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现代生物技术在人类社会的影响

 论文栏目:生物技术论文     更新时间:2018/11/9 10:43:15   

[摘要]现代生物技术迅猛发展,被誉为是第三次技术革命,现在生物技术被认作是未来经济发展的新动力,本文即探究现代生物技术的内涵、包含技术等,重点分析了在农业生产、环境保护、食品加工等领域对人类生活所产生的积极影响。

[关键词]现代生物技术;农业生产;食品加工;环境保护

自上世纪五十年代以来,科学家们研究生物技术的触角延伸到了分子生物学领域,对生命秘密的探索从细胞水平延伸到分子水平,从定性的描述到定量化的分析,核糖核酸的结构、转基因技术等相继被人类所掌握,可以说近五六十年对于生命科学的发展研究超过此前500年的综合,因此早在上世纪末,科学家就预言21世纪是生物技术的世纪,生物技术中的基因工程也于纳米工程、人工智能并称为21世纪的三大顶尖技术,当前现代生物科学技术的发展可谓日新月异,对人类的生产生活带来了极大的推动作用。

1现代生物技术简介

1.1现代生物技术定义

现代生物技术是以分子生物学、细胞生物学、微生物学、植物生理学、生物物理学、生物化学、免疫生物学、遗传学等学科为支撑,尤其是分子生物学,这是生物科学技术的重要基石,同时结合化学、计算机科学技术、人工智能、微电子等尖端技术,形成了一门综合的技术,可以按照人类设计进行改造生物体或者批量加工生物原材料,能够提供人们生产生活所需要的物品。例如人们可以运用现代遗传学及基因工程的相关技术改良植物的遗传基因,从而培育出人们所需要的生物品种;在农业生产中,可以利用现代生物技术进行育种,培养出具有高产、高抗病性等特性的优良品种;在生物医药领域,可以利用现代生物技术获得制药原材料,取代当前的化工制药技术,从而实现节能与环保。

1.2现代生物技术内容

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、分子标记技术、生物芯片技术等七项基础技术,其中基因工程技术是现代生物技术的核心,能够推动其它几项技术的发展,基因工程起源于上世纪七十年代,理论基础是分子遗传学,以分子生物学和微生物学为主要手段,通过人工方法对生物的遗传物质进行拼接、重组、切割等,将从重组后的遗传物质(杂种DNA)导入目标细胞,改变其遗传属性,从而实现品种改良等目标;或者通过基因在目标生物的后期表达获得相关基因产品,应用于医药等领域。细胞工程在现代生物集中也扮演了非常重要的角色,细胞工程是基因工程母体或者说发展平台,细胞工程主要以细胞为研究单位,使细胞按照人们的设想改变其生物特征,从而实现品种改良、创造新物种、加速个体繁殖等目的。细胞工程主要包括细胞融合、细胞生物反应器、染色体转移、细胞器移植、基因转移、细胞及组织培养等研究内容。

2现代生物技术对人类社会的影响

2.1促进农业生产

农业是国民经济的基础,将现代生物技术灵活运用与农业生产中,能够有效提高农产品的产品,改善农产品的质量,进而增加经济效益。2.1.1提高农产品的产品我国需要以7%的土地养活22%的人口(备注:7%是我国耕地面积的世界占比;22%则是人口占比),因此切实提高农产品产量是当务之急。通过合理利用现代生物技术中的基因工程、细胞工程等即可实现上述目标,例如在畜牧养殖领域,可以利用动物胚胎技术提高牲畜数量,例如让母畜超数排卵公畜冷冻精液,人工受精试管培养等技术即可加快繁殖速度;再比如利用胚胎分割技术提高胚胎的利用率,实现一胎双羔、双犊的生产,提高畜牧产量;通过改良奶牛、绵阳等基因,可提高其产奶量,同时提升所产牛(羊)奶的质量。2.1.2改善农产品质量改善农产品质量需要从两个角度来看,首先在遗传方面,可以通过组织培养、基因工程等相关技术改善农作业育种过程,改良农作物的品质,例如其抗虫性、抗寒性、耐旱性等抗逆性,农作物在应有上述特性之后将会茁壮成长,不会造成减产;其次就是从农作物产品的品质角度分析,例如西南大学利用转基因技术研发出有色茧,所产生丝天然具有颜色,紫外线照射情况下能散发荧光;再比如利用转基因技术改变植物的蛋白质、淀粉、糖类、维生素等的含量,进而改良其营养特性,例如改善大豆的特定脂肪酸含量,进而改善食用油中的营养含量。

