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生物技术的概念最早由一位匈牙利工程师于1917年提出，最初是指用甜菜作为饲料进行大规模养猪，即利用生物将原料转变成产品。现代生物技术是指以现代生命科学的理论和方法为基础，针对生物体系进行遗传改造或利用生物体系生产产品的技术，主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、代谢工程和糖工程七个领域。
基因工程是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，以改变生物原有的遗传特性，获得新的品种，生产新的产品。
什么是生物技术
谈谈你对现代生物技术这门课的认识
生物与人类生活的许多方面都有着非常密切的关系。生物学作为一门基础科学，传统上一直是农学和医学的基础，涉及种植业、畜牧业、渔业、医疗、制药、卫生等等方面。随着生物学理论与方法的不断发展，它的应用领域不断扩大。现在，生物学的影响已突破上述传统的领域，而扩展到食品、化工、环境保护、能源和冶金工业等等方面。如果考虑到仿生学，它还影响到电子技术和信息技术。
人口、食物、环境、能源问题是当前举世瞩目的全球性问题。目前，世界人口每年的增长率约20％，大约每过35年，人口就会增加一倍。地球上的人口正以前所未有的速度激增着。人口问题是一个社会问题，也是一个生态学问题。人们必须对人类及环境的错综复杂的关系进行周密的定量的研究，才能对地球、对人类的命运有一个清醒的认识，从而学会自己控制自己，使人口数量维持在一个合理的数字上。在这方面生物学应该而且可能做出自己的贡献。内分泌学和生殖生物学的成就导致口服避孕药的发明，已促进了计划生育在世界范围内的推广。在人口问题中，除了数量激增以外，遗传病也严重威胁人口质量。一些资料表明，新生儿中各种遗传病患者所占的比例在 3％～10.5％之间。在中国的部分山区，智力不全者占2％～3％，个别地区达10％以上。揭示产生遗传病的原因，找到控制和征服遗传病的途径无疑是生物学又一重要任务。目前，进行家系分析以确定患者是否患有遗传病，对患者提出有益的遗传指导和劝告；通过对胎儿的脱屑细胞进行染色体分析和各种酶的生化分析，以诊断未来的婴儿是否有先天性遗传性疾病。这些方法都能避免或减少患有遗传病婴儿的出生，以减轻家庭和社会的沉重负担。将基因工程应用于遗传病的治疗称为基因治疗，在实验动物上对几种遗传病的基因治疗已取得一些进展。随着基因工程技术的发展，基因治疗将为控制和治疗人类遗传病开辟广阔的前景。
和人口问题密切相关的是食物问题。食物匮乏是发展中国家长期以来未能解决的严重问题，当前世界上有几亿人口处于营养不良状态。从目前到21世纪初，粮食生产至少每年要增长3％～8％才能使食物短缺状况有所改善。人类食物的最终来源是植物的光合作用，但在陆地上扩大农业生产的土地面积是有限的，增加食物产量的主要道路是改进植物本身。过去，在发展科学的农业和“绿色革命”方面，生物学已做出巨大的贡献。今天，人类在一定限度内定向改造植物，用基因工程、细胞工程培育优质、高产、抗旱、抗寒、抗涝、抗盐碱、抗病虫害的优良品种已经不是不切实际的遐想。近年来，植物基因工程的一些关键技术已经有所突破，得到了一些转基因植物。此外，利用富含蛋白质的藻类、细菌或真菌，进行大规模培养，并从中获得单细胞蛋白质。由于成功地利用了基因工程并取得了大规模连续发酵工程的技术经验，单细胞蛋白技术已经取得了重大突破。氨基酸是蛋白质的单体，植物蛋白往往缺少某几种人体必需的氨基酸，如果在食品中添加某种氨基酸，将会大大提高植物蛋白的生物学价值。目前，用微生物发酵、固定化细胞或固定化酶技术生产氨基酸，已经逐步形成比较完整的体系，可以预料，氨基酸生产将在营养不良问题上发挥日益重要的作用。现代生物学成就和食品工业相结合，已使食品工业成为新兴的产业而蓬勃地发展起来。
