生物纳米技术论文

生物纳米技术论文（精选8篇）

生物纳米技术论文 篇1

微生物培养技术初探-农业生物技术论文

论文摘要：文章简要介绍了微生物不可培养的原因，总结了培养技术中存在的问题，提出如何改良培养微生物的技术，并阐述了模拟自然环境条件、强调微生物相互关系是提高微生物可培养性的关键。

论文关键词：微生物;培养技术;环境条件;生物细胞

目前自然界中只有极少部分微生物能够得到培养，严重阻碍了对微生物生命活动规律的研究和微生物资源的开发。因此必须改进传统培养方法，采用新型培养技术，提高微生物可培养性，大量培养自然界中存在的微生物，从而更全面、准确地了解微生物细胞的生命规律、获悉微生物群落中各种微生物之间的动态相互作用和相互协调的规律，对环境微生物工艺进行准确地设计、精细地调控和高效地利用。

一、微生物不可培养的原因

对微生物进行常规培养时，由于生活条件的改变，有些微生物不能适应而死亡，另一些则通过产生孢子进入休眠状态或改变细胞形态、进入维持一定代谢活性但不生长繁殖的“活的非可培养状态”，结果均表现为微生物的“不可培养性”。

实际上，微生物的不可培养性是由于对微生物生长条件及其规律性的认识严重不足，而采取了偏离微生物生长实际情况的培养条件所造成的，这些偏离具体可以包括以下几个方面：

(一)实验室中无法完全模拟自然界的环境条件

由于目前监测技术和手段的限制，人们对微生物生存环境和自然条件的了解尚不充分。因此，人们没有或无法完全模拟微生物的自然生存条件，而通常将培养条件进行简化：将微生物置于恒温、恒湿、黑暗等环境中;将微生物限制在“板结”的琼脂或不扰动的液体介质中;简化微生物的营养组成没有提供微生物生长繁殖所必需的某些化学物质等等。所以在自然界中可以生长繁殖的微生物，在“纯培养”中生长条件得不到满足，从而导致了微生物的不可培养性。

(二)生长缓慢的微生物被忽视

环境中很多微生物都聚集生长，当将这些微生物接种至培养基时，适合生长的微生物由于生长快而占据优势地位，它们对营养成分的大量摄取使生长缓慢的微生物得不到充足营养而生长受到抑制。

(三)采用高浓度的营养基质

最初对微生物的培养是在富含营养的培养基中进行的，但是由于自然界中微生物数量庞大，其可利用的营养物质极度匮乏，多数处于“岔营养”状态。常规纯培养对这种认识不允分，通常将寡营养微生物迅速置于富营养状态，微生物初期的快速生长会产生大量的、微生物自身难以调节的过氧化物、超氧化物和羟基自由基等“毒性氧物质”，该类物质快速、过量的积累会破坏细胞内膜结构，导致细胞死亡，从而表现出微生物的不可培养性。

(四)环境微生物之间的相互关系被忽略

微生物相互关系繁多复杂，包括：(1)种间的偏利共生关系和互惠共生关系，两者的共性是至少一个群体提供另一些群体所需的生长因子而使微生物群体获利;(2)群体感应，这种关系被认为是通过细菌间的信息交流来调控细菌的群体行为：细胞通过感应一种胞外低分子量的信号分子来判断菌群密度和周围环境的变化，从而调节相应的细菌表达以调节细菌的群体行为。以上这两种关系都是微生物生长所必需的。由于人们目前对环境中微生物之间多数复杂的相互关系所知甚少，采用的培养技术没有将这种关系考虑在内。纯培养技术将待培养的微生物与其它微生物群体、以及生存环境人为地分离开，种间的共生关系和信息交流被阻断，微生物缺乏必需的生长因子和信号分了而死亡，表现出微生物的不可培养性。

生物纳米技术论文 篇2

项目简介:该项目主要研究目的是通过利用生物技术培育草莓新品种, 解决黑龙江省草莓品种单一及品种退化问题。并探讨花药组培单倍体, 选育草莓新品种的育种途径。经过五年研究攻关, 已培育出草莓新品系S4-94-1, 经省科技厅结题验收。

该品系主要特点:平均单果重14.5g, 最大单果重30g, 果形倒园台形, 果实大小一致性强, 果实硬度中等, 糖度9.5%, 有机酸含量0.9%, 百克Vc含量120毫克 (mg) , 品质好。产量比主栽对照品种“戈雷拉”、“维斯它尔”增产19.4%、18.9%。较抗灰霉病和黄萎病, 适于黑龙江省及吉林、辽宁地区保护地及露地种植。

所处阶段:中期阶段

应用生物技术提高黄牛双犊率研究

项目简介:该项目以实用生物技术提高黄牛的发情率、受配率、受胎率和双犊率。结合胚胎移植和A1+ET技术, 使黄牛双犊率有较大提高。此项目在长春地区应用生物激素处理黄牛510头, 总受胎率达89%, 产双犊率14.5%;人工授精和胚胎移植结合处理黄牛5 0头, 产双犊率30%;利用胚胎移植两枚胚胎:鲜胚和冷冻胚胎共处理9 9头, 双犊率分别为2 8%和平共处22%。结果显示比自然繁殖提高双犊率13.62%、29%、27%和21%。项目应用促性腺激素诱导母牛超数排卵, 采用以黄牛为受体的胚胎移植, 配合冷冻精液人工授精等配套技术, 提高母牛繁殖力, 达到一胎双犊目的。

所处阶段:中期阶段

应用生物技术制取畜禽骨超微粉

项目简介:该产品是香味浓厚、肉味突出的畜禽骨超微粉, 且所含钙和氨基酸等营养成份更利于被人体吸收, 主要作为补钙营养品和食品营养添加原料。

该产品完整保留骨类的营养成份, 钙等微量元素和氨基酸更利于被人体吸收。钙≥30mg/100g、蛋白质≥35g/100g。该技术为国内首家采用酶解、微粉化、美拉德反应、微胶囊技术、弥补了不经生物处理的香味不足缺点, 使营养成份利于保留并更易被人体吸收。该技术属高新生物的应用范畴, 是应用生物技术对畜禽骨进行高附加值转化。

所处阶段:中期阶段

意义:该工艺分段明确, 生产条件安全可靠, 完全能够规模化生产。

生物技术在人参抗癌有效成分制备上应用

项目简介:该研究利用生物转化技术对我国资源丰富, 价格低廉的植物总皂苷进行转化, 制备抗肿瘤活性皂苷2 0 (S) 原人参二醇2 0-O-β-D-吡喃葡萄糖苷 (人参皂苷Compound K简称C-K) ;筛选出最佳的转化工业酶制剂与微生物菌株, 优化了生物转化的制备工艺;进行了抗肿瘤有效成分生物转化机制及其抗肿瘤作用的研究;采用现代层析技术系统地分离纯化、鉴定稀有抗肿瘤皂苷和生物转化后的产物等。

所处阶段:中期阶段

意义:该课题为C-K的工业化生产提供了一种新途径, 也为研发高效、低毒、质量可控的天然抗癌创新药物奠定了基础。其研究成果是对国内外40余年来对人参属植物进行化学成分和从人参属植物中寻找新的有效物质及其制备方法的重大突破。

现代生物技术制备系列制革高效专用酶制剂

项目简介:该项目以制革工业为主线、以提高皮革质量、消除制革污染为目标, 运用基因工程、亲和层析法以及酶的化学修饰等科学方法筛选和优化功能决定酶。在一定条件下, 以功能决定酶为主体, 与其它酶制剂或多元无机物复配, 制备出适合各种用途 (如浸灰、复灰、脱毛、局部涂酶、软化、蓝革软化) 的制革高效专用酶制剂。创新设计出了多种无毒、无害无机物构成的复合增效系统, 研究开发出了一种以活性橙标记酸松弛胶原为底物的胶原水解酶活力分析方法。应用该项目成果中的基于酶制剂的生物制革技术, 可以促进制革工业的产业升级, 促进整个制革工业的科技进步, 提高产品质量消除制革污染。

