生物技术进展_范文大全

生物技术进展

【范文精选】生物技术进展

【范文大全】生物技术进展

【专家解析】生物技术进展

【优秀范文】生物技术进展

范文一:生物技术进展 投稿:袁螱螲

生物技术进展

氧化还原电位在微氧厌氧发酵中的控制和应用

摘要

许多发酵产物是在微氧或厌氧条件下产生的,这样的条件下溶解氧探头检测不到氧气,这就为发酵过程的监控和控制提出了一个挑战。胞外氧化还原电位影响细胞内的氧化还原平衡和新陈代谢,易被检测,这就为检测和控制发酵产物的发酵过程提供了另一种替代选择。本文回顾了氧化还原电位在影响基因表达,蛋白质合成和代谢方面的最新进展,以及如何通过控制ORP获得更有效的发酵产物,比如在微氧条件下使酵母菌进行乙醇型发酵和在厌氧条件下使梭状芽孢杆菌进行以丁醇为主要产物的发酵。

1综述

自人类的祖先开始制作泡菜、酸奶、米酒等食品和饮料以来,发酵有着一个悠久的历史。为了追求理想的风味许多发酵是在微氧和厌氧条件下进行的,同时要进行污染控制因为大多数有害微生物在有氧条件下迅速传播。最近,在原油的可持续供给和石油基础产品特别是运输燃料过度消费给生态环境带来的影响受到关注,微氧和厌氧发酵条件下产生的生物燃料乙醇和丁醇也受到了全世界的关注。

不同于有氧培养和溶解氧可以在线监测的发酵,微氧和厌氧发酵的一大挑战是缺乏实时过程监控技术,因为常常发酵过程中的PH值监测仅仅反映了质子活性,因此对细胞内代谢的微妙变化它是不灵敏的。氧化还原电位,氧化还原或(ORP),反映整体的电子转移和在细胞内的代谢中涉及的氧化还原平衡,一个世纪前两个剑桥大学的教授便预测到了它的意义。虽然在相对简单的化学反应系统中已经确立了ORP原理和测量,但是ORP对生物系统中的核心细胞代谢的影响和生物工程中ORP控制的应用仍是十分有限的。

目前,为了深入理解细胞内的氧化还原平衡和细胞生理和代谢之间的影响,研发出可以穿透单个细胞的纳米传感器,能直接测量细胞内氧化还原电位,这为具有氧化还原途径偏好的工程菌进行理想发酵获得期望的发酵产物提供了依据。另一方面,通过反映细胞内的氧化还原电位同步电极便可以容易检测到胞外的氧化还原电位,因此,如图1所示,通过改变细胞内ORP和代谢模式可以实现OPR控制策略。

在这篇文章中,回顾了ORP对细胞内代谢影响的最新进展,以微氧条件下酵母酿酒中乙醇发酵和厌氧条件下梭状芽孢杆菌产丁醇作为例子,从分子水平和工艺过程两个方面讨论了获得高效发酵产物的ORP控制策略。

2 ORP对代谢的影响

2.1ORP原理

ORP表示化合物获得电子的趋势。因此,一个氧化还原反应中需要两种化合物,反应中还原性化合物将电子提供给氧化性化合物,每个氧化还原对有其内在OPR值。电子亲和力越强,氧化还原对的氧化还原电位就越高。表一概括了细胞内新陈代谢中主要氧化还原对的标准ORP值。不同于原电池半反应,无论是好氧抗生素发酵、微氧或厌氧条件下乙醇丁醇发酵,氧化还原反应都是在细胞内同时发生的。使得细胞外OPR监测可以作为细胞内电子传递和氧化还原平衡代谢净结果的一个指标。

相对于提供质子信息的PH值,ORP则表示了电子的活动。因此ORP对细胞内的微妙变化更为灵敏。ORP电极系统包括由铂、铑、铱和金等惰性金属构成的检测电极和由Ag和AgCl组成的参比电极组成,可以实时监测发酵系统的氧化还原信息,这种电极对细胞内代谢的影响可以忽略不计。

2.2环境因素对ORP的影响

一般情况下,温度和氧化性还原性化合物的比例对调节溶液中氧化还原电位是很关键的。

对于培养和发酵中的生物应该考虑溶解氧和厌氧条件等环境因素。但在用酵母产乙醇的微氧发酵中,溶解氧探头无法检测到溶解在发酵液中的痕量溶解氧。如表一所示,O2/H2O的标准氧化还原电位是细胞代谢所有氧化还原对中最高的。因此,如果电子转移,即使溶氧量远低于其他代谢产物,氧必须是优先受体,进而更加有效影响ORP。至于厌氧发酵,由于没有溶解氧和化学物质不同程度的减少,补充培养基营养底物和释放到发酵液中的代谢产物的影响变得至关重要。

2.3细胞内氧化还原电位的动态平衡

共轭氧化还原对和他们的动态平衡是进行细胞内代谢的基础,ORP通过基因表达和酶的合成影响生物细胞的功能,从而影响到信号的感应和传导,最终影响代谢类型,特别是在工业生产相关的应力条件下。

由于检测细胞内ORP的技术限制,常用细胞质中的氧化还原对来表征ORP状态。在不同氧化还原对中,氧化型NAD+和NADP+是两个主要的辅助因子,它们从其他分子接受电子形成NADH和NADPH,NADH/ NAD+和NADPH/ NADP+这两个氧化还原对分别主导了细胞内的新陈代谢。例如,2012年10月以带有NAD+和NADP+作为辅助因子的106和88酶催化了包括855和1064的生物信息数据库KEEG中的氧化还原反应。因此,细胞内的氧化还原电位主要取决于NADH/NAD+的比率,较少取决于NADPH/NADP+的比率。

3 ORP控制策略

发酵系统中氧化性还原性物质的比率决定了氧化还原电位。因此调节ORP的策略主要集中在如何改变氧化还原性物质的比率,已经探索出的策略包括代谢工程和工艺工程技术中的菌株改进。表2总结了一些ORP控制条件下产生的代谢产物。

3.1菌株改造

理论上,通过改变体内电子转移和氧化还原反应中关键酶编码基因的表达,在分子水平上可以控制ORP。这个方法主要通过大肠杆菌和酿酒酵母这两种模式生物来实现。在大肠杆菌中去除pflB和adhE可以增加NADH含量,以致乳酸积累。Berríos-Rivera et al. (2002)使大肠杆菌中甲酸脱氢酶过度表达,以致NADH/ NAD+的比率增加,进而降低ORP水平。Singh et al. (2009)研究了去除带有丙酮酸甲酸裂解酶基因和乳酸脱氢酶的大肠杆菌菌株会导致ORP不平衡。Hou et al研究了不进行甲酸代谢的酿酒酵母菌的细胞质或者线粒体中依赖于NAD+的甲酸脱氢酶的相似的基因,结果表明可以调节细胞各组分在甲酸氧化过程中的NADH。虽然针对的仅仅是代谢网络中一个或几个关键酶,但是会影响细胞内ORP的应用功能。

3.2工程工艺技术

虽然通过代谢工程工具开发具有较好氧化还原途径的健壮菌株,是解决高效生产各种发酵产物的最终方案,由于生物系统中固有的复杂性,这方面的进展费时缓慢,成功的例子也很有限。相比之下,工程工艺技术可以给工业生产中技术经济产能带来立竿见影的效果。

3.2.1能量输入

通过有电流形式的能量输入提供的电流,带有电极的生物电化学反应器可以控制发酵系统中的ORP。生物电化学反应器的功效依赖于微生物和工作电极表面之间的相互作用,但反应机制有待阐明。因此,工作电极的电位和发生在电极表面非生物反应电位是两个关键因素。 不同的微生物系统都已探索出这样的电化学ORP控制策略,像运动发酵单胞菌纯培养发酵 (Jeon etal., 2009a)酿酒酵母发酵(Na et al., 2007),丙酮丁醇梭菌产丁醇(Peguin and Soucaille, 1996)等。

3.2.2补充试剂

氧化还原试剂铁氰化钾,甲基紫精和中性红等化学物质不同程度减少,可以作为影响环境ORP和细胞代谢的电子载体补充到发酵系统中(Bagramyan et al., 2000; Girbal

et al., 1995; Peguin and Soucaille,1996)。另一方面,胱氨酸/半胱氨酸,氧化/还原的谷胱甘肽和NADH/ NAD+是主要的生物氧化还原对,它们不仅影响ORP的状态,而且可以直接作为细胞内代谢的中间体。因此,可以补充维生素烟酸这样的氧化还原试剂或者前体。

3.2.3充入气体

向发酵系统中充入氧、氢和一氧化碳这些氧化还原活性气体控制ORP,溶解氧可以提高ORP,氢可以降低ORP。另外,也可以向发酵系统中充入惰性气体氮气和氦气分离溶解氧和氢,从而间接影响ORP。

在酿酒酵母发酵过程中分别充入氧、氢、氦,创造不同的ORP条件,研究其对酵母菌生理和代谢的影响。通过ORP控制可以深入理解如何高效产乙醇。像严格厌氧的梭状芽孢杆菌发酵产丁醇这样的厌氧发酵,一氧化碳抑制氢化,所以氢气产物的充入可直接减少溶剂中物质功耗。相比之下,通入氮气可以分离氢和激活产氢酶,从而提高发酵产氢量。

4 微氧条件下ORP控制:乙醇发酵

乙醇燃料目前是全球范围内商业化生产的一种主要生物燃料,它的主原料是糖和淀粉。比较温度,PH值,培养基成分这些参数,因为与糖酵解途径相关的氧化还原平衡和乙醛产乙醇量的减少,在培养基含糖不超过250g/L和发酵液中乙醇浓度低于13%的发酵条件下,ORP对乙醇发酵影响很小,如图二所示,在抑制乙醇产生条件下,酵母菌有良好的耐受性。 为了显著增加乙醇的滴度,使用含糖超过250g/L的培养基进行VHG发酵,因为大幅减少了放电,不仅节省了乙醇蒸馏时的能量消耗,而且也节省了酒槽处理时的能量消耗 (Bai et al., 2008)。然而,当在VHG条件和严格应力条件下进行乙醇发酵,特别是抑制乙醇浓度升高条件下,会对酵母细胞的生存能力产生不利影响,造成发酵时间的延长和更多未发酵的糖发酵(Ingledew, 1999)。酵母细胞会合成甘油这样的保护性代谢物来应对应力,减损乙醇产物中NADH,导致氧化还原的不平衡,使ORP控制更有效。

4.1VHG乙醇发酵中的ORP分布

如图三所示,酿酒酵母菌中VHG乙醇发酵的ORP分布图类似浴盆(Lin et al., 2010)。当酵母细胞被接种到新鲜培养基中,呼吸作用快速消耗了作为电子受体的溶解氧,使ATP增长,从而ORP大幅降低。随着溶解氧逐步减少,酵母菌代谢从有氧生长切换到厌氧发酵产乙醇,在此期间,为了减少还原当量NAD(P)H的消耗,促使甘油合成的许多途径都被激活。此外,过量的葡糖糖底物,进一步降低了ORP。由于糖的消耗,使得酵母生长和乙醇发酵速度降低,酵母细胞的裂解和相应的氧化代谢产物释放到环境中也使得ORP开始增加。

4.2ORP控制策略

不像丁醇发酵工程已经深入探索到对直接碳通量和高效产丁醇的电子流的菌株改良,酵母菌的发酵产乙醇方面类似的研究却是非常有限的,酵母发酵产乙醇方面的探索主要集中在在糖发酵过程中增加乙醇产量降低甘油产量,和从木质纤维中通过戊糖发酵产乙醇。近日,在VHG发酵条件下,提高酵母生存能力和增加乙醇产量的生物工程策略都得到了改进。

4.2.1菌株改良

在发酵过程中,主要副产物甘油会和乙醇竞争碳通量和能耗,因为甘油的合成需要NADH,而NADH对乙醛还原产乙醇也是必须的。因此,要改善发酵工程策略,像改变菌株内部氧化还原平衡,通过去除过度表达的关键酶基因重新分配碳通量。

Guo et al. (2009) 去除了工业酵母中编码甘油-3 - 磷酸脱氢酶的GPD1或GPD2基因。从而使发酵过程中甘油减少,乙醇得到增加。但是,较低密度的生物量会降低乙醇产率。为了解决去除GDP1和GDP2引起的氧化还原失衡,研究人员从蜡状芽孢杆菌和gpd2

Δ酵母菌株找到了相关的异源基因 (Guo et al.,2011),它们能在减少甘油生成的同时增加乙醇的产量,并且不影响改良菌株的生长。

4.2.2生物工艺工程技术

在乙醇发酵过程中常通过控制曝气量来调节氧化还原电位(Lin et al., 2010; Liu et al., 2011a; Yu et al.,2007),曝气过程中需要一个由ORP探针和控制器组成的反馈系统,一旦ORP值低于设定值就会自动调节曝气时间和速率。观察发现,在VEG发酵条件下,乙醇产量最大产率最高的ORP值是-150mv(Lin et al., 2010; Yuet al., 2007)。此外,Liu et al. (2011a) 还研究了以葡萄糖作补给维持ORP。然而,由于无法维持较高细胞存活率,乙醇产量提高有限。为了解决这个问题,设计一个连续曝气过程刺激酵母细胞的生长,增强他们的生存能力(Liu et al., 2011a)。

5 厌氧条件下ORP控制:丙酮-丁醇-乙醇发酵

严格厌氧菌梭状芽孢杆菌可以产ABE,比例约为3∶6∶1(Jones and Woods, 1986)。相比乙醇,丁醇中能量值较高,且不易挥发,兼容性较高,被视作为一种先进的生物燃料(Dürre, 2008)。然而发酵产丁醇费用高。一方面,乙醇量和丙酮量增加会降低丁醇产量,这就增加了原料消耗。另一方面,由于细胞中丁醇毒性会消耗大量丁醇,所以,丁醇发酵液中滴度极低(Keasling and Chou, 2008)。

