生物技术与社会发展

第1页（共7页）生物技术与社会发展一、前言生物技术（biotechnique）是指与生物有关的现代技术。如果指生物技术系统（biotechnology），也可称为生物工艺学或生物工程学。生物工程（bioengineering）是借用工程学的用语，意思是按照事先设计，在分子水平或细胞水平上完成的施工项目。它是在分子生物学和细胞生物学基础上结合现代工程学的方法和原理而发展起来的一门综合性科学技术。生物技术的定义最早由匈牙利农业经济学家EreckyK于1919年提出，定义为：生物技术是以生物为原料，不管采用何种生产方法，进行产品生产的技术。1970年以后，产生了DNA重组技术及其重组产品，人们又提出生物技术。国际经济合作与发展组织于1980年给出生物技术的定义：生物技术是应用在自然科学与工程学原理，依靠生物性成分（biologicalagents）的作用将原料进行加工，以提供产品或服务社会的技术。由此可见，生物技术既是古老的技术，也是新型技术，日益影响着人们地生活，对社会的发展起着不可磨灭的影响。二、主体（一）、传统生物技术和现代生物技术1.传统生物技术公元前4000年，埃及人已经使用发酵的方法来制作考面包。生物科技的启蒙，一般认为是始于法国科学家巴斯德，他在1857年发现了发酵现象，之后微生物被大量采用，巴斯德也因此被称为生物技术之父。欧洲工业革命后，出现以微生物发酵为主轴的生产技术，当时此技术主要是应用于生产酒精、醋及废水处理。随着科学技术的发展，1940年开始，人们开始在无菌条件下进行生物技术产品的开发。许多产品如抗生素、氨基酸、胆固醇、多糖、疫苗、单株抗体等都是运用此方法制成的。1960年后，微生物开始被用作生产蛋白质的工具。这是科学家已经建立遗传工程及重组DNA技术，因此许多生物技术产品应运而生，第2页（共7页）如重组蛋白质、激素、细胞激素等。目前微生物发酵仍是生物技术中应用最成熟的技术，并广泛运用于食品及制造工业上。2．现代生物技术以基因工程为技术核心的现代生物技术，在20世纪末21世纪初取得了令人瞩目的成绩。人类基因组计划的完场破解了人体细胞30亿个碱基对的序列秘密，将人类自身的认识深入到了分子水平，标志着后基因时代的来临。与传统的生物技术相比，现代生物技术发展具有以下特色。（1）探索生命本质，深入微观领域（2）向宏观领域发展，左右生态环境（3）多学科相互交叉发展，形成新的技术领域（二）、生物技术的发展1.农业经济时代的生物技术18世纪以前，人类社会处于农业经济时代，经济结构主要为牧业和种植业。野生动植物的循环培育是当时的主要生物技术，逐渐形成了农业时代的文明和成就。草本制药是当时的医药生物技术，在预防和治疗疾病中起到了极大的作用。虽然人们为未认识到微生物，却能通过发酵技术制备食品。2.工业经济时代的生物技术以18世纪的工业革命和蒸汽机为标志，人类社会进入工业经济时代。在1881—1930年期间的生物技术主要是农业生物技术、医药生物技术、微生物发酵技术。农业生物技术继续发展，在品种培育上出现了传统育种技术，包括自然突变的选择技术、自交纯交技术，物理射线和化学试剂的诱变技术以及杂交育种技术。医药产品主要有天然药物和疫苗，用于治疗天花、狂犬、伤寒、霍乱、流感等疾病。微生物发酵技术生产有机溶剂和有机酸等化学品，以厌氧发酵为主的废水处理。3.信息经济时代的现代生物技术20世纪的后半也开始了信息时代，特征是以信息技术为先导的技术集合及其应用。1953年DNA双螺旋结构模型的发现标志着现代生物技术的开端，主要形成了以细胞技术与基因技术为主题的现代生物技术。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。（三）、现代生物技术1.基因工程基因工程是指重组DNA技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大第3页（共7页）组成部分。上游技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组DNA技术）；而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化过程。