中国矿业大学2011-2012（2）年度

《生物技术概论》期终考查论文

论现代生物技术与人类的五大危机

作  者：

学 院：

学 号：

教 师：刘海臣

中国矿业大学

二○一二年四月

论现代生物技术与人类的五大危机

中国矿业大学 中国徐州 221116

摘要：

在各种科学技术高速发展的今天，我们的世界变得越来越美好，天上飞的、地上跑的、水里游的等等。几乎是只有想不到的事，没有人类做不到的事。随着工业的发展，人类面临越来越多的问题。而生物技术的发展比较滞后，但是环境要求它快速发展，生物技术本身也在快速发展。它将成为解决目前人类所面临危机的有力武器。随着社会经济的发展以及人口的不断增长,人类面临着包括粮食危机、能源危机、资源危机、环境污染以及身体健康等五大危机。要解决以上问题,可以从非生物资源的利用过渡到利用无限的生物资源。下面就从五个方面来讨论一下这个问题。

关键词：3---5个

人类危机 生物技术 微生物 

正文：

一、粮食危机

目前，虽然人类基本解决温饱问题，但还有很多饥民等待着食物，而已纯工业大量生产食物会对环境造成不小的影响。那么这时生物技术就有了它的用武之地。生物技术在食品工业中的应用首先是在基因工程领域，即以DNA重组技术或克隆技术为手段，实现动物、植物、微生物等的基因转移或DNA重组，以改良食品原料或食品微生物。如利用基因工程改良食品加工的原料、改良微生物的菌种性能、生产酶制剂、生产保健食品的有效成分等。其次是在细胞工程的应用，即以细胞生物学的方法，按照人们预定的设计，有计划地改造遗传物质和细胞培养技术，包括细胞融合技术及动、植物大量控制性培养技术，以生产各种保健食品的有效成分、新型食品和食品添加剂。再次是在酶工程的应用。酶是活细胞产生的具有高度催化活性和高度专一性的生物催化剂，可应用于食品生产过程中物质的转化。继淀粉水解酶的品种配套和应用开拓取得显著成效以来，纤维素酶在果汁生产、果蔬生产、速溶茶生产、酱油酿造、制酒等食品工业中应用广泛。最后是在发酵工程的应用，即采用现代发酵设备，使经优选的细胞或经现代技术改造的菌株进行放大培养和控制性发酵，获得工业化生产预定的食品或食品的功能成分。下面举几个现代生物技术提高农作物的产量及其品质例子：

现代生物技术可以提高农作物的产量及其品质

（1）培育抗逆作物的优良品系    通过基因工程技术对生物进行基因转移，使生物体获得新的优良品性。如转基因植物，它们通常具有抗寒、抗旱、抗盐、抗病虫害等抗逆性。这些植物将大大的增加粮食的供给。

（2）提高粮食品质     生物技术除了可培育高产、抗逆、抗病虫害的新品系外，还可以培育品质好、营养价值高的作物新品系。例如将菜豆储藏蛋白基因转移到向日葵中，使向日葵种子含有菜豆储藏蛋白。利用转基因技术培育番茄可延缓其成熟变软，从而避免运输中的破坏。大米是我们的主要粮食，含有人体不能合成的八种必须氨基酸，但其蛋白质含量却很低。人们正试图将大豆储藏蛋白基因转移到水稻中，培育高蛋白质的水稻新品系。

（3）利用微生物增产    微生物在提高土壤肥力、改进作物特性（如构建固氮植物）、促进粮食增产、防治粮食作物的病虫害、防止粮食霉腐变质以及把多余粮食转化为糖、单细胞蛋白、各种饮料和调味品等方面，都可大显身手。

其次，我们也可以利用现代生物技术大力发展畜牧业。如利用转基因技术将动物优良品系有关的基因转移到动物体内，使动物获得新品系。

二，环境危机

如今的环境问题越来越恐怖，引起了很多国家的重视，而环境的污染如果化学处理的话会造成二次污染，也不能长期保持，那么生物处理由表现出了它的优越性。生物是构成生态系统的要素，生态系统内物质循环主要是依靠生物过程来完成的。科技的发展也充分证明生物技术是环境保护的理想武器，这一技术在解决环境问题过程中所显示的独特功能和显著优越性充分体现在它是一个纯生态过程，从根本上体现了可持续发展的战略思想。

