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现代生物学导论论文

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现代生物学导论论文

现代生物技术在环境保护中的应用和前景 内容包括 现代生物技术 生态环境 环境保护 生物技术 前景 - 摘要 针对我国目前 生态状况,论述了现代 生物技术在治理环境污染,保护生态环境中的应用 和发展 前景。 关键词 现代生物技术 生态环境 环境保护 1 我国生态环境现状 目前我国由于 “三废”污染、农用化肥和农的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染,严重的影响 了我国的生态环境,使得水污染日益加剧,水资源严重短缺,全国600多个城市中已有一半城市缺水, 则有8 000万人和6 000万头牲畜饮水困难;土壤污染严重,耕地面积锐减,近10年来每年流失的土壤总量达50亿t,土地荒漠化日益加剧;森林覆盖面积下降,草场退化,每年减少森林面积达2 500万亩;人们的身体健康受到严重威胁,疾病发病率急剧上升。因此,加大环境保护和环境治理力度,加快应用高新技术,如现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡,提高环境质量已成为环保工作者的工作重点。 2 现代生物技术与环境保护 现代生物技术是以DNA分子技术为基础,包括微生物工程,细胞工程,酶工程,基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、研究 、食品工程方面发挥着重要作用,而且也随着日益突出的环境问题 在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20 世纪 80年代以来生物技术作为一种高新技术,已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视,发展十分迅猛。与传统方法 比较,生物治理方法具有许多优点。 (1)生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构,降解的产物以及副产物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度,这样既做到一劳永逸,不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。 (2) 利用发酵工程技术处理污染物质,最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质,如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等,常常是一步到位,避免污染物的多次转移而造成重复污染,因此生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段。 (3)生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程,而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质,其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的,所以大多数生物治理技术可以就地实施,而且不影响其他作业的正常进行,与常常需要高温高压的化工过程比较,反应条件大大简化,具有设备简单、低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。 所以,当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理,有毒有害物质的无害化处理等各个方面。 3 现代生物技术在环境保护中的应用 1 污水的生物净化 污水中的有毒物质的成分十分复杂,包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用,从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质,使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶,是通过吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合,将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器,用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定,即是可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等,此方面国内外成功的例子很多,如德国将能降解对硫磷等9种农药的酶,以共介结合法固定于多孔玻璃及硅珠上,制成酶柱,用于处理对硫磷废水,去除率达95%以上;近几年我国在应用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)方面取得较大进展,对于含100mg/L废水,降解率和酶活性保存率均在90%以上;利用固定化酵母细胞降解含酚废水也已实际应用于废水处理。 2 污染土壤的生物修复 重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用,削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态,使重金属固定或解毒,降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性,通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定作用。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量,激发微生物的活性,由此可以改善土壤的生态结构,这将有助于土壤的固定,遏制风蚀、水蚀等作用,防止水土流失。 3 白色污染的消除 废弃塑料和农用地膜经久不化解,估计是形成环境污染的重要成分。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。塑料在土壤中残存会引起农作物减产,若再连续使用而不采取措施,十几年后不少耕地将颗粒无收,可见数量巨大的塑料垃圾严重影响 着生态和环境,研究 和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技术一方面可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌,另一方面可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如:根瘤菌)中,使两者同时发挥各自的作用,将塑料和农膜迅速降解。同时,还需大力推行可降解塑料和地膜的研发、生产和应用 。 有些微生物能产生与塑料类似的高分子化合物即聚酯,这些聚酯是微生物内源性贮藏物质,可以用发酵方法 进行生产,由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔点、高弹性、不含有毒物质等优点而在等许多领域有极好的应用前景。为了降低成本、提高产量,人们正在用重组DNA技术对相关的微生物进行改造,此方面目前 一个研究热点是采用微生物发酵法生产聚-β羟基烷酸(PHAs),研究人员正设法构建出自溶性PHAs生产菌种,即将PHAs重组菌进行发酵,在积累大量的PHAs后,加入信号物质,使裂解蛋白产生,细胞壁破坏,PHAs析出,以简化胞内产物PHAs的提取过程,降低提取成本。 4 化学农药污染的消除 一般情况下,使用的化学杀虫剂约80%会残留在土壤中,特别是氯代烃类农药是最难分解的,经生态系统造成滞留毒害作用。因此多年来人们一直在寻找更为安全有效的办法,而利用微生物降解农药已成为消除农药对环境污染的一个重要方面。能降解农药的微生物,有的是通过矿化作用将农药逐渐分解成终产物CO2和H2O,这种降解途径彻底,一般不会带来副作用;有的是通过共代谢作用,将农药转化为可代谢的中间产物,从而从环境中消除残留农药,这种途径的降解结果比较复杂,有正面效应也有负面效应。为了避免负面效应,就需要用基因工程的方法对已知有降解农药作用的微生物进行改造,改变其生化反应途径,以希望获得最佳的降解、除毒效果。要想彻底消除化学农药的污染,最好全面推广生物农药。 所谓生物农药是指由生物体产生的具有防止病虫害和除杂草等功能的一大类物质总称,它们多是生物体的代谢产物,主要包括微生物杀虫剂、农用抗生素制剂和微生物除草剂等。其中微生物杀虫剂得到了最广泛的研究,主要包括病毒杀虫剂、细菌杀虫剂、真菌杀虫剂、放线菌杀虫剂等。长期以来并没有得到广泛的使用。现在人们正在利用重组DNA技术克服其缺点来提高杀虫效果,例如目前病毒杀虫剂的一个研究热点是杆状病毒基因工程的改造,人们正在研究将外源毒蛋白基因如编码神经毒素的基因克隆到杆状病毒中以增强杆状病毒的毒性;将能干扰害虫正常生活周期的基因如编码保幼激素酯酶的基因插入到杆状病毒基因组中,形成重组杆状病毒并使其表达出相关激素,以破坏害虫的激素平衡,干扰其正常的代谢和发育从而达到杀死害虫的目的。 参考 文献 1 孔繁翔 环境生物学[M] 北京:高等 出版社,2000 2 陈坚 环境生物技术[J], 生物工程进展,2001(5) 3 姜成林,徐丽华 微生物资源的开发与利用[M]北京:中国 轻工业 出版社,2001 -求采纳

