現(xiàn)代生物技術(shù)在人類生活中的應(yīng)用

李歡宇

（山西省實(shí)驗(yàn)中學(xué)，山西 太原 030031）

現(xiàn)代生物技術(shù)在人類生活中的應(yīng)用

李歡宇

（山西省實(shí)驗(yàn)中學(xué)，山西 太原 030031）

隨著生物技術(shù)的發(fā)展，其已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)生活中，給人類社會(huì)和生活帶來巨大變革，為人類解決生存與健康、食品短缺、資源和能源匱乏、環(huán)境污染等重大問題。簡(jiǎn)要敘述了現(xiàn)代生物技術(shù)在人類生活的應(yīng)用情況及其中可能存在的問題，以期為日后的相關(guān)研究提供參考和借鑒。

生物技術(shù)；植物育種；環(huán)境保護(hù)；食品行業(yè)

隨著生物技術(shù)的快速發(fā)展，其被廣泛應(yīng)用于人們的日常生活中。在提高人們生活質(zhì)量方面，生物技術(shù)占據(jù)著重要的位置。目前，轉(zhuǎn)基因技術(shù)、酶工程、細(xì)胞工程、生物芯片、基因編輯技術(shù)等現(xiàn)代生物技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)保等領(lǐng)域，為解決人類社會(huì)在食品、環(huán)境、能源、健康等方面所面臨的一系列重大問題提供了新的思路。

1 生物技術(shù)在植物育種的應(yīng)用

隨著人口的不斷增加和土地面積的日趨減少，我國(guó)糧食的供需矛盾越來越突出。解決21世紀(jì)我國(guó)農(nóng)業(yè)和糧食問題的根本出路是，發(fā)展高新技術(shù)，比如生物工程技術(shù)等，這是科技興農(nóng)的重點(diǎn)。而21世紀(jì)最重大的科技成果可能產(chǎn)生于生物科技領(lǐng)域，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改造植物的遺傳性狀，比如培育高產(chǎn)的水稻、大豆、玉米等，解決人們吃飯的問題。人們利用基因工程培育出了植株不高、占地比較少、能抗寄生蟲、表皮比較堅(jiān)固耐貯藏運(yùn)輸?shù)奈骷t柿，還利用基因重組技術(shù)培育出能在0℃以下生長(zhǎng)的草莓、抗霜凍的馬鈴薯，使禾本科植物蛋白質(zhì)的賴氨酸的數(shù)量增加，同時(shí)，還可以利用基因工程手段培育抗蟲植物新品種。目前，人們已獲得多種抗蟲基因，其中，有蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因、昆蟲特異性神經(jīng)毒素基因、幾丁質(zhì)酶基因等，它們已被導(dǎo)入煙草、棉花、油菜、水稻、玉米、馬鈴薯等多種農(nóng)作物種植中，在抗蟲方面被廣泛應(yīng)用，有效避免了化學(xué)殺蟲劑的長(zhǎng)期使用所引發(fā)的農(nóng)藥殘留、害蟲的耐受性、環(huán)境污染等嚴(yán)重的問題?，F(xiàn)階段，越來越多的轉(zhuǎn)基因食品進(jìn)入了日常百姓家，而人們?cè)絹碓疥P(guān)注轉(zhuǎn)基因食品是否會(huì)危害人體健康，會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐纳镦溤斐稍鯓拥挠绊憽?/p>

2 生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，環(huán)境污染問題已成為世界范圍內(nèi)的難題。解決環(huán)境污染的方法有物理法、化學(xué)法和生物法三大類，其中，生物法應(yīng)用最為普遍。目前，生物技術(shù)在能源開發(fā)、廢水處理、塑料處理方面發(fā)揮了非常重要的作用。

2.1 生物能源

生物能源以其可再生、無公害等優(yōu)點(diǎn)，在能源中占據(jù)越來越重要的位置。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的迅速發(fā)展，人們已經(jīng)可以利用現(xiàn)存的植物進(jìn)行基因工程改造，以提高其生成物的產(chǎn)出，減少能源對(duì)環(huán)境的危害，這將是未來能源開發(fā)的新熱點(diǎn)。美國(guó)科學(xué)家在20世紀(jì)就培養(yǎng)出了一種新的植物品種，其被稱之為石油草。這種植物切開之后會(huì)產(chǎn)生白色的液體，經(jīng)過技術(shù)提煉，就可以得到石油。在污染治理方面，也可以利用細(xì)菌來治理。科學(xué)家培育出通過細(xì)菌來治理污染的方法，將所有的基因集中在一種細(xì)菌之中，而這種細(xì)菌可以凈化石油，并最終凈化整個(gè)環(huán)境。

