生物工程技术的发展对社会经济发展的影响

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摘要：生物工程，是运用现代生命科学、生物化学、基因工程学等学科，对所研究的问题进行实验设计，通过控制、改造或模拟生物及其功能，来发展社会生产和社会服务的前沿技术。生物工程的发展对社会经济发展产生了巨大的影响。本文从工业、食品工业、材料应用、能源、农业、医药、环境保护等方面进行论述。
关键词：生物工程技术；工农业；医药食品；环境保护；社会发展
中图分类号：Q819  文献标志码：A  文章编号：1674-9324（2012）12-0171-02
生物工程是20世纪70年代初开始兴起的一门新兴的综合性应用学科，具有高附加值、低能耗、低公害与开发比重等特点。在人类解决生存与健康、食品短缺、资源和能源缺乏、环境污染重大问题的发展起到重要作用。
在工业生产中的应用：生物工程在工业方面的应用不仅提供大量廉价的原料和产品，同时引起传统化学工业的工艺改革。目前常用的化工原料除有乙醇、丁醇等传统产品外，利用固定化棒杆菌的生物反应器，由丙烯腈生产丙烯酞胺的工艺已获得成功，其产品回收率高，成本低。另外，如能将生物催化引入化工领域，其影响所及极为巨大，从而产生根本性的变革[1]。
一、在食品工业中的应用
食品与人们的生活相关，生物技术的应用提高了生产速率，从而提高了食品产量和质量，拓展食品的种类。通过基因工程技术，利用微生物发酵生产的真菌蛋白，具有蛋白质含量高和低脂肪的优点；国外以淀粉为原料生产果葡糖浆。用酶法或发酵法生产的新的甜味剂氯化砂糖是砂糖甜度的600倍；应用发酵法生产出对人体健康无害的食品添加剂，将逐步代替对人体有害的化学合成品[2]；在食品安全检测中，常用的安全检测技术是生物传感器技术、免疫学方法和生物芯片等。这些技术具有分析速度快，专一性强，灵敏度高等优点，在生物安全性检测领域发挥十分重要的作用[3]。
二、在材料方面的应用
生物技术在纳米材料，仿生材料，医学材料多方面有重大应用。
（一）纳米材料
1.纳米金属材料。纳米金、纳米银和纳米铁为当前采用较多的纳米金属材料。纳米金是金的微小颗粒，在水溶液中通常以胶体金的形态存在。其最重要的应用之一是对细胞内部进行染色[4-5]。纳米银生物材料：美国科学家研究证实，银离子有分解生物细胞膜和干扰细菌呼吸功能的作用；银本身具有抑菌的作用，而纳米银因其可与细菌的DNA键合，抑制其繁殖，故而纳米银的抗菌性能远远优于传统的银离子杀菌剂。纳米铁生物材料：有研究显示，在癌症中引入超顺磁生物相容纳米氧化铁颗粒胶体悬浮液，然后施加外磁场，可以将坏死组织和携带粘附的纳米铁直接进行降解[6]。
2.纳米无机非金属材料。纳米无机生物材料在人工骨、人工齿以及牙种植体等领域有广阔的应用前景。目前国外已研制出含有ZrO2的纳米羟基磷灰石复合材料。这种材料可以用在人工齿上。它的性能可达到甚至超过致密骨骼，且生物相容性优。近年来的研究表明，炭纳米材料能促进骨组织修复生长，减少神经组织瘢痕产生，进神经再生。
3.纳米高分子生物材料。纳米天然高分子生物材料主要来源于真核生物、细菌和病毒。常见的材料有：（1）多肽蛋白质酶等；（2）灭活病毒细菌质粒等；（3）多糖物质，如淀粉、明胶、纤维素、甲壳素等；（4）多聚磷酸酯、（脱氧）核糖核酸等。
（二）高分子仿生材料
随着科学技术的进步，人们从生物现象中发现了奇异的功能。如从荷叶表面的自清洁功能得到启示，研究出了超疏水材料；从鲨鱼皮等生物表面减阻性能的启示，研制出了表面减阻仿生材料；从壁虎脚垫的吸附原理得到启发，研究出了高强度吸附材料……仿生材料的研究为生活提供了无限可能[7]。
三、在能源方面的应用
大力发展生物能源，有助于为社会生产提供新的农业生产力。通过加工生物燃料，可以起到能源替代、环境保护等多重经济效应。第一，生物能源能替代传统的化石能源，其特点是“清洁能源”和“再生能源”。利用生物燃料可大幅度减少温室气体排放。比如在全国范围内使用广泛的沼气，其年总产量达到104亿多立方米，在我国使用用户已达3000多万个，沼气在生产生活中发挥重大作用[8]。第二，实现农业废弃物变废为宝。纤维素资源主要来源于各种农作物和农业加工的副产品。因此，如果充分发展生物工程技术手段大力发展纤维素燃料乙醇，可以将数量巨大的农业副产品或废弃物变废为宝[9]。
四、在农业方面的应用
现代生物工程技术应用在农业产业的运用尤其广阔。随着分子生物学、蛋白质工程、细胞生物学近些年的大力发展，基因工程与其他新兴学科相联结。各种生物技术手段在农业生产上培育出了优质、高产、抗病虫的农作物以及畜禽、林木、鱼类等新品种，扩大食物、饲料、药品来源，提高农业生产效率[10]。
五、在医药方面的应用
目前，医药卫生领域是现代生物技术应用得最广泛、成绩最显著、发展最迅速、潜力也最大的一个领域。疾病预防：利用疫苗对人体进行主动免疫是预防传染性疾病的最有效手段之一。例如用基因工程制造乙肝疫苗用于乙肝的预防。同时由于生物技术的引入使得贵重药物的生产规模化，降低了药品价格，开辟了药物生产的新纪元。生物可降解材料因具有良好的生物相容性和安全性，降解产物对机体毒副作用小，能满足多种生物医学需要，具有良好的可加工性，可通过常规方法制成所需要的制品[11]。
六、在转基因的方面的应用
目前，基因组的研究将由“结构基因组”向“功能基因组”转变。关于农作物功能基因组研究进展迅速，具有广谱抗性的农产品产量和质量都将获得更大优势。生物性抗逆向非生物性抗逆的转移。通过转基因技术相栽培作物导入抗性外源目的基因，可以改良植物的耐胁迫性。利用转基因植物生产稀有蛋白等产品。目前已经成功转化口服疫苗的植物有烟草、番茄、马铃薯、莴苣、和苜蓿等。植物转化能为我们提供更为廉价的蛋白质，因此利用转基因植物，开发新型疫苗将可能成为一种既经济又有效的疫苗开发途径[12]。
七、在环境治理中的作用
由于工业的不断发展，人类对自然环境的不合理开发利用以及排放大量污染物，生态环境遭到了极大地破坏。生物技术除了应用在废水、废气和固体废弃物的处理、以及土壤、水体等的生物修复，还可以进行环境污染的快速监测、粘泥的控制、污泥脱水、油脂分解、农业环境保护等。
参考文献：
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[4]徐翔晖，王雪微，陈晓农.纳米生物材料的应用[J].综述，2009，6（1）：72-78.
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