生物技術(shù)的發(fā)展歷程

1、生物技術(shù)的發(fā)展歷程 及重要意義 姓名：×× 學(xué)院：××專業(yè)：××學(xué)號：××生物技術(shù)的發(fā)展歷程及重要意義生物技術(shù)被是一項(xiàng)高新技術(shù)，世界各國都很重視，它被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥衛(wèi)生、農(nóng)林牧漁、輕工、食品、化工和能源等領(lǐng)域，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造和新興產(chǎn)業(yè)的形成，對人類社會生活將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的革命性的影響。生物技術(shù)對于提高綜合國力，迎接人類所面臨的諸如食品短缺、健康問題、環(huán)境問題及經(jīng)濟(jì)問題的挑戰(zhàn)是至關(guān)重要的；生物技術(shù)是現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，也是具有巨大經(jīng)濟(jì)效益的潛在生產(chǎn)力，它將是 21 世紀(jì)高技術(shù)革命的核心內(nèi)容。生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)是 21 世紀(jì)的支

2、柱產(chǎn)業(yè)，許多國家都將生物技術(shù)確定為增長國力和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的關(guān)鍵性技術(shù)之一。我國政府同樣把生物技術(shù)列為高新技術(shù)之一并組織力量攻關(guān)。生物技術(shù)可分為傳統(tǒng)生物技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)?，F(xiàn)代生物技術(shù)是從傳統(tǒng)生物技術(shù)發(fā)展而來的。傳統(tǒng)的生物技術(shù)是指舊有的制造醬、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其他食品的傳統(tǒng)工藝；現(xiàn)代生物技術(shù)則是指 20 世紀(jì) 70 年代末 80 年代初發(fā)展起來的，以現(xiàn)代生物學(xué)研究成果為基礎(chǔ)，以基因工程為核心的新興學(xué)科。一、生物技術(shù)的發(fā)展歷程1、傳統(tǒng)生物技術(shù)的產(chǎn)生傳統(tǒng)生物技術(shù)應(yīng)該說從史前時代起就一直為人們所開發(fā)和利用，以造福人類。在石器時代后期，我國人民就會利用谷物造酒，這是最早的發(fā)酵技術(shù)。在公兀前 221

3、 年，周代后期，我國人民就能制作豆腐、醬和醋，并一直沿用至今。公元 10 世紀(jì)，我國就有了預(yù)防天花的活疫苗；到了明代，就已經(jīng)廣泛地種植痘苗以預(yù)防天花。16世紀(jì)，我國的醫(yī)生已經(jīng)知道被瘋狗咬傷可傳播狂犬病。在西方，蘇美爾人和巴比倫人在公元前 6000 年就已開始啤酒發(fā)酵。埃及人則在公元前 4000 年就開始制作面包。1676 年荷蘭人 Leeuwen Hoek(16321723)制成了能放大 170300 倍的顯微鏡并首先觀察到了微生物。19 世紀(jì) 60 年代法國科學(xué)家 Pasteur(18221895)首先證實(shí)發(fā)酵是由微生物引起的，并首先建立了微生物的純種培養(yǎng)技術(shù)，從而為發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展提供了理論

4、基礎(chǔ)，使發(fā)酵技術(shù)納入了科學(xué)的軌道。到了 20 世紀(jì) 20 年代，工業(yè)生產(chǎn)中開始采用大規(guī)模的純種培養(yǎng)技術(shù)發(fā)酵化工原料丙酮、丁醇。20 世紀(jì) 50 年代，在青霉素大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)的帶動下發(fā)酵工業(yè)和酶制劑工業(yè)大量涌現(xiàn)。發(fā)酵技術(shù)和酶技術(shù)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化工、制革和農(nóng)產(chǎn)品加工等部門。20 世紀(jì)初，遺傳學(xué)的建立及其應(yīng)用，產(chǎn)生了遺傳育種學(xué)，并于20 世紀(jì) 60年代取得了輝煌的成就，被譽(yù)為“第一次綠色革命”。細(xì)胞學(xué)的理論被應(yīng)用于生產(chǎn)而產(chǎn)生了細(xì)胞工程。在今天看來，上述諸方面的發(fā)展，還只能被視為傳統(tǒng)的生物技術(shù)，因?yàn)樗鼈冞€不具備高技術(shù)的諸要素。2、現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)代生物技術(shù)是以 20 世紀(jì) 70 年代 D

5、NA 重組技術(shù)的建立為標(biāo)志的。1944 年 Avery 等闡明了 DNA 是遺傳信息的攜帶者。1953 年 Watson 和 Crick 提出了 DNA 的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，闡明了 DNA 的半保留復(fù)制模式，從而開辟了分子生物學(xué)研究的新紀(jì)元。由于一切生命活動都是由包括酶和非酶蛋白質(zhì)行使其功能的結(jié)果，所以遺傳信息與蛋白質(zhì)的關(guān)系就成了研究生命活動的關(guān)鍵問題。1961 年 Khorana 和 Nirenberg 破譯了遺傳密碼，揭開了 DNA 編碼的遺傳信息是如何傳遞給蛋白質(zhì)這一秘密?；谏鲜龌A(chǔ)理論的發(fā)展，1972 年 Berg 首先實(shí)現(xiàn)了DNA 體外重組技術(shù)，標(biāo)志著生物技術(shù)的核心技術(shù)基因工程技術(shù)的

