生物技術的利用有哪些

A. 生物技術有何應用

生物技術，是20世紀70年代初開始興起的一門新興的綜合性應用學科，盡管起步晚，但是發展迅速，是解開生命之謎、創造新物種的鑰匙。比爾蓋茨在1996年說過：「生物科技將像電腦軟體一樣改變這個世界。」科學家預言，生物將取代物理。未來的時代不再是礦物時代而是生物時代，誰掌握了先進的生物技術，誰就將主宰未來。

一、生物工程技術的基礎

生物技術包含一系列的技術，它可利用生物體或細胞生產我們所需要的生物，這些新技術包括基因重組、細胞融合和一些生物製造程序等等。其實人類利用生物體或細胞生產我們所需要生物的歷史已經非常悠久，例如在1萬年前開始耕種和畜牧以提供穩定的糧食來源，6000年前利用發酵技術釀酒和做麵包，2000年前利用黴菌來治療傷口，1797年開始使用天花疫苗，1928年發現抗生素盤尼西林等。既然人類使用生物科技的歷史這么久，為什麼近年來生物技術又突然吸引大家的注意呢。這是因為20世紀中期，人類對構成生物體最小單位，即細胞及控制細胞遺傳特徵的基因有了更深入的了解，20世紀70年代又發展出基因重組和細胞融合技術。由於這兩項技術可以更有效、更快速地讓細胞或生物體生產出我們所需要的新物質，且適合工業或農業量產，因此從20世紀80年代開始，造就了一個新興的生物科技產業。

生物工程技術包括五大工程，即基因工程、細胞工程、發酵工程、酶工程和生物反應器工程。在這五大領域中，前兩者作用是將常規菌（或動植物細胞株）作為特定遺傳物質受體，使它們獲得外來基因，成為新物種。後三者的作用則為新物種創造良好的生長與繁殖條件，進行大規模的培養，以充分發揮其內在潛力，為人們提供巨大的經濟效益和社會效益。

1.基因工程

隨著DNA的內部結構和遺傳機制的秘密一點一點呈現在人們眼前，生物學家不再僅僅滿足於探索、揭示生物遺傳的秘密，而是開始躍躍欲試，設想在分子的水平上去干預生物的遺傳特性，這種分子水平的干預是這樣實現的：將一種生物的DNA中的某個遺傳密碼片斷，連接到另外一種生物的DNA鏈上去，將DNA重新組織一下，設計出新的遺傳物質並創造出新的生物類型。這與過去培育生物繁殖後代的傳統做法完全不同，它很像技術科學的工程設計，即按照人類的需要把這種生物的這個「基因」與那種生物的那個「基因」重新「施工」，「組裝」成新的基因組合，創造出新的生物。這種完全按照人的意願，由重新組裝基因到新生物產生的生物科學技術，就被稱為「基因工程」，或者稱之為「遺傳工程」。

基因工程在20世紀取得了很大的進展，這至少有兩個成功典範。一是轉基因動植物，一是克隆技術。轉基因動植物由於植入了新的基因，使得動植物具有了原先沒有的全新的性狀，這引起了一場農業革命。如今，轉基因技術已經開始廣泛應用，如抗蟲西紅柿、生長迅速的鯽魚等。1997年世界十大科技突破之首是克隆羊的誕生。這只叫「多利」的母綿羊是第一隻通過無性繁殖產生的哺乳動物，它完全秉承了給予它細胞核的那隻母羊的遺傳基因。「克隆」一時間成為人們注目的焦點。

2.細胞工程

指應用現代細胞生物學、發育生物學、遺傳學和分子生物學的理論與方法，按照人們的需要和設計，在細胞水平上重組細胞的結構和內含物，以改變生物的結構和功能，快速繁殖和培養出人們所需要的新物種的生物工程技術。細胞工程的優勢在於避免了分離、提純、剪切、拼接等基因操作，只需將細胞遺傳物質直接轉移到受體細胞中就能夠形成雜交細胞，因而能夠提高基因的轉移效率。通俗地講，細胞工程是在細胞水平上動手術，也稱細胞操作技術，包括細胞融合技術、細胞器移植、染色體工程和組織培養技術。通過細胞融合技術，可以培育出新物種，打破了傳統的只有同種生物雜交的限制，實現物種間的雜交。這項技術不僅可以把不同種類或者不同來源的植物細胞或者動物細胞進行融合，還可以把動物細胞與植物細胞融合在一起。這對創造新的動植物和微生物品種具有前所未有的重大意義。

