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現(xiàn)代生物技術范文第1篇

本節(jié)是對上一章“日常生活中的生物技術”的延續(xù)，同時又是對它的升華；突出了教材注意密切聯(lián)系技術與社會，而且注重知識現(xiàn)代化的特點，使內(nèi)容充滿了21世紀的時代氣息。本課主要讓學生了解現(xiàn)代生物技術在實際生活中的應用，基于本課的特點，同時結合八年級學生的特點，我主要采取討論、辯論、分析、總結等活潑多樣的教學方式，讓學生參與到教學中。通過學生調(diào)查、搜集、分析資料等方式，注重培養(yǎng)學生合作調(diào)查、自主分析、整理信息的能力。在完成對高新生物技術知識的認識與理解的同時，重視提高學生的學習興趣和各種能力。

二、教學分析

（一）教學目標

1.知識目標

（1）舉例說出轉基因技術的應用。

（2）舉例說出克隆技術的應用。

（3）關注轉基因技術和克隆技術對人類生活的影響。

2.能力目標

（1）培養(yǎng)學生討論、交流的能力。

（2）培養(yǎng)學生將所學知識運用到實際生活中的能力。

（3）培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度。

3.情感態(tài)度與價值觀目標

（1）增強學生團結合作精神。

（2）能正確理解和對待現(xiàn)代生物技術產(chǎn)物對人類生活產(chǎn)生的影響。

（二）教學重、難點

1.教學重點

（1）基因工程及轉基因技術的應用。

（2）細胞工程及克隆技術的應用。

2.教學難點

（1）轉基因抗蟲煙草培育過程。

（2）多利羊的克隆過程。

三、課時計劃

1課時

課前準備

教師準備

多媒體課件

學生準備

搜集、整理相關資料

四、教學流程

（一）導入新課

教師：生物技術是當今國際上重要的技術，生物技術將為人類所面臨的環(huán)境、資源、人口、能源、糧食等危機和壓力提供最有希望的解決途徑。那么今天我們就一起進入第二十一章“現(xiàn)代生物技術”的學習。

教師：通過上一章的學習，你知道的生物技術都有那些？

學生：發(fā)酵工程、基因工程和細胞工程等。

教師：同學們回答得很好，21世紀是生物科學的世紀，生物技術的發(fā)展與研究都已經(jīng)進入到一個快速發(fā)展的階段，各種高新研究成果不斷涌現(xiàn)。今天我們就來具體認識和了解一些現(xiàn)代生物技術及其在生活中的應用。

（二）新課教學

1.基因工程和轉基因技術

教師：請同學們看多媒體展示的“小鼠變大鼠”的圖片，這種變化可不是自然狀態(tài)下形成的，而是人為地采用了某種現(xiàn)代生物技術，這種技術就是我們要了解的基因工程和轉基因技術。

教師：多媒體展示“巨型小鼠”，并講解其產(chǎn)生的過程和原因

教師：多媒體演示轉基因抗蟲煙草培育過程

學生：根據(jù)多媒體演示總結轉基因抗蟲煙草培育過程

教師：根據(jù)這兩個運用基因工程中轉基因技術的事例請同學們回答以下幾個問題：什么是基因？什么是基因工程和轉基因技術？

師生共同討論、交流，總結。

學生：基因――具有遺傳效應的DN段

基因工程――按照人的意愿，運用人工方法，對生物的基因組成進行“移花接木“式改造的重組技術。

轉基因技術――將外源基因直接導入動植物體或它們的受精卵內(nèi)，并能在細胞中發(fā)揮作用的技術。

教師：基因工程和轉基因技術主要是在分子水平對DNA進行定向改造，達到人們想要的動植物個體。雖然這種技術聽起來挺復雜，但它們離我們的日常生活卻很近。

教師：同學們能否根據(jù)你的課前調(diào)查舉例說明。

學生：超市中的轉基因食品，各種不同的轉基因動物、轉基因植物，還有轉基因微生物等。

教師：非常好，導入外源基因的生物稱為轉基因生物，包括轉基因植物、轉基因動物和轉基因微生物。轉基因食品就是用轉基因生物生產(chǎn)和加工的食品。

教師：現(xiàn)代生物技術除了能在分子水平對生物進行改造，同時還能在細胞水平對生物進行改造，下面我們就共同了解在細胞水平對生物進行改造的技術――細胞工程和克隆技術。

