生物技术的利用有哪些

A. 生物技术有何应用

生物技术，是20世纪70年代初开始兴起的一门新兴的综合性应用学科，尽管起步晚，但是发展迅速，是解开生命之谜、创造新物种的钥匙。比尔盖茨在1996年说过：“生物科技将像电脑软件一样改变这个世界。”科学家预言，生物将取代物理。未来的时代不再是矿物时代而是生物时代，谁掌握了先进的生物技术，谁就将主宰未来。

一、生物工程技术的基础

生物技术包含一系列的技术，它可利用生物体或细胞生产我们所需要的生物，这些新技术包括基因重组、细胞融合和一些生物制造程序等等。其实人类利用生物体或细胞生产我们所需要生物的历史已经非常悠久，例如在1万年前开始耕种和畜牧以提供稳定的粮食来源，6000年前利用发酵技术酿酒和做面包，2000年前利用霉菌来治疗伤口，1797年开始使用天花疫苗，1928年发现抗生素盘尼西林等。既然人类使用生物科技的历史这么久，为什么近年来生物技术又突然吸引大家的注意呢。这是因为20世纪中期，人类对构成生物体最小单位，即细胞及控制细胞遗传特征的基因有了更深入的了解，20世纪70年代又发展出基因重组和细胞融合技术。由于这两项技术可以更有效、更快速地让细胞或生物体生产出我们所需要的新物质，且适合工业或农业量产，因此从20世纪80年代开始，造就了一个新兴的生物科技产业。

生物工程技术包括五大工程，即基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和生物反应器工程。在这五大领域中，前两者作用是将常规菌（或动植物细胞株）作为特定遗传物质受体，使它们获得外来基因，成为新物种。后三者的作用则为新物种创造良好的生长与繁殖条件，进行大规模的培养，以充分发挥其内在潜力，为人们提供巨大的经济效益和社会效益。

1.基因工程

随着DNA的内部结构和遗传机制的秘密一点一点呈现在人们眼前，生物学家不再仅仅满足于探索、揭示生物遗传的秘密，而是开始跃跃欲试，设想在分子的水平上去干预生物的遗传特性，这种分子水平的干预是这样实现的：将一种生物的DNA中的某个遗传密码片断，连接到另外一种生物的DNA链上去，将DNA重新组织一下，设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型。这与过去培育生物繁殖后代的传统做法完全不同，它很像技术科学的工程设计，即按照人类的需要把这种生物的这个“基因”与那种生物的那个“基因”重新“施工”，“组装”成新的基因组合，创造出新的生物。这种完全按照人的意愿，由重新组装基因到新生物产生的生物科学技术，就被称为“基因工程”，或者称之为“遗传工程”。

基因工程在20世纪取得了很大的进展，这至少有两个成功典范。一是转基因动植物，一是克隆技术。转基因动植物由于植入了新的基因，使得动植物具有了原先没有的全新的性状，这引起了一场农业革命。如今，转基因技术已经开始广泛应用，如抗虫西红柿、生长迅速的鲫鱼等。1997年世界十大科技突破之首是克隆羊的诞生。这只叫“多利”的母绵羊是第一只通过无性繁殖产生的哺乳动物，它完全秉承了给予它细胞核的那只母羊的遗传基因。“克隆”一时间成为人们注目的焦点。

2.细胞工程

指应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的理论与方法，按照人们的需要和设计，在细胞水平上重组细胞的结构和内含物，以改变生物的结构和功能，快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的生物工程技术。细胞工程的优势在于避免了分离、提纯、剪切、拼接等基因操作，只需将细胞遗传物质直接转移到受体细胞中就能够形成杂交细胞，因而能够提高基因的转移效率。通俗地讲，细胞工程是在细胞水平上动手术，也称细胞操作技术，包括细胞融合技术、细胞器移植、染色体工程和组织培养技术。通过细胞融合技术，可以培育出新物种，打破了传统的只有同种生物杂交的限制，实现物种间的杂交。这项技术不仅可以把不同种类或者不同来源的植物细胞或者动物细胞进行融合，还可以把动物细胞与植物细胞融合在一起。这对创造新的动植物和微生物品种具有前所未有的重大意义。

