生物技术与人类 课程小论文 上海交通大学 外国语学院 5111419007沈翌青
生物技术与人类 课程小论文 上海交通大学 外国语学院 5111419007 沈翌青
上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称：生物技术与人类课程号：BI906班级号： F1114101 姓名： 沈翌青 学号： 5111419007专业： 英语 课程小论文 题目编号 20 得分 序号 选题 1 生物技术的由来与发展 2 基因工程与农业革命 3 “黄金水稻”所引发的故事 4 “绿色革命”与农业基因工程 5 转基因食品安全吗？ 6 舌尖上的生物技术 7 功能食品与生物技术 8 新能源的希望生物柴油 9 化解能源危机的微生物 10 “白色革命”与生物技术 11 改变环境的基因科学 12 “红色革命”与基因工程 13 非典型战争一生物战与基因武器 14 抗生素与耐药菌 15 转基因的影响 16 基因的伦理 17 试管婴儿的是与非 18 转基因与生物多样性 19 人类基因与专利 20 自选题目（限在粮食或视频、能源或人类健康领域）
上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称： 生物技术与人类 课程号： BI906 班级号： F1114101 姓名： 沈翌青 学号： 5111419007 专业： 英语 课程小论文 题目编号 20 得分 序号 选题 1 生物技术的由来与发展 2 基因工程与农业革命 3 “黄金水稻”所引发的故事 4 “绿色革命”与农业基因工程 5 转基因食品安全吗？ 6 舌尖上的生物技术 7 功能食品与生物技术 8 新能源的希望-生物柴油 9 化解能源危机的微生物 10 “白色革命”与生物技术 11 改变环境的基因科学 12 “红色革命”与基因工程 13 非典型战争—生物战与基因武器 14 抗生素与耐药菌 15 转基因的影响 16 基因的伦理 17 试管婴儿的是与非 18 转基因与生物多样性 19 人类基因与专利 20 自选题目（限在粮食或视频、能源或人类健康领域）
生物技术在环境监测与治理中的应用 沈翌青 (上海交通大学外国语学院200240) [摘要] 在科技快速发展的今天，生物技术为解决人类生存问题、发展危机做出了巨大贡献，用生物 技术保护环境也越来越受到人们的重视，是21世纪科技发展最富魅力的高新技术。环境生 物技术具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等优点，具有 很大的发展潜力。在环境监测与治理方面，环境生物技术有其特别而有效的作用。本文对这 些技术进行了分析与讨论，总结了生物技术发展的趋势与可能产生的问题。 [关键词] 生物技术：环境监测：环境治理 [Abstract] Under the high speed of technology development,bio-technology has made great contribution to our existence and development problems.Adopting bio-technology in protecting environment has attracted more and more attention.Environment bio-tech has the advantage of high speed,low consumption,high efficiency,low cost and second-pollution free.In terms of monitoring and controlling environment,bio-tech has its special and effective roles. [Key words] Bio-technology;Environment monitoring;Environment controllling 在科学技术飞速发展的今天，环境问题渐渐浮出水面。自工业革命以来，尤其是20世 纪后50年全球环境遭到空前严重破坏和污染，并被一些生态学家、政治家称为20世纪人类 犯下的三大愚蠢行为之一和“第三次世界大战”。一些环境问题例如水污染问题、大气污染 问题、固体垃圾污染问题、荒漠化问题、水土流失问题和有毒有害化学品等问题已经成为制 约当今社会发展甚至威胁人类生存的重大因素。寻求新的方法处理环境问题己经迫在眉睫。 现代生物技术诞生于20世纪70年代初，发展迅猛，潜力巨大，在人类面临严重的环境 困难之时，给人类摆脱困境带来了希望。生物技术应用于环境方面在近年来有着很大的发展， 为解决人类生存与发展所面临的诸多问题开辟了广阔的前进。环境生物技术有着诸多优点， 例如，生物处理技术的产物或副产物，原则上都是可以较快生物降解的，并都可作为资源加 以利用，能够把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度。生物处理技术还易于进行大规模 操作，一些生化曝气池、生物滤池的容积之大，也是其他工艺过程所望尘莫及的。而且生物 方法还可以因陋就简地利用天然水塘或土壤层作为污染物处理场所，这都可大大降低处理费 用。因此，利用生物技术来解决环境问题有着很大的发展空间，等待着人们去探索
