生物化学在农业上的应用
生物化学技术在食品与农业生产中的应用
生物化学技术在食品与农业生产中的应用随着人口的增长和生态环境的变化,如何满足人们对丰富多样、高品质的食品需求,同时提高农业生产效率成为不可避免的问题。
生物化学技术作为一项富有潜力的创新技术,已经在食品与农业生产中发挥着越来越重要的作用。
一、基因编辑技术基因编辑技术是一种能精确编辑生物体遗传材料的技术,可在不经历传统培育时间的情况下,通过改变生物体的基因,使其拥有更优异的品质和生长性能。
在食品产业中,基因编辑技术被广泛应用于作物品种的培育、肉类、乳制品及鸟蛋品种的改进等方面。
例如,通过对苹果基因进行编辑,使得苹果不易褐变、长存储期,并保持了原有的口感与质地;在肉类方面,科学家已经利用基因编辑技术培育出了脂肪含量更低且口感更好的猪肉,同时也可改善鸟蛋品种的免疫力、提高产蛋量,这些改进都可以满足人们对食品健康性的需求。
二、生物育种技术生物育种技术被广泛应用于肉类、蔬菜、水果等农业生产中。
基于分子生物学和基因组学的育种技术,可以加快育种进程,提高农作物耐病性和品质。
例如,利用DNA标记辅助选择技术,可以更好地筛选出高产量和主要抗病种,基于这些抗病品种,科学家可以更有效地抵制寿命短、不耐病等一系列育种难题,最终提高作物产量和质量。
此外,对于蔬菜和水果等生产方面,研究人员已经利用生物育种技术,改进了植物品质,使农产品更符合消费者的口感和感官需求。
三、发酵技术发酵技术是一种利用微生物进行有益反应的技术,已经成为生物化学技术在食品生产中的重要部分。
发酵技术可以改善食品口感、保持食品新鲜度和增加营养。
例如,在奶制品生产中,发酵技术可以用来制造乳酸菌、乳酸组合和发酵产品,它们不仅可以改善奶制品的口感、延长保质期、增加营养价值、减少消费者对乳糖不适应现象,还可以增加人体免疫力、延缓衰老。
在面包和酒的生产过程中,同样可以使用发酵技术,改善食品口感,并增加食品色泽和香味。
四、酶技术酶技术是指通过酶的生物反应作用,改善食品品质和加工过程的技术。
生物化学在农业科学中的应用
生物化学在农业科学中的应用农业科学作为研究和应用农业生产相关知识的学科,一直致力于提高农业生产效率和质量。
在农业科学的发展过程中,生物化学作为一门综合性学科,发挥着重要的作用。
本文将探讨生物化学在农业科学中的应用。
一、植物生长调节剂的应用植物生长调节剂是生物化学的一个重要领域,它通过对植物生理过程的干预,调节植物的生长和发育。
在农业科学中,植物生长调节剂被广泛应用于农作物的生长管理中。
例如,植物生长素是一种重要的植物生长调节剂,它可以促进农作物的生长、开花和结果。
在种植水果的过程中,可以使用生长素来提高果实的大小和产量。
此外,植物生长调节剂还可以用于调节作物的生长节律,延长农作物的旺盛生长期,提高产量和品质。
二、基因工程在农作物改良中的应用基因工程是生物化学中的重要分支,它通过对生物基因进行改造和调控,实现对生物体性状的选择和改良。
在农业科学中,基因工程技术被广泛应用于农作物的改良中。
通过引入外源基因或调控内源基因的表达,可以使作物具有抗病虫害、耐逆性和优质性等特点。
比如,转基因作物的研发可以使作物具有自身产生杀虫剂的能力,减少农药的使用量,降低环境和人体的污染风险。
此外,基因工程还可以使作物具有耐旱、耐盐等逆境的能力,提高作物的抗灾能力和生存率。
三、农业生态系统中的有机肥的应用农业生态系统是农田内各种生物体共同组成的一个系统,它对农作物的生长和发育起着重要的影响。
有机肥是一种以生物质为原料,经过发酵和腐熟处理后制成的肥料,具有丰富的养分和微生物群落。
在农业科学中,有机肥被广泛应用于改善土壤质量、提高农作物产量和质量。
有机肥可以增加土壤的有机质含量,改善土壤结构,增加土壤保水保肥能力。
同时,有机肥中的微生物也可以与植物共生,促进植物的养分吸收和生长发育。
因此,有机肥在农业生态系统中的应用可以提高土壤肥力和农作物的产量稳定性。
四、生物农药在农作物病虫害防治中的应用生物农药是利用生物体或其代谢产生的物质对农作物病虫害进行防治的一种方法。
列举10个生物化学知识在畜牧生产中应用的例子(不少于800字
列举10个生物化学知识在畜牧生产中应用的例子(不少于800字生物技术(biotechnology)是指用活的生物体(或生物体的物质)来改进产品,改良植物和动物,或为特殊用途而培养微生物的技术。
现代生物技术是在传统生物技术基础上发展起来的,以DNA重组技术的建立为标志,以现代生物学研究成果为基础,以基因或基因组为核心,生物技术产业以基因产业为核心,并辐射到各个生物科技领域。
利用生物特定功能通过现代生物技术的设计方法和手段,改变动物体内生理生化反应和物质代谢过程。
生物技术包括基因工程、酶工程、细胞工程、发酵工程和蛋白质工程。
1生物技术研究领域1.1基因工程基因工程是利用DNA重组技术进行生产或改造生物产品的技术。
是将外源的或是人工合成的基因即DNA片段(目的基因)与适宜的载体DNA重组,然后将重组DNA转入宿主细胞或生物体内,以使其高效表达,而获得基因产物。
基因工程技术是现代生物技术的主体。
1.2酶工程酶工程就是利用酶、细胞器或是细胞所具有的催化作用,在一定的生物反应器中,将相应的原料转化成所需要的产品。
它是酶学理论与化工技术相结合而形成的一种新技术。
包括酶的固定化技术、细胞固定化技术、酶的修饰改造技术及酶的反应技术等。
1.3细胞工程细胞工程是生物工程的一个重要方面。
它是应用细胞生物学和分子生物学的理论和方法,以细胞为基本单位,在体公进行培育、繁殖新品种或是人为按照人们的设计蓝图,进行在细胞水平上的遗传操作及进行大规模的细胞和组织培养。
细胞工程包括细胞培养、细胞融合、细胞拆合、染色体操作及基因转移等。
1.4发酵工程发酵工程是指利用微生物特定功能通过现代工程技术在生物反应器中生产有用物质的一种技术系统,是生物产业化过程的技术核心,无论基因工程、酶工程、细胞工程、蛋白质工程均通过发酵工程获得具体产品。
1.5蛋白质工程蛋白质工程是以蛋白质结构功能关系的知识为基础,通过周密的分子设计,把蛋白质改造为合乎人类需要的新的突变蛋白质。
生物化学在农业中的应用
生物化学在农业中的应用农业的发展与人类的生存息息相关。
为了满足人类对食物的需求,科学技术在农业中的应用变得越来越重要。
其中,生物化学发挥着至关重要的作用。
本文将探讨生物化学在农业中的应用,包括植物生长调节剂、农药与肥料的开发以及基因工程在农作物改良中的应用。
一、植物生长调节剂的应用植物生长调节剂是一类通过影响植物生长过程的物质,起到调节植物生长发育的作用。
在农业中,植物生长调节剂的应用可以促进作物生长、提高产量和品质。
例如,植物激素是一类重要的植物生长调节剂,包括生长素、赤霉素和细胞分裂素等。
通过调节植物激素的平衡,可以控制作物株高、分枝、开花和结实等生长过程,从而提高产量。
