现代生物技术方法精选(九篇)

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第1篇：现代生物技术方法范文

关键词：中药生物技术；教学方法

中图分类号：G642.4　文献标识码：A　文章编号：1672-979X(2011)09-0366-02

中药是我国传统医药的重要组成部分，在我国应用已有几千年的历史，是中国人民长期同疾病作斗争的经验总结，对中华民族的繁荣强盛做出了巨大的贡献。中药现代化是将传统中医药的优势特色与现代化科技相结合，适应当代社会发展需要的过程。在中药现代化进程中，生物技术正日益渗透到中药现代研究与生产的各领域。

进入21世纪以来，生物技术逐渐成为时代的主题，也成为各国争相发展的高新技术产业之一。随着生物技术相关产业的迅速发展，社会对生物技术类人才的需求也日益迫切。中药生物技术是利用现代生物技术的研究方法和手段，以解决中药生产和发展中某种具体问题为目的的学科，是生物技术与中药研究和生产密切结合的产物。由于其大量应用现代生物学的理论并综合利用了如生物化学、细胞和分子生物学、基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、化学工程等现代科学的研究方法和手段，被列入了高新技术的范畴。

遵循国家中药现代化的发展战略，暨南大学在中药学专业(本科)开设了《中药生物技术》课程，以介绍生物技术在中药研究与开发中的应用为宗旨。《中药生物技术》作为中药学专业学生的专业必修课，其特点是理论性和实践性较强。鉴于目前国内高校开设过此课程的较少，现将暨南大学《中药生物技术》课程组近年的教学实践作一报告。主要报告课程的设置目的、教学内容、教学模式等，以冀与同行专家学者讨论和磋商，进一步推动该课程体系的不断完善和发展。

1　选择合适的教材

利用生物技术实现中药现代化是目前研究的热点领域之一，相关的技术以及研究报告较多。但由于本课程为新兴领域和交叉学科，故相关的教学书籍较少。与《中药生物技术》课程直接相关的教材主要有：中国医药科技出版社出版的《中药生物技术》和《现代生物技术方法在中药现代化中的应用》；以及相关书籍，如华中师范大学出版社的《发酵工程》，中国农业大学出版社的《植物组织培养教程(第二版)》，化学工业出版社的《天然药物的生物转化》，暨南大学出版社的《天然药物化学成分生物合成概论》等。《中药生物技术》和《现代生物技术方法在中药现代化中的应用》两本教材较系统地介绍了生物技术在中药生产和研究中的应用，我们以此为主要参考书；其它几本参考书在发酵工程、植物组织培养以及生物转化等方面进行了深入探讨，具有较大的参考价值。通过考察近年的教学效果，认为选择上述教材和参考书是较为适宜的。

2　改革教学内容

现代生物技术包括发酵工程、酶工程、细胞工程、蛋白质工程和基因工程。目前在中药研究与生产方面应用较多的包括基因工程技术、发酵技术、植物细胞工程技术、生物转化技术和酶工程技术等。这些内容成为我们授课的重点，同时设计了相应的实验教学内容。

3　采用多媒体课件教学

多媒体教学是一种新的辅助教学方式，在很大程度上弥补了传统教学直观性和动感性等的不足，将学生带入一个形象、生动、具体的环境，使概念实体化；同时，采用多媒体课件增加了教学信息量，进一步完善和开发多媒体教学课件对于激发学生的学习兴趣，提高教学质量有着非常重要的意义。如，在“发酵技术在中药生产中的应用”一章中，教师先讲授发酵技术在中药生产中的应用，每种应用的具体实施，包括所用到的原理、材料、设备等。然后，让学生观看相关的视频，如人工蛹虫草的发酵生产等。这既使讲授的内容形象化、客观化，又提高了学生的学习兴趣。因此，在开发数字化教学平台的基础上，由教师开发了许多有关中药生物技术原理及实验的演示课件，对帮助学生形象地理解相关的教学内容，提高教学质量起到了积极的作用。

4　采用启发式教学法

教师在讲授课程中，如一直以教师为主导，学生很易分散注意力，甚至影响学习的兴趣。为了发挥学生的主体作用，充分调动学习的积极性和创造性，教师运用了“问答”模式的启发式教学方法。理论联系实际，提问与教学相关的问题以激发学生的学习积极性，培养其分析问题和解决问题的能力。如在讲述“植物基因工程”一章前教师提出以下问题：中药材中的活性成分含量往往都很低，如抗癌药物紫杉醇，其含量在原植物中只有万分之几至十万分之几[2-31，其供应远不能满足实际需求，如何提高其产量?可先让学生讨论，然后让学生带着问题听课。再如，在讲述“植物微繁殖与脱毒技术”一章前提出以下问题：很多中药材，特别是无性繁殖药材，都易受到一种或多种以上病原菌的周身感染。有病毒会减少作物的产量和品质，目前尚无药物可以治愈受病毒侵染的植物，如何脱毒?诸如此类的问题均与学习息息相关，可吸引学生的注意力，保持学习兴趣。

5　增设实验教学环节

《中药生物技术》是一门实践性较强的理论课，我们增设了相关的实验教学环节。由于实验教学学时有限，在实验内容选择上应既突出专业特色，又注重与课程内容的有机衔接。为此，我们精心设计了4项大型实验，“烟草愈伤组织的诱导、悬浮培养”、“长春花细胞生物反应器生产长春碱”、“何首乌试管苗、毛状根的继代培养”以及“何首乌毛状根生物转化外源化合物”。实验前教师先用多媒体课件做充分的分析，研究实验对象，准确描述实验原理、操作关键点等。通过多媒体课件的录像让学生得到更多的信息。录像比语言直观、形象，比图形真实，所包容的信息量大；实况视频又比动画包含更多的信息，取得了很好教学效果，加大了教学信息密度。如在“烟草愈伤组织的诱导、悬浮培养”实验中，烟草叶片消毒时间的把握，叶片愈伤面的创造，叶片切片的大小，叶片转移到培养基中的一系列无菌操作等较难把握，易致染菌率高，愈伤率低。针对这些情况，录制了此实验的教学多媒体视频课件，制作了分段视频并保存在硬盘或光盘中，作为原始素材。

6　小结

以上几点，是笔者从事《中药生物技术》这门课程教学的体会和总结，并借鉴了其他长期从事中药学专业课程教学同行的建议。教与学是互动发展的环节，只有教师长期探索新方法，才能不断提高学生学习知识的能力和兴趣，充分发挥学生学习的主动性、自觉性、探索性，才能更好的做到中药现代化、国际化，才能培养出新一代优秀的中药学高级专门人才。

参考文献

[1]余伯阳.中药生物技术[M].北京：中国医药科技出版社，2005：1-11.

第2篇：现代生物技术方法范文

关键词：园艺植物生物技术；课程建设；创新与优化

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）27-0144-02

一、引言

高等学校教育课程体系建设是提高本科教学水平以及本科生素质的有效手段。对于园艺植物生物技术课程而言，动手实验能力是进行课程体系建设必须具备的一项基本技能，良好的动手实验能力可以培养学生的创新性思维，有效提高课程质量。在这样的建设背景下，如何使学生在基本的教学大纲、教案设计以及课程开发与创新等方面掌握更多的理论知识，着实增强学生自身的动手实践能力，培养完善的课程体系机制是当前进行课程建设的关键所在。

二、《园艺植物生物技术》基本课程建设解读

1.园艺植物生物技术课程的开设背景。园艺植物是农作物的重要组成部分，在现实生活中，我们可以通过研究园艺植物的机理组成、基因结构、育种方法以及培育手段等对园艺植物进行系统的研究和控制，从而形成一套普遍的物种培育方法，为我国园艺行业的发展做出应有的贡献。另外，通过探索园艺植物生物技术在基因工程、细胞工程等领域的具体应用，深入研究园艺植物生物的病毒脱除与检测方法。通过掌握基本的病毒脱除技术有利于减少病毒对人体的侵害，减少农业化学物品的使用，实现安全生产与技术运用相结合。

