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現代生物技術范文1
林木組培培養是采用林木的器官和組織作為外植體進行苗木快速繁殖的技術,目前可以通過組織培養繁殖的木本植物多達120余種,并且逐年在增加。美國1978年已經使用火炬松組培苗進行小范圍造林,1983年其里格斯苗圃林木組培苗的生產規模就達到100萬株,德國、法國、加拿大和巴西等國家對云杉、楊樹、桉樹等樹種的組培方面也進行了較為系統的研究,并投入了工廠化生產。我國于20世紀70年代開始了林木組織培養研究。通過科研工作者的不懈努力,先后分別有楊樹、桉樹、馬尾松、泡桐、杉木、濕地松、馬褂木、柚木和桑樹等樹種通過組織培養成功獲得再生植株。目前,我國的林木組織培養育苗研究已從實驗室研究進入工廠化生產階段,分別華北和華南建立了具有國際先進水平的組織培養育苗工廠,僅中國林業科學院在湛江的南方桉樹中心,年產桉樹組培苗就達到300萬株。
2林木轉基因育種
基因工程是生物技術五大工程之一,是生物技術的核心,基因工程育種的原理是將目的基因片段整合到到相應的受體植物細胞的染色體中,改變受體植物的DNA組成,進而改變林木自身的相關性狀,產生新的有利性狀,轉基因為林木遺傳改良提供了一條全新的途徑。基因工程技術與常規雜交育種和純合育種相結合,可以大大縮減育種周期,加快林木育種進程,可以有效打破遠緣雜交不親和的生殖隔離障礙,創造新物種和選育新品種,對優質人工林的營造和生態環境保護具有重要意義。近年來,基因工程在林木育種工作中開始大量應用,其中主要技術有基因片段的分離與鑒定、植物細胞遺傳轉化和轉基因植株的鑒別等。目前我國的林木基因工程育種研究取得了較大進展,已經有幾十種樹木如楊樹、火炬松、花旗松、白云杉、核桃、刺槐、麻櫟、桉樹、蘋果、羅威云杉等先后進行了基因工程研究,已經獲得轉基因植物的有楊樹、核桃、柳樹、松樹、蘋果、李和葡萄等。研究領域主要有抗病蟲害、抗除草劑、抗逆性、花色花期調控等基因,其中抗蟲基因工程已經取得突破性進展,培育的抗蟲轉基因楊樹新品種已實現商品化生產。
3林木分子標記輔助育種
遺傳標記是指能穩定遺傳,容易識別的遺傳學特征,包括形態特征、細胞學特征、生化特征和分子標記等。分子標記是在分子生物學基礎上發展起來的一項技術,已經廣泛應用于生命科學研究的各個領域,由于DNA分子具有多態性,能體現生物的基因特征,常作為分子標記的遺傳標記。目前,在林木育種工作中用的分子標記手段主要有4種,分別是限制性片段多性(PFLP)、隨機擴增多態性(RAPD)、擴增性片段多態性(AFLP)和簡單重復序(SSR)等。在林木遺傳改良中,分子標記主要用于種質鑒定、遺傳多樣性分析、遺傳連鎖圖譜構建、分子標記輔助選擇、)重要經濟性狀基因定位等方面。目前,借助分子標記技術,楊樹、桉樹、松樹等主要經濟樹種已經建立了遺傳圖譜,通過遺傳圖譜能識別遺傳標記的具置,可以對樹高、胸徑、材積、干形等指標進行定位研究,遺傳圖譜對林木育種工作有極大的促進作用,有利于優良品種的定向選育與培養。隨著分子標記技術的發展和應用成本的不斷降低,作為一種行之有效的遺傳標記,在現代林木遺傳育種研究中發揮著越來越重要的作用。
4林木次生代謝物質生產
現代生物技術范文2
關鍵詞 高中生物教育 現代生物技術 作用 內容 建議