教師：多媒體展示細胞工程和克隆技術的概念。

細胞工程――在細胞水平上，有計劃地改造細胞的遺傳結構，培育人類所需要的動植物新品種等的技術。

克隆――不經(jīng)過受精作用而獲得新個體的方法。

教師：多媒體演示，講解“克隆羊多利的誕生”。同時提出：在三只母羊中誰是多利真正的母親？

學生：討論、交流，得出：母羊A提供的是乳腺細胞的細胞核，所以它是多利真正的母親。

教師：多利羊的克隆成功，意味著人類可以利用動物身上的一個體細胞培育出與這一動物幾乎相同的生命體。那么，同學們認為多利羊的誕生對人類社會會產(chǎn)生什么影響？

學生：交流、討論。

學生：多利羊的誕生標志著克隆技術的飛躍發(fā)展，但任何生物技術在造福人類的同時決不能超過法律、道德的底線。

教師：非常好，請同學們閱讀課本14頁最后兩個段落，了解克隆技術發(fā)展的歷史以及現(xiàn)代克隆技術在生活中的廣泛應用。

教師：在了解了基因工程和轉基因技術以及細胞工程和克隆技術之后，它們之間的區(qū)別在哪呢？

學生：討論、交流。

學生：細胞工程是在細胞水平按照人們的意愿改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)從而獲得產(chǎn)品的技術。

基因工程是在分子水平對DNA的定向改造。

五、課堂小結

1.舉例說明基因工程和轉基因計劃

2.舉例說明細胞工程和克隆技術

3.比較基因工程與細胞工程的區(qū)別

六、板書設計

第一節(jié) 現(xiàn)代生物技術的應用

1.基因工程和轉基因技術

（1）概念：

（2）舉例：巨型小鼠，轉基因抗蟲煙草

（3）應用：農(nóng)業(yè)等

2.細胞工程和克隆技術

（1）概念：

（2）舉例：克隆羊多利

（3）應用：醫(yī)藥，瀕危動物保護等

七、課堂練習

1.產(chǎn)生克隆羊多利的融合細胞的細胞核來自（ ）

A.乳腺細胞 B.神經(jīng)細胞 C.生殖細胞 D.其他細胞

2.我國已經(jīng)培育出“青蟲不吃的青菜”。你能利用所學到的知識設計這種青菜的培育過程嗎？

現(xiàn)代生物技術范文第2篇

關鍵詞：農(nóng)業(yè)育種 生物技術

我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢來看，僅僅利用傳統(tǒng)的常規(guī)育種方法已經(jīng)很難滿足我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對作物新品種的要求，因而借助于農(nóng)業(yè)生物技術與常規(guī)育種方法相結合的方式將會創(chuàng)造出更多的新種質(zhì)，進而培育出更多高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和多抗的新品種。作物生物技術育種所研究的主要內(nèi)容涉及到在生物體內(nèi)的細胞組織、染色體和基因等方面對其遺傳基礎進行改造和改良，以便獲得具有更大增產(chǎn)潛力的作物新品種。

一、 常規(guī)育種與生物技術育種

常規(guī)育種技術是基于對種內(nèi)和種間雜種優(yōu)勢的利用，很有限而且是依靠育種家的經(jīng)驗在田間和畜舍對動植物作表型選擇；主要有雜交育種，單倍體育種，多倍體育種等。 而生物技術的強大之處在于能突破動物、植物、微生物之間的界限作基因的轉移，這就極大地拓寬了種質(zhì)資源和雜種優(yōu)勢的利用，而且可以直接作基因型的早期選擇和在實驗室內(nèi)操作；可以大大提高育種的目標性和效率，縮短育種周期和減少工作量。

二、 生物技術育種取得的成就

迄今為止，國際上已成功地把有實用價值的基因如抗病毒、抗蟲、抗除草劑，改變蛋白質(zhì)組成、提高淀粉含量、雄性不育、改變花色和花形，延長保鮮期等的基因分別轉人植物。農(nóng)業(yè)生物技術育種的研究成果正在越來越多地應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，深刻地影響著農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方式和效益。據(jù)美國農(nóng)業(yè)部（USDA）1996年對美國50年來畜牧生產(chǎn)中各種科學技術所起作用的總結，品種改良的作用居各項技術之首。1996年亞拉巴馬州3/4以上的棉花是抗蟲害的遺傳工程棉花。另外在玉米育種研究領域，玉米育種專家和分子生物學家攜手，共同致力于玉米新品種的研究與開發(fā)。認識到相互的合作才是發(fā)展現(xiàn)代生物技術和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的正確道路，科學家們已經(jīng)通過應用分子標記手段找到了我國玉米自交系的主要類群，并成功地繪制了我國第一張玉米分子標記連鎖圖譜，選育出了抗蟲轉基因玉米品種，并已走出了實驗室進入了國家區(qū)試，有望在未來的幾年得到推廣應用。克隆技術在玉米育種上也已啟動，克隆玉米部分優(yōu)良基因的工作進展順利，并取得初步成效。分子標記輔助選擇技術也開始進入育種程序。在未來的育種領域，不管何類作物，都將不可避免的廣泛地使用生物技術。而生物技術也將在未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各領域彰顯其不可替代的卓越的增產(chǎn)潛能。

