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現(xiàn)代生物技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用論文(精選6篇)
在日復(fù)一日的學(xué)習(xí)、工作生活中,大家都接觸過論文吧,通過論文寫作可以提高我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力。那么,怎么去寫論文呢?以下是小編收集整理的現(xiàn)代生物技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用論文,供大家參考借鑒,希望可以幫助到有需要的朋友。
現(xiàn)代生物技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用論文 篇1
【摘要】本文簡述了現(xiàn)代生物技術(shù)在預(yù)防、診斷、藥物制造、治療中的具體應(yīng)用。并從該技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)代生物技術(shù)的重要性。
關(guān)鍵詞 生物技術(shù);醫(yī)學(xué)領(lǐng)域;實(shí)際應(yīng)用
現(xiàn)代生物技術(shù)最先應(yīng)用的領(lǐng)域就是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,也是現(xiàn)在這種技術(shù)在應(yīng)用上發(fā)展最大,成效最明顯的領(lǐng)域。這種技術(shù)隨著社會的進(jìn)步和科技的發(fā)展,被逐漸運(yùn)用到各個領(lǐng)域之中。
1、現(xiàn)代生物技術(shù)的概念
這種技術(shù)是以現(xiàn)代生命科學(xué)為前提和基礎(chǔ),通過對生物組織、細(xì)胞的特性的利用進(jìn)行加工生產(chǎn)的技術(shù)。其主要包括基因、細(xì)胞、發(fā)酵以及蛋白質(zhì)工程等[1]。這種技術(shù)隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展逐漸運(yùn)用到各個領(lǐng)域。其中最為主要的應(yīng)用就是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
2、在預(yù)防醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用
首先,在預(yù)防醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用主要是通過對環(huán)境的檢測和凈化。現(xiàn)代生物技術(shù)在其中的應(yīng)用對預(yù)防醫(yī)學(xué)來說有著非常重要的影響,同時也有著長遠(yuǎn)的發(fā)展前景。如生物農(nóng)藥和肥料的生產(chǎn)能夠減少環(huán)境污染、基因探針能夠?qū)Σ《竞窟M(jìn)行快速的檢測、基因跟蹤法可以有效的控制流行病的產(chǎn)生。其次是對傳統(tǒng)疫苗的改造。傳統(tǒng)的疫苗主要是對活的致病物質(zhì)進(jìn)行毒性消除或減弱,這在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用顯現(xiàn)出了一定的局限性。在二十世紀(jì)九十年代初通過以生物技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行的疫苗研發(fā),也就是核酸疫苗。這種疫苗是將與免疫原相關(guān)的基因復(fù)制到真核質(zhì)粒的表面上,然后通過重組的DNA對動物進(jìn)行注射,從而使動物體內(nèi)的產(chǎn)生抗生抗體,從而使其能夠激發(fā)免疫反應(yīng),進(jìn)而達(dá)到對疾病的預(yù)防和治療[2]。通過生物技術(shù)應(yīng)用而產(chǎn)生的核酸疫苗具有高效性、安全性以及便于運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn),因此受到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的關(guān)注,并且有著非常廣闊的發(fā)展前景。
3、在診斷醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用
通過現(xiàn)代生物技術(shù)應(yīng)用于診斷醫(yī)學(xué)中的研究起始于二十世紀(jì)九十年代。其研究的主要目的使通過這種技術(shù)產(chǎn)生的治療方法能夠?qū)σ恍┮呻y雜癥進(jìn)行治療。對其的治療方法主要是通過現(xiàn)代分子診斷技術(shù)以及基因芯片診斷技術(shù)等。首先是利用現(xiàn)代生物技術(shù)中的分子診斷技術(shù),分子診斷是指應(yīng)用分子生物學(xué)方法檢測患者體內(nèi)遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)或表達(dá)水平的變化而做出診斷的技術(shù),稱為分子診斷。分子診斷是預(yù)測診斷的主要方法,既可以進(jìn)行遺傳病的診斷,也可以進(jìn)行產(chǎn)前診斷。通過這種技術(shù)的應(yīng)用可以更早的發(fā)現(xiàn)疾病,從而能夠進(jìn)行及時的治療。目前常用的現(xiàn)代分子診斷技術(shù)方法包括核酸分子雜交、聚合酶鏈反應(yīng)、生物芯片技術(shù)等。通過對遺傳病的基因序列進(jìn)行分析,可以用于很多遺傳病的檢測過程,從而使遺傳病的防止和治療更加有效目前,我國尚未有較成型的基因芯片問世,但據(jù)悉已有幾家單位組織人力物力從事該技術(shù)的研制工作,并且取得了一些可喜的進(jìn)展。其在乙肝、艾滋病的診斷上表現(xiàn)出了非常顯著的效果[3]。
4、在藥物制造中的應(yīng)用
現(xiàn)代生物技術(shù)在藥物制造過程中的應(yīng)用也有著非常明顯的優(yōu)勢,與過去的'化學(xué)制藥比較,其有著針對性強(qiáng)、療效更好以及副作用較小等優(yōu)勢,并且能夠?qū)Φ鞍踪|(zhì)藥物充分的改造,在提高其藥物的療效的同時還能對其毒性降低,從而使藥物的穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。并能使有效生物的活性物質(zhì)通過現(xiàn)代生物技術(shù)和系統(tǒng)化的生產(chǎn)建立起高效快速的分子診斷技術(shù),以及能夠進(jìn)行新藥的開發(fā),而且還能夠?qū)σ恍﹤鹘y(tǒng)治療方法無法應(yīng)對的疾病進(jìn)行預(yù)防和治療。目前在其中的主要應(yīng)用包括生產(chǎn)基因工程藥物、DNA重組制藥、利用現(xiàn)代生物技術(shù)進(jìn)行天然藥物的加工以及從生產(chǎn)核算類藥物等。首先,利用現(xiàn)代生物技術(shù)中的基因工程技術(shù)進(jìn)行藥物開發(fā)和生產(chǎn)有著非常重要的作用。如重組胰島素,其就是一種基因工程藥物。目前已經(jīng)開發(fā)成功的大約有五十個藥物種類。如常見的胰島素、尿激酶、生長激素、干擾素以及乙肝疫苗等等。其次,是DNA重組的應(yīng)用,在藥物制造的過程中利用DNA充足的技術(shù)可以更好的進(jìn)行開發(fā)和生產(chǎn)。其主要的種類有胰島素、生長激素以及抑制劑等激素;乙肝疫苗、流感疫苗等疫苗、蛋白酶、糖化酶、溶菌酶等酶類;膠原蛋白、血清蛋白等蛋白質(zhì)類。這些都是通過DNA技術(shù)應(yīng)用在醫(yī)藥制造過程中所呈現(xiàn)的效果。并且我國在DNA重組技術(shù)上已經(jīng)逐漸的完善,并且取得了很好的成績。
