现代生物技术

题目：生活中的生物技术

姓名：高文凯

学院，专业：测绘学院地理信息科学序号：38

学号：311705030225

现代生物技术也称生物工程。在分子生物学基础上建立的创建新的生物类型或新生物机能的实用技术，是现代生物科学和工程技术相结合的产物。随着基因组计划的成功，在系统生物学的基础上发展了合成生物学与系统生物工程学，开发生物资源，涉及农业生物技术、环境生物技术、工业生物技术、医药生物技术与海洋生物技术，乃至空间生物技术等领域，将在21世纪开发细胞制药厂、细胞计算机、生物太阳能技术等发挥关键作用。

一丶生物技术在在食品发酵的应用

1.基因工程技术在食品发酵生产中的应用

基因工程是采用类似于工程设计的方案，将具有遗传性目的的基因按照人类的特殊需要，在离体的条件下进行剪切、组合拼接，再将这种人工重组的基因通过载体导入到受体细胞中进行无性繁殖，从而使目的基因在细胞受体中高速转录，生成人类需要的产品或者新的生物类型。它是现代生物技术的核心内容。

优良菌株的获取是发酵工业的关键所在，通常的方法是诱变、杂交以及原生质体融合等，现在可以利用基因工程的技术与之相结合，进行生产菌种的改造，达到高产和高质的效果。下面介绍一下基因工程在食品发酵中应用的几个例子。

（1）改良面包酵母菌的性能。最早采用基因工程改造的食品微生物，把优良酶基因转入

面包酵母茵中产生的面包酵母菌比普通的面包酵母菌具有更高的麦芽糖透性酶以及更高的

麦芽糖含量。在面包生产的过程中，能够产生更多的二氧化碳，从而使得面包膨润松软可口。（2）改良酿酒酵母菌的性能。在酿酒工艺中，同样能够使用基因工程的技术。利用基因

工程技术可以培育出新的酿酒酵母菌株，它可以使传统的酿酒工艺得到改进，并且产生多样化。通过基因工程技术的使用，把大麦中的淀粉酶基因导入到啤酒酵母中，便可以直接通过淀粉发酵，这样使得声场流程缩短，工序得到简化，改进了啤酒的生产工艺。目前，已成功

地选育出分解糊精和分解β-葡聚糖的嗜杀啤酒酵母菌株、啤酒酵母菌株和促使生香物质含量提高的啤酒酵母菌株。

（3）改良乳酸茵发酵剂的性能。乳酸菌在代谢的过程中会产生乳酸，同时降低发酵产品的PH值。它的基因表达系统包括受控表达和组成型表达两种，其中的受控表达系统包括Nisin诱导系统、糖诱导系统、噬菌体衍生系统和PH诱导系统。研究发现乳酸菌的基因突变有两种方法：第一种方法涉及可独立复制（同源或异源的）的转座子，第二种方法是通过克隆的基因片段和染色体上同源部位的重组整合获得。基因工程的使用使得乳酸菌发酵剂具备优良的发酵能力，产双乙酰能力、胞外多糖的稳定形成能力、蛋白水解能力，有较强的抗杂菌和抗病原菌的能力。

2.细胞工程技术在食品发酵生产中的应用

出现于二十世纪七十年代末的细胞工程技术是生物工程技术的主要组成之一，是在细胞的水平上对细胞的遗传特性的进行更改，或者是利用大规模细胞培养，从而摄取人类所需要的物质的一种技术，能够满足人类在生产中对某些稀少细胞的需要，从来达到获取新细胞的目的。

细胞培养、融合以及新城代谢物的形成等是主要的细胞工程技术。其中细胞融合是在诱导剂或者催融剂的作用下，让多个异源细胞或原生质体互相接触，使得这些细胞或原生质体发生隔膜融合、胞质融合以及和融合合并，最终形成杂种细胞的技术。它是一种对微生物发酵菌种改良的最佳途径，能够用来改良微生物菌种的特性，使得目的产物的产量能够提高，合成新的所需产物等。将细胞工程与基因工程相结合在一起，使得对遗传物质进一步的修饰提供了多样的可能性。当前，酵母、霉菌、细菌、放线菌等多种微生物的种间乃至属间，都已成为微生物细胞融合的对象和目标。培育出的新菌种能够应用到更广泛的领域。