5.1产丁醇中ORP的影响

如图4所示,ABE发酵是一个酸化和水解双相反应的过程(Lee et al., 2008),可以通过电子平衡和氧化还原平衡来控制。在生成ATP的产酸过程中生成的乙酸和丁酸,和糖酵解途径中生成的NADH一起合成细胞生长所需物质。随后,由于乙酸酯和丁酸酯的积累,细胞生长减慢,最后停止在固相中,然后水解葡萄糖摄取酸性中间体开始形成溶剂。因为丁醇的毒性,细胞自溶随即发酵结束。因此,在ABE发酵中ORP控制是非常有效的,最近丙酮丁醇梭菌全转录调控甲基紫精发酵中形成的人工电子载体更是说明了这一点(Hönicke et al.,2012),这种ORP控制同样可以运用到ABE发酵前期的水解当中(Wang et al., 2012)。

酸化

在产酸阶段,通过糖酵解途径每消耗一摩尔葡萄糖,会生成两摩尔丙酮酸和ATP、NADH。丙酮酸氧化还原酶

5.2ORP控制策略

控制细胞内的电子传递和氧化还原平衡,可以使梭菌代谢生成更多丁醇。通过菌株改良和生物工程工艺这两种策略可以达到控制效果。

5.2.1菌株改良

与已建立好的大肠杆菌和枯草芽孢杆菌模型不同,梭状芽孢杆菌的代谢工程具有更大的挑战。虽然已经开发了基因改造,基因过度表达,基因敲除这些基因工具,以及梭状芽孢杆菌菌的转录分析,但是通过控制电子转移和氧化还原平衡这些代谢工程途径提高丁醇比例和滴度仍是有限的。

由于梭状芽孢杆菌中电子流是受铁氧化还原蛋白氢化酶调节的,所以,采用反义RNA方法,抑制C.sa。。。。。。菌株中编码吸氢氢化酶的hupC基因的表达,结果显示,丙酮产量得到提高,但是丁醇产量减少。这说明以氢化酶和氢气生产作为靶向是一种可行的调节代谢的生物工程方法。

5.2.2生物工程过程

虽然梭状芽孢杆菌的基因改造过程繁琐耗时长,在ABE发酵条件下开发出的生物工程,

在工业生产上非常有竞争力。

当使用还原性底物甘露醇代替葡萄糖时,通过由突变的 C. Tyrobutyricum产生的丁酸可以得到16.0g/L高滴度丁醇(Yu et al., 2011),同样,通过C.

acetobutylicum ATCC 824产生的甘油和葡萄糖的混合物作底物时,可以生成更多醇和少量氢气(Vasconcelos et al., 1994)。除了人工电子流,从酸到醇的过程中,甲基紫和中性红能减少析氢量,影响碳转移(Girbal et al., 1995; Peguin and

Soucaille,1996)。这些结果表明,还原性底物能提供多种还原力,反向促进丁醇生成。 除了用比工业原料玉米淀粉更高级还原性物质增加还原当量,充入CO或提高氢分压抑制氢化,进而通过调节氧化还原平衡提高丁醇产量,例如,相比充入纯氮气产丁醇4.8g/L,充入含85%氮气和15%一氧化碳的混合气体,丁醇浓度增加至7.8g/L,并且丁醇滴度也显著增加。这些结果表明,在铁氧化还原蛋白到NAD(P)+阶段,一氧化碳和氢气可能会一直氢化酶活性和电子传递,从而提高NAD(P)H含量和酒精产量。

6结论

很多产品都是在微氧和厌氧条件下发酵生产的。虽然长时间来很多生产实践中都在使用这些发酵工艺,在控制成本上仍需努力探索,特别是在可持续发展中应更加关注乙醇和丁醇 这些生物燃料。因为氧化还原反应和氧化还原动态平衡是细胞内代谢的基础,ORP控制代谢产物的形态,这就为提高发酵产率提供了一种有效策略。凭借先进的技术可以检测出细胞内ORP值,分析基因的表达和ORP变化下蛋白质合成机制,这样就能从分子水平上和生物工程中了解反应机制,进而可以优化乙醇发酵和丁醇发酵过程,开发出优良菌株。

范文二:生物技术进展论文 投稿:马缀缁

生物技术在环境保护领域中的应用现状与发展趋势 摘要 针对我国目前环境状况,论述了现代生物技术在治理环境污染,保护生态环境中的应用和发展前景。

关键词 现代生物技术 生态环境 环境保护 环境污染 重金属污染治理 污水处理 矿区生态修复

正文

一 重金属为污染治理

重金属系指密度在4 O以上的约60种元素或密度在5 0以上的45种元素。砷、硒是非金属,但它们的毒性以及某些性质与重金属相似.所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。环境污染方面所说的重金属主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷,还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡、钒等污染物…

1微生物对重金属的修复

肽库展示技术的发展为金属结合肽提供了丰富的来源.其中最常用的肽库是噬菌体库和细菌库,噬菌体库与细菌库相比的突出优点是库容量大和噬菌体滴度高,可达1014颗粒每ml。噬菌体肽库用于金属离子结合肽的筛选,细菌肽库则用于金属和金属氧化物颗粒的筛选。已有采用不同肽库进行金属结合肽筛选的研究[1],Barhas 3[2]采用Phanmcia公司的螯合sepharose,从半合成的组合噬菌体抗体库中直接筛选对Ce2+、Fe2+等金属离子具有配位作用和催化功能的金属抗体。Mejare[3]利用噬菌体随机六肽库筛选Zn2+、Cd2+。金属离子结合肽。 类似的,Kjaergaard[4]通过Percoll密度梯度分离和多轮富集ZnO E.coil展示肽复合物,相差显微镜得到对Zno具高亲和力和专一性的肽段,可望用于锌污染水体的解毒和修复。

2植物修复(phytoremediation)技术

植物修复是一种利用自然生长植物或遗传培育植物修复金属污染土壤的技术的总称,采用植物对重金属的忍耐和超量积累能力并结合共生的微生物体系来实现对重金属污染环境的复[5,6]。根据其作用过程和机理,重金属污染土壤的植物修复技术可分为三种类型

1植物稳定(phytostabliization)

2植物提取(phytoextraction)

3植物挥发(phytovolatilization)

二 污水处理

工业生产和日常生活用沸水的排放产生了大量的城市污水,人类又面临这水资源短缺的现状,所以城市午睡的治理显得越来越重要。生物技术处理污水具有操作简单,成本低,分解有机物能力强等特点,显示出了其机理污水的优势。[7] 现代废水生物处理技术是利用水中微生物的新陈代谢功能,使废水中的有机物降解转化为无害的物质,使废水得以净化。属于生物法处理工艺的有活性污泥

法、生物膜法、自然生物处理法和厌氧生物处理法等。

2.1.1 活性污泥法 活性污泥法是被广泛采用的传统废水生物处理工艺。它是在人工条件下,将空气连续鼓入溶解了大量有机污染物的污水中,对污水中的各种微生物进行连续混合和培养,形成悬浮状态的活性污泥,在活性污泥上生活着大量的好氧微生物,这些微生物在好氧条件下能以溶解性有机物为食料获得能量,并不断增长,使污水中的有机污染物得以分解去除,最后使污泥与水分离,大部分污泥回流到生物反应池,多余的污泥将被排出活性污泥系统。活性污泥法在防治水体污染中发挥了很好的作用,但由于废水排放量的急剧增加以及对废水处理要求的日益严格,传统工艺在处理的多功能性、高效稳定性和经济合理性方面已难以满足不断提高的要求。开发、研究和应用新型废水生物处理工艺和技术,已成为世界各国水污染控制工程领域的重要研究课题。

2.1.2 生物膜法 生物膜法,又称固定膜法,是一系列污水好氧生物处理技术的统称,其共同的特点是微生物附着在作为介质的滤料表面,生长成一层由微生物构成的膜。污水与之接触后,其中的溶解性有机污染物被生物膜吸附,进而被氧化分解,使污水得以净化。[8]目前,生物膜法是一项在废水处理工程上被广泛运用的技术,采用这种方法的构筑物有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池和生物流化床等。随着生物技术的迅猛发展,生物流化床和生物转盘技术更加成熟,应用也越来越广。生物转盘、生物流化床中有强力的清除有机物的生物膜、既可以作为独立的污水生物处理设备,也可以与其他处理设备联合使用,以提高现有设备的处理效率。

2.1.3 自然生物处理法 利用在自然条件下生长、繁殖的微生物处理废水的技术,称为自然生物处理法。其特点是工艺简单,建设与运行费用低,但净化受自然条件的制约。主要处理技术是稳定塘和土地处理法。[9]

稳定塘是利用塘中天然微生物的代谢作用氧化分解废水中的有机物,稳定塘中的氧由塘中藻类的光合作用和塘面与大气接触的溶氧提供,在稳定塘内废水停留时间长,对废水的净化过程与自然水体净化过程基本一致。包括废水灌溉在内的土地处理也是一种自然生物处理法,废水向农作物提供水分和肥分,废水中非溶解性杂质为表层士壤过滤截留,各种有机物及截留物会被微生物分解利用,最终起到净化废水的作用。

2.1.4 厌氧生物处埋法 厌氧生物处理是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌在无氧条件下降解有机物的处理技术。用于厌氧生物处理的构筑物有消化池、厌氧滤池、上流式厌氧污泥床、厌氧转盘、挡板式厌氧反应器和复合厌氧反应器等。[10]

三 矿区生态修复

恢复生态学是研究生态系统退化的过程与原因、退化生态系统恢复的过程与机理、生态恢与重建的技术与方法的科学. 恢复生态学主要以退化生态系统为研究对象, 以解决实际的生态环境问题为主要目的, 通过选择和确定目标生态系统、引进外来物种和利用工程方法、重建和恢复受损的生态系统[11]

植物修复技术是指利用植物提取、吸收、分解、转化或固定土壤、沉积物、污泥或地表、地下水中有毒有害污染物技术的总称. 植被修复是按照生态学规律, 利用植物自然演替、人工种植或两者兼顾, 使受到人为破坏、污染或自然毁损而

产生的生态脆弱区重新建立植物群落, 以恢复生态功能的技术领域. 植被修复常被应用于环境受污染或生态受破坏的场所以清除重金属、微量元素污染和人造有机污染物[ 12]

植物修复技术在矿区的应用及发展现状

矿区植被修复, 主要是在生态学理论和原理的指导下, 从基质改良、植物修复、土壤质量演变以及植被演替等方面, 集成环境工程技术、农林栽培技术和生物技术, 应用于矿区环境改良和生态恢复[ 13]因此, 在加强对适应面较广的耐受性植物的筛选、培育工作的同时, 应当最大限度地保持矿区的原生态环境, 保护生物多样性资源[ 14,15]. 矿区植被修复技术应基于区域内的植物生长限制因子、生物多样性、先锋树种及主要伴生树种的生态位和现有植物的群落动态和种群空间分布格局的全面研究, 确定植被修复的模式、功能和群落演化动态, 制定方案和配套的技术措施[ 16]. 例如, 通过对北京首云铁矿区裂隙裸岩、风化物阳坡及微土阳坡的地形、地貌、植被、土壤和植被演替动态调查, 乡土植物品种选配技术比较和植被恢复生态效应分析, 合理配置基质和植物种子进行挂网喷播, 使得各立地类型土壤结构和土壤肥力状况均有不同程度的改善[ 17]; 福建省上杭紫金山矿区通过对废矿石( 渣) 堆边坡的裸地整治、植物选择与配置、栽植和管护等一系列技术措施的研究与探索, 形成了工程措施与生物措施并举的快速植被恢复技术, 并取得良好的治理效果[ 18] .小结:我国的生物技术处于刚刚起步阶段。该技术的进一步开发需要得到社会、同行及主管部门的广泛支持,大力开展以污染控制技术为主体的生物技术的研究,将大力推进生物技术在环境保护中的应用,并发展带动整个环保科技的发展,解决我国目前和未来面临的严峻的环境保护问题,并为环保市场提供高品质的环境保护高技术。应该充分认识到环境保护和社会、经济发展的重大意义。 参考文献:

[1]J F Hainfeld ,W Q Liu C M R halsey.Struct.Biology.,1999.65:1092~1098

[2]C F Barbas 3,J S Rosenblum,R S Lerner.Proc.Natl.Acad.Sci.USA,1993,34:787~789

[3] M Majare,S Ljung,L Bulow.Protein Eengineering,1998,11:489~494

[4]K Kjaergaard,J KSensen,M A Schenmbri et al, Appl.Environ.Microbial.200066:10 ~14

[5]R BMcaghcr Curt.Opin.In Pl. Biol .2000 3(2):153~162

[6]A Gkhan,C Kuzk,TM Chaudhly et al .Chlemosphere,2000,4I(1~2):197~207

[7]蔡美芳,刘玉荣. 重庆环境科学,2003,25(11):174~176

[8]周国华,黄怀增,何红苗.环境污染治理技术与设备,2002,3(6):33~39

[9]H Eccles. Science,1985,228:1315~1317

[10]Klemba,L Regan. Biochemistry,1995,34:10094~10100.

[11]TEVENGW. 受损自然生境修复学[M]. 赵忠, 王朝辉, 赵淳, 等, 译. 北京:

科学出版社, 2008: 1󰀀16.

[12]任海, 彭少麟. 恢复生态学导论[M]. 北京: 科学出版社, 2002: 14󰀀25.

[13] 黄娟, 夏汉平, 孔国辉. 油页岩废渣对植物生长的影响及石灰改良效应[J]. 生态学杂志, 2007, 26(1): 9󰀀15.

[14] 王桂珍, 刘立文. 黑龙江省森工国有林区湿地植被的保护与利用[ J]. 牡丹江师范学院学报: 自然科学版, 2008(3): 12󰀀13.