三、 生物技術育種的不足之處

然而，由于生物技術其自身的復雜性和高技術性，人類對其認識的局限性，轉基因作物類品種的應用將有可能造成對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境和人類自身的傷害。在歐美等發(fā)達國家的一些科學家們也對轉基因作物及產(chǎn)品與生物制品的廣泛應用提出了疑慮和非議，出于對人類自身和生態(tài)環(huán)境的安全考慮這些疑慮和非議也不無道理，我們應當充分估計轉基因類作物對人類和有益生物可能帶來的不良變異和嚴重的生態(tài)污染。因而，我們在研究和應用轉基因作物類品種時，應充分的考慮轉基因作物自身的安全性，轉基因作物及其產(chǎn)品對人與有益生物的安全性保障問題，轉基因技術與傳統(tǒng)育種技術的有機結合，改良和克服轉基因技術的不利因素，建立和完善轉基因技術產(chǎn)品的安全標準和安全評價體系，保障糧食生產(chǎn)安全。

四、 我國生物技術育種的發(fā)展

我國植物基因工程技術將在兩個方面有明顯的發(fā)展。第一，轉基因的技術將會有新的突破。80年代初，最早利用一種叫土壤農(nóng)桿菌的微生物作為載體將目的基因轉入受體。這種細菌只能侵染大部分雙子葉植物和少數(shù)單子葉植物，因而使農(nóng)作物的基因工程受到很大限制。80索轉化農(nóng)作物的新方法，其中包括使用電擊法、微彈射擊法、PEG法和其它一些直接將DNA導入受體的方法。今后這些新技術將不斷完善，同時還會有一些新的基因?qū)爰夹g出現(xiàn)。第二，分離基因的技術將會有新的突破。目前在植物基因工程中所采用的基因基本上是控制生物體質(zhì)量性狀的單基因，即只要轉入一個基因就能獲得所需要的目標性狀，例如抗病毒特性、抗蟲特性和抗除草劑特性等。從分離單基因到成功地分離出多基因，其技術要求會更嚴格，這將是今后植物基因工程有待突破的一個重要方面。除此之外，我國農(nóng)業(yè)分子育種經(jīng)過20多年的艱苦探索之后，已經(jīng)形成了比較完善的技術體系，培育了一大批新種質(zhì)和新品種。這項探索性研究始于1974年，其理論依據(jù)就是DN段雜交假說，即在遠緣生物間的雜交種中，細胞內(nèi)的異源染色體在減數(shù)分裂中不可能進行正常配對，但異源染色體在受體細胞內(nèi)一旦被裂解之后所產(chǎn)生的DN段有可能隨其同源DNA順序進入受體染色體，由此會使受體所產(chǎn)生的子代群體發(fā)生某些遺傳性變異。目前，我國農(nóng)作物分子育種在外源DNA（基因）導入受體的技術上已日趨完善，其中包括授粉后花粉管通道技術、幼穗穗莖注射技術、種子胚浸泡技術和莖端DNA槍擊技術等。在水稻、普通小麥、棉花和大豆等主要作物上均已獲得了一大批轉基因新種質(zhì)和新品種（品系），這些新品種（系）在生產(chǎn)上的增產(chǎn)效益非常明顯。

現(xiàn)代生物技術在農(nóng)業(yè)上的廣泛應用將作為生物技術的“第二次浪潮”在下一個世紀全面展開，這將給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來新的飛躍。當今生命科學發(fā)展的一個主流方向就是進一步闡明生物體基因組及其編碼蛋白質(zhì)的結構與功能。作物生物技術育種在今后一個時期內(nèi)的研究重點就是研究與農(nóng)作物產(chǎn)量、品質(zhì)和抗性等有關的基因結構、功能及其應用。隨著研究的不斷深入，生物體內(nèi)部的許多奧秘將被揭開，生物體生長發(fā)育和繁殖的一些機理將被掌握。

參考文獻：

[1]劉后利，農(nóng)作物品質(zhì)育種，湖北科學技術出版社，2001.