3.酶工程

酶工程又称生物转化反应，是利用生物学方法以酶为催化剂，使一种物质迅速转化为另一种物质的技术。它不需要传统的化学转化所必不可少的高温、高压、强酸、强碱等条件，节省能源，效率极高。酶工程最突出的成就是微生物发电。最原始的酶工程要追溯到人类的游牧时代。那时候的牧民已经会把牛奶制成奶酪，以便于贮存。他们从长期的实践中摸索出一套制奶酪的经验，其中关键的一点是要使用少量小牛犊的胃液。用现代的眼光看那就是在使用凝乳酶。此后，在开发使用酶的早期，人们使用的酶也多半来自动物的脏器和植物的器官。例如，从猪的胰脏中取得胰蛋白酶来软化皮革；从木瓜的汁液中取得木瓜蛋白酶来防止啤酒混浊；用大麦麦芽的多种酶来酿造啤酒；等等。然而，随着酶的开发应用的扩展，这些从动植物中取得的酶已经远远不能满足人们需要了。人们把眼光转向了微生物。

微生物是发酵工程的主力军。在发酵工程里（或者说在自然界也一样），微生物之所以有那么大的神通，能迅速地把一种物质转化为另一种物质，正是因为它们体内拥有神奇的酶，正是那些酶在大显神通。说到底，发酵作用也就是酶的作用。

微生物种类繁多，繁殖奇快。要发展酶工程，微生物自然应该是人们获取酶、生产酶的巨大宝库、巨大资源。事实上，目前酶工程中涉及的酶绝大部分来自于微生物。

酶工程，可以分为两部分。一部分是如何生产酶，一部分是如何应用酶。用微生物来生产酶，是酶工程的半壁江山。

4.发酵工程

指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术。发酵工程的内容包括菌种选育、灭菌、接种和产品的分离提纯（生物分离工程）等方面。

5.生物反应器工程

生物反应器是指为细胞增殖或生化反应提供适宜环境的设备，它是生物反应过程中的关键设备。生物反应器的结构、操作方式和操作条件的选定，对生物化工产品的质量、收率（转化率）和能耗有直接影响。生物反应器的设计、放大是生化反应工程的中心内容，也是生物化学工程的重要组成部分。从生物反应过程说，发酵过程用的生物反应器称为发酵罐；酶反应过程用的生物反应器则称为酶反应器。另一些专为动植物细胞大量培养用的生物反应器，专称为动植物细胞培养装置。顾名思义，生物反应器工程就是研制各种生物反应器的工程。

基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程不是孤立存在的，而是彼此互相关联、互相渗透。例如用基因重组技术和细胞融合技术可以创造出许多具有特殊功能和多功能的工程菌和超级菌，再通过微生物发酵来产生新的有用物质。再如酶工程和发酵工程相结合，可以改革发酵工艺，大大提高产量。

二、神秘的军事生物技术

在引发21世纪武器装备革命性变化的高新技术中，迅速兴起的生物技术发展势头正猛。未来的武器装备、后勤保障和军用医药等各个方面，都将离不开生物技术的支撑。有识之士认为，现代化生物武器是一支重要的威慑力量，在未来战场上，比原子弹更可怕。

以生命科学为基础的综合性技术——生物技术将成为军事高技术的制高点。

1.人称“种族武器”和“世界末日武器”的基因武器

基因武器就是在生物遗传工程技术的基础上，用人为的方法，按照军事上的需要，利用基因重组技术，复制大量致病微生物的遗传基因，并制成生物战剂放入施放装置内所构成的武器。它能改变非致病微生物的遗传物质，使其产生具有显着抗药性的致病菌，利用人种生化特征上的差异，使这种致病菌只对特定遗传特征的人们产生致病作用，从而有选择地消灭敌方有生力量。因此，科学家们也称这种“只对敌方具有残酷杀伤力，而对己方毫无影响”的新型生物武器为“种族武器”。按照美国国家人类基因组研究中心的报告，由多国联手开展的人类基因组计划，预计于2003年完成，届时将可排列出组成人类染色体的30亿个碱基对的DNA序列，揭开生命与疾病之谜。一旦不同种群的DNA被排列出来，就可以生产出针对不同人类种群的基因武器。