2.生物技术发展简述。一般来说，生物技术指的是利用基因技术、细胞工程技术、发酵技术、微生物技术以及现代生物技术制造产品的过程以及所有技术的总和。现代生物技术起源于20世纪70年代，而园艺植物生物技术是现代生物技术的一个细小分支，由传统园艺学与现代生物技术交融而来，主要以园艺植物为建设素材，以生物技术为创造和改良对象。

3.课程体系建设创新的必要性。基因工程和细胞工程是园艺植物生物课程学习的主要内容。目前，园艺植物生物技术的发展步伐正在不断加快，随着植物生物技术的不断更新，课程建设体系的不断发展与完善，要想达到理想的教学目标，在教学建设中教学任务就显得尤为重要。因此，如何按照现有的学校应用型人才规划机制，培养一批专业技能高、实践能力强的高素质人才，着力打造综合性的课程培养体系，探索更加优化完善的教育教学模式是文章主要的研究方向和研究重点。

三、《园艺植物生物技术》整体课程设计

1.教学内容介绍。进入21世纪以来，园艺植物生物技术得到了广泛的应用与发展。作为农林院校园艺基础专业的重要基础课程，在一些新型课程设计上，例如分子生物学、植物基因工程等，课程体系和课程内容要根据具体的培养目标做出相应的改变和调整。目前，高校的园艺课程内容主要包括园艺植物细胞工程培养，园艺植物基因克隆技术，园艺植物组织培养与发展，园艺植物病毒脱除与检测，园艺植物基因分离与克隆以及园艺植物遗传转化载体的构建等。

2.教学目标。整体来讲，《园艺植物生物技术》是将现代生物技术与园艺植物研究有效结合的重要载体。学习本门课程要求学生在具体实践基础上，充分了解园艺植物生物技术的相关概念、研究内容、研究途径；理解园艺植物生物技术的基本发展原理；掌握园艺植物生物技术的相关操作方法并能应用于社会实践，着实提高运用现代生物技术进行园艺植物育种的能力。具体看来，学习本门课程的具体目标是加深学生对现代生物技术的理解；能够利用园艺植物生物技术所学知识，设计一些小实验解决遇到的生产或育种等问题，为从事生物学领域的相关研究奠定良好的理论与技术基础。

3.课程整体开发与系统应用。（1）基础课程建设。《园艺植物生物技术》课程是一门复杂的综合性课程，需要充足的课程时间加以学习，但是大多数学校分配的授课时间却是极其有限的。根据国家教学培养方案以及新型教育培养计划的发展要求，我校充分结合本专业学生的具体学习情况，经过不断地实验尝试，结合往常丰富的教学经验，将本门课程的学习时间调整为40学时，其中课堂讲授教学为24学时，实验课为16学时。在具体的教W实践中，由于植物遗传因子的转化与植物基因工程需要学生进行动手实践且该课程学习周期长、操作难度大，如果只采用教师课堂讲授的方法，那么课程本身的实践性就得不到有效发挥，将会影响学生对课程的具体理解和整体的教学效果，因此，学校采用教授与实验相结合的教学模式。另外，学校还设立了专门的文献搜集和实践讨论课程，旨在让学生们及时掌握植物生物技术发展的最新动态。（2）教学大纲的演变与完善。学校的课程指导大纲是课程教学的主要建设依据。为了更好地实现学校的教育发展目标，我们对学校的教学大纲进行了一次次的改良与完善，由之前注重理论课程设计到现在的实践导向性研究，着实增加学生田间作业的机会和对相关前沿文献的阅读与讨论，旨在让学生更好地掌握现代植物生物技术。

四、课程教学过程中的优化策略

第3篇：现代生物技术方法范文

关键词:生物技术;基因工程;细胞工程

现代生物技术的迅猛发展,成就非凡,推动着科学的进步,促进着经济的发展,改变着人类的生活与思维,影响着人类社会的发展进程。现代生物技术的成果越来越广泛地应用于医药、食品、能源、化工、轻工和环境保护等诸多领域。生物技术是21世纪高新技术革命的核心内容,具有巨大的经济效益及潜在的生产力。专家预测,到2010～2020年,生物技术产业将逐步成为世界经济体系的支柱产业之一。生物技术是以生命科学为基础,利用生物机体、生物系统创造新物种,并与工程原理相结合加工生产生物制品的综合性科学技术。现代生物技术则包括基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等领域。在我国的食品工业中,生物技术工业化产品占有相当大的比重;近年,酒类和新型发酵产品以及酿造产品的产值占食品工业总产值的17%。现代生物技术在食品发酵领域中有广阔市场和发展前景,本文主要阐述现代生物技术在食品发酵生产中的应用。

一、基因工程技术在食品发酵生产中的应用

基因工程技术是现代生物技术的核心内容,采用类似工程设计的方法,按照人类的特殊需要将具有遗传性的目的基因在离体条件下进行剪切、组合、拼接,再将人工重组的基因通过载体导入受体细胞,进行无性繁殖,并使目的基因在受体细胞中高速表达,产生出人类所需要的产品或组建成新的生物类型。

发酵工业的关键是优良菌株的获取,除选用常用的诱变、杂交和原生质体融合等传统方法外,还可与基因工程结合,进行改造生产菌种。

(一)改良面包酵母菌的性能

面包酵母是最早采用基因工程改造的食品微生物。将优良酶基因转入面包酵母菌中后,其含有的麦芽糖透性酶及麦芽糖的含量比普通面包酵母显著提高,面包加工中产生二氧化碳气体量提高,应用改良后的酵母菌种可生产出膨润松软的面包。

(二)改良酿酒酵母菌的性能

利用基因工程技术培育出新的酿酒酵母菌株,用以改进传统的酿酒工艺,并使之多样化。采用基因工程技术将大麦中的淀粉酶基因转入啤酒酵母中后,即可直接利用淀粉发酵,使生产流程缩短,工序简化,革新啤酒生产工艺。目前,已成功地选育出分解β-葡聚糖和分解糊精的啤酒酵母菌株、嗜杀啤酒酵母菌株,提高生香物质含量的啤酒酵母菌株。

(三)改良乳酸菌发酵剂的性能

乳酸菌是一类能代谢产生乳酸,降低发酵产品pH值的一类微生物。乳酸菌基因表达系统分为组成型表达和受控表达两种类型,其中受控表达系统包括糖诱导系统、Nisin诱导系统、pH诱导系统和噬菌体衍生系统。相对于乳酸乳球菌和嗜热链球菌而言,德氏乳杆菌的基因研究比较缺乏,但是已经发现质粒pN42和PJBL2用于构建德氏乳杆菌的克隆载体。有研究发现乳酸菌基因突变有2种方法:第一种方法涉及(同源或异源的)可独立复制的转座子,第二种方法是依赖于克隆的基因组DN断和染色体上的同源部位的重组整合而获得。通过基因工程得到的乳酸菌发酵剂具有优良的发酵性能,产双乙酰能力、蛋白水解能力、胞外多糖的稳定形成能力、抗杂菌和病原菌的能力较强。

二、细胞工程技术在食品发酵生产中的应用

细胞工程是生物工程主要组成之一,出现于20世纪70年代末至80年代初,是在细胞水平上改变细胞的遗传特性或通过大规模细胞培养以获得人们所需物质的技术过程。细胞工程主要有细胞培养、细胞融合及细胞代谢物的生产等。细胞融合是在外力(诱导剂或促融剂)作用下,使两个或两个以上的异源(种、属间)细胞或原生质体相互接触,从而发生膜融合、胞质融合和核融合并形成杂种细胞的现象。细胞融合技术是一种改良微生物发酵菌种的有效方法,主要用于改良微生物菌种特性、提高目的产物的产量、使菌种获得新的性状、合成新产物等。与基因工程技术结合,使对遗传物质进一步修饰提供了多样的可能性。例如日本味之素公司应用细胞融合技术使产生氨基酸的短杆菌杂交,获得比原产量高3倍的赖氨酸产生菌和苏氨酸高产新菌株。酿酒酵母和糖化酵母的种间杂交,分离子后代中个别菌株具有糖化和发酵的双重能力。日本国税厅酿造试验所用该技术获得了优良的高性能谢利酵母来酿制西班牙谢利白葡萄酒获得了成功。目前,微生物细胞融合的对象已扩展到酵母、霉菌、细菌、放线菌等多种微生物的种间以至属间,不断培育出用于各种领域的新菌种。