現(xiàn)代生物技術范文第3篇

生物技術已經(jīng)深入中藥研究和開發(fā)的各個領域，在高質(zhì)量中藥天然藥物原料的研究生產(chǎn)及中藥材資源可持續(xù)利用中發(fā)揮著極大的作用。

【關鍵詞】 生物技術；中藥現(xiàn)代化；應用；綜述

Abstract：Biotechnology has entered all fields of TCD research and development， exerting great function in research and production of highquality natural medicinal raw materials and sustainable utilization of Chinese herbs resource.

Key words：biotechnology; TCD modernization; application; review

中醫(yī)藥學是我國在自然科學領域最有特色的學科之一，中藥現(xiàn)代化就是將傳統(tǒng)中醫(yī)藥的優(yōu)勢和特色與現(xiàn)代科學技術相結合，把中藥推向國際化。生物技術作為一種綜合了生命科學與多種現(xiàn)代科學理論與研究手段的高技術，在21世紀將對生命科學的各個領域產(chǎn)生十分深遠的影響。

1 生物技術在高質(zhì)量中藥天然藥物原料的研究生產(chǎn)及中藥材資源可持續(xù)利用中的應用

生產(chǎn)具有國際競爭力的現(xiàn)代中藥，其前提是有高質(zhì)量的中藥原料。現(xiàn)代中藥必須嚴格保證所用的藥材原料無污染，農(nóng)藥殘留和重金屬含量在十分安全的范圍內(nèi)，藥效物質(zhì)基礎的含量穩(wěn)定、可靠并有嚴格的質(zhì)量標準。我國中藥資源達1.2萬余種，這些中藥材中部分涉及到珍稀瀕危物種，因此對珍稀瀕危中藥材的挽救、保護與合理利用迫在眉睫。遷移珍稀瀕危動、植物至飼養(yǎng)地和植物園是保存物種的重要方法，建立相應的基因庫用于保存動植物的基因，考察物種的變異具有重要意義。

就中藥材栽培而言，GAP的實施已成為業(yè)內(nèi)共識。基因技術在這方面正在逐漸發(fā)揮重要作用，如中藥材優(yōu)良品種選育、道地性藥材遺傳特征分析、抗性基因的轉基因藥用植物等。

應用RAPD技術對南北蒼術間的差異進行了分析，認為蒼術的道地性是在遺傳和生態(tài)兩因素長期復雜作用下形成的遺傳和化學成分有穩(wěn)定差異的居群［1］；李萍等將5srRNA基因間區(qū)序列的變異用于對金銀花藥材道地性的分析［2］。有報道用轉基因植物可生產(chǎn)外源基因編碼的產(chǎn)物（如a栝蔞素、干擾素等），隨著表達效率的提高和受體植物范圍的不斷擴大，將有可能在傳統(tǒng)中藥材中加入有用的新遺傳特性，增加植物的抗病能力等，這將為中藥材的綠色栽培奠定良好的基礎［3］。

2 細胞工程技術為中藥人工資源的開發(fā)提供了有效途徑

作為中藥和天然藥物發(fā)揮藥效活性的物質(zhì)基礎，天然活性成分往往含量很低，而天然野生資源隨著藥物的開發(fā)利用儲存量不斷下降，其原料來源能否滿足批量化生產(chǎn)的需求，是所有天然創(chuàng)新藥物開發(fā)所面臨的重大難題，也是高水平中藥能否廣泛應用并走向世界的瓶頸。因此，針對特定有效成分或組分生產(chǎn)的中藥人工資源開發(fā)生產(chǎn)技術引起了研究者的極大關注。為合理利用其資源，可利用生物技術的方法和手段進行一些珍稀瀕危品種的快速繁殖，研究其在自然或人工控制條件下個體更新的速率及規(guī)律等，如石斛試管苗的快速繁殖。

發(fā)酵工程利用生物細胞在人工條件下的快速增殖與次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生，為人工資源的生產(chǎn)提供了技術平臺。目前，以冬蟲夏草菌發(fā)酵生產(chǎn)的菌絲體及產(chǎn)物已形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，并有相應的下游產(chǎn)品暢銷。