基因工程利用重组技术，在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对各种生物的核酸（基因）进行改造和重新组合，然后导入微生物或真核细胞内进行无性繁殖，使重组基因在细胞内表达，产生出人类需要的基因产物，或者改造、创造新的生物类型。从实质上讲，基因工程的定义强调了外源DNA分子的新组合被引入到一种新的寄主生物中进行繁殖。这种DNA分子的新组合是按工程学的方法进行设计和操作的，这就赋予基因工程跨越天然物种屏障的能力，克服了固有的生物种间限制，扩大和带来了定向创造生物的可能性，这是基因工程的最大特点。包括：提取目的基因；目的基因与运载体结合；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测和表达，四个步骤。信息技术的发展改变了人类的生活方式，而基因工程的突破将帮助人类延年益寿。目前，一些国家人口的平均寿命已突破80岁，中国也突破了70岁。有科学家预言，随着癌症、心脑血管疾病等顽症的有效攻克，在2020至2030年间，可能出现人口平均寿命突破100岁的国家。到2050年，人类的平均寿命将达到90至95岁。可以预见，在今后的四分之一世纪里，科学家们就可能揭示人类大约5000种基因遗传病的致病基因，从而为癌症、糖尿病、心脏病、血友病等致命疾病找到基因疗法。2.细胞工程细胞工程是指以细胞为对象，应用生命科学理论，借助工程学原理与技术，有目的地利用或改造生物遗传特性，以获得特定的细胞、组织产品或新型物种的一门综合性科学技术。细胞工程与基因工程一起代表着生物技术最新的发展前沿，伴随着试管植物、试管动物、转基因生物反应器等相继问世，细胞工程在生命科学、农业、医药、食品、环境保护等领域发挥着越来越重要的作用。细胞工程作为科学研究的一种手段，已经渗入到生物工程的各个方面，成为必不可少的配套技术。在农林、园艺和医学等领域中，细胞工程正在为人类做出巨大的贡献。3.酶工程酵工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。简而言之，酶工程就是将酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器等在一定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。它包括酶制剂的制备,酶的固定化,酶的修饰与改造及酶反应器等方面内容。酶工程的应用，主要集中于食品工业，轻工业以及医药工业中。酶作为一种生物催化剂，已广泛地应用于轻工业的各个生产领域。近几十年来，第4页（共7页）随着酶工程不断的技术性突破，在工业、农业、医药卫生、能源开发及环境工程等方面的应用越来越广泛。（1）、在医药工业上的应用：基于发酵工程技术，开发了种类繁多的药品，如人类生长激素、重组乙肝疫苗、某些种类的单克隆抗体、白细胞介素－2、抗血友病因子等。（2）、在食品工业上的应用：主要有三大类产品，一是生产传统的发酵产品，如啤酒、果酒、食醋等；二是生产食品添加剂；三是帮助解决粮食问题4.蛋白质工程蛋白质工程是按人们意志改变蛋白质的结构和功能或创造新的蛋白质的过程。包括在体外改造已有的蛋白质，化学合成新的蛋白质，通过基因工程手段改造已有的或创建新的编码蛋白质的基因去合成蛋白质等。为获得的新蛋白具备有意义的新性质或新功能，常对已知的其他蛋白质进行模式分析或采取分子进化等手段。过程如下：预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的核糖核苷酸序列（RNA）→找到相对应的脱氧核糖核苷酸序列（DNA）蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。也就是说，蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，是包含多学科的综合科技工程领域。蛋白质工程取得的进展向人们展示出诱人的前景。