生物技术论文

班级：食品与生物技术系 学号：1102040220 姓名：何海慧 摘要：本文主要介绍生物技术的含义、生物技术的概况以及生物技术的发展前景。

关键词：生物技术 基因工程 细胞工程 酶工程 发酵工程

生物技术是21世纪的核心技术，是多学科共同努力取得的重大成果，被广泛地应用于农业、医药、食品、能源、环保、化工等多个领域，显示出了十分广阔的发展前景。因此，它必将成为21世纪增强综合国力的支柱产业之一。我国同世界其他国家一样已把生物技术列为高新技术之一，并积极组织力量进行研究和攻关。不过，生物技术并不是一个完全的新兴学科，它是由传统生物技术和现代生物技术两部分构成的。传统生物技术是指制造酱、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其他食品的传统工艺；现代生物技术则是指近几十午发展起来的，以现代生物学研究成果为基础，以基因工程为核心的新兴学科。 一、生物技术的含义

生物技术，也称生物工程。是指以现代生命科学为基础，结合其他学科的科学原理，采用先进的工程技术手段，按照人们的预先设计改造生物体或加工生物原料，来生产人们所需要的产品或达到某种目的。它是一门新兴的、综合性的学科。先进的工程技术手段指的是基

因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等新技术。改造生物体是指获得优良的动物、植物及微生物品系或品种。

大规模培养技术是以工业化生产为目的，从大量培养的细胞中获得药物或其他有用物质。植物大规模培养技术是以工业化生产为目的，从大量培养生物原料则指生物体的某一部分或生长过程产生的能利用的物质，如淀粉、糖、纤维素等有机物，也包括一些无机化学品，甚至某些矿石。生产人们所需要的产品包括粮食、医药、食品、化工原料、能源、金属等。达到某种目的则包括疾病的预防、诊断与治疗，食品的检验以及环境污染的检测和治理等。生物技术是由多学科综合集成的一门新兴学科。

根据研究对象的不同，需要以下各个学科的知识作支撑，即普通生物学、分子遗传学和细胞生物学；人类遗传学和分子医学：病毒学、微生物学和生物化学等学科。尤其是现代分子生物学的最新理论成果更是生物技术发展的基础。生命科学的快速发展已经在分子、亚细胞、细胞、组织与个体等不同层次上，揭示了生物的结构与功能的相互关系，进而使人们能够应用其研究成果对生物进行不同层次的设计、控制、改造乃至模拟，同时，产生了巨大的生产效能。 二、现代应用生物技术的内容

现代应用生物技术是在基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程等先进的现代应用生物技术手段基础上产生和发展起来的。这些先进的现代生物技术手段构成了现代应用生物技术的重要内容。

(一)基因工程基因工程，又称遗传工程，也称作DNA重组技术。它是应用人工方法首先把生物的遗传物质——基因分离出来，在体外进行剪切、拼接、重组，然后通过质粒、噬菌体或病毒等载体将重组后的DNA转入微生物、植物或动物细胞内，进行无性繁殖，并使所需基因在细胞中表达，生成人类所需要的产物或组建新的生物类型。这种创造新生物并给子新生物以特殊功能的过程被称为基因工程。

(二)细胞工程细胞工程指的是以细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖，或者人为地使细胞某些生物学特性按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，或加速繁育动、植物个体，或获得某种有用物质的过程。细胞工程包括细胞融合、细胞大规模培养、植物大规模培养以及植物组织培养快速繁殖等技术。细胞融合技术是指将两种不同类型的细胞，通过化学、生物学的细胞中获得药或物理学手段使之融合在一起，从而产生出同时具有两个亲本的遗传特性的新细胞。细胞物或其他有用物质。

植物组织培养快速繁殖技术是利用植物细胞的全能性由扩增的细胞分化再生成植株，这样就有可能用细胞器官和组织的再生苗来代替种子实生苗，无限地扩大繁殖系数。

(三)酶工程酶工程是指利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能，对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和相应的工艺来生产人们所需产品的一项技术。酶工程包括酶的生产应用，酶和细胞的固定化以及酶的分子修饰技术。酶是生物体内产生的具有催化作用的蛋白