二、农药与肥料的开发农药的研发和应用在农业生产中起到了重要的作用。
农药可以控制农作物上的害虫、病虫害和杂草,保护作物的生长与发展。
生物化学的研究为农药的开发提供了理论依据。
例如,生物化学家分离出一类特定的昆虫神经递质受体,而该受体可以作为农药的靶标,通过设计合适的农药分子结构,实现对特定害虫的高效杀灭。
此外,肥料的开发也是农业生产中重要的一环。
生物化学的研究可以帮助科学家了解植物的养分需求和吸收机制,从而研发适合作物生长需求的肥料。
例如,通过研究植物对氮、磷、钾等元素的吸收过程,开发出含有适量营养元素的肥料,可以有效提高作物的产量和品质。
三、基因工程在农作物改良中的应用基因工程技术的出现,为农作物的改良提供了新的途径。
通过转基因技术,可以将具有特殊特性的基因导入农作物中,从而使其具备抗病虫害、耐逆性等特点。
生物化学的研究是基因工程的理论基础,可以帮助科学家确定目标基因,并通过合适的载体技术将基因导入农作物中。
例如,著名的转基因农作物——转基因玉米,通过导入一种毒素基因,使得该作物对玉米象虫有抗性,从而在生长过程中减少了农药的使用,保护了环境和人类的健康。
综上所述,生物化学在农业中的应用多种多样,从植物生长调节剂的开发到农药与肥料的研究开发,再到基因工程技术在农作物改良中的应用,都起到了重要的作用。
生物化学在农业生产中的应用
生物化学在农业生产中的应用农业是国民经济的重要支柱产业,而生物化学作为一门研究生物体在分子水平上的化学特性和变化的学科,具有广泛的应用前景。
本文将探讨生物化学在农业生产中的应用,包括化肥生产、种子改良、农药开发以及植物保护等方面。
一、化肥生产化肥是提高农作物产量和改善农作物质量的关键因素之一。
生物化学在化肥生产中发挥着重要作用。
首先,通过生物化学方法可以研究植物对养分的需求,从而确定合理的配方比例,生产出适合不同农作物的化肥产品。
其次,生物化学可以帮助提高化肥的利用率,减少浪费。
例如,通过研究土壤中的微生物群落,利用其对养分的转化能力,可以设计出具有高效肥效的微生物菌剂,用于改良土壤和提高养分的利用效率。
二、种子改良种子是农作物生产的核心,生物化学在种子改良中发挥着至关重要的作用。
生物化学方法可以分析种子的营养成分和代谢产物,从而了解种子的质量和萌发能力。
通过对种子中各种生理活性物质的分析,可以优选出具有高产量和抗逆性的优质种子。
此外,生物化学还可以研究种子的休眠机制,以及影响种子发芽的环境因素,为种子的储存和保护提供科学依据。
三、农药开发农药是农业生产中重要的防治工具,生物化学在农药开发中起到了关键的作用。
通过研究农业害虫和病原微生物的生理代谢过程,可以找到它们的特定靶标,设计出具有高效杀灭作用的农药。
利用生物化学方法可以研究农药对害虫和病原微生物的生物毒性机理,了解农药的副作用和环境影响,并提出相应的保护措施。
此外,生物化学还可以通过药物代谢研究,筛选出具有低毒性和高选择性的农药,减少对环境和生态系统的影响。
四、植物保护植物保护是维护农作物健康生长的重要手段,生物化学为植物保护提供了有力的支持。
生物化学方法可以研究植物的抗逆性和防御机制,帮助解决农作物的病虫害问题。
通过研究植物信号转导网络和免疫系统,可以设计出具有种免疫力的农作物品种,减少对农药的依赖。
同时,生物化学还可以研究植物与害虫的相互作用,解析植物的抗虫机制,为生物防控提供理论基础。
生物化学在农业技术中的应用
生物化学在农业技术中的应用农业作为人类社会的基础产业,一直以来都在不断寻求技术的创新和发展,以提高农产品的产量和质量,保障粮食安全,并实现可持续发展。
生物化学作为一门研究生命过程中化学变化的科学,在农业技术领域发挥着至关重要的作用。
它为农业生产提供了理论基础和实用技术,涵盖了从土壤改良到作物育种,从病虫害防治到农产品加工等多个方面。
一、土壤改良中的生物化学应用土壤是农业生产的基础,其质量和肥力直接影响着作物的生长和产量。
生物化学在土壤改良方面的应用主要体现在以下几个方面:1、微生物肥料的应用微生物肥料是含有有益微生物的肥料,这些微生物能够分解土壤中的有机物,释放出植物可吸收的养分,如氮、磷、钾等。
同时,它们还能够改善土壤的结构,增加土壤的透气性和保水性。
例如,固氮菌能够将空气中的氮气转化为植物可利用的氮化合物,减少化学氮肥的使用,降低农业生产成本,同时减少环境污染。
2、土壤酶活性的调节土壤中的酶参与了土壤中各种生物化学反应,如有机物的分解、养分的转化等。
通过施加特定的生物化学物质,如腐殖酸、氨基酸等,可以调节土壤酶的活性,提高土壤的肥力和养分利用率。
3、土壤污染的生物修复随着工业化和城市化的发展,土壤污染问题日益严重。
生物化学方法为土壤污染的修复提供了一种绿色、有效的途径。
例如,利用某些微生物的代谢作用,可以降解土壤中的有机污染物,如农药、石油烃等;利用植物和微生物的协同作用,可以去除土壤中的重金属污染物,如铅、镉、汞等。
二、作物育种中的生物化学应用作物育种是提高农作物产量和品质的重要手段,生物化学在作物育种方面的应用主要包括以下几个方面:1、分子标记辅助育种分子标记是基于 DNA 序列差异的遗传标记,通过检测与目标性状紧密连锁的分子标记,可以在作物早期生长阶段进行选择,提高育种效率。
例如,利用与抗病虫害基因连锁的分子标记,可以快速筛选出具有抗性的植株,减少病虫害对作物的危害。
2、基因工程育种基因工程技术的发展为作物育种带来了革命性的变化。
生物化学知识在农业教育中的应用与前景
生物化学知识在农业教育中的应用与前景随着农业发展的需要,生物化学在农业教育中的应用和前景备受关注。
生物化学作为生物学和化学的交叉学科,研究生物体中化学成分和相互作用的规律,为农业教育提供了许多重要的理论基础和实践应用。
本文将探讨生物化学在农业教育中的应用,并展望其未来发展的前景。
一、生物化学在作物生长中的应用在作物生长过程中,生物化学知识可以用于改善土壤质量,促进植物的生长和养分吸收。
首先,通过生物化学研究可以了解植物对土壤中不同元素的吸收规律,有助于选择合适的肥料和土壤改良措施,以提高作物产量和质量。
其次,生物化学研究还可以深入探究植物的生长调控机制,了解植物生长中的关键蛋白质和代谢途径,从而提供精确的抗病虫害、除草剂等药物应用建议,以最大限度地减少农业有害物质对环境的影响。
二、生物化学在动物饲养中的应用生物化学在动物饲养中的应用越来越重要。
通过研究动物体内的代谢过程和营养需求,可以优化饲料配方,提高饲料的营养价值,从而提高动物的生产性能。
此外,生物化学的技术手段还可以用于检测动物体内的激素和抗生素残留情况,保障动物产品的质量安全。
随着人们对于绿色、有机食品的需求不断增长,生物化学在动物饲养领域的应用前景将会更加广阔。
三、生物化学在食品加工中的应用食品加工中的生物化学应用主要体现在营养成分的保护和提取利用方面。