基因武器杀伤力极强，远非普通的生物战剂所能比拟。据估算，用5000万美元建造一个基因武器库，其杀伤效能远远超过50亿美元建造的核武器库。某国曾利用细胞中的脱氧核糖核酸的生物催化作用，把一种病毒的DNA分离出来，再与另一种病毒的DNA相结合，拼接成一种具有剧毒的“热毒素”基因战剂，用其万分之一毫克就能毒死100只猫；倘用其20g，就足以使全球55亿人死于一旦。正因为如此，国外有人将“基因武器”称为“世界末日武器”。科学家认为，不能排除随着基因操作等知识的日益普及，基因技术被用于制造基因武器的可能。甚至有人预测，基因武器将在5至10年内出现。

2.威力巨大的生物炸弹

利用生物技术制造炸药，生产过程简单，成本低，燃烧充分，爆炸力强，威力比常规炸药大3～6倍。用生物炸药制成的武器战斗可使武器的战术、技术性能提高一个数量级。

3.智能化的军用仿生导航系统

自然界中许多动物具有导航能力。研究发现，鸟体的导航系统只有几毫克，但精确度极高，探测误差小于0.03微瓦/平方米。目前已有一些国家在利用生物技术手段模拟动物的导航系统来简化军事导航系统，以提高精度，缩小体积，减轻重量，降低成本，增强在复杂条件下的导航能力。

4.敏锐的军用生物传感器

把生物活性物质，如受体、酶、细胞等与信号转换电子装置结合成生物传感器，不但能准确识别各种生化战剂，而且探测速度快、判断准确，与计算机配合可及时提出最佳的防护和治疗方案。美国国防部于1990年将生物传感器列入国防关键技术，2000年就制造出了机器人生物传感器。生物传感器还可通过测定炸药、火箭推进剂的降解情况来发现敌人库存的地雷、炮弹、炸弹、导弹等装备的数量和位置，它将成为实施战场侦察的有效手段。

5.取之不尽的军用生物能源

目前主战兵器的机动装备大都以汽油、柴油为燃料，跟踪补给任务重、要求高。生物技术可利用红极毛杆菌和淀粉制成氢，每消耗1克淀粉就可生产出1毫升氢。氢和少量燃料混合即可替代汽油、柴油。这样，机动装备只需要带少量的淀粉，就能进行长时间远距离的机动作战。日本、加拿大等国把细菌和真菌引入酵母，酶解纤维生产酒精，或用基因工程方法使大肠杆菌把葡萄糖转化为酒精，代替汽油或柴油，可随时为军队的机动装备提供大量的生物燃料。

6.奇异的军用生物装具

即利用生物技术就地取材提供高能量的作战军需品。如美国陆军研究发展和工程中心已经从织网蜘蛛中分离出合成蜘蛛丝的基因，从而能够生产蛛丝；还可将基因转移到细菌中生产可溶性丝蛋白，经浓缩后可纺成一种特殊的纤维，其强度超过钢，可用于生产防弹背心、防弹头盔、降落伞绳索和其他高强度轻型装备。

7.疗效快捷的军用生物医药

生物技术可以制造新的疫苗、药物和新的医疗方法。如利用生物技术生产血液代用品，已受到世界各国的重视，人造血液可望缓解战场上血浆的供需矛盾。利用生物技术生产的高效伤口愈合材料，有望进行大规模生产。科学家正研究用重组工程菌进一步提高壳多糖（有促进伤口愈合功能）的产量。美国一些公司与陆军医疗中心正在从事用生物技术合成“人造皮肤”的研制工作。

8.不可思议的军用仿生动力

人和动物的肌肉具有惊人的力量，人体全身的600余块肌肉朝一个方向收缩，其力量可达25吨！目前，军事仿生专家已用聚丙烯酸等聚合物制成了“人工肌肉”，把它放入碱或酸介质中，便能产生强烈的收缩或松弛，直接把化学能转变成机械能。为尽快制造出实用的肌肉发动机，专家们设想用胶原蛋白作材料。胶原蛋白分子呈螺旋状结构，类似弹簧。将其浸入溴化锂溶液后即迅速收缩，从而做功，用纯水洗去溴化锂，胶原蛋白就恢复到原来长度。这种“肌肉发动机”没有齿轮、活塞和杠杆，故体积小、重量轻、无噪音、操作简便，还省去了体大笨重易燃易爆的油箱，用来制造兵器，可大大提高机动力和生存力。