质或RNA，其催化效率是化学催化的10万一1000万倍，而且是在常温、常压下进行，专一地催化某一反应。

(四)发酵工程发酵工程指的是利用微生物培养简单、生长速度快及代谢工程特殊等特点，在适宜条件下，通过现代的工程技术手段，由微生物的某些特殊功能宋生产人们所需产品的一项技术。也称作微生物工程。发酵工程包括菌种选育、菌种生产利用、代谢产物的生产利用以及微生物机能的利用技术。

(五)蛋白质工程蛋白质工程是指在基因工程基础上，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，通过对基因的定向改造，从而达到对蛋白质进行修饰、改造、拼接，以产生满足人类需要的新型蛋白质的一项技术。不过，上述几项技术并不是各自独立的，它们彼此间互相联系，互相渗透。其中基因工程是核心、是关键，它带动着其他几项技术的发展。例如，通过基因工程对细菌或细胞改造后获得的“工程菌”或“工程细胞”，都必须分别通过发酵工程或细胞工程来生产有用的物质：又如，通过基因工程技术可以对酶进行改造来增加酶的产量、稳定性以及提高酶的催化效率等。

传统生物技术可以追溯到很久以前，食物通过微生物酸败而损坏；通过干燥、盐渍第—章绪论回传统生物技术的由来传统生物技术可以追溯到很久以前，食物通过微生物酸败而损坏；通过干燥、盐渍。在我国，从后石器时代，人们就会以谷物为原料酿酒，这是最早的发酵技术。

公元前221年，周代后期，人们就能制作豆腐、酱和醋，并一直沿用至今。公元10世纪，我国就有了预防天花的疫苗；到了公元16世纪，我国医生就已经知道被疯传播狂犬病。

现代生物技术的应用领域非常广泛，它对人类社会的各个方面产生了巨大的影响，在农牧渔业、食品轻工业、医药卫生、能源工业、环境保护、冶金工业、化学工业等领域均有新兴应用生物技术产业的不断拓展和诞生，这必将给人类生活的各个方面带来积极而深远的影响。随着时间的推移，现代生物技术愈来愈显示出其在经济发展和社会进步中的重要作用，它必将会带来一次又一次新的技术革命和应用浪潮。

三、我国在现代生物技术方面的研究进展

自20世纪80年代中期以来，中国现代生物技术发展迅速。1986年国家将生物技术列入国家重点科技攻关计划和“863”高技术发展计划。这两个国家级的重点项目计划的制订和实施，使我国以基因工程为核心的现代生物技术进入一个大发展时期。国家攻关计划对基因工程研究进行全面的部署。在基因工程基础研究方面，开展大肠杆菌表达系统、酵母表达系统、哺乳动物细胞表达系统、昆虫表达系统、哺乳动物个体表达系统等研究。

在基因工程药物和疫苗方面，部署了下列研究：乙型肝炎表面抗原基因工程疫苗和K88_K99仔猪腹泻基因工程疫苗的中试研究；a．干扰素、)，一干扰素、白细胞介素-2、人生长激素的研究。在农业基因工程方面部署了以下几项研究：猪生长激素、鱼类基因转移定

向育种、转苏云金杆菌杀虫蛋白基因的烟草及其抗虫性研究，利用TMV外壳蛋白基因培育抗TMV转基因烟草、抗除草剂、抗盐、耐旱转基因作物等研究。1986年开始部署和执行的“863”高技术计划生物技术领域在医药和农业基因工程研

究方面，设置了三个主题：一是高产、优质、抗逆动植物品种；二是新型药物、疫苗和基因治疗；三是蛋白质工程，共100多个课题。1991年，根据国际生物技术发展趋势和“七五”期间组织实施的经验进行了重大调整，选择了五个重大项目和十二个专题项目。其中与基因工程有关的有：抗虫棉花等转基因植物和恶性肿瘤等疾病的基因治疗；基因工程多肽药物的中试开发；转基因动植物研究；重组疫苗和基因工程药物。

