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生物技術(shù)與能源范文第1篇

Abstract： This article studies the principle， advantages and achievements of the application of heavy ion beam in microbial mutation breeding and bioenergy development.

關(guān)鍵詞： 重離子束；微生物；誘變育種；生物能源

Key words： heavy ion beam；microbes；mutation breeding；biological energy

中圖分類號：Q939.9 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）02-0296-02

0 引言

為了讓重離子束在微生物誘變育種和生物能源開發(fā)中得到更加廣泛和有效的利用，近年來眾多的科學(xué)家在這方面作出了努力，對其在物理學(xué)以及生物學(xué)的應(yīng)用當(dāng)中所表現(xiàn)出的特點進行了廣泛的研究分析。重離子束按照其能量的高低以及最終對生物體系所引起的作用，大致有三種基本過程，即表現(xiàn)為三重效應(yīng)。作為一種新的輻射源，重離子束的地位是十分獨特的。重離子束有眾多的優(yōu)勢，大大優(yōu)于常規(guī)的輻射能源。其優(yōu)勢的具體表現(xiàn)是LET大、RBE高、氧效應(yīng)小等許多方面。重離子束還能夠用在誘變育種之上，重離子束特別是低能碳、氮離子束對植物種子和微生物方面具有很大的影響，它會使得微生物和植物種子的致突變作用變強。將重離子束運用到微生物誘變育種和生物能源的開發(fā)中來具有很大的經(jīng)濟效益以及社會效益。

1 重離子束的理論基礎(chǔ)

如果重離子的能量高于0.1MeV/u的時候，在此時它通過介質(zhì)之時就會使得介質(zhì)的核外電子發(fā)生碰撞阻止，并且會在單位路程上發(fā)生能量損失。而影響這個能量損失率的因素主要有三個，分別是離子能量、介質(zhì)材料性質(zhì)、離子有效電荷數(shù)。重離子之所以在誘變育種中具有很大的優(yōu)勢，主要是由其特性決定的。首先重離子的傳能線密度比X、γ射線要大很多，所以它比兩種射線對生物介質(zhì)作用到的部位損傷程度更加嚴重，或者導(dǎo)致細胞致死，或者是突變率高，而且已經(jīng)造成的這個程度的損傷是不容易修復(fù)的。這些特性都決定了重離子的使用不僅突變率高，而且突變體的穩(wěn)定性非常好，育種周期也要短得多。所以為了達到最終的誘變育種目的，可以選擇使用份量小一些的重離子。當(dāng)能量在0.1MeV/u之下的時候，重離子在通過介子的時候，就會相應(yīng)的造成介子內(nèi)眾多的原子位移，因為已經(jīng)發(fā)生了位移，所以原本的分子組分與結(jié)構(gòu)就已經(jīng)發(fā)生了變化，而物質(zhì)缺陷也因此形成。這樣的反應(yīng)對于中、高能離子也不例外，因為就算最后被阻止了，但在這之前中、高能離子也必然會經(jīng)歷以上那種能量低于0.1MeV/u的情況，所以最后它們依然會具備低能甚至超低能的特性。除了以上的能量轉(zhuǎn)移之外，電荷交換以及質(zhì)量沉積也是會發(fā)生的。而在進行生物分子改造的時候，就可以充分利用這一特性。因為重離子的LET是根據(jù)它的行程而發(fā)生變化的，則當(dāng)多電荷離子射入介質(zhì)之后，可以依據(jù)以下的Bethe-Bloch公式進行描述：

-■■=■·ln■-β■-■

在開始的一段路程之上能量損失值基本是保持不變的，而造成這樣的結(jié)果主要有兩個因素：第一，因為重離子的能量是在一直損失當(dāng)中，所以速度會漸漸減慢。第二，在其路程中因為會獲得電子，所以電荷數(shù)也會慢慢變小。隨著離子在不斷的前進中，速度逐漸變小，有效的電荷數(shù)卻不會繼續(xù)有變化，當(dāng)離子的能量最終耗盡的時候，這個射程就會突然停止。在停止之前會產(chǎn)生一個Bragg峰（能量損失峰）。而這個Bragg峰形成會導(dǎo)致LET在前進的路程當(dāng)中有極長一段會表現(xiàn)出相對較小的特征，最后又突然加大。因為能量沉積空間分辨高的這個特性，導(dǎo)致生物系統(tǒng)中只有局部地區(qū)會受到嚴重的影響，而其他地區(qū)相對影響就小很多。根據(jù)以上的種種特性可以看出，重離子束在生物體系當(dāng)中的運用，可以得到更多的突變體，最終讓突變率得到提高。而且因為局部受損的位置是可以選擇和調(diào)控的，所以在利用重離子的時候就可以采用宏觀定點定位的方式進行誘變，最終達到定向育種的目的。

重離子束在輻照生物體系之時，會導(dǎo)致受體的DNA損傷和細胞膜透性以及跨膜電場的改變。而這兩個結(jié)果又可能會提高外源基因?qū)肼室约翱朔D(zhuǎn)基因沉默并且將表達時間延長，不僅如此還能夠轉(zhuǎn)導(dǎo)大片段的DNA甚至全部的DNA。其好處就是有效的簡化了原有的步驟，縮短了周期和壓縮成本。

