
关于生物技术的,大家帮帮忙吧
关于某一生物技术对人类社会的影响问题我想写篇论文,希望大家不要惜才多多给些资料哈。再次多多谢过了能给范文的本人也收嘿嘿...
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能给范文的本人也收 嘿嘿 展开
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2013-08-02
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生物技术与信息技术的关系
生物技术(Biotechnology)是以生命科学为基础,利用生物(或生物组织、细胞及其他组成部分)的特性和功能,设计、构建具有预期性能的新物质或新品系,以及与工程原理相结合,加工生产产品或提供服务的综合性技术。信息技术(information science)是研究信息的获取、传输和处理的技术,由计算机技术、通信技术、微电子技术结合而成,即是利用计算机进行信息处理,利用现代电子通信技术从事信息采集、存储、加工、利用以及相关产品制造、技术开发、信息服务的新学科。信息技术和生物技术都是高新技术,二者在新经济中并非此消彼长的关系,而是相辅相成,共同推进21世纪经济的快速发展。
1.生物技术的发展需要信息技术支撑
(1)信息技术为生物技术的发展提供强有力的计算工具。在现代生物技术发展过程中,计算机与高性能的计算技术发挥了巨大的推动作用。在赛莱拉基因研究公司、英国Sanger
中心、美国怀特海德研究院、美国国家卫生研究院和中国科学院遗传所人类基因组中心联合绘制的人类基因组草图的发布中,美国多家研究机构特别强调正是信息技术厂商提供的高性能计算技术使这一切成为可能。同样,在被称为“生命科学阿波罗登月计划”的人类基因草图的诞生过程中,康柏公司的Alpha服务器也为研究人员提供了出色的计算动力。业界分析人士称,在这场激烈的基因解码竞赛背后隐含的是一场超级计算能力的竞赛,同时,这次竞赛有助于大众对超级计算机的超强能力形成普遍认知。在此之前,这些造价至少在数百万美元以上可以超高速运转的机器一直默默无闻,他们被用于控制核反应堆、预报天气或是与世界级国际象棋大师同台对弈。如今,人们越来越清醒地认识到,超级计算机在创造新品种的药物、治愈疾病以及最终使我们能够修复人类基因缺陷等方面是至关重要的,高性能计算可以为人类作出更大的贡献。
赛莱拉公司执行总裁在接受《今日美国》的采访时说:“将人类基因密码以线型方式组合起来,这还是人类有史以来的第一次。”赛莱拉公司要将32亿个碱基对按照正确顺序加以排列,在曾经尝试过的大规模计算中,这次挑战是最为严峻的一次。为了完成这次历史性课题所需的数量极为庞大的数据处理工作,赛莱拉公司动用了700台互联的Alpha64位处理器,运算能力达到每秒1.3万亿次浮点运算。同时,赛莱拉公司还采用了康柏的Storage Works系统,用以完成对一个空间为50TB且以每年IOTB速度增长的数据库管理工作.康柏电脑公司董事会主席曾在一次演讲上说道:“如今,我们很难将生物技术的进步与高性能计算领域的发展割裂开来。实际上,许多一流的科学家都相信,高性能计算是生物和医药的未来。今后,越来越多的具有强大功能的计算机和软件将会被用来搜集、存储、分析、模拟和发布信息。
信息技术还有助于加强生物技术领域的各种数据库管理、信息传递、检索和资源共享等。另一个仅次于基因排序器、在生物技术领域引起关注的硬件是基因芯片,它的研制也非常依赖于信息技术。在显微镜载片或硅片等基片上把基因片段排列、固定,这就是基因芯片。把这个芯片上的基因片段和检体的基因片段放到基因芯片读出器(也是一种破译装置)上,就能迅速比较和破译检体信息。 基因排序器是从零入手破译检体的遗传信息的装置,而基因芯片和其读出器则是与已经有的遗传信息相对照破译信息的装置。 在这个领域,美国的企业比较有名,但日本企业也在同美国企业合作的同时,积极参与这个领域的开发。