我们还可以利用微生物来降解污染物，而且微生物在治理环境污染方面战功赫赫。如①利用微生物肥料、微生物杀虫剂或农用抗生素来取代会造成环境恶化的各种化学肥料或化学农药；②利用微生物生产的PHB制造易降解的医用塑料制品以减少环境污染；③利用微生物来净化生活污水和有毒工业污水；④利用微生物技术来监察环境的污染度，例如用艾姆氏法检测环境中的“三致”物质，利用EMB培养基来检查饮水中的肠道病原菌等。

生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显著优点，加之其技术开发所预示的广阔的市场前景，受到了各国、科技工作者和企业家的高度重视。随着生物技术研究的进展和人们对环境问题认识的深入，人们已越来越意识到，现代生物技术的发展，为从根本上解决环境问题提供了无限的希望。

三、健康危机

由于气候环境的改变，疾病对人类的威胁越来越明显。癌症、SARS、H1N1、心脑血管疾病等等叫人生活在恐惧之中，而这些疾病的起因都可以用生物学解释， 目前已明确,霍乱、汉坦病毒感染、流感(包括禽流感)、弯曲菌感染、螺旋体感染、麻疹及其他一些昆虫媒介疾病和寄生虫病是环境因素介导的疾病,气候、天气状况、海洋、空气流通以及季节对这些疾病的发生、传播和持续均起重要作用。目前有可能通过分析不同的数据建立具有预测能力的计算机模型,以预测此类疾病的发生时间、位置和流行强度,这方面的工作已初露端倪。美国马里兰大学Colwell教授领导的研究组已成功地应用霍乱弧菌的生态学,预测和预防霍乱的发生。有巨大潜能的生物技术,与生物复杂性相互结合,在21世纪将诞生预警医学(preemptive  medicine),即预测疾病发生的条件并预先建立一整套的公共卫生措施,如疫苗、加强水和食品安全以及其他与疾病相关的卫生措施。与此同时,一些新的生物技术诊断仪器相继问世,如利用基因组及时准确地检测某地所发生疾病的病原。快速准确的病原检测与基于数字拟合预测模型作出的决断相结合,将给公共卫生事业带来性改变。

目前，我国的生物技术处于刚刚起步阶段。该技术的进一步开发需要得到社会、同行及主管部门的广泛支持，大力开展以生物技术为主体的各方面的研究，将大力 推进生物技术在解决人类发展实际问题中的应用，并将通过生物高技术的发展带动整个科技的发展，解决我国目前和未来面临的严峻的问题，并为市场提供高品质的技术。应该充分认识到生物技术开发对我国社会、经济发展的重大意义。

四、能源危机

２０世纪５０年代以后，由于石油危机的爆发，对世界经济造成巨大影响，国际开始关注起世界“能源危机”问题。许多人甚至预言：世界石油资源将要枯竭，能源危机将是不可避免的。如果不作出重大努力去利用和开发各种能源资源，那么人类在不久的未来将会面临能源短缺的严重问题。