三、酶工程技术在食品发酵生产中的应用

酶是活细胞产生的具有高效催化功能、高度专一性和高度受控性的一类特殊生物催化剂。酶工程是现代生物技术的一个重要组成部分,酶工程又称酶反应技术,是在一定的生物反应器内,利用生物酶作为催化剂,使某些物质定向转化的工艺技术,包括酶的研制与生产,酶和细胞或细胞器的固定化技术,酶分子的修饰改造,以及生物传感器等。酶工程技术在发酵生产中主要用于两个方面,一是用酶技术处理发酵原料,有利于发酵过程的进行。如啤酒酿制过程,主要原料麦芽的质量欠佳或大麦、大米等辅助原料使用量较大时,会造成淀粉酶、俘一葡聚糖酶、纤维素酶的活力不足,使糖化不充分、蛋白质降解不足,从而减慢发酵速度,影响啤酒的风味和收率。使用微生物淀粉酶、蛋白酶、一葡聚糖酶等制剂,可补充麦芽中酶活力不足的缺陷,提高麦汁的可发酵度和麦汁糖化的组分,缩短糖化时间,减少麦皮中色素、单宁等不良杂质在糖化过程中浸出,从而降低麦汁色泽。二是用酶来处理发酵菌种的代谢产物,缩短发酵过程,促进发酵风味的形成。啤酒中的双乙酰是影响啤酒风味的主要因素,是判断啤酒成熟的主要指标。当啤酒中双乙酰的浓度超过阈值时,就会产生一种不愉快的馊酸味。双乙酰是由酵母繁殖时生成的α-乙酰乳酸和α-乙酰羟基丁酸氧化脱羧而成的,一般在啤酒发酵后期还原双乙酰需要约5～10d的时间。崔进梅等报道,发酵罐中加入α-乙酰乳酸脱羧酶能催化α-乙酰乳酸直接形成羧基丁酮,可缩短发酵周期,减少双乙酰含量。

四、小结

在食品发酵生产中应用生物技术可以提高发酵剂的性能,缩短发酵周期,丰富发酵制品的种类。不仅提高了产品档次和附加值,生产出符合不同消费者需要的保健制品,而且在有利于加速食品加工业的发展。随着生化技术的日益发展,相信会开发出更多物美价廉的发酵制品,使生物加工技术在食品发酵工业中的应用更加广泛。

参考文献

[1]赵志华,岳田利等.现代生物技术在乳品工业中的应用研究[J].生物技术通报.2006,04:78-80.

[2]王春荣,王兴国等.现代生物技术与食品工业[J].山东食品科技.2004,07:31.

[3]徐成勇,郭本恒等.酸奶发酵剂和乳酸菌生物技术育种[J].中国生物工程杂志.2004,(7):27.

第4篇：现代生物技术方法范文

关键词：畜牧；生物技术；应用

中图分类号：S8-1 文献标识码：B 文章编号：1007-273X（2016）02-0046-01

生物技术也称为生物工程，是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，按照预先设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的的一门学科。

近年来，现代生物技术领域的研究和开发，取得了显著的成绩。目前，大量与人类健康和动物健康密切相关的基因都已得到克隆和表达，诸如胰岛素、生长激素、细胞因子、及多种单克隆抗体等基因工程药物已正式生产，并应用于实践。现代生物技术在畜牧兽医生产方面发挥了十分重要的作用。

1 现代生物技术的发展趋势

现代生物技术已在农业、医药、轻工业、食品、环保、海洋、和能源等许多方面得到广泛地应用，同时医药生物技术、农业生物技术等一些新型产业正在迅速兴起。现代生物技术的发展趋势主要体现在下列几个方面[1]。

（1）基因操作技术日新月异，不断完善。

（2）转基因植物和动物取得重大突破。现代生物技术给农业和畜牧业带来新的飞跃。

（3）阐明生物体基因组及其编码蛋白质的结构与功能是当今生命科学发展的一个主流方向。

（4）蛋白质工程是基因工程的发展，它将分子生物学、结构生物学、计算机技术结合起来，形成了一门高度综合的学科。

（5）国际上信息技术的飞速发展渗透到生命科学领域中，形成了引人注目、用途广泛的生物信息学。

2 现代生物技术在畜牧生产上的应用

2.1 转基因动物

要改善家畜和家禽的遗传性能，如产奶量、产毛品质、增重快慢、产蛋频率等，人们往往需要多代杂交选择，最后培育出高产的动物品种。这种传统的育种方法尽管费时而且费用昂贵，效果也很好。然而这种方法的不足之处是一旦育成了一个较好的品种，再想要通过杂交引入其他新的遗传性状就非常困难。因为带有有益遗传性状的品种可能同时也携带有一些有害基因。因此，又需要重新进行多带杂交和严格选择。

随着现代生物技术的发展，传统的杂交选择法的各种缺陷就日益明显，而现代分子育种技术却显示出越来越强大的生命力。通过运用DNA导入细胞的技术，结合从细胞中分离出细胞核到去核卵母细胞中的核移植方法，把单个有功能的基因或基因簇插入到高等生物的染色体中去，并在其中表达。完成这项工作需要采取以下几个步骤：①将克隆的外源基因注射到一个受精卵的细胞核中；②接种后的受精卵移植到雌性受体的子宫，使其顺利完成胚胎发育；③移植后的受精卵生长发育为后代，其中的部分后代其细胞中都携带有转入的外源基因；④利用这些能产生外源蛋白的动物作为种畜或种禽，培育新的纯合系。举例来说，如果转入的外源基因其编码产物具有促进生长的功能，那么携带了这一基因的动物就有可能生长得快，饲料报酬一旦提高，就会大大降低生产成本。人们把转入了外源基因的动物称为转基因动物，其导入的基因成为转入基因[2]。

完整的动物模型可以模拟人类疾病的起始和发展，并为测试各种可能的治疗方案提供了一个有效的系统。利用转基因动物科学家们已建立起各种人类遗传病的鼠模型。在育种方面，利用转基因技术可以研究出高产奶牛，可以让羊产出具有人奶性质的高营养的羊奶，还可以研究出具有抗病能力的品系来等。

2.2 克隆动物

克隆动物是指不经过生殖细胞而直接由体细胞获得新的个体。1997年2月23日，世界上第一只来源于体细胞的、通过克隆方式获得的克隆羊――多莉诞生了。英国科学家们先从一头六岁的芬兰母羊的乳腺中取出一个细胞，并在体外繁殖成为一个细胞系。从用药物刺激大量排卵的苏格兰黑面母羊体内取出卵细胞，移出卵细胞的细胞核，并将样乳腺细胞与无核的卵细胞融合，并开始增殖。将移核后开始发育的卵细胞植入第三头母羊（即代孕母羊）的子宫，最终产下发育完全的羔羊，这就是闻名全世界的克隆羊多莉[1]。

从实际应用角度上讲，克隆动物技术的成熟对于动物资源的种质保存，尽可能多地保存生物圈内的生物多样性具有重要意义。克隆动物对培育优良物种也有重要意义。人们认为，克隆动物至少可以从生产移植器官、培育优良畜禽品种、利用动物作为生物反应器、生产药物和提供实验动物等几个方面造福于人类。

3 小结

现代生物技术在近二十年的发展中受到了全世界的普遍关注，一方面是由于现代生物技术发展迅速，用途广泛；另一方面是由于现代生物技术具有其他技术所无法比拟的优越性，即可持续发展。面对人口膨胀、资源枯竭、环境污染……等一系列直接关系到整个人类生死存亡的严重问题，人们越来越深切地认识到了发展具有可持续发展的新技术、新产业的必要性和紧迫性。由于生物技术是以生物（动物、植物、微生物、培养细胞等）为原料生产的，因此其原料具有再生性，同时利用生物技术系统生产产品产生的污染也很少，对环境的破坏性很小或几乎没有，重组微生物甚至还可以消除环境中的污染。鉴于生物技术产业的以上特点，清洁、经济的生物技术必然在二十一世纪获得更大的发展[2]。