生物化学研究可以帮助我们了解食品中的营养成分含量和相互作用,为食品加工过程中的营养素保持和调控提供依据。
另外,利用生物化学技术可以提取、纯化和改良食品中的活性物质,如蛋白质、多酚类物质等,以提高食品的营养价值和保健功能。
四、生物化学在农业教育中的前景生物化学在农业教育中的应用前景非常广阔。
随着农业产业的不断发展和衍生,农业教育需要紧跟潮流,培养更多具备生物化学知识背景的农业专业人才。
生物化学知识在农业教育中被广泛应用,可以培养学生的科学思维和实验操作能力。
此外,生物化学在农业技术研究与创新中的应用也将为农业教育提供更多的研究课题和实践案例,促进农业教育与产业的深度融合。
生物化学与农业生产的关系
生物化学与农业生产的关系生物化学作为一门研究生物体内化学反应和生物分子结构的学科,与农业生产密切相关。
本文将从农业生产中的营养需求、农业化学肥料和农药的应用、基因工程以及食品加工与生物化学等方面探讨生物化学与农业生产的关系。
一、农作物的养分需求与生物化学农作物的生长过程需要各种养分,包括碳、氢、氧等常见元素以及氮、磷、钾等微量元素。
生物化学研究了植物体内养分吸收、转运和代谢的机制,为农业生产提供了重要的理论依据。
通过研究植物体内的养分循环过程,可以促进合理施肥和土壤改良,提高农作物产量和品质。
二、农业化学肥料和农药的应用生物化学研究也涉及到农业领域常用的化学肥料和农药。
农业化学肥料中的氮、磷、钾等元素,以及微量元素的组成和作用机理都需要生物化学的深入研究。
同时,农药的种类繁多,生物化学可以研究其作用机制,并提供相关的检测方法,以保障农产品的质量与安全。
三、基因工程与农业生产基因工程技术的出现和发展,为农业生产带来了诸多变革。
通过转基因技术,可以使农作物获得抗虫、抗病、耐旱等性状,提高作物的抗逆性和产量。
生物化学可以研究转基因植物的基因表达和代谢变化,在转基因农作物的培育过程中扮演重要角色。
四、食品加工与生物化学食品加工过程中的一些反应和变化涉及到生物化学的知识。
例如,食品中的淀粉酶可以将淀粉分解为葡萄糖,酵母菌可以发酵产生二氧化碳使面团膨胀等。
生物化学可以研究这些变化的机理,并在食品加工中提供科学的指导,从而保证食品的质量和安全。
总结起来,生物化学与农业生产密切相关,通过研究农作物的养分需求、农业化学肥料和农药的应用、基因工程以及食品加工与生物化学等领域,生物化学为农业生产提供了理论指导和技术支持,为提高农作物产量和品质,以及保障食品安全起到了重要作用。
生物化学在农业废弃物资源化利用中的应用
生物化学在农业废弃物资源化利用中的应用随着人口的增长和经济的发展,农业废弃物的处理和利用成为了亟待解决的问题。
而在这一领域中,生物化学在资源化利用方面发挥着重要的作用。
本文将重点探讨生物化学在农业废弃物资源化利用中的应用,包括酶的利用、微生物的应用以及发酵技术的应用。
一、酶的利用酶是生物化学中一种重要的催化剂,可以加速化学反应的进行。
在农业废弃物的资源化利用中,酶的应用可以促进废弃物的降解和转化。
例如,利用聚木糖酶可以将植物纤维素降解为可用于制备生物质燃料的糖类物质。
此外,利用脂肪酶可以将畜禽油脂废弃物转化为生物柴油原料。
酶的利用不仅可以高效地转化农业废弃物,还可以减少环境污染。
二、微生物的应用微生物在农业废弃物资源化利用中起着重要的作用。
通过利用微生物的代谢能力,可以将废弃物转化为有机肥料、饲料和生物能源。
例如,利用厌氧发酵菌可以将畜禽粪便转化为有机肥料。
此外,利用乳酸菌可以将乳制品废弃物转化为饲料原料。
微生物的应用不仅可以将废弃物转化为有价值的产品,还可以减少对土壤和水资源的污染。
三、发酵技术的应用发酵技术是一种将有机物转化为有用产物的方法。
在农业废弃物资源化利用中,发酵技术可以将废弃物转化为生物质燃料、酒精、有机酸等。
例如,利用玉米秸秆等农业废弃物进行乙醇发酵,可以生产出可替代化石能源的生物燃料。
此外,利用果皮等废弃物进行乳酸发酵,可以生产出可用于食品、医药等领域的有机酸。
发酵技术的应用可以将农业废弃物转化为具有经济价值的产物,实现资源的循环利用。
综上所述,生物化学在农业废弃物资源化利用中发挥着重要的作用。
通过酶的利用、微生物的应用以及发酵技术的应用,可以将农业废弃物转化为有机肥料、饲料、生物能源等有价值的产品,实现资源的循环利用。
这不仅有助于减少环境污染,还可以促进农业可持续发展。
相信随着科学技术的不断进步,生物化学在农业废弃物资源化利用中的应用会越来越广泛,为农业废弃物处理和利用提供更加有效的解决方案。
化学生物学在农业领域有哪些应用
化学生物学在农业领域有哪些应用关键信息项:1、化学生物学在农业病虫害防治中的应用新型农药的研发生物防治技术的改进2、化学生物学在农业肥料改良中的应用缓释肥料的合成生物肥料的优化3、化学生物学在农产品质量检测中的应用残留农药检测方法品质指标分析技术4、化学生物学在农业基因工程中的应用基因编辑工具的开发优良基因的筛选与导入11 化学生物学在农业病虫害防治中的应用111 新型农药的研发化学生物学的发展为新型农药的研发提供了有力支持。
通过对害虫和病原体的生物化学过程的深入研究,科学家能够设计出具有更高选择性和更低毒性的农药分子。
例如,利用化学生物学的方法,可以针对害虫体内特定的酶或受体进行靶向作用,从而减少对非目标生物的影响。
同时,基于对生物活性分子结构与功能的理解,开发出具有新颖作用机制的农药,有效克服害虫和病原体的抗药性问题。
112 生物防治技术的改进生物防治是利用天敌、寄生虫、病原体等生物因子来控制农业病虫害的方法。
化学生物学的研究有助于揭示这些生物因子与害虫或病原体之间的相互作用机制,从而优化生物防治策略。
例如,研究天敌释放的化学信号物质,以便更好地引导天敌的行为,提高其捕食效率。
此外,通过对病原体的致病机制和传播途径的研究,可以开发出更有效的生物农药,增强其防治效果。
12 化学生物学在农业肥料改良中的应用121 缓释肥料的合成为了提高肥料的利用率,减少环境污染,缓释肥料的研发成为农业领域的重要课题。
化学生物学可以帮助设计和合成具有特定结构和性能的缓释材料,将肥料分子包裹或吸附在其中,实现缓慢释放。
通过调节材料的化学组成和微观结构,可以控制肥料的释放速率和周期,使其与作物的生长需求相匹配,提高肥料的利用效率,减少浪费和环境污染。
122 生物肥料的优化生物肥料是利用有益微生物来改善土壤肥力和促进作物生长的肥料。
化学生物学的研究可以帮助深入了解微生物与土壤、作物之间的化学相互作用,从而优化生物肥料的配方和使用方法。
生物化学在农业科学中的应用
生物化学在农业科学中的应用生物化学是研究生物体内化合物的组成、结构、性质和功能的科学。
在农业科学领域,生物化学发挥着重要的作用,为农业生产提供了技术支持和科学依据。
本文将就生物化学在农业科学中的应用进行探讨。
一、植物生长调节剂植物生长调节剂是一类能够影响植物生长发育的物质,包括植物激素和生长素等。