2.2 廢水處理中的應(yīng)用

利用好氧法、發(fā)酵法處理廢水的方法已經(jīng)趨于成熟，目前正在發(fā)展生物技術(shù)凈水，即利用微生物的生命活動(dòng)過程對(duì)廢水中的污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化。這種方法中有具備特殊降解能力的細(xì)菌，它們分別含有具有不同降解特點(diǎn)的降解質(zhì)?；虼x質(zhì)粒，在生物工程技術(shù)的幫助下，培育出分解性能高并在混合系統(tǒng)中能夠占優(yōu)勢(shì)的菌種。通過生物技術(shù)進(jìn)行污水處理，將應(yīng)用中的專性菌，比如脫色菌、脫氮、脫磷菌假單胞菌等根據(jù)需要進(jìn)行固定化后，會(huì)使得菌體密度提高，提高正理效率，特別是對(duì)難降解有毒物質(zhì)有明顯優(yōu)勢(shì)，出水色度極低，處理后的水可回用。同時(shí)，還可利用土地中的微生物、植物組成的生態(tài)系統(tǒng)對(duì)廢水中的污染物進(jìn)行物理、化學(xué)和生物的凈化過程，使廢水的水質(zhì)得到凈化和改善，并通過系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水的循環(huán)利用，使綠色植物生長(zhǎng)繁殖，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的資源化、無害化和穩(wěn)定化處理，進(jìn)而形成完整的生態(tài)系統(tǒng)工程。

2.3 塑料的廢棄物處理

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的提高，塑料廢棄物與日俱增，給環(huán)境帶來了極大的危害，造成了所謂的“白色污染”。目前，淀粉塑料是生物降解塑料的主導(dǎo)產(chǎn)品，它主要是改變淀粉，增強(qiáng)淀粉與聚工烯之間的相容性、淀粉塑料降解微生物，而淀粉塑料的降解生物促進(jìn)了機(jī)械性能。但是，淀粉塑料的降解率和機(jī)械性能在淀粉塑料中是一對(duì)矛盾體，不可兼得?，F(xiàn)階段，相關(guān)人員已采用生物工程技術(shù)來合成生物降解塑料，得到更廉價(jià)的降解塑料產(chǎn)品，真正解決人們面臨的“白色污染”問題。

3 在食品行業(yè)的應(yīng)用

將生物技術(shù)應(yīng)用于食品行業(yè)中，可以有效改善食品的風(fēng)味營(yíng)養(yǎng)，還可以檢測(cè)食品的安全性。利用生物技術(shù)大規(guī)模地培養(yǎng)單細(xì)胞蛋白，可以提取大量蛋白質(zhì)資源，不僅改善了食品的本質(zhì)性能，強(qiáng)化了營(yíng)養(yǎng)含量，增加了微生物或者礦物質(zhì)含量，還可以提高食品的風(fēng)味，比如增香劑在肉汁和飼料中的運(yùn)用。同時(shí)，利用生物發(fā)酵添加劑還可以改變食品的味道、色澤，提高食品安全性。

利用生物檢測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)有害生物的分析，從而有效避免有害微生物對(duì)人體的危害，保證人們的身體健康。比如奶制品中的沙文菌，可以利用生物檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)，從而控制危害微生物的擴(kuò)散；可以利用生物檢測(cè)技術(shù)分析食品的成分及食品的品質(zhì)，比如有效分析食品中所含糖分，從而得出食物中的含糖量。