随着人们对客观事物认识的不断加深,已经不再满足于停留在易解问题的领地,这其中在生命科学领域的复杂性研究又受到了许多跨学科学者的关注。笔者综述了复杂性的概念、生命科学中的复杂性极其复杂性研究。 关键词 生命科学;复杂性科学;生物复杂性 复杂性科学的概念诞生至今已经20多年,这期间有大批学者从不同的领域入手展开了卓有成效的探索。人们希望更全面深入地从客观世界事物的整体与部分以及层次关联在时空演化的全程描述角度来研究支配客观事物运行的基本规律,建立起新世纪科学技术发展的理论基础,以指导新的发展实践。 这其中在生命科学领域的复杂性研究又受到了许多跨学科学者的关注,也有人将其称之为生物复杂性(biocomplexicity)研究,生物复杂性科学主要探索在一些传统学科间交叉的问题。准确地说,是寻求以定量和整合的途径来深入了解各种生命系统之间复杂的相互作用,其中既包括生物的、行为的、化学的和物理的相互作用,也包括生态的、环境的和社会的综合作用等[1]。 1 复杂性科学研究的概念和范畴 复杂性的定义是相对于简单性而言的,简单性一向是现代自然科学、特别是物理学的一条指导原则。许多科学家相信自然界的基本规律是简单的。还原论的基本思想也就是找出复杂现象或事物背后的简单机制。事实上一些复杂的事物或现象,其背后确实存在简单的规律或过程。 关于复杂性的概念并没有一个统一的说法,而是根据研究的对象有不同提法,比如,从熵的角度:复杂性等于热力学测定的一个系熵和无序;信息的角度:复杂性等于一个系统使一个观测者“惊奇的能力”;分形尺寸:一个系统的“模糊状况”,即在越来越小的尺寸上显示的详细程度;有效的复杂性:一个系统显示“规律性”而不是随机性的程度;体系复杂性:由一个体系结构系统的不同层次所显示的多样性;语法的复杂性:描述一个系统所需要的语言的普遍性程度;热力学深度:将一个系统从头组织在一起所要的热力学资源的数量;时间计算上的复杂性:一部计算机描述一个系统或解决一个问题所需要的时间;空间计算上的复杂性:一部计算机描述一个系统或解决一个问题所需要的存储量[2];等等。 从20世纪30年代系统科学开始兴起,人们逐渐认识到系统大于其组成部分之和,系统具有层次结构和功能结构,系统处于不断地发展变化之中,系统经常与其环境(外界)有物质、能量和信息的交换,系统在远离平衡的状态下也可以稳定(自组织),确定性的系统有其内在的随机性(混沌),而随机性的系统却又有其内在的确定性(突现)。 复杂性科学往往研究的是复杂性系统,复杂系统主要有以下表现:(1)系统各单元之间的联系广泛而紧密,构成一个网络。因此每一单元的变化都会受到其他单元变化的影响,并会引起其他单元的变化。(2)系统具有多层次、多功能的结构,每一层次均成为构筑其上一层次的单元,同时也有助于系统的某一功能的实现。(3)系统在发展过程中能够不断地学习并对其层次结构与功能结构进行重组及完善。(4)系统是开放的,它与环境有密切的联系,能与环境相互作用,并能不断向更好地适应环境的方向发展变化。(5)系统是动态的,它不断处于发展变化之中,而且系统本多对未来的发展变化有一定的预测能力。 一般来说,复杂性研究的基本方法是:(1)定性判断与定量计算相结合。(2)微观分析与宏观综合相结合。(3)还原论与整体论相结合。(4)科学推理与哲学思辨相结合。 复杂科学研究中所用的理论工具:(1)非线性科学——非线性动力系统理论(稳定性和分叉理论、混沌、孤子)和统计力学(分形、标度),及非平衡系统中的复杂和随机现象的研究;(2)计算机模拟——它是十分重要的手段,目前已广泛用于复杂科学的研究中;(3)计算智能;(4)数理逻辑;(5)在不确定条件下的决策技术;(6)综合集成技术;(7)整体优化技术等。 2 生命科学与复杂性研究 生命科学的研究对象都是复杂系统,(具有关联性、多样性、自学习、自组织、开放、动态的特点),生命科学研究的系统正因为其复杂性,对其构成的原因和演化的历程,此前均缺乏了解,也因此吸引了复杂性科学研究者的高度重视。近几十年来,对生物系统所具有的整体性、关联性、网络层次性、统计涨落性、内在和外在的随机性、模糊性、开放性和历史性等这一类复杂系统的典型特征进行了探讨。生物体本身的特点以及生物的进化使得人们的思维方式从单纯的物理学简单系统的研究转变为对生物学的复杂系统的研究[3]。基因是生命遗传的基本密码,生物体的复杂结构和功能不仅仅是由基因决定的,也是由基因组中大量的非编码信息和非编码基因决定的。因此生物体的复杂结构和功能不仅仅是由基因决定的,也不仅仅是由基因组中大量的非编码信息决定的,而是由这些元素在生物体各个层次上复杂、动态的相互作用决定的。 作为生命系统的指挥和协调中心—神经系统,其中枢功能结构为大脑,近十年来脑功能的科学研究是复杂科学领域中的一个热点。大脑有复杂的结构,它的组织层次按空间尺度有:分子、膜、突触、神经元、核团、回路、网络、层、投射、系统。大脑表现出的某些高级功能是不能在较低的层次上观察到的,其中有些是由各个单元之间的相互作用而涌现出的集体行为。人们的思维规律是不断变化的,但是最低层次的规律是不变的。脑功能的复杂性首先体现在各神经子系统自身的高度非线性、不稳定性和适应性;其次体现在它们之间相互连接的非均匀性及大规模并行等特点。不仅如此,即使在非常简单的神经系统中也存在着令人惊异的复杂性,这反映在它们的功能、演化历史、结构和编码方式。比如,单个神经元放电的时间序列包含复杂多样的时间模式,反映了神经细胞内的复杂的动力学过程[4]。脑电信号是中枢神经系统自发产生的生物电活动,它包含了丰富的神经系统状态和变化的信息,因而在临床和神经电生理研究中得到了广泛的应用。现在人们对EEG建立动力学模型,并研究其中的混沌现象,显示动力学模型方法对于研究大脑正常生理和病理状态具有的意义[5]。 近年来控制领域实现和发展了脑控系统,即基于脑电信号的人机融合控制系统,直接以脑电信号为基础,通过脑机接口来实现控制。“脑控”研究涉及神经科学、计算机科学、控制科学和心理学等多学科交叉。相关研究已经开发出了利用大脑的思维、通过电子接口来控制各种设施的运动状态,并取得预期效果的“脑控技术”,这项技术在医疗等多个方面具有重要的应用价值。 人工生命(Artificial Life)是近10年发展起来的一个新方向,是以进化为主要特征的复杂性研究。人工生命致力于研究生命形式(并不局限于某种特定的载体)的普遍特征。地球上的生命被看成是一种具有特定载体—蛋白质—的特定生命形式,地球上的生命进化也仅仅代表一种特定的进化途径,因此可以用别的物质来构造另类载体的生命形式,赋予它们生命的特征,使其具有进化、遗传、变异等等生命现象,得到生命的普遍行为[2]。 其他如心血管系统中的心率变异性和管腔应变问题;动态病(以异常时间组织结构为特征的疾病,如周期性发热、周期性关节肿胀等)的预防、治疗和数学建模问题;生态系统的种群繁殖问题;流行病中的疾病传染规律;生化反应的动力学过程;免疫系统中信号产生、传递和转导的动力学过程等都体现了生物系统的复杂性,属于复杂性科学研究的范畴。 因为生命体的多样性和复杂性决定了临床医学本身的复杂性;疾病是复杂的,不仅生命体本身病理过程复杂,而且心理、社会、环境等因素都会影响病理过程;许多复杂性疾病,如心血管疾病、癌症、艾滋病等皆是生命体多层次、多层面因素作用的结果。现代医学是在还原论指导下对生命和疾病局部的、分离的认识,仍停留在分析和描述的水平上;所以需要借助复杂性研究方法。在研究方法和观念上有所突破。 祖国传统中医学独特的思维方法和对复杂系统整体状态的把握与复杂性研究有类似的思路。中医学对人体内部的相互作用以及人体与环境的相互作用提出了众多的命题,为现代医学研究准备了丰富的素材,对中医的理论体系的认识还必须运用物理学、生物学、数学、控制论、系统论等学科的最新知识。 复杂性科学对我们来说是一个充满未知的领域,研究方法上既有还原论,也有综合论和系统论,这两种思想正在经历碰撞并开始出现融合的趋势。但是在研究对象上,它研究的问题并不是刚刚出现,而是因为人们认识的深度和它本身的难度,使这一类问题被搁置了起来。目前,对复杂性的研究已经分别在一些学科取得了初步的进展,随着科技的进步、人类对自然和自身认识的深化,生命科学中的复杂性问题必然会被逐步地认识和解决。