[15] LeeSE, Li QX, YuJ. Diverseprotein regulations onPHAformationin Ralstoniaeutrophaonshort chainorganicacids [J]. Interna󰀀

tional Journal of Biological Sciences, 2009, 5(3): 215󰀀225.

[16] Paquin DG, SunWH, TangCS, et a1. Aphytoremediation study: Selectionof tropicalandother vascular plantsfor decolorizationof

poly R-478 dye[J]. Remediation, 2006, 16(4): 97󰀀107.

[17] 高占平, 何永, 龙瀛, 等. 北京寨口矿区生态修复规划[J]. 矿业快报, 2008(4): 70󰀀73.

[18] 韦朝阳, 陈同斌. 重金属超富集植物及植物修复技术研究进展[J]. 生态学报, 2001, 21(7): 1196󰀀1203.

范文三:生物技术进展论文 投稿:金殩殪

生物技术在鱼养殖中的应用

班级:A11行政1班 学号:110901108 姓名:张洪迪

摘要:随着科学技术的发展,除了传统的生物技术之外,分子技术的应用已经为提高世界水产养殖品种产量开辟了另一条途径。基因组信息库的增长,极大地提高了科技工作者对确认一些表现型基因的能力。转基因技术和目前尖端的技术:诸如DNA芯片技术、高分辨力的二维凝胶技术和高灵敏度的质谱仪等技术的发展联系起来,向水产养殖工作者展现出了一片美好的前景:包括生长率和经济效益的增加、抗病能力和抗冻能力的提高、养殖品种种质的改善以及通过改变它们的基因组成而创造出新的不同的品种。讨论了与功能基因组领域相关的技术以及它们在水产养殖领域中的应用。

关键词: 生物技术 鱼类养殖 潜在影响

我国水产养殖有着悠久的历史,远在3000多年前的殷末周初就有养鱼的记录,至公元前5世纪的春秋战国时代,陶朱公范蠡根据当时的养育经验编写了世界上第一部养育著作《养鱼经》。经过几千年的养鱼实践,不断积累了丰富的技术经验,水产养殖业取得了长足发展。到了近代,生物技术的全面发展,对水产养殖业产生了深远的影响,几乎对水产养殖的每个方面都起到了积极的指导作用。本文主要从鱼类遗传育种、养殖病害的检测和防治等方面简要论述生物技术的应用。

1 现代生物技术在鱼类养殖遗传育种方面的应用

1.1 多倍体育种技术 多倍体育种和雌核发育技术是在染色体水平上操作,进行品种的改良。目前,已取得良好的生产效益并显示出较好的产业化前景。 多倍体育种主要应用在促生长、提高品质、提高杂种成活率、保持杂种优势等方面。 通过温差处理、药物处理、水静压、杂交等诱导方法可产生多倍体。鱼类染色体的特点之一就是可塑性较大,易于加倍,如果在精子入卵而第二集体尚未排出卵外之时,对受精卵进行热休克(高温)、冷休克(低温)、高压或化学药品处理,组织第二极体排出卵外,则可诱导出三倍体个体。如果抑制第一次有丝分裂,则可获得四倍体个体。四倍体鱼再与二倍体染交,也可获得三倍体鱼。种间杂交受精卵经三倍体诱导技术处理而培养出的三倍体称之为杂交三倍体。三倍体鱼往往是不育的,这对经济鱼类的养殖意义重大,它避免了性腺发育阶段和产卵季节肉质下降及性腺发育时期的生长停止和死亡率上升,减少了养殖成本,利用其不育性还可以控制养殖鱼类的迅速繁殖和防止对天然资源的干扰。人工诱导的主要目的在于利用三倍体具有生长快、肉质好、生命周期长等特点,另外三倍体种群还具有较高的抗病力和抗逆性。

1.2雌核发育技术 雌核发育技术也是实现增产的重要手段。可用物理或化学因子处理授精前的精液,用带血的玻璃针激活卵子发育、杂交等人工诱导雌核发育,再经温差处理、秋水仙素和水静压等方法使之两倍化。雌核发育具有可建立纯系,可控制性别,且具有简便易行、快速可靠的优点。在海水动物中,由于性别不同而表现出生长速度不同是比较常见的生物学现象。目前,已经成功培育出红鲤(Cyprinus carpio)、斑马鱼(Hrachydanio recio)、尼罗罗非鱼(Oreachromis niloticus l)、莫桑比克罗鱼(oreachromis mossamb icus)等多个人工雌核发育品系,为研究鱼类性别决定机制、单性养殖及养殖新品种的开发研究和生产时间提供了几位宝贵的素材。

1.3转基因技术 在基因工程方面,转基因技术为水产生物遗传育种开辟了一条新途径。该项技术可以根据人们的需要,把有用的外源目的基因,如生长激素基因、抗冻基因、抗病基因等及其调控序列一起,导人受体的胚胎或受精卵中并使之表达,从而达到遗传改良

的目的。转基因鱼的研究工作在中国、美国、加拿大、日本、法国等已经展开,并取得了很大的成就。转基因技术的应用,为克服动植物种间杂交不育以及远缘杂交困难的问题,显示出极大的优势。目前在水产中的研究工作主要集中在鱼类。“全鱼”元件组成的转生长激素基因鱼散构建已在鲤鱼获得成功。养殖结果表明,转基因鲤鱼在生长速度和抗病能力上已显示出优势。从理论上说,利用转基因可以改变水生生物的遗传物质,使改进的优良性状得以遗传,进而从根本上长久的提高水产养殖的产量和改善产品的品质,所以其在水产养殖中的应用将随时间的推移而更加深入的推进水产养殖育种工作的研究。

1.4分子标记技术 分子遗传标记是指利用分子生物学方法来区分不同的个体或群体能够稳定遗传的物质或性状,是生物个体或群体间遗传差异的客观表征。目前限制性片段长度多态性(RFLP),简单序列长度多样性(sSLP),随机扩增多态性DNA(RAPD),单核苷酸的多态性(SNP)是最流行的分子标记技术。分子标记一个重要的应用就是来构建遗传图谱。遗传图谱的建立为基因定位,特别是一些重要经济性状和数量性状位点的定位,并为最终克隆这些基因提供了基础,同时还可以推动生物的分子标记辅助选育和遗传改良。分子辅助育种已成为有效的育种工具,它是根据与某一性状或基因紧密连锁的标记的出现来推断该基因或性状的有无,从而进行选育的方法,可以增加选择的准确性,大大缩短育种的周期。进而大幅度提高中国养殖生产中优质原良种的普及率,达到增产增效的目的。Gomez-Raya 等认为在进行的选择育种工作中如果采用了分子辅助育种技术,那么育种速度将提高大约11%。例如梁利群等(2000)利用RAPD技术对荷包红鲤(Cyprinus carpio Linnnaeus)抗寒品系的基因组DNA进行分析,找到了用RAPD技术从分子生物学角度对荷包红鲤抗寒品系进行鉴定的方法。

2现代生物技术在鱼类养殖病害的检测方面的应用

2.1核酸探针技术 核酸探针技术通过分析病原生物的遗传结构,人们发现各种病原体均有其独特的基因结构。根据这一段基因结构的序列,就可以设计可与其互补的DNA 探针,与病原生物的DNA进行杂交,以此来确定病原携带者和传播者的一种分子生物学技术。该技术具有灵敏度高、特异性强等优点,近年来在对虾病毒病的检测中倍受青睐。美国科学家针对IHH-NV(传染性皮下和造血组织坏死病毒)研制的点杂交核酸探针已经商业化生产。中国科研人员针对对虾造血组织坏死杆状病毒研制的核酸探针,并将之用于检测受造血组织坏死杆状病毒感染的对虾,取得了满意的结果。

2 .2PCR技术 PCR技术即聚合酶链式反应,又称为 DNA体外扩增技术,其原理是在了解了病原生物特殊的遗传结构的基础上,设计对专性引物再通过PCR扩增产生出电泳可见的扩增产物,从而通过电泳、染色把它显示出来。该方法既具有DNA探针方法的灵敏度,又避免了昂贵且危险的同位素的使用,并可以更快得到诊断结果,在对虾病原检测方面,中国研究人员已将这一技术成功地用于对虾病毒病和细菌病的检测。目前,很多国家均已开发出商品化的造血组织坏死杆状病毒的PCR检测试剂盒。另外,PCR技术与其他技术相结合开发出新的PCR技术更显示出其独特的优越性,如荧光定量PCR技术、PCR-ELISA技术等。现均已应用于水生动物疾病的诊断中,并已显示出巨大的潜力及广阔的应用前景。

2.3单克隆抗体技术 单克隆抗体技术是近年出现的重要技术之一。它是在Milstein发明的杂交瘤技术基础上建立的。单克隆抗体与体外侵物的结合具有很高的敏感性和检测性,因而可作为诊断技术。单克隆抗体技术在对养殖对虾暴发性流行病的病原及传播途径的调查中,发挥了重要作用。应用这一技术,能对养殖对虾的发病情况提前20--40天作出预报,为生产上及时采取对应措施提供了可靠的依据。另外,单克隆抗体技术可以与其它免疫技术相结合,如放射免疫分析技术、酶联免疫检测技术、间接荧光抗体技术等,进而对疾病的检测做到更加准确、迅速。

2.4基因芯片 基因芯片又称DNA芯片(DNA chip)或DNA微阵列(DNAmieroarray),是将大量基因探针,按特定的排列方式固定在固体载体上,它通过与被检测基因的碱基序列进行固定互补匹配,实现核酸序列的分子识别,是高效的大规模获取相关生物信息的重要手段。与传统核酸印迹杂交技术相比,基因芯片具有高效、快速和大规模平行处理的优点,是在传统生物技术和疾病诊断等方面的创新和飞跃。基因芯片在DNA测序和基因表达分析、临床诊断、药物和疫苗研究等领域有极大应用前景。针对病原微生物基因组的特征性片段、染色体DNA的多态性、基因变异的位点及特征等,设计和选择合适的核酸探针并制成芯片,通过与样品中提取的核酸(DNA或RNA)杂交,一步检测就能获得病原微生物种属、亚型、毒力、抗药、致病、同源性、多态型、变异、表达以及感染病原微生物相对数量等相关信息,为疾病的诊断和治疗提供了一个很好的切入点,也为平行研究病原微生物的大量基因组和功能组提供了有利的工具。

3现代生物技术在鱼类养殖病害的防治方面的应用

3.1基因工程疫苗 基因工程疫苗的开发基因工程疫苗是将病毒中负责转录抗原蛋白质的基因片段分离出来,与载体结合成重组DNA,然后转人细菌、酵母菌、病毒或动物细胞的DNA中。在这些寄生生物的增殖过程中,借基因的表达,大量生产抗原蛋白质作为疫苗使用。疫苗的功用在于能诱导动物对某些特异的致病菌产生抗体,增强抵御病原侵袭的能力。应用基因工程技术研制疫苗,其优点在于抗原专一,避免了常规疫苗将整个病原基因组转入接种鱼而造成可能的病原体传播和危害。其次,基因工程疫苗可通过基因剪接将不同病原体的致病性抗原决定簇的编码基因拼接在一起而构建表达复合疫苗。第三,这种转基因疫苗可用发酵技术进行工厂化生产,易于生产出价格低廉、稳定性好的产品。最近,科学家否定了无脊椎动物没有免疫特异性的说法,指出无脊椎动物不仅具有免疫特异性,而且对抗原具有记忆能力,这预示着基因工程疫苗的开发和使用将在水产养殖中病害的防治中起到更加重要的作用。

3.2免疫刺激剂 免疫刺激剂的开发免疫刺激的研究和开发是近年来蓬勃兴起的一个新的研究领域。免疫刺激剂能诱导和刺激水产养殖动物自身的非特异性免疫系统与各种病原作斗争,通过增强自身的免疫能力,达到预防和减轻疾病的目的。在甲壳动物中当外界病原侵入时,甲壳动物可产生外源凝集素,这种物质与病原微生物细胞壁上的糖类结合,使其更易于被白细胞消化和杀死。已研制出来的几种非特异性免疫刺激剂在白对虾和斑节对虾的抗病试验中都取得了理想的效果。

3.3荧光抗体技术 荧光抗体技术是根据抗原具有高度特异性的反应,吧荧光素作为矿院标记物,在荧光显微镜下减产呈现荧光的特异性抗原复合物及其存在部位,在水产动物病原体的检测上得到了一定的应用。鄢庆枇应用荧光抗体技术检验牙鲆体内的弧菌。该技术的主要优点是特异性强、速度快、灵敏度高,但也存在缺点如非特异染色问题难以完全解决,造作程序较繁琐,需要特殊的昂贵仪器和染色体本不能长期保存等。

4现代生物技术在鱼类养殖营养与饲料方面的应用

4.1基因工程技术 随着基因工程技术的发展和运用,很多有生物活性的多肽或蛋白质可以较容易地被合成,且成本低廉。由于鱼类胃肠道对多肽和蛋白质的吸收能力较强,使得基因重组产品能较方便、快捷地对鱼类的生理活动进行调控,尤其是在促进鱼体生长方面。例如:对银大麻哈鱼、草鱼投以基因重组生长激素,可有效刺激鱼体成长。

4.2酶工程技术 酶工程是生物技术的一个重要组成部分,它是指在一定的生物反应器内,利用酶的催化作用,进行物质转化的技术。而酶制剂则是酶3工程的代表产物。酶制剂室从动、植物和微生物中提取制备的具有酶专一的高效生物活性物质,通常与少量载体混

合而制成粉剂。目前,应用生物技术生产的酶有蛋白酶、脂肪酶、糖化酶、植酸酶、纤维素酶等。大多数酶来自于真菌类。水产动物饲料中添加适量合适的酶制剂,有利于促进养殖动物对饲料的吸收、转化,提高养殖动物的生产性能和健康水平。

4.3微生物工程技术 微生物工程也称发酵工程,是一门将微生物学、生物化学和化学工程学的基本原理有机地结合起来,利用微生物的生长和代谢活动来生产各种有用物质的工程技术。该技术可用于饲料的育藏、改善饲料的营养价值、微生物饲料的生产以及用微生物来净化有毒的物质,消除有毒气体和恶臭物质以及处理有机废水、废渣等;还可用于生产抗生素、维生素、透明质算、微生物蛋白、氨基酸和一些食品添加剂(如柠檬酸、乳酸、天然色素等)等。饲料中添加氨基酸可以平衡氨基酸的比例,提高蛋白质的利用效率,减少氮排出造成的环境污染。

现代生物技术是20世纪末人类科技史中最令人瞩目的高新技术之一,同时也是21世纪世界各国科学技术发展的重要内容。现代生物技术的应用为鱼类养殖业的发展带来了革命性的变化,从鱼类遗传多样性、种质资源、新品种培育、免疫预防、疾病诊断、水质监测等各个方面无一不渗透现代生物技术的应用.。然而其在生产上发挥更大的作用,还有待于现代生物技术更深一步的发展。相信随着试验方法的不断优化和设备的日益更新,生物技术的发展将使鱼养殖走上可持续发展的道路。但在我国生物技术还是一门年轻的学科,需要加强研究力度。另外,目前我国的鱼养殖业基本上还处于传统型,要实现水产养殖业的现代化,有赖于海洋生物技术的发展和应用。可以预言,对世纪是海洋的世纪,在合理开发和利用海洋生物资源,发展渔业经济和保护渔业环境中,海洋生物技术是大有可为的。

参考文献

1.刘晓慧,王义权,分子标记技术在水产动物研究中的应用。厦门大学学报。2008,47(2):228-231

2.梁利群,孙效文。用RAPD技术鉴定荷包红鲤抗寒品系。水产学杂志,2000,13(2):15-20

3.李卢,人工雌核发育在鱼类遗产育种中的应用。水产科技情报,2006,33(2):56-58

4.邹为民,陈信廉.细菌自动鉴定仪在水产动物疾病诊 断中的应用研究 [J] .珠江水产,2000, (4):9~11.

