生物科學技術

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生物科學技術(Bioscience Technology)

目錄

什麼是生物科學技術

  生物科學技術是以生命科學為基礎,應用生物學原理和現代工程技術,利用生物體系,加工人類所需要的各種產品的現代跨學科高技術,又叫生物科技。

生物科學技術的應用[1]

  1.傳統農業的改造。利用生物技術可以培育出更多的優良農作物品種、家畜品種。隨著生物技術的開發和利用,生物技術首先將為解決糧食和副食問題開闢新的前景。雖然生物技術在農業上的應用尚處於初級階段,但已可以預見到在本世紀必將出現一次新的“綠色革命”的曙光。目前,已能把外源基因,包括各種抗性基因(抗病蟲害、抗旱、抗寒、抗鹽鹼等)和蛋白質基因轉入某些植物,使之表達,併在再生株中傳代。採用組織培養、快速培養繁殖名貴花卉和瓜果苗木,已投入生產應用。隨著生物技術的發展,可以預見將來的大田農業勞動,至少部分地被組織培養和大規模工業化培養植物細胞所更換;造成公害的農藥將被成本低、無污染的生物防治所取代;有些一年生作物可能被改變成多年生作物;動物品種將得到改良;良種牲畜將快速繁殖;鹽鹼地和沙漠改造成林的步伐將大大加快。可以預計,由於生物技術的發展,21世紀整個農業生產的面貌可能發生根本的改觀。

  2.醫葯衛生領域。利用生物技術,可以通過工程菌和轉基因生物高效地生產各種高質量、低成本的生化藥品,如利用微生物發酵生產干擾素,比從人血液中提取成本下降近百倍。現在各國利用生物技術研製的藥物有:多肽激素及活性多肽、血液蛋白及治療血液藥物、錶面抗原疫苗即合成多肽疫苗等。生物技術正在開創藥品研製的新紀元。基因診斷基因治療是生物醫學最有前途的組成部分,它將給醫學帶來根本性的革命。基因診斷主要是指對遺傳性疾病的診斷,當前主要是用脫氧核糖核酸探針技術。基因治療一般是指將正常的外源基因導人生物體靶細胞內以彌補缺失的基因,關閉或降低異常錶面的基因,從而達到醫治遺傳性疾病的目的。當前,還應用基因治療方法治療惡性腫瘤、傳染性疾病和心血管疾病等。總的看來,基因治療研究雖然已取得了引人註目的成績,但仍處於探索階段。

  3.無煙工業方面。近年來,生物技術在化學工業、食品工業、能源工業、採礦工業、電子工業以及環境保護方面都顯示出極大的應用潛力。生物技術的開發和利用,使化學工業發生了嶄新的變化。工業酶的開發利用已成為化學工業的熱點之一,生物技術應用於能源的開發、節流,潛力很大。生物量能源的開發利用,是目前世界能源結構進行戰略性轉變的一個重要方面。所謂生物量,是指生物體及其活動而生成的有機物質的總和,這些生物有機質是由太陽能轉化而來的。生物技術興起以後,立即與微電子、自動化等現代技術綜合起來。目前生物電子技術是一個研究的熱點。主要有生物感測器、生物電腦、生物晶元等。在環境保護、治理公害方面,生物技術也發揮著越來越大的作用,如利用生物反應器處理廢水,用微生物清除石油污染等。

生物科學技術的影響

  1.生物科學技術推動社會物質文明的發展。社會生產的物質財富是社會賴以生存和發展的物質基礎,也是精神文明能夠存在的物質基礎。第二次世界大戰結束後,人類社會經歷了廣泛範圍的技術革命和產業革命生產力以前所未有的速度提高,人們的物質生活也變得極大豐富,所有這一切都是與科學技術的飛速發展分不開的。其中尤以信息技術、生物技術和新材料技術及其產業,在推動社會經濟發展中起著關鍵的作用。科學技術超前於生產,並對生產起著巨大的促進作用,這是科技社會生產的普遍現象。生物科學技術還可使人們物質生活和精神生活更豐富,生活質量有更大提高。