2 重離子束在微生物誘變育種上的應(yīng)用

2.1 離子注入

2.1.1 抗生素藥物 在使用離子注入的過程中，通過離子注入的方法將原有的抗生素抗力提高了27.39%，其具體的過程是先選用了30keV，然后在劑量之上通過考量決定采用1.0×1015-5.0×1016ions/cm2的N+離子注入慶大霉素，在成熟的孢子產(chǎn)生之后又從中選擇高產(chǎn)的抗生素突變菌株，最后進行搖瓶發(fā)酵發(fā)現(xiàn)原有的抗力顯著提高。在紅霉素產(chǎn)生菌上通過離子注入之后產(chǎn)量也顯著提高，在原有的基礎(chǔ)之上提高了20%。首先選擇利用的是40-60keV，通過研究考慮之后劑量選擇采用1×1011-5×1014ions/cm2的N+離子注入紅霉素產(chǎn)生菌，然后再選擇其中高產(chǎn)的突變菌株，通過搖瓶發(fā)酵之后發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量大大提高。

2.1.2 酶制劑 通過離子注入米曲霉WJ0521使得產(chǎn)酶水平在原有基礎(chǔ)之上大大提高，甚至高達77.5%。具體的過程是先經(jīng)過了N+離子注入米曲霉WJ0521，然后從中選出兩株高產(chǎn)菌株M60-5-13和M80-10-7，擇選的標(biāo)準(zhǔn)是因為這兩株氨肽酶的活力比之前提高了30%。接下來又進行了多次的傳代實驗，證實了這兩菌株遺傳的穩(wěn)定性優(yōu)良，最后通過將M80-10-7的發(fā)酵條件進行了初步優(yōu)化，最終使得產(chǎn)酶水平大大提高。

2.2 微波 微波作為一種高頻電磁波，能夠通過對水、核酸、脂肪等的極性分子快速的震動，再由震動引起摩擦，然后可以對氫鍵以及范德華力、疏水鍵產(chǎn)生作用。通過這個原理可以利用微波讓單孢子懸液內(nèi)的DNA分子之間產(chǎn)生劇烈的摩擦，孢子內(nèi)部的DNA分子，也就是氫鍵和堿基堆積化學(xué)力受損，從而使得DNA的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，最終產(chǎn)生遺傳變異。利用微波輻照誘變阿維拉霉素，研究所得最后的產(chǎn)量結(jié)果比之前提高119.4%。利用微波進行了誘變之后，阿維拉霉素就產(chǎn)生了菌SV并從中得到一株阿維拉霉素突變菌株SV-15，其產(chǎn)量達到了21.5mg/L。

3 重離子束在生物能源開發(fā)中的應(yīng)用

目前通過對生物能源的開發(fā)所得到的新型二次能源主要形式有兩種，即生物柴油和燃料乙醇。首先在生物柴油這方面，主要就是以重離子輻照微生物誘變育種的技術(shù)作為依托，并且通過HIRFL的利用而產(chǎn)生的重離子束在產(chǎn)能微生物菌種方面的改良工作，通過這種方式對那些油脂含量高以及原料的利用廣泛的產(chǎn)油菌株進行選擇，最后用在微生物油脂生產(chǎn)之上并通過轉(zhuǎn)酯化的方式來進行生產(chǎn)生物柴油工作的探索。其次是燃料乙醇產(chǎn)業(yè)，通過重離子束在微生物誘變育種之上的利用，最后培育出一種酒精發(fā)酵的新的菌種，而這種新的菌種有兩個特性就是耐高溫和耐酒精。與此同時通過對甜高粱做了品種方面的改良，從中選擇最優(yōu)良的四個品種，在含糖量方面在以前的基礎(chǔ)之上大大提高，超過了24%。并且將培育出來的新的菌種利用到甜高粱的榨汁中，從很大程度上減少了發(fā)酵時間。這個技術(shù)不僅達到了提高設(shè)備的利用率，從而減少了能源浪費，而且極大的減少了成本投入。

4 結(jié)語

通過重離子束在微生物誘變育種以及生物能源開發(fā)中的運用，可見重離子束具有許多獨特的優(yōu)越性，決定了以后在這方面的研究還應(yīng)該加大力度，擴大其優(yōu)越性，推動微生物誘變育種和生物能源的發(fā)展。

參考文獻：

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生物技術(shù)與能源范文第2篇

生物技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域介紹

農(nóng)業(yè)：一方面，現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)將使農(nóng)業(yè)科技上升到分子水平，人類可以根據(jù)需求從不同種類的動植物中，將它們的優(yōu)良基因重新組合，培育新的品種，為此人類生產(chǎn)食物的能力將空前提高。另一方面。由于現(xiàn)代生物學(xué)從分子水平認識生命的本原，因此不僅在農(nóng)業(yè)內(nèi)部不同生命體的種屬界限被打破，而且導(dǎo)致農(nóng)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)間的圍墻逐漸被拆除。

醫(yī)藥：醫(yī)藥生物技術(shù)一直是生物技術(shù)中發(fā)展最快、最活躍的領(lǐng)域，也是各國生物技術(shù)研究開發(fā)的重中之重，是生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)最為成熟，競爭最為激烈的領(lǐng)域。近年來，基因組學(xué)、生物信息學(xué)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、干細胞和克隆技術(shù)、生物芯片技術(shù)等一系列新興技術(shù)的發(fā)展。為促進醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了新的途徑和思路。醫(yī)藥生物技術(shù)正在成為整個醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展最重要的技術(shù)推動力。目前60％以上的生物技術(shù)成果集中應(yīng)用于醫(yī)藥工業(yè)，用以開發(fā)特色新藥或?qū)鹘y(tǒng)醫(yī)藥進行改良，由此正在引發(fā)醫(yī)藥工業(yè)的重大變革。