现代生物学导论论文3000字

随着人们对客观事物认识的不断加深,已经不再满足于停留在易解问题的领地,这其中在生命科学领域的复杂性研究又受到了许多跨学科学者的关注。笔者综述了复杂性的概念、生命科学中的复杂性极其复杂性研究。 关键词 生命科学;复杂性科学;生物复杂性 复杂性科学的概念诞生至今已经20多年,这期间有大批学者从不同的领域入手展开了卓有成效的探索。人们希望更全面深入地从客观世界事物的整体与部分以及层次关联在时空演化的全程描述角度来研究支配客观事物运行的基本规律,建立起新世纪科学技术发展的理论基础,以指导新的发展实践。 这其中在生命科学领域的复杂性研究又受到了许多跨学科学者的关注,也有人将其称之为生物复杂性(biocomplexicity)研究,生物复杂性科学主要探索在一些传统学科间交叉的问题。准确地说,是寻求以定量和整合的途径来深入了解各种生命系统之间复杂的相互作用,其中既包括生物的、行为的、化学的和物理的相互作用,也包括生态的、环境的和社会的综合作用等[1]。 1 复杂性科学研究的概念和范畴 复杂性的定义是相对于简单性而言的,简单性一向是现代自然科学、特别是物理学的一条指导原则。许多科学家相信自然界的基本规律是简单的。还原论的基本思想也就是找出复杂现象或事物背后的简单机制。事实上一些复杂的事物或现象,其背后确实存在简单的规律或过程。 关于复杂性的概念并没有一个统一的说法,而是根据研究的对象有不同提法,比如,从熵的角度:复杂性等于热力学测定的一个系熵和无序;信息的角度:复杂性等于一个系统使一个观测者“惊奇的能力”;分形尺寸:一个系统的“模糊状况”,即在越来越小的尺寸上显示的详细程度;有效的复杂性:一个系统显示“规律性”而不是随机性的程度;体系复杂性:由一个体系结构系统的不同层次所显示的多样性;语法的复杂性:描述一个系统所需要的语言的普遍性程度;热力学深度:将一个系统从头组织在一起所要的热力学资源的数量;时间计算上的复杂性:一部计算机描述一个系统或解决一个问题所需要的时间;空间计算上的复杂性:一部计算机描述一个系统或解决一个问题所需要的存储量[2];等等。 从20世纪30年代系统科学开始兴起,人们逐渐认识到系统大于其组成部分之和,系统具有层次结构和功能结构,系统处于不断地发展变化之中,系统经常与其环境(外界)有物质、能量和信息的交换,系统在远离平衡的状态下也可以稳定(自组织),确定性的系统有其内在的随机性(混沌),而随机性的系统却又有其内在的确定性(突现)。 复杂性科学往往研究的是复杂性系统,复杂系统主要有以下表现:(1)系统各单元之间的联系广泛而紧密,构成一个网络。因此每一单元的变化都会受到其他单元变化的影响,并会引起其他单元的变化。(2)系统具有多层次、多功能的结构,每一层次均成为构筑其上一层次的单元,同时也有助于系统的某一功能的实现。(3)系统在发展过程中能够不断地学习并对其层次结构与功能结构进行重组及完善。(4)系统是开放的,它与环境有密切的联系,能与环境相互作用,并能不断向更好地适应环境的方向发展变化。(5)系统是动态的,它不断处于发展变化之中,而且系统本多对未来的发展变化有一定的预测能力。 一般来说,复杂性研究的基本方法是:(1)定性判断与定量计算相结合。(2)微观分析与宏观综合相结合。(3)还原论与整体论相结合。(4)科学推理与哲学思辨相结合。 复杂科学研究中所用的理论工具:(1)非线性科学——非线性动力系统理论(稳定性和分叉理论、混沌、孤子)和统计力学(分形、标度),及非平衡系统中的复杂和随机现象的研究;(2)计算机模拟——它是十分重要的手段,目前已广泛用于复杂科学的研究中;(3)计算智能;(4)数理逻辑;(5)在不确定条件下的决策技术;(6)综合集成技术;(7)整体优化技术等。 2 生命科学与复杂性研究 生命科学的研究对象都是复杂系统,(具有关联性、多样性、自学习、自组织、开放、动态的特点),生命科学研究的系统正因为其复杂性,对其构成的原因和演化的历程,此前均缺乏了解,也因此吸引了复杂性科学研究者的高度重视。近几十年来,对生物系统所具有的整体性、关联性、网络层次性、统计涨落性、内在和外在的随机性、模糊性、开放性和历史性等这一类复杂系统的典型特征进行了探讨。生物体本身的特点以及生物的进化使得人们的思维方式从单纯的物理学简单系统的研究转变为对生物学的复杂系统的研究[3]。 基因是生命遗传的基本密码,生物体的复杂结构和功能不仅仅是由基因决定的,也是由基因组中大量的非编码信息和非编码基因决定的。因此生物体的复杂结构和功能不仅仅是由基因决定的,也不仅仅是由基因组中大量的非编码信息决定的,而是由这些元素在生物体各个层次上复杂、动态的相互作用决定的。 作为生命系统的指挥和协调中心—神经系统,其中枢功能结构为大脑,近十年来脑功能的科学研究是复杂科学领域中的一个热点。大脑有复杂的结构,它的组织层次按空间尺度有:分子、膜、突触、神经元、核团、回路、网络、层、投射、系统。大脑表现出的某些高级功能是不能在较低的层次上观察到的,其中有些是由各个单元之间的相互作用而涌现出的集体行为。人们的思维规律是不断变化的,但是最低层次的规律是不变的。脑功能的复杂性首先体现在各神经子系统自身的高度非线性、不稳定性和适应性;其次体现在它们之间相互连接的非均匀性及大规模并行等特点。不仅如此,即使在非常简单的神经系统中也存在着令人惊异的复杂性,这反映在它们的功能、演化历史、结构和编码方式。比如,单个神经元放电的时间序列包含复杂多样的时间模式,反映了神经细胞内的复杂的动力学过程[4]。脑电信号是中枢神经系统自发产生的生物电活动,它包含了丰富的神经系统状态和变化的信息,因而在临床和神经电生理研究中得到了广泛的应用。现在人们对EEG建立动力学模型,并研究其中的混沌现象,显示动力学模型方法对于研究大脑正常生理和病理状态具有的意义[5]。 近年来控制领域实现和发展了脑控系统,即基于脑电信号的人机融合控制系统,直接以脑电信号为基础,通过脑机接口来实现控制。“脑控”研究涉及神经科学、计算机科学、控制科学和心理学等多学科交叉。相关研究已经开发出了利用大脑的思维、通过电子接口来控制各种设施的运动状态,并取得预期效果的“脑控技术”,这项技术在医疗等多个方面具有重要的应用价值。 人工生命(Artificial Life)是近10年发展起来的一个新方向,是以进化为主要特征的复杂性研究。人工生命致力于研究生命形式(并不局限于某种特定的载体)的普遍特征。地球上的生命被看成是一种具有特定载体—蛋白质—的特定生命形式,地球上的生命进化也仅仅代表一种特定的进化途径,因此可以用别的物质来构造另类载体的生命形式,赋予它们生命的特征,使其具有进化、遗传、变异等等生命现象,得到生命的普遍行为[2]。 其他如心血管系统中的心率变异性和管腔应变问题;动态病(以异常时间组织结构为特征的疾病,如周期性发热、周期性关节肿胀等)的预防、治疗和数学建模问题;生态系统的种群繁殖问题;流行病中的疾病传染规律;生化反应的动力学过程;免疫系统中信号产生、传递和转导的动力学过程等都体现了生物系统的复杂性,属于复杂性科学研究的范畴。 因为生命体的多样性和复杂性决定了临床医学本身的复杂性;疾病是复杂的,不仅生命体本身病理过程复杂,而且心理、社会、环境等因素都会影响病理过程;许多复杂性疾病,如心血管疾病、癌症、艾滋病等皆是生命体多层次、多层面因素作用的结果。现代医学是在还原论指导下对生命和疾病局部的、分离的认识,仍停留在分析和描述的水平上;所以需要借助复杂性研究方法。在研究方法和观念上有所突破。 祖国传统中医学独特的思维方法和对复杂系统整体状态的把握与复杂性研究有类似的思路。中医学对人体内部的相互作用以及人体与环境的相互作用提出了众多的命题,为现代医学研究准备了丰富的素材,对中医的理论体系的认识还必须运用物理学、生物学、数学、控制论、系统论等学科的最新知识。 复杂性科学对我们来说是一个充满未知的领域,研究方法上既有还原论,也有综合论和系统论,这两种思想正在经历碰撞并开始出现融合的趋势。但是在研究对象上,它研究的问题并不是刚刚出现,而是因为人们认识的深度和它本身的难度,使这一类问题被搁置了起来。目前,对复杂性的研究已经分别在一些学科取得了初步的进展,随着科技的进步、人类对自然和自身认识的深化,生命科学中的复杂性问题必然会被逐步地认识和解决。