(2)生物技术发展需要特定软件技术的支持。生物技术及其产业的发展对于生物技术类软件的需求将进一步增加,软件技术将成为支撑生物技术及其产业发展的关键力量之一。在生物技术各领域中均需要相应的专业软件来支撑:1) 各类生物技术数据库的构建需要性能优良、更新换代迅速的软件技术;2) 核酸低级结构分析、引物设计、质粒绘图、序列分析、蛋白质低级结构分析、生化反应模拟等等也需要相应的软件及其技术支撑;3) 加强生物安全管理与生物信息安全管理也离不开软件及其技术发展的支持。
2.生物技术为信息技术发展开辟了新的道路
(1)生物技术推动超级计算机产业的发展。随着人类基因组计划各项任务的完成,有关核酸、蛋白质的序列和结构数据呈指数增长。面对如此巨大而复杂的数据,只有运用计算机进行数据管理、控制误差、加速分析过程,使得人类最终能够从中受益。然而要完成这些过程,并非一般的计算机力所能及,而需要具有超级计算能力的计算机。因此,生物技术的发展将对信息技术提出更高的需求,从而推动信息产业的发展。比较有说服力的例子是,2002年11月22日出版的《自然》杂志上,以色列科学家宣布研制出一种由dna分子和酶分子构成的微型“生物计算机”,一万亿个这样的计算机仅一滴水那样大,运算速度达到每秒10亿次,准确率为99.8%。当然像所有的新技术一样,有的科学家表示怀疑。他们认为,这种试管里的计算机存在致命的缺陷,因为生化反应本身存在一定的随机性,这种运算的结果可能不完全精确;而且,参与运算的dna分子之间的不能像传统计算机一样通信,只能“各自为战”,不足以处理一些大型计算。
欧美各国及日本相继成立了生物信息数据中心,美国有国家生物技术信息中心(ncbi)、英国有欧洲生物信息研究所(ebi)、日本有70余家制药、生物及高技术公司组成的“生物产业信息化共同体”等。而戈德曼-萨克斯财团2001年的一份报告显示,美国国际商用机器公司(ibm)、sun、康伯和摩托罗拉等公司每家已至少与生物技术公司和调研公司达成12项合作意向,共有140多项合作协议,合作内容涉及到各种技术领域,包括基因芯片,用计算机模拟药效等。
(2)生物技术将从根本上突破计算机的物理极限。目前使用的计算机是以硅芯片为基础,由于受到物理空间的限制、面临耗能和散热等问题,将不可避免地遭遇发展极限,要取得大的突破,需要依赖于新材料的革新。2000年美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的科学家根据生物大分子在不同状态下可产生有和无信息的特性,研制出分子开关(molecular switches)。2001年世界首台可自动运行的DNA计算机问世,并被评为当年世界十大科技进展。2002年,DNA计算机研究领域的先驱阿德勒曼教授利用简单的DNA计算机,在实验中为一个有24个变量、100万种可能结果的数学难题找到了答案,DNA计算机的研制迈出了重要一步。
信息产业和生物产业无疑都是高科技的产物,在生命科学的研究中,始终不能缺少计算机的工作,如果到基因组测序的研究所去看一看,大量的以超级计算机为基础的测序仪,会使你误以为到了一家信息技术公司。生物产业因计算机的加盟而提速,信息技术产业也因生命科学的需要而得以发展、获利。运用数学、计算机科学和生物学的各种工具,来阐明和理解大量基因组研究获得数据中所包含的生物学意义,生物学和信息学交叉、结合,从而形成了一个新的学科。生物信息学或信息生物学,它的进步所带来的效益是不可估量的。美国已经出现了大批基于生物信息学的公司,希冀在基因工程药物、生物芯片、代谢工程等领域掘出财富,生物信息学工业潜力巨大。可以说,生物科技(生物技术)与信息科技(信息技术)的融合,才是世界经济市场的未来。在深圳举行的第三届中国国际高新技术成果交易会高新技术论坛上,中国工程院副院长侯云德院士指出,应该把生物技术产业定位为仅次于信息产业的重点产业。他说,信息和生物技术是关系到我国新世纪经济发展和国家命运的关键技术,并将成为我国创新产业的经济增长点。