化工：近年來各國對利用生物技術(shù)生產(chǎn)塑料和燃料的研究力度都在加大。對于塑料生產(chǎn)廠家而言。用植物這樣的可再生資源來取代以石油為基礎(chǔ)的原料，發(fā)展前景極為誘人。樹脂生產(chǎn)廠家不再依靠化石燃料的有限供應(yīng)，降解型的生物聚合物可以變成肥料，不僅節(jié)省了填埋場所占的土地面積，而且更有利于環(huán)境保護和工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。從玉米、高粱或其他植物獲取的淀粉和糖，是目前正在開發(fā)的幾種生物化學(xué)新工藝的基礎(chǔ)原料。

能源：地球上億年積累的化石能源――石油、天然氣、煤等。僅能支撐30。年的大規(guī)模開采就將面臨枯竭。如果按現(xiàn)有的開采技術(shù)和連續(xù)不斷地日夜消耗這些化石燃料的速度推算，煤、天然氣和石油的有效年限分別是100―120年、30-50年和18-30年。顯然21世紀所面臨的嚴重危機之一是能源問題。利用現(xiàn)代科技發(fā)展生物能源，是解決未來能源問題的一條重要出路。生物能源是指從生物質(zhì)得到的能源，是通過綠色植物、藻類和光合細菌的光合作用，捕獲太陽能，經(jīng)代謝轉(zhuǎn)換，儲存于生物質(zhì)中的能量，是太陽能的有機儲存，是可再生能源的重要組成部分。它是人類最早利用的能源，生物能源是一種可再生的清潔能源，開發(fā)和使用生物能源，符合可持續(xù)的科學(xué)發(fā)展觀和循環(huán)經(jīng)濟的理念。

大力發(fā)展我國生物技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的驅(qū)動力分析

高度重視生物技術(shù)的基礎(chǔ)研究，形成以企業(yè)為主導(dǎo)的創(chuàng)新聯(lián)盟

鑒于生物技術(shù)自身技術(shù)創(chuàng)新的需求特點，發(fā)現(xiàn)其對基礎(chǔ)研究的依賴非常大。因此，需要高度重視生物技術(shù)的基礎(chǔ)研究，重視政府在支持研發(fā)活動中的關(guān)鍵作用。從支持生物技術(shù)發(fā)展的國外經(jīng)驗來看，歐洲的舉措效果顯著，這主要得益于歐洲技術(shù)平臺的重要作用。歐洲技術(shù)平臺是2003年歐盟委員會提出的，旨在增強歐洲組織和實施技術(shù)創(chuàng)新的能力，實現(xiàn)歐洲在戰(zhàn)略技術(shù)領(lǐng)域保持或獲得世界領(lǐng)先地位。該平臺是由歐洲戰(zhàn)略技術(shù)領(lǐng)域的企業(yè)、高校、科研機構(gòu)、政府部門和專家組成的創(chuàng)新聯(lián)盟，負責(zé)制定歐盟在高技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)戰(zhàn)略目標(biāo)、戰(zhàn)略重點、戰(zhàn)略措施及行動計劃。2010年6月，歐盟啟動了低碳技術(shù)歐洲產(chǎn)業(yè)行動計劃，而各低碳技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展路線圖和三年實施計劃的制定均由各領(lǐng)域的歐洲技術(shù)平臺(TP)起草制定。經(jīng)過9年的發(fā)展。歐洲技術(shù)平臺已經(jīng)在歐洲的低碳產(chǎn)業(yè)行動中發(fā)揮了核心的作用。

建議我國政府部門應(yīng)該高度重視生物技術(shù)的基礎(chǔ)研究，并加快形成以企業(yè)為主導(dǎo)、官產(chǎn)學(xué)研資用配套的創(chuàng)新聯(lián)盟，共同推動該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在技術(shù)研發(fā)過程中，一定要平衡好政府和企業(yè)的角色和位置，可以采取政府前期資助研發(fā)一企業(yè)提高研發(fā)競爭力一再投資于技術(shù)的基礎(chǔ)研發(fā)的周期形式。

高度重視不同階段的特點，實施靈活的融資投入機制

生物技術(shù)與能源范文第3篇

關(guān)鍵詞：生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)；科技革命；新型工業(yè)化

中圖分類號：F40 文獻標(biāo)志碼：A文章編號：1673－291X（2011）02－0056－02

當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)突飛猛進，伴隨著信息革命方興未艾的浪潮，以生命科學(xué)和生物技術(shù)為基礎(chǔ)的生物技術(shù)經(jīng)濟已經(jīng)展示出了不可估量的前景。近年來，隨著生命科學(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)域的一系列重大突破，世界范圍內(nèi)正在孕育新的一場具有劃時代意義的生物科技革命和生物產(chǎn)業(yè)革命。2000年6月27日人類基因組序列“工作框架圖譜”的完成，被稱為繼原子彈、人類登月之后人類科技歷史上第三個里程碑。因而，生物技術(shù)將對人類生活的各個方面產(chǎn)生深遠影響。

一、生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的特征

1.大機會。生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)屬于高技術(shù)、高投入、高風(fēng)險和高回報的行業(yè)，因其前期投入大、科技含量高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、質(zhì)量要求嚴格、受國家扶持，所以進入壁壘高、壟斷性強、利潤豐厚，蘊藏著巨大的經(jīng)濟潛能。2002年，世界生物技術(shù)市場銷售額在1 000億美元以上。據(jù)資料顯示，全球每10個成功的高科技企業(yè)中就有4個與生物技術(shù)有關(guān)。

