前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的生物技術(shù)應(yīng)用主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
本節(jié)是對(duì)上一章“日常生活中的生物技術(shù)”的延續(xù),同時(shí)又是對(duì)它的升華;突出了教材注意密切聯(lián)系技術(shù)與社會(huì),而且注重知識(shí)現(xiàn)代化的特點(diǎn),使內(nèi)容充滿(mǎn)了21世紀(jì)的時(shí)代氣息。本課主要讓學(xué)生了解現(xiàn)代生物技術(shù)在實(shí)際生活中的應(yīng)用,基于本課的特點(diǎn),同時(shí)結(jié)合八年級(jí)學(xué)生的特點(diǎn),我主要采取討論、辯論、分析、總結(jié)等活潑多樣的教學(xué)方式,讓學(xué)生參與到教學(xué)中。通過(guò)學(xué)生調(diào)查、搜集、分析資料等方式,注重培養(yǎng)學(xué)生合作調(diào)查、自主分析、整理信息的能力。在完成對(duì)高新生物技術(shù)知識(shí)的認(rèn)識(shí)與理解的同時(shí),重視提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和各種能力。
二、教學(xué)分析
(一)教學(xué)目標(biāo)
1.知識(shí)目標(biāo)
(1)舉例說(shuō)出轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用。
(2)舉例說(shuō)出克隆技術(shù)的應(yīng)用。
(3)關(guān)注轉(zhuǎn)基因技術(shù)和克隆技術(shù)對(duì)人類(lèi)生活的影響。
2.能力目標(biāo)
(1)培養(yǎng)學(xué)生討論、交流的能力。
(2)培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中的能力。
(3)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。
3.情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)
(1)增強(qiáng)學(xué)生團(tuán)結(jié)合作精神。
(2)能正確理解和對(duì)待現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)物對(duì)人類(lèi)生活產(chǎn)生的影響。
(二)教學(xué)重、難點(diǎn)
1.教學(xué)重點(diǎn)
(1)基因工程及轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用。
(2)細(xì)胞工程及克隆技術(shù)的應(yīng)用。
2.教學(xué)難點(diǎn)
(1)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)煙草培育過(guò)程。
(2)多利羊的克隆過(guò)程。
三、課時(shí)計(jì)劃
1課時(shí)
課前準(zhǔn)備
教師準(zhǔn)備
多媒體課件
學(xué)生準(zhǔn)備
搜集、整理相關(guān)資料
四、教學(xué)流程
(一)導(dǎo)入新課
教師:生物技術(shù)是當(dāng)今國(guó)際上重要的技術(shù),生物技術(shù)將為人類(lèi)所面臨的環(huán)境、資源、人口、能源、糧食等危機(jī)和壓力提供最有希望的解決途徑。那么今天我們就一起進(jìn)入第二十一章“現(xiàn)代生物技術(shù)”的學(xué)習(xí)。
教師:通過(guò)上一章的學(xué)習(xí),你知道的生物技術(shù)都有那些?
學(xué)生:發(fā)酵工程、基因工程和細(xì)胞工程等。
教師:同學(xué)們回答得很好,21世紀(jì)是生物科學(xué)的世紀(jì),生物技術(shù)的發(fā)展與研究都已經(jīng)進(jìn)入到一個(gè)快速發(fā)展的階段,各種高新研究成果不斷涌現(xiàn)。今天我們就來(lái)具體認(rèn)識(shí)和了解一些現(xiàn)代生物技術(shù)及其在生活中的應(yīng)用。
(二)新課教學(xué)
1.基因工程和轉(zhuǎn)基因技術(shù)
教師:請(qǐng)同學(xué)們看多媒體展示的“小鼠變大鼠”的圖片,這種變化可不是自然狀態(tài)下形成的,而是人為地采用了某種現(xiàn)代生物技術(shù),這種技術(shù)就是我們要了解的基因工程和轉(zhuǎn)基因技術(shù)。
教師:多媒體展示“巨型小鼠”,并講解其產(chǎn)生的過(guò)程和原因
教師:多媒體演示轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)煙草培育過(guò)程
學(xué)生:根據(jù)多媒體演示總結(jié)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)煙草培育過(guò)程
教師:根據(jù)這兩個(gè)運(yùn)用基因工程中轉(zhuǎn)基因技術(shù)的事例請(qǐng)同學(xué)們回答以下幾個(gè)問(wèn)題:什么是基因?什么是基因工程和轉(zhuǎn)基因技術(shù)?
師生共同討論、交流,總結(jié)。
學(xué)生:基因――具有遺傳效應(yīng)的DN段
基因工程――按照人的意愿,運(yùn)用人工方法,對(duì)生物的基因組成進(jìn)行“移花接木“式改造的重組技術(shù)。
轉(zhuǎn)基因技術(shù)――將外源基因直接導(dǎo)入動(dòng)植物體或它們的受精卵內(nèi),并能在細(xì)胞中發(fā)揮作用的技術(shù)。
教師:基因工程和轉(zhuǎn)基因技術(shù)主要是在分子水平對(duì)DNA進(jìn)行定向改造,達(dá)到人們想要的動(dòng)植物個(gè)體。雖然這種技術(shù)聽(tīng)起來(lái)挺復(fù)雜,但它們離我們的日常生活卻很近。
教師:同學(xué)們能否根據(jù)你的課前調(diào)查舉例說(shuō)明。
學(xué)生:超市中的轉(zhuǎn)基因食品,各種不同的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物、轉(zhuǎn)基因植物,還有轉(zhuǎn)基因微生物等。
教師:非常好,導(dǎo)入外源基因的生物稱(chēng)為轉(zhuǎn)基因生物,包括轉(zhuǎn)基因植物、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和轉(zhuǎn)基因微生物。轉(zhuǎn)基因食品就是用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)和加工的食品。
教師:現(xiàn)代生物技術(shù)除了能在分子水平對(duì)生物進(jìn)行改造,同時(shí)還能在細(xì)胞水平對(duì)生物進(jìn)行改造,下面我們就共同了解在細(xì)胞水平對(duì)生物進(jìn)行改造的技術(shù)――細(xì)胞工程和克隆技術(shù)。
教師:多媒體展示細(xì)胞工程和克隆技術(shù)的概念。
細(xì)胞工程――在細(xì)胞水平上,有計(jì)劃地改造細(xì)胞的遺傳結(jié)構(gòu),培育人類(lèi)所需要的動(dòng)植物新品種等的技術(shù)。
克隆――不經(jīng)過(guò)受精作用而獲得新個(gè)體的方法。
教師:多媒體演示,講解“克隆羊多利的誕生”。同時(shí)提出:在三只母羊中誰(shuí)是多利真正的母親?
學(xué)生:討論、交流,得出:母羊A提供的是乳腺細(xì)胞的細(xì)胞核,所以它是多利真正的母親。
教師:多利羊的克隆成功,意味著人類(lèi)可以利用動(dòng)物身上的一個(gè)體細(xì)胞培育出與這一動(dòng)物幾乎相同的生命體。那么,同學(xué)們認(rèn)為多利羊的誕生對(duì)人類(lèi)社會(huì)會(huì)產(chǎn)生什么影響?
學(xué)生:交流、討論。
學(xué)生:多利羊的誕生標(biāo)志著克隆技術(shù)的飛躍發(fā)展,但任何生物技術(shù)在造福人類(lèi)的同時(shí)決不能超過(guò)法律、道德的底線。
教師:非常好,請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本14頁(yè)最后兩個(gè)段落,了解克隆技術(shù)發(fā)展的歷史以及現(xiàn)代克隆技術(shù)在生活中的廣泛應(yīng)用。
教師:在了解了基因工程和轉(zhuǎn)基因技術(shù)以及細(xì)胞工程和克隆技術(shù)之后,它們之間的區(qū)別在哪呢?
學(xué)生:討論、交流。
學(xué)生:細(xì)胞工程是在細(xì)胞水平按照人們的意愿改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)從而獲得產(chǎn)品的技術(shù)。
基因工程是在分子水平對(duì)DNA的定向改造。
五、課堂小結(jié)
1.舉例說(shuō)明基因工程和轉(zhuǎn)基因計(jì)劃
2.舉例說(shuō)明細(xì)胞工程和克隆技術(shù)
3.比較基因工程與細(xì)胞工程的區(qū)別
六、板書(shū)設(shè)計(jì)
第一節(jié) 現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用
1.基因工程和轉(zhuǎn)基因技術(shù)
(1)概念:
(2)舉例:巨型小鼠,轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)煙草
(3)應(yīng)用:農(nóng)業(yè)等
2.細(xì)胞工程和克隆技術(shù)
(1)概念:
(2)舉例:克隆羊多利
(3)應(yīng)用:醫(yī)藥,瀕危動(dòng)物保護(hù)等
七、課堂練習(xí)
1.產(chǎn)生克隆羊多利的融合細(xì)胞的細(xì)胞核來(lái)自( )
A.乳腺細(xì)胞 B.神經(jīng)細(xì)胞 C.生殖細(xì)胞 D.其他細(xì)胞
2.我國(guó)已經(jīng)培育出“青蟲(chóng)不吃的青菜”。你能利用所學(xué)到的知識(shí)設(shè)計(jì)這種青菜的培育過(guò)程嗎?
