现代生物技术研究进展

现代生物技术研究进展

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摘要：生物技术是21世纪最具有发展前景和活力的学科，世界各国都将生物技术视为一项高新技术，生物技术在相关领域中的应用也成为应用技术研究中的热点。生物技术又叫生物工程，是综合运用生物学、细胞生物学、微生物学、生物化学等基础科学和生化工程等原理和技术而形成的一门综合性的科学技术。

关键词：现代生物技术 细胞工程 酶工程 发酵工程 基因工程 蛋白质工程 研究进展

现代生物技术概述[1]

生物技术包括传统生物技术和现代生物技术。传统生物技术主要是自然发酵技术和自然杂交育种技术。现代生物技术是指以现代生物学研究成果为基础，以基因工程为核心的新兴学科。现代生物技术主要包括：细胞工程、酶工程、发酵工程、基因工程、蛋白质工程。

二、 细胞工程研究进展[2]

细胞工程的概念及其基本操作细胞工程属于广义的遗传工程,是将一种生物细胞中携带的全套遗传信息的基因或染色体整个导入另一种生物细胞,从而改变细胞的遗传性,创造新的生物类型。它包括细胞融合、细胞重组、染色体工程、细胞器移植、原生质体诱变及细胞和组织培养技术。

近年来，在该领域的研究最引人注目的是细胞融合技术和细胞杂交，并取得一些突破性研究进展。应用细胞融合技术可以培育新型生物物种。可实现种间育种。

1975年英国科学家研制成功了淋巴细胞杂交瘤技术，由此技术获得的单克隆抗体很快应用于临床实践，被称为20世纪80年代的“生物导弹”。目前单克隆抗体技术已用于治疗诊断癌症、艾滋病等多种疑难疾病，及快熟诊断人类、动物和农作物病害等方面，成为细胞工程在医学上最重要的成就之一。

日本秋田生物技术公司和遗传资源开发利用中心联合采用细胞工程的原生质体突变，将“秋田小町”稻育成“新秋田小町”新品种。该稻试种过程中，产量大大提高，取得了明显的经济效益。我国科学家利用细胞工程的原生质体育种在世界上首创了食用菌属间原生质体杂交。这种属间杂交新品种，既有香菇的独特香味和优良品质，又有平菇的高产量、生长周期短、易栽培、抗逆性强等特性。

随着细胞工程技术的不断发展，植物细胞和组织培养这一细胞工程技术也无例外地得到发展，目前已在许多植物上，特别是在农林生产实践中得到了广泛应用。尤其在林木优良品种和无性系的快速繁殖方面进展较快。

细胞工程已成为当代社会经济重要支柱性技术之一。

三、 酶工程的研究进展[3]

酶工程就是在一定的生物反应装置中，利用酶的催化功能，将相应的原料转化成有用物质的一门技术。

化学酶工程又称初级酶工程，主要由酶学与化学工程技术相互结合而形成。在开发自然酶制剂方面，大规模生产和应用的商品酶只有数十种，如水解酶、凝乳酶、果胶酶等。在食品工业中的应用主要是淀粉加工，其次是乳品加工、果汁加工、食品烘烤及啤酒发酵；在轻化工业中的应用主要包括洗涤剂制造、毛皮工业、明胶制造、胶原纤维制造、牙膏和化妆品的生产、造纸、废水废物处理和饲料加工等；在能源开发上的应用主要是利用微生物或酶工程技术从生物体中生产燃料，也可利用微生物作为石油勘探、二一、

次采油、石油精炼等；在环境工程上的应用主要是利用微生物的新陈代谢过程净化废水；在医药行业上的应用主要是用于药用酶、抗体酶和酶标药物的研究开发及新型的溶栓酶、艾滋病毒蛋白酶等的研究备受关注。在酶的化学修饰方面，可改变酶的理化性质，最终达到改变酶的催化性能的目的。在酶的固定化方面，可使酶活性讲到最低，这种有序的、定向固定化技术已经用于生物芯片、生物传感器、生物反应器、临床诊断、药物设计、亲和层析以及蛋白质结构和功能的研究中。

生物酶工程是在化学酶工程基础上发展起来的，是以酶学和DNA重组技术为主的现代分子生物学技术相结合的产物，也可称为高级酶工程。随着PCR技术的优化和基因工程的发展，酶基因克隆与表达技术将不断发展，而且将会获得更多的新酶工程菌。 四、 发酵工程的研究进展

发酵工程又称微生物工程，是将微生物学、生物化学和化学工程学的基本原理有机结合起来，利用微生物的生长和代谢活动来生产有用物质及提供服务的工程技术。现代的发酵工程不仅包括菌体的生产和代谢产物的发酵生产，还包括微生物本身功能的利用。其主要内容包括工业价值菌种的选育，“工程菌”的生产，发酵工艺条件的优化与控制，发酵设备（发酵罐）的设计及产物的分离、提取与精制和微生物功能的利用等内容。[1]

