隨著生命科學的新突破,現代生物技術已廣泛應用於工業、農牧業、醫藥、環保等諸多領域,產生了巨大的經濟效益和社會效益。
(壹)生物技術的應用
生物技術在工業中的應用
食物方面
首先,利用生物技術提高生產效率,從而提高糧食產量。
其次,生物技術可以提高食品質量。比如用澱粉為原料,用固定化酶(或含酶細菌)生產高果糖漿代替蔗糖,就是制糖工業的壹次革命。
第三,生物技術也被用來開發食物種類。利用生物技術生產單細胞蛋白為解決蛋白質缺乏問題提供了壹條可行的途徑。目前全球單細胞蛋白產量已超過3000萬噸,質量也有重大突破,從主要作為飼料走向人們的餐桌。
材料方面
通過生物技術構建新型生物材料是現代新材料發展的重要途徑之壹。
首先,生物技術使得壹些廢棄的生物材料變廢為寶。例如,甲殼素可以通過生物技術從蝦蟹等甲殼類動物中獲得。甲殼素是制作外科縫合線的優良材料,質地柔軟,能加速傷口愈合,不拆線即可被人體吸收。
其次,生物技術為壹些稀缺生物材料的大規模生產提供了可能。比如蜘蛛絲是壹種特殊的蛋白質,具有很高的強度和可塑性,可以用來制作防彈衣、降落傘等物品。蜘蛛絲蛋白可以用生物技術生產,可以獲得媲美蜘蛛絲的纖維。
第三,生物技術可以開發新的材料類型。例如,壹些微生物可以生產可生物降解的生物塑料,避免“白色汙染”。
能源方面
生物技術壹方面可以提高不可再生能源的開采率,另壹方面可以開發更多的可再生能源。
首先,生物技術提高了石油開采的效率。
其次,生物技術為新能源的利用開辟了道路。
生物技術在農業中的應用
現代生物技術越來越多地應用於農業,使農業經濟達到高產、優質、高效的目標。
作物和花卉生產
將生物技術應用於作物和花卉生產的目標主要是增加產量、改善品質和獲得抗逆植物。
首先,生物技術不僅可以提高作物產量,而且繁殖迅速。
其次,生物技術不僅可以提高農作物的品質,還可以延緩植物的成熟,從而延長植物性食品的保質期。第三,生物技術在培育抗逆作物方面發揮了重要作用。比如用基因工程方法培育的抗蟲作物,不需要施用農藥,既提高了種植的經濟效益,又保護了我們的環境。我國轉基因抗蟲棉品種1999已推廣200多萬畝,創造了巨大的經濟效益。
畜禽生產利用生物技術獲得高產優質的畜禽產品,提高畜禽的抗病能力。首先,生物技術不僅可以加快畜禽的繁殖和生長,還可以提高畜禽的品質,提供優質的肉、奶、蛋產品。其次,生物技術可以培育抗病畜禽品種,降低養殖業風險。如果用轉基因的方法培育抗病動物,可以大大減少家畜瘟疫的發生,保證家畜和人類的健康。農業新領域的基因工程不僅提高了農產品的產量和質量。利用轉基因植物生產疫苗是目前的研究熱點。研究人員希望疫苗可以通過食用植物來表達,人們可以通過食用這些轉基因植物來達到接種疫苗的目的。目前,乙肝疫苗已經在轉基因煙草中表達。利用轉基因動物生產藥用蛋白也是目前的研究熱點。科學家培育了多種轉基因動物,它們的乳腺可以特異性表達外源目的基因,因此可以從它們的乳汁中獲得所需的蛋白質藥物。由於這種轉基因牛或羊吃草,擠出的奶中含有珍貴的藥用蛋白,因此生產成本低,可以獲得巨大的經濟效益。
2.生物技術在醫學中的應用目前,醫療衛生領域是現代生物技術應用最廣泛、成就最顯著、發展最快、潛力最大的領域。疾病預防主動免疫接種疫苗是預防傳染病最有效的手段之壹。註射或口服疫苗可以激活體內的免疫系統,產生特異性抗體,專門針對病原體。20世紀70年代後,人們開始利用基因工程技術生產疫苗。基因工程疫苗是將病原體的某種蛋白基因重組到細菌或真核細胞中,利用細菌或真核細胞生產大量的病原體蛋白作為疫苗。比如利用基因工程制作乙肝疫苗,用於乙肝的預防,目前國內生產的基因工程乙肝疫苗主要是利用酵母表達系統生產疫苗。