3.酶工程

酶工程又稱生物轉化反應，是利用生物學方法以酶為催化劑，使一種物質迅速轉化為另一種物質的技術。它不需要傳統的化學轉化所必不可少的高溫、高壓、強酸、強鹼等條件，節省能源，效率極高。酶工程最突出的成就是微生物發電。最原始的酶工程要追溯到人類的游牧時代。那時候的牧民已經會把牛奶製成乳酪，以便於貯存。他們從長期的實踐中摸索出一套制乳酪的經驗，其中關鍵的一點是要使用少量小牛犢的胃液。用現代的眼光看那就是在使用凝乳酶。此後，在開發使用酶的早期，人們使用的酶也多半來自動物的臟器和植物的器官。例如，從豬的胰臟中取得胰蛋白酶來軟化皮革；從木瓜的汁液中取得木瓜蛋白酶來防止啤酒混濁；用大麥麥芽的多種酶來釀造啤酒；等等。然而，隨著酶的開發應用的擴展，這些從動植物中取得的酶已經遠遠不能滿足人們需要了。人們把眼光轉向了微生物。

微生物是發酵工程的主力軍。在發酵工程里（或者說在自然界也一樣），微生物之所以有那麼大的神通，能迅速地把一種物質轉化為另一種物質，正是因為它們體內擁有神奇的酶，正是那些酶在大顯神通。說到底，發酵作用也就是酶的作用。

微生物種類繁多，繁殖奇快。要發展酶工程，微生物自然應該是人們獲取酶、生產酶的巨大寶庫、巨大資源。事實上，目前酶工程中涉及的酶絕大部分來自於微生物。

酶工程，可以分為兩部分。一部分是如何生產酶，一部分是如何應用酶。用微生物來生產酶，是酶工程的半壁江山。

4.發酵工程

指採用現代工程技術手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產有用的產品，或直接把微生物應用於工業生產過程的一種技術。發酵工程的內容包括菌種選育、滅菌、接種和產品的分離提純（生物分離工程）等方面。

5.生物反應器工程

生物反應器是指為細胞增殖或生化反應提供適宜環境的設備，它是生物反應過程中的關鍵設備。生物反應器的結構、操作方式和操作條件的選定，對生物化工產品的質量、收率（轉化率）和能耗有直接影響。生物反應器的設計、放大是生化反應工程的中心內容，也是生物化學工程的重要組成部分。從生物反應過程說，發酵過程用的生物反應器稱為發酵罐；酶反應過程用的生物反應器則稱為酶反應器。另一些專為動植物細胞大量培養用的生物反應器，專稱為動植物細胞培養裝置。顧名思義，生物反應器工程就是研製各種生物反應器的工程。

基因工程、細胞工程、酶工程和發酵工程不是孤立存在的，而是彼此互相關聯、互相滲透。例如用基因重組技術和細胞融合技術可以創造出許多具有特殊功能和多功能的工程菌和超級菌，再通過微生物發酵來產生新的有用物質。再如酶工程和發酵工程相結合，可以改革發酵工藝，大大提高產量。

二、神秘的軍事生物技術

在引發21世紀武器裝備革命性變化的高新技術中，迅速興起的生物技術發展勢頭正猛。未來的武器裝備、後勤保障和軍用醫葯等各個方面，都將離不開生物技術的支撐。有識之士認為，現代化生物武器是一支重要的威懾力量，在未來戰場上，比原子彈更可怕。

以生命科學為基礎的綜合性技術——生物技術將成為軍事高技術的制高點。

1.人稱「種族武器」和「世界末日武器」的基因武器

基因武器就是在生物遺傳工程技術的基礎上，用人為的方法，按照軍事上的需要，利用基因重組技術，復制大量致病微生物的遺傳基因，並製成生物戰劑放入施放裝置內所構成的武器。它能改變非致病微生物的遺傳物質，使其產生具有顯著抗葯性的致病菌，利用人種生化特徵上的差異，使這種致病菌只對特定遺傳特徵的人們產生致病作用，從而有選擇地消滅敵方有生力量。因此，科學家們也稱這種「只對敵方具有殘酷殺傷力，而對己方毫無影響」的新型生物武器為「種族武器」。按照美國國家人類基因組研究中心的報告，由多國聯手開展的人類基因組計劃，預計於2003年完成，屆時將可排列出組成人類染色體的30億個鹼基對的DNA序列，揭開生命與疾病之謎。一旦不同種群的DNA被排列出來，就可以生產出針對不同人類種群的基因武器。