所处阶段:初期阶段

利用生物技术进行中草药种质快速繁育研究

项目简介:该课题以具有重要经济意义又缺乏野生资源的穿龙薯蓣为研究对象, 利用生物技术, 组织培养技术, 从体外快速繁育体系的建立、再生植株遗传的稳定性、再生植株的有效成分分析进行了研究。通过生物技术培育薯蓣再生植株不仅具有繁殖率高, 还具有遗传稳定性好的优点。产业化应用后可以成为解决栽培薯蓣的种质资源不足的途径之一。

所处阶段:中期阶段

黄芪毛状根培养体系与转基因技术平台构建

项目简介:该成果以我国常用重要中药黄芪为对象, 应用生物技术和多学科交叉, 进行了深入和系统的探索, 取得了一系列重要的研究成果, 整体水平达到国际先进, 其中有些成果属国际首创。该成果以发根农杆菌 (Agrobacterium r hizogenes) 诱导膜荚黄芪无菌苗形成黄芪毛状根。首次成功建立了3 0升培养规模的黄芪毛状根培养体系, 并进行了培养条件的优化研究。首次利用基因工程技术对膜荚黄芪进行定向改良, 提高了活性成分的含量。

所处阶段:中期阶段

意义:该成果的建立和应用, 将为中药资源的可持续发展提供了技术平台, 促进了中药现代化的进程。该成果待条件成熟后可进行工业化生产, 对建立中药材高技术产业而言, 前景广阔。

运用生物技术选育优良菌种

项目简介:该项目采用了啤酒酵母菌种单细胞分离、筛选技术、微生物紫外线诱变技术等, 改变了酵母菌种DNA结构, 并进行了啤酒酵母综合性能鉴定。选育出的酵母菌株完善了啤酒的风味, 使其口味更加协调, 高级醇含量降低了20ppm, 而且酵母的凝聚性适中, 解决了凝聚性差, 啤酒过滤困难的问题。产品的酒龄由2 5天缩短至16-18天, 提高了设备利用率, 增大了产量。

所处阶段:成熟应用阶段

农药、医药中间体的绿色化工新技术研究

项目简介:该研究遵循原子利用率有效值最大化原则, 利用自行研制或开发的高效催化剂和反应助剂, 分别采用固定床催化和釜式催化生产技术, 使用10套生产设备和9种催化剂和反应助剂, 完成了2 5种包括腈类、酮类、酚类、酸类、醛类、酯类等重要的农药、医药中间体从实验室合成、中试到工业生产的工艺技术研究与实施。该项目技术应用于精细有机化学品合成领域。

所处阶段:成熟应用阶段

意义:该项目自投产以来, 收到了显著的经济效益和社会效益。

超临界二氧化碳萃取技术在医药工业中应用

项目简介:该项目通过对热可平注射液、鱼腥草注射液的提取工艺采用超临界C O＿2萃取技术进行提取, 并对超临界C O＿2萃取工艺进行优化研究, 用超临界CO＿2萃取物制成热可平注射液、鱼腥草注射液, 对用超临界CO＿2萃取技术和水蒸气蒸馏制成的热可平注射液、鱼腥草注射液进行相关的化学成分分析、药剂学、药理学研究、毒理、稳定性实验研究, 质量标准研究, 以提高该类药品的临床疗效, 通过对热可平注射液、鱼腥草注射液的示范研究, 为该技术在医药工业中的应用提供依据。采用新工艺超临界CO＿2萃取缩短提取时间, 提高产品疗效和产品质量标准, 节约能源和资源, 生产后经济效益和社会效益显著。

所处阶段:中期阶段

发酵法生产L-亮氨酸技术研究

项目简介:L-亮氨酸是常见18种氨基酸中的一种, 在医药、食品、饲料、化妆品等行业具有重要的用途。目前国内外L-亮氨酸生产方法以蛋白水解提取法为主, 由于天然蛋白质原料氨基酸组成复杂, 提取工艺复杂, 污染严重, 收率较低, 而且由于疯牛病等动物疾病的存在, 西方国家已禁止采用动物蛋白水解提取法生成氨基酸。

该项目拟采用直接发酵法生产药用级L-亮氨酸, 即以葡萄糖为原料, 用谷氨酸棒杆菌进行深层通风发酵, 发酵液经絮凝、过滤、离交、浓缩、结晶、分离、干燥而得成品L-亮氨酸。该项目采用的生产菌种为具有支链氨基酸结构类似物抗性的谷氨酸棒杆菌的突变株, 发酵过程采用补料分批发酵工艺, 提取过程采用闭路循环的清洁生产工艺。

生物纳米技术论文 篇3

由于人类社会的发展，对于能源资源的需求日益迫切，古代植物积累的能源趋于枯竭。同时，人类大量侵占和破坏原有的绿色空间，导致生物资源短缺。为了获得可再生能源，人们还期望种植高产糖分、淀粉、脂肪酸的能源植物。在耕地十分有限的情况下，只好开发贫瘠的土地，使植物在恶劣的环境下生长，并制造便于转化成能源的产品。这就需要提高能源植物的抗逆性。

在农业史上，人类培育农作物往往因地制宜，而忽视了植物抗逆性的增强，许多高产作物往往抗逆性较差。诚然，要增强植物的抗低温、抗干旱、抗盐碱等能力，还要关注某些特殊基因功能的发挥。如今，植物抗逆性基因研究已经引起广泛重视。本人在研究中发现，从野生物种中获得的基因，包括WRKY家族的基因，对于提高植物对不良环境的适应性有很大作用。

从转化光能和积累生物量总体来说，人们愿意选择光能转化效率高的植物。

例如，巴西广泛种植甘蔗。人们把蔗糖转化成酒精，在替代石油方面发挥了很大作用。美国对swich grass等高光效的能源植物有很多研究。在我国，大家十分关注甜高粱和芒草一类的植物。这些都属于光能转化率高的碳四植物。虽然人们对于提高植物能量转化率方面做了有益尝试，但是对目前植物中的主要成分纤维素如何进行降解和利用依然存在问题。

我们看到吃野草的耕牛在田间辛苦劳作，啃食木头的白蚁却能旺盛繁殖，这些生物转化纤维素的过程很值得我们探讨。人类应该深入研究反刍动物牛胃里和白蚁肠道中的微生物作用，研究其中纤维素酶的活力，探讨它们在常温、常压下高效工作的原理，从中或许能得到有益启示。

沼气池里的微生物能够将纤维素转化成可燃的气体，可能到了寒冬它们的活力就大大降低。因而，培育耐低温的高效菌株，就十分必要。

人类用大量的能源来制造各种化学产物，如塑料。人类健康所需的各种药物多由植物制造。目前利用生物能源的一个比较方便的途径是生物柴油的生成。蓖麻、麻风树、油茶都是很好的生成生物柴油的植物。然而目前对这类植物的选育还存在不足，不同品系的植株产量和积累脂肪酸的效率差别很大。能源植物的思路应当拓宽，能否通过植物吸收光能直接转化出各类产物呢？

有一种珍稀物种叫四合木，有高含量的脂肪酸，这是自然的恩赐。我们要保护这个物种，研究其合成脂肪酸的机制，研究其基因功能，利用别的植物生物反应器来制造脂肪酸。

橡胶树能够流出橡胶，橡胶草也会生成类似的成分。目前已经开始研究生物塑料的合成过程。使高等植物或藻类通过phbB基因先合成聚-3-羟基链烷酸酯(polyhydroxyalkanoate, PHA)，而最终合成生物可降解的塑料。这是一项对环境保护非常有益的技术。

藻类是单细胞的绿色植物。它的优点是光能转化效率高，繁殖快，不占用耕地，而且脂肪酸含量高，有的接近50%，人称“未来的绿色石油”。诚然，藻体的收集方式等还有许多需要探索的地方。

人类的需求是多样的，如果我们借助绿色植物获得能量，借助这种绿色的生物反应器来制造各种复杂的产品，应是很好的办法。有人称这种基因操控技术为分子耕作（molecular farming）。

目前我们对生物能源的利用还处在低水平阶段。其实，生物能源的利用除了政策因素之外，还受技术发展水平的制约。从这个意义上说，亟待发展高新生物技术，而基因工程在生物能源产业发展中的应用前景是十分广阔的。

责编/庞贝

生物技术论文 篇4

摘要：生物芯片技术是20世纪以来发展迅速且引人瞩目的一个前沿领域。本文主要介绍了生物芯片技术在环境化学、环境微生物检测以及环境医学领域中的应用。并对生物芯片在环境领域的应用前景做出了展望。