中圖分類號:G633.91 文獻標識碼:A
1現代生物技術教育的作用
1.1開拓學生的視野
由于現代生物技術的學習內容會涉及到眾多現代生物技術的理論研究成果,尤其是基礎理論,所以會一定程度上開拓學生的生物學視野。例如學習胚胎工程一定會涉及和卵子細胞的發生過程和激素調節、受精作用機制、胚胎發育過程等;學習克隆技術就一定會涉及細胞的全能性、分化與脫分化機制、細胞的核與質相互作用等原理。如此種種原理的學習,除了會增加學生的生物學知識,還會啟發其進一步思考生物學未來發展方向,提高其創新思維,開拓其視野。
1.2增強科技意識
由于生物科學研究領域涉及面較廣,包括農學、醫學、環境科學等方面,所以在其研究日益加強的同時,應用科學也必將得到發展,反過來也可以從應用科學中汲取最新研究成果,為理論研究提供素材。例如,“水稻基因組計劃”的實施會對新世紀農業的發展影響深遠,更會很大程度上緩解全球各地都面臨的糧食問題。除此之外,生物科學還對全球人口問題、資源短缺、食品健康等問題影響深遠,只有通過將生物科學轉化為絕對生產力,才能讓生物技術徹底造福人類,促進社會進步。借助于生物教育,學生會系統了解到科技的內涵,并掌握生物科學對人類生產生活的重要性,促進學生對生物科學的熱愛。
1.3提升對科技和社會發展的認識
在國家之間綜合國力競爭日益激烈的今天,科技間的較量無疑是核心之爭,各國爭相發展本國的優勢產業,其中生物技術的發展更是重中之重,甚至掀起了一股生物技術革命的熱潮,是上世紀繼蒸汽機和電能應用以來的重大科技變革,為世界發展史翻開了嶄新的一頁。在人類認識世界和改造世界的過程中,生物技術已被應用于資源短缺、環境污染、人口增加、生態破壞等各個重大問題的解決中。在此過程中,生物技術不斷得到發展,糧食問題得到解決、人們的健康狀況得以改善、生活質量得以提高,傳統產業的種種弊端得以轉變,更大大促進了經濟的增長。展望未來,新世紀生物技術必將成為國民經濟發展中的重要推動力,更能有效促進我國可持續發展戰略的實施,并與信息技術一同成為經濟發展的支柱,在新世紀高新技術領域中占有重要地位。對于高中生物教育而言,學生們對現代生物技術的初步了解和進一步展望都會助于他們今后在人生道路上更好的面對挑戰,增強其辯證性思維,以迅速融入社會。
2現代生物技術在高中生物課程中的內容
根據教育部制定的普通高級中學《生物課程標準》(2003年)的規定,此階段的現代生物技術課程包含36個課時,內容必須涉及到基因工程、克隆技術、胚胎工程、生物技術的安全性和倫理問題這四部分。其中基因工程包括簡述基因工程的誕生、原理、技術、應用及蛋白質工程;克隆技術包括動物的細胞培養、植物的組織培養、體細胞克隆,并舉例說明細胞融合與單克隆抗體;胚胎工程包括動物胚胎發育的基本過程,胚胎工程的理論基礎、應用及胚胎干細胞的移植等;最后一部分包括基因生物的安全性、生物武器對人類的威脅、生物技術中的倫理問題等。
3現代生物技術在高中生物課程中的教學建議
現代生物技術是隨著社會各層面的發展而不斷變化的,因此教師在教學過程中一定要持續關注最新研究成果,不斷更新生物技術的最新進展,以豐富自身的知識儲備,教給學生最及時科學的知識。另外除了教師的努力外,還應該培養學生自己探索的能力,教師可以引導學生查閱相關資料,可以通過報紙、雜志、網絡等多種渠道探索,及時掌握現代生物技術的最新研究發現。當學生有了一定的知識儲備時,教師可以組織學生開展簡單的專題報告,通過口頭辯論、小型研究論文等方式進行。