5.金丽.鱼类的人工繁殖技术 [J] .生物学教学,2005,30 (4):2~4

6.赵浩斌,陈尚萍,朱作言.转基因鱼的研究进展 [J] .农业生物技术学报,1999 (3):30l~306

7.温茹淑,崔淼.转基因鱼的研究进展 [J] .嘉应大学学 报,2002 (6):40~45

8.陈光荣,肖克宇,翁波,等.鱼类细胞工程遗传育种 研究进展,水利渔业,2004,24 (1):4~6

9.严绍颐.鱼类细胞核转植 (基因组转移) 和育种 [A] . 海洋生物技术研讨会论文集 [C],1991,79~83

10.谢忠明.“八五”国家重点推广养殖对象:颖鲤 [J] . 淡水渔业,1992, (2):48

范文四:工业生物技术进展 投稿:严嵕嵖

黑臭河流原位生物修复技术的探索及应用

摘要 河流黑臭是我囯城市河网的一个普遍现象,严重影响居民生活、城市形

象和生态环境。针对受污染河流的特点和治理技术工程实施的可行性,采用原位生物修复技术更具经济和技术合理性。本文重点介绍了生物复合酶污水净化剂和生物技术的作用机理及工程实践。生物酶和菌制剂能迅速提高水体的复氧功能,消除水体及底泥的黑臭现象。在污染水体的原位修复治理和底泥修复中具有广泛的推广应用前景。

关键词 黑臭河流 原位生物修复 生物复合酶 ST生物技术

城市内湖泊、河道等景观水体是城市人居环境中重要的组成部分,但由于城市化进程的不断加快,城市人口聚集,不仅工业废水和生活污水排放量增加,而且成分也逐渐复杂,使得越来越多的城市河流变得黑臭,严重影响居民生活、城市形象和生态环境。因此消除黑臭、改善感观,美化城市,已是城市河流治理中首要解决的问题。

1、河流黑臭产生的原因及常规整治技术

1.1 河流黑臭产生的原因

城市河道黑臭主要是过量纳污导致水体供氧和耗氧失衡的结果,水体缺氧乃至厌氧条件下污染物转化并产生氨氮、硫化氢、挥发性有机酸等臭恶臭物质以及铁、猛硫化物等黑色物质。生活污水是导致城市河道黑臭的最普遍和最主要的污染源。其他污染源还有:生活垃圾、有机工业废水、合流制管网溢流污水、污水厂尾水、畜禽养殖场粪便污水等。

1.2 黑臭河道常规整治技术及缺点

目前常规黑臭河道整治技术主要有: ⑴弓水冲污一定期采用清洁水置换河道水; ⑵底泥疏浚一挖除底泥; ⑶化学絮凝处理一化学分解污染物。

常规处理方法的缺点有: ⑴河道清淤的工程量大, 周期长、工程成本高; ⑵河道截污管理的难度大, 短期内无法实施; ⑶水质改善后难以保持, 由于开放式河道难以杜绝控制污染物排入,治理一段时间后, 河道又逐渐黑臭, 并逐渐形成新的污染底泥。

而生物修复技术则是最具发展前景的主体修复技术。生物修复技术是利用特定的生物( 植物、微生物或原生动物) 吸收、转化、清除或降解环境污染物, 实现环境净化、生态效应恢复目前,生物修复技术被划分原位生物修复和异位生物修复两种。原位生物修复技术是在受污染区域直接进行污染水体的原位处理, 不需要搬运或输送污染水体( 包括底泥和岸边受污染的土壤) , 直接采用微生物、酶与载体的自固定化技术对污染水体就地处理的净化处理。此类技术在保证原有水体功能的同时实现了水质的净化处理, 为被污染的水体提供了一个可靠的、卓有成效的修复方法, 具有治理费用低、环境无影响、最大程度降解污染等特点。异位生物修复则需把污染介质( 土壤、水体) 搬动或输送到它处进行生物修复处理。针对城市河流污染的特点和治理技术工程实施的可行性, 采用原位生物修复技术更具经济和技术合理性。本文将重点介绍生物复合酶污水净化剂在城市河流污染治理及原位生物修复技术领域的开发及应用。

2、生物复合酶污水净化剂

生物复合酶污水净化剂是一种含多种生物酶、表面活性剂以及多种营养元素的液态修复剂,在美国去除河流黑臭中应用很多。我们引进后自主研发了相关的

应用技术及配套设施,从而在中国形成了一流的水环境保护生物修复治理技术体系。该技术可以克服传统治理的诸多不足,采用“ 原位修复、标本兼治”的治理方法,不但可以使水质迅速达标而且同时还赋予了已被治理过的水质可以使其不断自检并使其保持清洁的功能。

2.1 生物复合酶污水净化剂工作原理

生物复合酶污水净化剂能刺激加速微生物的反应,促进污水中的大分子化合物分解成小分子化合物,同时释放出结合氧,增强水体复氧功能,这些简单化合物又很容易被微生物所利用,在有机物被降解的同时,又有利于细菌的多样性,提高细菌的活性和繁殖能力,达到一种微生态平衡。

在大多数环境中存在着许多土著微生物进行的自然净化过程,但该进程很慢,其原因是溶解氧(或其它电子受体)、营养盐的缺乏,而另一个限制因子是有效微生物常常生长缓慢。生物复合酶可有效地刺激和加速自然的生物反应,激发土著微生物的活性,加速微生物的生长和繁殖,同时对浮游生物和环境无害。从而可以快速有效地促进受污染水体向良性生态系统演替,使得水体中的DO得以恢复,COD 、BOD5、NH3-N等污染指标迅速下降, 水体的黑臭、异味现象得以 快速消除。生物复合酶还可有效地促进有机物在水体中乳化和溶解, 直接攻击水体中污染物。生物复合酶不仅能够应用于好氧环境, 也可应用于厌氧环境, 水体中无机还原性物质主要有H2S、FeS2等, 在生物复合酶的催化作用下, 硫细菌将还原性物质氧化,从氧化中获取能量。

2.2 生物复合酶污水净化剂治理目标及适用条件

采用生物复合酶污水净化剂对污染水体进行原位生物修复的方法是:根据污水库容量和污染物总量以及外源生活污水和工业废水的排放量确定生物复合酶的投加剂量和投加方式,其工作流程包括:考察污染水体,分析污水库容量和污染物总量,制定修复计划、确定生物复合酶投加剂量和投加方式的工作流程; 建立操作平台,确定进入修复强化期、修复巩固期和修复维护期的工作流程。

生物复合酶污水净化剂产品的优点是:通过恢复水体的自净能力来治理污水,恢复自然生态环境;由于生物复合酶不含微生物,对水体无毒,因而生态风险低;修复中无需人工曝气,无需再调配修复剂,现场操作简单,无需复杂昂贵的仪器;综合治理费用低,适合于城市缓流型、封闭型黑臭河道或富营养化河道、以及大面积受污染水域的环境治理。

3、ST生物技术

ST是英文名优势生物基因表型诱导技术,高效河塘污水净化技术, 已经获得专利.主要利用微生物的生命活动过程,废水中的污染物质进行转移和转化的作用,从而使污水得到净化。

3.1 生物技术工作原理

微生物通过新陈代谢活动,将底部污泥转化为活性污泥,提高水体自我净化能力.(1)有机污染物的浓度由高变低。(2)细菌迅速氧化分解有机污染物而大量繁殖,然后是以细菌为食料的原生动物出现数量高峰, 再后是由于有机物矿化, 利于藻类的生长,而出现藻类的生长高峰。(3) 溶解氧浓度随着有机物被微生物氧化分解而大量消耗,很快降到最低点。随后由于有机物的无机化和藻类的光合作用及其它好氧微生物数量的下降,溶解氧又恢复到原来水平。这 样,水中的微生物数量、有机物、无机物的含量,也都下降到平衡状态,于是, 水体恢复到原来的状态。

3.2 生物技术治理特点

微生物具有来源广、易培养、繁殖快、适应性强的特征,较容易的采集、繁殖和驯化,使之适应不同的水质条件,从而通过其的新陈代谢使有机物无机化。加之新陈代谢时不需要高温高压、不需要加催化剂, 因此具有污水处理量大、范围广、运行费用相对较低的特点。

(1)见效快, 脱臭、脱色可在几小时内见效;

(2)不产生二次污染, 不形成有害的副产物。所用菌种全部为来自自然界的普通微生物,不存在生态安全问题;

(3)对各种有害藻类( 特别是蓝藻) 有抑制和杀灭作用;

(4)有利于鱼类生长繁殖;

(5)不需建设复杂的处理设施, 费用较低、维护管理方便。首期处理费用与水体污染程度成正比, 维护费用与河湖进水水质相关。既可建立固定投放点, 也可船载移动处理。

4、结论与展望

利用生物酶或菌制剂治理黑臭水体,由于生物修复作用,治理后水体中的有益细菌大量繁殖,有机物含量大幅降低,藻类逐渐增多,以细菌和藻类为饵料原生动物也大量繁殖,食物链中各种生物与它们的生存环境之间通过能量转移和物质循环, 保持生态平衡。同时生物制剂激活了土著微生物, 内循环供氧系统机能得到了有效开发和利用, 溶氧随着紫外光线的强弱和时间的变化而增加或减少, 为水体的自净提供了必要的保障。实际修复工程的表观和水质指标情况充分体现了污染水体经过生物净水剂原位生物修复的效果是显著的,水体自净能力已明显增强。生物酶或菌制剂作为辅助手段甚至核心技术在城市河湖黑臭水体的治理和底泥修复中的推广应用前景广阔。

但是,由于黑臭水体受污染情况复杂, 单用一种修复方法往往不能达到理想的效果,采用物理一生物一生态技术相结合的组合工艺, 将能更有效地去除水中的有机物污染和黑臭。

生物修复技术在城市黑臭河道的治理中得到广泛的使用, 但其本身是一个极为复杂的系统工程, 今后应用生物修复技术治理城市黑臭河道过程中还需要注意以下几个问题。

(1)黑臭水体的修复首先应因地制宜, 根据水体受污的实际情况, 结合一定的物理、化学修复技术, 才能有效的实施生物修复措施。

(2)城市黑臭水体属于重污染型水体, 其生物修复中选取的微生物、植物或水生动物种类特性是决定其污染治理的关键。因此加强高效生物物种的筛选和开发是该领域中的一项重要任务。

参考文献

钱嫦萍, 陈振楼, 王东启等生物修复技术在黑臭河道治理中的应用水处理技术: 孙铁珩, 周启星污水生态处理技术体系与展望院士论坛卷期

徐亚同, 史家墚, 张明污染控制微生物工程化学工业出版社,

周怀东, 彭文启水污染与水环境修复化学工业出版社

董哲仁, 曾向辉受污染水体的生物生态修复技术水利水电技术:__

范文五:农业生物技术最新进展 投稿:赖喆喇

大家谈

本刊支持单位河南黄泛区地神种业有限公司

经营范围玉米小麦棉花等农作物种子地址:西华县城西12公里电话:0394-2579186总经理

2579235陈清林256248

2

21世纪生物技术对农业发展的影响将会达到一个前所未有的深度随着农业生物技术的不断发展以及农业发展进程中种种问题迫切需要解决的现实需求农业生物技术的产业化将不以人们的意志为转移而得到迅速和规模化发展从而为中国农业和世界农业的新一轮绿色革命做出

重大贡献

从国外转基因技术的进展来讲1994年第一例转基因西红柿被投放市场以来转基因作物的发展非常迅速尽管由于贸易经济

宗教等各种因素对转基因的问题有争论但到目前为止没有任何证据表明转基因食品对人体或者环境有任何负面影响例如美国的转基因大豆已经在两亿人群中广泛使用十几年至今未曾出现过任何一例安全方面的问题说明转基因产品是安全可靠的至2005年转基因大豆等其他转基因产品在全球的种植面积已经达到9000万公顷19962005年的10年间全球转基因作物种植面积增加了50多倍发展非常迅速至今转基因大豆和