关键词：生物芯片;环境科学;

生物芯片（biochip）技术是20世纪90年代初期发展起来的一个新兴的领域，自从1991年Fodor等提出DNA芯片的概念后，近年来以DNA芯片为代表的生物芯片技术得到了迅猛发展。生物芯片是融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新技术，其概念源于计算机芯片。它主要是指通过微加工和微电子技术在固体基质表面构建微型生物化学分析系统，以实现对生命机体的组织、细胞、蛋白质、核酸、糖类及其它生物组分进行准确、快速、高通量的检测。生物芯片技术的本质特征是利用微电子、微机械、化学、物理及计算机，将生命科学研究中的样品检测、分析过程实现连续化、集成化、微型化。芯片上集成了成千上万密集排列的分子微阵列或分析元件，能够在短时间内分析大量的生物分子，快速准确的获取样品中的生物信息，检测效率是传统检测手段的成百上千倍。该技术被评为1998世界十大科技进展之一。目前，生物芯片已在环境微生物检测、环境化学及环境医学等研究方向重显现出独特的优势。

一、生物芯片的分类及其原理 常见的生物芯片主要分为三大类：即基因芯片、蛋白质芯片、芯片实验室。

1.基因芯片（Gene chip）基因芯片又称DNA芯片（DNA chip）。）。最初的生物芯片主要用于基因测序、基因表达图谱的鉴定和基因突变的分析与检测，而且随着人类基因组计划的逐步实施以及分子生物学的迅猛发展，基因芯片己成为生物芯片中最重要的一类。基因芯片是在基因探针的基础上研制出的，所谓基因探针只是一段人工合成的碱基序列，在探针上连接一些可检测的物质，根据碱基互补的原理，利用基因探针到基因混合物中识别特定基因。它将大量探针分子固定于支持物上，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号的强度及分布来进行分析。

2蛋白质芯片（Protein Chip）蛋白质芯片与基因芯片的基本原理相同，但它利 用的不是碱基配对原理而是抗体与抗原结合的特异性即免疫反应来检测。蛋白质芯片构建的简化模型为：选择一种固相载体能够牢固地结合蛋白质分子（抗原或抗体），这样形成蛋白质的微阵列，即蛋白质芯片。蛋白质芯片的检测原理类似于抗原、抗体检测的 ELIS法，如采用双抗夹心的形式，通过机械点涂的方法，将多种不同的单克隆抗体点样固定在固相介质表面（一般是膜介质）上，制备抗体蛋白芯片，并与多种抗原样本杂交，使芯片上的抗体捕获相应的抗原。然后再与标记的多种不同的抗体杂交，由于蛋白抗原上的多价结合表位可结合标记抗体，根据杂交信号的有无、多少便能进行定性、定量的分析。3芯片实验室（LAB—on—a—chip）芯片实验室是生物芯片研究领域的一个热点，它是将传统的样品制备、生化反应、数据检测三个步骤集成于一体，缩小构成芯片上的实验室系统，是生物芯片发展的最高阶段。要实现这一目标生物芯片必须以微电流平台作为支撑，只有把样品制备、分析和信号获得连为整体，才能开发出生物芯片应用的最大潜力。目前，利用芯片缩微实验室已成功地将样品分离、DNA提取、PCR反应、DNA杂交检测这几个离散步骤在一个或几个芯片构成的密闭系统中完成。由于芯片可以做成十分微小的形状，所以便于携带，检测分析所需样品少，节约了大量试剂和人工。同时芯片可以 进行大规模生产，成本可以降到很低，用于各种分析 的芯片就可以做成一次性使用，避免了样品污染和交叉污染。芯片实验室是未来生物芯片的发展方向。

二、生物芯片在环境科学研究中的应用

生物芯片是近几年发展起来的一个新兴和热点领域，在国外研究和应用较多，我国在此方面的研究尚处于起步阶段，且主要应用于医药领域，在环境科学领域的应用和研究较少。但其高通量、检测快的特点，使其在环境领域有着广泛的应用前景。现今，生物芯片已在环境化学、环境生物学、环境毒理学、环境医学及分子生态学等研究领域中有了应用实例。

1、生物芯片在环境化学中应用

生物芯片在环境化学中的一个重要应用领域是分析和监测环境中的污染物。环境化学污染物主要包括有机化学性污染物和无机污染物。生物芯片设计集成化，从而简化了分析过程，使检测速度加快，因此在环境监测中有很好的应用和发展前景。目前，在环境化学领域中得到应用的有毛细管电泳芯片、微反应芯片等。Wang等将毛细管电泳芯片与厚膜电流检测器集成在一起（缓冲液为MES(20mol/L，PH＝5.0），分离管道长度为72mm，分离电压为2000V）。使用此方法，可在140S内从掺入有机磷神经毒物的河水中分离检测出磷、甲基对硫磷、杀螟硫磷和乙基对硫磷。这些结果显示毛细管电泳芯片有可用于现场检测的快速检 查。Backer等［6JN用基于氧化锡的微反应芯片实现了对空气中CO、NO和NO2气体的测量。

2、生物芯片在环境微生物检测方面中的应用

微生物广泛存在于环境中，其密度及多样性是反应环境质量的重要指标之一，因此，对环境微生物进行检测具有十分重要的意义。随着分子生物学的不断发展，人们可以在分子水平上构建细菌的进化树并以此为依据对其进行分类。基因组水平的DNA杂交技术成为菌种鉴定的里程碑，利用16SrRNA的高度保守性，人们可以通过6SrRNA的序列分析来对细菌进行分类。通过该方法研究环境中微生物的组成、数量及其变化，可以了解生物群落的结构与其功能及生物地球化学活动的关系。Guschin等利用寡核苷酸微阵列芯片对硝化细菌进行了分类，芯片上固化的寡核苷酸与16SrRNA序列完全互补，并通过改变探针的微阵浓度和多颜色检测来进行定量分析。2008年，Victor Parror等利用包含200个抗体的微阵列生物芯片，并结合免疫解析的方法寻找通用微生物标记物以进行环境检测，其检测限为:0.2ng/ml蛋白质和10·4—10·5个细胞/ml，并成功地在全球范围内极端环境样品中检测到了生物大分子物质。

3、生物芯片在环境医学中的应用

环境医学是研究环境与人群健康的关系，特别是研究环境污染对人群健康的有害影响及其预防的一门科学。如今，生物芯片技术已在环境流行病学、职业病研究和环境医学监测等领域得到了应用。①应用于环境流行病学： 周琦等以SARS冠状病毒TOR2株序列为设计标准，研制出用于检测SARS病毒的全基因芯片，芯片探针长度为70nt，相邻探针序列重复25nt，共660条病毒探针，覆盖了SARS冠状病毒的全部序列，应用该基因芯片对病人、出人境食品、动植物及其产品进行检测，结果表明基因芯片技术检测SARS冠状病毒灵敏度 高、特异性强，而且准确、快速。吴海等以HBV、HVC高度保守的片段为探针成功制作了乙、丙型肝炎病毒双检基因芯片，可望应用于临床。赵伟等PCR产物用点样仪点于玻片介质上，制成芯片，检测４０例乙肝患者血清的乙肝病毒，准确率达８０％

②用于对公害病和职业病的研究:NIEHs已经开始环境基因组目标的研究以确定包括在环境疾病中的200个基因共同的序列多态性。NIEHs对暴露到PAHs和其他污染物环境中的波兰煤炭炉工人的血液、淋巴系统基因表达进行了研究。这种研究一个重要的考虑是基因表达可以被其他因素影响，如食物、健康状况、个人习惯等，减少这些因素的影响必须完成大量处理样品与对照样品的比较。一个新的领域基因毒理学正在发展起来，研究基因差异与毒物易感性的关系，在人类对疾病易感性个体变化的认识上基因毒理学将产生巨大推动作用 ③应用于环境医学监测: 孟紫强等探讨了SO的分子毒作用机制，通过采用Affmetrix公司的大鼠基因表达谱芯片（RAE230A）研究了短期动态吸人SO的大鼠肺组织基因表达谱的变化，并揭示了高浓度SO短期暴露对基因表达的影响。杨磊等用基因芯片分析急慢性砷染毒时人正常肝细胞（Ｌ--02细胞）基因表达谱的变化，得出了长期染砷后与肿瘤发生及氧化还原有关的基因表达量升高的结。