除此之外,在信息技術高度發達的當今社會,教師可以指導學生選擇有效的網絡資源進行研究,除了在日常的課堂教學中將網絡搜集而來的材料整理制作成課件,以節省教學時間、提高教學效率,還可以在課外為學生提供其他自學的方式,如教會學生使用搜索引擎、關鍵詞、相關網站等,提高學生的自主學習能力;或者教師可以就某一基因工程為專題,首先提供給學生部分網址,其次鼓勵學生自己搜集有關材料,在此過程中學生不僅強化了自己的知識理解力,而且學會了新的探索方式。另外,處理課堂教學的種種方式外,還應該增加學生的實踐能力。如果可以,校方可以組織學生到附近的研究單位和工廠進行實地參觀生物技術的生產車間或實驗室,學生可以親自觀察或體驗應用過程;或者可以邀請相關的專家學者就某一專題做一次研究報告,向全體師生展示現代生物技術的最新研究成果及其發展前景。這樣的實踐經驗遠比單純的課堂教學效率更有效、記憶更加深刻,也更能激發學生的學習興趣和探索未知的好奇心。
4結語
綜上所述,在現代生物技術日益發展的時代,其對社會發展的方方面面都意義重大,如果在高中教育中能夠普及現代生物技術,必將對學生今后的生活學習做好充足的準備,也將從整體上促進社會的進步。
現代生物技術范文3
關鍵詞:生物技術;倫理問題;思考
中圖分類號:Q81 文獻標識碼:A
文章編號:1009-0118(2012)07-0199-01
21世紀是生命科學的世紀,生物技術的發展對人類和社會的影響深遠。而生物技術引發的倫理問題,已成為世界的焦點議題。如何合理的應用生物技術造福人類和社會,是眾多學者和科學家急需解決的問題。
一、現代生物技術研究的新進展
進入21世紀,生物技術正處于發展成熟階段,生物技術的應用已經滲透到我們生活中許多與生物無關的角落。生物技術的發展至今已經揭示了許多生命現象的本質及其規律,但生命現象極其復雜,目前仍有許多課題有待深入研究和探索。目前在克隆、胚胎干細胞、轉基因食品、人類基因組計劃、組織工程等研究和實際應用等領域取得了成果。
(一)克隆技術??寺≡馐菬o性繁殖,即由同一個祖先細胞分裂繁殖而形成的純細胞系,該細胞系中每個細胞的基因都是相同的??寺〖夹g首先用于動物,動物克隆就是通過無性繁殖方式,由動物細胞產生的遺傳形狀相同的動物個體。克隆羊多莉是首例克隆成功的動物。動物克隆為我們進一步揭示生命的奧妙及人類的自我認識展現了全新的視野。
(二)胚胎干細胞。干細胞是生物體在生長發育過程中起“主干”作用的高度未分化細胞,它具有自我更新、高度增殖和多向分化的潛能。干細胞分為三大類:全能干細胞、多能干細胞和專能干細胞。全能干細胞之所以全能,是指它可以分化成人體全部細胞類型,進而構建心、肝、腎、肺等多種組織和器官,最終發育成一個完整的個體。全能干細胞再進一步分裂、分化中又形成了各種多能干細胞。多能干細胞具有分化為多種細胞組織的潛能,但是卻失去了發育成完整個體的能力。