生物化学技术可以合成出各种类型的植物生长调节剂,如赤霉素、生长素等,通过施用这些生长调节剂,可以调控作物的生长过程,提高作物产量和品质。
二、植物病虫害防治生物化学技术可以研究植物对病虫害的抗性机制,进而研发新型的生物农药,如植物源杀虫剂、微生物杀菌剂等。
这些生物农药对环境友好,不会残留有毒物质,能够有效地控制病虫害,保护作物安全。
三、土壤改良剂生物化学技术可以研究土壤中微生物的活动规律,通过调节土壤中微生物的种群结构和代谢过程,改善土壤质量,促进植物生长。
生物化学技术还可以合成各种类型的土壤改良剂,如有机肥料、微生物肥料等,提高土壤的肥力和保水保肥能力。
四、农作物贮藏保鲜生物化学技术可以研究植物生理代谢过程,发现不同农作物在贮藏过程中的新陈代谢规律,通过控制气体浓度、温度和湿度等条件,研发新型的贮藏保鲜技术,延长农产品的货架期,减少食品损耗。
五、生物肥料和微生物肥料生物化学技术可以研究生物体内微生物的代谢过程,从而合成出各种类型的微生物菌肥料,如根际微生物肥料、根瘤菌肥料等,通过施用这些肥料,可以有效地促进土壤微生物活动,提高作物的养分吸收效率,增加作物产量。
结语生物化学在农业科学中的应用是极为广泛且重要的,通过生物化学技术的不断发展和创新,我们可以更好地解决农业生产中的问题,推动农业的可持续发展。
希望未来生物化学技术在农业科学领域发挥更大的作用,为人类粮食安全和农业可持续发展做出更大的贡献。
举例十个生物化学知识在畜牧生产中应用的例子
举例十个生物化学知识在畜牧生产中应用的例子1、动物繁殖:生物技术在动物繁殖中的应用,体现在人工授精、性别控制、胚胎分割等等多个方面。
2、人工授精技术:早在20世纪40年代,人工授精技术已被广泛应用于禽畜品种改良之中。
尤其是在奶牛业中的应用最为广泛、发展最为迅速,当下冷冻精子人工授精已成为奶牛育种和扩繁的有力手段。
法国试验测定,经过人工授精公牛遗传力每年改进20%。
这些年,人工授精技术应用于绵羊良种改良也是备受关注。
3、性别控制技术:性别控制在畜牧业中的应用意义重大,首代的性别比例,可充分发挥受性别限制的生产性状和受性别影响的生产性状的最大经济效益。
其次,控制后代的性别比例可增加选种强度,加速育种进程。
通过控制胚胎性别还可克服牛胚胎移植中出现的异性李生不育现象,以及排除伴性有害基因的危害。
4、胚胎分割技术:胚胎分割技术应用于畜牧业,可通过同枚胚胎的分割获得同卵双生或者是多生后代,扩大了优良品种的繁殖数量。
5、饲料资源开发:生物技术应用于饲料资源开发有着极大的现实意义,可有效解决当前国内饲料不足、优质饲料奇缺的现状,是保证畜牧业可持续发展的重要途径。
目前,发酵工程用于饲料资源开发较为突出,通过有益菌体对不可用原料的发酵处理可转变为可利用饲料资源。
比如说:酵母菌细胞发酵I业有机废液可合成高价蛋白,富含多种氨基酸、维生素等等,为畜牧业供给优质的高蛋白原料。
生物技术可生产多种饲料添加剂,其中微生态制剂的应用较为广泛,饲用效果较为显著。
饲料中添加适量微生态制剂,可有效改善肠道微循环,提高机体对饲料的消化和吸收能力,增强机体免疫,提高其疾病抵抗能力。
6、硫酸钠在畜牧生产上的应用:据试验,在猪日粮中添加0.6%的硫酸钠,平均日增重可达0.589千克,其增重率、饲料转化率和经济效益分别比对照组提高23%、18.7%、87.8%。
7、碳酸氢钠在畜牧业上的应用:碳酸氢钠俗称小苏打,为为色结晶粉末,弱碱,有溶解粘液、健胃、抑酸和增进食欲作用。
列举十个生物化学知识在畜牧生产中应用的例子
列举十个生物化学知识在畜牧生产中应用的例子二十一世纪是生命科学的世纪,生物技术的迅猛发展,使人们有理由认为它是本世纪的一次技术革命.七十年代起发达国家就把生物技术作为高新技术的发展重点,其中美国、日本、英国、法国、德国等国均已设立专门的研究机构,从事该领域的基础理论、实际应用及产品开发工作,并已生产出一定量的生物制品投放市场.与此同时DNA重组技术、基因敲除技术、细胞融合技术、核移植技术、生物反应器技术、克隆技术等重大成果相继出现.生物技术的应用领域甚广,包括医学、食品、农牧渔业、化学工业、能源工业、治金、海洋工业及环保等方面.畜牧业是生物技术应用的重要领域,尤其在优良家畜的品种改良,畜产品结构的改善,特殊生物活性物质的生产、疫苗及生长激素的生产等方面.生物技术在畜牧业生产中的应用主要包括以下几个方面:一、同质个体的获得获得具有高度一致的生产性能、遗传性状完全相同的动物个体,是获得稳定高产畜产品的一个重要途径.家畜延期发生的同卵双生仔,在遗传性状上可以说是相同的,但这种现象极少.因此,科学家们开始进行试验,人工获得遗传性状完全相同的家畜个体,并陆续出现成功的报道.有四种可能途径获得同卵多胎,1)用显微切害割技术分离分裂球(分裂期胚胎、早期、晚期),这一实验已在家畜上获得成功,用这种方法产生同质后代即可大量淘汰试验中的遗传变异个体,而且可以降低实验成本并增加试验的清确度.2)把一个细胞分离的核插入其它细胞,破坏受体细胞核而产生克隆细胞.Willadsen(1986)报道,同一品种8-细胞期胚胎单个分裂球的核与同品种去核未受精卵相融合获得了同质羔羊.3)采用细胞技术,把两个成熟的卵子,尤其是同一动物的卵子在一定条件下进行融合,然后再进行移植,使其发育成个体,这种方法可能会被用作迅速繁殖纯系动物的有力手段.4)采用克隆技术,将成年动物体细胞(目前只在乳腺细胞中获得了成功)的核,移值到受体卵细胞中(当然事先应把受体卵细胞的核去掉),然后移植,使之发育成个体.这就是被新闻界广泛报道的克隆羊(多莉)的技术.二、转基因动物Palmiter(1982)等人应用显微注射的方法,将大白鼠生长激素(rGH)导入了小鼠基因组,并获得了世界上第一只体重为正常小鼠2倍以上的"超级小鼠".由于转基因技术突破了只能在种间进行基因传递的障碍,所以这项研究的巨大成功,鼓舞了科学家利用转基因技术探索改良畜禽品种的热情.因此,可利用转基因动物来生产一些非常规的畜牧产品,例如转基因牛、羊乳腺中表达生产昂贵的人类药用蛋白,这些基因育种研究已经超出畜牧产品本身的价值.由转基因技术引发的转基因育种研究已经走过了十几个春秋,转基因兔、转基因猪、转基因牛和转基因鸡都相继诞生,虽然尚未形成新的畜牧产业,但是给人们带来了巨大的期望.三、转基因猪---改良猪的生长性状调控猪生长激素基因,连同带有金属硫的基因启动子可一同导入猪的基因组.在育肥期,如果给转基因猪饲喂16%粗蛋白的日粮,其生长速度比普通猪(非转基因猪)要低,当把日粮中粗蛋白水平提高到18%,并添加赖氨酸(0.25%)和必要的矿物质和维生素时,转基因猪的日增重提高了15%,饲料利用率也比对照组提高了0.66(肉料比,转基因猪中改良效果最为显著的性状还是背膘,转基因猪的背膘厚度7-8mm,而普通猪背膘厚度是18-20mm,可见基因猪在生长性状上已经表现出明显的遗传优势.