参考文献：

第5篇：现代生物技术方法范文

关键词：生物技术；无机非金属材料；应用前景

在本世纪70年代， 逐步发展形成的现代生物技术（ 亦称生物工程技术）， 从广义上说， 它包括人类对动物、植物以及微生物有目的利用、控制和改造。随后80年代， 美国和口本便分别召开了 “用生物方法合成材料”和“使用生物技术创制新材料”等专题学术研公寸会。由此可见， 现代生物技术在材料学与上程中的应用前景颇为看好。例如现代生物技术在金属材料行业中的系统应用已经成功地形成生物冶金分支学科。所谓生物冶金或称细菌冶金， 即细菌萃取金属或生物浸出金属， 是一种利用细菌的氧化作用把不溶性金属化合物转变成可溶性化合物， 再用湿法冶金从溶液中回收金属的方法。又如开发研究生物降解高分子材料， 及时防止和解决当今世界上极为严重的“白色污染”的决定性措施， 亦是现代生物技术在有机高分子材料行业中的应用热点。至于现代生物技术在尤机非金属材料行业的应用前景， 是又可望又可即的。

1 生物提纯硅酸盐矿物原料

生物提纯是指现代生物技术利用生物浸出法在非金属矿选矿过程中的应用。这种技术的应用原理主要就是利用微生物能够让金属矿物进行液化的功能， 使得生物技术在矿物融滤过程中得到广泛的应用。由于这些铁杂质一般都以黄铁矿的形态存在于硅酸矿物质中， 人们可以利用氧化铁硫杆菌和其他菌类对黄铁矿变成可溶性化合物， 在形成这一反应时。根据调查显示， 这种真菌可以对高岭土壤中铁的含量至少降低4 %左右， 并且让高岭土的白亮度有很大的提高， 这成为陶瓷和造纸行业产品的质量关键的因素。根据上述分析， 现代生物技术将会为硅酸盐矿物原料。

2生物矿化过程

生物矿化过程是在一定的细菌分泌和特殊机质的作用下的成矿过程， 也是在特定的机质下长成晶体结构。以珍珠贝的珍珠层为例， 珍珠层的结构是由霞石的碳酸钙晶体组成， 并在这种情况下形成了大小不一的螺旋形， 由于这种基质的网络结构中存在不规则的钙物质， 能够使碳酸钙在一定的距离成核并且按照自身的生长规律形成霞石螺旋。碳酸钙的生物矿化过程既是一个化学过程， 也是一个生物过程，这是两者共同作用过程的结果。日本研究人员还培育出一种海藻和一种单胞藻， 它们都可以联系生产处石灰石颗粒， 每天这些形状的石灰石最佳生产率为15毫克每升和90 毫克每升， 并可以对回收后的细胞进行再生产。根据上述材料表明， 人类可以在人工手段下实现细胞固定化技术， 并利用生物的成矿能录生产石灰石质纳木材料和生物装饰材料， 也可能利用生物的成矿功能进行复合材料的生产。

3 用稻壳制备高纯度高性能碳化硅

从仿生学的角度来看， 人们可以利用稻壳制造出高浓度、高性能的碳化硅。主要的步骤为： 首先， 将稻壳进行碳化， 使稻壳中的纤维素进行分解， 形成不定性碳化物； 其次， 在还原性和惰性的条件下， 对稻壳进行高文炼烧下形成碳化硅。在稻壳中所存在的二氧化硅凝胶会与多糖基质进行紧密的结合， 多糖的谈话会在二氧化硅的表层发生， 并且二氧化硅一直处于高化学活性的多孔和微粒状态下， 因此， 在对它进行炼烧时，可以最快速度与二氧化硅产生反应。德国的一位建筑师利用自己设计的一种水下装置放到海中， 在经过两到三个月的时间用过海藻作用可以产生2 5尺长、五尺宽、2寸厚的生物大理石材料板。近期， 日本的工业技术研究所成功利用稻壳制备出碳化硅的新工艺， 这种技术与原来的硅石和煤气还原法相比， 同时达到了降低成本和实现了对稻壳的最大利用。在稻壳中存在碳、二氧化硅等有效化学成分， 这就具备了形成碳化硅的先决条件， 但是一旦在发生反应时磷成分过多时， 就无法形成碳化硅， 那么就必须研究减少磷产生的方法。这种工艺的原理是以弱酸性缓冲剂进行爆破性处理， 在多种酶的作用下可以溶出碳， 然后再对其进行氧化处理， 在无氧加热条件下形成高浓度、高性能的碳化硅。

4 生物混凝土

在很早以前， 我国就应经学会利用存在于粘土中的细菌对粘土进行发酵来增强它的可塑性。目前， 我国很多学者都预言几千年后老鼠建造洞穴的材料将用比混凝土还牢固的白蚁排泄物。这种材料是天然的高分子非金属材料的符合混凝土， 也是细菌作用下形成的生物混凝土。与此同时， 在日本也有相关报道曾预言提出这种单材质发酵技术的应用。新型生物混凝土具有多层结构：第一层是防水层，能够防止雨水渗入，避免对建筑结构造成破坏；第二层是生物层，能够收集雨水以供植物生长，例如它可以为微型藻类、菌类、地衣和苔藓等提供天然生物屏障；第三层是覆盖层，能够让雨水通过这一层渗入生物层，并可防止水分流失。与传统混凝土相比，这种新产品的最大优势是既能吸收二氧化碳，改善城市环境空气质量；又可美化墙体，改变城市色彩单一的外观面貌；还能提升建筑物的保温性，降低能源消耗。

5 生物铁氧体功能陶瓷材料

在常温条件下， 可以利用海洋水中想磁性细菌合成比较均匀的磁性微粒， 磁性微粒通常情况下也被称为生物铁氧体功能陶瓷材料， 它与人工制成的磁微粒材料相比， 它的表面积比较大， 而且表面部位被坚硬的有机薄膜覆盖， 在这种情况下很难将铁浸。

6 结语

将现代生物技术应用到非金属材料领域中比较重要的工程， 这也将大大推动生物非金属材料工业的发展和进步。我们必须积极探索现代生物技术的作用， 抓住现代生物技术的特点， 现代生物技术作为一种低能耗、高效益的新兴技术， 必将在非金属材料领域大面积的应用， 以推动我国经济和科技的发展。

参考文献：

[1]朱跃钊，卢定强，万红贵，韦萍，周华，欧阳平凯. 工业生物技术的研究现状与发展趋势[J]. 化工学报，2004（12）.

[2]王大博，孙艳艳.浅谈我国无机非金属材料的应用与发展[J]. 黑龙江科技信息，2011（13）.

第6篇：现代生物技术方法范文

关键词：食品检测　生物技术　应用

食品安全问题是由于食品中含有毒、有害物质，对人体健康产生危害而造成的公共卫生问题。近年来，食品安全问题已成为人们普遍关注的社会热点问题，引起了政府和公众的广泛重视。目前，国内的食品安全问题的产生既有政府监管不严、制度体系不完全的原因，也有食品检测技术不够科学先进的原因。随着食品工业的快速发展，对食品检测技术提出了更高的要求，传统分析方法难以满足当前食品检测的需要，灵敏度高、特异性强、简便快捷的生物技术逐渐在食品检测领域大放异彩，文章将对此进行详细论述。

一、生物技术概述

生物技术是利用生物有机体及其组成部分，或是利用其组织、细胞、酶来合成、转化、降解，从而实现生产产品等目的的技术。生物技术在食品领域的应用已经有几百年的历史，从最初的面包、酱油生产，如今已延伸到食品领域的各个方面，得到了长足的发展和不断的完善。现代生物技术是建立在细胞生物学等学科基础之上的高科技技术，包括细胞工程、酶工程、基因工程、发酵工程等诸多类技术。细胞工程是以动物、植物细胞及细胞融合技术为基础的一类生物技术，主要用于食品生产；酶工程是通过特定细胞酶来控制食品生产过程中的物质转化；基因工程是通过重组基因来改造食品生物特性，起到生产特殊产品的作用；食品发酵技术如今已发展为发酵工程学，用于预定食品及成分的生产。