(三)轉基因食品。轉基因食品是利用生物技術將某些生物的基因轉移到其他物種中去,從而改造生物的遺傳物質,使其在性質、消費品質等方面向人類所需要的目標轉變。以轉基因生物為直接食品或以這種生物為原料,加工出來的食品都被稱為轉基因食品。轉基因食品在歐美應進入人們的日常生活中。有資料表明,在歐洲,玉米鉆心蟲每年要毀壞4000萬噸玉米,占世界玉米總產量的7%,但是如果把分離出來的抗鉆心蟲基因植入玉米中去,就可培育出抗蟲害的玉米,這種玉米就是轉基因食品。
二、現代技術發展引發的倫理問題
(一)關于克隆人的爭議。從“多莉”羊的克隆成功,待幾年來其他克隆動物的嘗試,克隆技術正不斷發展。目前科學界把對人體的克隆分為治療性克隆和生殖性克隆??茖W界和倫理界對治療性克隆普遍支持。但生殖性克隆,即克隆完整的人則遭到很大的抵制??寺∪私o倫理道德方面帶來了巨大的沖擊,對現有的社會關系、家庭結構造成了巨大的沖擊。另外,克隆人的身份難以認定,使人倫關系發生模糊、混亂乃至顛倒,進而沖擊傳統的家庭觀以及權利與義務觀。
(二)胚盤干細胞研究中的生命倫理問題。由于胚盤干細胞的制備是離不開人類卵子、胚盤以及克隆技術的,而卵子與胚盤在一些不同的國家和宗教界被視為是生命的起源,與活著的嬰兒沒有什么不同,所以在許多國家是被嚴格禁止的。堅持認為可以用人類胚胎做實驗的人認為:1、早期胚胎僅是一團細胞,尚難稱其為人的一條生命,從胚泡內細胞培養成人的胚胎干細胞,并沒有殺死細胞,只是改變細胞的命運;2、培養胚盤干細胞是用于治療現在還無法治愈的組織壞死性疾病,讓病人恢復健康,完全是合乎人類倫理道德。
(三)轉基因食品的潛在危險。對轉基因食品發展有兩種態度:支持者極力宣傳其帶給人類充足的糧食和新型抗病蟲策略;反對者則強調人為地用基因技術改變神武,會給人體健康和環境帶來危害?;虮磉_調控是個復雜的生命現象。目前,人類對基因的活動實施了解還不夠透徹,還沒有十足的把握控制基因中組后的結果。1993年英國的一份報告列出了一些人們對于轉基因食品應用的來努力方面的主要擔憂:1、人類基因轉入食品動物,如將人類基因因子與凝血的蛋白質的基因轉入綿羊中;2、某些宗教團體禁止食用的動物基因轉入他們通常食用的動物中,這可能觸怒猶太人和穆斯林,列入將豬的基因轉入綿羊;3、動物基因轉入植物中,可能會引起一些素食者的特別關注。
三、現代生物技術發展存在的倫理問題對策
現代生物技術的飛速發展,引發諸多倫理問題,發人深思。為了促進生物技術的和諧發展,應采取相應對策和措施??茖W預言,21世紀是生物技術發展的黃金時期,全國普及大眾倫理學知識尤為重要,設置倫理學咨詢機構,利用各種媒體宣傳倫理學知識,增強大眾的倫理學意識,提高全民族的整體倫理水平。同時,我們還應改變傳統倫理觀念,發展中國特色的生命倫理學。總體上,生命倫理學應和國際生命倫理學保持一致,但又要保持中國的特色。另外,培養生命倫理專業人才,解決人才匱乏的局面。生命倫理學的發展任道重遠,生命倫理學人才匱乏問題需要解決,設置生命倫理學專業,加快專業人才培養規模勢在必行,特別應注重研究生、博士生的培養。
四、結語
現代生物技術的高速發展再給人類和社會帶來積極影響的同時,必然會出現各種各樣的問題。其中,導致的倫理問題尤其受人們的重視。我們應該正確看待這些問題的發生,并應用學習的科學知識盡力將其引導到好的方面發展。因此,我們任道而重遠,希望通過我們的努力使現代生物技術應用給人類帶來更多的實惠。
參考文獻:
[1]傅繼梁.基因組研究引發的倫理思考[J].科學,2002,54(3):30-31.