玉米已广为人们所接受

农业生物技术对我们国家尤其重要我国是一个农业大国政府非常重视发展农业生物技术动植物转基因品种的培育被列为十一五规划中的重大专项而且是唯一的农业项目计划投入60亿元资金这必将促进我国生物技术在农业领域的迅速发展在农业生物技术飞速发展的今天如果我们犹豫观望徘徊不前就会落后于世界农业生物技术的前进步伐丧失发展生物经济的机会从而在解决国家面临的粮食安全环境恶化和能源短缺等诸多问题时无所作为令人高兴的是我国政府在这个问题上是非常明确的就是要大力发展农业生物技术同时我们也是一个负责任的国家在加速发展动植物转基因品种培育研究的同时更要强调建立完善的安全管理规章和制度尽管转基因产品目前还没有出任何问题但安全制度的完整化和规范化对保障生物技术健康完善迅速的

发展是至关重要的

农业生物技术之所以能够成为2l世纪最重要的农业技术而受到广泛重视主要体现在以下几方面1农作物抗逆品种的培育

常规育种对作物抗逆性的培育非常有限而农业生物技术已经在作物抗生物逆境(如抗虫)

方面取得了相当的成就比如抗虫棉抗虫水稻的获得农作物所处的非生物逆境包括干旱盐渍冷冻/高温营养贫瘠重金属胁迫水灾紫外线等随着研究的不断深入农作物抗非生物逆境的机制得以揭示比如植物抗旱性状(或其他某种性状)并

18

润禾棉种铃满天下幸福农家

不是单基因控制的而是涉及到多基因协同作用而构成的复杂网络体系当前全世界范围包括中国在内都利用生物技术手段从不同角度研究植物抗旱的生理生化分子生物学机制并在此基础上进行抗旱新品种的培育以前研究人员只注意到单一结构基因在抗旱性状中的作用虽然在实验室培育了转单一结构基因的抗旱品种但在大田种植条件下并不能实现预期的抗旱效果现在研究人员基于对植物抗旱机制的了解而提出通过基因网络体系来调控一些抗旱相关基因和元件尽管目前还不清楚哪些抗旱基因对哪些作物起作用但是它的发展前景是非常诱人的中国在这方面也做出了非常有价值的工作

2对农作物产量的提高发挥积极的作用

农业生物技术会对农作物潜在产量的提高做出贡献

量属数量性状由多基因控制目前科学家们正从各种角度来研究增加农作物产量的技术包括对影响产量的直接因子和间接因子的研究

3改良品质提高作物附加值使人类获得更加丰富的营养

人类的营养问题有两个方面一方面是营养过剩另一方面是营养不良在中国的许多贫困地区人们的饮食结构单一长期食用一种食物像红薯或玉米等虽然表面上吃饱了但实际上食物中缺乏许多营养物质

像维生素矿物质等长此以往会导致很多疾病的发生如儿童智力低下

缺铁性贫血等这就是隐性饥饿在中国开展的HarvestPlus项目就是针对这个问题利用现代生物技术改变粮食作物中的微量营养元素含量从代谢网络入手一方面降低谷物中导致人肥胖糖尿病高血压的成分包括减少淀粉糖的含量另一方面提高作物中的维生素矿物质等微量元素的含量同时去除作物中障碍这些营养成分吸收的成分即去除抗营养因子这种基于对植物复杂的代谢途径和代谢网络的分子机理的认识在分子水平上调控代谢途径从而提高目标产物产量或降低有害代谢产物积累的技术被称为代谢工程4植物生物反应器

植物生物反应器是指通过基因工程途径以常见的农作物作为细胞工厂通过大规模种植生产具有高附加值的医用蛋白工农业用酶特殊碳水化合物生物可降解塑料脂类以及其它些有益的次生代谢产物等的一种技术在国际上曾经引起很大反响的代表性工作之一就是富含维生素A合成前体类胡萝卜素的水稻即黄金稻此外用植物生产医用疫苗也一直是科学家孜孜以求的目标并已经取得相当的成就

第一代植酸酶产品是以微生物发酵为基础用作饲料添加

0557-61987606198754

范文六:生物技术疫苗研究进展 投稿:邵鯒鯓

生物技术疫苗的研究进展

摘要:随着分子生物学及重组DNA技术的发展,出现了生物技术疫苗,生物技术疫苗是利用生物技术制备的分子水平的疫苗,包括基因工程亚单位疫苗、合成肽疫苗、基因缺失或突变疫苗、基因工程活载体疫苗、DNA疫苗。

关键词:基因工程亚单位疫苗、合成肽疫苗、基因缺失或突变疫苗、基因工程活载体疫苗、DNA疫苗

1 生物技术疫苗

上世纪,常规疫苗的局限性日益明显:原始疫苗不安全,人工灭活疫苗免疫持续时间短,生产成本高,灭活不彻底往往容易散毒;体外培养细菌或病毒容易污染其它病原,长期存在于环境中,难与自然感染动物鉴别,使疾病流行复杂化等。生物技术疫苗是分子生物学发展的产物,是用基因工程方法或分子克隆技术分离出病原的保护性抗原基因,将其转人原核或真核系统使其表达出该病原的保护性抗原,制成疫苗或者将病原的毒力相关基因删除掉或进行突变,使成为不带毒力相关基因的基因缺失苗或突变苗。生物技术疫苗只含有病原的部分组成,而常规疫苗往往是一个完整的病原体,因此生物技术疫苗的最大优点是安全性好,对致病力强的病原更是如此。生物技术疫苗可以降低生产成本,更廉价更大批地生产;易于区分感染动物和免疫动物,由于生物技术疫苗中只含有病原的一种蛋白成份,或者缺失某一蛋白成份,因此通过检测野毒中含有,而生物技术疫苗中没有的病毒蛋白的抗体可以方便地从免疫动物中区分出野毒感染者;利用活载体可制成多价疫苗,达到一针防多病的目的。就其应用前景而言生物技术疫苗的优势在于克服了常规疫苗的大量培养病原微生物、灭活不彻底、活疫苗的毒力返强等缺点;动物机体免疫系统更集中产生免疫应答;有利于制成多价苗和多联苗,简化免疫接种程序;易于工业化生产,可以大幅度降低成本;有利于区分疫苗抗体和野毒感染抗体,不影响疫病的监测与诊断,利于疫病的控制、净化和消灭;使用方便,便于保存等。生物技术疫苗为一种理想疫苗,它只能在细胞中剌激合成抗源,从而引发细胞的免疫应答。与传统疫苗相比,生物技术疫苗还有独特明显的优势:①具备可操作性,如 BCG卡介活疫苗,是构成一次免疫产生对多种疾病持久防御的疫苗,将刺激机体对各病原体产生保护性免疫;②安全广泛性,1949 年以来全世界有 35 亿人接种BCG,并发症极少,安全性高;③免疫应答范围广,植物可表达动物和人类病原体,一种植物可以同时表达几种抗原;④稳定、成本低,种子或块茎中的抗原可以长期保存而不失去活性,基因疫苗生产成本低,价廉,适宜于广大农村;⑤卫生无病原污染,可直接食用免疫,避免了使用注射器的疾病传染,易于推广,易被人们所接受;⑥经济性好,大规模种植疫苗无需提取纯化过程和冷藏,长途运输方便,种植者也无需反复购买种子和种苗;⑦母体抗体存在时新生儿免疫也是可能的;③易获得多价疫苗,将不同抗原基因的转基因植物进行杂交,很容易获得多价转

[2]基因植物疫苗;⑨免疫期持久;⑩能同时使用多种疫苗。 [1]

2 生物技术疫苗的分类

根据生物技术疫苗研制的技术路线和疫苗组成的不同,目前可分为四大类:①基因工程亚单位苗 ②基因缺失苗或突变苗 ③活载体苗 ④ DNA疫苗⑤合成肽疫苗。

[3]各种生物技术疫苗的性质见表

项目 基因工程亚基因缺失或活载体苗 DNA苗 合成肽疫苗

单位苗

免疫效果

免疫次数

佐剂

安全性

稳定性

保存期

研制周期

较差 多次 需要 好 强 长 较长 突变苗 好 一次 不需要 好 强 长 较长 好 一次 不需要 较好 较强 较长 长 较好 二次 需要 好 较强 较长 短 好 二次 需要 较好 较强 长 短

2.1基因工程亚单位疫苗:

基因工程亚单位疫苗又称生物合成亚单位疫苗或重组亚单位疫苗。指利用DNA重组技术,在体外高效表达系统中(原核细胞、真核细胞等)表达抗原的的主要保护性抗原蛋白,并提取出来加入佐剂即制成基因工程亚单位疫苗。自1981年将口蹄疫疫苗的抗原基因vp3克隆到大肠杆菌内进行表达制成疫苗成功免疫牛和猪后,这种方法又成功应用于猪白血病疫苗以及预防仔猪腹泻病的k88疫苗等的研制,中国台湾研制的禽流感亚单位疫苗效力远高于灭活疫苗。目前已商品化或在中试阶段的有口蹄疫病毒亚单位疫苗,猪细小病毒亚单位疫苗,

[4]牛瘟病毒亚单位疫苗等。重组亚单位疫苗安全、廉价,而且便于规模化生产。用非疫苗用

蛋白作为抗原建立的诊断方法,可以将免疫动物和自然感染动物鉴别开来;对于发病急,病程短的疾病效果好;在原核系统(如大肠杆菌)中的表达产物通常无法进行正确的加工和折叠,影响表达产物的构象和免疫原性,而真核系统(杆状病毒,昆虫细胞,酵母等)却能克服以上不足,表达产物较好,应用较多。重组亚单位疫苗也为寄生虫疫苗的研究开辟了新的途径。一些寄生虫的保护性抗原基因在大肠杆菌表达,将产物免疫接种动物,有一定的免疫效果。

2.2基因缺失或突变苗

将与病原菌或病毒毒力相关的基因全部或部分删除,或发生突变而使其毒力减弱构建成的活疫苗,称为基因缺失苗或突变苗。1984年成功获得HSV-1基因缺失突变株,此后获得基因缺失沙门氏疫苗和马立克病毒(MDV)的gD和meg基因缺失突变株。目前为止,此类疫苗中成功的例子还不是很多。比较有代表性是猪伪狂犬病毒(PRV)糖蛋白E基因(原称gI)及胸腺核苷酸激酶基因突变失活(TK-)株的活疫苗。该疫苗的免疫力不仅与常规弱毒苗相当,而且由于其不具有gE抗体,而自然带毒者具有gE抗体,因此可以作为标记疫苗将免疫动物从自然感染的PRV中鉴别出来。荷兰于1998年5月在全国推广使用TK-/gE双基因缺失疫苗。美国研制并普遍使用的牛传染性鼻气管炎病毒(IBRV)TK基因缺失疫苗效果良好。基因缺失或突变苗的最大的优点是其毒力不会返强,在动物体内连续传代后也不会恢复毒力。 [1]

2.3活载体疫苗

活载体疫苗指用基因工程方法,将一种病原免疫相关抗原整合到另一种载体基因组DNA的复制非必须片段中构成的活载体疫苗。现阶段研制的疫苗大多属于这一类。活载体疫苗主要有病毒活载体疫苗和细菌活载体疫苗两类。

病毒活载体疫苗:常作为载体的病毒有痘苗病毒,禽痘病毒,疱疹病毒,腺病毒,反转录病毒等。现在应用比较成功的此类疫苗有:能表达猪瘟病毒囊膜糖蛋白E1的重组PRV

[5][5](TK-),能表达鸡新城疫病毒的血凝素或融合蛋白的重组禽痘病毒,能表达马立克病

病毒糖蛋白B抗原的重组痘苗病毒,能表达狂犬病囊膜蛋白的重组痘苗病毒,能表达禽

[8]流感病毒的血凝素重组禽痘病毒等。但痘苗病毒能在动物体内复制,可能会引发对人类有

致病性的新的病毒,因此重组痘苗疫苗难以商品化。

细菌活载体疫苗:沙门氏菌活载体疫苗,沙门氏菌能通过消化道将异源抗原带到肠道的淋巴组织中,并在其中繁殖,与免疫前体细胞相互作用,从而激发机体的各种免疫。用此系统可表达链球菌的表面抗体和M抗原,将E.coli K88和LT-B抗原基因重组质粒转入弱化的猪霍乱沙门氏菌中,构建出猪霍乱沙门氏菌-大肠杆菌与K88LT-B多价基因工程苗。大肠杆菌活载体疫苗,如将合成的口蹄疫病毒VP1的10个氨基酸残基的DNA序列插入到E.coli.K12株外膜蛋白基因中。把志贺氏毒素B亚单位的3个部分基因融合到E.coli.的另一种外膜蛋白基因的密码子进行融合表达。

卡介苗活载体疫苗:把20种病原抗原包括疟原虫和HIV的几种抗原编码基因克隆在热休克蛋白基因启动子之后,导入卡介苗(BCG)基因组中制成的疫苗。活载体疫苗便于构建多价疫苗,但不能进行二次免疫。 [6][7]

2.4核酸疫苗

核酸疫苗又名基因疫苗,包括DNA疫苗和RNA疫苗,它是将病原内保护性抗原基因与含有真核启动子的质粒DNA连接后直接导入动物体内,在机体内表达相应抗原蛋白,诱

[1]导机体免疫系统产生相对应抗原的免疫保护作用。1990年,Wolff等首次给小鼠直接肌肉

注射纯化的DNA或RNA表达载体,发现这些载体上的基因能再局部肌肉组织表达,随后发现这种表达可持续数月甚至终生。1993年,Ulmer等给小鼠肌肉注射编码A型流感病毒核蛋白的质粒后,发现能有效保护小鼠免受另一亚型流感病毒的攻击。目前已发现DNA接种对许多病毒、细菌、寄生虫以及肿瘤的预防均有一定的效果。如将口蹄疫衣壳蛋白VPI基因的一段序列和编码宿主免疫球蛋白的基因作为抗原基因,构成口蹄疫病毒的DNA疫苗,用基因枪导入小鼠腹部,能检测到口蹄疫病毒特异型T细胞增殖和抗体,此外还有A型流感病毒DNA疫苗,猪繁殖与呼吸综合症病毒DNA疫苗,伪狂犬病毒DNA疫苗,传染性喉气管炎病毒DNA疫苗,疟原虫即寄生虫DNA疫苗等。