四、现代生物技术的前景展望

现代生物技术越来越显示出其在相关领域中的重要促进作用，特别是人类基因组计划的研究进展对医药的研究开发产生了重大的影响。2003年，世界生物技术产业市场销售额约894亿美元，预计到2007年，其市场销售额将达1296．5亿美元。现代生物技术产业既是最具影响的高新技术新兴产业带，又是最有生命力的经济增长链。现代生物技术与新药开发、疾病预防、农业中的各种改良、生态系统恢复、生物多样性的保护、生物资源的可持续利用等众多与人类生产、生活息息相关的领域有着千丝万缕的联系。

在基因改良农作物方面，白1996年第一个转基因农作物上市以来，美国转基因作物种植面积从1．5X106hm2扩大到2002年的

3．9X107hm2，约占世界种植总面积的66％，是转基因作物的最大产地和市场。而且，转基因作物种类繁多，但最主要的还是转基因人豆，其种植面积达2．42X107hm2；其次是玉米(1．28X107hm2)和棉花(4．1X106hm2)。一方面，转基因作物的种植面积在逐年增加；另一方面，转基因作物相对传统农作物的种植比率也在逐渐增加。这表明农产对转基因作物的接受度也在逐渐增强。此外，转基因的甜菜、南瓜及木瓜等也是美国普遍种植的作物，其中50％以上属于转基因的抗病毒品种。现代应用生物技术杀虫剂则约占农业应用生物技术市场的15．7％，2000年的市场销售额约2．7亿美元，预计2010年市场销售额可达2．9亿美元，年增长率为6．1％。现代生物技术产业急剧上升的原因是源于现代生物技术的创新手段及新产品的层出不穷。预计到2010年，美国现代生物技术产品中，农业及特殊用途化工产业的销售额将达66亿美元。2003年，在问卷调查的]031家企业中，有128家(占12％)现代应用生物技术企业从事与农业生物技术相关的活动，其中63％的企业从事与植物及种苗相关的研究，41％的企业进行与家畜相关的研究，而进行水产相关研究的占16％。这些农业生物技术企、，k的研究工作经费投入相当高，平均占净销售额的34．2％。农业生物技术企业对研究的大规模资金投入反过来又推动了农业生物技术的长足发展。这样，两者相辅相成、相互推动，形成良性循环，为农业生物技术的发展提供了广阔的空间。

转基因作物的发展虽有明显的造福人类的一面，但也具有潜在的危险性。研究人员对现代生物技术潜在生物学和生态学危险提出了许

多疑问。例如，转基因作物由于具备抗虫、抗除草剂等性状，其自身是否可能成为杂草?抗病毒作物的基因是否可能与其他病毒重组，而产生超级病毒?转基因作物是否影响生物多样性等。我国政府十分重视生物安全问题，在全球环境基金和联合国环境规划署的支持下，国内已经完成了《生物安全国家框架》的编制工作。通过《生物安全国家框架》的编制，确定了生物安全领域的立法计划、管理措施以及有关管理模式，并制定了风险评估、监测及加强生物安全科研等措施。国内科学家夏敬源等1999年在《棉花学报》上发表文章，论述的是对种植的转基因抗虫棉进行有效监测方面的内容。研究人员得到的结论是正负效应均有，据报道，在负效应方面，转基因抗虫棉对优势寄生性天敌有严重的危害。因此，谨慎对待转基因作物的大面积推广，加大对生物安全研究工作的投资力度，及时跟踪对已批准商品化种植的转基因作物的监测，广泛开展国际合作，对推动现代生物技术的健康发展，有效的保护生物多样性和人类健康都是大有裨益的。