四、转基因羊----改良羊毛生产性状大家知道,合成羊毛角蛋白的重要氨基酸之一是半胱氨酸.早期利用转基因技术,改良羊毛生产性状的方法是将大肠杆菌合成半胱氨酸的酶基因导入绵羊基因组,因为绵羊等哺乳动物基因组缺少这类酶基因,不可能依靠自身的生化途径合成半胱氨酸.这种转基因羊已经产生,然而不能持续表达这种原核生物基因,羊毛的生产性状也没有得到改良.最近发现了一种融合基因,即由小鼠高硫角蛋白基因启动区调控的羊类胰岛素生长因子I(IGF-I)cDNA,把它通过显微注射的方法注入绵羊基因组.这种转基因羊可在特异性毛囊细胞中表达类胰岛素生长因子,结果羊毛的生产性状得到了较为理想的改良.与对照组同胞绵羊相比,转基因羊的净毛重增加了6.2%(D=0.028),羊毛的生长率提高了314g/天(D=0.029),羊毛比重增加了1%.这些转基因绵羊在健康和繁殖性能方面与非转基因绵羊相比不存在差异,因而转基因羊可以培育成新品系或品种.五、动物生物反应器转基因动物是指经人的有意干涉,通过实验物段,将外源基因导入动物细胞中,稳定地整合到动物基因组中,并能遗传给给子代的动物.动物基因转移最早取得成功的研究者是Mumro(1968),他利用鸡进行了外源基因导入染色体的研究.之后,Jaenish(1974年)等把SV40病毒注射到小鼠胚胎的囊胚控,再多植给受体小鼠,使之发育成个体.在出生小鼠的体内检测到SV40病毒的DNA,证明SV40病毒DNA已经整合到了小鼠的基因组中.他于176年用M-MLV病毒感染去透明带的小鼠早期胚胎,得到了世界上第一个基因小鼠系.转基因动物最诱人的前景是利用它生产人类所需的生物活性产品及药品.目前世界上至少有七家公司在致力于这方面的研究,而转基因家畜最为活跃的领域就是利用它们生产新的常规非动物产品.现已证明,用转基因猪血液生产人类血红蛋白是可行的.目前已成功地在小羊、猪和绵羊乳中生产了组织血纤维蛋白溶酸激活因子和抗菌素凝素因子(T-PA,和1区以及蛋白C),在转基因家畜血液中得到了人免疫球蛋白,如α1球蛋白、β球蛋白、干扰素、胰蛋白酶和生长激素等,而且这些蛋白都有正常的生物活性.通常把目的基因在血液循环系统或乳腺中表达的转基因动物称为动物反应器.六、生物反应器的特性转基因动物的问世,为利用基因工程手段获得低成本、利活性和高表达的产物开辟了一条重要途.作为生物反庆器的转基因动物,主要是利用其乳腺组织和液组织进行定位表达,特别是用乳腺组织生产具有生物活性的多肽药物和具有特殊营养意义的蛋白质,已成为一个新兴的转基因制药业,它有以下优越性:1 表达产物能充分修饰且肯定有稳定的生物活性.利用DNA重组技术的微生物发酵工程来生产的药用蛋白,由于细菌等微生物不能进行蛋白质合成后的加工,因而生物活性低,并且具有免疫原性,而利用转基因动物生产药用蛋白却避免了这些问题.2 产品成本低,可以大规模生产.作为生物反应器的转基因动物可无限扩繁,且饲养成本低,可进行大规模的药物生产.而动物细胞生物反应器,虽然能生产具有完全生物活性的产品,但以商业生产为目的大规模动物细胞培养成本极高,且培养条件要求苛刻.3 产品质量高,易提纯.由动物生物反应器生产的药品为纯生物制品,避免了化学试剂及生物毒素的污染,安全可靠.目前,某些药用蛋白生产已达每千克乳汗含十克,生物活性与天然蛋白几乎完全一样,极易提纯.总之,动物生物反应器弥补了其它各类基因表达系统的缺陷.七、血液生物反应器利用血液定位表达转基因动物生物反应器的研究已经取得了可喜的进展.但这种物种反应器的缺陷是生产的有活性蛋白或多肽(如激素、细胞分裂素、组织纤维溶酶因子等)进入转基因动物液循环时影响动物的健康.然而这种生物反应器适合生产人类血红蛋白、抗体或生产非活性状态的融合蛋白.实际上,人们已经用转基因动物生产了具有生物学功能的人血红蛋白.Behriger等(1989)报道,三头转基因猪表达了人血红蛋白,其基因构建是由人的LCR区连接拷贝的人α1蛋白基因和一拷贝的βA基因构成.Swanson还利用常规离心分析法从转基因猪血红蛋白中分离出了人的血红蛋白,并证实了该重组血红蛋白氧结合特性与人的血红蛋白完全相同,该转基因猪未发生贫血症,生长速度与同窝非转基因猪相似.由于转基因猪总的表达率低(人血红蛋白仅占总蛋白的9%),不足以大规模地生产.但它确实提供了以重组血红蛋白替代人血红蛋白的一种有价值途径.同时从某种角度上表明用转基因家畜大规模生产人血红蛋白是可行的.尤其随输血病人的增加,全血供应日益不足,用转基因家畜生物反应器生产人的血红蛋白就显得特别有价值.在转基因动物循环系统中生产诊断或治疗用抗体,已在转基因小鼠得以验证(Ebert等,1993),并用获得表达小鼠lgA的转基因猪和绵羊(L0,等,1991).获得此类转基因家畜的目的是提高动物自身的抗病力和大规模生产诊断和治疗用的人单克隆抗体.八、乳腺生物反应器乳腺生物反应器的原理:外源基因在乳腺特异性表达需要乳蛋白基因的一个启动子和调控区,即引导泌乳牛期乳蛋白基因表达的序列.将外源基因置于乳腺特异性调地序列控制下,使之在乳腺中表达,通过回收乳汁获得重要价值的生物活性蛋白.1 乳蛋白基因和启动子大多数哺乳动物的乳汁都有6种主要的蛋白,可分成两类:一类是酷蛋白,包括αs1、αs2、2β酷蛋白;另一类是乳清蛋白,包括α-乳清蛋白和β-乳球蛋白.所有乳蛋白基因都是由位于常染色体上的共显性复等位基因所编码.牛的6个乳蛋白基因分别位于三个不同的染色体上. 长度在200kb以内,顺序为αs1、β、αs2、k,说明它们具有共同的启动子和调控序列,α--乳蛋白基因位于3号染色体上,β-乳球蛋白基因位于16号染色体上。
生物化学在农业与环境保护中的应用
生物化学在农业与环境保护中的应用在当今社会,农业与环境保护是人们关注的重点领域之一。
为了提高农业生产的效率、质量和可持续发展,同时保护环境免受农业活动的负面影响,生物化学技术被广泛应用于农业和环境保护领域。
本文将探讨生物化学在农业与环境保护中的应用,并讨论其对可持续发展的重要性。
一、农业中的生物化学应用1. 生物肥料和土壤改良剂生物肥料是一种由微生物提供的有机物质,它可以提供植物生长所需的养分,并改善土壤结构。
通过使用生物肥料,可以减少对化学肥料的依赖,避免对土壤和水体造成的污染。
此外,生物肥料还可以增加土壤的水分保持能力,提高农作物的产量和质量。
2. 生物农药生物农药是一种由生物活性物质制成的农药,如微生物发酵产生的抗菌物质、植物提取物等。
相比化学农药,生物农药更环保,对环境和人体健康的影响更小。
生物农药能够有效控制病虫害,减少化学农药的使用量,从而降低农产品中的残留物含量。
3. 基因编辑和转基因技术生物化学技术在农业中的另一个重要应用是基因编辑和转基因技术。
基因编辑技术可以精确地修改植物的基因组,提高其抵抗病虫害、逆境环境和提高产量的能力。
转基因技术通过将外源基因导入植物中,使其具备特定的性状,如抗虫性、耐旱性等。