现代生物技术在环境保护中的应用和前景 内容包括 现代生物技术 生态环境 环境保护 生物技术 前景 - 摘要 针对我国目前 生态状况,论述了现代 生物技术在治理环境污染,保护生态环境中的应用 和发展 前景。 关键词 现代生物技术 生态环境 环境保护 1 我国生态环境现状 目前我国由于 “三废”污染、农用化肥和农的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染,严重的影响 了我国的生态环境,使得水污染日益加剧,水资源严重短缺,全国600多个城市中已有一半城市缺水, 则有8 000万人和6 000万头牲畜饮水困难;土壤污染严重,耕地面积锐减,近10年来每年流失的土壤总量达50亿t,土地荒漠化日益加剧;森林覆盖面积下降,草场退化,每年减少森林面积达2 500万亩;人们的身体健康受到严重威胁,疾病发病率急剧上升。因此,加大环境保护和环境治理力度,加快应用高新技术,如现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡,提高环境质量已成为环保工作者的工作重点。 2 现代生物技术与环境保护 现代生物技术是以DNA分子技术为基础,包括微生物工程,细胞工程,酶工程,基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、研究 、食品工程方面发挥着重要作用,而且也随着日益突出的环境问题 在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20 世纪 80年代以来生物技术作为一种高新技术,已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视,发展十分迅猛。与传统方法 比较,生物治理方法具有许多优点。 (1)生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构,降解的产物以及副产物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度,这样既做到一劳永逸,不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。 (2) 利用发酵工程技术处理污染物质,最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质,如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等,常常是一步到位,避免污染物的多次转移而造成重复污染,因此生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段。 (3)生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程,而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质,其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的,所以大多数生物治理技术可以就地实施,而且不影响其他作业的正常进行,与常常需要高温高压的化工过程比较,反应条件大大简化,具有设备简单、低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。 所以,当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理,有毒有害物质的无害化处理等各个方面。 3 现代生物技术在环境保护中的应用 1 污水的生物净化 污水中的有毒物质的成分十分复杂,包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用,从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质,使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶,是通过吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合,将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器,用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定,即是可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等,此方面国内外成功的例子很多,如德国将能降解对硫磷等9种农药的酶,以共介结合法固定于多孔玻璃及硅珠上,制成酶柱,用于处理对硫磷废水,去除率达95%以上;近几年我国在应用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)方面取得较大进展,对于含100mg/L废水,降解率和酶活性保存率均在90%以上;利用固定化酵母细胞降解含酚废水也已实际应用于废水处理。 2 污染土壤的生物修复 重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用,削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态,使重金属固定或解毒,降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性,通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定作用。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量,激发微生物的活性,由此可以改善土壤的生态结构,这将有助于土壤的固定,遏制风蚀、水蚀等作用,防止水土流失。 3 白色污染的消除 废弃塑料和农用地膜经久不化解,估计是形成环境污染的重要成分。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。塑料在土壤中残存会引起农作物减产,若再连续使用而不采取措施,十几年后不少耕地将颗粒无收,可见数量巨大的塑料垃圾严重影响 着生态和环境,研究 和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技术一方面可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌,另一方面可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如:根瘤菌)中,使两者同时发挥各自的作用,将塑料和农膜迅速降解。同时,还需大力推行可降解塑料和地膜的研发、生产和应用 。 有些微生物能产生与塑料类似的高分子化合物即聚酯,这些聚酯是微生物内源性贮藏物质,可以用发酵方法 进行生产,由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔点、高弹性、不含有毒物质等优点而在等许多领域有极好的应用前景。为了降低成本、提高产量,人们正在用重组DNA技术对相关的微生物进行改造,此方面目前 一个研究热点是采用微生物发酵法生产聚-β羟基烷酸(PHAs),研究人员正设法构建出自溶性PHAs生产菌种,即将PHAs重组菌进行发酵,在积累大量的PHAs后,加入信号物质,使裂解蛋白产生,细胞壁破坏,PHAs析出,以简化胞内产物PHAs的提取过程,降低提取成本。 4 化学农药污染的消除 一般情况下,使用的化学杀虫剂约80%会残留在土壤中,特别是氯代烃类农药是最难分解的,经生态系统造成滞留毒害作用。因此多年来人们一直在寻找更为安全有效的办法,而利用微生物降解农药已成为消除农药对环境污染的一个重要方面。能降解农药的微生物,有的是通过矿化作用将农药逐渐分解成终产物CO2和H2O,这种降解途径彻底,一般不会带来副作用;有的是通过共代谢作用,将农药转化为可代谢的中间产物,从而从环境中消除残留农药,这种途径的降解结果比较复杂,有正面效应也有负面效应。为了避免负面效应,就需要用基因工程的方法对已知有降解农药作用的微生物进行改造,改变其生化反应途径,以希望获得最佳的降解、除毒效果。要想彻底消除化学农药的污染,最好全面推广生物农药。 所谓生物农药是指由生物体产生的具有防止病虫害和除杂草等功能的一大类物质总称,它们多是生物体的代谢产物,主要包括微生物杀虫剂、农用抗生素制剂和微生物除草剂等。其中微生物杀虫剂得到了最广泛的研究,主要包括病毒杀虫剂、细菌杀虫剂、真菌杀虫剂、放线菌杀虫剂等。长期以来并没有得到广泛的使用。现在人们正在利用重组DNA技术克服其缺点来提高杀虫效果,例如目前病毒杀虫剂的一个研究热点是杆状病毒基因工程的改造,人们正在研究将外源毒蛋白基因如编码神经毒素的基因克隆到杆状病毒中以增强杆状病毒的毒性;将能干扰害虫正常生活周期的基因如编码保幼激素酯酶的基因插入到杆状病毒基因组中,形成重组杆状病毒并使其表达出相关激素,以破坏害虫的激素平衡,干扰其正常的代谢和发育从而达到杀死害虫的目的。 参考 文献 1 孔繁翔 环境生物学[M] 北京:高等 出版社,2000 2 陈坚 环境生物技术[J], 生物工程进展,2001(5) 3 姜成林,徐丽华 微生物资源的开发与利用[M]北京:中国 轻工业 出版社,2001 -求采纳