2.大市場。新舊傳染病的出現(xiàn)和復(fù)發(fā)以及各種危及人類生存的非傳染性疾病為生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)提供了無限商機；全球人口大，而且不斷增長，使生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)擁有了長期永久性的市場；眾多投資者之所以對生物醫(yī)藥行業(yè)趨之若鶩，主要原因是看中其高回報特點。如在財富500強企業(yè)中，雖然制藥公司在銷售規(guī)模等方面無法與汽車、電子等行業(yè)相提并論，但是在盈利能力例如主營業(yè)務(wù)利潤率、凈資產(chǎn)回報率的評比中卻名列前茅。

3.高技術(shù)。這主要表現(xiàn)在其高知識層次的人才和高新的技術(shù)手段。生物技術(shù)是一種知識密集、技術(shù)含量高、多學(xué)科高度綜合互相滲透的新興產(chǎn)業(yè)。生物技術(shù)的應(yīng)用擴大了疑難病癥的研究領(lǐng)域，可以使原先威脅人類生命健康的重大疾病得以有效控制。

4.高投入。生物技術(shù)是一個投入相當(dāng)大的產(chǎn)業(yè)，投資主要用于新產(chǎn)品的研究開發(fā)及廠房的建設(shè)和設(shè)備儀器的配置方面。目前國外研究開發(fā)一個新的生物技術(shù)項目的平均費用在1億―3億美元左右，并隨項目開發(fā)難度的增加而增加。一些大型生物技術(shù)公司的研究開發(fā)費用占銷售額的比率超過了40%。顯然，雄厚的資金是生物技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)成功的必要保障。

5.長周期。生物技術(shù)項目從開始研制到最終轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品要經(jīng)過很多環(huán)節(jié)：試驗室研究階段、中試生產(chǎn)階段、臨床試驗階段、規(guī)?；a(chǎn)階段、市場商品化階段以及監(jiān)督生物產(chǎn)業(yè)的每個環(huán)節(jié)都有嚴格復(fù)雜的審批程序，而且產(chǎn)品培養(yǎng)和市場開發(fā)較難，所以開發(fā)一種新產(chǎn)品周期較長，一般需要8―15年，甚至15年以上的時間。

6.高風(fēng)險。生物技術(shù)產(chǎn)品的開發(fā)孕育著較大的不確定風(fēng)險。新產(chǎn)品的投資從項目篩選、臨床前實驗、穩(wěn)定性實驗等直到用于人體的臨床試驗以及注冊上市和售后監(jiān)督一系列步驟，可謂是耗資巨大的系統(tǒng)工程。任何一個環(huán)節(jié)失敗將前功盡棄。一般來講，一個生物工程藥品的成功率僅有5%～10%，時間卻需要8―15年，投資1億～3億美元。

7.高收益。生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的利潤回報率很高。一種新生物藥品一般上市后2―3年即可收回所有投資，尤其是擁有新產(chǎn)品、專利產(chǎn)品的企業(yè)，一旦開發(fā)成功便會形成技術(shù)壟斷優(yōu)勢，利潤回報能高達10倍以上。

二、生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的作用

1.改善醫(yī)療衛(wèi)生水平。健康是人類永遠關(guān)心的問題，生物技術(shù)的應(yīng)用將會大幅度提高人類的健康水平。這主要表現(xiàn)在人類的疾病預(yù)防、診斷和治療手段將產(chǎn)生革命性的變化，使醫(yī)療技術(shù)發(fā)生質(zhì)的飛躍，使人類更健康、更長壽。今后醫(yī)療發(fā)展的一個明顯趨勢是更加注意預(yù)防醫(yī)學(xué)和日常保健，使重大疾病的突發(fā)率大大減少，疫苗等生物技術(shù)產(chǎn)品將大幅度提高重大傳染性疾病預(yù)防能力。疾病可以通過基因診斷和治療，不僅可對單基因控制的遺傳疾病進行預(yù)測性治療，還可以治療多基因控制的疾病，如心臟病、高血壓和糖尿病等。另外，隨著干細胞研究獲得的重大突破，器官移植將更加便利，價格將更加低廉，從而為器官需求患者提供高質(zhì)量的服務(wù)。干細胞、組織工程研究的重大突破，為再生物醫(yī)學(xué)開拓日益廣闊的前景。

2.解決糧食短缺問題。全球人口在2000年超過了60億，預(yù)計到2050年將達到近90億，與此同時，世界的人均耕地卻正在減少。在人口和需求增長的壓力下，在耕地不斷削減的形勢下，解決食物問題的唯一的出路是農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的應(yīng)用。通過生物技術(shù)的應(yīng)能夠明顯提高作物的產(chǎn)量和改善食品的營養(yǎng)質(zhì)量。轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以使作物產(chǎn)量增加5％―15％，而且還可以改變食物的營養(yǎng)成分，使它變得更為豐富和適合人體需要。同時，生物技術(shù)的應(yīng)用還能為農(nóng)業(yè)從業(yè)人員提供能抵御各種蟲害、抗疾病和抗逆境的優(yōu)化改良的農(nóng)作物新品種。另外，通過轉(zhuǎn)基因動物育種技術(shù)的應(yīng)用，不僅可提高畜牧業(yè)的生產(chǎn)效率，還可拓展家畜的新用途，為發(fā)展高效益畜牧業(yè)提供技術(shù)力量。還將推動農(nóng)業(yè)經(jīng)歷新一次的“綠色革命”。