4 在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

分子生物技術(shù)已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域極其有力的研究工具之一，在醫(yī)學(xué)研究中，基因工程技術(shù)、人類基因組計(jì)劃與核酸序列測(cè)定技術(shù)、基因診斷與基因體外擴(kuò)增技術(shù)、生物芯片技術(shù)、分子納米技術(shù)在幫助人們了解疾病的發(fā)生發(fā)展機(jī)制、疾病診斷和藥物研制與開發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，在結(jié)構(gòu)基因組學(xué)、功能基因組學(xué)和環(huán)境基因組學(xué)蓬勃發(fā)展的形勢(shì)下，分子生物醫(yī)學(xué)技術(shù)取得了突破性的進(jìn)展，給醫(yī)學(xué)發(fā)展帶來了嶄新的局面，并為醫(yī)學(xué)事業(yè)的發(fā)展提供了新的機(jī)遇。生物芯片對(duì)于發(fā)現(xiàn)新基因、闡明細(xì)胞慢白質(zhì)相互作用等基礎(chǔ)研究有著非凡的意義，同時(shí)，也為某些疾病的高效診斷提供了可能和幫助，對(duì)于一些疑難病癥，比如艾滋病、癌癥、帕金森癥、老年癡呆等也已經(jīng)有了新的治療方向。利用生物芯片可以簡(jiǎn)便、高速地診斷這些疾病，從基因水平精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)治病基因，對(duì)治病基因進(jìn)行修飾或相應(yīng)基因藥物的開發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)疾病的精準(zhǔn)治療。

基因編輯技術(shù)的發(fā)展更大程度地改變了人們的生活。精準(zhǔn)的基因剪輯技術(shù)不僅是生物醫(yī)學(xué)中科學(xué)研究的重要手段，還是潛在的治療基因疾病的一種方法。它為解決疑難雜癥、精準(zhǔn)治療提供了可行的依據(jù)。CRISPR/Cas9這一新興的基因編輯技術(shù)的出現(xiàn)，讓人們對(duì)基因序列的修飾和編輯又上了一個(gè)新的臺(tái)階，而它在其他方面也顯示出很好的應(yīng)用前景，例如，在培育模式動(dòng)物，在醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用于干細(xì)胞的基因編輯、對(duì)各種疾病的治療等領(lǐng)域都將發(fā)揮其不可替代的作用。鼓勵(lì)充分利用類基因組研究的成果，在基因水平上發(fā)展現(xiàn)藥物靶標(biāo)的編碼基因，為突破我國(guó)自主創(chuàng)新藥物研究開發(fā)瓶頸進(jìn)行重要的基礎(chǔ)性探索。可以預(yù)見，在未來的幾年或幾十年內(nèi)，分子生物技術(shù)將改變醫(yī)學(xué)的研究方式，革新醫(yī)學(xué)診斷和治療，從而進(jìn)一步提高人類健康水平。

5 克隆技術(shù)

通過克隆技術(shù)無性繁殖產(chǎn)生的生命體遭到很大的抵制，這是因?yàn)榭寺∪说纳矸蓦y以認(rèn)定，使人倫關(guān)系發(fā)生模糊、混亂乃至顛倒，在社會(huì)倫理道德方面給人們帶來了不可忽視的道德認(rèn)知的巨大沖擊。由此可見，克隆技術(shù)如何實(shí)施將會(huì)對(duì)現(xiàn)有的社會(huì)關(guān)系、家庭結(jié)構(gòu)造成巨大的沖擊。從消極意義上來說，由于生物技術(shù)的對(duì)象是生命，使其可在人、動(dòng)物、植物與微生物之間人為進(jìn)行相互轉(zhuǎn)移。目前，人們對(duì)這種基因調(diào)整后的結(jié)果尚無十足的把握，因而其負(fù)面影響可能會(huì)超越以往任何一種技術(shù)，可能還會(huì)危及生命或環(huán)境安全。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，生物技術(shù)是一柄“雙刃劍”。目前的現(xiàn)代生物技術(shù)對(duì)各行各業(yè)的發(fā)展起到了一定的推動(dòng)作用，給人類社會(huì)的發(fā)展帶來了巨大的影響，但也存在各種各樣的問題。所以，在實(shí)際應(yīng)用中，我們要正確看待問題的發(fā)展，科學(xué)應(yīng)用先進(jìn)的生物知識(shí)，將生物技術(shù)的作用發(fā)揮到最優(yōu)。

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［2］陳儉霖，薛銀剛.生物技術(shù)處理廢水的研究進(jìn)展［J］.江蘇環(huán)境科技，2005，18（4）：51-52.

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.02.143

2095－6835（2018）02－0143－02

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