5、在治療醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用
在治療醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用包括干細(xì)胞治療、基因治療和納米技術(shù)治療等。首先是干細(xì)胞治療。在醫(yī)學(xué)上,干細(xì)胞的應(yīng)用主要是在白血病和遺傳性血液病的治療中移植造血干細(xì)胞。干細(xì)胞治療是把健康的干細(xì)胞移植到病人或自己體內(nèi),以達(dá)到修復(fù)病變細(xì)胞或重建功能正常的細(xì)胞和組織的目的。干細(xì)胞療法就像給機(jī)體注入新的活力,是從根本上治療許多疾病的有效方法。通過生物技術(shù)的應(yīng)用可以使白血病和遺傳性血液病的治療能夠更加有效,同時干細(xì)胞治療的方法在腫瘤疾病的治療中也有著非常好的治療效果。其次是基因治療,這種技術(shù)主要是在一部分因?yàn)榛蛉毕莓a(chǎn)生的遺傳性疾病的治療中應(yīng)用。主要的治療手段使利用健康基因替換那些有著缺陷的基因,從而使遺傳性病癥得到有效的治療。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的不斷發(fā)展,目前這種治療方法可以使一些腫瘤、心血管系統(tǒng)以及神經(jīng)系統(tǒng)的疾病得到有效的治療,并為一些現(xiàn)在沒有相應(yīng)治療手段的病毒性病、惡性腫瘤以及各種老年病的治療開拓了非常廣闊的前景。最后,是運(yùn)用納米技術(shù)進(jìn)行醫(yī)學(xué)治療。納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用是利用分子齊聚對人體進(jìn)行疾病的診斷和治療,并能夠使病患在治療過程中的疼痛感減少,從而促進(jìn)患者的健康發(fā)展[4]。如,通過運(yùn)用納米技術(shù)制成的納米顆粒藥物在使用的過程中,可以使人體對藥物進(jìn)一步的吸收,減輕器官移植中的排斥反應(yīng)。
6、結(jié)論
綜上所述,本文對現(xiàn)代生物技術(shù)在預(yù)防、診斷、藥物制造、治療中的具體應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的分析。并從該技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)代生物技術(shù)的重要性。現(xiàn)代生物技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用有著非常顯著的效果,可以使一些傳統(tǒng)治療方法無法進(jìn)行治療的疾病,通過現(xiàn)代生物技術(shù)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用,得到有效的解決。并且通過現(xiàn)代生物技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化和升級,可以使醫(yī)學(xué)中的預(yù)防、治療、診斷、藥物制造等過程中有著更好的效果,并能使現(xiàn)在的醫(yī)學(xué)能夠隨著社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步得到更好的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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現(xiàn)代生物技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用論文 篇2
隨著農(nóng)業(yè)革命、手工業(yè)革命、工業(yè)革命、商品國際化革命、信息產(chǎn)業(yè)化革命的推進(jìn),許多科學(xué)家們預(yù)言21世紀(jì)必將產(chǎn)生一次生物技術(shù)革命,而這一革命的主戰(zhàn)場就是農(nóng)業(yè),F(xiàn)代生物技術(shù)可有效提高農(nóng)作物產(chǎn)量、改善農(nóng)作物的營養(yǎng)品質(zhì)。因此,現(xiàn)代生物技術(shù)必然會成為未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要趨勢。
1、現(xiàn)代生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
1.1基因工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
基因工程即利用分子生物學(xué)和微生物學(xué)技術(shù),設(shè)計好不同來源的基因順序,在體外成功構(gòu)建雜交DNA分子后導(dǎo)入受體細(xì)胞,使受體細(xì)胞表現(xiàn)出人們需要的表現(xiàn)型,產(chǎn)生出人們需要的物質(zhì)。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用基因工程技術(shù),獲得的農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性強(qiáng),還可獲得畜、禽新品種及具有特殊作用的動、植物。例如,經(jīng)過7年的努力攻關(guān),2011年勝利突破了大面積示范(即6.67hm2示范)平均產(chǎn)量為13500kg/hm2的超級雜交稻第3期目標(biāo),達(dá)到了13899kg/hm2[1];運(yùn)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將相應(yīng)的基因?qū)胗筒酥杏型嘤鲛D(zhuǎn)基因抗病油菜新品種[2];運(yùn)用基因工程技術(shù)可將抗除草劑基因?qū)朕r(nóng)作物中,使農(nóng)作物能夠不受除草劑的影響,目前已生產(chǎn)出多種抗除草劑作物品種,應(yīng)用廣泛[3]。
1.2細(xì)胞工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的`應(yīng)用
細(xì)胞工程是指在體外培養(yǎng)細(xì)胞,以改變細(xì)胞某些生物學(xué)特性為目的將不同作物或動物進(jìn)行細(xì)胞雜交,使植物或動物個體繁殖速度加快,以獲得優(yōu)良品種或新品種及某些具有特殊作用的物質(zhì)的一門技術(shù)[4]。細(xì)胞工程技術(shù)在植物快速繁殖、植物新品種選育等方面發(fā)揮著重要作用。目前植物體細(xì)胞雜交應(yīng)用較多,如可以將馬鈴薯細(xì)胞和番茄細(xì)胞進(jìn)行雜交,可獲得上結(jié)番茄下結(jié)馬鈴薯的“番茄馬鈴薯”;將豆科植物與向日葵進(jìn)行細(xì)胞雜交,可培育出具有高營養(yǎng)價值的“向日豆”[5]。
1.3發(fā)酵工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