轉(zhuǎn)基因技術(shù)、組織培養(yǎng)技術(shù)、動物胚胎移植與克隆技術(shù)大大促進了農(nóng)作物與畜禽品質(zhì)的改良，推動了種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的巨大變革。生物肥料、生物農(nóng)藥的應(yīng)用，將大幅度地減少化學(xué)農(nóng)藥、化學(xué)肥料對農(nóng)田和環(huán)境的污染。

3.對傳統(tǒng)工業(yè)的改造。由于資源環(huán)境壓力的不斷加大，這就要求工業(yè)發(fā)展必須走出一條低資源消耗、低污染物排放、高效益的新型工業(yè)化道路。只有通過生物技術(shù)的應(yīng)用，才能改造傳統(tǒng)工業(yè)，促進綠色制造業(yè)的發(fā)展，走出一條工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展之路。如紡織工業(yè)以發(fā)酵工藝取代化學(xué)工藝，可降低用水量18%；塑料工業(yè)以碳水化合物取代石油作原料，可降低石油用量80%；造紙工業(yè)以植物取代化工原料可降低能耗40%；以生物技術(shù)工藝取代傳統(tǒng)工藝，加工抗生素中間體（一種藥物原料），二氧化碳排放可降低50%，電耗可降低20%，用水量可減少18%。同時發(fā)展生物質(zhì)能，利用“綠金”代替“黑金”，開發(fā)生物乙醇、生物柴油、生物發(fā)電、生物氫等生物質(zhì)能將部分替代日漸枯竭的化石燃料，從而增加世界能源的供給。生物技術(shù)是解決環(huán)境污染的一種基本工具。植物抗旱、抗鹽基因的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用，將有可能徹底改變10億畝干旱地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，使5億畝不毛之地、鹽堿地變?yōu)榱继铩Ｓ糜趶U氣、廢水、廢渣處理的基因工程極端微生物的應(yīng)用，可降解生物塑料產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化推廣，將會解決工業(yè)排放、白色垃圾等環(huán)保難題，有效改善生態(tài)環(huán)境。生物技術(shù)還可以推進“綠色制造業(yè)”的發(fā)展。工業(yè)生物技術(shù)將使化工、造紙、防治、食品、發(fā)酵等傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域地生產(chǎn)工藝與手段發(fā)生根本改變，減少污染物排放，降低生產(chǎn)成本，加速傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級。

4.加快改變能源格局。生物能源將會使作物秸稈等廢棄的有機物成為能源，緩解化石能源不足的危機，為石油短缺國家解決能源問題找到一個較為經(jīng)濟的途徑。全球生物質(zhì)能量的儲存為18 000億噸，相當(dāng)于640億噸石油。利用“綠金”代替“黑金”，開發(fā)的生物乙醇、生物柴油、生物發(fā)電、生物氫等生物質(zhì)能將部分代替日漸枯竭的化石能源，已經(jīng)成為許多國家的能源戰(zhàn)略。因此，生物技術(shù)將有效地幫助世界各國突破資源瓶頸。

我們要著力提高生物產(chǎn)業(yè)的國際競爭力。進一步擴大開放，做大做強中國生物產(chǎn)業(yè)。按照“引進來，走出去”的戰(zhàn)略，鼓勵一些跨國公司來華投資積極承接生物醫(yī)藥研發(fā)服務(wù)外包轉(zhuǎn)移，提高中國在國際分工中的地位。國內(nèi)企業(yè)到境外設(shè)立研發(fā)機構(gòu)和投資興辦企業(yè)，增強產(chǎn)品國際注冊意識，做好產(chǎn)品營銷工作。加大生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的力度，對于提高中國國際競爭力具有重要作用。

The characteristics and function of the biotechnology industry

YANG Dong-hui

(Heilongjiang province economy and management cadre college,Harbin 150080,China)

生物技術(shù)與能源范文第4篇

［關(guān)鍵詞］ 黑龍江??；生物技術(shù)；生物產(chǎn)業(yè)；生物經(jīng)濟社會

［中圖分類號］ F26 ［文獻標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 2095-3283(2012)05-0092-03

生物技術(shù)是20世紀后期人類科技史上最令人矚目的高新技術(shù)，它始源于生命科學(xué)的分子水平和細胞水平上的基礎(chǔ)研究，是生物學(xué)與技術(shù)科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，與微電子、新材料一起，在新技術(shù)革命中構(gòu)成三大尖端技術(shù)，而生物技術(shù)是先導(dǎo)型技術(shù)，是各學(xué)科最富有活力的生長點，也是未來幾十年發(fā)展速度最快的科學(xué)技術(shù)之一。生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)是當(dāng)今世界正在快速興起的戰(zhàn)略性新興高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，它是國際科技競爭乃至經(jīng)濟安全的重點，生物技術(shù)也是第五個經(jīng)濟波的組成部分，對解決人類社會面臨的資源、環(huán)境、健康和食品等問題具有重大支撐作用，被公認為是繼信息技術(shù)之后下一輪知識經(jīng)濟的主導(dǎo)技術(shù)，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為世界上發(fā)達國家和許多發(fā)展中國家經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略重點。我國人口眾多，人均資源少，面臨著巨大的人口資源與環(huán)境壓力。因此，發(fā)揮我國特有的生物資源優(yōu)勢與技術(shù)優(yōu)勢，面向健康、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、能源和材料等領(lǐng)域的重大需求，迫切需要大力發(fā)展生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)，提高自主創(chuàng)新能力，重點發(fā)展生物醫(yī)藥、生物農(nóng)業(yè)、生物能源、生物制造和生物環(huán)保等領(lǐng)域，大力支持生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)與區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展。

