生物技术概论考察论文.doc

成 绩： 中国矿业大学2011-2012（1）年度生物技术概论期终考查论文论现代生物技术与人类的五大危机 作 者： 学 院：学 号：教 师： 中国矿业大学二一一年十月论现代生物技术与人类的五大危机 摘要：随着社会经济的发展以及人口的不断增长,人类面临着包括粮食危机、能源危机、资源危机、环境污染以及身体健康等五大危机。要解决以上问题,可以从非生物资源的利用过渡到利用无限的生物资源。在生物资源的利用中,现代生物技术有着不可替代的作用。在解决人类面临的各种资源危机中现代生物技术更发挥着不可替代的作用。现代生物技术包括基因工程，细胞工程，酶工程，发酵工程，蛋白质工程等。近年来，现代生物技术领域的研究和开发取得了显著的成果，使得现代生物技术成为了一门分支众多、涉及诸多学科的综合性技术。这为人类解决面临的五大危机提供了更好的方法。关键词：现代生物技术 五大危机 微生物 正文：（一）现代生物技术与粮食 “民以食为天”，粮食问题是一个国家经济健康发展的基础。目前，世界人口已达70亿，而耕地面积不但不会增加，反而有减少的趋势。所以在今后的发展中如何满足人们对粮食增加的需求，将是各国政府首先要解决的问题。而现代生物技术就给我们提供了一个很好的途径。 首先，现代生物技术可以提高农作物的产量及其品质（1）培育抗逆作物的优良品系 通过基因工程技术对生物进行基因转移，使生物体获得新的优良品性。如转基因植物，它们通常具有抗寒、抗旱、抗盐、抗病虫害等抗逆性。这些植物将大大的增加粮食的供给。（2）植物种苗的工厂化生产 利用细胞工程技术对优良的品种进行大量的快速无性繁殖，实现工业化生产。植物细胞具有全能性，一个植物细胞犹如一株潜在的植物。利用植物的这些特性，可以从植物的根、茎、叶、果、穗、胚珠、胚乳、花药、或花粉等植物器官或组织中取得一定量的细胞，进行无性繁殖。这项技术还能培育出不带病毒的脱毒苗。（3）提高粮食品质 生物技术除了可培育高产、抗逆、抗病虫害的新品系外，还可以培育品质好、营养价值高的作物新品系。例如将菜豆储藏蛋白基因转移到向日葵中，使向日葵种子含有菜豆储藏蛋白。利用转基因技术培育番茄可延缓其成熟变软，从而避免运输中的破坏。大米是我们的主要粮食，含有人体不能合成的八种必须氨基酸，但其蛋白质含量却很低。人们正试图将大豆储藏蛋白基因转移到水稻中，培育高蛋白质的水稻新品系。（4）利用微生物增产 微生物在提高土壤肥力、改进作物特性（如构建固氮植物）、促进粮食增产、防治粮食作物的病虫害、防止粮食霉腐变质以及把多余粮食转化为糖、单细胞蛋白、各种饮料和调味品等方面，都可大显身手。其次，我们也可以利用现代生物技术大力发展畜牧业。如利用转基因技术将动物优良品系有关的基因转移到动物体内，使动物获得新品系。 （二）现代生物技术与能源我们日常生活中的每一个方面，包括衣、食、住、行都离不开能源。目前，石油和煤炭是我们生活中的主要能源。然而，地球上的这些化石能源是不可再生的，也终将枯竭。寻找新的替代能源将是人类面临的又一重大课题。而生物能源却是最有希望的新能源之一。其中又以乙醇最有希望成为新的替代能源。远古时候人们就已经开始了乙醇的发酵生产了。但由于它使用谷物作为原料，且发酵率低，成本较高，不适合能源生产。于是科学家希望找到一种微生物利用杂草、木屑等来生产乙醇。微生物在能源生产上有其独特的优点：把自然界蕴藏量极其丰富的纤维素转化成乙醇。据估计，我国年产植物秸秆多达56亿吨，如将其中的10进行水解和发酵，就可生产燃料酒精700800万吨，余下的糟粕仍可作饲料和肥料，以保证土壤中钾、磷元素的正常供应。目前已发现有高温厌氧菌例如Closiridiumthermocellum（热纤梭菌）等能直接分解纤维素产生乙醇。利用产甲烷菌把自然界蕴藏量最丰富的可再生资源“生物量”（biomass）转化成甲烷。这是一项利国、利民、利生态、利子孙的具有重大战略意义的措施。