關(guān)鍵詞:生物 工程 醫(yī)藥
一、引言
生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)最發(fā)達(dá)的國(guó)家是美國(guó)。第一家運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)的制藥公司--美國(guó)的Cetus公司,創(chuàng)建于1971年。到目前為止,美國(guó)生物制藥業(yè)已有數(shù)百家公司,正在開(kāi)發(fā)數(shù)千種藥品。隨著生物技術(shù)新藥開(kāi)發(fā)數(shù)量的增長(zhǎng),生物技術(shù)藥品研發(fā)費(fèi)用的增長(zhǎng)速度將比其他藥品更快。生物技術(shù)藥物的銷(xiāo)售增長(zhǎng)率趨勢(shì)是2003年到2010年每年增長(zhǎng)12-15%,隨著更多的生物技術(shù)藥品進(jìn)入市場(chǎng),銷(xiāo)售增長(zhǎng)率會(huì)增加得越來(lái)越快。生物技術(shù)藥品已涉足于200多種疾病,其研究多數(shù)是針對(duì)癌癥治療,在傳染性疾病、神經(jīng)性疾病、心血管疾病、呼吸系統(tǒng)疾病、愛(ài)滋病、自體免疫性疾病、皮膚病等其他疾病方面的研究力量相當(dāng)。
二、生物技術(shù)在生物制藥領(lǐng)域的發(fā)展新趨勢(shì)
1.個(gè)性化藥品
個(gè)性化藥物是指適合于某一特定病人的藥物。新技術(shù)的開(kāi)發(fā)將使治療方法產(chǎn)生了巨大的進(jìn)步,使個(gè)性化藥物的運(yùn)用成為可能。生物技術(shù)使得我們能夠區(qū)別遺傳物質(zhì)形成過(guò)程中的細(xì)微差異,了解每個(gè)病人在治療效果、藥物敏感性和副反應(yīng)發(fā)生方面的差異。如果知道一個(gè)人會(huì)對(duì)某個(gè)藥物產(chǎn)生怎樣的反應(yīng)和如何代謝,醫(yī)生就能在治療前確定病人用什么藥合適。
這些進(jìn)步對(duì)醫(yī)藥產(chǎn)生了很大影響,制藥企業(yè)可以生產(chǎn)更有效的藥物。知道了藥物對(duì)哪些人療效好且副反應(yīng)少,臨床實(shí)驗(yàn)就可以在療效好且副反應(yīng)少的人中進(jìn)行,醫(yī)生就可以避免將處方藥物開(kāi)給使用效果不好或有嚴(yán)重副反應(yīng)的人。這樣,對(duì)于特殊人群有好處的藥物就有可能被開(kāi)發(fā)出來(lái)了,而不是被拒絕,新藥開(kāi)發(fā)的成本也就會(huì)降低。
2.利用微生物發(fā)酵制取生物活性物質(zhì)
生物體內(nèi)有許多生物活性物質(zhì)可以作為藥物,這其中微生物產(chǎn)物最為重要,現(xiàn)代醫(yī)療所用的抗生素、菌體藥物、酶制劑、酶抑制劑等都是微生物發(fā)酵產(chǎn)物,這些生物活性物質(zhì)的生產(chǎn)大多采用液體深層培養(yǎng)法。
酶抑制劑,對(duì)生物體內(nèi)酶活性有抑制作用的物質(zhì)稱(chēng)酶抑制劑,它作為醫(yī)藥產(chǎn)品的潛力是很大的。篩選的各種酶抑制劑,其中有的作為免疫促進(jìn)劑,有的在進(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)。許多至今尚未攻克的疑難病癥,將會(huì)通過(guò)酶抑制劑藥物加以治療及改善,該種藥物將會(huì)成為具有廣闊市場(chǎng)前景的藥品。酶抑制劑研究中主要受各種酶和受體篩選模型的限制,因?yàn)榘忻负褪荏w大多來(lái)自動(dòng)物體內(nèi),數(shù)量有限不利于采用機(jī)器人進(jìn)行大量篩選,應(yīng)用基因重組技術(shù)將一些靶酶的活性中心或受體的配體、亞基等在微生物中大量表達(dá)可以解決這一難題。
3.利用動(dòng)物、植物細(xì)胞和組織培養(yǎng)來(lái)提供藥物
動(dòng)物細(xì)胞或組織培養(yǎng)是直接從有機(jī)體得到的組織或?qū)⑵浞稚⒊杉?xì)胞后進(jìn)行的培養(yǎng)。通過(guò)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng),已可獲得病毒疫茵、干擾素、激素、單克隆抗體、免疫制劑及特殊的酶和物質(zhì),隨著基因重組技術(shù)和單克隆抗體技術(shù)的進(jìn)展,動(dòng)物細(xì)胞和組織培養(yǎng)展現(xiàn)出越來(lái)越可觀的工業(yè)化前景。近年來(lái)用300 L和1000L的培養(yǎng)罐分別用于生產(chǎn)單克隆抗體和灰色脊髓炎疫苗。 把植物細(xì)胞或組織從植物體內(nèi)分離出來(lái),并在比較簡(jiǎn)單的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)獲得色素、香料、藥品等已有半個(gè)世紀(jì)的歷史,植物細(xì)胞與栽培植物相比,具有不受氣候影響、穩(wěn)定供應(yīng)、在控制條件下生產(chǎn)、可采用連續(xù)方法生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),但由于目的產(chǎn)物產(chǎn)率很低、植物細(xì)胞生長(zhǎng)緩慢等問(wèn)題,利用植物細(xì)胞和組織培生產(chǎn)藥物工作進(jìn)展較慢。
4.運(yùn)用固定化技術(shù)制備藥物及中間體
固定化技術(shù)主要指酶、完整細(xì)胞的固定化,即將原來(lái)游離的水溶性酶或細(xì)胞,設(shè)法限制或固定于某一局部的空間或固體載體上。采用固定化技術(shù)后,酶既不會(huì)流失,也不會(huì)污染產(chǎn)品質(zhì)量。固定化細(xì)胞可以使酶在細(xì)胞內(nèi)環(huán)境中發(fā)揮作用,酶活力損失少,而且免除了破碎細(xì)胞提取胞內(nèi)酶的手續(xù)。固定化酶在經(jīng)過(guò)濾或離心后可以長(zhǎng)期重復(fù)使用,而且它的穩(wěn)定性也得到提高,在實(shí)際應(yīng)用中,固定化酶可以裝在反應(yīng)器中,使整個(gè)生產(chǎn)連續(xù)化進(jìn)行,有利于生產(chǎn)的自動(dòng)化控制,提高生產(chǎn)率。
5.利用基因工程改進(jìn)藥物生產(chǎn)工藝
基因工程技術(shù)在藥物生產(chǎn)過(guò)程中主要用子改良工業(yè)生產(chǎn)菌種、提高菌種生產(chǎn)能力和性能、提高有效組分含量、簡(jiǎn)化工藝提高收率、有利于提取精制等后處理工序,并可大大減少環(huán)境污染等。應(yīng)用基因重組技術(shù)把帶有頭抱菌素C生物合成途徑中編碼關(guān)鍵酶基因的雜合質(zhì)粒轉(zhuǎn)化至頭孢菌素C的工業(yè)生產(chǎn)菌種中,獲得的高產(chǎn)工程菌在中試規(guī)模中頭孢菌素C生產(chǎn)能力比原菌株提高了15%,在抗生素發(fā)酵過(guò)程中供氧往往是限制因素,且消耗大量能源,將血紅蛋白基因克隆進(jìn)頭孢菌素C產(chǎn)生菌頂頭孢霉菌后,使該菌種在發(fā)酵中的氧耗明顯降低,且有效增加了頭孢菌素C的產(chǎn)量。隨著對(duì)各種工業(yè)生產(chǎn)的微生物藥物生物合成途徑的深人了解以及基因重組技術(shù)的不斷發(fā)展,應(yīng)用基因工程技術(shù)定向構(gòu)建高產(chǎn)菌株,改進(jìn)藥物生產(chǎn)工藝的實(shí)例將越來(lái)越多。
三、生物技術(shù)與疾病診斷
現(xiàn)代生物技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用,為醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域提供了嶄新的診斷檢測(cè)技術(shù)。人們對(duì)疾病,尤其是傳染病的診斷中,很重要的一點(diǎn)事盡早檢測(cè)出感染性因子的種類(lèi),然后再針對(duì)此問(wèn)題制定適當(dāng)?shù)闹委煼椒ā5珎鹘y(tǒng)的傳染病診斷技術(shù)具有一定的局限性,需根據(jù)病人的臨床癥狀或者是對(duì)病原體進(jìn)行分離培養(yǎng)檢測(cè)才能夠作出判斷。因此,利用現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展快速、靈敏、操作簡(jiǎn)便的新的診斷技術(shù),在疾病防治上具有積極的意義。
關(guān)鍵詞:食品分析 生物技術(shù) 應(yīng)用分析
食品分析是食物營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)和食品加工過(guò)程中質(zhì)量保證體系的一個(gè)重要組成部分,它始終貫穿于食物資源的開(kāi)發(fā)、食品加工與銷(xiāo)售的全過(guò)程。隨著人們生活水平的提高,特別是我國(guó)加入WTO后,我國(guó)食品走向世界的關(guān)稅壁壘將逐漸被技術(shù)壁壘所取代,一方面,食品的功能性和安全性將越來(lái)越受到重視,對(duì)其分析精度和檢測(cè)限的要求越來(lái)越高;另一方面,作為食品生產(chǎn)企業(yè)和政府監(jiān)管機(jī)構(gòu),對(duì)食品品質(zhì)的控制則要求能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)損檢測(cè)和快速檢測(cè),而對(duì)分析精度和檢測(cè)限的要求則相對(duì)較低。因此,食品分析技術(shù)正向著省時(shí)、省力、廉價(jià)、減少溶劑、減少環(huán)境污染、微型化和自動(dòng)化方向發(fā)展。
1 生物檢測(cè)技術(shù)種類(lèi)
1.1 生物酶技術(shù)?;谏锩傅氖称钒踩餀z測(cè)技術(shù)具有較強(qiáng)的特異性,該技術(shù)是非常常用的生物檢測(cè)技術(shù),能夠從代建樣本中成功檢測(cè)出殘留農(nóng)藥和毒性微生物的準(zhǔn)確含量。不僅如此,該技術(shù)還可跟其他技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù),如,將該技術(shù)跟免檢測(cè)技術(shù),由于其優(yōu)異的特性,已在食品安全領(lǐng)域檢測(cè)的各個(gè)領(lǐng)域廣泛使用。酶聯(lián)免疫分析(ELISA)檢測(cè)技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)就是準(zhǔn)確度和敏感度都非常高,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用該檢測(cè)技術(shù)對(duì)蔬菜和瓜果類(lèi)食品樣本中的農(nóng)藥殘留的檢測(cè)限為0,對(duì)奶制品中各種除草劑殘留的檢測(cè)限為0。所以,世界糧農(nóng)組織(FAO)已經(jīng)向許多國(guó)家的食品安全檢測(cè)部門(mén)大力推廣該技術(shù),美國(guó)的食品安全部門(mén)也將基于酶聯(lián)免疫分析的食品安全檢測(cè)技術(shù)作為檢測(cè)農(nóng)藥殘留的主要技術(shù)。