二、生物技术在食品检测中的应用

生物技术在食品检测中的应用，表现在食品中微生物、转基因成分等对人体有毒有害物质的检测。例如借助细菌学、血清学方法可以检测食品中是否含有致病菌，但是这些传统生物技术方法操作繁琐，耗时较长，目前应用更多的是操作简便、快捷且精准的生物芯片、胶体金免疫层技术、PCR技术、酶联免疫吸附法、基因探针等生物技术。

1.生物芯片的应用

生物芯片技术是建立在现代生物化学、物理化学、计算机科学等诸多学科交叉的基础上的，检测原理是利用生物分子间的抗原、抗体等亲和反应或碱基对互补杂交，检测、分析样品中的成分。由于生物芯片技术可在小面积内对多种生物分子进行并行检测分析，分析量很大，因而检测效率较高，检测结果具有很好的可比性。

生物芯片包括基因芯片和蛋白质芯片。基因芯片是将基因探针固化在检测工具表面，利用软件分析检测工具与样品间发生的基因杂交信息，从而检测出遗传信息。基因芯片可同时进行定性定量检测，能够快速检测分析大量序列的杂交信息。蛋白质芯片的原理则是利用生物分子间的特异性结合来测定样品成分，具体操作与基因芯片技术类似。基于基因芯片和蛋白质芯片的原理及特点，生物芯片技术通常用于转基因食品、原料、病原微生物的检测。

2.胶体金免疫层技术的应用

一直以来，胶体金免疫层技术在医学领域得到了广泛的应用，近年来逐渐应用于食品检测领域。胶体金免疫层技术具有操作简单、耗时较短等优势，一般需要定性分析或半定量分析，主要用于有害微生物、药物残留、违禁药物的检测。该技术用于有害微生物的检测较多，例如检测食品中是否含有大肠杆菌、沙门氏菌、霍乱弧菌等致病菌，较为常见的检测方法是双抗体夹心法；用于药物残留的检测是通过制得的抗体抗原与药物残留反应来分析食品中是否含有黄曲霉毒素、磺胺类药物、氯霉素等残留；用于违禁药物的检测一般是利用竞争免疫层析法来分析食品中是否含有罂粟碱、吗啡等物质。目前国内应用胶体金免疫层技术仍处于初级阶段，尚未投入广泛的应用，还有待新型免疫层析产品的开发、研制。

3.PCR技术的应用

PCR技术是上世纪八十年代产生的一种技术，借助体外扩增DNA来实现转基因食品以及病原微生物的检测。传统PCR技术早于1992年便用于病原菌的检测，但直到近年来才得到广泛应用，目前可用于检测沙门氏菌、肠出血性大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等。但在实际应用中，传统技术存在一些缺陷，无法定量检测，而且存在死细菌的环境下检测结果不准确，难以检测微生物毒素，因此在传统技术的基础上经过一系列改进和技术融合产生了多种改进的PCR技术，包括实时定量的PCR技术、PCR―DGGE技术、巢式及半巢式PCR技术等。定时定量的PCR技术是在传统技术中加荧光基团来实现实时检测，能够做定量分析，主要应用于检测外源基因污染、病原微生物、掺假量等，例如检测葡萄中的曲霉菌、肉骨粉中的牛羊源成分。PCR―DGGE技术在传统PCR技术基础上结合变性梯度凝胶电泳技术，不仅特异性强，而且敏感度高。巢式及半巢式PCR技术通过设计两对或1对半引物来降低假阳性结果的产生，使检测下限大幅度下降，检测结果通常无需其他方法再验证。

4.酶联免疫吸附法的应用

酶联免疫吸附法是利用免疫或酶促反应来进行食品检测，具有操作简便、特异性强、耗时短、灵活、可批量检测的优势。酶联免疫吸附法用于有毒有害物质的检测比常规培养法耗时少三至四天，而且无需特殊设备支持，结果易于观察辨别，样品易于保存，例如有研究用该法检测牛奶中的沙门氏菌敏感性100%、特异性99.7%，检测时间不超过3天，因而广泛应用在黄曲霉毒素等毒素检测、残留药物检测、过敏原检测、生理活性物质检测、转基因食品检测等领域。

5.DNA探针技术的应用

DNA探针技术利用碱基对结合原理制成DNA探针，能够检测样品中的碱基序列，从而判定样品基因序列。由于该技术操作简便，而且检测结果精确度高，应用十分广泛，通常用于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等检测。DNA探针技术主要有异相杂交和同相杂交两种技术，其关键在于针对检测目标构建相应的DNA探针，只有DNA探针的基因序列具有针对性和特异性，方能取得理想的检测结果。

三、结语

近年来，随着生物技术的发展和进步，其在食品安全领域发挥了越来越重要的作用，在食品检测的各个方面得到了广泛的应用。然而虽然生物技术普遍具有成本低、操作简便、效率高、特异性高等优势，但是在实际应用中各种生物检测技术均存在自身的局限性，需要结合实际需要灵活选择、搭配。为了更好的提高食品检测水平，解决食品安全问题，还需要开发新的生物检测技术和方法，对现有技术方法不断进行优化，这需要相关领域的专家学者持续不懈的努力

参考文献

[1]谢修志.生物技术在食品检测方面的应用[J]．生物技术通报．2010（1）．

[2]唐亚丽.生物芯片技术及其在食品营养与安全检测中的应用[J]．食品与机械，2010（5）．

[3]刘彦辉.浅议生物技术在食品检测方面的应用[J]．黑龙江科技信息，2011（16）．

[4]胡朝晖.生物传感技术在食品生物安全检测中的应用[J]．现代生物医学进展，2009（17）．

[5]吴彤.现代生物技术在食品检测领域中的应用[J]．大众标准化，201l（S1）．

[6]张奇志.DNA探针和　PCR技术在食品检测中的应用[J]．广东农工商职业技术学院学报．2007（23）．

第7篇：现代生物技术方法范文

关键词：现代生物技术；教学改革；创新能力

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）39-0057-02

现代生物技术诞生于20世纪70年代，是一门具有广阔应用前景的新兴学科。近年来，随着生命科学理论的快速发展和实验方法的不断创新和改进，现代生物技术在揭示生命本质、物种的定向改造、新产品开发、生态环境保护及疾病治疗等方面发挥着巨大作用。生物技术这一新生事物正迅速渗透到我们日常生活的各个方面，通过这门课程的学习，使学生从分子水平理解生命的本质，对构建学生的理论知识结构体系，提高知识的实际应用能力具有重要意义。但是，由于现代生物技术教学涉及的内容广泛、抽象，与生物化学、分子生物学、分子遗传学、微生物学及各种工程技术紧密联系，其新理论新技术发展迅速，传统的以教材和大纲为基础，以课堂讲授为主、实验为辅的教学方法无法跟上本学科发展的步伐。因此，如何根据本课程的特点，探索新的教学方法，提高课堂教学效率，使学生了解现代生物技术最新的进展，是我们每个老师必须不断思考的问题。根据现代生物技术发展快、综合性强、涉及领域广的特点，结合教学大纲的要求，我们从厚基础、强理论、重应用的教学原则出发，对现代生物技术的教学改革进行初步探索，并已初见成效。

一、以“有用、有效、先进”作为教学改革的指导思想

近年来，培养学生的职业核心能力（core competencies）成为世界范围内职业教育关注和重点投入的一个范畴，世界各国特别是发达国家纷纷采取了有力措施加以开发和培养。大学生应是高素质、高水平人才的代表，但是，在我们大学教育中存在着人才培养模式单一，学生眼高手低，独自解决问题的能力差，所学知识与社会需要脱节等问题。因此造成了毕业生就业难而好多岗位却无人干的矛盾。要解决以上问题，需要我们大学的教学积极地去适应社会发展的需求，使我们培养的学生能“用得其所”，不但先进，还要有用、有效。现代生物技术上游工程以基因工程为主要内容，是生物技术的实验室研究阶段，属于应用基础研究，下游工程是生物技术的扩大生产，加工应用阶段，使经改造的新产品能达到商品化、工程化、企业化，进而创造相应的效益。因此生物技术是一门理论、实验和应用相结合的综合性很强的学科，既要重视学生的理论教学，更要注重学生实验原理和操作技术等能力的培养，改变过去老师讲、学生听的填鸭式教学，引导学生理论和实践结合，达到学以致用的目的。另外，让学生根据所学知识，走出校门，到企业、农村、医院去寻找与生物技术有关的技术和产品，让学生观察比较现代生物技术使我们的生活发生了哪些改变，进而认识到学习本课程的重要意义，激发学生的学习兴趣，提高其主观能动性和自信心。