现代生物技术药物将成为21世纪制药业的支柱。目前与现代生物技术制药直接相关的最新领域包括：组合化学、药物基因、蛋白质组学、基因治疗、功能抗原学、生物信息学、高通量筛选和基因组学等。这些技术都将在不久的将来对现代生物技术制药产业产生决定性的影响。1997年，HGS公司宣布申请第一个由基因组学发现的蛋白候选药物——骨髓前体细胞抑制因子I(MPIF-1)进入临床阶段，用于使癌症病人能接受更高强度的化疗。该候选药物的发现就是综合了基因组学、生物信息学和高通量筛选的典型范例。

现代生物技术的发展受到了人们的普遍关注，更有许多专家将21世纪称为生命科学的世纪，将现代生物技术产业称为2l世纪的朝阳产业。一方面由于现代生物技术发展迅速，应用广泛：另一方面是由于现代生物技术具有其他技术无法比拟的优越性。现代生物技术制药在现代医药行业中发展速度最快，而目前在现代生物技术医药行业中发展势头强劲的是与基因相关的产业，国际上在这方面投资增长很快。农业生物技术的推广令人瞩目，以转基因生物为主。轻工食品行业不断利用现代生物技术开发多种新产品。其他现代生物技术产品中，有利用现代生物技术开发的生物化工新产品，有环境保护和治理所使用的现代生物技术及制品，还有使用现代生物技术提取稀有矿物质等。就现代生物技术的发展趋势来看，将主要体现在以下5个方面： 1、 基因重组操作技术将进一步完善。

2、基因工程药物和疫苗的研究开发将会迅猛前进，许多目前用药物无法治疗的疾病将被攻克。

3、转基因动植物会取得重大突破，人类将不冉面临食品短缺的问题。 4、生命基因组计划将在许多领域展开，后基因组学和蛋白质组学将是研究与开发的重点。

5、基因治疗将会取得重大进展，有可能给整个疾病的预防和治疗领域带来一次革命。

总之，中国把发展现代生物技术领域的研究作为国家高新技术研究发展计划中的重点资助领域。正在进行的现代生物技术研究与开发包括基因工程药物、重组疫苗、抗体工程、蛋白质工程、转基因

动植物、农业微生物工程、疾病的生物技术治疗等方面。这些项目实施以来，已经取得了令人欣喜的成就。只要在经营管理、资金投入、设备更新、产品创新、人才培养等方面下大力气，发挥基础学科方面的传统优势，调动一切积极因素，奋起直追，中国应该也完全能够抓住这一难得的机遇，跨入现代生物技术产业强国之列。 六、广西生物技术发展现状：

（一）有机肥的发展状况 ： 广西作为有机肥料资源十分丰富的地区，仅作物秸杆、泥炭、蔗渣、粪尿等有机肥资源，年测算就达16485万吨之多，这些都是构成生物有机肥料的主体。因此，合理开发和利用广西丰富的有机肥料资源，推进和实现生物有机肥产业化发展，将是我区农业可持续发展的一条重要途径。 广西是一个以农业为主的省份，农业人El 占全区总人口数的82％。长期以来，我区农业还是主要依靠大量施用化学肥料来换取农业的高产出，化肥在农业生产资料投入中长期占主导地位。不可否认，化学肥料对现代农业的发展功不可抹，但长期大量使用化肥也给农业自身带来了许许多多的问题，诸如耕地土壤受到污染，土壤微生态系统受到破坏，土壤板结，地力下降及水体、环境污染等，近几年来，随着我区生态农业、有机农业及现代农业示范园区的建设和发展，一些新的肥料产业得到了发展机会，使农业生产在施肥用肥结构上发生了一定的变化，由原来单一施用无机化肥，向有机、无机、生物等相结合的复合型方向转变。生物有机肥料作为一种生态型肥料，由原先的研究、试验阶段，逐步转向产业化发展阶段，相继出现一些基本具备开发、生产、推广

生物有机肥料的产业化生产企业。目前，这样的企业全区共有10家左右，但年产量不足10万吨。企业开发的产品主要包括生物有机肥、微生物肥料等。一些企业的产品已获得部省级等相关管理部门的认可。但从总体情况来说，广西在生物有机肥料产业化发展方面尚处于起步阶段，还需着手解决许多存在的问题。