这些技术有助于培育出更加适应现代农业需求的作物品种。
二、环境保护中的生物化学应用1. 污水处理生物化学技术在污水处理中发挥着重要作用。
通过利用微生物的代谢活性,可以将有机物质降解为无害的物质,并去除水中的重金属和有害化学物质。
生物反应器和生物滤池等生物化学处理设备广泛应用于城市和农村的污水处理厂,有效地净化了废水,保护了水资源。
2. 生物能源生物能源是一种可再生的能源形式,通过利用生物质的发酵、分解和转化过程产生。
生物能源包括生物气体、生物柴油、生物乙醇等。
与传统能源相比,生物能源更环保,减少了温室气体的排放和对化石能源的依赖。
生物化学技术在生物能源生产中起着关键作用,通过优化生物转化过程,提高能源产量和效果。
生物化学在农业上的应用
生物化学在农业上的应用农业,作为人类生存和发展的基石,一直以来都在不断探索和创新以提高生产力和质量。
生物化学,这门研究生命物质化学组成和生命过程中化学变化的科学,在农业领域发挥着日益重要的作用。
它为农业生产带来了新的思路和方法,从土壤改良到病虫害防治,从作物品种改良到农产品加工,生物化学的应用无处不在。
在土壤改良方面,生物化学知识的运用至关重要。
土壤中的有机物质分解和养分循环是维持土壤肥力的关键。
微生物在这个过程中扮演着重要角色,通过生物化学的研究,我们能够了解微生物如何分解有机物,释放出氮、磷、钾等植物必需的营养元素。
例如,固氮菌能够将大气中的氮气转化为植物可吸收的氮化合物,增加土壤中的氮含量。
此外,了解土壤中各种酶的活性和作用机制,有助于评估土壤的健康状况,并采取相应的改良措施。
比如,添加特定的酶制剂可以促进土壤中有机物的分解,提高土壤肥力。
生物化学在作物品种改良方面也有着突出的贡献。
传统的杂交育种方法在一定程度上提高了作物的产量和品质,但存在着周期长、效率低等问题。
随着生物技术的发展,基因工程为作物品种改良提供了新的途径。
通过生物化学手段,科学家能够分离和鉴定出与优良性状相关的基因,如抗病虫害基因、耐旱基因、高产基因等,并将其导入到目标作物中,从而快速获得具有特定性状的新品种。
例如,将抗虫基因导入棉花,培育出了抗虫棉,大大减少了农药的使用,降低了生产成本,同时也减少了对环境的污染。
在病虫害防治方面,生物化学的应用为农业带来了更加环保和高效的解决方案。
过去,大量使用化学农药不仅容易导致病虫害产生抗药性,还会对环境和农产品质量造成严重影响。
如今,利用生物化学原理开发的生物农药逐渐受到重视。
这些生物农药通常是从微生物、植物或动物中提取的天然活性物质,对病虫害具有特异性的防治作用,对环境友好且不易产生抗药性。
例如,苏云金芽孢杆菌产生的毒素能够特异性地杀死某些害虫,而对其他生物无害。
此外,研究病虫害的生理生化机制,还可以开发出针对性的防治策略。
生物化学在农业科学和生物工程中的应用
生物化学在农业科学和生物工程中的应用农业科学和生物工程是两个相互关联的领域,生物化学在这两个领域中有着广泛的应用。
生物化学不仅帮助我们理解农业系统中的生物分子反应和代谢过程,还提供了解决农业生产和食品安全挑战的关键工具。
本文将讨论生物化学在农业科学和生物工程中的几个重要应用。
一、植物生理和代谢调控植物生长和发育以及其代谢活动都受到生物化学的调控。
通过研究植物的生理过程和代谢途径,如光合作用、呼吸作用、养分吸收和运输等,我们可以了解植物在不同环境条件下的适应机制。
这有助于改良农作物品种,提高其适应能力和产量。
例如,利用生物化学手段研究光合作用的调控机制,可以改良农作物的光能利用效率,提高其生长速度和产量。
二、农业生物技术和转基因作物生物工程是将生物技术应用于农业领域的重要手段。
其中,转基因技术是其中的一种重要方法。
生物化学在转基因作物的研发中发挥了重要作用。
通过对农作物基因的编辑和改造,可以使其具备抗病虫害、耐逆性、提高产量等特点。
生物化学技术可以用于鉴定和分析转基因作物中的外源基因的表达,使其能够准确稳定地表达所需的蛋白质,确保其功能的正常发挥。
同时,生物化学还可以帮助我们评估转基因作物对环境和人类健康的潜在影响,确保其安全性。
三、农药和肥料的研发与应用生物化学在农药和肥料的研发与应用中起着重要作用。
通过了解病虫害的生理机制和代谢途径,我们可以设计出更加有效和特异性的农药,以减少对非目标生物的伤害,提高防治效果。
此外,生物化学还可以帮助我们研发环境友好型的有机肥料,以提高土壤质量和农作物的养分吸收效率。
四、食品加工和质量控制食品加工过程中,生物化学的应用主要体现在食品的成分分析、添加剂的选择和添加量的控制等方面。
通过分析食物中的营养成分和潜在有害物质,可以为食品的生产提供科学依据,并确保产品的质量和安全性。
另外,生物化学还可以用于改善食品的口感、保存性和营养价值,以满足人们对食品的需求。
综上所述,生物化学在农业科学和生物工程中发挥着重要作用。
生物化学在畜牧养殖中的应用
生物化学在畜牧养殖中的应用生物化学是研究生命化学过程和生物分子之间相互作用的科学领域。
随着科技的不断发展,生物化学在畜牧养殖中的应用也越来越广泛。
通过对生物化学的研究和应用,可以提高畜牧养殖的效率和质量,改善畜禽的生产性能和产品品质。
本文将探讨生物化学在畜牧养殖中的应用,并分析其对畜牧业的贡献。
一、饲料添加剂的开发与应用饲料是畜牧养殖中不可缺少的一环,合理的饲料添加剂能够提高畜禽的生产效率和产品质量。
生物化学的研究可以帮助开发出更加适宜的饲料添加剂。
例如,生物化学家研究发现,微量元素对动物生长和免疫力有着重要影响,因此可以在饲料添加剂中增加适量的微量元素,以促进畜禽的生长和免疫功能。
二、基因改良的应用基因改良是将外源基因导入目标生物体内,使其产生新的性状或改善现有性状的技术。
利用生物化学的研究成果,可以实现对畜禽基因的改良。
比如,研究人员可以通过调控生物化学反应产生的酶的表达,来提高畜禽对某种营养物质的吸收和利用能力,从而改善其生长速度和肉质。
三、疾病预防和治疗生物化学的研究可以帮助畜牧养殖业预防和治疗疾病。
例如,研究人员发现某些生物分子具有抗病毒或抗菌的特性,可以通过合理的应用这些生物分子来预防和控制畜禽疾病的发生。
此外,生物化学还可以帮助开发出高效的疫苗和药物,用于畜禽疾病的治疗,提高治愈率和生存率。
四、饲养环境的改善生物化学的研究还可以帮助改善畜禽饲养环境,提高养殖条件。
例如,生物化学研究发现光照对动物生理、行为和生产性能有着重要的影响,可以通过控制光照的强度、时长和频率,来调节畜禽的生产性能。
此外,生物化学的研究还可以指导合理控制饲喂密度、溶氧量、温度等因素,为畜牧业提供更加优良的养殖环境。
综上所述,生物化学在畜牧养殖中的应用具有重要的意义。
通过对生物化学的研究和应用,我们可以开发出更加适宜的饲料添加剂,实现基因改良,预防和治疗疾病,改善饲养环境等。
这些应用不仅可以提高畜禽的生产效率和产品质量,还能够带动畜牧业的可持续发展。
生物化学实验中的农业应用研究