1.2 PCR技術(shù)。PCR(Polymemse Chain Reaction)的中文意思是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng),是一種在體外快速擴(kuò)增特定基因或DNA序列的方法。該技術(shù)最初的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榛蚩寺☆I(lǐng)域和轉(zhuǎn)基因檢測(cè)領(lǐng)域。但是,由于該技術(shù)具有眾多優(yōu)點(diǎn),比如具有微量性、精確性等,使得該技術(shù)成功應(yīng)用于其他領(lǐng)域。特別是隨著對(duì)食品中微生物性質(zhì)的了解,該技術(shù)在主要食品安全檢測(cè)中顯現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。該技術(shù)最早應(yīng)用于生物檢測(cè)領(lǐng)域是在1992年,而應(yīng)用于對(duì)食品安全的檢測(cè)則要更晚,也就是最近幾年才出現(xiàn)的,直到2002年國(guó)內(nèi)才見(jiàn)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用干食品檢測(cè)的文獻(xiàn)報(bào)道。通過(guò)建立基于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)的檢測(cè)體系,對(duì)日常生活中人們常用的肉類(lèi)、奶類(lèi)和水產(chǎn)類(lèi)食品中容易感染的致病性小腸耶爾森氏菌進(jìn)行了檢測(cè)試驗(yàn),取得了較好的檢測(cè)結(jié)果。研究人員進(jìn)行不斷改進(jìn),希望通過(guò)將基于PCR技術(shù)的生物檢測(cè)技術(shù)跟其他方法相結(jié)合,找到一種全新的更加有效地食品檢測(cè)方法。
1.3 生物芯片。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的迅速發(fā)展,世界主要經(jīng)濟(jì)大國(guó)對(duì)食品安全的重視,對(duì)進(jìn)出口食品的衛(wèi)生檢疫已經(jīng)成為各主要經(jīng)濟(jì)體的貿(mào)易壁壘。目前,世界上許多國(guó)家和地區(qū),也都相繼開(kāi)展了基于生物芯片技術(shù)的食品檢測(cè)技術(shù)的研制和開(kāi)發(fā)工作?;谏镄酒臋z測(cè)技術(shù)采用光導(dǎo)原位等方法,能夠?qū)z測(cè)樣本中的生物大分子有序地固化于支持物表面,進(jìn)而構(gòu)成密集的分子排列,然后與已經(jīng)過(guò)標(biāo)記的待測(cè)樣品中的靶分子進(jìn)行雜交,最后通過(guò)對(duì)雜交信號(hào)的強(qiáng)度進(jìn)行分析,能夠非??焖?、高效、準(zhǔn)確地對(duì)待測(cè)樣品中的中靶分子數(shù)量進(jìn)行判斷,因此可說(shuō),基于生物芯片的食品檢測(cè)技術(shù)是現(xiàn)有檢驗(yàn)、檢疫領(lǐng)域中速度最快、適用范圍最廣的高新技術(shù)。所以,基于該技術(shù)的生物檢測(cè)技術(shù)可以對(duì)食品的安全狀態(tài)有一個(gè)科學(xué)、快速的了解。
1.4 生物傳感器?;谏飩鞲衅鞯臋z測(cè)技術(shù)是通過(guò)具有較高選擇性的生物材料對(duì)各種有毒分子進(jìn)行識(shí)別,當(dāng)待檢測(cè)樣品中的毒性物質(zhì)分子與識(shí)別材料結(jié)合后,把所產(chǎn)生的復(fù)合物通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)楣怆娦盘?hào)后輸出,進(jìn)而得到對(duì)檢測(cè)樣品的檢驗(yàn)結(jié)果。該項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)具有快速、準(zhǔn)確、可靠的的優(yōu)點(diǎn),能夠最大限度的滿(mǎn)足食品安全檢測(cè)領(lǐng)域的各種要求。因此,該項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)成功地應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品的藥物殘留檢測(cè)和病原菌檢測(cè)等眾多領(lǐng)域。當(dāng)然,基于該項(xiàng)技術(shù)的食品檢測(cè)體系還存在一定的缺陷,如該技術(shù)的使用壽命和檢測(cè)穩(wěn)定性還不盡如人意,使得該技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程受到一定的制約。
2 具體應(yīng)用實(shí)例的分析
2.1 食品中的藥物殘留檢測(cè)。對(duì)于食品中殘留的藥物成分對(duì)人體的危害問(wèn)題,已經(jīng)引起了人們的廣泛重視,因而對(duì)農(nóng)產(chǎn)品中殘留藥物成分的分析技術(shù)也得到了快速發(fā)展。現(xiàn)在,在農(nóng)產(chǎn)品中成功應(yīng)用的藥物殘留檢測(cè)技術(shù)是生物酶技術(shù)和生物傳感器技術(shù)。用生物技術(shù)對(duì)藥物殘留進(jìn)行檢測(cè)的方式出現(xiàn)的更早,早在1989年,人們就開(kāi)始用電流式生物傳感器來(lái)測(cè)定檢測(cè)樣本中的有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑,其中使用的就是人造酶,該技術(shù)可以對(duì)樣本中的硝基酚和二乙基酚進(jìn)行有效檢測(cè),且時(shí)間較短。
2.2 有害微生物的檢測(cè)。食品中的有害微生物對(duì)人類(lèi)健康的危害性也不容忽視,所以,采用快速有效地檢測(cè)方法是限制有害微生物擴(kuò)大傳播的有效途徑。生物檢測(cè)技術(shù)在領(lǐng)域已經(jīng)取得了大量的研究成果。我國(guó)一些學(xué)者應(yīng)用酶聯(lián)免疫分析方法對(duì)奶制品樣本中的沙門(mén)氏菌進(jìn)行了成功檢測(cè),證明了該檢測(cè)方法的敏感性和特異性。
2.3 轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)。隨著轉(zhuǎn)基因食品的出現(xiàn)和普及,以及各種轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品對(duì)人類(lèi)健康和環(huán)境影響的不確定性,能對(duì)各類(lèi)轉(zhuǎn)墓因產(chǎn)品進(jìn)行有效檢測(cè)技術(shù)也隨之出現(xiàn),現(xiàn)在,應(yīng)用于該檢測(cè)領(lǐng)域的生物檢測(cè)技術(shù)主要包括:酸檢測(cè)方法、酶活性檢測(cè)方法以及蛋白質(zhì)檢測(cè)方法等。
2.4 樣本成分和品質(zhì)的檢測(cè)。最早應(yīng)用于食品樣本成分和品質(zhì)檢測(cè)的生物檢測(cè)方法,是基于生物傳感器的食品檢測(cè)技術(shù),只不過(guò)開(kāi)始的檢測(cè)種類(lèi)較少,如最早的生物傳感器檢測(cè)技術(shù)主要是葡萄糖傳感器,只針對(duì)食品樣本中的含糖量進(jìn)行檢測(cè)。隨著生物技術(shù)的發(fā)展,用于對(duì)樣本成分和品質(zhì)檢測(cè)的技術(shù)也越來(lái)越多。
3 結(jié)束語(yǔ)
隨著生物技術(shù)的發(fā)展,人們已逐步認(rèn)識(shí)到生物技術(shù)在食品分析中的重要作用。生物技術(shù)檢測(cè)方法以其自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在食品分析中顯示出巨大的應(yīng)用潛能,其應(yīng)用幾乎涉及到食品分析的各個(gè)方面,包括食品的品質(zhì)評(píng)價(jià)、食品的質(zhì)量監(jiān)督、生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量監(jiān)控及食品科學(xué)研究等,尤其是它能夠?qū)υS多過(guò)去難于檢測(cè)的成分進(jìn)行分析。目前由于各種條件的限制,生物技術(shù)在食品分析中的應(yīng)用還不普及,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,在不久的將來(lái),生物技術(shù)在食品分析中將占有越來(lái)越重要的地位。
參考文獻(xiàn)
1.1應(yīng)用于家禽的DNA疫苗Ulme等用豬流感病毒的核心抗原NP基因制成DNA疫苗并在小鼠中取得了較好的保護(hù)效果[1]。陳化蘭[2]研究表明,H7亞型血凝素基因DNA疫苗能在極小的使用劑量下成功誘導(dǎo)雞免疫保護(hù)反應(yīng),并有效阻斷同源低致病力禽流感病毒在機(jī)體內(nèi)的感染。1.2應(yīng)用于豬的DNA疫苗Gerdts[3]研究表明,用含有g(shù)D基因的質(zhì)粒DNA構(gòu)建疫苗,接種豬能誘導(dǎo)抗體的產(chǎn)生并在免疫后9個(gè)月還能檢測(cè)到抗體。對(duì)PrV糖蛋白基因的DNA疫苗與常規(guī)滅活疫苗進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn),DNA疫苗比滅活疫苗效果好。Macklin[4]研究發(fā)現(xiàn),用HIV1株的血凝素HA和核衣殼蛋白NP質(zhì)粒做成的DNA疫苗,能誘導(dǎo)豬皮膚黏膜免疫應(yīng)答,產(chǎn)生保護(hù)力。1.3應(yīng)用于牛的DNA疫苗在大家畜牛中,首次用皰疹病毒BHV-1的gD基因構(gòu)建的質(zhì)粒DNA進(jìn)行免疫,能誘導(dǎo)免疫應(yīng)答。有研究發(fā)現(xiàn),用gD質(zhì)粒DNA疫苗,免疫新生牛犢的效果較好,表明在有母源抗體存在的情況下,DNA疫苗仍然可以發(fā)揮作用。1.4應(yīng)用于犬的DNA疫苗殷俊和代長(zhǎng)海分別用含有犬細(xì)小病毒VP1基因和狂犬病病毒糖蛋白Gg基因的質(zhì)粒DNA構(gòu)建疫苗,肌肉免疫接種犬后,產(chǎn)生強(qiáng)烈的體液免疫應(yīng)答,犬細(xì)小病毒疫苗對(duì)同源CPV的攻擊能獲得完全保護(hù),狂犬病病毒疫苗也能獲得對(duì)狂犬病毒攻擊的保護(hù)[5]。袁慧君等[6]克隆了狂犬病病毒SRV白的cDNA,并構(gòu)建了含有糖白的DNA疫苗;小鼠免疫試驗(yàn)結(jié)果表明,免疫3次后,抗體水平和細(xì)胞免疫水平顯著提高,對(duì)強(qiáng)毒攻擊有一定的保護(hù)作用。1.5應(yīng)用于羊的DNA疫苗將編碼的羊絳蟲(chóng)45W抗原基因的質(zhì)粒DNA輔以佐劑,免疫注射后能產(chǎn)生很強(qiáng)的免疫應(yīng)答,并產(chǎn)生一定的保護(hù)作用。
2生物技術(shù)在動(dòng)物病菌檢測(cè)中的應(yīng)用
2.1基因檢測(cè)動(dòng)物體內(nèi)的病菌基因檢測(cè)技術(shù)是利用基因標(biāo)記的方法,通過(guò)基因芯片對(duì)被測(cè)者細(xì)胞中的DNA分子進(jìn)行比對(duì),分析被檢測(cè)者是否含標(biāo)記基因的一種技術(shù)。它可以在活體動(dòng)物的分泌液中檢測(cè)病毒的存在。如果禽類(lèi)死亡后,僅僅從表型性狀難以判斷其是否患有禽流感,而基因檢測(cè)就是一個(gè)重要的判斷手段。采集活禽的咽喉分泌液或糞便、死禽的肌肉或組織臟器作為樣本,采用RT-PCR基因檢測(cè)技術(shù)判斷樣本中是否存在禽流感病毒,為病情的判斷提供可靠的證據(jù)[7]。2.2生物傳感器用于細(xì)菌性疫病的檢測(cè)近年來(lái),生物傳感器的研究和它在工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用倍受關(guān)注,它主要是將生物活性材料(酶、蛋白質(zhì)、DNA、抗體、抗原、生物膜等)與物理化學(xué)換能裝置有機(jī)結(jié)合,利用生物活性物質(zhì)的高度選擇性,來(lái)檢測(cè)生化物質(zhì)和細(xì)菌性疫病。Bourette等將抗E.coli抗體固定在有孔氨丙基玻璃珠上,構(gòu)造了流動(dòng)注射免疫傳感器,對(duì)E.coli進(jìn)行檢測(cè),時(shí)間短且靈敏度高[8]。美國(guó)Rochester大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的研究人員從細(xì)菌中提取了一種蛋白質(zhì)作為感覺(jué)系統(tǒng)制成硅片探針,如果靶細(xì)菌存在就會(huì)與探針樣本結(jié)合,通過(guò)相機(jī)拍攝探針,便能俘獲靶細(xì)菌的相關(guān)信息,從而進(jìn)行分析[9]。Kim等建立了沙門(mén)氏菌壓電免疫生物傳感器,通過(guò)抗體包被的順磁小球的磁力加強(qiáng)作用可以檢測(cè)到鼠傷寒沙門(mén)氏菌,而且整個(gè)檢測(cè)過(guò)程能在1h內(nèi)完成[9]。