2.5合成肽疫苗

合成肽疫苗是利用人工的方法来合成病原的保护性抗原小肽,再辅以适当的佐剂制成的疫苗。美国UBI公司研制的口蹄疫合成肽疫苗效果,其免疫效果较好,在美国梅岛外来实验室到中国台湾进行的工种实验表明该疫苗对动物具有良好的免疫效果,应用前景良好。该方法同样具有安全可靠的优点,更重要的是可以根据毒株的流行情况加以调整,方便快捷。但该方法生产成本高只适用于含线形表位的多肽,不适用于构象依赖性表位多肽。 3 生物技术疫苗存在的问题

3.1疫苗的安全性问题

对于活载体疫苗来讲,有些病毒载体具有潜在的致癌性。例如腺病毒可在淋巴组织产生持续感染,疱疹病毒可在神经组织持续感染并终身带毒,反转录病毒亦具有潜在致癌性等。

3.2疫苗的免疫原性问题

由于基因工程亚单位疫苗是非复制免疫原,因此通常比完整病原体的免疫原性差,需要多次免疫才能达到效果。如何提高此类疫苗的免疫原性是目前需要解决的问题之一。

3.3母源抗体干扰问题

活载体疫苗免疫动物之后会产生对载体病毒或载体细菌的免疫反应。从而影响同一种载体表达的不同基因的活载体疫苗的应用。

3.4重组表达量问题

目前,重组疫苗的抗原表达量不是很高,在构建重组病毒时,应尽可能的考虑影响表达量的

[1]因素,获得较多的免疫抗原量。

4 参考文献

[1]高研,李卫芬,马国霞.浅谈动物基因工程疫苗的研究进展及现状.甘肃农业,2006,241:144-145.

[2]高玉杰.基因疫苗的应用与研究进展.沈阳大学学报,2003,15(2):90-93.

[3]钱建飞。动物基因工程疫苗研究进展.中国预防兽医学报,2000,22:189-192.

[4]Noad.Virus-like particles as immunogens.Tends in Microbiology,2003,11:438-444.

[5]Wolff J A,Malone R,Williams P,et al.Di2 rect gene transfer into mouse muscle in vivo.Science,1990,247;146521468.

[6]Nazerian K Witter R L.Lee L F and Yenagida N.Protection and synergism by recombinant fowl pox vaccines expressing gene from Mark's disease virus,Avian Diseases,1996,40:368-376.

[7]钱建飞.动物基因工程疫苗研究进展.中国预防兽医学报,2000,22:189-192.

[8]Swayne D E.Protection against diverse highly pathogenic HS avian influenza viruses in chickens immunized with a recombinant fowlpox vaccines containing an HS avian influenzahamagglutinin gene mset.vaccine,2000,18:1088-1095.

范文七:论生物科学与技术研究进展 投稿:邓瞢瞣

2 0 1 3 年2 4 期  

科技 一向导 

◇ 科技论坛◇  

论生物科学与技术研究进展 
程 雨 

( 哈尔滨师范大学生命科学与技术学院 黑龙江

哈尔滨

1   5 0 0 2 5 )  

【 摘 要】 随着科 学 技 术的发展 与探究 , 生物科学与技 术研 究成为 2 1 世 纪以来我 国改变人 类生产 、 生活的面貌的常规技 术。生物科学技 术 
的逐 渐成型 , 不仅体现在 了现代 医疗、 农 学领域以及工业发展上 , 还对生理遗传和生物化 学等机体各部分的细胞结构功能及物质代谢 的研究有 

着极 其重大意义的作 用。 因此, 我们 必须重视生物科学的发展 与生物技术的探 究, 让 生物科学技术融入 到我们 生活的每一个角落。  

【 关键词 】 生物 ; 科 学技术 ; 研 究进展 

示人体生命的奥秘  中国科学 院遗传所人类基因组研究中心 、 国家人  0 . 前 言  生物学是研究生命活动规律与生命 本质的科学, 也是人类认识 自   类基 因组南方 中心和北方 中心共 同承担了国际人类基 因组 的测序工  现在 已基本完成遗传 图、 物理图、 转 录图的制作。 由此看来 , 人体基  然和征服 自 然 的有力武器 。 2 O世纪 5 O年代 以来 。 随着 D N A双螺旋结  作。 同时还具有 重要 的实践价  构的构建 、 基因重组技术 等系列生物技术取得重 大突破 . 现代生物技  因组 的研究不仅具 有极大的理论上 的意义 , 也具有很高的商业价值 , 故引起 了企业界的注 目 , 并积极参与竞争。   术革命逐渐成 型, 并相继在现代医学 、 农学等领域引发革命性变化 。 因   值, 此. 重视生物科学及其 技术 研究 . 让其为人类 的生活做出贡献是 十分  有必要的。本文将对生物科学技术的应用 . 生 物科 学技术 的研究 成果 
与进展及生物科学技术对社会的影响三个方 面进行一一阐述  2 . 2基 因工程技术的建立与应用 

基 因工 程技术是在对 D N A分子认识 的基 础上建 立的, 它是通过  对D N A的剪切与重新拼接( 重组) 在被改造的生物上, 在酶系统 的作用  下。 完成复制 与表 达. 基因工程主要是 基因克 隆, 即把某一基 因组的特 

1 . 生物科学技术的应 用 
1 . 1 农业领域 的生物科学技术 

定基因克隆化. 基因工程在农业 、 畜牧业 、 酿造业 、 制药业 、 水产业等方 

人们将会对  分子生物学的诞 生及现代生物技术的兴起是 2 O 世纪生命科 学领  面的应用已有成效。随着对基因组工程技术的深入研 究, 更复杂 的重要 的 、 与人类关系密切 的生物 的基 因组被破译 , 人们对各  域最伟大
的事件。在世纪之交基 因组学研究的一 系列突破又推动生物  区别与改造, 将会从基因组 上去 找原由, 使生物学真 正  技术进人了更加迅猛发展的新阶段 。 包括植物 、 动物和微生物生物技术  种生物 的认识 、   在 内的农业生物技术 已经成为新的农业科技革命 的强大动力 不仅如  的全面地进入了分子生物学与生命 信息科学 的时代 。 2 . 3细胞全能技术 的实施与应用  此, 转基因作物也已经开始走 向大规模推广应用。如抗虫 、 抗病 、 抗 除草  剂 的转基因棉花、 玉米 、 大豆、 油菜等都进人 了大规模商业化应用 阶段 。  
在人类基因组 图谱 的进一步发展之下, 更多的模式生物, 重要的经  一个一个 地、 甚至成批地被揭露。   其次 . 现代分子生物学与传统动植物育种科学的结合催生 了新兴 的分  济动物与植物的基 因组将会不断地 、 细胞全能技术是快速纯合创造新品种的方法和技术, 与杂交, 特别是远  子育种学。以动植物基因鉴定与分子标记辅助选择技术为重点的分子  缘杂交 、 辐射等新技的结合 。说 明我国 自 2 1 世纪以后 , 生物科学 已经  育种技术近年发展迅速, 现已成为生物技术发展的重要领域。   1 . 2生物科学技术在转基因克隆方面 的应用 

在生命 的起源 、 原始细胞 的产生 、 生命的进化 、 新物种的形成与改造等  重大理论问题上有重大发展 。人类对 生物本质 的认识将会 极大地提  自1 9 8 2年转生长激素基 因“ 超级 鼠” 诞生 以来 , 转基 因的兔 、 猪、  

对改造生物在理论和实践上, 都将 产生重大 的影响 , 对作 物新品种  羊、 牛、 鸡相继问世 。1 9 9 7 年世界上第一个体细胞克隆绵羊“ 多莉 ” 的   高、   诞 生。 也标 志着动物核移植技术取得了重大突破 。 我 国动物生物反应器  的选育产生 良好的指导作用 。 基础研究与开发水平在总体上同 国外相 比仍有 3 — 5 年 的差距. 但利用  转基因羊乳腺生物反应器表达多种疫苗 和药物 的技术正在不 断完善 。   体细胞克隆多种优 良种牛的研究成功率正在迅速 提高 。除此之外 . 我 

3 . 生物科学技术对社会的影响 
3 . 1 实现 了多学科的知识整合 

人 类 对生 命科 学 的实 验探 索 开始 于孟 德尔 著 名的 豌豆 实 验 。  

国现 已初步形成 了学科较为齐全 的农业微生物研究体 系, 在微生物肥  1 8 6 5 年. 盂德尔通过八年 的豌豆实验观察 提出“ 遗传 因子” 假说。 接着  料、 农药 和饲 用酶制剂的研发 中取 得了显著 的进展, 进一 步加强功 能  是英国科学家
利文通过实验对 D N A和 R N A的甄别 .再后来是 1 9 4 4   基因发掘的技术平 台建设和微生物代谢工程等基础研究. 可望拓展 应  年艾弗里等通过细菌转化实验首次证 明 D N A是遗传信息载体 。1 9 7 5   用范围并取得新 的技术突破  l _ 3生物科学技术在医学上的应用  年. 西泽. 米尔 斯坦和乔治. 科勒发 明的杂种细胞融合 技术 。 ’ 可使不 同  细胞的细胞核与细胞质结 合形成具有理想 的供 体细胞特征 的杂种 细  生物技术类药 品的开发 已成为各 国政府 发展战略 中的重要组 成  胞 所有的这些 发现都说明生物科学技术 的发展将多种学科知识 的 良  部分。改革开放后, 国家对生物技术制药给予 了高度 的重视 。 特别 是在  好的整合在一起 。使得生物科学技术有 了良好的基础创新。   生物高新技术领域投入 了大量 的资金和人力  目 前我 国的生物技术制  3 . 2 实现了多领域方法的融合  药在部分领域 已达 到国际水平 , 数种 生物工程 药品进 入市场或临床试  2 O世纪 7 0年代 以来 . 随着生物科 学基础研究 重大突破 的不断  验, 全 国各地相继建立 了生物技术制药基地, 单克隆抗体和基因工程技  积累 . 一系列重要 的生物技术成果脱颖 而出。众多的研究文献表明 ,   术 已相 当普遍和成熟  目 前 国内研究 开发的生物工 程药物品种有: 白   生物技术的实现在其 能力 . 工业化 、 商业化过程中都需要整合经济学 、   介素( I L 一 2 、 3 ) : 干扰素 、 碱性成纤维细胞生长因子( b F G F ) 、 神经生长 因子  伦理学 、 法律 、 管理学 等多学科的社会科学知识和环境对其进行评估 、   ( N G F ) 、 集 落刺 激 因子 ( c s r 9 、 干 细 胞生 长 因子 ( S C F 】 、 红 细 胞生 成 素  通过社会治 理等多领域 的经验来应对 生物科 学技术应用 中可能形成  ( E P O ) 、 生长激素( G H ) 、 肿瘤坏死因子 ( T N F ) 等。   的技术挑战当然 . 这同时也需要 中国的科研管理部 门和高等教育机构 

2 . 生物科学技术的研究成 果与进展 
2 . 1 人类基因组 计划的实施  ・  

进行必要的改革和创新 . 以鼓励更多的青年科学家 、 技术专 家投 身生 

物科学 和工程学等其他学科领 域交叉融合 的事业之 中 . 并 通过多种  人类 的遗传物质是位于人体细胞 内的 2 3 对染色体上. 据估计。 人  机制 为他们提供 包括生物科 学和技术 、 工程学 、 计算机 和数学 、 社会  类 的染色体 D N A大约 由 3 O 亿对碱基所组
成. 约有 1 O 万个基 因. 人类  学 、生态 学和伦理学等跨学科 的教育和训 练 。 从而实现 多领域 的融  基 因组计划就是要全部 破译 2 3 对染色体上 D N A全部 的碱基 排列顺  合 。 也促进了现代生物科 学技术革命在 中国又好又快地健康 发展 。   序, 并最后 决定 基因的组成与功能 、 作用, 从而破译所有的遗传密码, 揭 

4 . 结语  

’ ( 下转第 4 2 9 页)  

◇ 科技论坛◇  

科技 一向导 

2 0 1 3 年2 4 期  

C 舞 研发 A R C G I S中矿山地质模型搭建 
刘新洋 刘文坊 蔡荣宦 辽宁 叶万 云  阜新 1 2 3 0 0 0 )   ( 辽宁工程技术大学矿业学院

【 摘 要】 煤矿安 全生产 已经成 为影响矿井生产 能力的重要 因素 , 应用c ≠ ≠ 汇编语 言实现 A K C G I S中Ra s t e r 地质模型的方 法, 可以大大加 
强矿 山地质信 . g -  ̄g t 集与显 示。Ra s t e r 地质模 型的搭建对于矿 山安全生产以及提 高矿山开采效率有极 大的帮助。  

【 关键词 】 地质模 型; Ra s t e r 搭 建; 插值 方法 

1 . 克里金插值法参数 
ES RI . Ar c GI S . An a l y s t 3 DT o o l s . Kr i g i n g   Kr a s t e r =n e w  ES RI . Ar e GI S  

Kn a t ur a l Ne i g h bo r . z _ f i e l d =” S h a p e ” ;  

应 用插值 方法 生成 R a s t e r 地形 如下 图 

A n My s t 3 D T  ̄l s . K r i  ̄ n g 0 ;  
K r a s t e r . i np o i n tf e a t u r e s =Kp a t h l n ;  
_ _

Kr a s t e r . o u ts u r f a e er a s t e r =Kp a t h Ou t ;  
— . _

K r a s t e r . s e mi Va i f o g r a m p r o p s = ” S PHE RI CAL ”  
_

K r a s t e r . zf ie l d =” S h a p e ” :  
_

Kr a s t e r . c e l Ls i z e = 2 ;  

2 . 样 条 函 数 插 值 法 参 数 
ES RI . Ar c GI S. An a l y s t 3 DTo o l s . S p l i n e   Ks p l i n e= n e w  ES RI . Ar c GI S .  