三、环境芯片的在环境科学领域应用前景展望

生物芯片技术是21世纪的朝阳产业，有很好的发展前景。它克服了传统生物学技术操作繁杂、自动化程度低，检测效率低等不足，充分利用了生物科学、信息学等当今前沿领域的研究成果，现在已越来越广泛的被应用到多个领域中。环境科学研究的主要是环境中的物质，尤其是人类活动产生的污染物，及其在环境中的产生、迁移转变、归宿等过程和运动规律，因此，将生物芯片技术引入环境科学研究中有重大意义。生物芯片高信息量、快速、微型化、自动化、成本低、污染少、用途广等优点，很适应环境学研究中的技术需求，使其在环境科学领域有很好的应用前景。虽然生物芯片技术在环境领域的应用实例还较少，且其自身还有许多问题亟待解决（如提高芯片的特异性、简化样品制备和标记操作程序、增加信号检测的灵敏度等等），但随着技术的发展与完善，生物芯片技术必将会越来越广泛的应用到环境科学研究的各个领域，给２１世纪人类对环境的保护和治理带来一场“革命”。

［参考文献］

生物纳米技术论文 篇5

针对发展生物技术及产业的难得历史机遇, 科技部中国生物技术发展中心的《中国的生物技术与生物经济》一文中指出, 我国的生物技术产业也在迅速崛起, 2008年全国生物技术产业总产值突破8000亿元, 生物技术人才初具规模, 目前拥有国家、部门和地方政府资助的生物技术重点实验室近200个, 技术和产品研发人员2万多人。

————数据————

转基因作物种植面积380万公顷, 落后于发达国家

自1996年转基因商业化以来, 全球共种植了近10亿公顷的转基因作物, 尤其是最近几年, 种植规模逐年扩大, 发展速度惊人。据中国农业新闻网数据, 2008年美国3530万公顷全国玉米作物中有85%为转基因作物, 其中78%为双性状或三性状杂交作物, 只有22%为单一性状的杂交种。转基因棉花在美国、澳大利亚和南非的全国种植面积占到90%以上, 双性状复合型占到美国所有转基因棉花的75%, 澳大利亚为81%, 南非为83%。2005年, 转基因作物的全球市场价值为50多亿美元, 2009年猛增到85亿美元, 转基因作物的推广带来了巨大的社会和经济效益。以美国为例, 美国通过转基因技术实现了谷物生产低成本和高品质, 在世界谷物贸易中长期占据霸主地位, 抢占了世界62%玉米市场和60%大豆市场。

我国在转基因品种的培育以及商品化推广等多个方面还远远落后于美国等发达国家, 但我国有丰富的作物种质资源, 作物种质资源总量达39.2万份, 从1986年至2005年, 我国对已有的作物物种资源共进行农艺性状鉴定35万余份 (如表1) 。

2020年石油和天然气对外依存度将分别达到60%和34%

缓解能源压力, 开拓生物质新时代, 需要生物技术强有力的支撑。据生物技术发展中心预计, 2020年, 随着经济发展、城市化进程加快和人民生活水平的提高, 我国一次性能源需求将在25—33亿吨标准煤之间, 最少是2000年的一倍。2020年前至少要新增年产煤炭7—10亿吨, 否则会重新出现煤炭供应紧张的严峻局面。2020年, 我国石油消费量将达到4.5—6.1亿吨, 国内可供量1.8—2.0亿吨, 天然气需求总量将达到1450—1650亿立方米, 进口量为500—600亿立方米, 两种重要能源的对外依存度将分别达到60%和34%。因此, 必须发展新能源和再生能源。生物质能源是最重要的一种替代能源, 美国等一些国家提出发展“氢经济”。开发和利用可再生的生物质能, 以燃料酒精、生物柴油部分代替汽油, 以沼气代煤和天然气, 将为缓解能源压力提供强有力的支撑。

专利成果占全行业17%, 前景可期但成果产业化堪忧

中国生物医药产业作为政府有意培育的一个战略性新兴产业, 近年来产业规模不断扩大, 并保持高速发展态势。据科学技术部中国生物技术发展中心数据显示, 我国生物产业总规模已经超过万亿元。过去5年, 如表2, 我国生物医药产业规模增长了2倍, 研发经费增加了4倍, 国际上发表论文增加了6倍, 申请临床研究的药物数量增加了8倍, 专利数量增加了10倍。预计到2020年, 我国生物医药产业将达到6万亿元的规模。

然而, 生物医药科研成果的产业转化状况不理想正成为困扰产业发展的瓶颈。生物医药研发经费占医药产业整体研发经费的比重不到15%, 却发表了包含生物技术、临床医学和基础医学在内的占全行业43%比重的论文;相比之下, 其专利成果仅占了全行业的17%, 而且这一比例还有下降的趋势。这种研发成果在论文和专利上比重差距较大的现状, 暴露出我国生物医药研发成果产业化能力的薄弱。

————分析————

保障食物安全, 生物途径最有效

预计到2020年, 我国人口将达到14.5亿, 要保障这么多人的吃饭问题, 粮食产量必须达到6.3亿吨。在耕地不断减少、水资源短缺的情况下, 要实现这一目标, 粮食单产必须提高40%-60%, 因此, 利用转基因技术和分子育种等培育超高产农作物新品种是最有效的途径。在保障粮食供应的同时, 还应提高农业资源利用率, 改善农业生态环境。因此, 具有抗旱基因的植物品种将大幅度增加西部地区的植被覆盖率, 再造秀美山川;抗旱作物将使10亿亩旱地变为中高产田, 抗盐植物将可能使5亿亩盐碱地变成农田。

此外, 为保障食品安全, 从根本上改善人民膳食结构, 需要生物技术强有力的支撑。我国许多农产品有害物质残留严重超标、环境污染日趋严重, 食物安全事件日益增多, 形势严峻。生物肥料、生物农药的使用将大幅度降低农业化学品的污染, 新型食品添加剂、保鲜剂的应用将大幅度提高食品的质量和安全性。

来自中国生物技术发展中心的数据显示, 2007年中国食品工业产值已突破30000亿元, 仅是农业产值 (48893亿元) 的61%, 加工水平滞后。按发达国家水平计算, 我国食品工业产值至少还有20%的潜力。挖掘食品工业潜力, 依靠生物技术形成第四代食品, 将形成25000亿元的产业, 为1000多万人提供就业机会。

生物医药技术, 防治疾病新思路

据生物技术发展中心的数据, 目前我国艾滋病感染者达到84万人, 预计到2010年艾滋病病毒携带者将超过1000万;活动性肺结核病人约450万例, 居世界第二;乙型肝炎病毒感染者超过1.2亿人, 占世界携带者的1/3;糖尿病患者超过2000万人, 血吸虫病患者达到80万人。心脑血管疾病死亡率仍持续上升, 2002年的死亡率是1953年的两倍, 恶性肿瘤和心脑血管疾病所造成的死亡占人口总死亡、劳动年龄人口总死亡、特别是最佳劳动力损失人口总死亡的60%—70%左右。人口和健康方面存在的问题堪忧, 每年出生的近1700万人中4%—6%有出生缺陷, 严重影响民族整体身体素质。基因诊断、基因治疗等现代医药生物技术的广泛应用将为预防和治疗难治性疾病提供新的思路, 并可以大幅度降低出生缺陷率。

绿色能源, 缓解资源压力改善生态环境

我国是个化石能源资源十分短缺的国家, 预计到2020年, 我国的石油自给能力无法满足国民经济和社会发展的需求, 石油资源安全和能源安全的问题将越来越突出, 严重影响经济发展和国家安全。我们只有通过节约能源、开发新的可再生替代的生物能源才能保障能源安全。

此外, 我国约85%的二氧化硫和28%的总悬浮颗粒物是由于煤炭燃烧造成的, 导致城市空气质量下降和30%的国土受酸雨危害。2000年我国二氧化碳排放量居世界第二, 占世界总量的13%。如果保持现有的资源利用和污染排放水平, 到2020年, 资源利用对生态环境的影响将是现在的4.4-4.8倍;到2030年前后, 中国二氧化碳的排放量有可能超过美国, 居世界第一位。如果保持现有环境质量, 资源利用率必须提高4—5倍。利用生物能源, 可以减少环境午饭, 同时生物技术大幅度增加绿色植被, 吸收CO2将从根本上净化空气, 减缓气候变暖的趋势。