  2.生物科學技術推動社會精神文明的發展。精神世界只存在於人類社會。動物有無精神世界?實驗表明,高等動物如靈長類、鯨豚類動物,具有高級神經活動,能夠進行學習和記憶,甚至有愛憎的感情,但畢竟比人類低級得多,還不足形成完整的精神世界。精神世界只是物質世界的一種表現形式,是生命運動的一種高級形式。生物科學技術是研究生命世界的理論體系和方法技術,它是人類對生命世界系統化的認識。既然精神世界是生命運動的高級形式,一切精神文明成果也必然會涉及生命觀,受到生物科學的評價。因此生命科學是科學價值觀形成的重要基礎。

生物科學技術發展狀況

  以基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程為代表的現代生物技術發展迅猛,並日益影響和改變著人們的生產和生活方式。所謂生物技術(Biotechnology)是指“用活的生物體(或生物體的物質)來改進產品、改良植物和動物,或為特殊用途而培養微生物的技術”。生物工程則是生物技術的統稱,是指運用生物化學、分子生物學、微生物學、遺傳學等原理與生化工程相結合,來改造或重新創造設計細胞的遺傳物質、培育出新品種,以工業規模利用現有生物體系,以生物化學過程來製造工業產品。簡言之,就是將活的生物體、生命體系或生命過程產業化的過程。生物工程包括基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程、生物電子工程、生物反應器、滅菌技術以及新興的蛋白質工程等,其中,基因工程是現代生物工程的核心。基因工程(或稱遺傳工程、基因重組技術)就是將不同生物的基因在體外剪切組合,並和載體(質粒、噬菌體、病毒)的DNA連接,然後轉入微生物或細胞內,進行克隆,並使轉入的基因在細胞或微生物內表達,產生所需要的蛋白質。有60%以上的生物技術成果集中應用於醫葯產業,用以開發特色新藥或對傳統醫葯進行改良,由此引起了醫葯產業的重大變革,生物製藥也得以迅速發展。

  生物製藥就是把生物工程技術應用到藥物製造領域的過程,其中最為主要的是基因工程方法。即利用克隆技術和組織培養技術,對DNA進行切割、插入、連接和重組,從而獲得生物醫葯製品。生物藥品是以微生物、寄生蟲、動物毒素、生物組織為起始材料,採用生物學工藝或分離純化技術製備,並以生物學技術和分析技術控制中間產物和成品質量而製成的生物活化製劑,包括菌苗、疫苗、毒素、類毒素、血清、血液製品、免疫製劑、細胞因數、抗原、單克隆抗體及基因工程產品(DNA重組產品、體外診斷試劑)等。人類已研製開發併進入臨床應用階段的生物藥品,根據其用途不同可分為三大類:基因工程藥物、生物疫苗和生物診斷試劑。

生物科學技術應用

  很多人認為,2000年是生物技術產業投資年。人類基因測序的完成和公佈,是科學史上的又一個裡程碑,它令很多投資者為之神魂顛倒。2000年美國的生物技術產業股票市場新增300億美元,這一數值大大超過前5年該產業股市投資的總和,生物技術的股票與其它科技行業股票異常高漲。很多跡象表明,生物技術產業雖然歷史不到30年,但正步入成熟期。

  美國經濟處於衰退中的2001年,生物技術產業仍吸收了150億美元的投資,這是該產業歷史上第二大的投資年。投資者認為,生物技術公司,特別是那些專攻新藥的生物技術公司和其合作的製藥公司,在未來的5年中,將推出數百種一類新藥。生物技術在基因科學、蛋白質學、生物信息學、電腦輔助藥物設計、DNA生物晶元和藥物基因學等領域中的突破,使對疾病的攻剋進入分子水平。很多投資者認為,用生物技術方法開發新藥將得到回報。

  根據美國生物技術產業組織(BIO)的統計,1982—2000年間,大約有120個生物藥進入市場;2001年有300個新藥正在進行最後階段的臨床試驗。根據過去的經驗,到2007年,美國食品與藥物管理局(FDA)大約要批准其中的240個新藥進入市場,從而使市場上的生物技術藥翻2倍。大多數生物技術新藥是用於治療心臟病、癌症、糖尿病和傳染病的一類新藥。

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參考文獻

  1. 蔡子亮,楊鋼,白政民.現代科學技術與社會發展[M].鄭州大學出版社,2006.112-113
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