利用光合细菌、蓝细菌或厌氧梭菌类等微生物生产“清洁能源”氢气。通过微生物发酵产气或其代谢产物来提高石油采收率。研究微生物电池并使之实用化。现代生物技术还可用来提高石油的开采率。在石油的开采过程中加入能分解蜡质的微生物后，利用微生物分解蜡质使石油流动性增加而提高产量。 （三）现代生物技术与资源随着世界人口的增多，全世界的可利用资源越来越少。这给各个国家的发展带来了巨大的阻力。而现代生物技术就是一个很好的突破口。例如微生物。微生物能将地球上永无枯竭之虞的纤维素等可再生资源转化成各种化工、轻工和制药等工业原料。这些产品除了传统的乙醇、丙酮、丁醇、乙酸、甘油、异丙醇、甲乙酮、柠檬酸、乳酸、苹果酸、反丁烯二酸和甲叉丁二酸等外，还可生产水杨酸、乌头酸、丙烯酸、己二酸、丙烯酰胺、癸二酸、长链脂肪酸、长链二元醇、2，3-丁二醇、-亚麻酸油和聚羟基丁酸酯（PHB），等等。由于发酵工程具有代谢产物种类多、原料来源广、能源消耗低、经济效益高和环境污染少等优点，故必将逐步取代目前需高温、高压、能耗大和“三废”严重的化学工业。 微生物在金属矿藏资源的开发和利用上也有独特的作用。第九章中已述及的细菌沥滤技术，就可把长期以来废弃的低品位矿石、尾矿、矿渣中所含的铜、镍、铀等十余种金属不断溶解和提取出来，变成新的重要资源。 （四）现代生物技术与环境 自20世纪70年代人们才开始逐渐认识到，人类对环境的过度利用严重地破坏了地球的生态环境，仅靠自然界的生物作用再也不能保持地球环境的生态平衡。如何除去、处理、分解过去几十年并且现在仍在不断产生的大量垃圾以及积存的大气、土壤、水体中的有毒物质，是人类面临的严峻挑战。利用生物技术来治理环境污染，具有处理效率高、运行成本低、不存在二次污染等优点，因而受到了人们的极大关注。 传统的化学工业生产过程大多在高温高压下进行，呈现在人们面前的几乎都说你大烟囱冒浓烟的景象。这是一个典型的耗能过程并带来环境的严重恶化。如果改用生物技术来生产，不仅可以节约能源还可以避免环境污染。例如用化学方法生产农药，不仅耗能而且污染环境，但是改用苏云金杆菌生产毒性蛋白，既可节约能源而且该蛋白对人体无毒。我们还可以利用微生物来降解污染物，而且微生物在治理环境污染方面战功赫赫。如利用微生物肥料、微生物杀虫剂或农用抗生素来取代会造成环境恶化的各种化学肥料或化学农药；利用微生物生产的PHB制造易降解的医用塑料制品以减少环境污染；利用微生物来净化生活污水和有毒工业污水；利用微生物技术来监察环境的污染度，例如用艾姆氏法检测环境中的“三致”物质，利用EMB培养基来检查饮水中的肠道病原菌等。 （五）现代生物技术与健康医药生物学技术是生物技术领域中最活跃的领域，它是探索妨碍人类健康的因素和提高生命质量的最有效的手段。生物技术在医药领域的应用涉及到新药的开发、新诊断技术、预防措施级新的治疗技术。（1）开发制造奇而又贵重的新型药品 利用基因工程来生产药物，如人胰岛素，抗生素等。这些药物能够治疗一些疑难杂症，大大提高了人们的生活质量。（2）疾病的预防和诊断 利用细胞工程技术可以生产单克隆抗体。单克隆抗体既可用于疾病的治疗，有可用于疾病的诊断。如用于肿瘤治疗的“生物导弹”，就是将治疗肿瘤的药物与抗肿瘤细胞的抗体联结在一起，利用抗体与抗原的亲和性，使药物集中与肿瘤部位以杀死肿瘤细胞，减少药物对正常细胞的毒副作用。利用基因工程还可以生产诊断用的DNA试剂，称之为DNA探针，主要用于诊断遗传性疾病和传染性疾病。（3）基因治疗 导入正常的基因来治疗由于基因缺陷引起的疾病，一直是人们长期以来追求的目标。目前，已有涉及到恶性肿瘤、遗传病、代谢性疾病、传染病等多个疾病的基因治疗方案在美国通过了审查。这标志着人类疾病基因治疗的开始。（4）人类基因组计划 人类基因组计划的任务是破译人类的“生物密码”人类染色体内包含的数以万计的基因。当今世界上，癌症和肿瘤还被认为是较难医治的疾病，乳腺癌、骨癌等一部分癌症与遗传基因有关，破译了人类的“生物