水土流失也是我国很重要的生态环境问题, 我国水土流失面积为356万平方公里, 占国土总面积的1/3;全国沙化土地169万平方公里, 约占国土总面积的18%, 需要发展抗旱、抗盐碱的生物新品种, 增加地表覆盖;遏制我国土地沙化、荒漠化加剧的势头需要依靠生物技术培育抗旱、抗盐碱的生物新品种。

————建议————

生物产业与信息产业相比, 具有明显的特点, 技术垄断、市场垄断程度较低, 为广大发展中国家, 特别是生物资源丰富的发展中国家提供了一次难得的历史机遇。我国应采取重大举措, 像当年抓“两弹一星”那样抓“生物经济”, 在生物经济时代再创辉煌。

政策支持, 营造发展环境

应实施专利战略和标准战略, 加强知识产权保护, 保护国内市场, 开拓国际市场。尽快制定具有我国自主知识产权的生物技术产品标准, 建立检测技术、安全监控、安全预警、风险评估、进出口监控体系, 提高我国生物技术产品国内市场占有率和国际竞争能力。同时营造有利于生物技术产业发展的环境。并大力发展生物技术中介机构, 为加速生物技术成果的转化和产业发展提供良好的服务。

人才培养, 打造产学研队伍

应牢固树立人才资源是第一资源的观念。实施人才强国战略, 打造一支国际一流的人才队伍。着力营造崇尚科学, 尊重人才, 激励创新, 宽容失败, 有利于人才成长的创新文化与环境。注重和加强优秀人才培养, 造就一批具有国际影响的学术带头人;造就一支既具备科技知识和长远战略眼光又了解市场和产业发展需求的科技与经济结合的复合型管理人才和科技型企业家队伍;政府、学术机构以及企业联合推动, 设立生物技术领军人物基金, 吸引和凝聚尖子人才为国服务和创业。

资金投入, 健全创新体系

应加大对生物技术研发和产业化的公共投入力度。公共投入重点支持原始创新性研究、关键技术和核心技术研发, 基础设施、共性技术平台建设, 健全国家生物技术创新体系。

建立和完善多渠道、全社会投资机制和体系。积极鼓励和吸引企业界、金融界等方面对生物技术研究的投入。在产品开发和产业化方面, 应逐步形成政府给予引导性支持, 企业和社会资金投入为主的格局, 逐步形成适合我国国情和生物技术产业发展的创业投资体系和运行机制。

国际合作, 提升研发水平

应鼓励以各种方式加强国际交流与合作, 通过积极参与国际合作与竞争, 迅速提升我国生物技术的研究开发水平。

鼓励和支持国内机构与国外机构合作, 在国外建立生物技术前沿和核心技术方面的联合实验室、研究机构, 充分发挥留学人员和华裔科学家的作用;同时, 吸引和支持国际知名大学、研究院所在国内建立分支或合作机构。

生物的纳米世界 篇6

古典的生物学属于描述性的学问，无论形态、分类、生命史、生态等，多是记诵之学，比起数学、物理、化学等以计算为主的“硬”科学来，只能算是“软”科学。

生命现象究竟是以化学还是以物理解释为佳，科学史上曾有过激烈的争执，从而分成化学医学及物理医学两派。化学医学的祖师爷黑尔蒙特主张所有的生命都来自化学反应，像是消化、生长、发酵等；而物理医学的代表巴格利维则认为生命现象必须以楔子、天平、杠杆、弹簧以及所有其他的机械原理来解释。18世纪的英国医生汉特在演讲时发表过一番揶揄之词：“有些生理学家会说胃是个碾磨厂，有的说是个发酵槽，还有的会说是个炖肉锅；依我看来，胃既不是碾磨厂，也不是发酵槽，更不是炖肉锅。在座诸位，胃就是胃。”

物理医学与化学医学之争，当然早已告终，生命现象必须同时以物理及化学原理解释，已成公认的事实。然而，现在的生物教学，尤其是奠定基础的中学教育，却仍然少了这样的体认，非常可惜。对生物有兴趣的，物理、化学下的工夫不足，学理工的，又少了些生物学的知识，两者都有所欠缺。目前生物学里只有少数传统分支或许还可以置身事外，但真正尖端的研究绝对少不了物理与化学(还要加上数学)的帮助。数学、物理、化学底子越好的人，越能够有所创新及突破，否则也就只能做些补充或模仿的二流研究。

生物学进入真正科学的领域，量化是一项重要指标，这对于一向以描述、记诵为主的学子来说，一开始是不容易适应的。我在美国念研究所的头几年，听老师之间的交谈，对于他们随口可以说出细胞内外离子的强度、血中气体、葡萄糖及荷尔蒙的浓度，以及各种生物构造的规格数字时，我都只有茫然以对，既无概念，也无能力分辨对错；直到多年以后，才足以并驾齐驱。这份挫折感，遗留至今。

其实生命的现象，本在微乎其微处发生。人肉眼可分辨的极限在0.1毫米左右，只有在光学显微镜发明以后，将物品放大数百至上千倍，人类才看到了以微米为单位的细胞。至于细胞里头更小的胞器、细胞与细胞的间隙、比细胞还小的病毒，甚至蛋白质及核酸等组成细胞的分子，就落入了纳米的范畴，只有放大几十万倍的电子显微镜才可以观察得到。至于“毫”、“微”以及“纳”的量词，是以10^－3往下递减，不单用在长度，也用在体积及重量的单位。

譬如血中的荷尔蒙，多是小分子的氨基酸、类固醇及蛋白质类，以浓度而言，都在每毫升几纳克，甚至皮克(“皮”比“纳”又再降一级)。有人形容其量之微，就好比将一茶匙的食盐溶在一个标准游泳池的水里一样。像这样低的浓度，早已超过任何以物理原理制作的天平所能计量的范围。40年前，有人想到了结合生物的抗原抗体反应与物理的放射性元素特质，而发明了放射免疫测定法，成功测得了血中荷尔蒙的浓度，也彻底改写了内分泌学。

生物技术导论感想 篇7

一学期的生物技术导论课结束了，我也有了许多感想与收获。这一路上虽然没有什么波折与激动，但宋老师的幽默、博学，杨老师的认真都给我留下了深刻的印象。在他们的教导下，我也受益良多。

我主修的专业是药学，这门课是交叉学科，与生物有着颇多的联系，尤其是与生物技术导论这门课更是关系密切，所以我选择了生物技术导论。其实，还有一个重要的原因。时光追溯到选课的时候，在认真的“研究”过结课方式之后，我选择了生物技术导论这门课。我承认，正是因为这门课是开卷考试，所以我才选了这门课。因为专业课比较多，所以我希望能有一个相对轻松有能对自己有所帮助的E类课。令我喜出望外的是，宋老师的课刚好符合我的要求。第一次听宋老师的课时，宋老师幽默风趣的上课风格就吸引了我，而且课上介绍的许多知识和生活经历都让我大涨见识。比如说：宋老师经常提到自己在日本留学时的经历，这也让我对日本有了新的了解，日本药学十分的发达，我以后如果要出国留学，日本也许是个很好的选择。

经过了一学期的学习，我对生物这门学科有了全新的认识。5月17号是生科院开放日，我到思源堂参观了生物解剖室和“显微镜室”，看到那一个个骨的标本，可真是又熟悉又纠结，上课学期解剖课上背的骨头到现在都还感到心有余悸。说到生物，很多人一下就会联想到解剖什么的，其实生物不止有解剖还有基因以及微生物技术，微小的微生物更有着巨大的作用。

生物技术与药学有着密不可分的关系，药是人吃的，那么药物在人体中的代谢过程就现代尤为重要。药学研究的一个重要的课题就是药物的吸收率，我们需要对人体各个器官的受体充分了解，这样才可以通过调整官能团来促进药物快速准确的运输到病变细胞。除此之外，我们也需要考虑药物对人体的副作用。所以在生产新药的过程中，需要进行复杂的临床实验来把药物对人体的伤害降到最小。