20世纪生态学关于人与自然关系的研究，唤醒人类重视赖以生存的生态环境。工业废水、废气和固体废物的大量排放，农用杀虫剂、除莠剂的广泛使用，使大面积的土地和水域受到污染，威胁着人类生产和生活。这就要求人们更深入地研究生物圈中物质和能的循环的生态学规律，并在人类的经济生活以及其他社会生活中，正确的运用这些规律，使生物能够更好地为人类服务。现代生物学证明，微生物所具有的生物催化活性是极为广泛的，利用富集培养法几乎可以找到降解任何一种含毒有机化合物的微生物，利用基因工程等技术还可以不断提高它们的降解作用。因此，有降解作用的微生物及其酶制剂就成为消除污染的有力手段。利用微生物防治害虫，以部分代替严重污染的有机杀虫剂也是大有前途的。在农业中尽快使用生物防治、生物固氮等新技术，改变农业过分依赖石油化工的局面，这是关系到恢复自然生态平衡的大事，也是农业发展的大势所趋。大量消耗资源的传统农业必将向以生物科学和技术为基础的生态农业转变
全世界的化工能源（石油、煤等）贮备总是有限的，总有一天会枯竭。因此，自然界中可再生的生物资源(生物量) 又重新被人所重视。自然界中的生物量大多是纤维素、半纤维素、木质素。将化学的、物理的和生物学的方法结合起来加工，就可以把纤维素转化为酒精，用作能源。有人估计，到20世纪末全世界的汽车约有35％将使用生物量（酒精）。沼气是利用生物量开发能源的另一产品。中国和印度利用农村废料进行厌氧发酵产生沼气已作出显著成绩。世界上已经出现了利用固相化细胞技术的工业化沼气厌氧反应器。一些单细胞藻类中含有与原油结构类似的油类，而且可高达总重的70％，这是另一个引人注目的可再生的生物能源。太阳能是人类可以利用的最强大的能源，而生物的光合作用则是将太阳能固定下来的最主要的途径，可以预测，利用生物学的理论和方法解决能源问题是大有希望的。
此外，对人口、食物、环境、能源等问题进行综合研究，开创各种综合解决这些问题的方法的农业生态工程的兴起，最终将发展新的、大规模的近代化农业。
上面的叙述，仅就人口、食物、环境、能源问题和生物学的关系而言，也还是很不充分的。但由此可以看到，生物学的发展和人类的未来息息相关。
什么是现代生物技术?
现代生物技术的兴起始于本世纪70年代，如今已经成为高技术群体中一支绚丽的奇葩。这门技术具有鲜明的军、民两用性，应用潜力十分广泛。它既可以为解决人类面临的食品、健康、能源、环境等问题提供新的手段，又可以为大幅度提高部队的作战效能和生存能力开辟新的途径。现代生物技术的深入发展和广泛应用、是本世纪继计算机技术革命之后又一次重要的技术革命，是现代军事技术革命的生力军。
基本含义
现代生物技术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。这门技术内涵十分丰富它涉及到：对生物的遗传基因进行改造或重组，并使重组基因在细胞内表达，产生人类需要的新物质的基因技术（如“克隆技术”）；从简单普通的原料出发，设计最佳路线，选择适当的酶，合成所需功能产品的生物分子工程技术：利用生物细胞大量加工、制造产品的生物生产技术（如发酵）；将生物分子与电子、光学或机械系统连接起来，并把生物分子捕获的信息放大、传递。转换成为光。电或机械信息的生物耦合技术；在纳米（即百万分之一毫米）尺度上研究生物大分子精细结构及其与功能的关系。并对其结构进行改造利用它们组装分子设备的纳米生物技术：模拟生物或生物系统。组织、器官功能结构的仿生技术等等。
独特的优点
——生产原料简单。生物在进行合成代谢时，大都以随手可得的物质（如空气、水、植物和矿物质等）为原料，以阳光等为能源，不仅原料成本低，而且取之不尽。