發(fā)酵工程即利用微生物具有的特殊作用生產(chǎn)出對人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品,或直接將微生物應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)過程的一門新的技術(shù)。發(fā)酵工程主要可應(yīng)用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的2個方面,一是生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品,如果酒、茯磚茶、食醋等;二是生產(chǎn)一些食品添加劑。如茯磚茶的制作過程中就運(yùn)用到了發(fā)酵工程技術(shù),通過調(diào)控渥堆時間、使用接種劑、發(fā)酵劑等方法可以改進(jìn)茯磚茶的加工工藝,進(jìn)而可生產(chǎn)出“金花”飽滿、品質(zhì)優(yōu)良的茯磚茶。
1.4酶工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
酶工程,簡單來說就是利用酶的生物催化功能,借助工程手段將相應(yīng)的原料轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)。酶工程可應(yīng)用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的制酒、制醬等方面。例如,隨著我國糧食的不斷增產(chǎn),一些地區(qū)出現(xiàn)了粗糧過剩的問題,需要解決粗糧的淀粉利用。解決辦法之一是生產(chǎn)葡萄糖,但由于葡萄糖甜度不大,難以在市場上應(yīng)用。最有效的辦法還是運(yùn)用酶工程技術(shù)的手段,將葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)樘鸲却蟮墓,果糖不僅比葡萄糖甜度大,其比蔗糖的甜度還高50%以上。
2、微生物肥料在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
2.1微生物肥料的特點(diǎn)
微生物肥料是含有活的微生物的特殊的肥料,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用該種肥料可獲得特定的肥料效應(yīng)[6]。生物肥料的定義分為2個方面,從狹義上講,生物肥料就是指微生物肥料,是由具有特殊作用的大量有益微生物發(fā)酵產(chǎn)生的,活性高。施入該種肥料能夠產(chǎn)生活性物質(zhì),能夠增加作物的固氮作用,改善土壤的理化性質(zhì),使作物的生長環(huán)境變得更好,使作物生長更優(yōu)、產(chǎn)量更高。從廣義上講,生物肥料泛指各種具有特定肥效的生物制劑,包括特定的活的生物體、生物體的代謝物或基質(zhì)的轉(zhuǎn)化物等,此種生物體不限定,既可以是微生物,也可以是動、植物組織和細(xì)胞[7-8]。
2.2生物肥料的應(yīng)用優(yōu)勢
微生物肥料具有其他化肥和農(nóng)藥沒有的優(yōu)勢,可有效改善土壤的理化性質(zhì),提高土壤肥力。目前微生物肥料已應(yīng)用在綠色有機(jī)食品生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展中,并發(fā)揮著極其重要的作用[9-10]。微生物肥料本身無毒害作用,對環(huán)境幾乎無污染;同時,施用量一般不大,在其生產(chǎn)過程中所消耗的能量也很少,因而可節(jié)約農(nóng)民的施肥成本。此外,微生物肥料還可改善土壤的理化性質(zhì),減少土壤營養(yǎng)流失和富營養(yǎng)化的產(chǎn)生,實(shí)現(xiàn)土壤的可持續(xù)化利用。
2.3微生物肥料的應(yīng)用前景
目前,微生物肥料在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域方面的應(yīng)用已越來越廣泛,也得到了農(nóng)民以及社會的逐步認(rèn)可。國內(nèi)外都在積極發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)和綠色食品,微生物肥料作為一種保護(hù)生態(tài)環(huán)境、維護(hù)人類健康的理想肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用必將越來越廣泛、越來越重要。但是如何合理的使其替代化肥并更穩(wěn)定地發(fā)揮其生態(tài)作用是未來研究的方向。
現(xiàn)代生物技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用論文 篇3
【摘要】 生物技術(shù)已經(jīng)深入中藥研究和開發(fā)的各個領(lǐng)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(guān)鍵詞】 生物技術(shù);中藥現(xiàn)代化;應(yīng)用;綜述
Abstract:Biotechnology has entered all fields of TCD research and development, exerting great function in research and production of highquality natural medicinal raw materials and sustainable utilization of Chinese herbs resource.
Key words:biotechnology; TCD modernization; application; review
中醫(yī)藥學(xué)是我國在自然科學(xué)領(lǐng)域最有特色的學(xué)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(xué)技術(shù)相結(jié)合,把中藥推向國際化。生物技術(shù)作為一種綜合了生命科學(xué)與多種現(xiàn)代科學(xué)理論與研究手段的高技術(shù),在21世紀(jì)將對生命科學(xué)的各個領(lǐng)域產(chǎn)生十分深遠(yuǎn)的影響。
1、生物技術(shù)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(yīng)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,F(xiàn)代中藥必須嚴(yán)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(chǔ)的含量穩(wěn)定、可靠并有嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。我國中藥資源達(dá)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(hù)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(yīng)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(shí)施已成為業(yè)內(nèi)共識;蚣夹g(shù)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(zhuǎn)基因藥用植物等。