世界能源危机是人为造成的能源短缺。石油资源将会在一代人的时间内枯竭。它的蕴藏量不是无限的，容易开采和利用的储量已经不多，剩余储量的开发难度越来越大，到一定限度就会失去继续开采的价值。在世界能源消费以石油为主导的条件下，如果能源消费结构不改变，就会发生能源危机。根据经济学家和科学家的普遍估计，到本世纪中叶，也即2050年左右，石油资源将会开采殆尽，其价格升到很高，不适于大众化普及应用的时候，如果新的能源体系尚未建立，能源危机将席卷全球，尤以欧美极大依赖于石油资源的发达国家受害为重。最严重的状态，莫过于工业大幅度萎缩，或甚至因为抢占剩余的石油资源而引发战争。煤炭资源虽比石油多，但也不是取之不尽的。代替石油的其他能源资源，除了煤炭之外，能够大规模利用的还很少。太阳能虽然用之不竭，但代价太高，并且在一代人的时间里不可能迅速发展和广泛使用。其他新能源也如是。因此，人类必须估计到，非再生矿物能源资源枯竭可能带来的危机，从而将注意力转移到新的能源结构上，尽早探索、研究开发利用新能源资源。否则，就可能因为向大自然索取过多而造成严重的后果，以至使人类自身的生存受到威胁。为了避免上述窘境，目前美国、加拿大、日本、欧盟等都在积极开发如太阳能、风能、海洋能(包括潮汐能和波浪能)等可再生新能源，或者将注意力转向海底可燃冰(水合天然气)等新的化石能源。同时，氢气、甲醇等燃料作为汽油、柴油的替代品，也受到了广泛关注。目前国内外热情研究的氢燃料电池电动汽车，就是此类能源中介应用的典型代表。

五、资源危机

基于原料和来源的不同，生物能源分为1代、1.5代和2代。从1代生物燃料来说，在2000年左右，总理对能源短缺问题制定和采取了很多的和措施，大力推动生物燃料的发展，几乎在3年的时间内，中国一举超过欧盟成为世界上第三大的1代生物燃料生产国，这种的决心和执行的魄力是世界上都是少有的。但是到了2005年左右，随着当时陈化粮的预期的基础不是很坚实，同时气候的问题带来欠收，粮食的供应量发生变化，所以在2005年左右，出台了新的规定，不再发展新的燃料乙醇产业。

对于2代燃料乙醇的支持态度和具体的措施上，中国和美国的是有所不同的。美国方面，从目标到具体的措施都非常的积极，力度很大；而中国，一方面是确定了积极的目标，但是在具体的支持和扶持的策略上，又比较谨慎。总体而言，我们很高兴看到中国对于纤维素乙醇行业的支持态度，而且我们也预期会有进一步的、更实际的扶持和鼓励出台。

微生物能将地球上永无枯竭之虞的纤维素等可再生资源转化成各种化工、轻工和制药等工业原料。这些产品除了传统的乙醇、丙酮、丁醇、乙酸、甘油、异丙醇、甲乙酮、柠檬酸、乳酸、苹果酸、反丁烯二酸和甲叉丁二酸等外，还可生产水杨酸、乌头酸、丙烯酸、己二酸、丙烯酰胺、癸二酸、长链脂肪酸、长链二元醇、2，3-丁二醇、γ-亚麻酸油和聚羟基丁酸酯（PHB），等等。由于发酵工程具有代谢产物种类多、原料来源广、能源消耗低、经济效益高和环境污染少等优点，故必将逐步取代目前需高温、高压、能耗大和“三废”严重的化学工业。

 微生物在金属矿藏资源的开发和利用上也有独特的作用。第九章中已述及的细菌沥滤技术，就可把长期以来废弃的低品位矿石、尾矿、矿渣中所含的铜、镍、铀等十余种金属不断溶解和提取出来，变成新的重要资源。

生物技术对水资源保护的贡献，一方面有助于工业效率的提高和工业加工过程中节省的能源消耗。同时，在末端治理方面，通过微生物技术，可以提高污水处理设施的抗冲击能力，和现有设施的容载能力。

在能源和食品方面，酶制剂和微生物制剂同样贡献卓越。生物增肥剂是其中一项主要应用，种子在播种之前，用生物增肥剂处理，可显著提升种子的固氮能力，同时降低播种后磷肥和氮肥的施肥量。农民们可以降低成本，减少施肥。对于环境来说，可以少生产化肥，少利用各种机械去施肥。因此收益是多重的。

参考文献

1.吕虎              《现代生物技术导论》   科学出版社         2005

2.王建龙、 文湘华   《现代环境生物技术》   清华大学出版社     2008

3.刘桂林            《生物技术概论》       中国农业大学出版社 2010

4.周选国            《生物技术概论》       高等教育出版社     2010

5.谢小冬            《现代生物技术概论》   化学工业出版社     2007下载本文