国际上用发酵工程法或酶法已开发并生产出了18种氨基酸，年产量接近百万吨。用淀粉酶、糖化酶和异构酶生产的高果糖浆已都进入规模化生产阶段。

我国自20世纪50年代以来，在发酵工程领域的研究与应用方面取得了一大批举世瞩目的成果，使酱油、醋、酒等传统发酵工业得到了改革和更新。还从无到有地建立起了抗生素、氨基酸、柠檬酸、维生素、甾体激素、核苷酸、微生物多糖等一系列发酵工程，并形成了完整的工业体系。

我国在世界范围内首创的二步发酵生产维生素Ｃ新工艺，已在国内全面推广，并已向国外转让专利技术。转基因糖化霉新菌种及其生产新工艺在全国推广后，每年仅此一项为国家节约粮食30多万吨，节约资金达1亿元以上。其他如单细胞蛋白、长链二元酸等的研究方面也都获得了重要成果。

我国研究开发的发酵工程产品核苷酸用于医药以及微生物无害农药，杀虫效果好，无污染。利用微生物及其代谢产物提高了石油的采收率。利用发酵工程新工艺生产酒精、保健品不断取得新进展。开发沼气发酵新工艺，为合理利用有机废弃物，变废为宝，改善环境，提高再生能源量起了重要作用。[4] 五、 基因工程的研究进展[5]

基因工程是指在分子水平上将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作过程。[1]

20世纪70年代以来，基因工程技术在世界范围内蓬勃兴起，至今已在多个学科领域得到广泛应用。该技术通过改变生物的遗传组成，增加生物的遗传多样性，由此赋予新型转基因生物的表型特征。

植物基因工程技术在中草药研发中的应用可大大提高药用植物的有效成分含量。如魏小勇等以基因工程技术提高铁皮石斛中的石斛碱的含量，产生了巨大的经济效益。在利用基因工程提高药用植物的抗病性和抗逆性方面，我国学者也取得了显著成果。如抗黄瓜花叶病毒的番茄和抗甜菜坏死黄脉病毒的甜菜等。基因工程应用在植物性食品脱敏中，可以直接作用与过敏源头，即改变内源基因使编码的蛋白质失去致敏性，从而降低过敏病人的不良反应。基因工程应用在哺乳动物遗传育种领域，可以从大量的转基因动物中选出符合人们预想的转基因动物。将转基因技术应用于家畜上，在动物体内转入结合特异抗原抗体基因，可生产出具有抗多种疾病性能的动物。基因工程应用在食品工业

中，如改良糖类、改善发酵食品风味等。

目前，以基因重组和克隆技术为代表的生物技术正以日新月异的速度迅猛发展，给人类带来了巨大的利益和便利，但同时也应该思考转基因食品的安全性问题，这是对基因工程来发展的最大挑战。 六、 蛋白质工程的研究进展[6]

蛋白质工程是在基因工程冲击下应运而生的。它以蛋白质的结构及其功能为基础，通过基因修饰和基因合成对现成蛋白质加以改造，组建成新型蛋白质的现代生物技术。

当前，蛋白质工程修饰、改造的蛋白质为数不算多，但进展较快。随着基因测序的国际联合行动的快速进展，也带来并已出现了蛋白质高速发展的新阶段。

在医药方面，目标主要是设法提高蛋白质的稳定性。在酶反应器中可延长酶的半衰期或增强其热稳定性，也可以延长治疗用蛋白质的贮存寿命或重要氨基酸抗氧化失活的能力。如人的白细胞-2这种抗癌物质的分子结构中有一个不成对的基因，是游离的，因而很不稳定，会使蛋白质失去活性。通过蛋白质工程修饰这种不稳定的结构就可以提高该种抗癌物质的生物活性。农业上，主要应用于如核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶的改造，从而提高植物光合作用效率，增加粮食产量。也可用于设计优良微生物农药，使微生物农药的杀虫率提高10倍。工业上，可利用蛋白质（酶）生产模仿羊毛、蚕丝、蜘蛛丝等。 参考文献：

[1]现代生物技术及其应用 李存胜 焦作师专

[2]细胞工程的研究进展及前景展望 孙毅 《科技情报开发与经济》 2006年12期 [3]酶工程的研究进展 黎海彬，郭宝江 《现代化工》 2006年第26卷 [4]发酵工程新进展 李夏 《赤子》 2012年第3期

[5]基因工程的研究进展 刘欣鹤 《现代农业科技》 2012年第10期

[6]蛋白质工程的研究进展及前景展望 孙毅 《科技情报开发与经济》 2006年第9期16卷

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/811w.html