以微生物、植物、動物細胞為反應器，進行天然活性物質(zhì)的生產(chǎn)和加工，也已引起研究者的極大興趣，以此推動的天然產(chǎn)物的生物轉化和生物合成研究與開發(fā)，在國內(nèi)中藥研究和開發(fā)中的作用正為更多的研究和生產(chǎn)部門所重視。許建峰［4］等利用高山紅景天培養(yǎng)細胞生物轉化外源酪醇生產(chǎn)紅景天苷。紫杉醇作為一種作用機理獨特的天然抗癌藥物，自發(fā)現(xiàn)以來受到了人們的廣泛重視，但其在植物紅豆杉中的含量極低，而紅豆杉生長緩慢，資源匱乏，因此嚴重限制了紫杉醇的進一步開發(fā)應用。為此，近年來各國科學家在尋找及擴大紫杉醇的藥源途徑上進行了大量的工作。甘煩遠等對紫杉醇的研究進行了綜述，通過兩篇綜述所反映出的研究內(nèi)容可以看出為解決紫杉醇的資源問題。全世界的科學家分別從篩選高產(chǎn)紅豆杉栽培品種、微生物生物合成、化學合成、生物合成途徑探索、生物合成關鍵酶的發(fā)現(xiàn)及其基因表達等多途徑進行資源研究，而這些研究中生物合成與生物轉化技術起著極為重要的作用。

3 酶工程是中藥活性成分生產(chǎn)追求的最佳技術手段之一

就療效確切的單一天然活性成分而言，能夠通過工業(yè)化生產(chǎn)獲得天然結構復雜的單一產(chǎn)物是人們追求的目標，但天然化合物結構復雜，常有多個不對稱碳原子，合成難度較大或合成條件苛刻；而酶工程為這類成分的獲得提供了新的途徑。如金東史等利用酶轉化方法將人參中的主要皂苷成分轉化成含量只有十萬分之幾的人參皂苷Rh2，并達到了月產(chǎn)30kg的生產(chǎn)規(guī)模［5］。

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4 生物技術為提高中藥品質(zhì)評價水平提供了新的實驗方法

中藥材是中藥研究開發(fā)的基礎，基礎的質(zhì)量標準無法控制，以后的研究和開發(fā)均屬無本之木，其質(zhì)量標準的制定也就失去了意義。中藥材的質(zhì)量控制主要應包括兩個方面的內(nèi)容，一是品種的控制，主要是解決真?zhèn)蔚膯栴}。其二中藥材的有效物質(zhì)是次生代謝產(chǎn)物，其積累主要與其合成關鍵酶的表達及表達量等有關。因此建立合理中藥材的生產(chǎn)和質(zhì)量評價體系將對中藥現(xiàn)代化尤為重要。

基因分子標記技術在中藥品質(zhì)評價中的應用，使中藥材鑒定的方法從傳統(tǒng)的形態(tài)表征分析推進到對生物遺傳物質(zhì)的分析。在中藥的分子鑒別研究中目前主要有以下一些方面：（1）基于PCR方法的DNA分子標記技術，如RAPD、AFLP等；（2）基于分子雜交的DNA分子標記技術，如RFLP；（3）基于DNA序列分析的分子標記技術，如DNA直接測序法、PCRRFLP法［6］。利用這些基因鑒別方法對了解和分析藥用動（植）物的遺傳特性、基因與藥材產(chǎn)地、化合物積累的相關性等均具有重要意義。

5 生物技術為中藥和天然藥物新藥研究與開發(fā)提供了新的工具和途徑

中藥新藥的研發(fā)是中藥現(xiàn)代化和國際化的關鍵，要研制符合國際標準規(guī)范的現(xiàn)代中藥，應用現(xiàn)代先進的科學技術勢在必行。

5.1 生物芯片為中藥新藥分子水平的機理研究提供依據(jù)：中藥鑒定基因芯片，可以對中藥材的產(chǎn)地、質(zhì)量進行鑒定；可以搞清楚中藥作用的分子機理，篩選出中藥有效成分。

5.2 生物轉化及生物組合化學為以天然活性成分為先導化合物發(fā)現(xiàn)新藥提供了新的思路與方法：生物轉化技術可以彌補化學合成的不足，1997年Khmelnitsky利用鹽活化生物催化劑脂酶，成功地在有機相中進行了紫杉醇系列衍生物的生物合成。由此可見，生物轉化技術在以天然活性成分為基礎的創(chuàng)新藥物研究與開發(fā)中具有重要的意義。

5.3 生物技術為天然微量活性成分的生產(chǎn)提供了新的技術平臺：中藥中微量高效成分的研制開發(fā)一直是困擾醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)界的核心問題，利用定向生物轉化技術可將天然藥物中的高含量成分轉化成微量高活性成分，因此大大提高微量成分的含量，使其達到產(chǎn)業(yè)化的要求。如研究發(fā)現(xiàn)多種微生物能定向地將含量較高的喜樹堿轉化為10羥基喜樹堿。丁家宜等利用人參毛狀根成功地實現(xiàn)了對羥基苯醌生物合成天然熊果苷。