生物技术(Biotechnology)是以生命科学为基础,利用生物(或生物组织、细胞及其他组成部分)的特性和功能,设计、构建具有预期性能的新物质或新品系,以及与工程原理相结合,加工生产产品或提供服务的综合性技术。信息技术(information science)是研究信息的获取、传输和处理的技术,由计算机技术、通信技术、微电子技术结合而成,即是利用计算机进行信息处理,利用现代电子通信技术从事信息采集、存储、加工、利用以及相关产品制造、技术开发、信息服务的新学科。信息技术和生物技术都是高新技术,二者在新经济中并非此消彼长的关系,而是相辅相成,共同推进21世纪经济的快速发展。
1.生物技术的发展需要信息技术支撑
(1)信息技术为生物技术的发展提供强有力的计算工具。在现代生物技术发展过程中,计算机与高性能的计算技术发挥了巨大的推动作用。在赛莱拉基因研究公司、英国Sanger
中心、美国怀特海德研究院、美国国家卫生研究院和中国科学院遗传所人类基因组中心联合绘制的人类基因组草图的发布中,美国多家研究机构特别强调正是信息技术厂商提供的高性能计算技术使这一切成为可能。同样,在被称为“生命科学阿波罗登月计划”的人类基因草图的诞生过程中,康柏公司的Alpha服务器也为研究人员提供了出色的计算动力。业界分析人士称,在这场激烈的基因解码竞赛背后隐含的是一场超级计算能力的竞赛,同时,这次竞赛有助于大众对超级计算机的超强能力形成普遍认知。在此之前,这些造价至少在数百万美元以上可以超高速运转的机器一直默默无闻,他们被用于控制核反应堆、预报天气或是与世界级国际象棋大师同台对弈。如今,人们越来越清醒地认识到,超级计算机在创造新品种的药物、治愈疾病以及最终使我们能够修复人类基因缺陷等方面是至关重要的,高性能计算可以为人类作出更大的贡献。
赛莱拉公司执行总裁在接受《今日美国》的采访时说:“将人类基因密码以线型方式组合起来,这还是人类有史以来的第一次。”赛莱拉公司要将32亿个碱基对按照正确顺序加以排列,在曾经尝试过的大规模计算中,这次挑战是最为严峻的一次。为了完成这次历史性课题所需的数量极为庞大的数据处理工作,赛莱拉公司动用了700台互联的Alpha64位处理器,运算能力达到每秒1.3万亿次浮点运算。同时,赛莱拉公司还采用了康柏的Storage Works系统,用以完成对一个空间为50TB且以每年IOTB速度增长的数据库管理工作.康柏电脑公司董事会主席曾在一次演讲上说道:“如今,我们很难将生物技术的进步与高性能计算领域的发展割裂开来。实际上,许多一流的科学家都相信,高性能计算是生物和医药的未来。今后,越来越多的具有强大功能的计算机和软件将会被用来搜集、存储、分析、模拟和发布信息。
信息技术还有助于加强生物技术领域的各种数据库管理、信息传递、检索和资源共享等。另一个仅次于基因排序器、在生物技术领域引起关注的硬件是基因芯片,它的研制也非常依赖于信息技术。在显微镜载片或硅片等基片上把基因片段排列、固定,这就是基因芯片。把这个芯片上的基因片段和检体的基因片段放到基因芯片读出器(也是一种破译装置)上,就能迅速比较和破译检体信息。 基因排序器是从零入手破译检体的遗传信息的装置,而基因芯片和其读出器则是与已经有的遗传信息相对照破译信息的装置。 在这个领域,美国的企业比较有名,但日本企业也在同美国企业合作的同时,积极参与这个领域的开发。