4 . 结 语 
使用 插 值 方 法 通 过对 煤 矿 地 质 数 据作 为 基 本 数 据 源 来 进 行  A E插值 . 较 为高效 的分 析煤 矿地 质变 化及各 种灾 害 的因素 变化 情 
况。  

An My s t
3 D T  ̄l s . S p l i n e 0 ;  
Ks p l i n e . i np o i n tf e a t u r e s = Kp a t h l n;  
_ _

Ks p l i n e . o u tr a s t e r - = Kp a t h Ou t ;  
_

Ks p l i n e . z   f i e l d =” S ha p e . Z ’ ’ :  
Ks p l i n e . s p l i n et y p e = ” REGULARI ZED” ;  
_

【 参考文献 】  
[ 1 ] 汤 国安 , 杨 昕. A r e G I S 地 理信 息 系统空 间分 析实 验教 程f   M ] . 科 学 出版社 
[ 2 ] 杜福光. 基于 G I S 的数字矿 山研究. 中国论文下载中心, 2 0 0 9 .   [ 3 ] 刘 明举 , 郝富 昌. 基于 G I S的瓦斯预 测信息 管理 系统 [ J 】 . 煤 田地 质与 勘探 
2 0 o 5 .  

3 . 自然邻域插值 法参数 
n e w   E S R I . A r c G I S . A n a l y s t 3 D T o o l s . N a t u r a l Ne i g h b o r 0 ;  
Kn a t u r a l Ne i g h b o r . c e l ls i z e =1 ;  
_

ES RI . Ar c GI S . An a l v s t 3 DT0 o l s . Na t u r a l Ne i g h b o r   Kn a t u r a l Ne i g h b o r:   2 0 0 9 .  

K n a t u r a l N e i hb g o r . i n _ p o i n t _ f e a t u r e s = K p a t h l n ;  
Kn a t u r a l Ne i g h b o r . o u tr a s t e r -Kp = a t hOu t ;  
_

[ 4 ] 邢超 , 李斌 . A r c G I S学习指南- -A r c T o o l b o x [ M ] . 科学出版社 , 2 0 1 0 .  

( 上接第 3 7 5 页 )实践实训教学是高等职业教育不 可或缺的重要  发式教学。 引进多媒体教学 , 无疑对课堂教学是一次革命 , 它克服了课  它使课堂教学 言之  教学环节 . 也是高职院校应用型和技 能型人才培养 的重要途径。 为了能  堂教学的空洞讲解以及复杂电路不能演示的弊端 . 够让高职院校培养出更多合格 的应用型高级技术人才 .学生在校内进  有物。校企合作中学校与企业都是人才培养的主体 , 若双方 能够 真正  行必要的实验和实习训练外 . 还要大力拓展稳定 的校外实训基地 , 让学  实现全方位和紧密型的合作 . 将 会对高职教育的发展起到积极 的推 动  生能在真正的工作环境 中学习和锻炼 所 以高职院校必须
加强校企合  和示范作用 .并将成为高 等职业技术教 育具有强劲生 命力的发展方  作. 建立校外实训基地 。 并发挥其多种功能 , 这是 提高高职学生实践能 
力 的主要方式 。   向。  

【 参考文献 】   在平时 的高职院校 电工 电子理论课堂教学 中. 应该 充分发挥教师  [ 1 ] 杨俊莲 , 王玉湘, 张 明月. 对 电工电子技术课程改革 的探 索『 J 1 l 辽宁高 职学报  的主导作用 以及学生 的主体 作用 . 努力 改变传统 的教学方法 . 推行启  2 0 0 9 , ( 7 ) .  

3 . 结 论 

( 上接第 3 8 2页 ) 总之, 生物科学 技术 的研究是科学应用研 究的源  泉. 随着 技术进 步和多学科合作, 生物学科 学技术也会 向着 由宏 观向微  观, 从单一向多层次 、 多方面相结 合, 理论 与实践相结合 的方 向发展 下  去 。人类对 生物技 术的重视程 度也会 逐渐增高 。 生物技术 的应用也会 

科 学 又 好 又 快 地 健 康 发 展 的 必 要 手 段 。 e 
【 参 考文献 】  
[ 1 ] 洛伊斯 . z . 玛格纳, 生命科 学史 [ M ] . 上海 : 上海人 民出版社 , 2 0 0 9 ( 3 ) : 3 7 1  

体现 在我们 生活的各个 角落。长期 发展下去 . 我国的生物科学技术将  [ 2 ] 李曼 西. 生命科学导论[ M] . 北京: 中国电子出版社, 2 0 1 0 .   会有更大 的突破 , 研究成果 也会遍 布世界 各地。 因此 , 加 大生物科学技  [ 3 ] 马克平, 钱迎倩, 王晨 . 生物多样性研 究的现状 与发展趋势 【 J J . 科学导 报, 2 0 1 1   术 的研究 进程 . 促进现代 生物科学 技术革命 的发展 . 是 实现我 国经济  ( 1 ) : 2 7 .  


范文八:现代生物技术研究进展 投稿:郝跀跁

现代生物技术研究进展
序言
当今世界,我们所处的这个时代,是科学技术飞速发展、知识信息爆炸的知识经济时代,世界各国都在相互竞争,竞争的焦点集中在科学技术上,谁的科技发达,谁的综合国力就强大. 现在世界七大高新技术分别是现代生物技术、航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、新能源技术和新材料技术。其中生物技术列在首位,生物技术之所以令世界各国如此重视,是因为它是解决人类所面临的诸如食物短缺、人类健康、环境污染和资源匮乏等重大问题上有着不可比拟的优越性,还因为它与理、工、农、医等科技的发展、与伦理道德、法律等社会问题都有着密切的关系。生物技术的发展可谓日新月异,如同20世纪五六十年代开始计算机改变从制造业、旅游业、到保险业的每一个行业一样,生物技术也将改变许多行业,影响我们的生活和社会。

1.现代生物技术概述
1.1生物技术概述
生物技术(biotechnology)有时也称生物工程(bioengineering),最初的含义是指利用生物将原材料转变为产品。生物技术包括传统生物技术和现代生物技术。传统生物技术是指旧有的制酱、醋、酒、奶酪、酸奶及有机酸的传统工艺。现代生物技术是指以现代生命科学为基础(分子生物学、细胞生物学),结合先进的工程技术手段利用生物体及其亚细胞结构和分子,研究、设计和制造新产品,或预期性地改变生物的特性乃至创造新的物种或品种,使人们得到所期望的品质的技术。
1.2现代生物技术研究热点
在经历了第一次生物技术浪潮后,迎来了第二次浪潮,重点发展以下领域:农业生物技术、环境生物技术、海洋生物技术、生物制造和生物处理工艺及能源研究。
研究热点:基因组学技术,生物信息学,基因克隆、重组、表达技术,动物体细胞克隆技术、生物芯片技术。目前,胚胎干细胞用途很广,涉及医学多个领域。干细胞及其相关生物技术的迅速发展得益于对干细胞上述功能的认识。目前科学家已能在体外鉴别、分离纯化、扩增和培养人体胚胎干细胞、原始胚胎干细胞以及多种组织干细胞,并以干细胞为种子培育成功一些组织器官。干细胞及其衍生组织器官的临床广泛应用必将导致一次医学革命,产生一种全新的治疗技术,即再造正常的甚至年轻的组织器官。这种再造组织器官的新医疗技术将使任何人能用上自己或他人的干细胞和干细胞衍生的新组织器官,来替代病变或衰老的组织器官。假如在年老时能使用上自己或他人婴幼儿或青年时期采集保存的干细胞及其衍生组织,那么人类长期追求的长生不老的幻想就有
可能成为现实。
2.生物技术与人类健康生活
2.1新型医疗农业
传统的医疗方式,已经远远不能应对人类疾病的多样化,利用生物技术来治疗人类难以攻克的疾病是目前医学界研究的热点。如食用疫苗的研制:水果蔬菜疫苗如能生产降压素的“西红柿”用于预防高血压;“工程马铃薯”生产口服流感疫苗,‘香蕉疫苗“大有发展之势。开发有药用价值的植物资源,并通过转基因植物开发新型医药产品:将一些生产成本高,原料来源受限制的药品通过转基因植物生产,如葡糖脑苷脂酶。还有新型动物反应器生产医药产品:利用它生产人体医用蛋白,如转基因牛生产EPO、乳请蛋白等等。
2.2生物技术在食品工业中的应用
人类利用微生物的发酵作用制造食品的历史悠久,产品种类繁多,各类调味品、酒类产品、焙烤食品、各种发酵饮料(如酸奶)、发酵香肠、酸泡菜等。经发酵作用后,食品的色、香、味发生变化,更富有营养。这些工艺主要通过酶工程来完成生产,利用微生物的代谢产物作为食品添加剂或生产原料用于改善食品质量如蛋白酶嫩化肉、果胶酶澄清果汁等。 利用基因工程技术重组牛和猪生长素基因,提高牛奶的产量,生产瘦肉型猪。因此,可以说食品工业是生物技术得以广泛传播的重要媒介,也是生物技术与人类生活紧密相连的重要纽带。
3.生物技术与能源、材料和环保
随着工业高速发展,人口密度的日益增高,人们面临着全球性污染的严峻挑战,现代生物技术在环境治理上发挥着不可替代的作用
3.1大气、水污染的生物治理
微细藻类生物具有清除空气中的NO、 CO2的能力,通过光合作用减少二者含量。黑曲霉可有效清除空气的重金属污染,可吸附捕获这些金属离子,某些植物也有吸附金属的能力。
稳定塘法、人工湿地系统等
污水

格删

潜流湿地三个并联(种植芦苇和大米草)

潜流湿地两个并联(种植芦苇)

稳定塘三个并联

潜流湿地

出水

3.2固体垃圾的治理
构建含有多种降解功能的细菌菌株来清除有毒物质,既安全又降低了成本例如:美国培育的基 因工程“超级菌”,几小时便可降解掉自然菌种 13
年才能降解的水上浮油;目前人们发现有些绿色
植物可以将重金属富集到体内,这一发现又开辟了
利用转基因绿色植物清除环境污染的新思路。
3.2 利用微生物生产蛋白质随着世界人口的急
剧增长,食品不足,蛋白质资源短缺已成为全球性的
严重问题;同时工农业生产又在不断产生着大量的
有机废弃物。在这种情况下,利用微生物将这些有
机废弃物转化成蛋白质,不仅提高资
源的利用效率,
而且对消除环境污染,改善生态环境都具有重大的
意义。
3.3 制造现代生物农药和肥料传统的化学农药
和化学肥料不但对动物、人和整个生态系统都有很
强的短期副作用,而且有长期的滞留毒害作用。目
前利用DNA重组技术,制成的微生物杀虫剂和微
生物肥料,不仅更有效而且还可进行生物降解,大大
减少了环境的污染,维持了生态的平衡。
4 现代生物技术在其他行业中的应用
现代生物技术的应用Et益深广,不但对医学、农
业和环境造成影响,而且对其他行业也产生了深远
的影响。例如:现代生物技术给传统工业带来了全
新的思路,生产环境不再需要高温、高压,替而代之
的是模拟生命过程的生物反应器。另外利用生物技
术可以改良传统工艺,把农副原料加工成发酵或酿
造制品;还可以进行食品添加剂和酶制剂的研制与
开发,丰富了人们的生活,提高了生活质量等等。
5 现代生物技术的展望
纵观现代生物技术及其产业的发展,其前景是
美好的,大力发展现代生物技术及其产业已成为世
界各国经济发展的战略重点:一方面是由于现代生
物技术发展迅速,用途广泛,已渗透到人们生活的各
行各业;另一方面是由于现代生物技术具有其他技
术无法比拟的可持续发展性;再一方面是现代生物
技术的原料具有再生I生,对环境的破坏性极小或几
乎没有,甚至还可消除环境中的污染物。但是现代
生物技术的各项研究尚处于科研阶段,产业化建设
尚在初创阶段,还没有实现它最初预期值。专家预
测:现代生物技术创新的高潮将伴随人类基因组计
划的完成而到来,以基因组为基础的生物技术产业
将成为21世纪的朝阳产业,它的巨大经济效益吸引
着投资商和企业汇集于这一领域,现代生物技术将
进入广泛的大规模产业化阶段,象当年工业革命一
样,使人类的生活发生根本性的变化。
参考文献:
[1] 徐庆毅.我国生物技术的回顾与展望[J].生物工程进
展,1995,5(1):3—7.
[2] 徐庆毅.我国生物技术的回顾与展望[J].生物工程进
展,1996,16(1):1—5.
[3] 赵友春,张长铠.生物技术及产业发展趋势[J].现代化
工,2003,23(4):1—4.
[4] 罗明典.生物技术领域1O个方面的发展趋势[J].生物
工程进展,1997,17(2):13—16,26.
[5] 袁松范,生物技术近况[J],中国制药信息,2003,19
(5):30—32.
[6] 陈锦荣.中国医药生物技术领域的主要进展[J].生物
. 制品快讯,2003(4):17—18.
[7] 贺虹,袁锋,现代生物技术在昆虫生态学中的应用[J],
西北林学院学报,2003
,18(2):72—76、
[8] 陈锦荣.中国医药生物技术领域的主要进展[J].生物
制品快讯,2003,(4):17—18,
[9] 张凯,徐艳辉,崔明珠,等.现代分子生物技术在大白菜
上的应用[J].北方园艺,2003(3):11—13,
[1O] 唐章亮,徐志飞,韦兆醒.利用生物技术处理有机废弃
物[J].柳州科技,2003(1):17—18.
[11] 张蕾,生物技术产业机会已经来临[J].科学咨询,
2003(9):41—41.
[12] 谷峻战.国外生物技术产业发展现状[J].全球科技经
济嘹望,2003(5):49—51.