現代生物技術范文4
1.生物制藥現狀
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。如應用基因工程抗體抑制腫瘤,應用導向il-2受體的融合毒素治療ctcl腫瘤,應用基因治療法治療腫瘤(如應用γ-干擾素基因治療骨髓瘤)?;|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 神經退化性疾病 老年癡呆癥、帕金森氏病、腦中風及脊椎外傷的生物技術藥物治療,胰島素生長因子rhigf-1已進入ⅲ期臨床。神經生長因子(ngf)和bdnf(腦源神經營養因子)用于治療末稍神經炎,肌萎縮硬化癥,均已進入ⅲ期臨床。
美國每年有中風患者60萬,死于中風的人數達15萬。中風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已證明對中風患者的腦力能有明顯改善和穩定作用,現已進入ⅲ期臨床。genentech的溶栓活性酶(activase重組tpa)用于中風患者治療,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、風濕性關節炎、多發性硬化癥、紅斑狼瘡等。風濕性關節炎患者多于4000萬,每年醫療費達上千億美元,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抗體用于治療風濕性關節炎,有效率達80%。chiron公司的β-干擾素用于治療多發性硬化病。還有的公司在應用基因療法治療糖尿病,如將胰島素基因導入患者的皮膚細胞,再將細胞注入人體,使工程細胞產生全程胰島素供應。
4 冠心病 美國有100萬人死于冠心病,每年治療費用高于1 170億美元。今后10年,防治冠心病的藥物將是制藥工業的重要增長點。centocor′s reopro公司應用單克隆抗體治療冠心病的心絞痛和恢復心臟功能取得成功,這標志著一種新型冠心病治療藥物的延生。
基因組科學的建立與基因操作技術的日益成熟,使基因治療與基因測序技術的商業化成為可能,正在達到未來治療學的新高度。轉基因技術用于構造轉基因植物和轉基因動物,已逐漸進入產業階段,用轉基因綿羊生產蛋白酶抑制劑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基因動、植物將成為未來制藥工業的另一個重要發展領域。
2.生物制藥展望
今后10年生物技術將對當代重大疾病治療劑創造更多的有效藥物,并在所有前沿性的醫學領域形成新領域。目前熱門的藥物生物技術如下:
表1 熱門藥物生物技術
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 10 sod 1
重組可溶性受體 6 其他 56
反義藥物 6 總數 284
生物學的革命不僅依賴于生物科學和生物技術的自身發展,而且依賴于很多相關領域的技術走向,例如微機電系統、材料科學、圖像處理、傳感器和信息技術等。盡管生物技術的高速發展使人們難以作出準確的預測,但是基因組圖譜、克隆技術、遺傳修改技術、生物醫學工程、疾病療法和藥物開發方面的進展正在加快。
除了遺傳學之外,生物技術還可以繼續改進預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。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。
除了解決傳統的細菌和病毒問題之外,人們正在開發解決化學不平衡和化學成分積累的新療法。例如,正在開發之中的抗體可以攻擊體內的可卡因,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易問題具有重大影響。