生物技术中的基因技术对现代制药有着卓越的贡献。在21世纪的第一年，科学家们完成了人类基因的测序。这一成生物技术产业发展影响将是难以估量的。在探索人类基因的奥秘过程，发现一些新的药物，成为生物技术关注的热点。2001年5月，FDA批准诺华公司开发的Gleevec上市，这是一种治疗慢性白血病的良药。这是依据癌细胞活动机理而设计开发的第一种抗癌新药。传统抗癌药在治疗过程中，同时会影响到正常细胞，对病人产生很大的副作用，而Gleevec仅杀灭基因变异的癌细胞。最新研究表明，Gleevec对血液癌症和肿瘤都有效，它可能成为一种广谱的抗癌新药。治疗癌症的另外一类生物技术药是单克隆抗体。这类抗体的目标是与癌细胞有关一些特定分子。自1980年以来，单克隆抗体魔术般的效果引起众多医药公司的关注。经过十多年的研究，单克隆抗体作为抗癌新药初步得以实现。目前，很多药厂正在开发单克隆抗体，其应用从抗癌扩展到其它疾病治疗方面，到2000年，FDA批准了9个单克隆抗体，另外60多个产品正在进行临床试验。在抗癌方面，单克隆抗体的作用如同人体自身免疫系统，但大多数情况下，人体自身免疫系统不会将癌细胞作为有害细胞而进行阻止，使癌细胞在体内繁殖，危害人体生命。单克隆抗体的作用是瞄准癌细胞，将癌细胞消灭或启动体内免疫系统对癌细胞进行攻击。单克隆抗体也可成为一种“聪明炸弹”，携带放射性或化学介质，选择癌细胞进行攻击。

能够治疗癌症的药物！这绝对是药学史上质的飞越，而且生物制药不同于化学，利用大分子和微生物对疾病进行治疗的副作用是微乎其微的。如果基因技术能进一步发展，癌症也许就不是绝症了。

Herceptin由美国基因技术公司研制，该公司成立于1976年，是最早成立的生物制药公司。美国基因技术公司是全球十大生物技术公司之一，有十个基于蛋白质的生物医药产品上市，正在开发的产品有20多个，主要是癌症、心血管和免疫系统疾病的治疗药。该公司有从业人员5000多人。人类基因公司成立于1992年，是生物技术领域领域首家开发人类基因的公司。该公司首先研究探索人类基因与疾病的关系，目标是发现与疾病有关的基因，开发相关的治疗药物。该公司现有8个产品正在进行临床试验。

其它的生物医药产品有基因治疗法、干细胞和疫苗等。随着人们对人体生物学认识的进一步深入，药物发现变得更加复杂。生物技术和制药业不得不依靠更先进、复杂的工具来开发新药。历史上，Agilent一直是医药测试设备的主要生产厂，该公司与世界十大制药公司有着十分密切的商业往来。今天，Agilent也能提供新的科学仪器，用于疾病诊断和新药研究。

除去制药，基因工程也可以对人体进行直接改造。世界上第一例成功的基因治疗是对一位4岁的美国女孩进行的，她由于体内缺乏腺苷脱氨酶而完全丧失免疫功能，治疗前只能在无菌室生活，否则会由于感染而死亡。经治疗，这个女孩可进入普通小学上学。这种技术登峰造极了，也就是克隆。也许在未来，人们可以把自己的器官克隆出来冷藏起来，等到生病时拿过来直接进行器官移植，就可以治好病了。

抛开药学不谈，生物技术对农学也有着深刻的影响。生物技术在农业中的应用是基于对植物、动物基因学和蛋白质学的认识。很多专家认为只有依靠生物技术，发展中国家才能战胜饥饿，全球因人口增长而产生的食品短缺才有望得以缓解。通过利用动植物中的特定基因，可以实现用更少的土地种植更多的作物，同时减少农药的使用。利用生物技术，可以在恶劣的气候环境下生产作物。利用生物技术，还可以改善食品的营养和口感等。美国的St.Louis是全球农业生物技术发展最快的地区。该地区被认为是生物产业带，著名的农业生物技术公司孟山都即在该地区。生物技术用于育种是一种快捷、有效的育种方法。通过引入特定的基因，以改变动植物的品质。例如，科学家在西红柿中植入抗成熟的基因，可以延长西红柿的货架期。在植物中引入对人体无害的抗虫基因，可以防止病虫害，减少农药的使用，在水稻中介入产生维生素A的基因，可以提高稻米的营养价值。生物技术在农业中的另一个可能的应用是生产食用疫苗，利用水果、蔬菜生产抗肝炎、霍乱等传染病的疫苗。克隆技术用于动物，可以保留高品质动物的高产性能。

除了细胞工程与基因工程，酶工程和发酵工程也有着重要的应用。酶和发酵工程可以用于酿酒、可以催化反应进程、甚至可以用于污染的治理。酶甚至也可以用于医疗，酶疗法已逐渐被人们所认识，广泛受到重视，各种酶制剂在临床上的应用越来越普遍．如胰蛋白酶、糜蛋白酶等，能催化蛋白质分解，此原理已用于外科扩创，化脓伤口净化等。发酵可以用于制作酵素，当今科学界对酵素与健康的密切关系，形成了统一的认识，基本上，身体酵素越多，越健康，越年轻，酵素就是生命。美味的葡萄酒、味精都是由发酵工程生产的。在医药工业上的应用：基于发酵工程技术，开发了种类繁多的药品，如人类生长激素、、某些种类的单克隆抗体、白细胞介素－

2、等。在食品工业上的应用：主要有三大类产品，一是生产传统的发酵产品，如啤酒、果酒、食醋等；二是生产食品添加剂；三是帮助解决粮食问题。[在环境科学领域的应用：污水处理中微生物的强化。

生物技术制药总结 篇8

1基因工程制药：利用基因重组技术将外援基因导入宿主菌或细胞进行大规模培养，以获得蛋白质药物的过程。

2.载体：是携带外源目的基因或DNA进入宿主细胞，实现外援基因或DNA的无性繁殖或表达有意义的蛋白质所采用的一些DNA分子。

细胞传代passage：将细胞从一个培养器皿中消化、分散并接种至另一个培养器皿中的操作。细胞克隆培养（clonal culture）：即单细胞分离培养，是将动物组织分散后，将一个细胞从群体细胞中分离出来，由单个细胞培养成纯系细胞集群。

动物细胞的复苏：其原则是快速融化，必须将冻存在-196℃液氮中的细胞快速融化至37℃，使细胞外冻存时的冰晶迅速融化，避免冰晶缓慢融化时进入细胞形成再结晶，对细胞造成损害。

细胞融合（cell fusion）：是指在外力（诱导剂或促融剂）作用下，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，或称细胞杂交。

转基因动物（transgenic animal）：采用基因工程技术将外源目的基因导入动物生殖细胞、胚胎干细胞和早期胚胎，并在受体动物的染色体上稳定整合，在经过发育途径将外源目的基因稳定地传给子代，通过这项技术所获得的动物即为转基因动物。

胚胎干细胞（embryo stem cell）：简称ES细胞，是从早期胚胎细胞团分离出来并能在体外培养的一种高度未分化的、具有形成所有成年细胞类型能力的全能干细胞。它是正常二倍体型，像早期胚胎细胞一样具有发育上的全能性。

抗体工程制药（antibody engineering pharmaceutics）：利用基因工程、细胞工程（包括动物细胞工程和植物细胞工程）和转基因动物及转基因植物技术生产抗体药物的过程。

单克隆抗体（monoclonal antibody，mAb）：简称单抗，将能大量扩增和永生的骨髓瘤细胞和能合成分泌特异性抗体的B细胞（仅识别一种抗原表位）进行融合得到杂交瘤细胞，经筛选和克隆化的杂交瘤细胞仅能合成及分泌抗单一抗原表位的特异性抗体。

杂交瘤细胞克隆化（cloning）：是指将阳性孔中分泌抗体的单个细胞分离出来。融合后的杂交瘤细胞一般要经过3次克隆化才能达到100%的阳性克隆。

双特异性抗体（bispecific antibody，bsAb）：亦称双功能抗体，是含有两个不同配体结合位点的抗体分子，它有两个不同的抗原结合部位（两个臂），可分别结合两种不同的抗原表位。嵌合抗体（chimeric antibody）：是利用DNA重组技术，将异源单抗的轻、重链可变区基因插入含有人抗体恒定区的表达载体中，转化哺乳动物细胞表达的抗体，表达的抗体分子中轻、重链的V区是异源的，而C区是人源的，即整个抗体分子的60%~70%是人源的。