(2)生物技术发展需要特定软件技术的支持。生物技术及其产业的发展对于生物技术类软件的需求将进一步增加,软件技术将成为支撑生物技术及其产业发展的关键力量之一。在生物技术各领域中均需要相应的专业软件来支撑:1) 各类生物技术数据库的构建需要性能优良、更新换代迅速的软件技术;2) 核酸低级结构分析、引物设计、质粒绘图、序列分析、蛋白质低级结构分析、生化反应模拟等等也需要相应的软件及其技术支撑;3) 加强生物安全管理与生物信息安全管理也离不开软件及其技术发展的支持。
2.生物技术为信息技术发展开辟了新的道路
(1)生物技术推动超级计算机产业的发展。随着人类基因组计划各项任务的完成,有关核酸、蛋白质的序列和结构数据呈指数增长。面对如此巨大而复杂的数据,只有运用计算机进行数据管理、控制误差、加速分析过程,使得人类最终能够从中受益。然而要完成这些过程,并非一般的计算机力所能及,而需要具有超级计算能力的计算机。因此,生物技术的发展将对信息技术提出更高的需求,从而推动信息产业的发展。比较有说服力的例子是,2002年11月22日出版的《自然》杂志上,以色列科学家宣布研制出一种由dna分子和酶分子构成的微型“生物计算机”,一万亿个这样的计算机仅一滴水那样大,运算速度达到每秒10亿次,准确率为99.8%。当然像所有的新技术一样,有的科学家表示怀疑。他们认为,这种试管里的计算机存在致命的缺陷,因为生化反应本身存在一定的随机性,这种运算的结果可能不完全精确;而且,参与运算的dna分子之间的不能像传统计算机一样通信,只能“各自为战”,不足以处理一些大型计算。
欧美各国及日本相继成立了生物信息数据中心,美国有国家生物技术信息中心(ncbi)、英国有欧洲生物信息研究所(ebi)、日本有70余家制药、生物及高技术公司组成的“生物产业信息化共同体”等。而戈德曼-萨克斯财团2001年的一份报告显示,美国国际商用机器公司(ibm)、sun、康伯和摩托罗拉等公司每家已至少与生物技术公司和调研公司达成12项合作意向,共有140多项合作协议,合作内容涉及到各种技术领域,包括基因芯片,用计算机模拟药效等。
(2)生物技术将从根本上突破计算机的物理极限。目前使用的计算机是以硅芯片为基础,由于受到物理空间的限制、面临耗能和散热等问题,将不可避免地遭遇发展极限,要取得大的突破,需要依赖于新材料的革新。2000年美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的科学家根据生物大分子在不同状态下可产生有和无信息的特性,研制出分子开关(molecular switches)。2001年世界首台可自动运行的DNA计算机问世,并被评为当年世界十大科技进展。2002年,DNA计算机研究领域的先驱阿德勒曼教授利用简单的DNA计算机,在实验中为一个有24个变量、100万种可能结果的数学难题找到了答案,DNA计算机的研制迈出了重要一步。
信息产业和生物产业无疑都是高科技的产物,在生命科学的研究中,始终不能缺少计算机的工作,如果到基因组测序的研究所去看一看,大量的以超级计算机为基础的测序仪,会使你误以为到了一家信息技术公司。生物产业因计算机的加盟而提速,信息技术产业也因生命科学的需要而得以发展、获利。运用数学、计算机科学和生物学的各种工具,来阐明和理解大量基因组研究获得数据中所包含的生物学意义,生物学和信息学交叉、结合,从而形成了一个新的学科。生物信息学或信息生物学,它的进步所带来的效益是不可估量的。美国已经出现了大批基于生物信息学的公司,希冀在基因工程药物、生物芯片、代谢工程等领域掘出财富,生物信息学工业潜力巨大。可以说,生物科技(生物技术)与信息科技(信息技术)的融合,才是世界经济市场的未来。在深圳举行的第三届中国国际高新技术成果交易会高新技术论坛上,中国工程院副院长侯云德院士指出,应该把生物技术产业定位为仅次于信息产业的重点产业。他说,信息和生物技术是关系到我国新世纪经济发展和国家命运的关键技术,并将成为我国创新产业的经济增长点。
2013-08-02