例如，科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效型药品。如今，生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面。用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有体积小、耗电少和效率高的特点，因此有极为广阔的发展前景。（四）、生物技术对人类发展的影响1.生物技术推动人类社会物质文明的发展（1）生物技术及其产业在推动经济发展中占有重要地位（2）生物技术提高人类社会的物质生活水平，主要体现在：①人口问题的解决②推动经济的可持续发展③社会生存的根本-粮食问题的解决④生物科学技术致力于提高生活水平和生活质量（3）生物科学技术为认识生命世界提供了充分的实验手段。2.生物科学技术推动社会精神文明的发展（1）生物科学技术有助于了解精神世界第5页（共7页）（2）生物科学技术促进精神文明的发展3.生物科学技术对经济社会发展的影响（1）改善农业生产、解决食品短缺①培养抗逆的作物优良品系②植物种苗的工厂化生产③提高植物品质④生物固氮，减少化肥用量（2）提高生命质量，延长人类寿命①开发制造奇特而又贵重的新型药品②疾病的预防和诊断③基因治疗④人类基因组计划（3）解决能源危机、治理环境污染①解决能源危机②环境保护（五）、生物技术引发的问题1.克隆人及胚胎干细胞引发的伦理与社会问题。2.基因还有可能引起歧视问题3.基因武器，新型生物武器的威胁，新型生物武器和生物恐怖已经存在。3生物技术给人类带来的困扰4.生物技术的安全性问题生物安全狭义来讲，是指现代生物技术的研究、开发、应用以及转基因生物的跨国越境转移可能对生物多样性、生态环境和人类健康产生潜在的不利影响。广义是指与生物有关的各种因素对社会、经济、人类健康及生态环境所产生的危害或潜在风险。（1）基因污染：是一种非常特殊又危险的环境污染。大致有三种情形：污染传统作物而改变其消费性质；污染自然界的基因库；影响自然界的生态平衡。（2）转基因食品的安全性：目前尚无定论。其风险目前已引起广泛关注。转基因生物作为食品进入人体，很可能出现某些毒理作用和过敏反应；转基因生物使用的抗生素标记基因可能使人体对很多抗生素产生抗性；转入食品中的生长激素类基因可能对人体生长发育产生重大影响，有些影响需要经过长时间才能表现和监测出来[6,7]；转基因微生物可能与其他生物交换遗传物质，产生新的有害生物或增强有害生物的危害性，以致引起疾病的流行[6]。（3）基因治疗的不确定性：①目前的技术不能保证将基因引入生殖细胞对后代不造成伤害并且有效，而一旦第6页（共7页）造成伤害将遗传下去且不可逆转；②有治疗价值的基因尚为数不多，多基因控制的遗传病机理尚不明了；③为了使基因进入细胞内，基因常与腺病毒或逆转录病毒整合在一起，但病毒对机体的潜在风险没有得到解决。（4）异种移植的危险性：免疫排斥与跨物种感染是异种移植的两大主要问题。（5）生物武器的恐慌：生物战剂是在军事行动中用以杀伤人畜和破坏农作物的致病微生物、毒素和其他生物活性物质的统称。目前，传统的生物武器发展到了“基因武器”的新阶段。三、总结生物技术在医疗保健、环保及食品领域的应用，对改善人类的医疗与生存环境、提高疾病预防、诊断及治疗技术都产生了深刻的影响。然而，在其为人类社会带来巨大益处的同时，我们应高度警惕它对人类健康及社会伦理道德、生态环境所带来的负面影响，并积极做出科学而有效的对策。生物技术影响着社会发展的方方面面。我们在使用生物技术的同时，还需要注意环境的保护。而且要合理的利用，避免发生生化危机。避免生物技术被不法分子或犯罪分子而已利用。四、参考文献[1]朱圣庚。生物技术与当代社会。广东教育出版社，2007.159-170,19[2]刘仲敏，林兴兵，杨玉生主编。现代应用生物科技。化学工业出版社，2004.2-4[3]马越，廖俊杰主编。现代生物技术概论。中国轻工业出版社，2007.2-3[4]赵广荣，杨冬，财音青格乐，白姝。现代生命科学与生物技术。天津大学出版社，2008.10-12副表[5]季静，王罡。生命科学与生