二、坚持“以学生为中心”的教学理念

学生是学习的主体，是教师的直接服务对象。在一个教学班中，学生在知识理解、实验操作及师生沟通等方面存在差异。因此在教学的各个环节中都要着眼于学生的不同水平和接受能力，有针对性地教学，对于接受慢的要给予鼓励，单独辅导。同时针对生物技术课程应用性强的特点，增加讨论课的比重。如将生物技术在农业、食品、环保、医药等领域的应用及转基因食品安全问题等内容模块化，让学生分组查阅资料、拟定讨论提纲，然后到课堂讲授。大家对所讲内容进行讨论，提出各自的观点，使学生由被动的学，变成主动的讲，既感受传授知识的乐趣与不易，也训练了阅读、整理资料的能力，还增加了学生互助团结的气氛，使其更有信心投入到学习中来。

三、现代生物技术课程教学改革的措施

1.注重第一次课的准备和讲授，激发学生对本课程的学习兴趣。第一次课主要包括绪论的讲授和课程信息介绍，它就好像是老师和学生初次见面递出的一张名片，绪论讲解把本课程的主要研究内容和成果展示给大家，课程信息介绍使学生了解教学的目的和任务、重点和难点，应读哪些参考读资料。通过第一次讲授，使学生从已知世界中寻找课程的最佳切入点，从实际需要中寻找与课程的最佳结合点。绪论既包括了生物技术的起源与发展过程，又展现了现代生物技术的重要地位和意义，以及最新的研究成果和发展动态。因此在讲授时以生物技术已取得的某些重大的或和我们生活中能接触到的相关成果来激发学生的学习兴趣，由此激发学生对本门课程的学习兴趣和学习自觉性，为今后的教学奠定良好的基础。

2.加强实验课的教学。以实验室现有的条件为基础，按“重视基本技能，开出经典实验，增加综合性、开创性实验内容”的原则对实验进行整合、归类，加大了综合提高性实验的比例。让学生根据自己的兴趣和发展方向，结合生物技术的“五大工程”，自主设计实验，采用开放实验室的方式，学生自主完成。如考研的学生注重基本理论的学习，加强基因工程实验的设计和操作，掌握基因克隆、基因定向改造、PCR技术、荧光定量PCR技术等实验技能及其在未来科研中的应用。就业方向的同学以应用性实验为主，如设计细胞工程实验，让学生进行愈伤组织培养及植株再生，观察植物如何从一个细胞成长为完整的植株，深刻理解植物细胞的全能性。发酵工程实验让学生学习米酒、酸奶的制作，学习发酵的原理及发酵罐的使用，从自己生产的产品中获得成就感。在整个实验过程中，以学生为主体，老师协助指导的方式，由此提高学生的独立思考、操作和协作能力，培养学生的互助合作精神，增强学生之间的感情。

3.加强教学与科研的互动，把现代生物技术的最新成果引入教学中。教学与科研互动是本科院校的重要特征，科研是知识和技术创新的基本途径，是新知识的源泉。在多年的教学实践中我们发现，生物技术相关教材编写的全面性和编写速度远远跟不上该领域的发展速度，而课题研究中所使用的往往是较先进的思路和技术手段，因此在保证学生系统掌握现代生物技术基本理论和实验的基础上，时刻关注该领域的发展前沿和热点问题，归纳整理，在自己教案相关章节的讲授过程中补充进去。例如在讲授核酸分离纯化时，除了传统的提取方法外，结合本院省级实验示范中心的罗氏高通量核酸纯化系统，介绍高通量核酸纯化系统的工作原理；讲授普通PCR的原理时，结合自己科研中基因表达的定量检测，介绍荧光定量PCR原理；讲授DNA双脱氧测序和化学降解法测序时，对最新的Roche454测序技术，Illumina Solexa测序技术和ABI的SOLiD测序技术等高通量测序技术进行介绍，并展示自己科研中所克隆新基因测序的结果并对结果进行分析，把抽象的DNA序列形象化；在讲授高等植物基因工程这部分内容时，把自己课题中从“基因克隆、表达载体构建、植物转化、获得相应表型的转基因植株”的整个过程的图片完整地展示给学生，使学生对神秘的转基因技术有了感性认识。同时吸收有科研兴趣的优秀学生参与到教师的科研中来，使学生的毕业论文（设计）与教师的课题相结合，增强学生的科研意识和创新能力。另外老师要带领学生走出校门，深入工厂、田间，了解生产中的实际问题，大大培养学生理论与实践结合，解决实际问题的能力，真正实现“用得其所”的创新教育模式。

四、对现代生物技术教学改革的展望

现代生物技术作为生物专业学生的专业选修课，与其他学科联系紧密，涉及面广，发展迅速。如何适应该领域日新月异的发展是我们需要思考和急待解决的问题。近年来，我们在本科教学改革中不断进行探索，增加实验课的比重，并在某些部分引入英文原版教材的内容，避免了课本翻译造成知识时间差，将最前沿的热点问题和重大科技成果及时补充到教学内容中来。同时，在本科教学中，由浅入深地选择有代表性的英语文献，从科普到专业，与学生一起阅读、讨论，由此拓宽学生的专业知识面、启迪思维，增强独立思考的能力，培养创新意识。通过两届学生的教学改革发现，新教学方法能激发学生学习的主观能动性，学生反应良好，可以继续推进发展。

总之，由应试教育变为能力培养是现代大学教育的首要任务。我们应增加讨论课和实践课，使老师和学生尽可能地面对面地讨论甚至争论，使学生由被动接受变为主动思考。我们的教育目的是培养能独立思考、具有活跃创新能力的现代社会需要的应用型人才，眼高手低、高分低能必将被淘汰。

参考文献：

[1]陈智武，陈珠琳，吴光皎.浅谈普通高校大学生职业核心能力的培养[J].法制与社会，2008，09（中）.

[2]张玲.生物技术专业实践教学改革的探索[J].高教研究，2005，（2）.

第8篇：现代生物技术方法范文

关键词：环境生物技术,微生物,生物净化,生物修复,生物降解,反应器

环境生物技术(environmental biotechnology)是利用生物的生理活动，高效净化污染环境以及将污染物转化为资源的人工技术系统。作为一门新型的边缘学科，主要涉及生物技术、工程学、环境学和生态学等学科，不仅包含了生物技术所有的特点，还融合了环境污染防治以及其他工程技术, 其核心是微生物学过程［1］。它是近20年来产生的一门多学科相互渗透的新兴边缘学科,环境生物技术可以按技术难易划分为三类［2］ 第一类是指以分子生物学技术为主体,以基因工程为主导的污染控制与监测技术,包括构建降解杀虫剂、除草剂、多环芳烃类化合物等污染物的高效基因工程菌,创造抗污染型转基因植物等。第二类是以目前大量应用的经过改革与创新的生物处理技术,如生物流化床法、上流式厌氧甲烷发酵法和变形活性污泥法等等。 第三类包括：生物稳定塘、人工湿地和污染控制资源化生态工程等自然净化系统。 本文仅讨论后两种环境生物技术。