一、國外生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著生命科學(xué)與生物技術(shù)的飛速發(fā)展，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)為世界各國的醫(yī)療、制藥、農(nóng)業(yè)、能源、環(huán)保和化工行業(yè)開辟了廣闊發(fā)展前景，形成了巨大的和潛在的市場。無論是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家都紛紛將發(fā)展生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)提到了國家戰(zhàn)略的高度。生物技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域有很多，在生物技術(shù)誕生后短短20年內(nèi)，生物技術(shù)在世界范圍眾多領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，已取得了舉世矚目的成就，呈現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。隨著生命科學(xué)基礎(chǔ)研究的不斷發(fā)展和與其他高技術(shù)的相互滲透，生物技術(shù)將加速更新并達到更高水平。

近十年來，全球生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值以每年25%～30%的速度增長，約是世界經(jīng)濟平均增長率的10倍，生物技術(shù)專利已經(jīng)占到世界專利總數(shù)的30%。生物技術(shù)正以其巨大的活力，改變著傳統(tǒng)的社會生活方式和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，迅速向經(jīng)濟和社會各個領(lǐng)域滲透和擴散，推動著社會生產(chǎn)力的飛速發(fā)展。生物技術(shù)將會影響現(xiàn)代世界技術(shù)經(jīng)濟的整個面貌，并將代表一個國家的科技力量，成為經(jīng)濟社會的重要支柱。如今，世界各國都想盡快掌握它，運用它，把發(fā)展生物技術(shù)當(dāng)做自己的強國之路和新的國策，競相制定規(guī)劃和計劃，以推動本國生物技術(shù)的發(fā)展，唯恐失去戰(zhàn)略機遇。很多學(xué)者預(yù)測，到2020年，全球生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值預(yù)計將達到3萬億美元；2025年，人類社會將全面進入到生物經(jīng)濟社會。

全球生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了一批影響未來的重大技術(shù)：人類基因組學(xué)/蛋白質(zhì)組學(xué)、干細胞技術(shù)與組織工程、生物信息學(xué)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、克隆技術(shù)、生物芯片/蛋白芯片/組織芯片、基因治療與細胞治療、反義核酸技術(shù)和單抗技術(shù)等對現(xiàn)代生命科學(xué)及生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了巨大的影響；生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)格局從治療為主向治療、保健和提高生活質(zhì)量的健康產(chǎn)業(yè)過渡?？鐕旧锛夹g(shù)平均R&D投入與銷售收入的比例已經(jīng)超過10%，創(chuàng)新型產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。1998年以來，世界生物制藥業(yè)格局發(fā)生了劇烈變化，全球市場排名的前五強中有四席是重組的結(jié)果，前二十強的市場集中度高達67.8%。小型企業(yè)走專業(yè)化道路，在生物制藥行業(yè)尤其明顯。

二、我國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

生物技術(shù)是中國與發(fā)達國家差距相對較小的高技術(shù)領(lǐng)域，與發(fā)達國家相比，中國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步較晚，但由于我國政府對發(fā)展生物技術(shù)給予高度重視，發(fā)展也相當(dāng)迅速。特別是改革開放以來，把生物技術(shù)研究放在高技術(shù)領(lǐng)域的首位，近年生物技術(shù)研究經(jīng)費大幅增加了25倍。并且我國具有發(fā)展生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和巨大市場需求，大力發(fā)展生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)，是增強我國國際市場競爭力的重要手段，是培育新的經(jīng)濟增長點，提升我國產(chǎn)業(yè)國際分工地位和保障國家長遠發(fā)展的需要。我國政府正在從不同層面大力推動生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，無論是技術(shù)研發(fā)還是產(chǎn)業(yè)化示范，都有政策、財政以及稅收等不同方面的支持。

作為國際生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的后起之秀的中國，產(chǎn)業(yè)影響和國際地位逐步提高，目前，我國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)出一些新的特點：

1.生產(chǎn)快速發(fā)展，資產(chǎn)規(guī)模穩(wěn)步擴大，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬

我國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)開始于20世紀80年代，據(jù)統(tǒng)計，2008年我國生物醫(yī)藥實現(xiàn)產(chǎn)值8666億元，同比增長25.23％，比高技術(shù)產(chǎn)業(yè)同期增長高出11.42個百分點，比全國工業(yè)增長高2.42個百分點。其中，生物制藥增長率高達30.65％，醫(yī)療器械同比增長31.43％。

2.生物技術(shù)研發(fā)取得重要成果

為加快生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國政府始終把生物技術(shù)列為國家重大科技計劃，政府不斷加大科技和研發(fā)投入，很多地方政府也分別出臺政策，引導(dǎo)和鼓勵生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，取得了較好的效果，人們對生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性認識進一步提高。獲得了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新基因、新表達系統(tǒng)、生物工程、藥物進入了創(chuàng)制階段，開發(fā)了一系列關(guān)鍵平臺技術(shù)，動植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)成熟，雜交水稻大面積推廣，轉(zhuǎn)基因的棉花、番茄已經(jīng)進入了商業(yè)化的發(fā)展，有數(shù)十種基因藥物已經(jīng)進入了實用化階段。