6、開始。它向人們提供了一種全新的技術(shù)手段，使人們可以按照意愿在試管內(nèi)切割 DNA、分離基因并經(jīng)重組后導(dǎo)人其他生物或細(xì)胞，藉以改造農(nóng)作物或畜牧品種；也可以導(dǎo)人細(xì)菌這種簡單的生物體，由細(xì)菌生產(chǎn)大量有用的蛋白質(zhì)，或作為藥物，或作為疫苗；也可以直接導(dǎo)人人體內(nèi)進(jìn)行基因治療。顯然，這是一項(xiàng)技術(shù)上的革命。以基因工程為核心，帶動了現(xiàn)代發(fā)酵工程、現(xiàn)代酶工程、現(xiàn)代細(xì)胞工程以及蛋白質(zhì)工程的發(fā)展，形成了具有劃時代意義和戰(zhàn)略價(jià)值的現(xiàn)代生物技術(shù)。二、生物技術(shù)的重要意義生物技術(shù)可以改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、解決食品短缺，提高植物品質(zhì)：生物技術(shù)還可培育出品質(zhì)好，營養(yǎng)價(jià)值高的作物新品系。例如，人們正在試圖把大豆貯藏蛋白轉(zhuǎn)移到水稻中，培育高蛋

7、白質(zhì)的水稻品系。利用生物固氮，減少化肥用量：化肥的使用使土地板結(jié)、肥力下降，而且造成環(huán)境污染。科學(xué)家們正努力將具有固氮能力的細(xì)菌的固氮基因轉(zhuǎn)移到植物根際微生物中，希望它們可以進(jìn)行生物固氮，減少化肥使用量。如我國已成功的構(gòu)建了12株水稻糞產(chǎn)堿菌耐氨工程菌。施用這種細(xì)菌可節(jié)約化肥1/5，平均增產(chǎn)5%-12.5%。 生物技術(shù)可以提高生命質(zhì)量，延長人類壽命。生物技術(shù)有利于疾病的預(yù)防和診斷：傳統(tǒng)的疫苗生產(chǎn)方法對某些疫苗的生產(chǎn)和使用，存在著免疫效果不理想，被免疫者有被感染的風(fēng)險(xiǎn)等不足。而基因工程生產(chǎn)的重組疫苗可以達(dá)到安全、高效的目的。已經(jīng)上市或進(jìn)入臨床實(shí)驗(yàn)的如病毒性肝炎疫苗，腸道傳染病疫苗（包括霍亂、痢疾

8、等）. 1998年初，美國批準(zhǔn)了首個艾滋病疫苗進(jìn)入人體實(shí)驗(yàn)。這預(yù)示著艾滋病或許可以象乙肝一樣得到有效的預(yù)防。利用細(xì)胞工程可以生產(chǎn)單克隆抗體。單克隆抗體既可用于疾病治療，又可用于疾病的診斷。如用于治療腫瘤的“生物導(dǎo)彈”就是將治療腫瘤的藥物與抗腫瘤細(xì)胞的抗體聯(lián)結(jié)在一起，利用抗體和抗原的特異親和性，使藥物集中于腫瘤部位以殺死腫瘤細(xì)胞，減少藥物對正常細(xì)胞的毒害。單克隆抗體更多的是用于疾病的診斷和治療效果的評價(jià)。目前單克隆抗體用于免疫檢測大約占全部診斷試劑的30%.利用基因工程技術(shù)還可以生產(chǎn)診斷用的DNA試劑，稱之為DNA探針，主要用來診斷遺傳性疾病和傳染性疾病。 通過生物技術(shù)可以進(jìn)行基因治療：導(dǎo)入正常

9、基因來治療由于基因缺陷而引起的疾病，一直是人們長期以來追求的目標(biāo)。但由于技術(shù)難度大，一直進(jìn)展緩慢。直到1990年9月，美國批準(zhǔn)用ADA（腺苷脫氨酶基因）基因治療嚴(yán)重聯(lián)合型免疫缺陷病（一種單基因遺傳?。┎⑷〉昧溯^滿意的結(jié)果。目前已有涉及到惡性腫瘤、遺傳病、代謝性疾病、傳染病等90個基因治療方案通過了美國FDA的審查，其中60個正在實(shí)施中。我國則有包括血友病、地中海貧血、惡性腫瘤等多個氨酶基因）基因治療嚴(yán)重聯(lián)合型免疫缺陷?。ㄒ环N單基因遺傳?。┎⑷〉昧溯^滿意的結(jié)果。目前已有涉及到惡性腫瘤、遺傳病、代謝性疾病、傳染病等90個基因治療方案通過了美國FDA的審查，其中60個正在實(shí)施中。我國則有包括血友病、

10、地中海貧血、惡性腫瘤等多個基因治療方案正在實(shí)施中。 利用生物技術(shù)還可以解決能源危機(jī)。目前，我們主要使用的能源是石油和煤炭。但這些化石能源終將枯竭。生物能源將是最有希望的新能源之一，其中又以乙醇最有希望成為新的替代能源。人們很早就會用發(fā)酵的方法來得到乙醇，但由于是用谷物做原料，且得率低，成本高，不可能大量用做能源?？茖W(xué)家希望能找到一種特殊的微生物，使之可以利用雜草、木屑、植物的秸桿等纖維素或木質(zhì)素類大量而又廉價(jià)的材料，生產(chǎn)出低成本，高得率的乙醇。通過微生物發(fā)酵或固定化酶技術(shù)，將農(nóng)業(yè)或工業(yè)的廢棄物變成沼氣或氫氣，也是一種取之不盡，用之不竭的能源。 生物技術(shù)還可以提高石油的開采率。目前的石油一次采油僅能開采儲量的30%二次采油需加壓、注水，也只能再獲得儲量的20%。深層石油吸附在巖石空隙間，難以開采。加入能分解蠟質(zhì)的微生物后，微生物分解蠟質(zhì)使石油流動性增加而獲取石油，被稱為三次采油。生物技術(shù)還有利于環(huán)境保護(hù)：傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)大都在高