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关键词是从论文的题名、提要和正文中选取出来的,是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作计算机系统标引论文内容特征的词语,便于信息系统汇集,以供读者检索。每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词,另起一行,排在“提要”的左下方。主题词是经过规范化的词,在确定主题词时,要对论文进行主题分析,依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。(参见《汉语主题词表》和《世界汉语主题词表》)。关键词规范  关键词是反映论文主题概念的词或词组,通常以与正文不同的字体字号编排在摘要下方。一般每篇可选3~8个,多个关键词之间用分号分隔,按词条的外延(概念范围)层次从大到小排列。  关键词一般是名词性的词或词组,个别情况下也有动词性的词或词组。  应标注与中文关键词对应的英文关键词。编排上中文在前,外文在后。中文关键词前以“关键词:”或“[关键词]”作为标识;英文关键词前以“Key words:”作为标识。  关键词应尽量从国家标准《汉语主题词表》中选用;未被词表收录的新学科、新技术中的重要术语和地区、人物、文献等名称,也可作为关键词标注。关键词应采用能覆盖论文主要内容的通用技术词条。选择关键词的方法  关键词的一般选择方法是:由作者在完成论文写作后,从其题名、层次标题和正文(出现频率较高且比较关键的词)中选出来。  论文正文  要点⑴引言:引言又称前言、序言和导言,用在论文的开头。引言一般要概括地写出作者意图,说明选题的目的和意义,并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题。  〈2)论文正文:正文是论文的主体,正文应包括论点、论据、论证过程和结论。主体部分包括以下内容:提出问题-论点;分析问题-论据和论证;解决问题-论证方法与步骤;结论。  为了做到层次分明、脉络清晰,常常将正文部分分成几个大的段落。这些段落即所谓逻辑段,一个逻辑段可包含几个小逻辑段,一个小逻辑段可包含一个或几个自然段,使正文形成若干层次。论文的层次不宜过多,一般不超过五级。

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现代化学导论论文

摘 要:人类的生活离不开衣、食、住、行,衣、食、住、行离不开物质,任何物质与化学都有着千丝万缕的联系,因此化学与人类生活的关系十分密切,化学在人类的生活中发挥着不可估量的作用。认识和探究化学与人类生活的关系,明确人类对化学在农业、食品、能源、材料和医药等方面的有效利用,是更好地驾驭生活,提高生活质量,实现人类社会可持续发展的重要科学文化基础。关键词:化学与人类生活、密切关系、认识和探究中国科学院院长、著名化学家白春礼院士指出:“化学是研究物质的结构、性能和转化过程的科学,是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一。对人类物质生活质量的不断改善发挥了不可替代的作用。”作为一门历史悠久而又富有活力的学科,化学与人类的生活有着直接而密切的关系,影响到我们生活的方方面面。充分认识这些关系,对于人类利用化学改造客观世界,创造美好生活,促进社会物质文化生活的可持续发展意义非凡。本文仅从一下几个方面认识和探究化学与人类生活的密切关系。 一、化学与农业的关系 人类对化学的认识和利用始于农业。两千多年前,人类就能够通过腐殖或燃烧植物获得肥料,通过用石灰对酸性土壤的改良,争取粮食的丰产丰收。20世纪初,人类发明了合成肥料,而后又创造了各种农药、高效饲料、肥料添加剂。特别是20世纪中叶,以土壤为基础,以植物营养为中心,以肥料为手段综合研究三者之间关系的农业化学的出现,将盆栽试验、田间试验、农业化学分析、作物营养诊断、同位素技术、仪器分析技术等化学技术应用于农业,开辟了农业生产的新天地。无论在任何时候,农业都离不开化学的支持。比如:要使农作物优质高产,就必须防治病虫害,防治病虫害在目前的条件下首选就是使用农药,而研制高效低残毒的农药必须应用化学知识。为了使农作物的果实色泽、大小、品质、风味及抗逆能力符合人们的要求,就必须对作物的生长发育过程实施人工调控,而植物生长调控剂的研究也需要化学。随着人们对生活品质的要求越来越高,对农产品的深加工,提高其附加值,便于人们对其营养成分的吸收,更是化学的功劳。 二、化学与食品的关系 食品中的三大主要营养素是糖、脂肪和蛋白质。在人体内,糖被氧气氧化后,产生足够的热量,供人们进行各种活动的需要;脂肪供给人体热量以维持体温;蛋白质是人类细胞原生质的组成部分,能够促进人体组织的生长和修补。除此之外,食品还含有多种维生素、纤维素、矿物质和微量元素,使人体得到均衡发展,增强抵抗力,抵御各种传染病。为了增强食品的营养成分,改善食品的品质,延长食品的保存期,人们往往要通过化学的手段,达到既定的目的。比如:生柿子含有鞣质,不仅涩口,还对胃肠有刺激。我们就可以把生柿子密闭在一个室内,增加室内二氧化碳的浓度,降低氧气的浓度。使生柿子在缺氧呼吸的条件下,内部产生乙醛、丙酮等有机物。而这些有机物能将溶解于水的鞣质变成难以溶解于水的物质,于是柿子吃起来没有涩味,又香又甜。在我们的生活中,制作糕点、馒头等的面团一般都要添加酵母或发醇粉进行发酵,使制成的糕点、面包疏松可口。这实质是在食品制做中应用了化学反应。酵母中的酶促进面粉中原含有的微量蔗糖以及新产生的麦芽糖发生水解;发酵粉受热时就产生出二氧化碳气体,使面制品成为疏松、多孔的海绵状。可以说没有化学就没有现代食品的色香味俱全。 三、化学与能源的关系 能源问题关系到一个国家、一个民族的长远发展。随着社会经济规模的不断扩大,以煤、石油、天然气为主的化石能源需求持续增加,给人类带来了巨大的能源压力,化学则提供了一些解决能源问题的途径。一是通过化学手段提高能源的利用率。包括:①提高石油的利用率。西德汉堡大学卡密斯库教授发现的一种新型石油化工催化剂——由钴化物和铝氧烷络合而成的固相钴催化剂,具有活性高、能迅速形成大聚合物链、可将丙烯或高级α—烯烃生成高分子量的无规聚合物、与淀粉或纤维素以及其他填料生成均匀聚烯烃复合材料、寿命长、易长期保存等优点,提高了石油化工装置的经济效益。②带动了新型煤化工。煤的直接液化是煤化工领域的高新技术。该技术是将煤在450 ℃高温和10~30MPa高压下催化加氢,获得液化油,并进一步加工成汽油、柴油及其它化工产品。也可以对煤间接液化。将煤气化并制得合成气(CO、H2) ,然后通过F - T 合成,得到发动机燃料油和其它化工产品。二是通过化学手段发掘新能源。包括:①燃料电池。将储存于燃料(H2、甲醇等) 中的化学能转化为电能。②开发金属氢化物中以原子形式存储的氢。③研制单晶硅、多晶硅和非晶硅系列太阳能电池。 四、化学与材料的关系 材料与粮食一样,是人类赖以生存和发展的物质基础。化学是新材料的“源泉”,每一种新材料的出现,都是人类文明的一件大事,也是化学学科的一件大事。早在2500年前,文明的祖先就开始了金属合金的研究,1965年在湖北望山一号楚墓出土的越王勾践的宝剑和青铜编钟,表明当时的铜合金技术已经达到非常成熟的境界。盛行于唐宋时期的唐三彩体现了化学工艺在陶瓷烧结中的高超造诣。现代工业中的钢铁冶炼技术,应用了化学中的氧化还原反应原理;金属防腐技术,运用了化学中的置换反应原理。20世纪中期科学家在电子信息材料的基础上实现了电子元件的大型集成化,为电子产品的微型化、智能化、低耗能、高品质创造了条件。21世纪,人类进入了纳米材料时代,比如由6%的光肽纤维、2%的竹纤维、37%的纳米硒纤维、2%的纯棉纤维科学配置成的纳米服饰就是化学在服装领域应用的新成果。这种纳米服饰抗菌、阻挡紫外线,还含有人体必需的、体内不能生成的以纳米硒为主体的多种微量元素,具有保肝护肝、预防多种疾病的功能。化学还广泛应用于现代建筑材料的研究,08年北京奥运会的“水立方”外层覆盖的蓝膜就是材质为“ETFE”(即“乙烯-四氟乙烯共聚物”)的环保节能透明膜。这种材料耐腐蚀性、保温性俱佳,自清洁能力强,抗压能力强,且能起到遮光、降温的作用。 五、化学与医药的关系 化学是医药健康的基础。在中国,2000多年前人们就知道了在发生汞、铂、铬等重金属中毒时,利用牛奶、生鸡蛋白、豆浆等食物中丰富的蛋白质与重金属离子作用,减轻人体器官和血液的蛋白质发生沉淀,缓解中毒的毒性(《神农本草》)。现代医药(无论是中药还是西药)的研究几乎都离不开化学,化学遍及与医药相关的所有领域。许多医疗器材的工作原理与化学密切相关,供氧器就是利用过氧化钠与二氧化碳反应来制氧;大多数医疗习惯与化学有关,最常见的就是用酒精杀毒、灭菌。化学在医药领域最具影响力的莫过于青霉素的发明。当常规消炎药物对葡萄球菌感染束手无策时,英国细菌学家弗莱明培养这种霉菌进行了多次试验,发明了葡萄球菌的克星—青霉素。生物化学家钱恩、弗罗里、瓦尔特深化了青霉菌的培养和青霉素的分离、提纯和强化,使其抗菌力提高了几千倍同,并大规模生产出实用的青霉素。青霉素的开发成功,挽救了数以亿计人的生命。因此,弗莱明、钱恩、弗罗里、瓦尔特四人一起获得1945年的诺贝尔医学奖。目前,无数的化学家正在为人类和动物的健康从事药物化学研究,以化学为武器向癌症、艾滋病等不治之症发起冲锋。 当然,我们必须认识到,与如何事物一样,化学在人类生活中也表现出其双刃剑的属性。化学发展带来的最突出问题是对环境的污染和破坏,主要包括大气污染、水污染、土壤污染、食品污染等。这些污染造成的恶果,关系到人类的延续和发展。我们应当认真研究化学这门科学,以环境保护和对人体安全无害为标准,选用无公害原料,采用无污染工艺,使化学更好地为我们的生产和生活服务。 参考文献: [1]王承静 把化学和生活联系在一起《中国教育发展研究杂志》2009年 第12期 [2]汪家全 浅谈化学知识与生活《成才之路·教育教学版》2011年第03期 [3]白春礼 化学创造美好生活——写在化学年百年纪念《知识就是力量》2011年