3.具備了生物技術(shù)方面研究開發(fā)的良好基礎(chǔ)

經(jīng)過多年發(fā)展，我國已經(jīng)具備了一定規(guī)模生物技術(shù)研究領(lǐng)域的人才資源。目前從事生物技術(shù)研究與開發(fā)的技術(shù)人員數(shù)量大幅增加，截至2005年，生物技術(shù)企業(yè)從業(yè)人員超過5萬人。這一初具規(guī)模和具有一定競爭力的研究隊伍工作在我國生物技術(shù)領(lǐng)域，加大了科學(xué)研究的深度和其他技術(shù)的滲透，將形成新的交叉學(xué)科和邊緣學(xué)科，使我國生物領(lǐng)域技術(shù)水平產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。

4.生物技術(shù)企業(yè)不斷發(fā)展壯大，產(chǎn)業(yè)集聚逐步形成

由于生物技術(shù)前景廣闊，發(fā)展空間及潛力巨大。我國從事生物技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)的企業(yè)，如雨后春筍不斷涌現(xiàn)，截至2005 年，全國共有生物技術(shù)企業(yè)約500 家，我國涉足生物醫(yī)藥的上市公司已達120余家，其中70多家投資生物技術(shù)領(lǐng)域。生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)先后涌現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)集聚地正在逐步形成。

5.生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)國際化步伐加快，對外貿(mào)易快速增長

我國與國際合作步伐明顯加快。我國生物技術(shù)企業(yè)通過向發(fā)展中國家和地區(qū)輸出技術(shù)、產(chǎn)品和資本，以研發(fā)服務(wù)手段與歐美發(fā)達國家合作等方式加快進入國際市場。據(jù)統(tǒng)計，2006年、2007年，全國生物醫(yī)藥實現(xiàn)出貨值增速分別為21.04％、20.51％。2008年，全國生物醫(yī)藥產(chǎn)品實現(xiàn)出口總額319.7億美元，同比增長30％；醫(yī)療設(shè)備及器械制造業(yè)實現(xiàn)出口110.7億美元，同比增長31.5％。

生物技術(shù)與能源范文第5篇

[關(guān)鍵詞]環(huán)境；生物技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號：S188 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）02-0356-01

前言：當(dāng)前，許多傳統(tǒng)的環(huán)保工藝處理技術(shù)已不能適應(yīng)現(xiàn)在環(huán)保工作的需求，迫切需要一種新的環(huán)保治理方式。而現(xiàn)代生物技術(shù)以其眾多的優(yōu)點，正越來越多地被應(yīng)用到了環(huán)境保護處理過程當(dāng)中，其在廢水、廢氣、固體廢棄物等環(huán)境污染處理、環(huán)境監(jiān)測與評價等方面具有非常顯著的效果。

一、現(xiàn)代生物技術(shù)概述

生物技術(shù)處理垃圾廢棄物是降解破壞污染物的分子結(jié)構(gòu)，降解的產(chǎn)物以及副產(chǎn)物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人類活動產(chǎn)生的環(huán)境污染減輕到最小程度，這樣既做到一勞永逸，不留下長期污染問題，同時也對垃圾廢棄物進行了資源化利用。利用發(fā)酵工程技術(shù)處理污染物質(zhì)，最終轉(zhuǎn)化產(chǎn)物大都是無毒無害的穩(wěn)定物質(zhì)，如二氧化碳、水、氮氣和甲烷氣體等，經(jīng)常是一步到位，避免污染物的多次轉(zhuǎn)移而造成重復(fù)污染，因此生物技術(shù)是一種既安全又徹底消除污染的手段。生物技術(shù)是以酶促反應(yīng)為基礎(chǔ)的生物化學(xué)過程，而作為生物催化劑的酶是一種活性蛋白質(zhì)，其反應(yīng)過程是在常溫常壓和接近中性的條件下進行的，所以大多數(shù)生物治理技術(shù)可以就地實施，而且不影響其他作業(yè)的正常進行，與經(jīng)常需要高溫高壓的化工過程比較，反應(yīng)條件大大簡化，具有設(shè)備簡單、成本低廉、效果好、過程穩(wěn)定、操作簡便等優(yōu)點。

所以，當(dāng)今生物技術(shù)已廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)清潔生產(chǎn)、工業(yè)廢棄物和城市生活垃圾的處理，有毒有害物質(zhì)的無害化處理等各個方面。

二、生物技術(shù)在環(huán)境保護中的重要應(yīng)用

1、生物技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

生物技術(shù)在改善水體質(zhì)量，治理水源污染方面有很重要的作用。首先，在水體質(zhì)量改善方面，生物技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。污水中含有許多的有毒物質(zhì)，成分十分復(fù)雜，其中包括重金屬、有機磷、酚類、氰化物、有機酸、醛及蛋白質(zhì)等等。利用微生物自身的新陳代謝等生命活動，能夠?qū)⑺w中的部分有毒有害物質(zhì)很好的去除，從而使得水體中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，使水體得到凈化。固定化酶技術(shù)就是應(yīng)用最為廣泛的一種污水處理技術(shù)，主要是通過武力吸附法或者化學(xué)鍵合法使水溶性酶和固態(tài)不溶性載體相結(jié)合，從而將酶變成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，從而有效的對污水中的有機污染物進行處理。除此之外，生物膜處理法、活性污泥法、穩(wěn)定塘法、人工濕地處理系統(tǒng)工程以及土地處理系統(tǒng)法等都是常見的水污染控制與治理的生物技術(shù)。