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生物技术又叫生物工程,是综合运用生物学、细胞生物学、微生物学、生物化学等基础科学和生化工程等原理和技术而形成的一门综合性的科学技。
它主要包括遗传工程(又称基因工程)、细胞工程、酶工程、发酵工程(又称徽生物工程)。
生物技术包括4大工程:蛋白质工程,发酵工程,细胞工程,基因工程。
其中,细胞工程可以应用在组织培养方面,基因工程主要是国家级生物信息研究中为多,耗资巨大,普通人无法支付得起。发酵工程在食品行业应用最多,比如酸奶、酿酒等行业。蛋白质工程由于当初开课课时较少,到现在还没弄清楚到底是什么东西。
医学生物技术
基因工程作为医学发展的重要技术,越来越受到人们的关注。基因重组技术研制的核酸或蛋白质类药物,已经应用于临床。同时,许多生物工程新药正准备推向市场,应用于临床,前景十分广阔。自80年代以来,仅日、美两国开发的生物技术新药就达224种,其中日本117种,美国107种。而且,大部分药品是重组DNA药物或重组蛋白质药物。从市场份额来看,在美国,到2003年将有15%药品为生物技术产品。生物技术药物分为两大类:一是用于疾病治疗的药物,另一类是用于疾病的预防。
生物技术在传统药材生产中也将起到重要作用。用于药材生产的植物细胞经过基因重组、接种、诱导、筛选高产优质的细胞系,经过培养及大规模生产,提高中药产量。此外,中草药含有的有效成分绝大部分是次生代谢产物,它们的合成途径非常复杂,往往有几个或几十个酶参与。因而,找出形成特定产物的关键酶,就成为利用基因工程技术生产传统药材有效成分的关键步骤之一。利用酶的特异性表达来生产具有高产量、高纯度、副作用少的有效成分——单体,是传统医药发展的方向。
基因治疗技术的发展,从开始临床试验至今已近10年,其发展速度可谓日新月异,目前有90%的基因治疗临床试验在美国进行。基因治疗在疾病的病种选择上,已从经典的、孟德尔遗传方式为主的单基因隐性疾病扩展到复杂因子决定的疾病,如肿瘤疾病及爱滋病。估计到21世纪初,临床上能广泛应用生物技术治疗这些复杂疾病。
农业生物技术
近几年,国际农业生物技术发展之快已引起世界各国政府和科学家的高度重视。农业生物技术领域中尤以转基因动、植物研究开发最为活跃,应用转基因技术将具有特殊经济价值的基因引入动、植物体内,对家畜、家禽及农作物进行品种改良,从而获得高产、优质、抗病虫害的转基因动、植物新品种。如将决定高产基因及决定优质的基因转移到农作物中,可产生既高产又优质的新品种。随着人民生活水平提高,人们的口味及习惯也发生了变化,农作物的产品也在随之改良以适应人们的需要。
农作物病虫害是造成农业产量下降的主要原因之一。目前防治农作物病虫害的常规方法是喷施化学农药,但农药的使用既费钱又污染环境及农产品。因而,利用转基因技术把抗病、抗虫基因导入农作物中,使之可避免或减少病虫害。到21世纪初,将有更多的优良农作物新品种推广应用。
转基因动、植物技术的应用不仅会为人类解决吃饭问题,也会对医药事业产生影响。利用转基因动、植物作为生物反应器是21世纪发展的趋势。如将某些药用蛋白质基因转移到奶牛中,其乳汁就含有该蛋白质,这不但成本低,而且产量高。用动、植物作为生物反应器生产的重要物质有:α—栝楼素、血管紧张肽转化酶抑制剂、抗体、细菌和病毒的抗原、脑菲肽、表皮生长因子、促红细胞生成素、人生长激素、人血清蛋白、干扰素及水蛭素等。将人的基因转移到猪中,猪不仅能生产人体白蛋白,而且其器官可供人类的器官移植。随着生物技术的飞速发展,越来越多的医药物质或新药通过生物反应器制造和生产。
其它方面的生物技术
生物技术的应用日益深广,不但对医学、农业造成影响,也对工业生产产生影响,生物冶金技术、生物信息工程的出现充分说明了这一点。预计,到21世纪,生物工程的发展,生物技术的应用将渗透到各领域各行各业。各种动态表明,世界生物技术将迎来一个快速发展的新时代。