1.环境生物技术的特点

作为高新技术之一的生物技术用于污染治理已有悠久的历史。但是,由现代生物技术和环境工程技术相结合的环境生物技术,是20世纪 80年代才诞生于欧美地区［3］。 环境生物技术是21世纪国际生物技术的一大热点领域,它将在环境治理上发挥着重要的作用。环境生物技术产生、发展及演变与一系列的环境污染问题有着密切的联系。 近年来,随着细胞融合技术、基因工程技术、分子生物技术等的发展,环境生物技术得到了进一步的发展。生物与环境之间既有对立的一面,又有统一的一面,生物体靠体内调节和变异来适应环境变化,同时通过自身来影响和改变环境。 环境生物技术拥有许多其他方法不可比拟的优势,如微生物对各类污染物均有较强、较快的适应性,并可将其作为代谢底物降解和转化,具有效果好、运行费用低、无二次污染等优势。用生物方法处理污染物的最终产物大都是无毒无害、稳定的物质,如二氧化碳、水、氮气和甲烷等,通常可一步到位,避免了污染物的多次转移,因此它又是一种消除污染安全而彻底的手段。另外,生物处理技术的产物或副产品,大多可以较快生物降解的,并可作为资源加以利用,有助于把人类活动产生的环境污染减到最小程度。生物技术还易于进行大规模操作,一些生物曝气池、生物滤池的容积之大,也是其他工艺望尘莫及的。 生物方法还可以就地利用天然水塘或土壤层作为污染物处理场所,这可大大降低处理费用。因此生物技术在环境领域的应用将是势不可挡的。 环境生物技术具有深远的发展前景,特别是对于寻求用低成本解决环境问题的发展中国家具有极大潜力。

目前，环境生物技术在废水处理、废气处理、环境监测、污染检测和补救、毒性鉴别等诸多领域的应用研究已经开始进行［4］ ,有些也已取得了初步成果，但是环境生物技术的潜在优势还远没有引起人们的重视。

2 环境生物技术的应用

生物技术在环境方面的应用主要有：用植物和微生物清除环境污染物、毒物；用生物传感器监测污染；用微生物杀虫剂代替化学杀虫剂等。运用环境生物技术进行水污染治理，是目前采用的主要技术措施，它具有以下优点： ①生物既具有很强的吸附力，又具有良好的沉降性,处理效果好； ②生物具有很强的降解能力，处理效率高； ③可处理水量大,方法成熟； ④成本低,无二次污染。 生物法在处理污水时所起的重要作用已受到关注,它在环保领域中的应用还有待于进一步研究和拓展，以下几点是环境生物技术在环境污染治理方面的具体应用。

2.1生物修复

有毒化学品尤其是石油、有机氯化物、化学聚合物等造成的污染已成为世界性问题,在各种清除污染物的技术中，生物修复是最有前途的技术之一。 生物修复即生物除污，是指生物特别是微生物催化降解有机污染物，从而修复被污染的环境、消除环境中的污染物或修复由于对生态系统管理不善造成的损害的一个受控或自发进行的过程。不同类型的生物都有不同的生物除污作用。例如：利用植物吸收污染物(植物除污) 是一个正在兴起的研究领域。 植物修复技术是以植物忍耐和超量积累某种和某些化学元素的理论为基础,利用植物及其共存微生物体系清除环境中的污染物的一门环境污染治理技术［5］ 。

2.2 生物监测

传统的环境监测以化学分析用成熟的仪器为主,当代生物技术发展了生物监测为主的新手段,如通过测定微生物的酶和细胞基因等监测环境的变化。 目前研究较多的有生物发光菌、卤素呼吸菌、苯乙烯降解菌等,主要监测水体中的有害物质和海水中藻类的爆发。

2.3 微生物降解技术

微生物对污染物质的代谢、转化及降解作用,是当今环境污染控制研究中最活跃的领域之一。 许多微生物和原生动物可以净化废水，传统的生物处理技术大多是对自然生长的微生物群体加以驯化、繁殖利用，对污染物的降解水平较低。 20世纪70年代以来，针对一些特定的有毒废水或成分单一的高浓度有机废水,已选育出具有较高降解活性的菌种,并进行纯培养后用于废水处理，已初步显示出一定的优越性，成为近年来利用生物处理废水的一种常用方法。微生物在废水处理中的特殊作用将不断得到挖潜,而且用微生物来处理环境污染物是一种安全、经济的方法。

2.4 生物发酵技术

生物发酵工程涉及最早的领域是废水生物处理。目前关注的生物发酵技术主要有： ①水解- 好氧生物处理法( H/ O 法) ,其特点是将厌氧过程控制在水解和酸化阶段。用H/ O 法处理表面活性剂废水、焦化废水和印染废水等难降解工业废水,其效果十分显著,COD 去除率较常规法提高20 %～30 %；处理城市污水时,其出水COD 浓度

2.5 生物强化处理技术

为了提高废水处理的效果,而向废水中投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种,以去除某一种或某一类有害物质的方法. 主要强化方法有:

①高浓度活性污泥法,以高污泥浓度和长泥龄来促进对难分解物质的处理,加快反应速度。 日本用该法处理难分解的聚乙烯醇和粪便污水取得显著效果［6］ 。 ②生物- 铁法,是在普通活性污泥中加入无机盐如铁、钙、镁等,多用铁盐(氢氧化铁或氧化铁粉) ,形成生物铁絮凝体活性污泥,具有高浓度活性污泥法的特点,主要用来提高去除污水磷的效果。 ③生物- 活性炭法,综合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力,使二者产生协同增效作用。在该系统中,每克活性炭去除1～3gCOD ,分解废水毒性能力增强,同时还显著提高了脱氮水平 。

2.6 生物反应器技术

生物反应器技术,是现代生物技术发展的一个主要方向。该法主要应用于制药、食品、精细化工等行业。其特点是：容量大,连续运行,自动化控制,操作简便。 美、英、德、日本等现大量生产现代化的新型生物膜反应器,其共同特点是反应器内装有比表面大的载体,有利于微生物附着生长形成生物膜；供气或供给的其他反应条件优越,污染物具有充分的时间与微生物接触,有利于增强微生物的分解代谢能力。我国的北京、上海等地也在积极开发研制。目前,2000m3的反应容器已经问世。 虽然其处理能力较低,造价较高，但其管理方便,运行费用低，所以欧美地区约有70 %的污水处理厂采用该技术⑸ 。

2.7 微生物絮凝剂的应用

微生物絮凝剂是利用生物技术,通过微生物发酵,抽提精制而得到的一种具有生物分解性和安全性的新型、高效、无毒的廉价的水处理剂，这些都是目前使用的无机或有机合成高分子絮凝剂等所不具备的。 通过细菌、真菌等微生物生产出的生物絮凝剂由于具有降解性能好,使用成本低,不会导致二次污染等优点已广泛应用于工业废水处理中。目前,已筛选出19 种具有絮凝能力的微生物,其中,霉菌8种,细菌5种,放线菌5种,酵母菌1种［3］。 随着生物技术的发展,生物絮凝剂的开发与应用具有良好的发展前景。

2.8 生物净化技术

生物净化处理包括稳定塘和土地处理系统。 稳定塘是污水处理技术中最简单的一种,其特点是结构简单,工作可靠,不需要什么特殊技术就可连续处理污水。 一般停留时间较长,需占用较大的土地面积。 可用于污水的一级、二级处理。 土地处理系统是利用土壤及其微生物、植物根系的净化能力处理污水,同时利用污水中的营养元素和水分促进农作物、牧草或树木生长,具有一定的生态效益和经济效益。 其特点是投资少,能耗低,易管理和净化效果好。 若这两个系统有机结合,可实现污水的二级、三级处理。 由于稳定塘系统比正规污水处理厂更能有效的去除有机化合物及N、P 等,由厌氧塘、兼性塘、好氧塘串连而成的稳定塘系统已成为二级处理的有效替代方法［7］。

2.9固定化微生物技术

它是生物工程领域中的一项新技术。 进入20 世纪80 年代以后,国内外开始应用这种具有独特优点的新技术来处理工业废水和分解难生物降解的有机物质,并取得了令人瞩目的成果。 随着现代生物工程技术的不断发展,一些具有特异性的优势菌种不断得到改造或创造,将这些高效专性菌脱色菌、脱氮、脱磷菌等进行固定化后,菌体密度提高,大大提高了处理效率,尤其是对难降解有毒物质的治理有明显的优势。