基因武器殺傷力極強，遠非普通的生物戰劑所能比擬。據估算，用5000萬美元建造一個基因武器庫，其殺傷效能遠遠超過50億美元建造的核武器庫。某國曾利用細胞中的脫氧核糖核酸的生物催化作用，把一種病毒的DNA分離出來，再與另一種病毒的DNA相結合，拼接成一種具有劇毒的「熱毒素」基因戰劑，用其萬分之一毫克就能毒死100隻貓；倘用其20g，就足以使全球55億人死於一旦。正因為如此，國外有人將「基因武器」稱為「世界末日武器」。科學家認為，不能排除隨著基因操作等知識的日益普及，基因技術被用於製造基因武器的可能。甚至有人預測，基因武器將在5至10年內出現。

2.威力巨大的生物炸彈

利用生物技術製造炸葯，生產過程簡單，成本低，燃燒充分，爆炸力強，威力比常規炸葯大3～6倍。用生物炸葯製成的武器戰斗可使武器的戰術、技術性能提高一個數量級。

3.智能化的軍用仿生導航系統

自然界中許多動物具有導航能力。研究發現，鳥體的導航系統只有幾毫克，但精確度極高，探測誤差小於0.03微瓦/平方米。目前已有一些國家在利用生物技術手段模擬動物的導航系統來簡化軍事導航系統，以提高精度，縮小體積，減輕重量，降低成本，增強在復雜條件下的導航能力。

4.敏銳的軍用生物感測器

把生物活性物質，如受體、酶、細胞等與信號轉換電子裝置結合成生物感測器，不但能准確識別各種生化戰劑，而且探測速度快、判斷准確，與計算機配合可及時提出最佳的防護和治療方案。美國國防部於1990年將生物感測器列入國防關鍵技術，2000年就製造出了機器人生物感測器。生物感測器還可通過測定炸葯、火箭推進劑的降解情況來發現敵人庫存的地雷、炮彈、炸彈、導彈等裝備的數量和位置，它將成為實施戰場偵察的有效手段。

5.取之不盡的軍用生物能源

目前主戰兵器的機動裝備大都以汽油、柴油為燃料，跟蹤補給任務重、要求高。生物技術可利用紅極毛桿菌和澱粉製成氫，每消耗1克澱粉就可生產出1毫升氫。氫和少量燃料混合即可替代汽油、柴油。這樣，機動裝備只需要帶少量的澱粉，就能進行長時間遠距離的機動作戰。日本、加拿大等國把細菌和真菌引入酵母，酶解纖維生產酒精，或用基因工程方法使大腸桿菌把葡萄糖轉化為酒精，代替汽油或柴油，可隨時為軍隊的機動裝備提供大量的生物燃料。

6.奇異的軍用生物裝具

即利用生物技術就地取材提供高能量的作戰軍需品。如美國陸軍研究發展和工程中心已經從織網蜘蛛中分離出合成蜘蛛絲的基因，從而能夠生產蛛絲；還可將基因轉移到細菌中生產可溶性絲蛋白，經濃縮後可紡成一種特殊的纖維，其強度超過鋼，可用於生產防彈背心、防彈頭盔、降落傘繩索和其他高強度輕型裝備。

7.療效快捷的軍用生物醫葯

生物技術可以製造新的疫苗、葯物和新的醫療方法。如利用生物技術生產血液代用品，已受到世界各國的重視，人造血液可望緩解戰場上血漿的供需矛盾。利用生物技術生產的高效傷口癒合材料，有望進行大規模生產。科學家正研究用重組工程菌進一步提高殼多糖（有促進傷口癒合功能）的產量。美國一些公司與陸軍醫療中心正在從事用生物技術合成「人造皮膚」的研製工作。

8.不可思議的軍用仿生動力

人和動物的肌肉具有驚人的力量，人體全身的600餘塊肌肉朝一個方向收縮，其力量可達25噸！目前，軍事仿生專家已用聚丙烯酸等聚合物製成了「人工肌肉」，把它放入鹼或酸介質中，便能產生強烈的收縮或鬆弛，直接把化學能轉變成機械能。為盡快製造出實用的肌肉發動機，專家們設想用膠原蛋白作材料。膠原蛋白分子呈螺旋狀結構，類似彈簧。將其浸入溴化鋰溶液後即迅速收縮，從而做功，用純水洗去溴化鋰，膠原蛋白就恢復到原來長度。這種「肌肉發動機」沒有齒輪、活塞和杠桿，故體積小、重量輕、無噪音、操作簡便，還省去了體大笨重易燃易爆的油箱，用來製造兵器，可大大提高機動力和生存力。