3.酶工程技术在食品发酵生产中的应用

酶具有高效催化、高度的专一性和高度的受控性的作用，它是活细胞在代谢过程中产生的一种特殊生物催化剂。酶工程也是现代生物技术的一个重要组成部分，酶工程也称作酶反应技术，是在生物反应器内利用生物酶进行催化，使得某些物质能够定向地转化的一种工艺技术。酶工程包括了酶研制和酶生产、酶分子的改造、酶和细胞或者细胞器的固定化技术以及生物传感器等。它在食品发酵生产中主要用于两个方面，一方面是通过酶技术处理完发酵原料之后，有利于发酵过程的进行。另一方面是用酶将菌种的代谢产物进行处理，不断可以缩短发酵的过程，而且可以促使发酵风味的形成。

总结：现代生物技术应用到食品发酵的生产中，可以使发酵剂的性能提高，发酵周期缩短，发酵制品种类更丰富。将生物技术正确地应用到食品发酵中，不仅使提高产品的档次得到提高、增加发酵产品的附加值，还能够生产出满足不同消费者需求的多样性保健品，而且促进了食品加工业的快速发展。生化技术持续发展和不断地完善，在今后食品发酵工业中会研发出更多新奇多样、物美价廉的新型健康食品，生物技术不仅在食品发酵工业中普遍地应用，应用领域也会愈加广泛。

二丶现代生物技术在环境保护中的应用

由于基因重组技术的发现和应用,一项以基因工程为核心的现代生物技术迅速崛起,并成为高新产业革命的重要标志之一。现代生物技术是以DNA分子技术为基础,包括微生物工程、细胞工程、酶工程、基因工程、蛋白质工程等一系列高新技术。环境生物技术是由现代生物技术与环境工程相结合的新兴交叉学科,是应用生物圈的某部分使环境得以控制,或治理预定要进入生物圈的污染物的生物技术。这一技术在解决环境问题过程中显示出了独特的功能和显著的优越性,不仅充分体现出这项技术是一个纯生态的过程,且从根本上体现了可持续发展的战略思想。在环境的保护和污染治理中,环境生物技术与传统方法相比较,具有明显优势。生物转化技术可以真正实现清洁生产的目的,其充分利用生物过程减少生产中产生

的污染,很大程度上代替了传统生产中的化学过程,更有利于实现无废生产,促进了生产工艺的生态化。现代生物技术的发展,尤其是酶工程、细胞工程、基因工程等,提高了生产效率,强化了环境生物处理过程,在工农业生产中应用这些技术,可以降低成本,其高专一性等特性为环境生物技术在环境保护中的应用展示了更为广阔的前景。

三丶现代生物技术在农业的应用

1、转基因技术

转基因技术现已成为了一种“无人不知”的生物技术,它的原理在于将优秀的农作物基因转移到某一种不具备该基因的农作物上,通过基因的提取和嫁接,来改善农作物的抗病虫能力,起到提高质量和产量的效果。转基因技术在应用之初受到了很多的质疑,人们认为这种技术虽然能够提高产量,但是会破坏农作物的营养成分,对人体健康产生危害。实践证明,转基因技术并不会对人体健康造成任何不利影响,它的安全性较高,且能够起到促进增产、增收的作用,对农业发展有着非常积极的意义。

2、植物组织培养技术

植物组织培养技术是指在无菌条件下,根据植物细胞具有全能性的理论，利用植物体离体的器官（如根、茎、叶、茎尖、花、果实等）组织（如形成层、表皮、皮层、髓部细胞、胚乳等）或细胞（如大孢子、小孢子、体细胞等）以及原生质体，在适宜的条件下，培养成完整植株的生物技术。它能够提高植物的生长和繁衍速度,提高植物的抗病、抗倒伏性能，可以培育出不存在变异，保持原母本的一切遗传特征的苗木。而且占用空间小，不受地区、季节限制，在较短的时间内就能完成育苗任务。同时，在获取特殊的生化制品、拯救濒危植物等方面具备很大优势。

3、生物农药技术