各種新技術的出現有助于新藥物的開發。計算機模擬和分子圖像處理技術(例如原子力顯微鏡、質量分光儀和掃描探測顯微鏡)相結合可以繼續提高設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計的得力工具。藥物與使用該藥物的生物系統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dennis noble的虛擬心臟模擬系統了解心臟藥物的機理和臨床試驗觀測結果的意義。這種方法到2015年可能會成為心臟等系統臨床藥物試驗的主流方法,而復雜系統(例如大腦)的藥物臨床試驗需要對這些系統的功能和生物學進行更為深入的研究。
到下世紀初生物技術藥物的種類數目尚不會超過一般藥物的總數,但生物技術制藥公司總數將超過前10年的6倍。目前主要生物技術公司多分布在美國,如amgen,genetics institute,genzyme,genentech和chiron,還有biogen也發展較快。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。經上市的生物技術藥物主要含3大類,即重組治療蛋白質、重組疫苗和診斷或治療用的單克隆抗體。
藥物的研究開發成本目前已經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藥工業對技術的進步進行巨大的投資,以增強醫藥工業的長期生存能力。綜合利用遺傳圖譜、基于表現型的定制藥物開發、化學模擬程序和工程程序以及藥物試驗模擬等技術已經使藥物開發從嘗試型方法轉變為定制型開發,即根據服藥群體對藥物反應的深入了解會設計、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患者排斥但有可能被多數患者接受的藥物。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。如果這種技術趨于成熟,可以對制藥工業和健康保險業產生重大影響。
現代生物技術范文5
【關鍵詞】環境檢測;現代生物技術;應用
1 現代生物技術概述
現代生物技術主要指的是以DNA技術基礎的一系列生物高新技術的總稱,包括基因工程、細胞工程、微生物工程、酶工程、蛋白質工程、生物修復技術等?,F代生物技術產業其開發周期較短,效益較高,在上世紀七十年代,現代生物技術已經進入大規模工程應用階段?,F代生物技術在農業、藥品、食品等工業中廣泛應用,并在環境監測評價與環境防治等方面發揮著十分重要的作用。隨著環境問題日益突出,現代生物技術將在環境檢測與環境治理方法發揮著更為重要的作用。在環境檢測中,生物發光檢測技術、生物酶技術、PCR技術、生物芯片技術、生物傳感器技術等現代生物技術在應用中表現出靈敏性高、檢測快速、操作簡單等優勢,在環境檢測中應用越發廣泛。
2 環境檢測中現代生物技術的應用分析
2.1 生物發光檢測技術
在自然環境中,一些細菌、真菌及昆蟲等生物具有著發光特性,其均屬于革蘭氏陰性兼厭氧桿菌,可以運動。在環境檢測中可以選擇發射熒光特性的細菌作為指示菌,放射熒光強度受到土壤中重金屬影響,將放射熒光強度作為環境檢測指標,可以進行土壤中混合毒物、樟腦球、Cu、Zn等重金屬。實踐證明,在環境檢測中應用生物發光檢測技術,以熒光細菌作為敏感材料其檢測靈敏性高,檢測直觀、快速,可以與生物傳感器技術、計算機技術等相結合應用,未來其在環境檢測中的檢測范圍將會擴大,自動化檢測水平更高。
2.2 生物酶技術