人源化抗体（humanized antibody，hAb）：通过CDR移植即把鼠抗体的CDR（互补决定区）序列移植到人抗体的可变区内所得到的抗体，也称CDR移植抗体或改型抗体。该抗体既具有鼠源性单抗的特异性又保持了人抗体的功能（C区的功能）。

免疫原性（immunogenicity）：抗原能刺激机体特异性免疫细胞，使其活化、增值、分化，最终产生免疫效应物质（抗体或致敏淋巴细胞）的特性。

免疫反应性（immunoreactivity）：抗原与相应免疫效应物质在体内或体外相遇时，可发生

特异性结合而产生免疫反应的特性。

减毒活疫苗（live attenuated vaccine）：是通过不同的方式手段使病原体的毒性即致病

性减弱或丧失后获得的一种由完整的微生物组成的疫苗制品。

灭活疫苗（inactivated）：是将病原体经培养增殖、灭活纯化处理，使其完全丧失感染性，但保留了病原体的几乎全部组分因此灭活疫苗具有较好的免疫原性和安全性。

亚单位疫苗（subunit vaccine）：利用微生物的某种表面结构成分（抗原）制成、能诱发

机体产生抗体的疫苗。

分解代谢阻遏（catabolite repression）：在菌体的生长阶段被菌体快速利用的碳源会产

生大量的分解产物，这些代谢产物阻遏次级代谢酶系的合成，只有当这类碳源被消耗完后，阻遏作用被消除，菌体才由生长阶段转入次级代谢产物合成阶段，这种发酵过程中的次级代

谢产物在碳源被消耗尽时才产生和积累的现象称为分解代谢阻遏。

生物技术：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科学的科学原

理，按照预先的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技术。

种龄（inoculumage）：种子罐中培养的菌丝转入下一级种子罐或发酵罐时得培养时间

生物技术药物的特性？

（1）理化性质特性（1）相对分子量大（2）结构复杂：蛋白质和核酸均为生物大分子，蛋

白质含有四级结构（3）稳定性差（2）药理学作用特性（1）活性与作用机制明确：活性物

质对生理功能的调节机制比较清楚（2）作用针对性强：有特定的靶分子、靶细胞或靶器官

（3）毒性低：生物技术药物本身是体内天然存在的物质或它们的衍生物（4）体内半衰期短

（5）有种属特异性（6）可产生免疫原抑制（3）生产制备特性（1）药物分子在原料中的含量低（2）原料液中常存在降解目标产物的杂质：应采取快速分离纯化的方法以除去影响

目标产物稳定性的物质（3）制备工艺条件温和：目的产物不稳定（4）分离纯化困难：需要

多种不同原理的层析单元操作才能达到要用的纯度（5）产品易受有害物质（4）质量控制特

性

质粒的特点：（1）是指独立于原核生物染色体之外具有自主复制能力的遗传物质。（2）质粒

具有遗传传递和遗传交换的能力（3）质粒具有不相容性：两种亲缘关系密切的不同质粒不

能在同一宿主细胞中稳定共存。4..共价闭合环状DNA(ccDNA)，开环DNA(ocDNA)，线状

DNA(lDNA)在琼脂糖凝胶电泳中

5.复制子松弛型复制子的复制和宿主蛋白的合成功能

无关，宿主染色体DNA复制受阻时，质粒仍可复制；严谨型复制子的复制与宿主蛋白质的合成相关，因此在每个宿主细胞中为低拷贝数，仅1~3个。

6.克隆表达的质粒载体涉及三个要素：

（1）复制子（2）选择标记：由质粒携带的赋予宿主细胞新的表型的基因，用于鉴定和筛选

转化有质粒的宿主细胞。常见的标记：氨苄西林（Amp），卡那霉素（Kan）（3）多克隆位点

（MCS）：质粒载体中由多个限制性内切酶识别序列密集排列形成的序列。

7.目的基因常用制备方法

(1)化学合成法（2）PCR法：在含有DNA模板、引物、DNA聚合酶、dNTP的缓冲溶液中通

过下列步骤扩增DNA：a）变性：双链DNA模板加热变性，解离成单链模板；b）退火：降

低温度，引物与单链模板结合；c）延伸：温度调整至DNA聚合酶最适宜温度，最终与单链

模板形成双链，并开始下一个变性、退火、延伸循环。（3）基因文库法（4）cDNA文库法

8.影响目的基因与载体之间连接效率的主要因素：

9.（1）DNA片段之间的连接方式：粘性末端的连接效率高于平头末端。（2）目的基因与载

体的浓度和比例：增加DNA浓度可以提高连接效率，目的基因与载体DNA的摩尔数比应大

于1.（3）连接温度、时间、连接酶的活性及缓冲液。

9.重组DNA导入大肠杆菌，常用的感受态细胞制备方法：氯化钙法

10.重组子的筛选与鉴定：

（1）载体遗传标记法：a)抗生素抗性筛选法

b)互补筛选法：重组子转化成宿主细胞，载体的表达产物与宿主细胞中营养缺陷性突变发生

互补作用，从而实现重组子的筛选。蓝白斑筛选：lacZα基因可编码β—半乳糖苷酶α氨基

端的α互补肽段，与宿主细胞编码的缺陷型β—半乳糖苷酶α实现互补，可分解底物5-溴-4-

氢-3-吲哚-β-D-半乳糖苷，形成蓝色菌落。由于lacAα基因的插入失活而成白色，空载体的宿主细胞呈蓝色。c)营养缺陷筛选法d噬菌斑筛选法(2)核酸分子杂交法

(3)限制性内切酶图谱法(4)DNA序列测定法：双脱氧终止法(5)目的基因表达产物测定法

12.外源基因在大肠杆菌中的表达形式：

(1)胞内表达：(a)非融合蛋白的胞内表达：形成包涵体（B）融合蛋白的胞内表达：在大肠杆

菌内较稳定（2）分泌表达：（a)分泌至周质（b）分泌至胞外

11.外源基因在原核生物中表达的重要调控元件

(1)启动子：是DNA链上能与RNA聚合酶结合并起始mRNA合成的一段序列，是决定外源基

因在原核生物中表达效率的关键因素。(2)核糖体结合位点：SD序列(3)终止子

13.大肠杆菌中外源蛋白表达效率的影响因素：(1)外源基因密码子：偏好密码子（蛋白质合成迅速，错配率低）和稀有密码子(2)mRNA结构：减少G、C含量，增加A、T含量(3)表达

载体：高拷贝数、适用范围广、稳定性高、表达产物容易纯化(4)外源蛋白稳定性

14.分离纯化技术应满足下列要求：(1)技术条件要温和，能保持目的产物的生物活性；(2)选

择性要好(3)回收率要高(4)两个技术之间要能直接衔接(5)整个分离纯化过程要快

15.基因重组蛋白的主要分离技术

(1)离心(2)沉淀(3)膜分离(4)双水相萃取

16基因重组蛋白的主要纯化技术:

(1)离子交换层析(2)亲和层析(3)凝胶过滤层析(4)反相层析和疏水层析

17.选择分离纯化方法的依据：

（元，层析分离次序的选择也同样重要。(3)根据分离纯化工艺的要求来选择(a)具有良好的稳

定性、重复性和较高的安全性(b)尽可能减少组成工艺的步骤(c)分离纯化工艺所用的时间要

尽可能的短(d)工艺和技术必须高效

18．基因工程药物的质量控制要点

(1)蛋白质含量的测定(2)蛋白质纯度检测(3)蛋白质分子质量测定(4)蛋白质等电点测定(5)蛋

白质序列分析(6)内毒素分析、宿主蛋白与核酸残留分析

19.蛋白质含量的测定

(1)紫外吸收法(2)BCA法(3)Lowry法(4)考马斯亮蓝法(5)SDS-PAGE扫描分析法

20.蛋白质纯度的检测：电泳法、层析法、质谱法、末端氨基酸残基分析法

21.蛋白质Mr测定有SDS-PAGE法、凝胶层析法、质谱法

22.蛋白质等电点测定的常用方法：等电聚焦法。

23.蛋白质序列的分析:N-端氨基酸序列分析，C-端氨基酸序列分析

根据体外培养时动物细胞对生长基质的依赖性，可将动物细胞分为

(1)贴壁依赖性细胞(2)非贴壁依赖性细胞(3)兼性贴壁细胞

1.动物细胞培养的环境条件

(1)培养温度（哺乳类37℃，昆虫25~28℃）(2)pH值（大多数7.2~7.4）(3)通氧量（一定量的CO2）(4)防止污染(5)基本营养物质(6)渗透压

3.动物细胞的培养特性

(1)比微生物细胞大得多，无细胞壁，抗机械强度低，对剪切力敏感，适应环境能力差；(2)