9.怪异的军用动物武器

训练动物参战，自古有之。但人们运用生物工程技术，创造一些“智商”高、体力强、动作敏捷和繁殖速度快、饲养简单的动物，去充当“战斗动物兵”并非遥远。1992年，世界上第一头带有人类遗传特征的短吻、小眼睛、大耳朵、被称为“阿斯特里德”的猪，在伦敦降生了。到第二年，英国就有37头猪带上了人类基因。科学家的目的是为了实现跨物种器官移植，以解决目前移植手术中器官来源不足的难题。但由此不难想象，随着基因技术的发展，用这一技术“杂交”出一些怪物，甚至“人造人”，完全是有可能的。

此外，生物加工处理技术在军事领域也有广泛的应用。目前正在研究的课题有：生化战剂的洗消、危险废物的生物降解、生物除雷、生物防核污染等。已经初步研制出了无腐蚀、低成本、高速度、便于携带的清洗生化战剂的生物酶，清除残余地雷、水雷，降解TNT炸药的生物体和能除去铀、镭、砷等有毒有害元素的微生物。

B. 现代生物技术现实生活中有哪些具体应用

1、越来越多的现代生物技术公司开发家畜医疗产品。美国的动物保健品市场每年约40亿美元。美国农业部批准的动物生物制品约100种，主要是预防动物传染病和常见疾病的疫苗和治疗药物。

2、现代生物技术还应应用于保护珍稀野生动物，通过DNA鉴定鉴定动物物种，跟踪其活动区域等。
海洋生物技术的应用导致了过度捕捞对海洋生物生存的威胁。同时，为人类从丰富的海洋生物资源中发现新药提供了早哪橡途径。例如，海螺中的毒素是一种有效的镇痛剂，海绵可以用作抗感染剂。

3、现代生物技术在航天发展中的应用，可以为宇航员提供长期太空探索所必需的生命支持环境。

4、现代生物技术还被用于人类考古学和刑事调查，DNA分析可用于研究人类种群的进化史。DNA技术在刑事侦查中的应用可以帮助执法陆旁人员识别犯罪分子。

(2)生物技术的利用有哪些扩展阅读：缓裤

现代生物技术是一个复杂的技术群体。基因工程只是现代生物技术的代表之一，其特点是在分子水平上创造或改变生物类型和生物功能。

此外，在染色体、细胞、组织、器官甚至个体有机体的层面上，创造或改变生物类型和功能的工程，如染色体工程、细胞工程、组织培养和器官培养、定量遗传工程等，都可以因此，这属于现代生物技术的范畴。

为这些项目服务的一些新技术系统，如现代发酵工程、酶工程、生物反应器工程，也被纳入现代生物技术系统。

C. 生物技术都可以干什么

生物技术是以生命科学的理论和技术为基础，结合各种现代工程技术，充分运用分子生物学的最新成就，按人类需要提供商品和社会服务的综合性科学技术体系，主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程5个分支领域。

生物技术按发展历史可分为传统生物技术和现代生物技术两部分。传统生物技术是指传统的制造酱、醋、酒、面包、奶酪、酸奶、泡菜及其他食品的传统工艺；现代生物技术是指20世纪70年代末发展起来的以现代生物学研究成果为基础，以基因工程，特别是DNA重组为核心的新兴学科。目前所称的生物技术，基本上是指现代生物技术。

生物技术根据是否使用基因工程技术可分为基因工程技术和非基因工程技术两大类。基因工程包括基因分析、基因图谱、基因指纹、基因提取、基因重组、转基因改造及基因库建立等。非基因工程技术包括菌种筛选和诱变、高密度发酵工程技术、太空育种、细胞冷冻和休眠、细胞体外培养、细胞杂交、胚胎移植、体外受精等。

生物技术按行业分为医药生物技术、工业生物技术、农业生物技术和海洋生物技术等。在每个行业生物技术又细分为更专业的生物技术，如农业生物技术又可分为饲料生物技术、食品生物技术、兽医生物技术、植物生物技术、动物生物技术等。