生物酶技術在環境檢測中的原理主要是建立于環境污染物對特定酶所存在的抑制作用原理,通過顯色劑顯色程度對酶是否被抑制或抑制程度進行分析,從而判斷環境污染物是否存在或其含量高低。如重金屬對土壤酶存在著一定影響,利用重金屬與土壤酶之間的影響關系,以酶指標作為重金屬污染檢測依據切實可行。生物酶技術將酶與微生物相結合,極大提高了其污染治理效果,于污染物中投放生物酶,可以快速消除其臭味,降低水體氨、氮、COD等含量,改善水質。隨著生物酶技術發展,其酶種類增加,在不同污染環境、不同領域中適用性良好,可以針對特定治理情況采取相應生物酶技術進行處理。
2.3 PCR技術
PCR技術即為聚合酶鏈式反應,屬于一種于體外合成特異性DN段方法,能夠實現基因DN段快速擴增。PCR技術在應用中其特點主要表現在以下方面:其一,操作簡單。當前,PCR技術在應用中多應用耐高溫TAQ DNA聚合酶,于NDA擴增儀進行檢測,通過計算機實現對擴增儀的操作控制,從而簡化了步驟;其二,速度快。讓目的DNA實現數百萬倍擴增的反應,一般需要約30個周期,應用PCR技術則只需要幾個小時便可完成;其三,特異性強。耐高溫TAQ DNA聚合酶可以在高溫環境中進行操作,其結合特異性較高,其正確程度增加;其三,靈敏度高。PCR進行DNA定型靈敏度較高,可以通過單細胞、雙細胞、單一等進行檢測。以DNA雙鏈模板形成為例,PCR技術原理如下圖所示:
圖1 PCR技術原理示意圖
PCR技術在環境檢測中的應用,可以準確快速檢測出環境中的有害生物、致病性細菌,其檢測效率較高,逐漸取代了傳統的分離培養法。通過PCR技術進行水體病原微生物檢測,較之細菌指標法其靈敏性更高,水中病原體均可以擴增,在病原微生物含量極低的情況也可以進行有效檢測。構建基于PCR技術的實時監測水體系統,可以評價水體污染程度,確定流行病污染源提供技術支持。隨著PCR技術的不斷發展,出現了較多的新型PCR技術,如反向PCR技術、復式PCR技術等。
2.4 生物芯片技術
生物芯片技術,指的是將抗原、抗體、基因組DNA、CDNA等生物探針分子,通過微電子技術及微加工技術固定于玻璃片、硅片、凝膠等介質表面,從而組建為微型生物化學分析系統,對DNA、蛋白質、細胞等生物組分進行有效檢測分析。將生物芯片技術應用于環境檢測領域,可以實現污染微生物、化合物對人體、動植物及環境等方面的污染及危害進行快速檢測,主要應用于食品添加劑檢測、水質監控、藥物檢測、有害細菌檢測等。
2.5 生物傳感器技術
在生物技術及電子科技發展的推動下,生物傳感器獲得高度發展。傳感器設備多具備微型化、自動化與高度集成化特征,能夠為環境檢測提供有效的新型分析方法。一般生物傳感器主要由轉換器與敏感材料兩大部分構成,其在檢測速度較快,操作簡單便捷,成本較低?;赑CR技術及芯片技術制作出的生物傳感器芯片,其分析檢測速度較快,體積較小,便于攜帶,在未來環境檢測中應用前景廣闊。
3 現代生物技術在環境檢測中的發展趨勢
隨著科學技術與環境檢測技術的不斷發展,現代生物技術在環境檢測中的應用將更為廣泛,其所發揮的作用更為突出。未來,PCR技術、生物酶技術等其他生物檢測技術將更為完善,檢測內容更為豐富,檢測效果更為突出,并取代一些傳統的環境檢測方法;現代生物技術的應用,將會為水處理技術提供巨大的技術支持,尤其是生物酶技術,開發新型高效工程菌,構建相應的處理設備,實現工程菌應用產品化;生物修復技術在環境治理中將會獲得廣泛應用。
4 結語
現代生物技術屬于環境檢測的新型技術,其在環境檢測中靈敏性較高,精度較好,操作簡單快捷,成本較低,在環境檢測中的作用及地位不斷提高,取代了部分傳統環境檢測方法,其應用現實意義重大。在概述現代生物技術的基礎上,重點對發光檢測技術、生物酶技術、生物芯片技術、生物傳感器技術等進行分析,并探討其未來發展趨勢。相信未來現代生物技術其綜合效益更為明顯,應用前景更為廣闊。
參考文獻:
現代生物技術范文6
