生物工程概況(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 出了貢獻。此外，隨著對癌癥。心腦血管疾病、艾滋病等重大疾病的發(fā)病機制及防治技術方法的研究和認識不斷深化，人類終將在下世紀初戰(zhàn)勝這些疾病。預計，2020年人均壽命可達 100歲，而年輕人的壽命可延長到140歲。 ? 三、解決能源危機與環(huán)境污染 ? 人類文明發(fā)展帶來的能源消耗與日俱增，地球上的石油能源終將枯竭，代之而起的將是生物能。當今，最受科學界寵愛的當屬生物量。一株植物的全部質(zhì)量都是能量的來源，此即所謂生物量。研究表明，每年所有植物形成的生物物質(zhì)；可折合 1000億噸石油，相當于目前全世界能耗的 50倍。用遺傳工程創(chuàng)造的多功能“工程菌”，能夠分解纖維素、木質(zhì)素等。即，它“可以利用稻、木屑、秸桿與食物下腳料生產(chǎn)出酒精。至于凈化環(huán)境，微生物處理污水已應用于工業(yè)體系。美國培育的基因工程“超級菌”，幾小時便可降解掉自然菌種需一年才能降解的水上浮油。日本將嗜油酸單孢桿菌的耐汞基因轉入腐臭單 ? 孢桿菌。該菌株能把汞化物吸收到細胞內(nèi)，用它處理污水就能解決被汞污染的環(huán)境問題，又使汞得以回收。有人構建了能降解樟腦、辛烷、甲苯、茶等物質(zhì)的“超級菌”，可以從環(huán)境中多功效地消除有毒物質(zhì)。也有人把BT毒蛋白基因、球形芽孢桿菌的毒蛋白基因轉入大腸桿菌，且表達成功。它能殺死蚊蟲與害蟲，而對人畜無害，不污染環(huán)境。 ? 四、工業(yè)方面 ? 科學技術是第一生產(chǎn)力。生物技術自其問世不久即顯示出改造經(jīng)濟結構的神奇威力。生物技術給傳統(tǒng)工業(yè)帶來全新的思路。通常，化學反應的進行不僅需要高溫、高壓（高能耗），且往往和毒性、高危險率相關聯(lián)。生物合成則是在常溫下進行，每個活細胞中同時進行著2022種化學反應；且各由專一的酶系統(tǒng)來催化。于是，模擬生命過程的生物反應器（ bioreactor)在酶工程和發(fā)酵工程中應運而生。在活細胞中，酶與細胞器或細胞膜相結合并以固態(tài)參與反應。日本用固定化酵母生產(chǎn)酒精，使勞動生產(chǎn)率提高 10～ 15倍。目前，應用葡萄糖異構酶反應器生產(chǎn)的果糖，是葡萄糖甜度的 200倍，世界年產(chǎn)量已達幾千萬噸，美國約占 72％。近年來，化學工業(yè)有 20％被生物反應器所取代，其設備投資減少 80％，能耗降低 50％。在重工業(yè)中，已有 40個礦山用細菌冶金。日本用還原菌煉銅；加拿用氧化鐵硫桿菌從黃鐵礦中提金，其濾析率近 100％。在輕工業(yè)中，科學家正努力使蠶的絲心蛋白基因在大腸桿菌中表達，以求在發(fā)酵罐中生產(chǎn)蠶絲。 ? 人體的器官和組織“重造”及修復方面取得巨大進步 ? 據(jù)英國 《 新科學家 》 雜志報道，如果醫(yī)生對你說：“告訴你一個壞消息，你的肝臟目前健康狀況不容樂觀。”聽到這話你也不必過于憂慮，因為科學家正在進行一項研究，為你生產(chǎn)出備用的肝臟或其他器官。具體做法是：醫(yī)生從你的骨髓中抽取干細胞，然后將這些干細胞注入羊胎。在小羊羔出生后，羊羔體內(nèi)的部分肝臟都會是由你自己的細胞組成。羊羔的肝臟逐漸發(fā)育健全，然后你就可以“回收利用”了。 相關研究邁出重要一步 如果這種夢一般的治療方法真的可行的話，也還需要許多年才能用于臨床，但美國內(nèi)華達大學的伊斯梅爾 贊加尼及其研究小組已經(jīng)在這方面邁出了重要的第一步。