(二) 广西生物能源发展状况：广西木薯、甘蔗资源充分利用，有望建成全国最大生物能源基地。为进一步推动我国生物产业发展，促进产业化工作，国家发改委编制并于(2007年4月8日)转发了国家《生物产业发展“十一五”规划》。规划中指出要开展以甜高粱、木薯等非粮食作物为原料的10万吨级燃料乙醇示范工程，建设年产万吨级植物纤维燃料乙醇示范线。而广西是全国最大的木薯种植基地，种植面积和鲜木薯产量均占全国总产量的60%左右。目前广西木薯干片产量约为153万吨/年，合计市场供应量约为200万吨/年。预计今年下半年广西地区木薯酒精生产厂家产能将达到40万吨/年，木薯需求量约为110万吨/年；加工业生产的木薯淀粉、乙醇年产量分别为35万吨和12万吨，各占木薯类全国总产量的80%以上。由于四川地区大部分酒精厂家主要从广西采购木薯，年采购量约为50万吨，加上广西地区木薯用于生产淀粉的用量较大，这使市场需求供应量有所不足，以致木薯进口量出现连年大幅增长。 广西政府提出，“十一五”期间，广西争取用3-5年的时间，实现全区鲜木薯年产量达到1800万吨，年产淀粉300万吨，乙醇100万吨，变性淀粉50万吨。

使广西以木薯、甘蔗为原料生产的淀粉和乙醇年总产量占全国总产量的1/2以上，把广西建成为全国最大的生物能源生产基地。

我区具有南亚热带的特色生物资源优势和连接西南、华南、中南与东盟大市场枢纽的区位优势，木薯、甘蔗等非粮型能源作物资源在全国名列前茅，已经被国家确定为第一个以木薯等非粮原料生产燃料乙醇并推广车用乙醇汽油使用的试点省区。拥有三金药业、田园生化、广西中粮、可口可乐（广西）、易多收生物、明阳生化、梧药集团等一大批超亿元的龙头企业。目前全区包括生物燃料乙醇、生物柴油、中成药、蔗糖、绿色食品和保健品产业、花卉园艺产业、茶业、林业等生物能源、生物医药、生物制造及生物农业在内的生物产业已初具规模。我区已经有多家企业在泰国、越南、菲律宾、印尼、柬埔寨等国家建立木薯甘蔗原料生产基地、育种试验基地和生物能源生产基地，多家科研机构到越南、泰国等国家建立国际中草药种植示范合作等。但是，我区生物产业加快发展还面临一些亟待解决的问题，主要表现在：一是生物产业自主创新能力薄弱，原创性技术和产品少，高素质人才缺乏，生物科技成果转化率低。二是生物资源保护、开发、利用的措施不完善。三是促进生物产业加快发展的机制尚未形成，政策和市场环境不完善。因此，必须通过构建完善的产业体系、科技支撑体系、市场体系和发展环境，形成促进产业发展的地方政策，引导和支持我区生物产业健康快速发展。 七、现代生物技术的社会伦理问题

现代生物技术与传统生物技术的最显著区别在于前者是在基因水平上进行操作，改变已有的基因，改良甚至创造新的物种。这是一项亘古未有的崭新创举，所以这一新技术将会带来什么后果无人知晓，这就是现代生物技术自问世以来一直备受关注、争议颇多的根本原因。近年来，从技术的层面上讲，人们主要关心以下两个问题：①外源基因引入生物体特别是人体后，是否会破坏调节细胞生长的重要基因：是否会激活原癌基因，出现一些人们难以预料的后果；②基因工程是否会导致极强的难以控制的新型病原物的出现。尽管这两个问题目前尚无明确的答案，但世界各国政府都对基因操作制定了严格的规则却已成事实。

参考文献：《生物技术概论》、《生物学》、《生物工程》