應(yīng)用RAPD技術(shù)對南北蒼術(shù)間的差異進(jìn)行了分析,認(rèn)為蒼術(shù)的道地性是在遺傳和生態(tài)兩因素長期復(fù)雜作用下形成的遺傳和化學(xué)成分有穩(wěn)定差異的居群;李萍等將5srRNA基因間區(qū)序列的變異用于對金銀花藥材道地性的分析。有報道用轉(zhuǎn)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(dá)效率的提高和受體植物范圍的不斷擴(kuò)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(chǔ)。
2、細(xì)胞工程技術(shù)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(chǔ),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(yīng)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(shù)引起了研究者的極大關(guān)注。為合理利用其資源,可利用生物技術(shù)的方法和手段進(jìn)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(xì)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(shù)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(yīng)的下游產(chǎn)品暢銷。
以微生物、植物、動物細(xì)胞為反應(yīng)器,進(jìn)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(zhuǎn)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。許建峰等利用高山紅景天培養(yǎng)細(xì)胞生物轉(zhuǎn)化外源酪醇生產(chǎn)紅景天苷。紫杉醇作為一種作用機(jī)理獨(dú)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(yán)重限制了紫杉醇的進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用。為此,近年來各國科學(xué)家在尋找及擴(kuò)大紫杉醇的藥源途徑上進(jìn)行了大量的工作。甘煩遠(yuǎn)等對紫杉醇的研究進(jìn)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(xué)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(xué)合成、生物合成途徑探索、生物合成關(guān)鍵酶的發(fā)現(xiàn)及其基因表達(dá)等多途徑進(jìn)行資源研究,而這些研究中生物合成與生物轉(zhuǎn)化技術(shù)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(shù)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(jié)構(gòu)復(fù)雜的單一產(chǎn)物是人們追求的目標(biāo),但天然化合物結(jié)構(gòu)復(fù)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(zhuǎn)化方法將人參中的主要皂苷成分轉(zhuǎn)化成含量只有十萬分之幾的人參皂苷Rh2,并達(dá)到了月產(chǎn)30kg的生產(chǎn)規(guī)模。
現(xiàn)代生物技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用論文 篇4
【摘要】現(xiàn)階段,現(xiàn)代生物技術(shù)在各行各業(yè)中都發(fā)揮著越來越重要的作用,尤其在環(huán)境檢測中,現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用極大的提高了環(huán)境檢測的效率。基于此,本文主要對現(xiàn)代生物技術(shù)的內(nèi)涵以及常見的幾種現(xiàn)代生物技術(shù)進(jìn)行了分析,并提出了其在環(huán)境檢測中的具體應(yīng)用,以期為相關(guān)人員提供參考。
【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代生物技術(shù);環(huán)境檢測;應(yīng)用
1、引言
現(xiàn)階段,我國常見現(xiàn)代生物技術(shù)包括生物傳感器技術(shù)、生物酶技術(shù)以及生物芯片技術(shù)等,這些監(jiān)測技術(shù)具有較強(qiáng)的特異性、靈敏性和準(zhǔn)確性,操作簡單快速,因此在目前的環(huán)境檢測工作中都發(fā)揮了十分重要的作用,大大提高了環(huán)境檢測的質(zhì)量和水平,加強(qiáng)對其分析研究有著十分重要的意義。
2、現(xiàn)代生物技術(shù)的基本簡介
現(xiàn)代生物技術(shù)其主要包含有分子生物學(xué)、微生物學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)以及免疫學(xué)等多種理論,而且與化學(xué)、計算機(jī)以及微電子等多種學(xué)科相互結(jié)合,綜合性較強(qiáng),因而,具有十分廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。現(xiàn)代生物技術(shù)主要的研究對象是生物,主要的研究目的是為了實(shí)現(xiàn)對資源的有效開發(fā)和利用,操作過程簡單快捷,能夠有效地減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染,F(xiàn)代生物技術(shù)所開發(fā)的產(chǎn)品具有較高的純度和較高的安全性,產(chǎn)品質(zhì)量可靠,最大程度地滿足了人們的使用需求,實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化的操作,有利于建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的生態(tài)環(huán)境,F(xiàn)代生物技術(shù)目前主要在農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、植物生物技術(shù)、醫(yī)學(xué)生物技術(shù)以及環(huán)境生物技術(shù)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了廣泛的應(yīng)用。
3、環(huán)境檢測中常用的幾種現(xiàn)代生物技術(shù)
3.1生物傳感技術(shù)
生物傳感器的技術(shù)基礎(chǔ)是固定化酶技術(shù),能夠?qū)⒆R別與感知的信息轉(zhuǎn)化成電子信號,并通過電子信號裝置對其進(jìn)行控制,最后被檢測的物質(zhì)可以通過電子器件檢測出來,然后將其轉(zhuǎn)化成已被檢測的電子信號。目前生物傳感技術(shù)是環(huán)境檢測中應(yīng)用最多的技術(shù)。