生物化学实验中的农业应用研究农业是人类社会的重要支柱之一,而生物化学实验在农业领域中的应用则成为了推动农业技术和生产提升的重要手段之一。
本文将着重介绍生物化学实验在农业应用研究中的一些重要发现。
I. 肥料利用与优化生物化学实验的一个重要应用领域是农业肥料的利用与优化。
农业中普遍使用的化学肥料虽然能够提供作物生长所需的营养物质,但过度的使用也会对土壤质量造成负面影响。
通过生物化学实验,研究人员发现可以利用微生物来增强氮肥利用效率。
例如,利用一种叫做硝酸还原酶的微生物,能够将氮气转化为植物可利用的形式,减少氮肥的使用量,提高肥料利用率。
此外,生物化学实验还发现通过添加一些有机物质到土壤中,如豆饼、稻草等,可以增加土壤中微生物数量和多样性,提高肥料的利用效果。
II. 农药与生物防治农业生产中,农药的合理使用能够有效控制和防治病虫害,但过度的农药使用也会对环境和生物产生负面影响。
生物化学实验为研究农药的开发和应用提供了重要的依据。
例如,利用生物化学实验的技术手段,研究人员发现可以通过调控植物生理代谢,增强植物的自身抗病能力,减少对农药的依赖。
此外,生物化学实验还发现一些生物制剂,如昆虫病毒和昆虫寄生性线虫等,可以作为天敌来进行生物防治,有效控制害虫数量,减少化学农药的使用量。
III. 遗传改良与基因工程生物化学实验在农业应用中的另一个重要领域是遗传改良与基因工程。
通过生物化学实验的研究,人们可以了解作物的遗传特性,了解植物的代谢通路和信号传导机制,以及相关基因在不同环境下的表达与调控方式。
这为农业遗传改良与基因工程提供了理论基础和技术手段。
例如,利用生物化学实验中的基因克隆技术,可以将植物的抗病基因导入到其他作物中,从而提高其抗病能力。
此外,通过基因编辑技术如CRISPR-Cas9,可以实现精准基因组改造,改良植物的某些特性,如提高产量、改善抗旱能力等。
IV. 农业废弃物的资源化利用生物化学实验还有助于实现农业废弃物的资源化利用。
10生物化学知识在畜牧生产中用的例子
10生物化学知识在畜牧生产中用的例子随着生产力的发展,科学技术的进步生物化学与人们生活越来越密切。
生物化学是力基础的自然科学,对人类有重大意义,跟生活也有很大关系。
它能帮人们做有用的事。
衣、食、住、行、用,它无所不在。
生活丰富多彩,在不经意之中,人们经常遇见一些生物化学与生活的完美结合。
但人们很少注意到其中的微妙与有趣。
我们所学的课目里与我们日常生活最接近的就是化学和生物,因为现在的东西都是科学的产物!比如豆油,一般市场场上卖的都是转基因的,所以我们在购买的时候要注意上面的安全标志,检查力度。
菌种的处理、牛奶的加热、肚子痛其实只要喝糖盐水就行了,学以致用嘛!预防动物传染病发生的最好的方法就是注射疫苗。
目前,常规疫苗有两类,即灭活苗和诚毒或无毒活苗,常规疫苗的研制及应用对控制畜禽传染病的发生在一定程度上是成功的,但是这种疫苗的制造方法、免疫程序及免疫效果的可靠性,大面积应用的可行性及动物安全性,均存在不少缺点。
灭活苗的制造成本高,免疫保护期短,需反复免疫。
基因工程技术的发展为传染疯的预防提供了崭新的手段。
通过对传染病病原的分子解剖,使致病基因和免疫保护性抗原的鉴定和分离得以实现。
自1973年基因工程诞生以米,基因工程亚单位苗、合成肽疫苗、抗独特型抗体疫苗和基因缺失苗相继问世,其中亚单位苗虽为体外大生产免疫原开脾了捷径,但仍具有灭活苗的缺点,抗独特型抗体苗对免疫缺陷机体有活苗不可比拟的优点,但其研制和使用具有一定局限性。
目前,伪狂犬病基因缺失疫苗、表达牛瘟病毒F和HA蛋白的重组疫苗病毒、鸡传染性支气管炎等基因工程苗已进入临床实践。
另外,科学家利用转基因技术,实验生产了可由畜禽食入并在消化道生存的微生物,它们不但具有疫苗的功能,还可以产生促生长物质,起到畜禽促生长剂的作用,从而取代用化学方法合成的促生长剂。
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生物化学在农业上的应用work Information Technology Company.2020YEAR生物化学在农业上的应用12级生物技术林喆生物化学是研究生物分子和生物体内化学反应的科学,是运用化学原理在分子水平上解释生命现象的科学。
从严格的意义上说,生物化学的发展历史很短。
分子生物学、分子遗传学、微生物学、生物工程学、免疫学、细胞生物学和生物反应器等生化技术的发展为这门综合性科学技术的形成提供了基础;而60年代末至70年代初以来基因重组、细胞融合、固定化酶和固定化细胞等技术的出现,可认为是生化工程的开端。
它主要包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等4个方面,已不同程度地开始在农业上研究、应用。
基因工程绝大多数生物的遗传信息是由一种生物大分子-脱氧核糖核酸(DNA)即基因决定的。
基因工程即将不同生物的DNA在生物体外进行分离、剪切、拼接,然后把这种经过人工重组的转入宿主细胞内大量复制,使新的遗传特性得到表达,从而人工构建出新的生物,或赋予原有生物以新的功能。
与农业关系较为密切的主要有以下3项。
植物基因工程已对近50种植物的基因用分子生物学方法进行了研究。
通过遗传转化进行基因转移,已在、矮牵牛等植物上建立模式系统,正在向重要农作物过渡。
研究的范围较广,包括:与提高效率有关的1,5-二磷酸核酮糖羧化-加氧酶基因的结构和功能,生物固氮基因的分离和改建,贮藏蛋白和提高必需氨基酸含量的基因工程,抗病虫、耐盐碱、抗等基因的分离以及激素和光敏色素对调节基因表达的作用等。
苏云金杆菌的毒素蛋白基因在转给烟草等后已得到表达,并能遗传给后代,培育出能杀死鳞翅目昆虫的抗虫作物。
动物基因工程外源基因可通过显微注射等技术,导入单细胞期胚胎的原核中,使之在每次细胞分裂时自动复制,并在个体水平上得到表达。
用这种方法已将大鼠的生长激素基因导入小鼠,产生的“超级”小鼠生长速度比普通小鼠快50%。
、、的生长激素基因工程也在研究开发中。
已知注射生长激素后,可在不增加饲料消耗的情况下提高产奶量;猪注射生长激素后可明显增加日增重,提高瘦肉率。
兽用基因工程疫苗目的是通过对微生物进行的基因操作,生产高效、安全的兽用疫苗。
目前猪、牛大肠杆菌性幼畜腹泻疫苗、猪疫苗的研制已在实验室阶段取得成功。
细胞工程利用细胞、组织培养和细胞融合技术,改良生物品种,生产生物产品及其组分的技术。
主要包括以下3种。
植物细胞的组织培养利用植物细胞的“全能性”,现在已有几百种植物能从叶片、茎尖、茎段、子叶、胫轴、根、幼穗、花药、子房、胚珠、幼胚、愈伤组织、悬浮培养细胞或原生质体等再生成完整的植株。
再生的途径,一是通过愈伤组织诱导器官发生,产生不定芽和根;一是通过体细胞胚胎发生形成与正常种子胚相似、具有胚根和胚芽的胚状体,由它萌发直接形成幼小植株。