范文九:食品生物技术进展作业 投稿:彭慣慤

食品生物技术进展

吴杨宇 生工101 1008140127

文献名称:

Regulatory T cells use programmed death 1 ligands to directly suppress autoreactive B cells in vivo

文献的基本信息:

Janine Gotot, Catherine Gottschalk, Sonny Leopold, Percy A. Knolle, Hideo Yagita, Christian Kurts, and Isis Ludwig-Portugall (2012) Regulatory T cells use programmed death 1 ligands to directly suppress autoreactive B cells in vivo. PNAS 2012 109 (26) 10468-10473

文献摘要:

The mechanisms by which regulatory T cells (Tregs) suppress autoantibody production are unclear. Here we have addressed this question using transgenic mice expressing model antigens in the kidney. We report that Tregs were essential and sufficient to suppress autoreactive B cells in an antigen-specific manner and to prevent them from producing autoantibodies. Most of this suppression was mediated through the inhibitory cell-surface-molecule programmed death-1 (PD-1). Suppression required PD-1 expression on autoreactive B cells and expression of the two PD-1 ligands on Tregs. PD-1 ligation inhibited activation of autoreactive B cells, suppressed their proliferation, and induced their apoptosis. Intermediate PD-1+ cells, such as T helper cells, were dispensable for suppression. These findings demonstrate in vivo that Tregs use PD-1 ligands to directly suppress autoreactive B cells, and they identify a previously undescribed peripheral B-cell tolerance mechanism against tissue autoantigens.

文献摘要翻译:

调控T细胞通过细胞程序化死亡1(PD-1)配体直接抑制体内B细胞的自体反应

调控T细胞抑制自身抗体反应的机制现在尚不明确。我们的研究通过使用表达了模式抗原转基因小鼠的肾脏来阐明这个问题。文章报告指出,调控T细胞能起到根本且足够的作用,以抑制B细胞在特定抗原下的自体反应行为,并且避免B细胞产生抗体。大多数的抑制作用通过抑制细胞表面分子程序化凋亡1(PD-1)得以进行调节。抑制作用需要在能够发生自体反应的B细胞上,存在PD-1的表达,并且是在两个调节细胞的PD-1配体上的表达。PD-1配体抑制活化的B细胞增殖,并诱导其凋亡。起媒介作用的PD-1 +细胞,如辅助T细胞,对抑制作用并不是必须的。这些发现证明:在体内,调节细胞用PD-1配体直接抑制B细胞发生自体反应,也正好说明了之前并没有提到的组织自身抗原相对B细胞的耐受机制。

附:PNAS科学周刊简介

《美国科学院院报》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 缩写 PNAS,ISSN:0027-8424)是被引用次数最多的综合学科文献之一,周刊。它是美国科学院的院刊,亦是公认的世界四大名刊之一。自1914年创刊至今,PNAS提供具有高水平的前沿研究报告、学术评论、学科回顾及前瞻、学术论文以及美国国家科学学会学术动态的报道和出版。PNAS收录的文献涵盖生物、物理和社会科学,2008年的影响因子为

9.38,2009年影响因子为9.432, 2010年影响因子为9.771,2011年影响因子为9.681.特征因子(Eigenfactor) 为1.6033(2011)[1-2]。

在SCI综合科学类排名第三位,因而已成为全球科研人员不可缺少的科研资料。2011年影响因子为9.681。在SCIE所有期刊中,特征因子位列世界第二。

范文十:生物制药技术新进展 投稿:姚抢抣

生物制药技术新进展

生物技术092班 高小娟 毛灵琪 翟莹 于玉珍

摘要:目的发现和推广最新的制药技术。方法从医药文献和专利网络分析制药技术信息。结果确定五项创新的医药技术:口服蛋白质技术、外药物偶联系统、连翘苷代替抗生素、植物内生菌、植物耐氧化胁迫。

结论:这五项创新技术对制药业未来发展非常重要。

关键词:口服治疗蛋白质技术;植物内生菌; 研究进展; 内生菌内生菌;功能生物学作用; 开发; 应用

一.口服蛋白

蛋白质容易在水和酶的作用下发生降解,一直是药剂学研究的难题之一。如何避免蛋白质降解,保持蛋白质的稳定和活性,成为无法绕过的技术课题。蛋白质稳定性研究,促进了口服蛋白质药物制剂技术的突破性创新。法国Nautilus生物技术公司的研究人员发明了新的技术制备第三代蛋白质药物,防止因口服经历的一系列蛋白酶造成的蛋白质降解,确保了具有治疗作用的蛋白质分子的稳定

二.外药物偶联系统

外药物偶联系统(EDCs)由3部分构成:特异靶向病变细胞的组分、药物、偶联剂。这与抗体-药物偶联系统(ADCs)类似,但EDCs无需药物的解离,也无需细胞对药物的内化,而这正是ADCs的主要缺陷。

对于ADCs,如果抗体的靶标也存在于正常细胞上,那么毒性就成了很大的问题。此外,在ADC抗体结合细胞后,整个ADC复合物必须被细胞内化,随后药物在抗体酶的作用下从抗体上释放进而被激活发挥作用。这种内化过程的效率低下而且需要利用毒性很大的药物以确保能起作用。因此,ADCs往往造成脱靶的副作用。

而EDCs利用单克隆抗体将药物靶向特定类型的细胞,如那些肿瘤细胞。则能克服这一直困扰ADCs的技术限制。

在Centrose公司的EDCs中,药物仅杀死疾病特定阶段的细胞,而且当抗体和药物靶标近在咫尺时才发挥作用。药物和抗体共同作用于靶标细胞的表面,触发胞内信号通路,导致细胞凋亡和(或)坏死。这种特异性避免了毒副作用。该公司称。EDC平台不仅可以用来开发针对癌细胞的药物,还可以用来开发其他疾病的药物。

三.连翘苷代替抗生素

2月25日,一项从连翘中提取有效成分连翘素的创新性技术突破,得到了中国科学院院士孙汉董、中国工程院院士于德泉等鉴定专家们的肯定。

长期以来,传统中医仅以连翘果入药,对连翘叶等含有大量有效成分的部位利用程度不够。河南省生物技术开发中心的科研人员发现,在连翘叶中蕴涵的连翘苷、连翘酯苷等有效成分的总量是果实的10倍以上。

该研究中心人员称他们已经将连翘苷、连翘酯苷、熊果酸、黄酮苷等四个连翘有效成分进行全新的活性组配与优化,创新建立了有效地质控方法,开发出了具有显着抗菌作用的活性配伍新品——12%连翘素,形成了高回收率、低成本、节能减排的连翘素提取新工艺。这不仅提升了连翘果的利用率,还消除了利用连翘叶的技术阻碍。

2011年10月我国颁布的《饲料工业“十二五”发展规划》中明确提出“利用植物提取物减少抗生素等药物饲料添加剂使用”。而用12%连翘素饲养肉鸡的实验结果表明,它可以替代氟苯尼考、粘杆菌素、莫能霉素、金霉素等抗生素,初步解决畜禽产品抗生素残留超标问题。对其进行深入开发,可减少人畜对抗生素的过分依赖。

四.植物内生菌

植物内生菌( Plant Endophyte) 是指在其生活史中的某一段时期生活在健康植物组织内部, 不引起植物组织明显侵染及症状改变的一类菌, 包括真菌、细菌、放线菌。

植物内生菌可产生丰富多样的具生物活性的代谢产物,范围非常广泛,有抗肿瘤物质、抗生素类物质、抗菌物质和生长调节类物质。

对植物内生微生物的研究始于19 世纪中,1977 Bacon 等发现高羊茅内生真菌与牛的中毒症状相关,植物内生微生物的研究工作广泛深入的发展起来。1993 年Strobel 首次报道了从短叶紫杉的树皮中分离出一株内生真菌能产生紫杉醇 , 对植物内生菌又有了更深的了解, 掀起了从植物内生菌中寻找新物质的热潮, 一些新的抗肿瘤、抗菌、抗虫物质先后从内生菌中分离出来。随后在研究植物内生菌的过程中引入了现代分子生物学技术, 从而使对内生菌的研究进入了分子水平。

细胞松弛素( cytochalasin) 既具有抗肿瘤活性,又具有抗菌活性,但其细胞毒性很强,目前已经由植物内生菌产生了5 种新的胞松素。试验证

明均有抗肿瘤活性长春新碱是目前应用最广的天然植物

抗肿瘤药物之一; 鬼臼毒素( podophyllotoxin) 是一

种具有特效的细胞毒性物质; 目前已有研究表明从长

春花以及鬼臼类植物中分离的某些内生菌也能产生类

似的物质。

Torreyanicacid 是一种选择性的具有细胞毒的

苯醌二聚物,由分离自佛罗里达榧树的内生真菌小孢

拟盘多毛孢产生 ,该化合物具有较强的抗肿瘤作用,

目前已被人工合成。

然而,从目前的研究成果来看,还存在一系列的问题需要解决:

1.很多内生菌分离出来后,很快失活,无法进行下一步工作,,并且很多内生菌的次 生代谢产物,特别是未知的物质因为量少而很难被检测到;

2.不可培养内生菌在内生菌多样性中占据了很大一部分,到目前为止,研究比较多 的均是可培养的内生菌的功能,对不可培养的内生菌功能的了解还很少。

五.植物耐氧化胁迫研究

中科院微生物所夏桂先研究组利用酵母筛选体系,从碱蓬中分离了一个耐逆相关新基因SsOEP8,并首次发现叶绿体包膜蛋白与植物的抗氧化胁迫相关。研究结果日前发表于国际期刊《植物、细胞与环境》。

盐碱、干旱、极端温度等非生物胁迫是严重影响植物生长发育、造成农作物减产的主要原因。所有这些胁迫都会引发细胞内活性氧(ROS)的大量积累,从而给植物带来次级氧化胁迫。

碱蓬是一种能耐受高盐、叶肉质化的真盐生植物,具有高度的耐逆能力。从碱蓬中分离耐逆相关基因、分析其细胞内功能和调控途径,对于揭示极端生境植物的耐逆机制以及耐逆植物基因工程具有重要意义。 该研究组发现,耐逆相关新基因SsOEP8编码叶绿体外膜蛋白,和植物对氧化胁迫的耐受性紧密相关。研究表明,SsOEP8基因的表达受H2O2、NaCl等多种非生物胁迫诱导,其中受H2O2诱导最为明显;在烟草BY-2细胞和拟南芥植株中表达SsOEP8能显著提高转基因细胞或烟草的抗氧化胁迫能力。

进一步研究发现,在拟南芥中异位表达SsOEP8可引起叶绿体向叶肉细胞边缘聚集,同时叶绿体运动相关蛋白的表达受到抑制,包括AtCHUP1(参与由微丝细胞骨架介导的叶绿体定位)等。在烟草BY-2细胞中异位表达SsOEP8基因可以引起微丝骨架的结构变化。这表明,SsOEP8可通过改变依赖于微丝骨架的叶绿体的分布,抑制叶绿体中ROS的产生,从而增强对

氧化胁迫的耐受性。

参考文献:

1国家药典委员会.中华人民共和国药典.北京:化学工业出版社,2005版,(~部),211. 2中华人民共和国卫生部药典委员会编.中华人民共和国卫生部药品标准一中药成方制剂第十册,北京:化学工业出版社,1995,141.

1 .Borrelly Gilles, Drittanti U a, Manuel Vega, et a1.Oral dosage formulations of protease—resistant polypetides.2008,U.S patent:20080260820.

2. Pillion DJ,Gargiulo C,Wang RX,Meezan E,et a1.Insulin delivery in nosedrops: new fomulations containing alkylglyeosidesEndoerinology,1994,135 (6):2386—91.

3. http://www.epa.gov/greenehemistry/pub s/d6cs/award —entries_ and—recipients2008.

4.Wu Chengbin, Ying H, Grinnell C, et a1.Simultaneous targetingof multiple disease mediators by a dual—variable—domain immunoglobulin .Nature Biotechnology,2007, 25:1290—1297. 5.The Persistence of Thought Evidence for a Role of Working Memory in the Maintenance of Task-Unrelated Thinking Levinson, Daniel B.; Smallwood, Jonathan; Davidson, Richard J.

6.Original PaperA dendroclimatic investigation of radial growthlimate relationships for the riparian species Cercidiphyllum japonicum in the Shennongjia area, central China Dong He, Ming-Xi Jiang and Xin-Zeng Wei Trees - Structure and Function第 26卷 第期 503-512页

7.Xu S,Ge HM,Song YC,Shen Y,Ding H,Tan RX. Cytotoxic cytochalasin metabolites of endophytic Endothia gyrosa. Chemistry &Biodiversity,2009,6( 5) :

739-745.Mitchell AM,Strobel GA,Moore E,et al. Volatile antimicrobials from Muscodor crispans,a novel endophytic fungus. Microbiology,2009,156( Pt1) : 270-7.

8.高天鹏. 菌根真菌对C O2 浓度升高和N 沉降的响应[ J ] . 中国沙漠, 2009, 29( 1) : 131- 135.

9.石晶盈, 陈维信, 刘爱媛. 植物内生菌及其防治植物病害的研究进展[ J ] . 生态学报, 2006, 26( 7) : 2395- 2401.

字典词典关胜的故事关胜的故事【范文精选】关胜的故事【专家解析】初中英语答题卡初中英语答题卡【范文精选】初中英语答题卡【专家解析】机修工工作总结机修工工作总结【范文精选】机修工工作总结【专家解析】