3.2基因探針與PCR技術(shù)
基因探針技術(shù)中的非放射性核酸探針可以應(yīng)用于環(huán)境檢測中,主要應(yīng)用于環(huán)境中細(xì)菌或病毒的檢測,且非放射性核酸探針對病毒及細(xì)菌的檢測還十分靈敏,核酸雜交技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境微生物的監(jiān)測中不僅更加安全可靠,還十分快速有效,目前核酸探針及PCR技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水環(huán)境中如大腸桿菌、志賀氏菌等微生物的檢測。
3.3酶免疫檢測技術(shù)
酶免疫監(jiān)測技術(shù)是利用抗原和抗體的特異性反應(yīng)而研發(fā)的,該技術(shù)將酶進(jìn)行標(biāo)記,然后再將標(biāo)記過的酶與待檢測的抗原進(jìn)行檢測,根據(jù)其出現(xiàn)的免疫學(xué)特征反應(yīng)通過比對確定待檢測病毒或細(xì)菌的種類。酶聯(lián)免疫吸附檢測技術(shù)是目前應(yīng)用最為廣泛的一種酶免疫檢測技術(shù),其主要應(yīng)用于水質(zhì)檢測中。
3.4生物芯片技術(shù)生物芯片技術(shù)是利用微電子技術(shù)研發(fā)的一種微加工技術(shù),可以將作為探針的分析固定與于固定相表面,然后根據(jù)構(gòu)建的生物化學(xué)分析系統(tǒng)進(jìn)行分析,從而實(shí)現(xiàn)對蛋白質(zhì)、細(xì)胞等生物學(xué)組成成分進(jìn)行快速準(zhǔn)確的檢測,其主要應(yīng)用于水污染中的化學(xué)物質(zhì)毒性的檢測。
4、在環(huán)境檢測中現(xiàn)代生物技術(shù)的具體應(yīng)用
4.1生物傳感技術(shù)的應(yīng)用
數(shù)字科技和生物技術(shù)的快速發(fā)展,各個學(xué)科也都實(shí)現(xiàn)了不斷的進(jìn)步與發(fā)展,并且在發(fā)展過程中實(shí)現(xiàn)了學(xué)科的相互交叉和融合。生物傳感技術(shù)因其具有高度集成化、微型化以及自動化的特點(diǎn),因此在環(huán)境檢測中實(shí)現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用。生物傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)生物反應(yīng)與電信號的轉(zhuǎn)換,為環(huán)境檢測提供了大量快速有效的分析手段,實(shí)現(xiàn)了食品工業(yè)以及環(huán)境檢測的技術(shù)革命。生物傳感技術(shù)的應(yīng)用理論基礎(chǔ)是實(shí)現(xiàn)傳染物與生物層之間專一的固定化作用,作用原理就是通過被測對象與生物組之間的相互作用,然后利用電子元器件將對被測對象的監(jiān)測轉(zhuǎn)化為比較容易被識別的電子信號,最終再通過電子信號設(shè)備和裝置對電子信號進(jìn)行識別和分析,實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測對象的有效控制。生物傳感技術(shù)具有測定速度快、操作簡單、反應(yīng)靈敏準(zhǔn)確、成本低等優(yōu)點(diǎn),因此在未來的環(huán)境檢測中一定會實(shí)現(xiàn)更加廣泛的應(yīng)用和推廣。
4.2基因探針和PCR技術(shù)的應(yīng)用
不同的微生物病原體具有不同的致病劑量,因此確定水樣中病原體的數(shù)量和種類提高檢測的準(zhǔn)確度顯得異常重要水體污染問題已引起了人們的極大關(guān)注,確定自然水體或污水水樣中受病原體或化學(xué)類污染物污染的程度和快速確定污染源是一個難點(diǎn)問題。飲用水樣品中只有不到1%的微生物可經(jīng)實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)。因此,用傳統(tǒng)培養(yǎng)方法研究微生物群落,不能反映環(huán)境的真實(shí)情況。DNA損傷評價污染物遺傳毒性的一個很有價值的生物指標(biāo),PCR技術(shù)的應(yīng)用使得在分子水平分析DNA損傷之一DNA突變有了很大的進(jìn)展,提供了一種在分子水平上分析環(huán)境生物DNA損傷和檢測病原體的簡便方法,該方法克服了傳統(tǒng)方法的缺陷,更利于提高環(huán)境檢測的效率和準(zhǔn)確性。PCR有許多不同種類,如實(shí)時定量PCR,多重PCR等,用PCR得到的母的片段可用于微生物檢測。目前已有將PCR技術(shù)用于飲用水中大腸桿菌的檢測;用于制備基因工程中的目的片段;用于DNA雜交技術(shù)中DNA探針的制備;用于環(huán)境生物多態(tài)性的分析。DNA探針是用生物素、熒光素等物質(zhì)進(jìn)行標(biāo)記的能夠與待測基因進(jìn)行特異性互補(bǔ)產(chǎn)生雜交信號的DNA的片段。熒光探針、寡聚核苷酸探針等已被應(yīng)用于監(jiān)測水中的大腸桿菌,取得了很好的結(jié)果。為了更靈敏、快速的檢測水中大腸桿菌,目前DNA探針技術(shù)多于PCR技術(shù)結(jié)合使用。PCR技術(shù)的基本原理類似于DNA的天然復(fù)制過程,其特異性依賴于與靶序列兩端互補(bǔ)的寡核苷酸引物。PCR由變性一退火一延伸三個基本反應(yīng)步驟構(gòu)成:
。1)模板DNA的'變性模板DNA經(jīng)加熱至93℃左右一定時間后,使模板DNA雙鏈或經(jīng)PCR擴(kuò)增形成的雙鏈DNA解離,使之成為單鏈,以便它與引物結(jié)合,為下輪反應(yīng)作準(zhǔn)備;
。2)模板DNA與引物的退火(復(fù)性)模板DNA經(jīng)加熱變性成單鏈后,溫度降至55℃左右,引物與模板DNA單鏈的互補(bǔ)序列配對結(jié)合;
。3)引物的延伸DNA模板一引物結(jié)合物在TaqDNA聚合酶的作用下,以dNTP為反應(yīng)原料,靶序列為模板,按堿基配對與半保留復(fù)制原理,合成一條新的與模板DNA鏈互補(bǔ)的半保留復(fù)制鏈重復(fù)循環(huán)變性———退火———延伸三過程,就可獲得更多的“半保留復(fù)制鏈”,而且這種新鏈又可成為下次循環(huán)的模板。每完成一個循環(huán)需2~4min,2~3h就能將待擴(kuò)目的基因擴(kuò)增放大幾百萬倍。到達(dá)平臺期(Plateau)所需循環(huán)次數(shù)取決于樣品中模板的拷貝。PCR技術(shù)在環(huán)境檢測中的基本原理見圖。
4.3生物酶技術(shù)的具體應(yīng)用
目前,我國的環(huán)境檢測工作中另一個應(yīng)用比較廣泛的現(xiàn)代生物技術(shù)就是生物酶技術(shù)。
、偕锩讣夹g(shù)的處理功效高。生物酶技術(shù)的作用原理是將微生物與酶進(jìn)行有效的結(jié)合,能夠快速有效地進(jìn)行污染物的降解,從而增強(qiáng)環(huán)境檢測過程中的污染處理功效。
、谏锩讣夹g(shù)在環(huán)境檢測中的適應(yīng)性更加廣泛。生物酶技術(shù)有效地降低了微生物的生存要求,為微生物創(chuàng)造了更加適宜的溫度和pH條件,大大增加了微生物的作用效果。
