浅谈生物技术的应用与发展

摘 要：生命科学研究、生物技术的快速发展为解决人类社会发展面临的健康、食物、能源、生态、环境等重大问题开辟了崭新的路径，因此，生物学的最新研究成果总会受到世人关注，而成功者俨然成为科学界闪亮的明星。

关键词：生物技术 发展 人类

一、引言

1917年匈牙利工程师K.Ereky首次使用“生物技术”这一名词时，其原意是指用甜菜作为饲料进行大规模养猪，即把生物原料转变成产品。

1982年国际经济合作及发展组织提出的生物技术定义为：“生物技术是应用自然科学及工程学原理，依靠生物作用剂的作用将物料加工以提供提品为社会服务的技术”。这里所谓的“生物作用剂”是指酶，整体细胞或生物体，一般也称生物催化剂。1997年加拿大提出的定义：“生物技术是指自然或人工状态下，直接或间接地将科学和工程学方法应用鱼有机体的活体或部分组织，以实现对生产和服务过程进行创新或改进现状的目的”。2001年美国认为：生物技术是应用分子和生物细胞的工艺来解决问题、进行研究、生产产品并提供服务。

总之，生物技术是一门多学科、综合性的技术科学，最终目的是建立生产过程或为社会服务。其中涉及到的学科包括生物学、化学、工程学、医学、药学和农学等。

二、生物技术在食品工业的应用

应用于食品工业的主要生物技术包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程4个方面内容。

基因工程又称为DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。它是现代生物技术的核心内容，可以将此技术应用于食品包装、食品保藏、贮运等中，以改变包装材料，降低生产成本；延长食物的贮藏期，改变传统的贮运方式。如通过转基因技术生产的延熟番茄，主要通过乙烯合成途径调控，抑制乙烯合成，从而达到延迟成熟、耐贮藏的目的。

细胞工程是指应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的理论与方法，按照人们的需要和设计，在细胞水平上的遗传操作，重组细胞的结构和内含物，以改变生物的结构和功能，即通过细胞融合、核质移植、染色体或基因移植以及组织和细胞培养等方法，快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的生物工程技术。细胞工程作为科学研究的一种手段，已经渗入到生物工程的各个方面，成为必不可少的配套技术。在食品等领域中，细胞工程正在为人类做出巨大的贡献。罗自生等报道，在摇床转速160r/min、pH为4.5、温度为25℃时，固定化醋酸杆菌细胞能有效地脱除柑桔汁中由柠碱所引起的苦味，并且固定化细胞的热稳定性比游离细胞好。

酶工程是生物技术的一个重要组成部分，指在一定的生物反应器内，利用酶的催化作用，进行物质转化的技术，可应用于食品生产过程中物质的转化，如纤维素酶在果汁生产、蔬菜汁生产、速溶茶生产、酱油酿造、制酒等食品工业中应用。

发酵工程是生物工程技术的重要组成部分，是生物技术产业的重要环节，是通过现代工程技术手段，利用微生物的某种特定功能，产生有用的物质或使微生物直接参与控制某些生产过程的技术。人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精；利用乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现酵工程阶段。现酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。

三、当今中国的前沿生物技术

在纳米药物载体、纳米生物材料、纳米生物传感器等的研究和应用方面取得了重要的进展。多项高靶向、缓解纳米以药制剂进入临床研究。3项纳米药物制剂完成临床前研究，已经申报临床批件的纳米药物制剂。自主研发了多项纳米生物材料产品，主要包括胆道支架、骨修复用纳米生物材料、心血管修复用纳米生物材料等。在纳米生物器件研发方面也取得了重大突破。

DNA受损细胞自我清除的内在机理研究取得种重要进展；在抗病毒天然免疫信号转导分子机制领域取得重要原创新突破；在神经营养因子和受体复合物结构研究方面取得重要进展；高发及突发传染病重要病原微生物蛋白质三维结构研究取得重大突破。

癌症基因组研究发现多个潜在的药物靶点；全基因组功能区DNA甲基化监测方法大幅度降低成本；开发出新一代磷酸化多肽高选择性富集技术；蛋白质相互作用技术研究取得重大进展；建立了先进的时间分辨免疫学检测技术平台及抗体制备平台技术。

开发蛋白质鉴定软件性能达到世界先进水平。中国科学院计算机技术研究所对一系列质谱数据分析和蛋白质及其修饰鉴定核心算法研究，实现了多种蛋白质库检索关键技术，在此基础上开发了稳定可靠的蛋白质鉴定软件PFind单机版和并行版。

完成工业生物过程生物信息数据库设计，提出阿维链霉菌胞内蛋白酶谱研究方法，解决了阿维菌素生产的瓶颈；运用计算机导向药物分子设计，发现离子通道阻断剂；开展多囊肾病治疗药物先导化合物的设计，确定5种优选化合物，并完成了化合物的放大合成，为后续研究奠定了基础；研发一批用于重大疾病临床诊断、治疗及预后判断的试剂盒、生物芯片和预测模型；肺癌的分子分型基础上的个体化治疗研究取得显著进展。

四、结语

历史上天花、霍乱、鼠疫、流感等烈性传染病曾大规模流行，夺走无数人的生命。疫苗的发明彻底的改变了这种情况。控制传染病最主要的手段就是预防，而接种一面呗认为是最行之有效的措施。随着生物技术的发展，现代的疫苗种类繁多，名称各异。从20世纪80年代中期开始，DNA从组技术的日益成熟为制造新一代的从组疫苗提供了崭新的方法，也叫做“生物技术疫苗”，主要就是利用现代生物技术制备的分子水平的疫苗。