3生物技術(shù)在動(dòng)物疾病診斷中的應(yīng)用
3.1對(duì)細(xì)菌病的診斷豬鏈球菌是一種重要的共患病的病原菌,對(duì)養(yǎng)豬業(yè)和人都有嚴(yán)重危害。用傳統(tǒng)的病原體分離技術(shù)結(jié)合血清學(xué)試驗(yàn),能夠?qū)ωi鏈球菌進(jìn)行診斷和血清分型,但該方法工作量大,費(fèi)時(shí)費(fèi)力且敏感性不高,易產(chǎn)生非特異性結(jié)果。拜廷陽(yáng)等[10]建立了SS9水解探針(TaqMan)模式的熒光實(shí)時(shí)定量PCR檢測(cè)方法,與常規(guī)PCR方法相比,診斷更加迅速,整個(gè)反應(yīng)可在1~2h內(nèi)完成,且不需要電泳,其檢測(cè)靈敏度是常規(guī)PCR方法的100倍,并能實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的實(shí)時(shí)定量檢測(cè)。3.2對(duì)病毒病的診斷動(dòng)脈炎病毒是引起母豬繁殖障礙和仔豬呼吸癥狀的一種重要病毒,其突變株可引起高致病性豬藍(lán)耳病,給養(yǎng)豬業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。劉圓圓等[11]根據(jù)該類(lèi)病毒在Nsp2基因1594~1680處缺失87個(gè)堿基的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一對(duì)特異性引物,利用TaqMan探針,成功建立熒光定量PCR檢測(cè)方法。該方法不僅特異性強(qiáng)、靈敏度高、能很好地區(qū)分高致病性豬繁殖與呼吸系統(tǒng)綜合癥病毒和其他病毒,而且沒(méi)有發(fā)現(xiàn)假陽(yáng)性和假陰性現(xiàn)象。
4生物技術(shù)在動(dòng)物疾病治療中的應(yīng)用
基因治療技術(shù)可將正?;蚧蛴兄委熥饔玫幕蛲ㄟ^(guò)一定方式導(dǎo)入靶細(xì)胞,以糾正基因缺陷或者發(fā)揮治療作用[12]。1990年,第1例基因治療的成功使得利用基因工程治療疾病成為現(xiàn)實(shí)。目前,基因治療越來(lái)越多地受到科學(xué)界的關(guān)注。4.1基因治療藥物研制重組腺病毒-p53抗癌注射液是我國(guó)和世界上第一個(gè)基因治療藥物。它的研制成功開(kāi)創(chuàng)了基因治療藥物研究的先河,這種廣譜的腫瘤基因治療類(lèi)新藥能夠殺滅癌細(xì)胞,可與放療、化療、熱療協(xié)同作用,具有抑制腫瘤血管形成、激活患者免疫功能的作用[13]。4.2動(dòng)物疾病治療基因治療在動(dòng)物疾病治療中應(yīng)用于多個(gè)方面。臨床上主要用于治療血液方面的疾病,其基本策略是把一些與血管生成有關(guān)的因子如血管生成素-1(Ang1)和人肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(HGF)等通過(guò)合適的傳遞系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到靶細(xì)胞,使其在靶細(xì)胞內(nèi)有效表達(dá),從而達(dá)到治療因相關(guān)因子缺乏而引起的疾病的目的。此外,還可以治療某些炎癥和內(nèi)科疾病[14]。目前,基因治療的有效性已在體外及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí),部分臨床試驗(yàn)亦取得了令人鼓舞的結(jié)果?;蛑委熥鳛橐环N新的治療手段,已從理論走向?qū)嵺`,但還有許多問(wèn)題有待解決。
5生物技術(shù)在動(dòng)物遺傳育種中的應(yīng)用
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
0 引言
隨著工業(yè)的高速發(fā)展,水環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重地威脅著人類(lèi)的生存環(huán)境,制約著社會(huì)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(wèn)題。目前的水處理技術(shù)中,生物處理法已成為世界各國(guó)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(kāi)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(chēng)[1,2]。其中每個(gè)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(gè)完整的體系。
生物技術(shù)的特點(diǎn)大致有[3]:①以生物為對(duì)象,不依賴(lài)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(guò)程簡(jiǎn)單,可連續(xù)化操作,并可節(jié)約能源,減少環(huán)境污染;③開(kāi)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;④可解決常規(guī)技術(shù)和傳統(tǒng)方法不能解決的問(wèn)題;⑤可定向地按人們的需要?jiǎng)?chuàng)造新物種、新品種和其他有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的生命類(lèi)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(dòng)過(guò)程對(duì)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(guó)內(nèi)外開(kāi)始應(yīng)用這種具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)的新技術(shù)來(lái)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(shì)菌種不斷得到改造或創(chuàng)造,將這些高效專(zhuān)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(duì)難降解有毒物質(zhì)有明顯優(yōu)勢(shì)。王增長(zhǎng)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(shì)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(shì)菌種或通過(guò)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(lèi)有害物質(zhì)。主要強(qiáng)化方法有:①高濃度活性污泥法,以高污泥濃度和長(zhǎng)泥齡來(lái)促進(jìn)對(duì)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]。②生物—鐵法,是在普通活性污泥中加入無(wú)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(lái)提高除磷效果。③生物—活性炭法,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(shí)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(gè)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(zhǎng)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(shí)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(wèn)世。雖然其處理能力較低,造價(jià)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(chǎng)降解為co2和h2o或轉(zhuǎn)化為無(wú)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):①經(jīng)濟(jì),僅為物化法30%-50%;②對(duì)環(huán)境影響小,不產(chǎn)生二次污染,遺留問(wèn)題少;③最大限度地降低污染物的濃度;④修復(fù)時(shí)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(wèn)題,即有效性和安全性評(píng)價(jià)。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(píng)價(jià)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(gè)方面:①微生態(tài)制劑。微生態(tài)制劑是一種由優(yōu)勢(shì)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(wú)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(lái)加快了這方面的研究開(kāi)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]。②生物吸附劑。生物吸附劑是廢水生物處理的一個(gè)新的發(fā)展方向,主要有兩大類(lèi):一類(lèi)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(lèi)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(shù)脂一樣能解吸回收金屬和重復(fù)利用。③微生物絮凝劑。微生物絮凝劑是利用生物技術(shù),通過(guò)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(wú)毒的廉價(jià)的水處理劑,這些是無(wú)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(wú)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(kāi)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(gè)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(kāi)發(fā)高效、無(wú)毒、廉價(jià)、可大批量生產(chǎn)的微生物水處理劑;④著力實(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(guó)科學(xué)技術(shù)出版社.1994.1.