、凵锩讣夹g(shù)與其他方法相比更具有針對性。生物酶技術(shù)目前被廣泛地應(yīng)用于不同的領(lǐng)域和不同的環(huán)境,因此,在使用時可以充分地根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇,從而采取更具有針對性和效力的方案進(jìn)行監(jiān)測。
、苌锩讣夹g(shù)的污染治理成本也較低。生物酶技術(shù)的應(yīng)用不需要引進(jìn)龐大的設(shè)備和裝置,大大降低了治理成本和投資成本,并且具有顯著的治理效果。在此,主要就生物酶技術(shù)在處理水污染中的具體應(yīng)用進(jìn)行了簡要的分析。某城市生活污水處理廠各構(gòu)筑物內(nèi)滯留污水總水量約為1.5萬t;外觀呈現(xiàn)黑色,并散發(fā)臭味。
經(jīng)環(huán)保部門對滯留污水進(jìn)行采樣監(jiān)測,監(jiān)測數(shù)據(jù)如表1。從表1可知,滯留污水中的COD、NH3-N、硫化物等均超標(biāo),最高超標(biāo)達(dá)10倍以上。該滯留污水中混有大量制革廢水及化工廢水。制革廢水由強(qiáng)堿性的浸灰脫毛廢水和弱酸性的鞣革廢水組成,前者含有高濃度的氯化物、硫化物、表面活性劑、防腐劑、油脂、蛋白質(zhì)及SS等污染物;后者含有高濃度的鞣料、化學(xué)助劑及染料等。制革混合廢水呈堿性、有毒性、難降解物質(zhì)含量高,外觀污濁,氣味難聞。而對滯留污水投加高效復(fù)合生物酶藥劑進(jìn)行應(yīng)急處置后,高效復(fù)合生物酶對于滯留污水中的污染物進(jìn)行高效催化降解,逐步改善滯留污水的水質(zhì)狀況。投加高效復(fù)合生物酶藥劑后,一周即可使其中的污染物降解30~50%。由表2可以看出,高效復(fù)合生物酶對滯留污水的應(yīng)急處置有明顯的效果。投加高效復(fù)合生物酶藥劑一周后,經(jīng)相關(guān)環(huán)保部門對污水進(jìn)行采樣監(jiān)測,監(jiān)測結(jié)果見表2。
4.4生物芯片技術(shù)的具體應(yīng)用
在進(jìn)行環(huán)境檢測時應(yīng)用生物芯片技術(shù)時能夠有效地提高環(huán)境檢測的質(zhì)量和水平,使得我國環(huán)境檢測技術(shù)得到進(jìn)一步的發(fā)展。生物芯片技術(shù)可以自動、快速、準(zhǔn)確地監(jiān)測出不同基因的表達(dá)情況和環(huán)境因素對基因的影響作用。生物芯片技術(shù)目前所采用的載體主要有組織芯片、蛋白質(zhì)芯片以及基因芯片等,生物芯片技術(shù)通過對細(xì)胞基因組的詳細(xì)分析,準(zhǔn)確篩選DNA的多態(tài)性變化和突變過程,從而確定出環(huán)境污染對生物基因水平的影響,實(shí)現(xiàn)對污染的科學(xué)監(jiān)測。隨著生物芯片技術(shù)的不斷發(fā)展,其在環(huán)境檢測過程中逐漸成為新的研究方向和研究概念,未來具有更加廣泛的應(yīng)用前景。
5、結(jié)語
總而言之,現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境檢測中得到了較為廣泛的應(yīng)用,而現(xiàn)代生物技術(shù)的進(jìn)步大大促進(jìn)了環(huán)境檢測工作效益的提高,有利于改善我國生態(tài)環(huán)境,對環(huán)境保護(hù)具有深遠(yuǎn)意義。
現(xiàn)代生物技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用論文 篇5
摘要:生物技術(shù)是一門由多學(xué)科綜合的新興科學(xué),就生物科學(xué)而言,它包括了微生物、生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、免疫學(xué)、育種學(xué)等幾乎所有與生命科學(xué)有掛的學(xué)科,特別是現(xiàn)代分子生物學(xué)的最新理論和成果更是生物技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著生物技術(shù)的發(fā)展,人們可以對生物體進(jìn)行不同層次的設(shè)計、控制、改造或模擬,產(chǎn)生巨大生產(chǎn)力的同時,也帶來了生物物種倫理的問題,引起了人們的高度關(guān)注和深思。
關(guān)鍵詞:生物技術(shù);倫理問題;思考
21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì),生物技術(shù)的發(fā)展對人類和社會的影響深遠(yuǎn)。而生物技術(shù)引發(fā)的倫理問題,已成為世界的焦點(diǎn)議題。如何合理的應(yīng)用生物技術(shù)造福人類和社會,是眾多學(xué)者和科學(xué)家急需解決的問題。
一、現(xiàn)代生物技術(shù)研究的新進(jìn)展
進(jìn)入21世紀(jì),生物技術(shù)正處于發(fā)展成熟階段,生物技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到我們生活中許多與生物無關(guān)的角落。生物技術(shù)的發(fā)展至今已經(jīng)揭示了許多生命現(xiàn)象的本質(zhì)及其規(guī)律,但生命現(xiàn)象極其復(fù)雜,目前仍有許多課題有待深入研究和探索。目前在克隆、胚胎干細(xì)胞、轉(zhuǎn)基因食品、人類基因組計劃、組織工程等研究和實(shí)際應(yīng)用等領(lǐng)域取得了成果。
。ㄒ唬┛寺〖夹g(shù)。克隆原意是無性繁殖,即由同一個祖先細(xì)胞分裂繁殖而形成的純細(xì)胞系,該細(xì)胞系中每個細(xì)胞的基因都是相同的?寺〖夹g(shù)首先用于動物,動物克隆就是通過無性繁殖方式,由動物細(xì)胞產(chǎn)生的遺傳形狀相同的動物個體?寺⊙蚨嗬蚴鞘桌寺〕晒Φ膭游。動物克隆為我們進(jìn)一步揭示生命的奧妙及人類的自我認(rèn)識展現(xiàn)了全新的視野。
。ǘ┡咛ジ杉(xì)胞。干細(xì)胞是生物體在生長發(fā)育過程中起“主干”作用的高度未分化細(xì)胞,它具有自我更新、高度增殖和多向分化的潛能。干細(xì)胞分為三大類:全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞和專能干細(xì)胞。全能干細(xì)胞之所以全能,是指它可以分化成人體全部細(xì)胞類型,進(jìn)而構(gòu)建心、肝、腎、肺等多種組織和器官,最終發(fā)育成一個完整的個體。全能干細(xì)胞再進(jìn)一步分裂、分化中又形成了各種多能干細(xì)胞。多能干細(xì)胞具有分化為多種細(xì)胞組織的潛能,但是卻失去了發(fā)育成完整個體的能力。
。ㄈ┺D(zhuǎn)基因食品。轉(zhuǎn)基因食品是利用生物技術(shù)將某些生物的基因轉(zhuǎn)移到其他物種中去,從而改造生物的遺傳物質(zhì),使其在性質(zhì)、消費(fèi)品質(zhì)等方面向人類所需要的目標(biāo)轉(zhuǎn)變。以轉(zhuǎn)基因生物為直接食品或以這種生物為原料,加工出來的食品都被稱為轉(zhuǎn)基因食品。轉(zhuǎn)基因食品在歐美應(yīng)進(jìn)入人們的日常生活中。有資料表明,在歐洲,玉米鉆心蟲每年要?dú)?000萬噸玉米,占世界玉米總產(chǎn)量的7%,但是如果把分離出來的抗鉆心蟲基因植入玉米中去,就可培育出抗蟲害的玉米,這種玉米就是轉(zhuǎn)基因食品。
二、現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展引發(fā)的倫理問題