一、周密思考,慎重落笔 论文提纲  论文是一项“系统工程”,在正式动笔之前,要对二、一气呵成,不重“小节” 在动笔之前要做好充分的准备,一旦下笔之后,则要坚持不三、行于所当行,止于所当止 北宋大文学家苏拭在谈到他的散文写作时说:“吾文如万斜

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化学与人类的关系这样做嘛,应该是出现在化学系他们写的论文,如果你想要找的话,你可以到我们百度文库里面自己去搜索一下,应该会有很多你需要的。

现代分子生物学论文

扫描版(部分文字乱码)分子生物学技术在动物营养学上的应用及其发展前景(上)摘要:本文从营养与基因表达调控、基因工程、转基因等三个方面综述了分子生物学技术在动物营养学中应用的最新进展,并对动物营养学的发展前景作了展望。自从发现双螺旋结构以来,分子生物学取得了飞跃性的发展,形成了以基因工程为主要内容的的现代分子生物学技术@在生物学、医学等研究中得到广泛的应用,几乎渗透到生命科学的每一个领域,成为研究和揭示生命现象本质和规律的一种重要工具。当前,世界各国都将分子生物学纳入本国科技发展的重点,可以预见,"21世纪将是生命科学的世纪,全世界所共同面临的许多重大问题,诸如饥饿与营养、疾病、能源与环境污染等问题的根本解决,在很大程度上将依赖于分子生物学技术的发展和应用。及时全面的了解和掌握分子生物学理论和技术的发展动态及研究热点,将具有重要的意义。就目前来看,我国动物营养学方面的研究工作基本尚处在机体水平:即在机体水平上研究各种营养素对机体的作用、在机体内的代谢与平衡、影响机体吸收营养素的因素等问题。分子水平方面的研究还刚刚起步,尚处于初级阶段。动物机体的生理病理变化,如生长发育、新陈代谢、遗传变异、免疫与疾病等,就本质而言,都是动物基因的表达调控发生了改变的结果,许多生理现象的彻底阐明,最终需要在基因水平上进行解释,所以动物营养学的各方面研究应与分子生物学技术,尤其是基因工程技术相结合,从分子水平上来解释各种营养素对机体的作用机制、动物机体的生理病理变化等问题,这也是动物营养学今后发展的必然趋势之一。*营养与基因的表达调控随着分子生物学技术不断发展,越来越多与代谢有关的动物基因被克隆和鉴定,人们对营养与基因调控的关系越来越感兴趣。营养与动物基因表达调控的研究已成为当今动物营养学研究的一个热点领域;如何通过改变日粮组成成分来调节体内相关基因的表达,从而使动物体处于最佳生长状况已成为现代动物营养学研究的重点;通过营养对动物基因表达的调控途径及其机制的研究,将为人们如何更加有效地对某些特定有益基因的表达提供理论依据。已有大量证据表明,主要的营养物质如糖、脂肪酸、氨基酸以及一些微量元素(如锌)对动物体内许多基因的表达都有影响。!"!营养对磷酸烯醇式丙酮酸激酶基因表达的调控PEPCK是动物肝和肾中糖元异生作用的关键酶,目前较为研究清楚的是日粮中糖含量对PEPCK基因表达的调控。糖类对PEPCK的调控主要是通过对其启动子的作用,当动物进食含有大量糖类的饲料时,PEPCK的启动了就会关闭,从而导致ABA8C水平大幅度下降,而当禁食或饲喂高蛋白质低糖的饲料时,PEPCK的启动子就会处于打开状态,从而PEPCK水平得到大幅度提高,其具体调控机制大致如下:?556D4(*0)#)等通过对大鼠ABA8C基因的分析表明,ABA8C基因启动子位于1 E+至F#,之间,其中包含了大多数激素调控基因转录所必需的组织特异性调控元件。日粮中糖的含量水平会影响胰岛素、;?GA等激素的相对水平,而胰岛素与;?GA等激素相对水平又会影响到特异性!"#!转录因子的活性,特异性转录因子与$%$&’启动子上的相应调控元件结合与否,又会影响$%$&’基因的表达(,)。现有大量证据表明,$%$&’基因一系列复杂的调控元件中,有包括胰岛素、甲状腺激素、糖皮质激素、视黄酸对$%$&’基因转录的正调控元件和胰岛素对$%$&’基因转录的负控调元件,在上述调控元件中,*+,$调控元件-&%/和$(-0/调控元件是最重要的两种,*+,$对$%$&’基因的诱导和胰岛素对$%$&’基因的抑制作用就是通过这两个调控元件来进行调控的。因此,当进食含大量糖类的饲料时,由于*+,$水平的急剧下降以及胰岛素水平的急剧上升,从而抑制$%$&’基因的表达,导致肝中$%$&’水平大幅度下降,当禁食或饲喂高蛋白低糖的饲料时,则情况恰好相反。!"#营养对脂肪酸合成酶($%&)基因表达的调控1+2是脂肪酸合成的主要限制酶,存在于脂肪、肝脏及肺等组织中,在动物体内起催化丙二酰&3+连续缩合成长链脂肪酸的反应,其活性高低将直接控制着体内脂肪合成的强弱,从而影响整个机体中脂肪的含量。有关营养与1+2基因的表达调控,2!4!&56789-:;;(/曾报道:糖类能诱导1+2基因的转录,而脂肪则抑制这种诱导的表达。&3<=9等(:;;>)试验研究也表明,当给禁食后的成年鼠饲喂含高糖低脂肪的饲料时,1+2基因的表达就增强,而且相应的?@+含量的增加幅度与碳水化合物的摄入量也成正比。糖类对1+2基因表达的影响。为区分活体中激素水平变化的协同作用,13?,葡萄糖的作用效果。最近H3I73J等-:;;G/试验研究也表明,在成年大鼠肝细胞培养物中G E磷酸E"E脱氧葡萄糖水平与1+2的?@+含量呈正相关。因此G E磷酸E"E脱氧葡萄糖极有可能是参与1+2基因表达的重要中间代谢物。脂肪对1+2基因表达的影响。