5.4 物技術實現(xiàn)天然結構復雜活性化合物的結構修飾：天然活性成分的研發(fā)中還有一個難以解決的問題，即天然活性成分常常體內(nèi)外藥效學活性差異較大，其中一個重要因素是其在體內(nèi)吸收不好，導致生物利用度太低。利用生物技術實現(xiàn)天然結構復雜活性化合物的結構修飾，對提高這類成分的生物利用度，進而實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)開發(fā)具有重要意義。

綜上所述，生物技術已經(jīng)深入中藥研究和開發(fā)的各個領域，雖然大多數(shù)研究尚處于起步階段，但其影響正在不斷擴大，所顯示出的潛在社會價值和經(jīng)濟效益也日益得到重視，生物技術將深入到中藥新藥研制的各個環(huán)節(jié)。正確利用現(xiàn)代生物技術合理地解決中醫(yī)藥現(xiàn)代科學研究和產(chǎn)業(yè)開發(fā)中的重要問題，必將有力地推動我國的中醫(yī)藥現(xiàn)代化和國際化進程，為加入WTO后的中國民族產(chǎn)業(yè)的國際競爭注入活力。

【參考文獻】

［1］郭蘭萍，黃璐琦，王敏等.南北蒼術的RAPD分析及其劃分的初步探討［J］.中國中藥雜志，2001，32（9），32（9）：834837.

［2］李萍，蔡朝輝，邢俊波.srRNA基因間區(qū)序列第變異用于對金銀花藥材道地性研究初探［J］.中草藥，2001，32（9）：834837.

［3］Kuehne，A.R.，Sugii，N.Transformation of dendrobium orchidusing particle bombardment of protocorms［J］.Plant Cell Reports，1992，11（8）：484488.

［4］許建峰，蘇志國，馮樸蓀.利用高山紅景天培養(yǎng)細胞生物轉化外源酪醇生產(chǎn)紅景天苷的研究［J］.植物學報，1998，40（12）：11291135.

現(xiàn)代生物技術范文第4篇

1.生物制藥現(xiàn)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)。基質(zhì)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(jīng)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(jīng)生長因子(NGF)和BDNF(腦源神經(jīng)營養(yǎng)因子)用于治療末稍神經(jīng)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(shù)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(wěn)定作用，現(xiàn)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(jié)炎、多發(fā)性硬化癥、紅斑狼瘡等。風濕性關節(jié)炎患者多于4000萬，每年醫(yī)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(jié)炎，有效率達80%。Chiron公司的β-干擾素用于治療多發(fā)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?qū)牖颊叩钠つw細胞，再將細胞注入人體，使工程細胞產(chǎn)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(yè)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(yè)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(chǎn)業(yè)階段，用轉基因綿羊生產(chǎn)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(yè)的另一個重要發(fā)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(chuàng)造更多的有效藥物，并在所有前沿性的醫(yī)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(shù)

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(fā)展，而且依賴于很多相關領域的技術走向，例如微機電系統(tǒng)、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(fā)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(yī)學工程、疾病療法和藥物開發(fā)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(xù)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(tǒng)的細菌和病毒問題之外，人們正在開發(fā)解決化學不平衡和化學成分積累的新療法。例如，正在開發(fā)之中的抗體可以攻擊體內(nèi)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(mào)易問題具有重大影響。

各種新技術的出現(xiàn)有助于新藥物的開發(fā)。計算機模擬和分子圖像處理技術(例如原子力顯微鏡、質(zhì)量分光儀和掃描探測顯微鏡)相結合可以繼續(xù)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)臨床藥物試驗的主流方法，而復雜系統(tǒng)(例如大腦)的藥物臨床試驗需要對這些系統(tǒng)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(shù)目尚不會超過一般藥物的總數(shù)，但生物技術制藥公司總數(shù)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(fā)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(jīng)上市的生物技術藥物主要含3大類，即重組治療蛋白質(zhì)、重組疫苗和診斷或治療用的單克隆抗體。

藥物的研究開發(fā)成本目前已經(jīng)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(yī)藥工業(yè)對技術的進步進行巨大的投資，以增強醫(yī)藥工業(yè)的長期生存能力。綜合利用遺傳圖譜、基于表現(xiàn)型的定制藥物開發(fā)、化學模擬程序和工程程序以及藥物試驗模擬等技術已經(jīng)使藥物開發(fā)從嘗試型方法轉變?yōu)槎ㄖ菩烷_發(fā)，即根據(jù)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(shù)患者排斥但有可能被多數(shù)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(yè)和健康保險業(yè)產(chǎn)生重大影響。