。ㄒ唬╆P(guān)于克隆人的爭議。從“多莉”羊的克隆成功,待幾年來其他克隆動物的嘗試,克隆技術(shù)正不斷發(fā)展。目前科學(xué)界把對人體的克隆分為治療性克隆和生殖性克隆。科學(xué)界和倫理界對治療性克隆普遍支持。但生殖性克隆,即克隆完整的人則遭到很大的抵制。克隆人給倫理道德方面帶來了巨大的沖擊,對現(xiàn)有的社會關(guān)系、家庭結(jié)構(gòu)造成了巨大的沖擊。另外,克隆人的身份難以認(rèn)定,使人倫關(guān)系發(fā)生模糊、混亂乃至顛倒,進(jìn)而沖擊傳統(tǒng)的家庭觀以及權(quán)利與義務(wù)觀。
(二)胚盤干細(xì)胞研究中的生命倫理問題。由于胚盤干細(xì)胞的制備是離不開人類卵子、胚盤以及克隆技術(shù)的,而卵子與胚盤在一些不同的國家和宗教界被視為是生命的起源,與活著的嬰兒沒有什么不同,所以在許多國家是被嚴(yán)格禁止的。堅持認(rèn)為可以用人類胚胎做實(shí)驗(yàn)的人認(rèn)為:
1、早期胚胎僅是一團(tuán)細(xì)胞,尚難稱其為人的一條生命,從胚泡內(nèi)細(xì)胞培養(yǎng)成人的胚胎干細(xì)胞,并沒有殺死細(xì)胞,只是改變細(xì)胞的命運(yùn);
2、培養(yǎng)胚盤干細(xì)胞是用于治療現(xiàn)在還無法治愈的組織壞死性疾病,讓病人恢復(fù)健康,完全是合乎人類倫理道德。
(三)轉(zhuǎn)基因食品的潛在危險。對轉(zhuǎn)基因食品發(fā)展有兩種態(tài)度:支持者極力宣傳其帶給人類充足的糧食和新型抗病蟲策略;反對者則強(qiáng)調(diào)人為地用基因技術(shù)改變神武,會給人體健康和環(huán)境帶來危害;虮磉_(dá)調(diào)控是個復(fù)雜的生命現(xiàn)象。目前,人類對基因的活動實(shí)施了解還不夠透徹,還沒有十足的把握控制基因中組后的'結(jié)果。1993年英國的一份報告列出了一些人們對于轉(zhuǎn)基因食品應(yīng)用的來努力方面的主要擔(dān)憂:
1、人類基因轉(zhuǎn)入食品動物,如將人類基因因子與凝血的蛋白質(zhì)的基因轉(zhuǎn)入綿羊中;
2、某些宗教團(tuán)體禁止食用的動物基因轉(zhuǎn)入他們通常食用的動物中,這可能觸怒猶太人和穆斯林,列入將豬的基因轉(zhuǎn)入綿羊;
3、動物基因轉(zhuǎn)入植物中,可能會引起一些素食者的特別關(guān)注。
三、現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展存在的倫理問題對策
現(xiàn)代生物技術(shù)的飛速發(fā)展,引發(fā)諸多倫理問題,發(fā)人深思。為了促進(jìn)生物技術(shù)的和諧發(fā)展,應(yīng)采取相應(yīng)對策和措施。科學(xué)預(yù)言,21世紀(jì)是生物技術(shù)發(fā)展的黃金時期,全國普及大眾倫理學(xué)知識尤為重要,設(shè)置倫理學(xué)咨詢機(jī)構(gòu),利用各種媒體宣傳倫理學(xué)知識,增強(qiáng)大眾的倫理學(xué)意識,提高全民族的整體倫理水平。同時,我們還應(yīng)改變傳統(tǒng)倫理觀念,發(fā)展中國特色的生命倫理學(xué)?傮w上,生命倫理學(xué)應(yīng)和國際生命倫理學(xué)保持一致,但又要保持中國的特色。另外,培養(yǎng)生命倫理專業(yè)人才,解決人才匱乏的局面。生命倫理學(xué)的發(fā)展任道重遠(yuǎn),生命倫理學(xué)人才匱乏問題需要解決,設(shè)置生命倫理學(xué)專業(yè),加快專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)模勢在必行,特別應(yīng)注重研究生、博士生的培養(yǎng)。
四、結(jié)語
現(xiàn)代生物技術(shù)的高速發(fā)展再給人類和社會帶來積極影響的同時,必然會出現(xiàn)各種各樣的問題。其中,導(dǎo)致的倫理問題尤其受人們的重視。我們應(yīng)該正確看待這些問題的發(fā)生,并應(yīng)用學(xué)習(xí)的科學(xué)知識盡力將其引導(dǎo)到好的方面發(fā)展。因此,我們?nèi)蔚蓝剡h(yuǎn),希望通過我們的努力使現(xiàn)代生物技術(shù)應(yīng)用給人類帶來更多的實(shí)惠。
現(xiàn)代生物技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用論文 篇6
摘要:當(dāng)今的水處理技術(shù)中,生物處理法已成為水污染控制的主要方法,尤其是現(xiàn)代生物技術(shù)將成為水污染控制領(lǐng)域重點(diǎn)開發(fā)和應(yīng)用的技術(shù)手段。本文介紹了現(xiàn)代生物技術(shù)的內(nèi)容與特點(diǎn),著重綜述了現(xiàn)代生物技術(shù)在廢水生物處理、生物修復(fù)以及微生物水處理劑等方面的研究與應(yīng)用狀況,在此基礎(chǔ)上提出今后現(xiàn)代生物技術(shù)在水污染控制領(lǐng)域中的研究方向。
關(guān)鍵詞:現(xiàn)代生物技術(shù)廢水生物處理生物修復(fù)水處理劑
引言
隨著工業(yè)的高速發(fā)展,水環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重地威脅著人類的生存環(huán)境,制約著社會和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。因此,水污染控制成為全世界共同關(guān)注的問題。目前的水處理技術(shù)中,生物處理法已成為世界各國控制水污染的主要手段,尤其是現(xiàn)代生物技術(shù)將成為水污染控制領(lǐng)域重點(diǎn)開發(fā)和應(yīng)用的技術(shù)手段,主要應(yīng)用于廢水處理、生物修復(fù)以及微生物水處理劑等方面。
1、現(xiàn)代生物技術(shù)的內(nèi)容與特點(diǎn)
現(xiàn)代生物技術(shù)是指以DNA技術(shù)為先導(dǎo),包括微生物工程、細(xì)胞工程、酶工程、基因工程、蛋白質(zhì)工程和生物修復(fù)技術(shù)在內(nèi)的一系列生物高新技術(shù)的統(tǒng)稱[1,2]。其中每個方面都有其特定的理論基礎(chǔ)和不同的應(yīng)用領(lǐng)域,但它們之間又相互補(bǔ)充和銜接,形成一個完整的體系。
生物技術(shù)的特點(diǎn)大致有[3]:
、僖陨餅閷ο,不依賴地球上的有限資源,而是著眼于再生資源的利用;
②在常溫、常壓下進(jìn)行,過程簡單,可連續(xù)化操作,并可節(jié)約能源,減少環(huán)境污染;
③開辟了生產(chǎn)高純度、優(yōu)質(zhì)、安全可靠的生物制品的新途徑;
、芸山鉀Q常規(guī)技術(shù)和傳統(tǒng)方法不能解決的問題;⑤可定向地按人們的需要創(chuàng)造新物種、新品種和其他有經(jīng)濟(jì)價值的生命類型。
2、現(xiàn)代生物技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用
廢水生物處理是利用微生物的生命活動過程對廢水中的污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化,從而使廢水得到凈化的處理方法。廢水生物處理技術(shù)發(fā)展迅速,好氧法、厭氧生物法以及生物發(fā)酵法已趨于成熟,所以,這里只介紹固定化等新興技術(shù)。