3 环境生物技术的发展趋势

环境生物技术是我国的一个重要发展领域,也是解决环境问题的根本措施。应结合我国国情进行急需的环境生物技术研究, 从国内外的研究与应用现状可知,目前环境生物技术最有应用前景的领域是高效的废物生物处理技术、污染事故的现场补救、污染场地的现场修复技术以及可降解材料的生物合成技术。

3.1 生物反应器的研究与发展

厌氧与好氧工艺相结合,生物膜与活性污泥相结合的反应器将成为废水处理反应器的主要发展方向。 其技术发展的总趋势是在活性污泥中加入载体,发展既有固定载体又有流动载体,既有好氧又有厌氧固定膜的反应器,最大限度的增加反应体系中的生物量和生物类群,最高水平地发挥微生物降解污染物的生物活性,同时兼顾便于管理和降低运行费用。 高质量传感器,信息传输与数据处理等构成的自动化控制系统,将在多种反应器中发挥作用,提高生物处理的效率,节约大量的人力,简化操作程序。

3.2 利用生物技术实施资源化战略

采用生物技术方法建立无害化生产工艺过程,实现废水循环利用,同时将部分无毒有机污染物转化为副产品,开发利用废物生产甲烷,氢气和燃料乙醇的多层次生物技术,增加由生物发酵处理有机废物的资源化工程的种类和产品,充分实现废物资源化。

3.3 建立各种生物监测手段

在环境中低浓度污染和沉积物中的污染物的研究方面,除继续应用指示种、耐污种、敏感种以外,还应利用各种形态、生理、生化、遗传的异常改变和群落多样性指数,建立各种生物监测手段,其中生物传感器技术具有广阔的应用前景。

3.4 利用微生物进行生态环境修复

一些生态工程,如污水稳定处理、土地处理、固体废弃物处理技术和方法在环境污染处理方面起到很重要的作用。 近年来人们更加重视土地、湿地、湖泊、河流的生态修复与重建工作,并发展用于环境修复的多种微生物制剂。 这方面的研究方向主要是对环境污染具有抗性的生物种类的筛选和培养。

另外,一些新的应用领域也引起了注意［8］，如超级工程菌的构建,从环境中分离筛选出的菌种，其降解污染物的酶活性水平有限，需要对这些菌株进行遗传学改造。因此使近期的研究热点从一般的筛选工作转入到降解代谢途径、降解酶系组成以及其遗传控制机制上来。在此基础上就可能实现用质粒

转移、分子育种和基因重组技术构建有特殊功能的超级工程菌。人工构建的能够生物降解污染物的基因工程菌，具有生长繁殖迅速，絮凝性能好和对难生物降解污染物的较高降解活性。

第9篇：现代生物技术方法范文

关键词：生物 工程 医药

一、引言

生物医药产业最发达的国家是美国。第一家运用现代生物技术的制药公司--美国的Cetus公司，创建于1971年。到目前为止，美国生物制药业已有数百家公司，正在开发数千种药品。随着生物技术新药开发数量的增长，生物技术药品研发费用的增长速度将比其他药品更快。生物技术药物的销售增长率趋势是2003年到2010年每年增长12-15%，随着更多的生物技术药品进入市场，销售增长率会增加得越来越快。生物技术药品已涉足于200多种疾病，其研究多数是针对癌症治疗，在传染性疾病、神经性疾病、心血管疾病、呼吸系统疾病、爱滋病、自体免疫性疾病、皮肤病等其他疾病方面的研究力量相当。

二、生物技术在生物制药领域的发展新趋势

1.个性化药品

个性化药物是指适合于某一特定病人的药物。新技术的开发将使治疗方法产生了巨大的进步，使个性化药物的运用成为可能。生物技术使得我们能够区别遗传物质形成过程中的细微差异，了解每个病人在治疗效果、药物敏感性和副反应发生方面的差异。如果知道一个人会对某个药物产生怎样的反应和如何代谢，医生就能在治疗前确定病人用什么药合适。

这些进步对医药产生了很大影响，制药企业可以生产更有效的药物。知道了药物对哪些人疗效好且副反应少，临床实验就可以在疗效好且副反应少的人中进行，医生就可以避免将处方药物开给使用效果不好或有严重副反应的人。这样，对于特殊人群有好处的药物就有可能被开发出来了，而不是被拒绝，新药开发的成本也就会降低。

2.利用微生物发酵制取生物活性物质

生物体内有许多生物活性物质可以作为药物，这其中微生物产物最为重要，现代医疗所用的抗生素、菌体药物、酶制剂、酶抑制剂等都是微生物发酵产物，这些生物活性物质的生产大多采用液体深层培养法。

酶抑制剂，对生物体内酶活性有抑制作用的物质称酶抑制剂，它作为医药产品的潜力是很大的。筛选的各种酶抑制剂，其中有的作为免疫促进剂，有的在进行动物试验。许多至今尚未攻克的疑难病症，将会通过酶抑制剂药物加以治疗及改善，该种药物将会成为具有广阔市场前景的药品。酶抑制剂研究中主要受各种酶和受体筛选模型的限制，因为靶酶和受体大多来自动物体内，数量有限不利于采用机器人进行大量筛选，应用基因重组技术将一些靶酶的活性中心或受体的配体、亚基等在微生物中大量表达可以解决这一难题。

3.利用动物、植物细胞和组织培养来提供药物

动物细胞或组织培养是直接从有机体得到的组织或将其分散成细胞后进行的培养。通过动物细胞培养，已可获得病毒疫茵、干扰素、激素、单克隆抗体、免疫制剂及特殊的酶和物质，随着基因重组技术和单克隆抗体技术的进展，动物细胞和组织培养展现出越来越可观的工业化前景。近年来用300 L和1000L的培养罐分别用于生产单克隆抗体和灰色脊髓炎疫苗。 把植物细胞或组织从植物体内分离出来，并在比较简单的培养基中进行培养获得色素、香料、药品等已有半个世纪的历史，植物细胞与栽培植物相比，具有不受气候影响、稳定供应、在控制条件下生产、可采用连续方法生产等优点，但由于目的产物产率很低、植物细胞生长缓慢等问题，利用植物细胞和组织培生产药物工作进展较慢。

4.运用固定化技术制备药物及中间体

固定化技术主要指酶、完整细胞的固定化，即将原来游离的水溶性酶或细胞，设法限制或固定于某一局部的空间或固体载体上。采用固定化技术后，酶既不会流失，也不会污染产品质量。固定化细胞可以使酶在细胞内环境中发挥作用，酶活力损失少，而且免除了破碎细胞提取胞内酶的手续。固定化酶在经过滤或离心后可以长期重复使用，而且它的稳定性也得到提高，在实际应用中，固定化酶可以装在反应器中，使整个生产连续化进行，有利于生产的自动化控制，提高生产率。

5.利用基因工程改进药物生产工艺

基因工程技术在药物生产过程中主要用子改良工业生产菌种、提高菌种生产能力和性能、提高有效组分含量、简化工艺提高收率、有利于提取精制等后处理工序，并可大大减少环境污染等。应用基因重组技术把带有头抱菌素C生物合成途径中编码关键酶基因的杂合质粒转化至头孢菌素C的工业生产菌种中，获得的高产工程菌在中试规模中头孢菌素C生产能力比原菌株提高了15%，在抗生素发酵过程中供氧往往是限制因素，且消耗大量能源，将血红蛋白基因克隆进头孢菌素C产生菌顶头孢霉菌后，使该菌种在发酵中的氧耗明显降低，且有效增加了头孢菌素C的产量。随着对各种工业生产的微生物药物生物合成途径的深人了解以及基因重组技术的不断发展，应用基因工程技术定向构建高产菌株，改进药物生产工艺的实例将越来越多。

三、生物技术与疾病诊断

现代生物技术的开发应用，为医疗卫生领域提供了崭新的诊断检测技术。人们对疾病，尤其是传染病的诊断中，很重要的一点事尽早检测出感染性因子的种类，然后再针对此问题制定适当的治疗方法。但传统的传染病诊断技术具有一定的局限性，需根据病人的临床症状或者是对病原体进行分离培养检测才能够作出判断。因此，利用现代生物技术发展快速、灵敏、操作简便的新的诊断技术，在疾病防治上具有积极的意义。