2.2食品加工领域

食品加工领域常用的现代生物技术包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等。利用现代技术改善了当前化学杀菌与冷藏的果蔬保鲜技术,新诞生的生物保鲜技术具有无毒无害的特点。通过隔离食品与空气的接触延缓其氧化作用,或者利用木醇发酵液等抑制果蔬自带的病菌,抑制果蔬的呼吸作用,再比如利用生物技术研制出无毒无害的生物保险物质,如壳聚糖能够在果蔬表面成膜起到隔绝氧气的作用,不仅如此壳聚糖还有抑制细菌的作用,这些技术都可以果蔬保鲜,而且不产生副作用。在食品添加剂中,合理利用生物技术可以改善食品口味,例如在牛奶生产中,尤其在双乙酸奶味香精生产中,可利用双乙酸乳酸乳杆菌进行发酵。向发酵液中,添加一定量的CuS04,可增加双乙酸活性,而添加一定量的0.1%柠檬酸钠,可抑制双乙酸还原酶。因此,制备的奶味香料,具有双乙酸的纯正奶油香味[1]。在食品检测领域,生物技术同样可以大显身手,例如在果蔬残留药物检测中,可以利用免疫分析、活体生物分析等进行检测,同时利用生物芯片技术可获得更加精准的结论;利用DNA指纹技术可以检测出食品中是否掺假、是否含有微量毒素等。

2.3环境保护领域

在环境污染治理中,现代生物技术相比于化学、物理等技术具有明显优势,首先利用生物技术治理环境污染的效率高,成本低,关键是利用生物技术不会产生二次污染,现代生物技术的关键点是合理利用微生物。生物技术的应用途径主要集中在三个方向:一是通过改变垃圾废物的分子结构进行降解,然后合理利用降解后的产物,例如固态垃圾处理中的好氧堆肥法就是利用微生物分解固态垃圾物中的有机物,最终将其转为肥料;二是将污染物转化为等,减少大气污染,例如厌氧发酵法,就是利用厌氧微生物的降解能力,将固态垃圾直接转化为等气体;三是利用生物技术中的酶工程技术,使得很多处理过程于常温下亦可进行。在水污染治理中,利用生物膜、活性污泥、生物及生态修复等方法可实现对水污染的有效治理,例如常用的生物膜技术就是将好氧菌、厌氧菌等高密度微生物组成生态系统,微生物可以将附着在生物膜表面的有机物分解成有益气体及其他物质,实现污染治理的目标,生物膜膜处理法处理效果显著,但是需要及时根据污染物类型更新菌种。生物及生态修复技术就是利用植物或者微生物的生长规律,将水体污染物吸收、转移及分解,实现水体净化。在大气污染治理中,同样可以采用生物膜法,原理类似;在土壤重金属污染中,可以从充分利用微生物处理或者植物修复,将重金属吸收、降解及转化。在环境监测方面,同样可以利用生物技术提升监测准确性,例如通过藻类植物生长质量检测水质霉性;利用细菌总数及粪便污染指菌检测水质情况等。

3结语

现代生物技术对人类生活就有巨大推动作用,不限于本文提到的应用领域,在生物医药工程、刑侦等领域同样影响深远。借助现代生物技术,人类的生产生活愈发便利高效,因此探究现代生物技术具有非常重要的现实意义,未来我们需要继续深入研发现代生物技术,造福人类。

【参考文献】

[1]陈楚锐,郑雪君,李龄佳,等.生物技术在食品工业中的应用与发展趋势[J].生物技术世界,2015(08):55-56。

[2]牛炳晔.生物技术在环保工程中的应用[J].环境工程,2010,28(S1):407-409+382。

[3]陈道雷.我国生物技术在农业生产中的应用及存在的问题研究[D].重庆:西南大学,2013.

作者:王睿轩 单位:东营市第一中学

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