2.1固定化微生物技術(shù)固定化微生物技術(shù)是生物工程領(lǐng)域中的一項(xiàng)新技術(shù)。進(jìn)入80年代后國內(nèi)外開始應(yīng)用這種具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)的新技術(shù)來處理工業(yè)廢水和分解難生物降解的有機(jī)物質(zhì),一些具有特異性的優(yōu)勢菌種不斷得到改造或創(chuàng)造,將這些高效專性菌如脫色菌、脫氮、脫磷菌假單胞菌等進(jìn)行固定化后,菌體密度提高,大大提高了處理效率,尤其是對難降解有毒物質(zhì)有明顯優(yōu)勢。王增長等人利用新研制的聚集—交聯(lián)固定化細(xì)胞技術(shù),將篩選的高效優(yōu)勢脫色菌種固定在活性污泥上,投加于“厭氧—好氧—生物濾池”工藝流程中,處理印染廢水,結(jié)果表明:出水色度極低,處理后的水可回用[4]。
2.2生物強(qiáng)化處理技術(shù)為了提高廢水處理的效果,而向廢水中投加從自然界中篩選的優(yōu)勢菌種或通過基因組合技術(shù)產(chǎn)生的高效菌種,以去除某一種或某一類有害物質(zhì)。主要強(qiáng)化方法有:
、俑邼舛然钚晕勰喾,以高污泥濃度和長泥齡來促進(jìn)對難分解物質(zhì)的處理,加快反應(yīng)速度。日本用該法處理難分解的聚乙烯醇和糞便污水取得顯著效果[5]。
、谏铩F法,是在普通活性污泥中加入無機(jī)鹽,多用鐵鹽(氫氧化鐵或氧化鐵粉),形成生物鐵絮凝體活性污泥,具有高濃度活性污泥法的特點(diǎn),主要用來提高除磷效果。
、凵铩钚蕴糠,綜合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力,使二者產(chǎn)生協(xié)同增效作用。在該系統(tǒng)中,每g活性炭去除1~3gCOD,分解廢水毒性能力明顯增強(qiáng),同時提高脫氮水平。
2.3 生物反應(yīng)器技術(shù) 生物反應(yīng)器技術(shù),是現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展的一個主要方向,F(xiàn)代化的新型生物膜反應(yīng)器,其共同特點(diǎn)是反應(yīng)器內(nèi)裝有比表面大的載體,有利于微生物附著生長形成生物膜,供氣或供給的其他反應(yīng)條件優(yōu)越,污染物具有充分的時間與微生物接觸,有利于增強(qiáng)微生物的分解代謝能力。目前,2000m3的反應(yīng)器已經(jīng)問世。雖然其處理能力較低,造價較高,但其管理方便,運(yùn)行費(fèi)用低,所以歐美地區(qū)約有7%的污水處理廠采用該技術(shù)[6]。
3、生物修復(fù)技術(shù)
生物修復(fù)技術(shù)[7]是利用生物,特別是微生物將土壤、地下水或海洋中污染物現(xiàn)場降解為CO2和H2O或轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的工程技術(shù)系統(tǒng)。這項(xiàng)技術(shù)正被用于清除地下水、廢水中的污染物。金屬雖然不能被生物降解,但微生物可將其轉(zhuǎn)移或降低其毒性。為了加快去除污染物的進(jìn)程,常常采用許多強(qiáng)化措施,使自然生態(tài)系統(tǒng)維持原狀的前提下,使受污染的環(huán)境得以修復(fù)。研究表明,生物修復(fù)與傳統(tǒng)的物化法相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
、俳(jīng)濟(jì),僅為物化法30%-50%;
、趯Νh(huán)境影響小,不產(chǎn)生二次污染,遺留問題少;
、圩畲笙薅鹊亟档臀廴疚锏臐舛;
、苄迯(fù)時間較短,就地修復(fù),操作方便。
生物修復(fù)中主要涉及兩大問題,即有效性和安全性評價。為提高有效性今后將應(yīng)用分子微生物學(xué)分離、鑒別、制造更高效降解和聚集有害有毒化合物的'微生物。為提高生物修復(fù)的安全性評價水平,需發(fā)展鑒定微生物的分子生物技術(shù),以確定微生物在環(huán)境中的去留和基因[8]。
4、微生物水處理劑
微生物水處理劑主要集中在以下幾個方面:
、傥⑸鷳B(tài)制劑。微生態(tài)制劑是一種由優(yōu)勢互補(bǔ)的微生物菌群、繁殖促進(jìn)劑和活化劑配制而成的活性微生物制劑,已經(jīng)在保健領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。用于環(huán)境凈化的微生態(tài)制劑由于其應(yīng)用范圍廣、使用安全、無副作用,為區(qū)域環(huán)境保護(hù)提供了新的重要手段。歐美近年來加快了這方面的研究開發(fā),已有采用微生態(tài)制劑原位修復(fù)水體的成功實(shí)例[9]。
、谏镂絼。生物吸附劑是廢水生物處理的一個新的發(fā)展方向,主要有兩大類:一類是高比表面積和高吸附率的生物體吸附水中的污染物;另一類是集生物吸附和生物降解能力為一體凈化廢水中的污染物的生物吸附劑。目前生物吸附劑的固定化技術(shù)使生物與離子交換樹脂一樣能解吸回收金屬和重復(fù)利用。
、畚⑸镄跄齽N⑸镄跄齽┦抢蒙锛夹g(shù),通過微生物發(fā)酵,抽提精制而得到的一種具有生物分解性和安全性的新型、高效、無毒的廉價的水處理劑,這些是無機(jī)或有機(jī)合成高分子絮凝劑所不具備的。其特點(diǎn)是降解性能好,成本低,無二次污染等。
目前,已篩選出19種具有絮凝能力的微生物,其中,霉菌8種,細(xì)菌5種,放線菌5種,酵母菌1種[10]。隨著生物技術(shù)的發(fā)展,微生物水處理劑的開發(fā)與應(yīng)用具有良好的前景。
現(xiàn)代生物技術(shù)在水污染控制領(lǐng)域已顯示出獨(dú)特的魅力和應(yīng)用前景。但筆者認(rèn)為,今后應(yīng)從四個方面進(jìn)行深入研究:
①分離、篩選和培養(yǎng)高效降解菌,利用微生物共代謝作用、多菌種協(xié)同作用降解難降解污染物;
②構(gòu)建高效反應(yīng)器,優(yōu)化運(yùn)行條件,探索新技術(shù)新方法;
③開發(fā)高效、無毒、廉價、可大批量生產(chǎn)的微生物水處理劑;
、苤(shí)踐和推廣生物修復(fù)示范工程,為生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供有力的技術(shù)支持。
參考文獻(xiàn):
[1]李亞一.生物技術(shù)[M].北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社.1994.1.
[2]王凱軍.發(fā)達(dá)國家環(huán)境生物技術(shù)研究規(guī)劃簡介[J].給水排水.1996.22(9):7-9.
[3]唐瓊等.生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用及前景[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備.2002.3(10):28-35.
[4]王增長,牛志卿.利用生物工程治理印染廢水及回用中試研究[J].中國環(huán)境科學(xué).1996.16(4):271-274.
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