9.怪異的軍用動物武器

訓練動物參戰，自古有之。但人們運用生物工程技術，創造一些「智商」高、體力強、動作敏捷和繁殖速度快、飼養簡單的動物，去充當「戰斗動物兵」並非遙遠。1992年，世界上第一頭帶有人類遺傳特徵的短吻、小眼睛、大耳朵、被稱為「阿斯特里德」的豬，在倫敦降生了。到第二年，英國就有37頭豬帶上了人類基因。科學家的目的是為了實現跨物種器官移植，以解決目前移植手術中器官來源不足的難題。但由此不難想像，隨著基因技術的發展，用這一技術「雜交」出一些怪物，甚至「人造人」，完全是有可能的。

此外，生物加工處理技術在軍事領域也有廣泛的應用。目前正在研究的課題有：生化戰劑的洗消、危險廢物的生物降解、生物除雷、生物防核污染等。已經初步研製出了無腐蝕、低成本、高速度、便於攜帶的清洗生化戰劑的生物酶，清除殘餘地雷、水雷，降解TNT炸葯的生物體和能除去鈾、鐳、砷等有毒有害元素的微生物。

B. 現代生物技術現實生活中有哪些具體應用

1、越來越多的現代生物技術公司開發家畜醫療產品。美國的動物保健品市場每年約40億美元。美國農業部批準的動物生物製品約100種，主要是預防動物傳染病和常見疾病的疫苗和治療葯物。

2、現代生物技術還應應用於保護珍稀野生動物，通過DNA鑒定鑒定動物物種，跟蹤其活動區域等。
海洋生物技術的應用導致了過度捕撈對海洋生物生存的威脅。同時，為人類從豐富的海洋生物資源中發現新葯提供了早哪橡途徑。例如，海螺中的毒素是一種有效的鎮痛劑，海綿可以用作抗感染劑。

3、現代生物技術在航天發展中的應用，可以為宇航員提供長期太空探索所必需的生命支持環境。

4、現代生物技術還被用於人類考古學和刑事調查，DNA分析可用於研究人類種群的進化史。DNA技術在刑事偵查中的應用可以幫助執法陸旁人員識別犯罪分子。

(2)生物技術的利用有哪些擴展閱讀：緩褲

現代生物技術是一個復雜的技術群體。基因工程只是現代生物技術的代表之一，其特點是在分子水平上創造或改變生物類型和生物功能。

此外，在染色體、細胞、組織、器官甚至個體有機體的層面上，創造或改變生物類型和功能的工程，如染色體工程、細胞工程、組織培養和器官培養、定量遺傳工程等，都可以因此，這屬於現代生物技術的范疇。

為這些項目服務的一些新技術系統，如現代發酵工程、酶工程、生物反應器工程，也被納入現代生物技術系統。

C. 生物技術都可以干什麼

生物技術是以生命科學的理論和技術為基礎，結合各種現代工程技術，充分運用分子生物學的最新成就，按人類需要提供商品和社會服務的綜合性科學技術體系，主要包括基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程和蛋白質工程5個分支領域。

生物技術按發展歷史可分為傳統生物技術和現代生物技術兩部分。傳統生物技術是指傳統的製造醬、醋、酒、麵包、乳酪、酸奶、泡菜及其他食品的傳統工藝；現代生物技術是指20世紀70年代末發展起來的以現代生物學研究成果為基礎，以基因工程，特別是DNA重組為核心的新興學科。目前所稱的生物技術，基本上是指現代生物技術。

生物技術根據是否使用基因工程技術可分為基因工程技術和非基因工程技術兩大類。基因工程包括基因分析、基因圖譜、基因指紋、基因提取、基因重組、轉基因改造及基因庫建立等。非基因工程技術包括菌種篩選和誘變、高密度發酵工程技術、太空育種、細胞冷凍和休眠、細胞體外培養、細胞雜交、胚胎移植、體外受精等。

生物技術按行業分為醫葯生物技術、工業生物技術、農業生物技術和海洋生物技術等。在每個行業生物技術又細分為更專業的生物技術，如農業生物技術又可分為飼料生物技術、食品生物技術、獸醫生物技術、植物生物技術、動物生物技術等。