[2]王凱軍.發(fā)達(dá)國(guó)家環(huán)境生物技術(shù)研究規(guī)劃簡(jiǎn)介[j].給水排水.1996.22(9):7-9.
關(guān)鍵詞:生物技術(shù);果樹(shù);種植
中圖分類(lèi)號(hào):S66;S188 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI:10.11974/nyyjs.20170432033
生物技術(shù)是把科學(xué)當(dāng)作基礎(chǔ)的技術(shù),通過(guò)生物工程與體系的原理,完成生產(chǎn)生物制品與創(chuàng)新的科學(xué)技術(shù)。高速發(fā)展的生物技術(shù),被使用于諸多行業(yè)之中,我國(guó)也把生物技術(shù)運(yùn)用于果樹(shù)種植工作中。對(duì)于傳統(tǒng)種植果樹(shù)而言,大多時(shí)間均依照營(yíng)養(yǎng)繁殖的方法遺傳,通過(guò)引種和挑選優(yōu)良種子,令果樹(shù)品質(zhì)愈發(fā)提升。可是由于果樹(shù)的生命周期與自交會(huì)造成諸多不孕狀況,令育種工作舉步維艱。因此在種植果樹(shù)中引入現(xiàn)代生物技術(shù),不但可令這些問(wèn)題得以解決,還能使種植果樹(shù)工作有全新的途徑,從而有利于種植工作的進(jìn)行。
1 生物技術(shù)的發(fā)展概述
1.1 生物技術(shù)的起源
生物技術(shù)還被稱(chēng)作生物工程,現(xiàn)代生命學(xué)科屬于生物技術(shù)的根基,將其它基礎(chǔ)學(xué)科與生物學(xué)科的原理進(jìn)行融合,透過(guò)一些較為先進(jìn)的技術(shù),把人類(lèi)所需的產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn),DNA重組技術(shù)則為現(xiàn)代生物技術(shù)的一個(gè)標(biāo)志[1]。
1.2 生物技術(shù)的發(fā)展
在持續(xù)發(fā)展操作技術(shù)與基因理論中,現(xiàn)代生物技術(shù)逐步構(gòu)成了生產(chǎn)力,而且被大量使用在實(shí)踐生活中。蛋白質(zhì)工程在基因工程中極為關(guān)鍵,其在現(xiàn)代生物技術(shù)中十分重要。生物信息學(xué)是在高速發(fā)展的全球信息技術(shù)乃至創(chuàng)建通訊網(wǎng)絡(luò)后出現(xiàn)的,并得到不斷的完善,形成生物技術(shù)的研究體系。
2 生物技術(shù)在果樹(shù)種植上的應(yīng)用
2.1 菌根生物技術(shù)的應(yīng)用
菌根作為一種真菌,其與植物的根系構(gòu)成了一個(gè)共生結(jié)合體。而外生菌根與VA菌根極為重要,菌根生物技術(shù)則應(yīng)當(dāng)令果樹(shù)的苗木完成菌根化,也就是在果樹(shù)苗木栽植前,透過(guò)預(yù)先接種菌的方式令其變成具有菌根的苗木。依照相應(yīng)研究可以看出,菌根生物技術(shù)可以顯著提高果樹(shù)所具有的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)與水分情況,透過(guò)內(nèi)源激素的平衡與抗病性能的提高,從而加快果樹(shù)成長(zhǎng)。
比如在對(duì)實(shí)生苗進(jìn)行菌根化時(shí)(實(shí)生苗指的是從種子生長(zhǎng)成果樹(shù)樹(shù)苗),實(shí)生苗執(zhí)行菌根化的成功案例包含了杜梨、櫻桃、海棠、山桃等。在播種果樹(shù)的實(shí)生苗時(shí),應(yīng)當(dāng)執(zhí)行菌根消毒,將具有的病原真菌、細(xì)菌以及線蟲(chóng)殺死,確保菌根發(fā)揮有效的作用。在接種時(shí),工作人員可以將預(yù)先種在滅菌土內(nèi)的2~4真葉幼苗給予接種,還能夠在接種物數(shù)過(guò)少的狀況下使用容器播種并進(jìn)行接種菌根。
2.2 單倍體技術(shù)的應(yīng)用
單倍體培養(yǎng)技術(shù)大量使用于果樹(shù)育種當(dāng)中,單倍體技術(shù)對(duì)完成突變檢測(cè)與對(duì)抗性細(xì)胞挑選極為有利,顯著減少了果樹(shù)育種的時(shí)間,花藥培養(yǎng)屬于單倍體構(gòu)成的重要途徑。并且,透過(guò)對(duì)植物卵細(xì)胞、助細(xì)胞等采取離體培養(yǎng),則能夠分化為單倍體胚。
通過(guò)單倍體生物技術(shù)對(duì)4倍體的單核期花粉給予培養(yǎng),成功培育出單倍體植株??墒菍?duì)草莓給予花藥培養(yǎng)時(shí),因?yàn)檩^易被花藥培育環(huán)境與基因型影響,則會(huì)發(fā)生單倍體誘導(dǎo)頻率較低的狀況,并且草莓屬于4倍體,這些4倍體是通過(guò)單倍體自發(fā)加倍構(gòu)成,也是由體細(xì)胞組織構(gòu)成,@2者較難區(qū)分。所以在運(yùn)用單倍體技術(shù)培育果樹(shù)時(shí),則需加強(qiáng)構(gòu)成方法的區(qū)分。
2.3 分子標(biāo)記技術(shù)的應(yīng)用
分子標(biāo)記技術(shù)通過(guò)生物大分子,尤其是把核算多態(tài)性當(dāng)作根基。分子標(biāo)記技術(shù)具有極為正確、快速、靈敏度較高的特征,最明顯的優(yōu)勢(shì)則為令多基因控制的繁瑣性被分析。隨著我國(guó)果樹(shù)種植的發(fā)展,檢驗(yàn)DNA分子標(biāo)記技術(shù)已經(jīng)被大量使用,取得成功的果樹(shù)包含了荔枝、番木瓜、芒果、香蕉等。
因?yàn)橹T多果樹(shù)在開(kāi)花結(jié)果之前需要較長(zhǎng)的幼年期,從而對(duì)果樹(shù)新基因的培育與選擇工作造成較大困擾,可是透過(guò)對(duì)某一優(yōu)良性狀執(zhí)行分子標(biāo)記,從而在幼苗時(shí)期則能夠透過(guò)對(duì)其選擇,加快果樹(shù)的育種過(guò)程。比如番木瓜在育種時(shí),工作人員可以運(yùn)用微型探針對(duì)番木瓜的優(yōu)良特征給予分子標(biāo)記,且透過(guò)RAPD技術(shù)對(duì)番木瓜進(jìn)行分析,從而達(dá)到優(yōu)選品種的目的[2]。
3 生物技術(shù)應(yīng)用對(duì)果樹(shù)種植的影響
微繁殖與基因轉(zhuǎn)化等技術(shù)均大量使用于果樹(shù)種植中。果樹(shù)種植相較于其他植物而言,不同之處則為果樹(shù)的選種、育種、施肥等極為重要。在果樹(shù)種植中使用生物技術(shù),不但能夠預(yù)防病蟲(chóng)害、培養(yǎng)出優(yōu)質(zhì)樹(shù)種,還可以提升產(chǎn)量,確保果樹(shù)營(yíng)養(yǎng)的平衡性。因此對(duì)于果樹(shù)的種植而言,相應(yīng)人員需在生物技術(shù)的使用中加大力度,依照實(shí)際狀況給予協(xié)調(diào),以此令果樹(shù)的產(chǎn)量與成長(zhǎng)具有保障。
4 結(jié)束語(yǔ)
生物技術(shù)在果樹(shù)中的運(yùn)用愈發(fā)廣泛,從而對(duì)果樹(shù)全面發(fā)展給予有效的科學(xué)技術(shù)支撐。我國(guó)科學(xué)化生產(chǎn)持續(xù)進(jìn)行,在果樹(shù)培養(yǎng)中愈發(fā)加大了投入力度,生物技術(shù)的發(fā)展前景極其良好。
環(huán)境生物技術(shù)主要是通過(guò)對(duì)生物或者生物體的一些部分功能的直接或間接的利用,來(lái)對(duì)污染物進(jìn)行消除的一種工藝,對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題能夠做到高效的解決,而且在解決污染問(wèn)題的同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生出有用物質(zhì),這種工程技術(shù)在當(dāng)前的環(huán)境治理中發(fā)揮著重要的作用,而且與可持續(xù)發(fā)展的思想是相一致的,有著消耗低、速度快以及效率高等特點(diǎn)。
一、環(huán)境生物技術(shù)在固體廢棄物處理中的應(yīng)用