贊加尼研究小組希望他們正在創(chuàng)造的人與動物的結合體將來能生長出與病人自己基因相同的新細胞，用以修復病人受損的器官。同時他們希望這種人與動物的結合體所生成的 ? 多數(shù)細胞或組織可用于器官移植，甚至有可能進行整個器官的移植。因為在一些情況下，器官至少有部分是人體的，這就要比單純移植動物器官容易得多了。 如果研究取得重大成果的話，這項技術就能克服那些想要進行組織和器官移植的研究人員所面臨的一些重大障礙。比如，它可能會生成大量的組織或細胞，這就沒有必要將不同生長因子的細胞或組織混合在一起。 ? 一項人造骨技術有望于明年前成功應用于臨床并形成產(chǎn)業(yè)化。采用這項技術構建人造骨將大大提高人類組織和器官的修復質(zhì)量，減輕病人的痛苦。 有人首先是在裸鼠、兔體內(nèi)構建人造骨獲得成功，隨后，利用顯微外科技術，構建出帶血管的人造羊骨，并以此修復缺損的羊脛骨獲得成功。最近，在與人更為相似的恒河猴體內(nèi)構建人造骨獲得成功。目前，這項技術在人體的應用基本上還處于實驗階段，很少有臨床應用。 ? ? 生命科學未解的八大奧秘 ? 1 作為生命基礎的蛋白質(zhì)的結構能確定嗎 ? ? 2 能合成人工生命形式嗎 ? ? 3 能否建立精確的細胞計算機模型 ? ? 4 能弄清基因如何決定哺乳動物發(fā)育的細節(jié)嗎 ? ? 5 預防、診斷和治療醫(yī)學會發(fā)生變革嗎 ? ? 6 能否準確地再建人類種群史 ? ? 7 能否重構地球上生命的主要進化步驟 ? ? 8 社會將對遺傳知識爆炸式增長作何反應 ? ? 現(xiàn)代生命科學研究的的熱點 ? 以蛋白質(zhì)工程為主要內(nèi)容的生物大分子結構與功能研究 ? 以信號傳遞和相互作用為基礎的基因控制細胞機理研究 ? 在完成人類及所有生物基因測序后對基因結構和遺傳語言研究 ? 開展包括分子水平上的以實現(xiàn)遺傳、發(fā)育、進化大統(tǒng)一 為目的的綜合理論研究 ? 研究神經(jīng)網(wǎng)絡和神經(jīng)信息處理機制，揭示腦工作原理 ? 心理、智力、性格、行為模式的行為學機制和量化研究 ? 生態(tài)學在微觀與宏觀結合、理論與控制結合上進行定量、預測和工程化方向研究 ? 人體功能 (包括潛在功能如經(jīng)絡、氣功、特異功能等方 面 )研究 ? 另外：人工生命體的合成 ? 二、生物工程的產(chǎn)生與發(fā)展 ? 生物工程是生物學技術的工業(yè)化，是生物技術和工程學的結合。 ? 分子生物學一一 20世紀 50年代 DNA雙螺旋結構的確定和用 X射線對蛋白質(zhì)晶體空間結構的測定， ? 1973年，限制性內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)和應用、重組DNA的成功實現(xiàn)、開創(chuàng)了基因工程 ? 20世紀 90年代，細胞克隆，特別是體細胞克隆獲得成功，使細胞工程開始走向產(chǎn)業(yè)化。 DNA芯片、生物計算機的出現(xiàn)，使生物材料的應用走向高臺階。 ? 在 20世紀末，人類基因組測序、酵母基因組測序、水稻基因組測序先后基本或全部完成，生命科學技術不僅在原核生物，而且在真核生物，特別是在農(nóng)作物上的應用局限有了根本性突破。基因工程的范圍擴大到所有生物。奠定了生物工程在新世紀迅猛發(fā)展的堅實基礎。 ? 三、生物工程的基本內(nèi)容 ? 生物工程包括所有具備產(chǎn)業(yè)化條件的生物技術。按照生物工程改造的對象，主要包括基因工程、蛋白質(zhì)工程、酶