这种方法由于分化频率高,繁殖速度快,可用于珍稀和濒危、苗木的大量快速繁殖,以加快优良品种的推广,保存种质资源。
现在,已因许多快繁公司的建立而形成一个新行业──“组织培养工业”。
由胚胎发生产生的胚状体,与正常种子胚相似,遗传稳定性较好,可用褐藻酸钠等加以包埋,形成一种外被胶囊的人工种子,直接用于生产。
茎尖分生组织不带或带病毒较少,可结合进行热处理和离体培养,获得无病毒植株,在、、香石竹等作物上已广泛应用。
茎尖分生组织和悬浮细胞培养物还可在低温或-196℃液态氮中保存,解冻后仍保持再生植株的能力;此法多用于保存种质资源,并带动了冷冻生物学的发展。
花药和子房的离体培养,可以产生染色体数比正常二倍体少一半的单倍体,经秋水仙素等处理,使染色体加倍,可较快地形成遗传上纯合的优良二倍体株系,大大缩短育种年限。
在中国,由花培育成的水稻、、烟草等新品种,已在生产上大面积推广。
细胞和组织培养中产生的体细胞变异已知是一种普遍现象,它为育种家们提供了一个重要的遗传变异库。
试管受精和杂种胚培养,已用于克服远缘杂交中合子前和合子后的不亲和性,获得了如小麦×、栽培棉×野生棉、×大白菜等远缘杂种。
不同种间、属间植物的细胞融合(或称体细胞杂交)已获得番茄与马铃薯、拟南芥菜与油菜等的远缘体细胞杂种,都是自然界中原来不存在的新类型,被命名为“番茄薯”、“薯番茄”和“拟南芥油菜”等。
通过细胞质融合还获得了有性杂交难以得到的胞质杂种,转移了由胞质基因组控制的雄性不育性和除草剂抗性。
栽培种与野生种的细胞质融合,还转移了对马铃薯卷叶病毒、线虫、螨类等的抗性。
动植物细胞的大量培养技术,也可用于生产有用的次生代谢产物,如各种香料(薄荷、香精油)、食品添加剂(辣椒素、姜油酮、植物色素、甜味剂)以及中草药的有效成分(长春新碱、人参皂苷、毛地黄碱)等,用作化妆品、食品、医药工业的重要原料。
由紫草细胞培养生产的紫草宁,用于唇膏生产,已实现商用化。
胚胎移植和性别控制雌性动物经超数排卵处理和形成的胚胎,直接或经液氮冷冻复苏后移植至受体的生殖道内,可获得正常的后代。
这种技术已在羊、毛兔、奶牛等经济动物上取得成功,受体可以是同种或异种动物。
应用这种技术,优良母畜可加速排卵,借体怀胎,从而大大提高繁殖率。
单个胚胎还可用显微外科手术分割,得到同卵双胎或一卵多胎。
不同来源的胚胎嵌合则可获得嵌合体(如山羊 -绵羊嵌合体)。
性别控制对提高动物产品的产量和质量有重要作用。
如乳牛、乳羊、蛋用鸡的生产需要雌性群体;而公羊的产毛量则比母羊高一倍,雄性肉牛、肉羊的饲料报酬也比雌性高,公鹿还可生产鹿茸,等等。
因而性别的鉴别和控制,已成为胚胎移植技术实用化的关键之一。
在水产业中,鱼虾全雌或全雄群体的单性养殖和杂种优势利用,也可产生巨大的经济效益。
雌鱼个体生长通常比雄鱼快5~10%,雌性对虾比雄性生长快30~50%;罗非鱼则相反,雄鱼比雌鱼生长快40~60%。
利用细胞核移植,受精卵处理诱导雌(雄)核发育,结合性控技术,可以培育鱼虾的全雌或全雄群体,大幅度提高产量。
杂交瘤技术和单克隆抗体体外培养的骨髓瘤细胞和经过抗原免疫的淋巴细胞,在诱导细胞融合后产生的杂交瘤细胞既具有骨髓瘤细胞能在体外无限增殖的能力,又具有淋巴细胞分泌抗体的能力。
其后代因选自一个杂种细胞,所分泌的抗体可针对某一特定的抗原决定簇,质地均一,被称为单克隆抗体(McAb)。
它与常规血清相比,具有特异性强、灵敏度高、易于大规模生产等优点,已在农业上应用于家畜和植物病害的快速诊断,区分病毒的型、亚型和不同株系。
兽医和植物病害诊断上应用的McAb已研制成功上百种,有的已制成诊断药盒销售。
酶工程是在一定的生物反应器中,利用酶的催化功能,将相应的原料转化成人类需要的产品。
其主要内容包括酶的分离和纯化、酶或细胞的固定化,以及固定化酶的反应器等。
所谓固定化酶,系由水溶性酶通过吸附、包埋、交联、共价结合等方法固定而得,既保持了催化的功能,又具有化学固相催化剂的优点,易于同反应液分开,可反复连续使用。
酶工程应用于农产品的深加工,如利用α -淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖异构酶的催化功能,以玉米淀粉等为原料生产高果糖浆,可大大提高产品的产值。
乳制品加工则需用凝乳酶和乳糖酶。
农副产品的加工和综合利用需要纤维素酶、果胶酶和木质素酶。
从木瓜中提取的木瓜蛋白酶,可用作肉类嫩化剂,在提高活性和固定化后则可用于啤酒及果汁的澄清等。
发酵工程利用微生物的某些特定性能,通过现代工程技术手段进行工业规模生产的技术。
主要包括微生物菌种的选择、菌种最佳培养条件的优选、发酵反应器的设计和电子计算机程控技术的应用,以及产品的分离提纯等。
发酵工程除用于农产品深加工外,在农业上,还可用于微生物次生代谢产物促进动植物生长,防治疫病。
微生物农药,是用来防治病、虫、草害的微生物体或其代谢产物的发酵产品的统称。
赤霉素已证明是杂交水稻制种中控制花期相遇的一项重要措施。
玉米赤霉稀酮用于和,可获得增重效果。
莫能菌素不但可以促进肉牛增重和提高饲料利用率,而且可防治鸡、牛、的。
利用微生物发酵,在农业上还可生产出单细胞蛋白、畜用抗生素、氨基酸、维生素等,用作饲料添加剂。
作物秸秆、谷壳、木屑、糖渣、木薯等经微生物发酵可转化成高效再生能源,如酒精、甲烷(沼气)等。
这种生物能源有“绿色石油”之称。
我国农产品加工业落后于发达国家,在进入21 世纪的今天,为了实现农业的可持续发展,除了在种植业和养殖业方面继续实现突破外,加工业已上升到举足轻重的地位。
不能有效地进行农产品的深加工和精加工,就难于实现农业生产的高效益,就难于使我国农业生产水平赶上世界先进水平。
发达国家特别重视农产品的加工利用,不少国家采用先进的微生物工程和酶技术,利用农产品生产出各种各样具特色的优质加工品,使原料升值几倍甚至数十倍。
美国利用大豆生产出200 余种产品,包括营养食品、药品、食品添加剂,例如高纯度大豆卵磷脂、大豆蛋白、大豆异黄酮、大豆多肽、降血压肽、大豆低聚糖、大豆皂甙等等。
欧洲将鸡蛋中各种成分分离,得到酪蛋白、清蛋白、卵磷脂、活性多肽等,再利用产品制备工程食品。
日本利用淀粉生产出几十种变性淀粉产品,均取得高额效益。
用于农产品加工的生物工程主要有酶工程和微生物工程,目前用于农产品加工的生物酶已有几十种。
由于固定化酶工艺的进步,使酶催化反应更方便、更经济、应用更广泛。
我国应在淀粉酶加工技术、蛋白质酶加工、果品酶加工以及纤维素加工中加快开发步伐,生产出在工业上和人们日常生活中广泛应用的新产品,特别是生产出对人体具有功能保健的健康产品,从而提高农业生产的经济效益,使农业资源得到高效合理的应用。
历史已经进入21 世纪,新世纪要求我国农业资源更合理更有效地得到利用。
因此,在农业资源研究中,不应该再停留在传统的观念上,应加强信息工程、生物工程等新技术的应用,使研究达到一个新的水平。