倍增时间长，生长缓慢，正常二倍体细胞的生长寿命是有限的；(3)对培养基要求高，易受

微生物污染，培养时需要添加抗生素；(4)生长大多需贴附于基质，相互粘连以集群形式存

在，并有接触抑制现象；(5)多半将产物分泌在细胞外，便于收集和纯化；(6)对蛋白质的合成条件和修饰功能与细菌不同，动物细胞可对蛋白质进行完善的翻译后修饰，特别是糖基化，与天然产品更一致，更适合于临床应用。

4.原代培养的主要步骤

(1)从健康动物体内无菌条件下取出适量组织，剪切成小薄片；(2)加入适宜浓度的胰蛋白酶

或胶原酶和EDTA等进行消化作用使细胞分散；(3)将分散的细胞进行洗涤并纯化后，以2×

10^6~7×10^6 /ml的浓度加到培养基中，37℃下进行原代培养，并适时进行传代培养。分为

组织块培养和单层细胞培养两种方法。

5.动物细胞深低温保存的基本原理

在-70℃以下时，细胞内的酶活性均已停止，即代谢处于完全停滞状态，故可以长期保存。

在不加任何条件下直接冻存细胞时，细胞内和外环境中的水都会形成冰晶，能导致细胞内发

生机械损伤、电解质浓度升高、渗透压改变、脱水、pH改变、蛋白质变性等，能引起细胞

死亡。目前为了保存细胞，都采用液氮低温（-196℃）冻存的方法。

6.动物细胞的复苏

其原则是快速融化，必须将冻存在-196℃液氮中的细胞快速融化至37℃，使细胞外冻

存时的冰晶迅速融化，避免冰晶缓慢融化时进入细胞形成再结晶，对细胞造成损害。

7.动物细胞营养要求特点

(1)碳源不能为无机物，大多为葡萄糖；(2)氮源不能为无机物，主要为各种氨基酸；(3)在很

多情况下尚需添加5%~20%的小牛血清或适量的动物胚胎浸出液。

8.动物细胞的大规模培养方法

(1)悬浮培养法(2)微载体培养法(3)多孔载体培养法(4)微囊化培养法(5)中空纤维培养法

9.诱导动物细胞融合的方法主要有:(1)病毒法(2)PEG法(3)电击法(4)激光法

10.转基因动物生物反应器（整体掌握？）

(1)转基因动物乳腺生物反应器（药用蛋白，如抗凝血Ⅲ、抗胰蛋白酶、葡萄糖苷酶、C蛋白）

(2)转基因动物血液生物反应器（人血红蛋白、抗体或非活性状态的融合蛋白）(3)转基因动

物尿液生物反应器（促性腺激素）(4)转基因鸡（蛋）生物反应器（人干扰素）

1.单克隆抗体技术的基本原理

基于动物细胞融合技术得以实现的，即骨髓瘤细胞和B细胞的融合。骨髓瘤细胞在体外

培养能大量无限增殖，但不能分泌特异性抗体；抗原免疫的B细胞能产生特异性抗体，但在体外不能无限增殖。将免疫B细胞和骨髓瘤细胞融合后形成的杂交瘤细胞，继承了两个亲代

细胞的特性，既具有骨髓瘤细胞能无限增殖的特性，又具有免疫B细胞合成和分泌特异性抗

体的能力。通常使用HAT（H为次黄嘌呤、A为氨基蝶呤、T为胸腺嘧啶核苷）选择培养基

对杂交瘤细胞进行筛选。未融合的脾细胞因不能在体外长期存活而死亡，未融合的骨髓瘤细

胞合成DNA的从头合成途径被培养基中的A阻断，又因缺乏HGPRT（次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸

核糖转移酶）和TK（胸腺嘧啶核苷激酶），不能利用培养基中的H和T完成DNA的合成过

程而死亡。只有融合的杂交瘤细胞由于从脾细胞获得了HGPRT和TK，因此能在HAT培养基

中长期存活与繁殖并分泌抗体。

2.单克隆抗体的大量制备主要方法:（1）体内培养法（2）体外培养法

6.重组ScFv的应用:(1)用于构建和生产免疫毒素(2)用于肿瘤的影像分析和治疗

7.噬菌体抗体库技术的基本原理:用PCR技术从人免疫细胞中扩增出整套的VH和VL基因，克隆到噬菌体载体上并以融合蛋白的形式表达在其外壳表面。这样一来噬菌体DNA中有抗

体基因的存在，同时在其表面又有抗体分子的表达，可以方便地利用抗原-抗体特异性结合而筛选出所需要的抗体，并进行克隆扩增。

7.噬菌体抗体库构建过程

(1)从外周血或脾、淋巴结等组织中分离B细胞，提取mRNA并反转录为cDNA；

(2)应用抗体轻链和重链引物，根据建库的需要通过PCR技术扩增不同的抗体基因片段；

(3)构建噬菌体载体；(4)用表达载体转化细菌，构建全套抗体库。

通过多轮的抗原亲和吸附（结合）-洗脱-扩增，最终筛选出抗原特异的抗体克隆。其中，噬

菌体抗体库的筛选是关键环节和步骤。

减毒活疫苗的优缺点：

优点：

（1）通过自然感染途径接种，可以诱导包括体液免疫、细胞免疫和粘膜免疫在内的更全面的免疫应答，使机体获得更广泛的免疫保护；（2）由于使用的是活的微生物他们可以在体内

长时间起作用而诱导较强的免疫反应，且由于活的微生物有增殖的特性，理论上只需要接

种一次，即可达到满意的免疫效果；（3）可能引起水平传播扩大免疫效果，增强群体免疫屏

障；(4)一般不需要再疫苗中添加佐剂，生产工艺一般不需要浓缩纯化，价格低廉。

缺点：

(1)一般减毒活疫苗均保留一定残余毒力，对一些个体如免疫缺陷者可能诱发严重疾病，并

且由于种种原因如基因修饰等，减毒活疫苗可能出现毒力回复即“返祖”现象；(2)减毒活

疫苗是活的微生物制剂，可能造成环境污染而引发交叉感染等，并可能滞留在环境中形成传

染源；(3)缺损颗粒可能干扰免疫效果，因此产品分析评估较为困难；(4)保存运输等条件要

求较高，如需冷藏等。

1.灭活疫苗的特点：(1)灭活疫苗常需多次接种；(2)接种灭活疫苗产生的抗体滴度随着时

间而下降；(3)灭活疫苗需要量大。

第七章 发酵工程制药

1.发酵类型：(1)微生物菌体发酵(2)微生物的酶(3)微生物的代谢产物发酵(4)微生物转化发

酵(5)生物工程菌发酵

2.微生物发酵生产药物的分类：(1)抗生素类(2)氨基酸类(3)核苷酸类(4)维生素类(5)甾体类

激素(6)多糖类(6)治疗酶及酶抑制剂

3.菌种保藏方法：(1)斜面低温保藏法(2)石蜡油封存法(3)沙土管保藏法(4)麸皮保藏法(5)甘

油悬液保藏法(6)冷东真空干燥保藏法(7)液氮超低温保藏法(8)宿主保藏法

4.种子液具备的条件：(1)菌种的生长活力强，转种至发酵罐后能迅速生长，延迟期短；(2)

生理状态稳定；(3)菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求；(4)无杂菌污染，保证纯种培养；()保持稳定的生产能力

5.微生物的发酵方式：（1）分批发酵（2）补料—分批发酵（3）半连续发酵（4）连续发酵

5.发酵过程的中间分析项目：（1）产物产量（2）PH值（3）糖（4）氨基氮（5）菌丝形

态

6.发酵过程的影响因素及控制：（1）菌体浓度的影响及控制（2）营养物质对发酵的影响