2、空氣的生物凈化

應(yīng)用生物技術(shù)來處理廢氣和凈化空氣是控制大氣污染的一項新技術(shù)，代表了大氣處理凈化處理技術(shù)的未來發(fā)展方向。廢氣的生物處理是利用微生物新陳代謝過程中需要營養(yǎng)物質(zhì)這一特點，把廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化成無害的物質(zhì)。微生物對各類污染物均有較強、較快的適應(yīng)性，并可將其作為代謝底物降解、轉(zhuǎn)化。同常規(guī)的有機廢氣處理技術(shù)相比，生物技術(shù)具有效果好、投資及運行費用低、安全性好、無二次污染、易于管理等優(yōu)點，尤其在處理低濃度（小于3mgPL）、生物降解性好的有機廢氣時更顯其優(yōu)越性。

生物洗滌法分洗滌式活性污泥脫臭法和曝氣式活性污泥脫臭法兩種工藝。洗滌式活性污泥脫臭法的主要原理是將惡臭物質(zhì)和含懸浮泥漿的混合液充分接觸，使之在吸收器內(nèi)從臭氣中去除掉，洗滌液再送到反應(yīng)器中，通過懸浮生長的微生物的代謝活動降解溶解的惡臭物質(zhì)。這種方法可以處理大氣量的臭氣， 同時操作條件易于控制，占地面積較小，壓力損失也較小， 實際中有較大的適用范圍。這種方法設(shè)備費用大、操作復(fù)雜而且需投加營養(yǎng)物質(zhì)，因而其應(yīng)用受到了一定限制。曝氣式活性污泥脫臭法是將惡臭物質(zhì)以曝氣形式分散到含活性污泥的混和液中，通過懸浮生長的微生物降解惡臭物質(zhì)，現(xiàn)已應(yīng)用于糞便處理場和污水處理場的惡臭氣處理。

3、固體廢物生物處理技術(shù)

3.1 微生物轉(zhuǎn)化污泥堆肥系統(tǒng)

這一技術(shù)是將有機固體廢物和能夠?qū)⑵溆行Х纸獾奈⑸锶阂砸欢ū壤餐逊e在一起，在適宜條件下，經(jīng)過一段時間的堆腐，微生物自我繁殖并將有機物分解，達到固體有機廢物凈化的目的。且整個過程對環(huán)境污染極小，分解過程穩(wěn)定。

3.2 微生物氧消化

微生物厭氧消化是通過控制微生物處于缺氧的生存環(huán)境，將環(huán)境內(nèi)的有機廢物分解成CO2和CH4的凈化方法。該種有機物處理方法具有能源消耗低、剩余產(chǎn)物少和可回收再利用的優(yōu)點，已成為未來有機廢物凈化處理的研究方向?，F(xiàn)階段國內(nèi)外在該技術(shù)上的研究還處于探索階段，實際操作過程中具有工藝、技術(shù)和設(shè)備等一系列的問題有待解決。因此，為了提高生物能源的利用效率，提高固體有機廢物的處理效率，相關(guān)研究人員還應(yīng)努力鉆研，將這一技術(shù)更好的發(fā)展。

4、生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測與評價中的應(yīng)用

隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展，生物技術(shù)如今已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境評價中。當(dāng)前國內(nèi)外關(guān)于生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測方面的應(yīng)用實例主要有：生物酶技術(shù)、金標(biāo)免疫速測技術(shù)、PCR技術(shù)、生物發(fā)光檢測技術(shù)、生物芯片技術(shù)和生物傳感器等，其中生物芯片技術(shù)和生物傳感器應(yīng)用最為廣泛。尤其是以生物傳感器為核心的環(huán)境生物監(jiān)測技術(shù)，可在線在位迅速地提供環(huán)境質(zhì)量參數(shù)，成為環(huán)境質(zhì)量預(yù)報和報警中的重要組成部分。 生物監(jiān)測和生物評價不僅是環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測和評價的一種手段，在環(huán)境質(zhì)量的評價中，生物評價也是不可忽視的。

5、污染土壤的生物修復(fù)

生物修復(fù)技術(shù)是80年代以來出現(xiàn)和發(fā)展的清除和治理環(huán)境污染的生物工程技術(shù)，其主要利用生物特有的分解有毒有害物質(zhì)的能力，去除污染環(huán)境如土壤中的污染物，達到清除環(huán)境污染的目的。實踐結(jié)果表明生物修復(fù)技術(shù)是可行的、有效的和優(yōu)越的，此后該技術(shù)被不斷擴大應(yīng)用于環(huán)境中其他污染類型的治理。生物修復(fù)是采用諸如提高通氣效率、補充營養(yǎng)，投加優(yōu)良菌種、改善環(huán)境條件等辦法來提高微生物的代謝作用和降解活性水平，以促進對污染物的降解速度，從而達到治理污染環(huán)境的目的。

三、結(jié)語

綜上，實際工作中應(yīng)構(gòu)建一個有利于生物技術(shù)在環(huán)保中應(yīng)用的良好環(huán)境，大力推進生物技術(shù)在環(huán)境保護中的應(yīng)用，通過廣泛應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)、適當(dāng)減少動力能源消耗、提高現(xiàn)代生物技術(shù)的整體水平，通過生物高技術(shù)的發(fā)展帶動整個環(huán)保科技的發(fā)展，解決我國目前和未來面臨的嚴峻的環(huán)境保護問題。

參考文獻