利用環(huán)境生物技術(shù)處理固體廢棄物中的生活垃圾、農(nóng)業(yè)廢棄物,可以采取衛(wèi)生填埋的方法,它將城市生活垃圾存積在一起放入衛(wèi)生填埋場(chǎng),下層設(shè)置不透水的自然或人工的隔水層[1]。在處理過(guò)程中還要增加排氣口與監(jiān)測(cè)設(shè)備的設(shè)置,在當(dāng)天的垃圾填埋結(jié)束之后在上面鋪設(shè)一層土壤,然后利用科學(xué)的管理方法來(lái)對(duì)垃圾場(chǎng)地貌以及生態(tài)平衡狀態(tài)進(jìn)行恢復(fù),主要的應(yīng)用理由就是微生物對(duì)垃圾中的有機(jī)物實(shí)行分解,然后用填埋的方式還能夠產(chǎn)生沼氣進(jìn)行二次利用。環(huán)境生物技術(shù)在堆肥中的應(yīng)用,主要就是使廢棄物在一定的溫度環(huán)境中發(fā)酵,這種方法對(duì)生活垃圾的處理比較有效,處理步驟就是先對(duì)廢棄物實(shí)行預(yù)處理,然后進(jìn)行堆肥,后期處理之后存放,堆肥技術(shù)具有安全性高、成本低的優(yōu)點(diǎn)。沼氣發(fā)酵的手段是將牲畜禽類(lèi)的糞便與農(nóng)作物秸稈、污水等結(jié)合在一起,利用微生物所具備的厭氧發(fā)酵的特性,最終產(chǎn)生沼氣,主要在農(nóng)村地區(qū)具備比較大的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。沼氣能夠在照明以及燃料等方面得到很好的利用,還可以利用沼氣建立生態(tài)農(nóng)場(chǎng)養(yǎng)殖模式,為綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
二、環(huán)境生物技術(shù)在水污染治理中的應(yīng)用
環(huán)境生物技術(shù)中對(duì)微生物實(shí)行降解來(lái)處理水中污染物的形式,被叫作生化處理或生物降解,在生化反應(yīng)中會(huì)因?yàn)槲⑸锏牟顒e,采取的處理技術(shù)也不同[2]。其中好氧降解技術(shù)中的生物膜法就是通過(guò)在污水處理的反應(yīng)器中加入介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,介質(zhì)可以承載微生物,使其獲得繼續(xù)的生長(zhǎng),進(jìn)而轉(zhuǎn)變成為粘液狀的膜,最終會(huì)利用這種膜來(lái)對(duì)污水進(jìn)行凈化,在處理中膜會(huì)逐漸增厚,成為一個(gè)完整的微生態(tài)環(huán)境,這一技術(shù)不需要進(jìn)行污泥的回流,而且產(chǎn)生的膜的生物性較高,在生化反應(yīng)中比較穩(wěn)定。除此之外還有生物自然的凈化技術(shù)類(lèi)型,比如生物塘、人工濕地等方法,生物塘就是通過(guò)太陽(yáng)能作為基礎(chǔ)能源,然后在其中種植水生植物,通過(guò)對(duì)水體中污染物進(jìn)行吸收來(lái)得到凈化的效果,在生物塘中可以種植水生植物,也可以加入曝氣,對(duì)于水體生物的好氧降解有促進(jìn)作用,現(xiàn)代化復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的建立使得生物塘的技術(shù)功能更加強(qiáng)大。人工濕地對(duì)于化工、紙漿等多種污水類(lèi)型都可以進(jìn)行凈化處理,主要是通過(guò)自然生態(tài)系統(tǒng)中化學(xué)、物理及生物這三個(gè)方面的作用來(lái)操作的,污水中存在的有機(jī)物在濕地所具備的過(guò)濾、沉淀作用下進(jìn)行截流,再次利用,其中可溶性的有機(jī)物在植物生物膜的反應(yīng)下會(huì)被吸收、分解,濕地的再生與更換則可以通過(guò)填料來(lái)實(shí)現(xiàn)。
三、環(huán)境生物技術(shù)在廢氣和大氣污染治理中的應(yīng)用
環(huán)境生物技術(shù)對(duì)廢氣進(jìn)行處理,及時(shí)將其中的有機(jī)污染物或惡臭物質(zhì)降解或轉(zhuǎn)化,達(dá)到凈化空氣的效果,屬于一項(xiàng)空氣污染處理的新技術(shù)[3]。環(huán)境生物技術(shù)對(duì)氣體類(lèi)的污染物的處理主要有生物過(guò)濾法和洗滌法、植物修復(fù)法等幾種手段,生物過(guò)濾法就是通過(guò)活性物質(zhì)的填充對(duì)廢氣進(jìn)行加壓與預(yù)濕,然后在生物濾池中使得氣體中含有的污染物與生物膜相結(jié)合吸收,最后被降解從濾池的頂部排出。這一處理方式具有操作簡(jiǎn)便、設(shè)備投入少、效率高等優(yōu)點(diǎn),但是通常需要較大的占地面積。生物洗滌法要經(jīng)過(guò)廢氣吸收與懸浮再生兩個(gè)環(huán)節(jié),由洗滌器與生物反應(yīng)器組成,廢氣與生物懸浮液相互反應(yīng)被分解凈化后在反應(yīng)池上部排出,然后對(duì)生物懸浮液進(jìn)行充氧,產(chǎn)生的廢氣就會(huì)被微生物氧化、利用,而懸浮液也會(huì)在處理中實(shí)現(xiàn)再生,屬于一個(gè)反復(fù)的過(guò)程。
四、未來(lái)環(huán)境生物技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展探究
環(huán)境生物技術(shù)在廢水處理技術(shù)中的應(yīng)用已比較成熟,實(shí)現(xiàn)了廣泛的發(fā)展。好氧與厭氧工藝實(shí)現(xiàn)了相結(jié)合的發(fā)展以及無(wú)害化的生產(chǎn)處理過(guò)程,自動(dòng)化程度不斷提升,在今后的發(fā)展中針對(duì)不容易降解污染物的生物基因庫(kù)的建設(shè)與特殊功能微生物的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)是主要的研究趨勢(shì)。在當(dāng)前科技的進(jìn)步中,分子生物技術(shù)在傳感器研究領(lǐng)域有著重要的支持作用,傳感器能夠使環(huán)境達(dá)到自動(dòng)、連續(xù)的觀測(cè),判斷環(huán)境污染狀態(tài),還可以對(duì)講解規(guī)律進(jìn)行分析,得出污染的發(fā)生原因,促進(jìn)環(huán)境生物技術(shù)更全面的進(jìn)步。另外,環(huán)境生物技術(shù)在發(fā)展中還需要不斷的與相關(guān)科技相結(jié)合。將環(huán)境生物技術(shù)與光、聲、電搭配,可提升技術(shù)作用效率,對(duì)高濃度的有害、難降解廢水有效的處理,如電化學(xué)高級(jí)氧化-高效生物處理技術(shù)、輻射分解-生物處理組合技術(shù)等,這也是環(huán)境生物的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。
環(huán)境生物技術(shù)在環(huán)境治理中的應(yīng)用效果逐漸凸顯,這種高新技術(shù)的應(yīng)用可以產(chǎn)生很大的環(huán)境效益,我國(guó)現(xiàn)階段的社會(huì)發(fā)展中污染問(wèn)題逐漸嚴(yán)峻,而且正處在一個(gè)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的重要階段,因此工業(yè)企業(yè)與政府、學(xué)術(shù)研究部門(mén)應(yīng)該加強(qiáng)相互間的合作,在我國(guó)所具備的資源優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn),推動(dòng)環(huán)境生物技術(shù)的進(jìn)步,為我國(guó)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
過(guò)去,中國(guó)驚人的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度往往是以破壞生態(tài)環(huán)境作為代價(jià)取得的成就,這種不健康的經(jīng)濟(jì)發(fā)展盡管給社會(huì)大眾的生活呈現(xiàn)出一些便利,但是,長(zhǎng)期以往的發(fā)展卻是一種毀滅性的打擊。嚴(yán)重的霧霾天氣、惡劣的水質(zhì)污染等一系列現(xiàn)象,越來(lái)越呈現(xiàn)出環(huán)境保護(hù)工作開(kāi)展的迫切性,人們開(kāi)始為了保護(hù)共同的家園而重視環(huán)境保護(hù)工作,環(huán)保工程的出現(xiàn)正是在緩解經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境破壞之間存在的矛盾,生物技術(shù)憑借著高超而獨(dú)特的技藝水平被廣泛應(yīng)用于環(huán)保工作中,生物技術(shù)的應(yīng)用更是提升了環(huán)境保護(hù)工作的實(shí)效性,一方面取得了良好的環(huán)境效果,另一方面更是保護(hù)了經(jīng)濟(jì)收益的穩(wěn)定,具備著較大的發(fā)展?jié)摿?。本篇文章主要針?duì)廢氣處置、污水以及固體廢物的處置等不同具體性的生物技術(shù)應(yīng)用,全面提升環(huán)保工作的實(shí)效,打造低碳社會(huì)生活發(fā)展環(huán)境。
二、生物技術(shù)應(yīng)用的價(jià)值