&56789-:;;(/的研究表明,脂肪抑制1+2基因表达主要与脂肪抑制1+2基因转录的能力和脂肪中脂肪酸的碳链长度、双键位置和双键的数量有关,饱和脂肪酸和(J E;)族脂肪酸不能抑制1+2基因的表达,多不饱和脂肪酸($K1+)中的-J E G/和-J E(/族脂肪酸是1+2基因的有效抑制剂,研究表明,日粮中$K1+可使1+2?@+的水平降低D>C E;>C。蛋白质对1+2基因表达的影响。,I5LJ97-:;;:/研究表明,高蛋白饲粮将抑制猪脂肪组织中1+2基因的表达,脂肪组织中1+2基因的?M@+的含量会显著下降:用蛋白质含量分别为:)C、:#C、")C的日粮饲喂G>E::>8N的肥育猪,其脂肪组织中1+2?@+的含量分别下降了#!:)C、::!D(C和)#!"C。由此可见日粮蛋白质将会影响脂肪组织中1+2基因的表达,但这种调控具体发生在哪个水平及其作用机理目前还不清楚。!"’营养对()*+,*基因表达的影响长期以来,我国商品猪的瘦肉率较国际优良品种低,而目前常规的育种方法已很难使之有大幅度的提高。因此OP6JN等(:;;))小鼠3Q基因的克隆成功为这方面的研究提供了新的思路。由于R9=SIJ基因具有可以大大降低动物体脂含量这一特性,因此通过营养对R9=SIJ基因表达调控的研究,将有助于深入了解R9=SIJ对动物体重的调控机制。王方年等(:;;;)研究表明,浓度从B??35 TR到:>??35 T R葡萄糖可以显著地促进脂肪细胞中59=SIJ基因的表达。!"-营养与神经肽(/)基因表达的影响@$U是一种含(G个氨基酸残基的生物活性多肽,在体内具有收缩血管、影响激素分泌、调节生物节律及摄食行为等多种生物学功能,其中促进动物采食是@$U最主要的功能之一。试验研究表广东饲料第;卷第G期">>>年:"月综述广东饲料第#卷第$期"%%%年&"月综述明,限饲特别是限制能量采食将会显著提高’()在下丘脑中的表达量,*+,-等(#/)在限饲、低碳水化合物、低脂肪、低蛋白质日粮组成的试验条件下,发现下丘脑中’()0 1’2显著提高345。!"#微量元素对基因表达的调控&!4!&锌对基因表达的调控锌作为动物体的一种必需微量元素,具有增强机体免疫功能、促进细胞增值分化、参与核酸蛋白质代谢、维持细胞周期正常进行等生物学功能。上述作用以前曾被认为主要是由于含锌酶活性的改变以及对细胞信号传导系统产生影响的结果,但近年来的研究表明,事实并不如此,锌主要是通过对基因的转录和表达的影响而产生一系列的生物学效应。6,7+:;#<=认为,锌离子是>’2聚合酶的一个重要组成成分,锌对于维持>’2聚合酶的活性具有相当的重要性;另外锌通过影响1’2聚合酶活性及转录因子的作用,能够导致基因转录异常,从而使蛋白质表达也发生变化;还有饲料中锌的含量,可以通过影响金属调节蛋白的转录活性而影响金属硫蛋白(6?)基因的表达,@A88,BC:等(#3)认为可将6?基因的表达量作为体内锌状况的重要衡量指标。67’C88;#4=发现低锌日粮限制动物生长的直接原因是由于低锌抑制了体内DEF G D、EH受体、EH结合蛋白等基因的表达。&!4!"其他微量元素对基因表达的调控镉、铜、汞等元素的增加将显著提高6?基因的表达量。I+JA;#/=研究表明高铜将显著提高体内EH基因的表达水平。IC+K,:LK等(M$)认为铁可以通过控制01’2的稳定性和翻译过程,调节铁蛋白的水平。"基因工程技术所谓基因工程,就是按照人们的意愿在体外获得目的基因,再按预先的设计,在体外将目的基因进行酶切连接,构建成适当的表达裁体,然后导入细菌或动物细胞或机体内,以研究该目的基因的结构与功能、表达的调控机制、或者获得该基因的表达产物。分子生物学技术的核心就是基因工程,而基因克隆和表达是基因工程的核心技术。下面就抗菌肽、植酸酶,甜菜碱等,对基因工程技术在动物营养学领域中的应用作一简单阐述。$"!抗菌肽基因工程自从NJ0C:等(M&)首次从美国惜古比天蚕;HOC8JP+JKC 7KJP,:=中成功地分离到两种抗菌肽蚕素(7KJP,:)2和N后,国内外很多科学家对这一类抗菌肽进行了深入细致的研究,发现在许多昆虫、植物、哺乳动物中均有这样的多肽存在,它们由<%多个氨基酸残基组成,不同来源的多肽的氨基酸序列具有较强的保守性且共同具有如下特点:(&)’端由碱性氨基酸残基组成;(")Q端均酰胺化;(<)绝大多数多肽在第二位均为?KP,它对杀菌活性至关重要;(/)它们都有较广的杀菌谱。其抗菌机制大致如下:抗菌肽作用于细菌的细胞膜,破坏膜的完整性,造成离子通道,最终导致细胞内含物的泄漏。由于抗菌肽具有广谱杀菌作用、相对分子量较小、热稳定、水溶性好等优点,更为重要的是抗菌肽对真核细胞几乎没有作用,仅仅作用于原核细胞和发生病变的真核细胞,在目前不少病原菌对原有抗生素逐步产生耐药性,尤其是肉用动物长期使用抗生素受到严格检查和批评时,对畜禽体内自然产生的抗菌肽功能的了解以及设计一种方法来调节动物体内自然抗菌肽的功能便显得极为重要,其中通过抗菌肽基因的克隆与表达而大量生产抗菌肽是一种较为直接而有效的方法。目前昆虫和植物抗菌肽基因工程,在国内外已有不少成功的报道,但就畜禽抗菌肽基因工程国内外尚未见报道。因此,运用基因工程技术,通过对畜禽抗菌肽的研究,对提高畜禽的抗病能力、减少甚至替代抗生素的使用将起积极的促进作用。目前,猪抗菌肽((1 G<#)已被发现(等,M#),它是一个分子量为/3道尔顿的肽,从猪肠中分离,属于富含(KJ G 2KL的肽家族,不裂解野生型大肠杆菌,但对突变型R&"有作用,其作用机制是通过阻断蛋白质和>’2的合成,从而导致这些成分的降解。