D. 在我们的生活中，生物技术主要有哪些方面的应用试举例说明。

医疗领域：在目前这方面的研究受到极大的注目。像是干细胞应用于再生医学领域，如人工脏器、神经修复等。或是以蛋白质结构解析数据，对于功能性区域（domain）来开发相对应的抑制剂（如：酵素抑制剂）。利用微阵列核酸晶片，或是蛋白质晶片，寻找致病基因。或是利用抗体技术，将毒素送入具有特殊标记的癌细胞。或利用基因转殖技术，进行基因治疗等。基因治疗（gene therapy）利用分子生物学方法将目的基因导入患者体内，使之表达目的基因产物，从而使疾病得到治疗，为现代医学和分子生物学相结合而诞生的新技术。基因治疗作为新疾病治疗的新手段，给一些难治疾病的根治带来了光明。
农学食粮：人口快速膨胀，食粮问题正是生物技术应用的切入点。在基因转殖农作物的开发下，除了转殖进入抗虫害基因、抗冻基因外，例如含有维生素A的稻米也问世。在有限耕地下，转殖农作物解决了品质上的问题。除此之外，观赏用的花卉等，也靠着组织培养的技术，将高品质的花卉复制生产，提高花卉价值。着名的像是台湾的蝴蝶兰。另外，经过遗传工程技术，能产生凝血因子的乳牛也提供医疗用途。生物肥料（biofertilizer）主要利用微生物技术制作的肥料种类。生物肥料不仅给作物提供养料、改善品质、增强抗寒抗虫害能力、还改善土壤通透性、保水性、酸碱度等理性化特性，可为作物根系创造良好生长环境，从而保证作物的增产。生物农药（biopesticide）利用微生物、抗生素和基因工程等产生有杀灭虫病效果的毒素物质，生产出广谱毒力强的微生物菌株制作而成的农药。它的特点有：1.不像化学农药般见效快，但效果持久。2.与化学农药比，害虫难以产生抗药性。3.对环境影响小。4.对人体和作物的危害性小。5.使用范围和方法有限制；等等。
军事科技：基因工程武器（genetic engineering weapon）简称基因武器，例子有：插入眼镜蛇毒液基因的流感病毒和含有炭疽病毒的大肠杆菌。基因武器的特点是：1.生产成本低、杀伤力大、作用时间长。2.对方使用难发现、难预防、难治疗。3.使用方肌丹冠柑攉纺圭尸氦建法简单，施放手段多。4.只伤害人，不破坏武器装备、设施。5.一旦使用会产生强烈的心理威慑作用。
工业应用：在工业上，利用工业菌种的特殊代谢路径，来替代一些化学反应。除了专一性提高，也在常温常压下，节约能源。也由于专一性高，产生的废弃物量低，也因此被称为绿色工业。
环境保护：当环境受到破坏，可以利用生物技术的处理方式，让环境免于第二次受害。生物具有高度专一性，能针对特殊的污染源进行排除。例如运输原油的邮轮，因事故，将重油污染海域，而利用分解重油的特殊微生物菌株，对于重油进行分解，代谢成环境可以接受的短练脂肪酸等，排解污染。此外，土壤遭受重金属污染，亦可利用特定植物吸收污染源。

E. 生物技术在现实中的应用有哪些

生物技术应用很广泛，要分到具体学科，微生物那方面就有N种应用，比如制药、制酒、酸奶、生物静化等等，植物方面包括，组培，改良植物品种，等等总言之要具体的话说上几天都说不完。

F. 生物科学的应用

生物技术在四个主要工业领域应用：包括医疗保健，谷物生产和农业，谷物非食品利用和其它产品（生物所能分解的塑料，植物油，生物燃料）及环境的使用。例如，生物技术的一种应用是直接用有机体生产有机产品（例，包括蜜蜂和牛奶的生产）。另外的例是生物浸矿采矿工业用已有的细菌。生物技术还用到回收，废品处理，清理污物（生物处理法），和生产武器。

生物技术需要纯生物科学（遗传学，微生物学，动物细胞培植，分子生物学，生物化学，细胞生物学等）以及生物学外的领域（化学工程，生物加工工程，信息技术，生物机器人）的知识。相反，现代的生物科学（包括分子生态学概念）是和生物技术的发展密切相关的。现代的生物技术还包括遗传工程和细胞及组积培植技术。

生物科学注重科学基础与工程实践教学，培养具有创新素质和国际视野，掌握现代食品科学基础理论和食品工程技术知识，具备科学研究与技术管理能力，能在食品生产、流通与行业监管领域从事规划管理、科学研究、产品开发、工程设计、技术管理、安全性与品质控制等方面工作的高素质复合型食品科学与工程技术人才。学生主要学习物理、化学、生物学与食品工程学的基础理论和基本知识，接受食品科学研究、工程设计与生产技术管理能力的基本训练。