隨著農業革命、手工業革命、工業革命、商品國際化革命、信息產業化革命的推進,許多科學家們預言21世紀必將產生一次生物技術革命,而這一革命的主戰場就是農業?,F代生物技術可有效提高農作物產量、改善農作物的營養品質。因此,現代生物技術必然會成為未來農業發展的重要趨勢。
1現代生物技術在農業領域的應用
1.1基因工程在農業領域的應用
基因工程即利用分子生物學和微生物學技術,設計好不同來源的基因順序,在體外成功構建雜交DNA分子后導入受體細胞,使受體細胞表現出人們需要的表現型,產生出人們需要的物質。在農業領域應用基因工程技術,獲得的農作物優質、高產、抗性強,還可獲得畜、禽新品種及具有特殊作用的動、植物。例如,經過7年的努力攻關,2011年勝利突破了大面積示范(即6.67hm2示范)平均產量為13500kg/hm2的超級雜交稻第3期目標,達到了13899kg/hm2[1];運用轉基因技術將相應的基因導入油菜中有望培育出轉基因抗病油菜新品種[2];運用基因工程技術可將抗除草劑基因導入農作物中,使農作物能夠不受除草劑的影響,目前已生產出多種抗除草劑作物品種,應用廣泛[3]。
1.2細胞工程在農業領域的應用
細胞工程是指在體外培養細胞,以改變細胞某些生物學特性為目的將不同作物或動物進行細胞雜交,使植物或動物個體繁殖速度加快,以獲得優良品種或新品種及某些具有特殊作用的物質的一門技術[4]。細胞工程技術在植物快速繁殖、植物新品種選育等方面發揮著重要作用。目前植物體細胞雜交應用較多,如可以將馬鈴薯細胞和番茄細胞進行雜交,可獲得上結番茄下結馬鈴薯的“番茄馬鈴薯”;將豆科植物與向日葵進行細胞雜交,可培育出具有高營養價值的“向日豆”[5]。
1.3發酵工程在農業領域的應用
發酵工程即利用微生物具有的特殊作用生產出對人類生產有用的產品,或直接將微生物應用到工業生產過程的一門新的技術。發酵工程主要可應用在農業領域的2個方面,一是生產傳統的發酵產品,如果酒、茯磚茶、食醋等;二是生產一些食品添加劑。如茯磚茶的制作過程中就運用到了發酵工程技術,通過調控渥堆時間、使用接種劑、發酵劑等方法可以改進茯磚茶的加工工藝,進而可生產出“金花”飽滿、品質優良的茯磚茶。
1.4酶工程在農業領域的應用
酶工程,簡單來說就是利用酶的生物催化功能,借助工程手段將相應的原料轉化成有用物質。酶工程可應用在農業領域中的制酒、制醬等方面。例如,隨著我國糧食的不斷增產,一些地區出現了粗糧過剩的問題,需要解決粗糧的淀粉利用。解決辦法之一是生產葡萄糖,但由于葡萄糖甜度不大,難以在市場上應用。最有效的辦法還是運用酶工程技術的手段,將葡萄糖轉變為甜度大的果糖,果糖不僅比葡萄糖甜度大,其比蔗糖的甜度還高50%以上。
2微生物肥料在農業領域的應用
2.1微生物肥料的特點
微生物肥料是含有活的微生物的特殊的肥料,在農業生產中應用該種肥料可獲得特定的肥料效應[6]。生物肥料的定義分為2個方面,從狹義上講,生物肥料就是指微生物肥料,是由具有特殊作用的大量有益微生物發酵產生的,活性高。施入該種肥料能夠產生活性物質,能夠增加作物的固氮作用,改善土壤的理化性質,使作物的生長環境變得更好,使作物生長更優、產量更高。從廣義上講,生物肥料泛指各種具有特定肥效的生物制劑,包括特定的活的生物體、生物體的代謝物或基質的轉化物等,此種生物體不限定,既可以是微生物,也可以是動、植物組織和細胞[7-8]。
2.2生物肥料的應用優勢
微生物肥料具有其他化肥和農藥沒有的優勢,可有效改善土壤的理化性質,提高土壤肥力。目前微生物肥料已應用在綠色有機食品生產、農業生態環境保護以及高產、優質、高效農業的持續發展中,并發揮著極其重要的作用[9-10]。微生物肥料本身無毒害作用,對環境幾乎無污染;同時,施用量一般不大,在其生產過程中所消耗的能量也很少,因而可節約農民的施肥成本。此外,微生物肥料還可改善土壤的理化性質,減少土壤營養流失和富營養化的產生,實現土壤的可持續化利用。