所謂生物技術(shù),詮釋著伴隨著科學(xué)以及專(zhuān)業(yè)的雙重融合進(jìn)化之下,由基因工程、微生物以及細(xì)胞三大要素構(gòu)成一大技術(shù),脫氧核糖核酸分子技術(shù)是該技術(shù)發(fā)展的重要化基礎(chǔ)前提。生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等研究過(guò)程里發(fā)揮著效用,也更是應(yīng)用于環(huán)保工程取得良好效用。生物技術(shù)應(yīng)用的價(jià)值主要體現(xiàn)為三大部分:第一,通過(guò)生物技術(shù)的應(yīng)用,有效對(duì)工業(yè)生活產(chǎn)生的廢物實(shí)行妥善處置,促進(jìn)其內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變,降解之后的不同產(chǎn)物實(shí)施妥善處置,或者進(jìn)行廢棄品的轉(zhuǎn)化性處置,有效提高利用的價(jià)值性。第二,污染物在生物技術(shù)的作用下,主要變化為二氧化碳以及氮?dú)獾任镔|(zhì),強(qiáng)化了穩(wěn)定程度,避免了二次污染的出現(xiàn),相對(duì)安全以及科學(xué)。第三,酶作為一項(xiàng)活性的蛋白質(zhì),也是治理環(huán)境污染的主要要素,不僅有著較低的經(jīng)濟(jì)支出,而且反應(yīng)活動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定并且效果優(yōu)異,受到廣泛的歡迎。
三、生物技術(shù)在環(huán)保工程中的應(yīng)用
(一)生物技術(shù)在廢氣處置中的具體應(yīng)用
生物技術(shù)在廢氣處置中的具體應(yīng)用主要分為兩個(gè)要素,一個(gè)是生物膜法,另一個(gè)是生物過(guò)濾法。第一大類(lèi)別的應(yīng)用是生物膜法,借助特殊化多孔介質(zhì)表層,在微生物的作用下,有利于廢氣受到專(zhuān)業(yè)性的科學(xué)處置,將污染性介質(zhì)實(shí)現(xiàn)有效吸收并完成高效的循環(huán)使用,在它們的運(yùn)動(dòng)下將有害的部分實(shí)施降解。該方式的主要除臭活動(dòng)劃分三大要素:氣液擴(kuò)散、液固擴(kuò)散以及生物氧化。廢置的氣體通過(guò)風(fēng)管道到達(dá)洗滌塔,實(shí)行增濕化的處理,隨后等廢氣運(yùn)作道生物濾塔之后,將有害的部分進(jìn)行處理分解,隨后氣體全面過(guò)濾之后進(jìn)行排出。第二種是生物過(guò)濾法,代表著廢棄匯總收集之后在密布微生物的介質(zhì)的濾化之下,將氣味實(shí)行吸收以及分解處理。微生物發(fā)揮著重要的作用,并且必須要足夠的養(yǎng)分支撐,介質(zhì)更需要充足的有機(jī)成分,并且要具備適合的外部環(huán)境,介質(zhì)主要包含著甘草、樹(shù)皮、塑料等,方便取得的同時(shí)更是較低的成本支出。
(二)生物技術(shù)在污水凈化工程中的應(yīng)用
工業(yè)生產(chǎn)以及生活過(guò)程中總會(huì)產(chǎn)生一些污水,污水中大多都含著大量的有害物質(zhì),具體包括有機(jī)汞、重金屬等等,這就需要生物技術(shù)的作用。在微生物的日常活動(dòng)運(yùn)作之下,它們的日常生命運(yùn)作過(guò)程會(huì)將不潔凈水中的無(wú)利的元素主體實(shí)行科學(xué)有效的更新與轉(zhuǎn)化,降低不潔凈水源的破壞性。尤其是隨著時(shí)代以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,酶技術(shù)和固定化細(xì)胞技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛以及頻繁,化學(xué)鍵合法是一個(gè)應(yīng)用較為廣泛的一種方式,將兩種載體實(shí)行融合,在酶的作用下衍化為具備催化活性的物質(zhì),不能跟水發(fā)生溶合。固定化酶可以幫助微生物實(shí)現(xiàn)自身穩(wěn)定性的提升,尤其是對(duì)一些無(wú)機(jī)金屬類(lèi)的污水處理有著良好的效用。
(三)生物技術(shù)在化學(xué)農(nóng)藥處置中的應(yīng)用
化學(xué)農(nóng)藥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用較為廣泛的一種物質(zhì),對(duì)于環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生一定的危害。微生物的呈現(xiàn)可以對(duì)化學(xué)農(nóng)藥中的部分物質(zhì)實(shí)行分解,在微生物的作用下能夠產(chǎn)生消毒化的處置,能夠有效的降低不良的環(huán)境影響效應(yīng)。生物農(nóng)藥是當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用比較常見(jiàn)的一類(lèi),這種物質(zhì)能夠避免對(duì)動(dòng)物以及人們產(chǎn)生不良的影響,更加可靠安全,中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的生物農(nóng)藥大多都是一些自然的物質(zhì)轉(zhuǎn)化而成并且可以循環(huán)再生,材料的源頭相對(duì)寬泛,并且費(fèi)用支出較低,低碳節(jié)約的良好優(yōu)勢(shì),成為一種理想的選擇。
(四)生物技術(shù)在污染土質(zhì)以及環(huán)保監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
針對(duì)不潔凈的土質(zhì)的修護(hù),科學(xué)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)的融入主要體現(xiàn)為兩類(lèi)模式,第一大模式是植物修復(fù),第二大模式是微生物法。植物修復(fù)體現(xiàn)為在植物和微生物的協(xié)助下對(duì)環(huán)境實(shí)行分解處置,不僅相對(duì)便捷,而且體現(xiàn)除了較強(qiáng)的環(huán)保性,費(fèi)用支出也比較小,要求相對(duì)比較低,尤其是適用于一些金屬性污染的土壤里,能夠最大化的降低污染性,對(duì)土質(zhì)進(jìn)行合理的分解,達(dá)到凈化的作用。除此之外,生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中也發(fā)揮著重要的作用,借助細(xì)菌的數(shù)量監(jiān)測(cè)水質(zhì)情況,借助藻類(lèi)實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的霉性檢測(cè)等等,都體現(xiàn)除了科學(xué)有效,環(huán)保節(jié)約的良好優(yōu)勢(shì)。
四、總結(jié)
生態(tài)家園是社會(huì)大眾生活以及繁衍的基礎(chǔ),清新的空氣以及清潔的水土的維持更是給子孫后代們?cè)旄V\利的重要體現(xiàn)。生物技術(shù)是一項(xiàng)安全環(huán)保的重要應(yīng)用途徑,在環(huán)保工程的具體實(shí)施中發(fā)揮著重要作用的同時(shí)更是開(kāi)辟了全新的途徑,通過(guò)我們的分析可以看出生物技術(shù)的應(yīng)用范圍相對(duì)廣泛,體現(xiàn)出多重的優(yōu)勢(shì)特征,尤其是伴隨著環(huán)境保護(hù)工作的開(kāi)展,單一的治理技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)無(wú)法取得優(yōu)異的成效,需要工作人員立足于工作實(shí)際情況,積極的探究復(fù)合型的治理技術(shù)反感,爭(zhēng)取在這一領(lǐng)域內(nèi)獲得更高的成就,攻克更多的專(zhuān)業(yè)難題。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:生物技術(shù) 食品檢測(cè) 基因探針技術(shù) PCR技術(shù)
中圖分類(lèi)號(hào):TS207.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)08(a)-0229-01
近年來(lái),隨著城市工業(yè)化程度越來(lái)越高,由此引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重,食品安全已成為人們?cè)絹?lái)越關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。傳統(tǒng)的食品檢測(cè)方法已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展要求,基因探針?lè)āCR技術(shù)、免疫學(xué)檢測(cè)技術(shù)、生物芯片和生物傳感器技術(shù)等生物技術(shù)在食品檢測(cè)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。充分利用現(xiàn)代生物技術(shù)為人們的生活質(zhì)量保駕護(hù)航,已是迫在眉睫。
1 生物技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用
在當(dāng)前的食品檢測(cè)方法中,基因探針?lè)?、PCR技術(shù)、免疫學(xué)檢測(cè)技術(shù)和生物芯片技術(shù)是最為常見(jiàn)的生物技術(shù)。下文中,筆者將會(huì)逐一進(jìn)行詳細(xì)介紹。