現(xiàn)代生物技術范文第5篇

關鍵詞:現(xiàn)代生物技術;食品工業(yè);功能食品;有效成分;食品添加劑

中圖分類號:Q819文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2010)06-0023-02

一、現(xiàn)代生物技術簡介

生物技術包括傳統(tǒng)生物技術和現(xiàn)代生物技術。傳統(tǒng)生物技術包括釀造、酶的使用、抗菌素發(fā)酵、味精和氨基酸工業(yè)等,被廣泛應用于生產(chǎn)多種食品如面包、奶酪、啤酒、葡萄酒以及醬油、米酒和發(fā)酵乳制品。它和新的生物技術之間既有聯(lián)系,又有質(zhì)的區(qū)別。現(xiàn)代生物技術是20世紀70年代初在分子生物學、生物化學、生化工程、微生物學、細胞生物學和電子計算機技術基礎上形成的綜合性技術。

二、現(xiàn)代生物技術在食品工業(yè)中的主要應用

(一)食品原料和食品微生物的改良,提高食品的營養(yǎng)價值及加工性能

利用基因工程、細胞工程改造動物、植物、微生物資源向人類提供各種轉基因食品和食品添加劑,一方面提高了農(nóng)作物產(chǎn)量、改善農(nóng)作物抗蟲、抗病、抗除草劑和抗寒能力,另一方面使食品的營養(yǎng)價值、風味品質(zhì)得到改善,食品儲藏和保存時間有所延長。我國利用基因工程技術培育的轉基因抗病番茄、抗病甜椒,目前累計種植3,000多畝,耐貯番茄在室溫下儲藏56天,好果率達70%以上。利用細胞工程技術培育出含水量大大降低的西紅柿、洋蔥、馬鈴薯新品種,培育出帶咸味和奶味的適宜膨化加工的玉米新品種,獲得了出油率高、不飽和脂肪酸含量較高的油料作物,以及我國已在田間試驗中的超級水稻、轉基因鯉魚、高產(chǎn)奶量的轉基因試管牛,等等。

采用常規(guī)的誘變、雜交方法與細胞融合、基因工程技術結合進行菌種改造和采用基因工程和蛋白質(zhì)工程技術構建“基因工程菌”,改良食品微生物的生產(chǎn)性能。生物技術已應用于啤酒酵母的改造,如將a-乙酰乳酸脫羧酶基因克隆到啤酒酵母中進行表達,可降低啤酒雙乙酰含量而改善啤酒風味,選育出分解b-葡萄糖和糊精的啤酒酵母,能夠明顯提高麥芽汁的分解率并改善啤酒質(zhì)量;構建具有優(yōu)良嗜殺其它菌類活性的嗜殺啤酒酵母已成為純種發(fā)酵的重要措施。

(二)生產(chǎn)各種功能食品的有效成分、新型食品和食品添加劑

通過轉基因技術制造有利于人類健康的食品或有效因子,如低膽固醇肉豬、低膽固醇蛋和高特種微量元素蛋、人類血液代用品、高異黃酮大豆、高胡蘿卜素稻米,等等。

利用細胞工程技術生產(chǎn)各種功能食品和功能成分,如對人參、西洋參、長春花、紫草和黃連等植物細胞進行培養(yǎng)生產(chǎn)活性細胞干粉、L-蘇氨酸、免疫球蛋白、生長激素,等等。

利用生物技術,特別是發(fā)酵工程技術生產(chǎn)食品添加劑。目前國內(nèi)外重點研究開發(fā)的食品添加劑有甜味劑中的木糖醇,甘露糖醇,阿拉伯糖醇,甜味多肽,等等;酸味劑中的L-蘋果酸,L-琥珀酸,等等;氨基酸中各種必需氨基酸;增稠劑中的黃原膠,普魚蘭,茁霉多糖,熱凝性多糖,等等;風味劑中的多種核苷酸,琥珀酸鈉,香茅醇,雙乙酰;芳香劑中的脂肪酸酯,異丁醇,等等;色素中的類胡蘿卜素,紅曲色素,蝦青素,番茄紅素,等等;維生素中的維生素C,維生素B12,核黃素,肉堿;生物活性添加劑中的各種保鍵活菌,活性多肽,等等;防腐劑中的乳鏈菌肽,殺菌肽,瓜蟾抗菌肽,防御素,等等。可直接應用于食品生產(chǎn)過程的物質(zhì)轉化利用發(fā)酵技術、酶技術對農(nóng)副產(chǎn)品進行加工,直接生產(chǎn)各種發(fā)酵食品如飲料、酒、醬、醬油、醋、乳酸、酸奶和啤酒。利用基因工程和酶工程,構建“生物工程菌”來生產(chǎn)酶制劑。近20年來,利用“基因工程菌”生產(chǎn)的食品酶制劑主要有凝乳酶、a-淀粉酶、葡萄糖氧化酶、葡萄糖異構酶、轉化酶、脂肪酶、溶菌酶等。凝乳酶是制造干酪過程中起凝乳作用的關鍵酶;蛋白酶可改善蛋白質(zhì)的溶解性。在食品加工過程中添加一些酶類可以改善產(chǎn)品的色澤、風味和質(zhì)構。如用葡萄糖氧化酶可以除去蛋液中的葡萄糖,改善制品的色澤;用脂酶和蛋白酶可加速奶酪的成熟;葡萄糖苷酶可用于果汁和果酒的增香;木瓜蛋白酶可分解膠原蛋白,用于肉的嫩化。