D. 在我們的生活中，生物技術主要有哪些方面的應用試舉例說明。

醫療領域：在目前這方面的研究受到極大的注目。像是幹細胞應用於再生醫學領域，如人工臟器、神經修復等。或是以蛋白質結構解析數據，對於功能性區域（domain）來開發相對應的抑制劑（如：酵素抑制劑）。利用微陣列核酸晶片，或是蛋白質晶片，尋找致病基因。或是利用抗體技術，將毒素送入具有特殊標記的癌細胞。或利用基因轉殖技術，進行基因治療等。基因治療（gene therapy）利用分子生物學方法將目的基因導入患者體內，使之表達目的基因產物，從而使疾病得到治療，為現代醫學和分子生物學相結合而誕生的新技術。基因治療作為新疾病治療的新手段，給一些難治疾病的根治帶來了光明。
農學食糧：人口快速膨脹，食糧問題正是生物技術應用的切入點。在基因轉殖農作物的開發下，除了轉殖進入抗蟲害基因、抗凍基因外，例如含有維生素A的稻米也問世。在有限耕地下，轉殖農作物解決了品質上的問題。除此之外，觀賞用的花卉等，也靠著組織培養的技術，將高品質的花卉復制生產，提高花卉價值。著名的像是台灣的蝴蝶蘭。另外，經過遺傳工程技術，能產生凝血因子的乳牛也提供醫療用途。生物肥料（biofertilizer）主要利用微生物技術製作的肥料種類。生物肥料不僅給作物提供養料、改善品質、增強抗寒抗蟲害能力、還改善土壤通透性、保水性、酸鹼度等理性化特性，可為作物根系創造良好生長環境，從而保證作物的增產。生物農葯（biopesticide）利用微生物、抗生素和基因工程等產生有殺滅蟲病效果的毒素物質，生產出廣譜毒力強的微生物菌株製作而成的農葯。它的特點有：1.不像化學農葯般見效快，但效果持久。2.與化學農葯比，害蟲難以產生抗葯性。3.對環境影響小。4.對人體和作物的危害性小。5.使用范圍和方法有限制；等等。
軍事科技：基因工程武器（genetic engineering weapon）簡稱基因武器，例子有：插入眼鏡蛇毒液基因的流感病毒和含有炭疽病毒的大腸桿菌。基因武器的特點是：1.生產成本低、殺傷力大、作用時間長。2.對方使用難發現、難預防、難治療。3.使用方肌丹冠柑攉紡圭屍氦建法簡單，施放手段多。4.只傷害人，不破壞武器裝備、設施。5.一旦使用會產生強烈的心理威懾作用。
工業應用：在工業上，利用工業菌種的特殊代謝路徑，來替代一些化學反應。除了專一性提高，也在常溫常壓下，節約能源。也由於專一性高，產生的廢棄物量低，也因此被稱為綠色工業。
環境保護：當環境受到破壞，可以利用生物技術的處理方式，讓環境免於第二次受害。生物具有高度專一性，能針對特殊的污染源進行排除。例如運輸原油的郵輪，因事故，將重油污染海域，而利用分解重油的特殊微生物菌株，對於重油進行分解，代謝成環境可以接受的短練脂肪酸等，排解污染。此外，土壤遭受重金屬污染，亦可利用特定植物吸收污染源。

E. 生物技術在現實中的應用有哪些

生物技術應用很廣泛，要分到具體學科，微生物那方面就有N種應用，比如制葯、制酒、酸奶、生物靜化等等，植物方麵包括，組培，改良植物品種，等等總言之要具體的話說上幾天都說不完。

F. 生物科學的應用

生物技術在四個主要工業領域應用：包括醫療保健，穀物生產和農業，穀物非食品利用和其它產品（生物所能分解的塑料，植物油，生物燃料）及環境的使用。例如，生物技術的一種應用是直接用有機體生產有機產品（例，包括蜜蜂和牛奶的生產）。另外的例是生物浸礦采礦工業用已有的細菌。生物技術還用到回收，廢品處理，清理污物（生物處理法），和生產武器。

生物技術需要純生物科學（遺傳學，微生物學，動物細胞培植，分子生物學，生物化學，細胞生物學等）以及生物學外的領域（化學工程，生物加工工程，信息技術，生物機器人）的知識。相反，現代的生物科學（包括分子生態學概念）是和生物技術的發展密切相關的。現代的生物技術還包括遺傳工程和細胞及組積培植技術。

生物科學注重科學基礎與工程實踐教學，培養具有創新素質和國際視野，掌握現代食品科學基礎理論和食品工程技術知識，具備科學研究與技術管理能力，能在食品生產、流通與行業監管領域從事規劃管理、科學研究、產品開發、工程設計、技術管理、安全性與品質控制等方面工作的高素質復合型食品科學與工程技術人才。學生主要學習物理、化學、生物學與食品工程學的基礎理論和基本知識，接受食品科學研究、工程設計與生產技術管理能力的基本訓練。