——安全、可靠性高。典型的生物化学反应都是在酶的催化作用下进行的，要求输入的能量少，反应条件缓和，工艺和设备简单，操作安全性好。生物系统在合成物质时，先把脱氧核糖核酸遗传信息转录给核糖核酸，然后以核糖核酸为模板进行合成。该过程虽然很复杂，但出错机率极小，且无副产品。更重要的是，生物系统能自动发现并纠正错误，进行自动化合成生产，生产可靠性高。
——产品具有特殊的活性。生物分子通常具有复杂的精细结构，这种结构往往会赋予生物分子特殊的活性，即所谓“生物特异功能”，例如准确、敏感的识别能力，高效的搜索能力，牢固的粘结性能等等。在用基因技术对其控制基因进行改良后，这些性能还将大大增强。
——系统结构紧凑。生物系统中的信息码、模块、制造组装机构都是在分子水平以完美方式自组装起来的。这就使生物系统（如眼球、大脑等）比类似功能的人造电子、光学或机械系统要紧凑得多。如果能运用生物耦合技术把一些生物系统与设计的装置耦合起来，或者利用纳米生物技术、自组装技术将它们制造出来，那么设备的尺寸就可能减少很多。
——有利于提高或扩展人类的能力。运用生物医学可提高人类对疾病的治疗效果和抗病能力；通过人脑与设备的耦合可扩展人类的能力，减小人机界面的操作难度。
军事应用
80年代以来，美国等一些发达国家开始大力研究和发展军事生物技术，以期满足军事上对许多先进能力的需要。目前正在研究或已预见到的军事应用主要有——
在信息探测方面：利用酶、抗体、细胞等制造具有识别功能的生物传感器，不仅能准确地识别各种生、化战剂，通过与计算机配合及时提出最佳防护和治疗方案、而且还可用于探测炸药、火箭推进剂的挥发降解情况，确定敌方库存地雷。炮弹、炸弹、导弹等的数量和位置。利用仿生技术制造的各种信息收集系统，可以大幅度提高探测、监视和导航能力。仿视觉探测器的电子蛙眼雷达能快速识别不同形状的飞机。舰艇。导弹等运动物体，并能根据飞行特点，识别真假导弹；“蝇眼”相机一次能拍下1000多张照片，分辨率高达每厘米4000线，成为有效的侦察工具；模拟狗、猫头鹰等动物夜视功能的装置，能搜索到微光下地面或空中目标。科学家们根据“蛇眼”红外线定位原理研制了红外制导的空空导弹，现在人们又根据蝙蝠抗干扰能力强的原理研制出新颖的蝙蝠式抗干扰超精密全敏雷达。根据狗鼻子机理制成的仿嗅觉传感器“电子犬”，能测定仅千万分之一的过氧乙烯毒气；根据苍蝇的触角上非常灵敏的嗅觉感觉器，制造出了嗅觉敏感的探测装置。
值得重视的是，上面所例举的一些已制造出来的仿生探测器大都还是被动的仿生装置。随着生物技术的发展，在彻底弄清生物系统的工作原理后，通过基因技术、生物分子工程技术对生物分子的改造，运用生物分子电子技术等主动仿生学方法，一定能制出功能优于生物结构更紧凑，体积更小的各种信息探测装置。美国、日本、欧洲、俄罗斯现正在努力向主动仿生技术发展。
在信息处理方面：研究表明，以蛋白质分子做材料制造的生物计算机，不仅体积小、重量轻。能耗小、环境适应性强。运算速度和储存能力比现有计算机要高出数亿倍，而且具有和人脑一样的分析。判断。联想、记忆等智能。它的研制成功必将使军事情报的获取。处理发生质的变化。美国。日本、欧洲和俄罗斯早就看好这一领域。在过去10年，他们已研究出了蛋白质并行处理器及神经网络等原型器件，有些器件已在军事上得到了应用，例如俄罗斯有的军用雷达就使用了细菌视紫红蛋白质处理器。据估计美国在3—5年内能大批量生产这种计算机，且造价比半导体计算机要低，因为它所需的生物材料可利用通过基因技术改造的细菌大量生产。
在一体化指挥和控制方面：生物计算机的微型化、低成本趋势，不仅使指挥中心、网络节点，而且使每件武器。每个士兵都可能拥有计算机，“整个战场就像一个计算机大平台”，从而实现信息流程最优化，信息流动实时化，信息采集、传递、处理、存储、使用一体化，并形成一个指捍层次减少的扁平的“网”状指挥体系，以利于提高信息传输速度和体系生存能力，并使决策分散化和指挥实时化。