(1 G<#在一个单层囊泡中可以诱导钙的降低和电流的线性增加,此诱导与肽浓度和膜上甘油磷酸脂(带负电荷)有关。另外在猪小肠中,还发现另一种抗菌肽7KJP,:(&,它是以裂解细菌来完成杀菌作用的。2:SK99J:;#4=运用基因工程技术从猪骨髓1’2中克隆到一种新型的7>’2,其编码一个3M残基的抗菌肽’R G 8O9,:,有三个分子内二硫键,这种肽对’R G敏感型的肿瘤细胞株)2Q G&有裂解活性,但不裂解红血球细胞。;!"#!分子生物学技术在动物营养学上的应用及其发展前景$下%郑家茂赵国芬许梓荣!"!植酸酶的基因工程植酸酶的研究已有近’年的历史,植酸酶作为一种单胃动物的饲料添加剂,其饲喂效果已在世界范围内得到广泛的确证,随着饲料工业的发展和分子生物学的兴起,从(’年代开始的植酸酶的分子生物学研究,已成为世界性的研究热点之一。目前国内外研究的主要思路集中在通过基因工程这一手段解决饲用植酸酶的两个主要问题:一个是植酸酶在天然材料中表达水平太低,这造成植酸酶难以大量生产及生产成本过高的问题,通过基因工程技术,利用生物反应器则有望成百上千倍地提高它的表达量;另一个问题是天然植酸酶的一些酶学性质,如耐温性,/0适性、催化活性等不能完全适合饲料加工业和养殖业的要求,利用基因工程手段在分子水平上对植酸酶基因进行改造,从而提高其在饲料中使用的有效性。#!#!&在微生物中高效表达植酸酶基因目前,植酸酶基因表达的研究主要集中在来源于曲霉的植酸酶基因/123和/425上。06789:;<=>?4@8等$&(("%将来源于3!A:BCDDEFFG"&"-的/123基因导回原菌株,使/12基因的拷贝数增加到&-个以上,从而使植酸酶的表达量提高到,H’’C I D4。J174:B1等(&((-)在3!K72L6?中表达来源于酵母的植酸酶基因和来源于3!;:操纵元能在烟草中表达,因此将’/01研究室得到的%&’操纵元;!:?@7A,片段导入烟草,探讨甜菜碱是否能表达是一个诱人的研究领域。"转基因技术转基因技术是指用实验手段,将外源基因导入动物细胞或动物受精卵中,由此稳定整合到动物基因组,并能遗传给子代。目前常用的转基因技术主要有:显微注射法;胚胎多能干细胞虫;精子裁体法;反转录病毒载体法以及电转移技术等等,其中显微注射法是最常用、最有效的基因导入技术。目前培育成功的转基因动物绝大部分是采用该方法获得的。最早的转基因动物是将疱疹病毒基因与BCDE早期启动子联在一起,用显微注射法导入小鼠受精卵获得的转基因小鼠。目前,在动物营养领域转基因技术的研究主要包括:"!3提高动物生长性能生长激素$FG+在动物生产中基本上采用注射方法,虽然有一定的促生长作用,但程序复杂繁琐,解决思路之一就是采用转基因技术。G(11&/等$35;8+人生长激素$HFG+转基猪研究成功,这种转基因猪的生长速度比对照组高出38I,日增重可达3#:"J,饲料利用率提高#3I,采食量减少#EI,陈永福$3553+用自己构建的融合基因KL9 M NFG获得了转基猪,其生长速度提高33!;I O 3D!#I,饲料利用率提高3EI。另外,转基因羊、转基因鸡、转基因兔、转基因牛、转基因鱼等研究也相继获得成功。"!#改变动物体内的代谢途径动物营养研究表明,有些生长发育和维持所必需的营养物质必须由外界供给,例如赖氨酸,但是否可以不必由外界供给呢?可行的方案不外乎这么两种:一种是重建动物体内某些丢失的代谢途径;另一种是导入目前在动物体内尚未发现的代谢途径。转基因技术的出现提供了通过改变动物代谢途径从而让动物自身合成赖氨酸的可能性。-&&等$355E+已经清楚大肠杆菌合成赖氨酸途径中的酶基因编码,运用基因转移技术也证明了在细胞中施行这些途径的可行性,因此-&&等提出设想:把赖氨酸在微生物中生物合成的途径导入动物体内,使动物自身就能合成赖氨酸。"!"提高动物产毛性能由于胱氨酸在羊瘤胃中降解,所以饲料中加入胱氨酸并不能提高产毛量。因此能够得到一种自身合成胱氨酸的转基因羊,将会大大提高羊毛产量。P(/Q$3553+发现某些细菌能将硫固定并转化为胱氨酸,他们分别在大肠杆菌和沙门氏菌中分离到了丝氨酸乙酸转移酶基因和K 4乙酰丝氨硫化氢解酶基因,并且将这两种基因与金属硫蛋白$L9+基因启动子联接;并在"R端装上FG基因的序列,然后将这组调控序列通过转基因技术导入羊体内而得到高产羊毛转基因绵羊。D展望综上所述,以基因工程为核心的分子生物学技术应用于动物营养学研究领域,具有很大的潜力,它不仅为动物营养学研究提供了一套全新的技术和方法,而且可在基因水平上解决许多动物机体生理病理变化、营养素的代谢调节机制以及其与机体的相互关系等问题。我们可以设想,基因工程抗菌肽完全可以减少甚至替代抗生素的使用;随着转基因技术的日益完善,各种生长性能优越的动物新品种将层出不穷;用转基因动物来大量生产各种生理活性物质,也将成为现实。无可置疑,#3世纪是高新技术畜牧业应用大发展的时期,以基因工程为主导的分子生物学技术将会为我国的畜牧业的发展开辟广阔前景。

不足之处是操作复杂,成本较高。以上分子生物学方法对结核杆菌/html/yaoxue/20080316/html

瞎扯淡就可以

-123-id-9912-page-htm 可以不

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