生物科技（生物技术）1、概念生物科技即生物技术。定义：生物技术（biotechnology），是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的科学原理，采用先进的科学技术手段，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。生物技术是人们利用微生物、动植物体对物质原料进行加工，以提供产品来为社会服务的技术。它主要包括发酵技术和现代生物技术。目前所提到的生物技术主要指的是现代生物技术。生物技术(biotechnology)的科学阐述是：应用生命科学研究成果，以人们意志设计，对生物或生物的成分进行改造和利用的技术｡现代生物技术综合分子生物学､生物化学､遗传学､细胞生物学米乐M6 m6米乐､胚胎学､免疫学､化学､物理学､信息学､计算机等多学科技术，可用于研究生命活动的规律和提供产品为社会服务等｡因此，生物技术是一门新兴的，综合性的学科。2、内容近些年来，以基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程为代表的现代生物技术发展迅猛，并日益影响和改变着人们的生产和生活方式。2.1生物工程生物工程则是生物技术的统称，是指运用生物化学、分子生物学、微生物学、遗传学等原理与生化工程相结合，来改造或重新创造设计细胞的遗传物质、培育出新品种，以工业规模利用现有生物体系，以生物化学过程来制造工业产品。简言之，就是将活的生物体、生命体系或生命过程产业化的过程。生物工程包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生物电子工程、生物反应器、灭菌技术以及新兴的蛋白质工程等，其中，基因工程是现代生物工程的核心。2.1.1基因工程基因工程（或称遗传工程、基因重组技术）就是将不同生物的基因在体外剪切组合，并和载体（质粒、噬菌体、病毒）的DNA连接，然后转入微生物或细胞内，进行克隆，并使转入的基因在细胞或微生物内表达，产生所需要的蛋白质。有60%以上的生物技术成果集中应用于医药产业，用以开发特色新药或对传统医药进行改良，由此引起了医药产业的重大变革，生物制药也得以迅速发展。（1）生物制药生物制药就是把生物工程技术应用到药物制造领域的过程，其中最为主要的是基因工程方法。即利用克隆技术和组织培养技术，对DNA进行切割、插入、连接和重组，从而获得生物医药制品。生物药品是以微生物、寄生虫、动物毒素、生物组织为起始材料，采用生物学工艺或分离纯化技术制备，并以生物学技术和分析技术控制中间产物和成品质量而制成的生物活化制剂，包括菌苗、疫苗、毒素、类毒素、血清、血液制品、免疫制剂、细胞因子、抗原、单克隆抗体及基因工程产品（DNA重组产品、体外诊断试剂）等。人类已研制开发并进入临床应用阶段的生物药品，根据其用途不同可分为三大类：基因工程药物、生物疫苗和生物诊断试剂。这些产品在诊断、预防、控制乃至消灭传染病，保护人类健康中，发挥着越来越重要的作用。（从基因到药：在21世纪的第一年，科学家们完成了人类基因的测序。这一成就对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。1997年FDA批准第一个单克隆抗体Rituxin，用于治疗非何杰金氏淋巴癌，1998年另一种单克隆抗体Herceptin上市，用于治疗乳腺癌。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，是生物技术产业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，Agile nt 也能提 供新的科学 仪器， 用于疾病诊 断和新药研 究。） （2）农业生物技 术（转基因，有争议） 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（负面较多）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。 市场上的农 业生物技术 产品主要是 转基因的大 豆、玉 米、油菜、棉花等。转基因植物 以其优异的 品质很快被 农 户 接受。2001 年 ，世界上转基 因植物的种 植面积达5 300 万公 顷，比2000 年增加19 %。 （3）工业、环保领域的 生物技术 生物技术应 用于工业制 造和环境管 理，是为了推动 工 业的可持 续发展，1998年 ，经济合作与 发展组织认 为生物技 术 将对工业的 持续发展起 着十分关键 的作用，鼓励其成员 国支持工业 和环境生物 技术的研究 。 微生物被认 为是天然的 化学工厂。它们正取代 工业催化 剂 而用于化学 品的制造。例如，酶制剂能取 代洗涤剂中 的 磷和皮革 鞣制过程中 的硫化物。在造纸过程 中，酶制剂可以 减少氯化物 在纸浆漂白 过程中的用 量。微生物在工 业生产 过程 中的应用，使工业生产 变得清洁、高效，具有可持续 性。 酶也可以作 为生物催化 剂将生物质 转化为能源 、乙醇 等。更诱人的是 ，通过生物酶 ，玉米秸秆可 以转化为可 降 解的塑料 ，用于食品包 装等。 基因学和蛋 白质学在工 业生物技术 中的应用，不仅仅在 于 发现微生物 酶的特性，而且可以通 过目标的变 异，使微 生物产 生各种用途 的新型酶制 剂。 科学家预测 10 至 20 年后，生物技术在 工业中的应 用将 与其在 人类健康中 的应用变得 同等重要。 2.2 细胞工程 关于细胞工 程的定义和 范围还没有 一个统一的 说法， 一般认为，细胞工程是 根据细胞生 物学和分子 生物学原理 ，采用细胞培 养技术，在细胞水平 进行的遗传 操作。细胞 工程大 体可分染色 体工程、细胞质工程 和细胞融合 工程。 2.2.1 细胞培养 技术 细胞培养技 术是细胞工 程的基础技 术。所谓细胞培 养，就是将生物 有机体的某 一部分组织 取出一小块 ，进行 培养，使之生长、分裂的技术 。细胞培养又 叫组织培养 。近 二十年来 细胞生物学 的一些重要 理论研究的 进展，例如细 胞全 能性的揭示 ，细胞周期及 其调控，癌变机理与 细 胞衰 老的 研究，基因表达与 调控等，都是与细胞 培养技术分 不 开的。 体外细胞培 养中，供给离开整 体的动植物 细胞所需营 养的是培养 基，培养基中除 了含有丰富 的营养物质 外，一 般还含有 刺激细胞生 长和发育的 一些微量物 质。培养基一 般 有固态和液 态两种，它必须经灭 菌处理后才 可使用。此 外，温度、光照、振荡频率等 也都是影响 培养的重要 条件。 植物细胞与 组织培养的 基本过程包 括如下几个 步骤： 第一步，从健康植株 的特定部位 或组织，如根、茎、叶、 花、果实、花粉等，选择用于培 养的起始材 料（外植体）。 第二步，用一定的化 学药剂（最常用的有 次氯酸钠、升汞 和酒精 等）对外植体表 面消毒，建立无菌培 养体系。 第三步，形成愈伤组 织和器官，由愈伤组织 再分化出芽 并可进一步 诱导形成小 植株。 动物细胞培 养有两种方 式。一种叫非贴 壁培养：也就是 细胞 在培养过程 中不贴壁， 条件较为复 杂， 难度也大一 些，但是容易同 时获得大量 的培养细胞 。这种方法一 般用 于淋巴 细胞、肿瘤细胞和 一些转化细 胞的培养。另一种培养 方式是贴壁 培养：也称为细胞 贴壁，贴壁后的细 胞呈单层