它主要包括遗传工程(又称基因工程)、细胞工程、酶工程、发酵工程(又称徽生物工程)。
生物技术包括4大工程:蛋白质工程,发酵工程,细胞工程,基因工程。
其中,细胞工程可以应用在组织培养方面,基因工程主要是国家级生物信息研究中为多,耗资巨大,普通人无法支付得起。发酵工程在食品行业应用最多,比如酸奶、酿酒等行业。蛋白质工程由于当初开课课时较少,到现在还没弄清楚到底是什么东西。
医学生物技术
基因工程作为医学发展的重要技术,越来越受到人们的关注。基因重组技术研制的核酸或蛋白质类药物,已经应用于临床。同时,许多生物工程新药正准备推向市场,应用于临床,前景十分广阔。自80年代以来,仅日、美两国开发的生物技术新药就达224种,其中日本117种,美国107种。而且,大部分药品是重组DNA药物或重组蛋白质药物。从市场份额来看,在美国,到2003年将有15%药品为生物技术产品。生物技术药物分为两大类:一是用于疾病治疗的药物,另一类是用于疾病的预防。
生物技术在传统药材生产中也将起到重要作用。用于药材生产的植物细胞经过基因重组、接种、诱导、筛选高产优质的细胞系,经过培养及大规模生产,提高中药产量。此外,中草药含有的有效成分绝大部分是次生代谢产物,它们的合成途径非常复杂,往往有几个或几十个酶参与。因而,找出形成特定产物的关键酶,就成为利用基因工程技术生产传统药材有效成分的关键步骤之一。利用酶的特异性表达来生产具有高产量、高纯度、副作用少的有效成分——单体,是传统医药发展的方向。
基因治疗技术的发展,从开始临床试验至今已近10年,其发展速度可谓日新月异,目前有90%的基因治疗临床试验在美国进行。基因治疗在疾病的病种选择上,已从经典的、孟德尔遗传方式为主的单基因隐性疾病扩展到复杂因子决定的疾病,如肿瘤疾病及爱滋病。估计到21世纪初,临床上能广泛应用生物技术治疗这些复杂疾病。
农业生物技术
近几年,国际农业生物技术发展之快已引起世界各国政府和科学家的高度重视。农业生物技术领域中尤以转基因动、植物研究开发最为活跃,应用转基因技术将具有特殊经济价值的基因引入动、植物体内,对家畜、家禽及农作物进行品种改良,从而获得高产、优质、抗病虫害的转基因动、植物新品种。如将决定高产基因及决定优质的基因转移到农作物中,可产生既高产又优质的新品种。随着人民生活水平提高,人们的口味及习惯也发生了变化,农作物的产品也在随之改良以适应人们的需要。
农作物病虫害是造成农业产量下降的主要原因之一。目前防治农作物病虫害的常规方法是喷施化学农药,但农药的使用既费钱又污染环境及农产品。因而,利用转基因技术把抗病、抗虫基因导入农作物中,使之可避免或减少病虫害。到21世纪初,将有更多的优良农作物新品种推广应用。
转基因动、植物技术的应用不仅会为人类解决吃饭问题,也会对医药事业产生影响。利用转基因动、植物作为生物反应器是21世纪发展的趋势。如将某些药用蛋白质基因转移到奶牛中,其乳汁就含有该蛋白质,这不但成本低,而且产量高。用动、植物作为生物反应器生产的重要物质有:α—栝楼素、血管紧张肽转化酶抑制剂、抗体、细菌和病毒的抗原、脑菲肽、表皮生长因子、促红细胞生成素、人生长激素、人血清蛋白、干扰素及水蛭素等。将人的基因转移到猪中,猪不仅能生产人体白蛋白,而且其器官可供人类的器官移植。随着生物技术的飞速发展,越来越多的医药物质或新药通过生物反应器制造和生产。
其它方面的生物技术
生物技术的应用日益深广,不但对医学、农业造成影响,也对工业生产产生影响,生物冶金技术、生物信息工程的出现充分说明了这一点。预计,到21世纪,生物工程的发展,生物技术的应用将渗透到各领域各行各业。各种动态表明,世界生物技术将迎来一个快速发展的新时代。
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