現(xiàn)代生物技術在肉、奶、水產(chǎn)品加工中也有廣泛的應用,肉的加工保鮮方面主要是提高肉的綜合品質(zhì)以及瘦肉、肥肉、的綜合利用,如肉的嫩化、發(fā)酵香腸的生產(chǎn)和增加產(chǎn)品的花色品種等。乳品方面有利用外源激素提高乳的產(chǎn)量,增強乳的免疫功能,改善乳的組成成分;利用酶工程技術開發(fā)乳蛋白生物活性肽、發(fā)酵乳制品、雙岐桿菌發(fā)酵乳,等等。水產(chǎn)品如人工淡水魚、內(nèi)臟、魚眼、精卵巢中分離提取有效成分,開發(fā)研制保健食品和藥品。

(三)工業(yè)化生產(chǎn)預定食品或食品功能成分

利用發(fā)酵工程生產(chǎn)功能食品或功能性成分,如低聚糖、糖醇、單細胞蛋白、EPA、DHA、r-亞麻酸、有益菌。利用酶工程制取高蛋白富含多種氨基酸和微量元素的功能食品,如以動植物、微生物蛋白為原料,利用酶技術將蛋白質(zhì)分解成多肽和氨基酸,可作為功能食品或營養(yǎng)強化食品的原料。利用乳糖酶水解乳糖,加工出低乳糖食品作為乳糖缺乏者的保健飲品。

利用現(xiàn)代生物技術進行玉米的綜合利用,為新型糖源、變性淀粉、玉米油、發(fā)酵酒精、環(huán)狀糊精等產(chǎn)品的開發(fā)提供充足的原料。如從玉米黃漿水中提取玉米黃色素,可用于人造黃油、人造奶油、糖果、冰淇淋等食品中取代人工合成色素;從玉米皮制取膳食纖維;用玉米淀粉制取高純度低聚異麥芽糖900型第二代功能性保健食品生物糖。

(四)食品包裝和食品檢測方面的應用

現(xiàn)代生物技術在食品包裝上的應用主要是制造一種有利于食品保質(zhì)的環(huán)境,如葡萄糖氧化酶能除O2,延長食品的保鮮期,保持食品色、香、味的穩(wěn)定性,被應用于茶葉、冰淇淋、奶粉、罐頭等產(chǎn)品的除氧包裝;溶菌酶能消除有害微物生的繁殖,而讓某些有益菌得以繁殖,被廣泛應用于清酒、乳制品、水產(chǎn)品、香腸、奶油、生面條等食品中以延長保鮮期。利用生物技術制造有特殊功能的包裝材料如包裝紙、包裝膜中加入生物酶,使其具有抗氧化、殺菌、延長食品反應速度等。利用生物技術改變食物貯藏方式和貯藏期,如利用基因工程技術生產(chǎn)耐貯番茄等,延長貨架期。

利用生物技術還可生產(chǎn)生物可降解的食品包裝材料,建立食品的質(zhì)量檢測方法,處理食品工業(yè)廢水等,如用固定化酶技術制備酶電極、酶試紙,可以快速簡便地檢測食品中的化學成分。利用基因工程的DNA指紋技術可以鑒定食品原料和終端產(chǎn)品是否摻假,檢測谷物、堅果、牛奶中是否含有微量毒素;利用PCR技術可迅速檢測是否為轉基因食品,利用生物轉化、厭氧發(fā)酵等方法處理食品工業(yè)廢水,使BOD、COD大大降低,達標排放。

三、現(xiàn)代生物技術的前景與展望

展望現(xiàn)代生物技術在食品工業(yè)中的應用越來越廣泛,它不僅用來制造某些特殊風味的食品;還用于改進食品加工工藝和提供新的食品資源。食品生物技術已成為食品工業(yè)的支柱,是未來發(fā)展最快的食品工業(yè)技術之一,具有廣闊的發(fā)展前景和美好的未來。

參考文獻

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