在信息战防御方面：生物技术在伪装与隐身方面表现出非凡才能。例如，通过对“变色脂”表皮颜色变化机理的研究，研制出一种变色蛋白质纤维，可用它做成变色服，或根据这一原理研究出随环境变化的生物涂料，把它涂在设施、装备、武器、平台、头盔上来伪装自己。还可通过生物技术合成一些可吸收红外。紫外等各种波长的吸波生物材料（如视黄酸聚合物、希夫碱盐聚乙烯）来减少或消除信号达到隐身的目的，提供新一代高效能的作战系统。
常规武器装备除可利用生物计算机、生物传感器或仿生探测器来提高武器平台的信息化水平之外，还可利用生物技术为它仰提供轻质高性能的材料：用于装甲防护的高硬度。高韧性生物陶瓷；用于制造防护服。降落伞及复合材料的抗拉强度超过钢丝的改进型蜘蛛丝，用于制造轮胎和密封垫的理化性能优秀的生物弹性体；可代替钢材的高强度生物塑料：可在各种环境中使用的生物粘胶剂；模仿生物智能结构的智能材料；模拟骨质密度梯度变化的功能梯度材料；模拟贝、驯鹿角结构的仿生装甲材料；模拟软体动物表皮的多功能蒙皮等等。在制造工艺上，使用仿生技术，也可以提高平台的性能和生存能力，模仿海豚体形和各部分比例建造的新式核潜艇，航速提高了20%～25%；用人造海豚皮包裹鱼雷，水的阻力可减少一半；美军目前正在模仿鳐鱼和电鳗两种鱼的运动原理，以弹性皮替代潜艇的传统外壳，研制一种新型“皮动”潜艇，旨在使其在潜航时难以分辨出到底是鱼还是潜艇，既能巧妙地隐蔽自己，又可突然袭击敌方。
智能武器利用生物技术研制的制导系统将促使精确制导技术向更高的智能化方向发展。美军正在根据蝇眼视觉原理研制的“蝇眼”制导系统，可根据目标运动参数及位置信息，自动控制导弹飞行状态，跟踪、攻击目标。弹载微型生物计算机可利用声波、无线电波、可见光、红外、激光甚至气味等一切可利用的直接或间接目标信息，帮助导弹自主地搜索、识别、定位和攻击目标，从而大大提高导弹的命中精度。
非致命武器利用生物技术还可以制造出许多非致命武器。例如，可以污染油料。润滑剂或使它们凝聚的生物活性物质；可迅速降解军事设备上的塑料、橡胶和其它合成或天然材料的酶；可降解弹药、推进剂的酶；能对军事通信设备、计算机造成严重干扰的导电性生物聚合物；可吞噬计算机芯片材料的微生物等。
提供机动灵活的后勤保障
用生物酶或微生物生产炸药。弹药或推进剂，可以在温和的条件下进行，操作安全，合成物更稳定。利用红极毛杆菌与淀粉的作用可生产氢气，每消耗1克淀粉可生产5升氢气，氢气和少量燃料混合可代替汽油（或柴油），使用这种燃料的机动装备只需带少量淀粉就可实施长时间、远程、机动作战。利用发酵技术可为机动部队提供易于保存和携带的高能量胶囊状营养食品。在食物短缺的特殊场合，可采用高效植物纤维酶将植物的根、茎、叶转化成易于消化吸收的营养丰富的葡萄糖，供战士食用。部队在执行任务时、水是必不可少的。采用生物技术生产的生物聚合物梯度膜，可快速滤去非饮用水中有害物质（包括放射性污染物）。生物技术也是治理军事环境的理想方法。用生物酶清洗生化战剂，速度快，对人体和设备无损伤。利用微生物处理放射性废物和有毒物质，效率高，二次污染轻，投资少。在军事医学领域，运用生物技术可生产出优质的供野战外科用的人工血。人造骨、人工皮肤和伤口粘合剂等等。
近10多年来，美国、日本、俄罗斯和欧洲的一些国家十分重视生物技术的发展，并积极推进它的军事应用，其中以美国的研究最为活跃。从1989年开始，美国国防部每年都把它列入国防关键技术计划。为了加强军事生物技术的研究，美国国防部还成立了国防生物技术指导委员会。美军对生物技术研究的范围很广，现阶段主要集中在军事生物医学、生物传感器、生物材料、军事环境的生物处理、生物分子电子技术及仿生学等领域。
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