凈化的處理方法。廢水生物處理技術(shù)發(fā)展迅速，好氧法、厭氧生物法以及生物發(fā)酵法已趨于成熟，所以，這里只介紹固定化等新興技術(shù)。

2.1固定化微生物技術(shù)固定化微生物技術(shù)是生物工程領(lǐng)域中的一項新技術(shù)。進入80年代后國內(nèi)外開始應(yīng)用這種具有獨特優(yōu)點的新技術(shù)來處理工業(yè)廢水和分解難生物降解的有機物質(zhì)，一些具有特異性的優(yōu)勢菌種不斷得到改造或創(chuàng)造，將這些高效專性菌如脫色菌、脫氮、脫磷菌假單胞菌等進行固定化后，菌體密度提高，大大提高了處理效率，尤其是對難降解有毒物質(zhì)有明顯優(yōu)勢。王增長等人利用新研制的聚集—交聯(lián)固定化細胞技術(shù)，將篩選的高效優(yōu)勢脫色菌種固定在活性污泥上，投加于“厭氧—好氧—生物濾池”工藝流程中，處理印染廢水，結(jié)果表明：出水色度極低，處理后的水可回用[4]。

2.2生物強化處理技術(shù)為了提高廢水處理的效果，而向廢水中投加從自然界中篩選的優(yōu)勢菌種或通過基因組合技術(shù)產(chǎn)生的高效菌種，以去除某一種或某一類有害物質(zhì)。主要強化方法有：①高濃度活性污泥法，以高污泥濃度和長泥齡來促進對難分解物質(zhì)的處理，加快反應(yīng)速度。日本用該法處理難分解的聚乙烯醇和糞便污水取得顯著效果[5]。②生物—鐵法，是在普通活性污泥中加入無機鹽，多用鐵鹽(氫氧化鐵或氧化鐵粉)，形成生物鐵絮凝體活性污泥，具有高濃度活性污泥法的特點，主要用來提高除磷效果。③生物—活性炭法，綜合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力，使二者產(chǎn)生協(xié)同增效作用。在該系統(tǒng)中，每g活性炭去除1～3gCOD，分解廢水毒性能力明顯增強，同時提高脫氮水平。

2.3生物反應(yīng)器技術(shù)生物反應(yīng)器技術(shù)，是現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展的一個主要方向。現(xiàn)代化的新型生物膜反應(yīng)器，其共同特點是反應(yīng)器內(nèi)裝有比表面大的載體，有利于微生物附著生長形成生物膜，供氣或供給的其他反應(yīng)條件優(yōu)越，污染物具有充分的時間與微生物接觸，有利于增強微生物的分解代謝能力。目前，2000m3的反應(yīng)器已經(jīng)問世。雖然其處理能力較低，造價較高，但其管理方便，運行費用低，所以歐美地區(qū)約有7%的污水處理廠采用該技術(shù)[6]。3生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)[7]是利用生物，特別是微生物將土壤、地下水或海洋中污染物現(xiàn)場降解為CO2和H2O或轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的工程技術(shù)系統(tǒng)。這項技術(shù)正被用于清除地下水、廢水中的污染物。金屬雖然不能被生物降解，但微生物可將其轉(zhuǎn)移或降低其毒性。為了加快去除污染物的進程，常常采用許多強化措施，使自然生態(tài)系統(tǒng)維持原狀的前提下，使受污染的環(huán)境得以修復(fù)。研究表明，生物修復(fù)與傳統(tǒng)的物化法相比具有以下優(yōu)點：①經(jīng)濟，僅為物化法30%-50%；②對環(huán)境影響小，不產(chǎn)生二次污染，遺留問題少；③最大限度地降低污染物的濃度；④修復(fù)時間較短，就地修復(fù)，操作方便。

生物修復(fù)中主要涉及兩大問題，即有效性和安全性評價。為提高有效性今后將應(yīng)用分子微生物學(xué)分離、鑒別、制造更高效降解和聚集有害有毒化合物的微生物。為提高生物修復(fù)的安全性評價水平，需發(fā)展鑒定微生物的分子生物技術(shù)，以確定微生物在環(huán)境中的去留和基因[8]。

4微生物水處理劑

微生物水處理劑主要集中在以下幾個方面：①微生態(tài)制劑。微生態(tài)制劑是一種由優(yōu)勢互補的微生物菌群、繁殖促進劑和活化劑配制而成的活性微生物制劑，已經(jīng)在保健領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。用于環(huán)境凈化的微生態(tài)制劑由于其應(yīng)用范圍廣、使用安全、無副作用，為區(qū)域環(huán)境保護提供了新的重要手段。歐美近年來加快了這方面的研究開發(fā)，已有采用微生態(tài)制劑原位修復(fù)水體的成功實例[9]。②生物吸附劑。生物吸附劑是廢水生物處理的一個新的發(fā)展方向，主要有兩大類：一類是高比表面積和高吸附率的生物體吸附水中的污染物；另一類是集生物吸附和生物降解能力為一體凈化廢水中的污染物的生物吸附劑。目前生物吸附劑的固定化技術(shù)使生物與離子交換樹脂一樣能解吸回收金屬和重復(fù)利用。③微生物絮凝劑。微生物絮凝劑是利用生物技術(shù)，通過微生物發(fā)酵，抽提精制而得到的一種具有生物分解性和安全性的新型、高效、無毒的廉價的水處理劑，這些是無機或有機合成高分子絮凝劑所不具備的。其特點是降解性能好，成本低，無二次污染等。目前，已篩選出19種具有絮凝能力的微生物，其中，霉菌8種，細菌5種，放線菌5種，酵母菌1種[10]。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，微生物水處理劑的開發(fā)與應(yīng)用具有良好的前景。

現(xiàn)代生物技術(shù)在水污染控制領(lǐng)域已顯示出獨特的魅力和應(yīng)用前景。但筆者認為，今后應(yīng)從四個方面進行深入研究：①分離、篩選和培養(yǎng)高效降解菌，利用微生物共代謝作用、多菌種協(xié)同作用降解難降解污染物；②構(gòu)建高效反應(yīng)器，優(yōu)化運行條件，探索新技術(shù)新方法；③開發(fā)高效、無毒、廉價、可大批量生產(chǎn)的微生物水處理劑；④著力實踐和推廣生物修復(fù)示范工程，為生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供有力的技術(shù)支持。

摘要：當(dāng)今的水處理技術(shù)中，生物處理法已成為水污染控制的主要方法，尤其是現(xiàn)代生物技術(shù)將成為水污染控制領(lǐng)域重點開發(fā)和應(yīng)用的技術(shù)手段。本文介紹了現(xiàn)代生物技術(shù)的內(nèi)容與特點，著重綜述了現(xiàn)代生物技術(shù)在廢水生物處理、生物修復(fù)以及微生物水處理劑等方面的研究與應(yīng)用狀況，在此基礎(chǔ)上提出今后現(xiàn)代生物技術(shù)在水污染控制領(lǐng)域中的研究方向。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代生物技術(shù)廢水生物處理生物修復(fù)水處理劑

參考文獻：

[1]李亞一.生物技術(shù)[M].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社.1994.1.

[2]王凱軍.發(fā)達國家環(huán)境生物技術(shù)研究規(guī)劃簡介[J].給水排水.1996.22（9）：7-9.