1.1 基因探針技術(shù)
基因探針技術(shù)即DNA探針技術(shù),又稱(chēng)分子雜交技術(shù),是利用DNA分子的變性、復(fù)性以及堿基互補(bǔ)配對(duì)的高度精確性,對(duì)某一特異性DNA序列進(jìn)行探查的新技術(shù)。
目前,基因探針雜交方法總體上可以分為兩種:一種是異相雜交;另外一種是同相雜交,其關(guān)鍵技術(shù)都在于DNA探針的構(gòu)建。例如,在食品微生物檢測(cè)中,大腸桿菌具有葡糖苷酸酶的特性,利用大腸桿菌中編碼該酶的基因序列作為目標(biāo)DNA,并制成DNA探針,用以檢測(cè)食品中的總大腸桿菌。與傳統(tǒng)微生物檢測(cè)方法相比,基因探針技術(shù)不僅能克服傳統(tǒng)食品微生物檢驗(yàn)方法的不足,而且還具有特異性強(qiáng)、靈敏度高和操作簡(jiǎn)便、省時(shí)等優(yōu)點(diǎn)。與此同時(shí),基因探針技術(shù)也存在其局限性,如檢測(cè)成本高、速度慢、效率相對(duì)較低,這些都是在以后的科研中需要改進(jìn)的地方。
1.2 PCR技術(shù)
PCR技術(shù)又名聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù),是由Korana于1971年最早提出核酸體外擴(kuò)增的設(shè)想而產(chǎn)生的,并經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐研究發(fā)展,近年來(lái)才逐漸應(yīng)用到食品安全控制中。PCR由變性,退火(復(fù)性),延伸三個(gè)基本反應(yīng)步驟構(gòu)成,其基本工作原理是以擬擴(kuò)增的DNA分子為模板,以一對(duì)分別與模板互補(bǔ)的寡核苷酸片段為引物,在DNA聚合酶的作用下,按照半保留復(fù)制的機(jī)制沿著模板鏈延伸直至完成的DNA合成。經(jīng)過(guò)n次擴(kuò)增后,PCR產(chǎn)物(復(fù)制出的DN段)可達(dá)2n個(gè),可以滿(mǎn)足各種分析的需要。2011年,實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)在轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用和Taq Man PCR快速檢測(cè)食品中的空腸彎曲菌都是近期PCR技術(shù)在食品檢測(cè)中比較成功的案例。
PCR技術(shù)只需要使用很微量的物質(zhì),就能擴(kuò)增到大量我們需要的目的片斷,并且可以對(duì)檢測(cè)樣品進(jìn)行定性和定量的分析。但同時(shí)PCR實(shí)驗(yàn)室要求嚴(yán)格,檢測(cè)儀器價(jià)格昂貴,技術(shù)含量高,操作復(fù)雜,對(duì)相關(guān)技術(shù)人員要求較高。
1.3 免疫技術(shù)
抗原與抗體的結(jié)合反應(yīng)是一切免疫測(cè)定技術(shù)的最基本原理。免疫技術(shù)一般可分為三類(lèi):免疫標(biāo)記技術(shù)、免疫沉淀反應(yīng)和免疫凝集試驗(yàn)。免疫檢測(cè)是目前生物學(xué)檢測(cè)方法中用途最廣泛的一種方法,具有特異性強(qiáng)、靈敏度高、方便快捷、分析容量大、檢測(cè)成本低等特點(diǎn),尤其對(duì)于食品檢測(cè)非常敏感,通常會(huì)用在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析中。
目前最常用的免疫學(xué)檢測(cè)技術(shù)中,酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)在食品檢測(cè)方面已得到普及。ELISA是將特異的抗體標(biāo)記上酶制成酶標(biāo)抗體酶標(biāo)抗體既具有抗原抗體反應(yīng)的特性,又具有酶的底物催化特性,它與相應(yīng)的抗原結(jié)合后,加上相應(yīng)的底物,根據(jù)底物顯色的深淺對(duì)抗原做出定性或定量的判斷。例如用該法檢測(cè)轉(zhuǎn)基因玉米所加工的食品中Cry1A(b)蛋白便是成功的案例。由于酶既有很高的催化效率,可極大的放大反應(yīng)效果,從而使測(cè)定達(dá)到很高的靈敏度和穩(wěn)定性。不過(guò)在應(yīng)用中ELISA分析法也有一定的局限性,在被檢測(cè)樣品的蛋白濃度較低時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)陰性,因此,ELISA分析法一般用于對(duì)鮮活組織的檢測(cè)和對(duì)接受基因工程改造生物體的初步檢測(cè)。
1.4 生物芯片技術(shù)
生物芯片是將大量生物識(shí)別分子按預(yù)先設(shè)置的排列固定于一種載體(如硅片、玻片及高聚物載體等)表面,利用生物分子的特意性親和反應(yīng),如核酸雜交反應(yīng),抗原抗體反應(yīng)等來(lái)分析各種生物分子的存在及其量的一種技術(shù)。
基因芯片的最大優(yōu)點(diǎn)在于其高通量。傳統(tǒng)方法檢測(cè)眾多基因要經(jīng)歷多次實(shí)驗(yàn)而且自動(dòng)化程度低,因而每次實(shí)驗(yàn)之間是存在系統(tǒng)誤差的。基因芯片可以克服這個(gè)缺點(diǎn),眾多基因的探針的標(biāo)記、雜交等過(guò)程是在一次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中完成的,而且自動(dòng)化程度高,數(shù)據(jù)客觀可靠?;蛐酒娜秉c(diǎn)在于其不能對(duì)待檢測(cè)基因在多細(xì)胞類(lèi)型組織中的精確定位進(jìn)行判斷。另外很多蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)其功能主要不是依賴(lài)其是否表達(dá)或表達(dá)量高低,而是依賴(lài)蛋白質(zhì)磷酸化-去磷酸化等方式。在這種情況下,用核酸類(lèi)生物芯片就沒(méi)有什么意義了,正在研究開(kāi)發(fā)中的蛋白類(lèi)芯片可能會(huì)有所作為的。
1.5 生物傳感器技術(shù)
生物傳感器(Biosensor):是由固定化并具有化學(xué)分子識(shí)別功能的生物材料、換能器件及信號(hào)放大裝置構(gòu)成的分析工具或系統(tǒng)。其主要由生物敏感元件、換能器和信號(hào)處理放大裝置構(gòu)成。生物傳感器技術(shù)應(yīng)用于食品檢測(cè)方面的優(yōu)勢(shì)很多,它響應(yīng)快,樣品用量少;分析操作簡(jiǎn)單;除緩沖液外無(wú)需添加試劑;可連續(xù)分析,聯(lián)機(jī)操作,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量等等。
當(dāng)前,生物傳感器技術(shù)在食品檢測(cè)方面功能主要有兩個(gè)方面:一是檢測(cè)魚(yú)、肉和牛乳等食品的新鮮度;二是用來(lái)檢測(cè)食品滋味及熟度。例如:日本農(nóng)林水產(chǎn)省研制出一種傳感器,可“品嘗”肉湯的風(fēng)味,用于肉湯生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制。
除了上文論述的一些生物技術(shù)外,越來(lái)越多的新技術(shù)將會(huì)逐漸應(yīng)用到食品檢測(cè)中,其前景是值得期待的。
2 結(jié)語(yǔ)
生物技術(shù)以其經(jīng)濟(jì)、高效等特點(diǎn)得到廣大科研人員的普遍認(rèn)可,成為當(dāng)前食品檢測(cè)中重要力量。與此同時(shí),國(guó)家也不斷加大投入和頒布相關(guān)法律、法規(guī)保障食品檢測(cè)技術(shù)的研究和應(yīng)用。相信不久的將來(lái),隨著我國(guó)科技的發(fā)展,在各方研究人員的共同努力下,生物技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用定會(huì)更加成熟,為我國(guó)的食品安全,為人們的生活造福。
參考文獻(xiàn)
[1]唐亞麗.生物芯片技術(shù)及其在食品營(yíng)養(yǎng)與安全檢測(cè)中的應(yīng)用[J].食品與機(jī)械,2010(5).
[2]劉彥輝.淺議生物技術(shù)在食品檢測(cè)方面的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息,2011(16).
[3]蘇二輝.表面等離子共振生物傳感技術(shù)在食品安全快速檢測(cè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2007(1).
[4]朱昊浩.基于生物技術(shù)的快速食品檢測(cè)研究動(dòng)態(tài)[J].科技資訊,2011(9).
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