生物技术在环境监测与治理中的应用 沈翌青 （上海交通大学 外国语学院 200240） [摘要] 在科技快速发展的今天，生物技术为解决人类生存问题、发展危机做出了巨大贡献，用生物 技术保护环境也越来越受到人们的重视，是 21 世纪科技发展最富魅力的高新技术。环境生 物技术具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等优点，具有 很大的发展潜力。在环境监测与治理方面，环境生物技术有其特别而有效的作用。本文对这 些技术进行了分析与讨论，总结了生物技术发展的趋势与可能产生的问题。 [关键词] 生物技术；环境监测；环境治理 [Abstract] Under the high speed of technology development, bio-technology has made great contribution to our existence and development problems. Adopting bio-technology in protecting environment has attracted more and more attention. Environment bio-tech has the advantage of high speed, low consumption, high efficiency, low cost and second-pollution free. In terms of monitoring and controlling environment, bio-tech has its special and effective roles. [Key words] Bio-technology; Environment monitoring; Environment controllling 在科学技术飞速发展的今天，环境问题渐渐浮出水面。自工业革命以来，尤其是 20 世 纪后 50 年全球环境遭到空前严重破坏和污染，并被一些生态学家、政治家称为 20 世纪人类 犯下的三大愚蠢行为之一和“第三次世界大战”。一些环境问题例如水污染问题、大气污染 问题、固体垃圾污染问题、荒漠化问题、水土流失问题和有毒有害化学品等问题已经成为制 约当今社会发展甚至威胁人类生存的重大因素。寻求新的方法处理环境问题已经迫在眉睫。 现代生物技术诞生于 20 世纪 70 年代初，发展迅猛，潜力巨大，在人类面临严重的环境 困难之时，给人类摆脱困境带来了希望。生物技术应用于环境方面在近年来有着很大的发展， 为解决人类生存与发展所面临的诸多问题开辟了广阔的前进。环境生物技术有着诸多优点， 例如，生物处理技术的产物或副产物，原则上都是可以较快生物降解的，并都可作为资源加 以利用，能够把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度。生物处理技术还易于进行大规模 操作，一些生化曝气池、生物滤池的容积之大，也是其他工艺过程所望尘莫及的。而且生物 方法还可以因陋就简地利用天然水塘或土壤层作为污染物处理场所，这都可大大降低处理费 用。因此，利用生物技术来解决环境问题有着很大的发展空间，等待着人们去探索
1.环境监测中的生物技术 1.1生物传感器技术在环境监测中的应用 1.1.1酶传感器 酶传感器是最早研究的一种生物传感器。酶以物理或化学方法固定在传感器的敏感膜上， 然后用电极测定酶催化目标物反应所生成的特定产物的浓度，从而间接地测定目标物浓度。 1 酶生物传感器在环境监测中应用广泛，它在检测环境中有机磷酸酯，通过输出设备同步显 示结果的研究中得到很大发展。该分析方法基于酶位置附近的H值变化，通过共价键固定在 酶上的荧光素异硫氰酸盐来检测pH值的改变。采用吸附有FITC标识的酶的聚甲基丙烯酸甲酯 珠粒，使用微粒子荧光分析器进行分析检测。被分析的动态浓度范围为25一40面mo1/L。目 前，该方面研究包括2个体系：有机磷水解酶和乙酰胆碱酯酶。有机磷水解酶对大部分有机 磷酸酯杀虫剂具有催化水解作用，遗传工程使得这种酶在混合生物体内具有高效率的表达。 2目前该课题主要的发展方向在于快速获得各种不同种类的有机磷水解酶，来检测环境中的 多种有机磷酸酯杀虫剂。 1.1.2微生物传感器 微生物传感器具有反应速度快、便于连续化和自动化控制、易于管理等优点，广泛应用于 检测环境中的农药残留物、氯苯甲酸盐类物质、苯类物质、氰化物、多氯联苯和有毒重金属 等。 目前，己见报道的有用于水质监测的BOD传感器、硝酸盐微生物传感器、酚类及阴离子表 面活性剂传感器和水体富营养化监测传感器，以及有利于大气和废气监测的亚硫酸、亚硝酸 盐、氨、甲烷及C0,微生物传感器等。3 1.1.3DNA传感器 近年来，随着分子生物学和生物技术的发展，人们开发了以核酸探针为识别元件，基于核 酸相互作用原理的DNA传感器。这类传感器的研究包括核酸探针固定化的优化、杂交反应条 件、指示剂的结合与检测等。该传感器可用于受感染微生物的核酸序列分析、微量污染物的 检测以及污染物与DNA。之间相互作用的研究，为解释污染物毒性作用（包括致畸，致癌，致 突变作用)机理提供了可能
1. 环境监测中的生物技术 1.1 生物传感器技术在环境监测中的应用 1.1.1 酶传感器 酶传感器是最早研究的一种生物传感器。酶以物理或化学方法固定在传感器的敏感膜上， 然后用电极测定酶催化目标物反应所生成的特定产物的浓度，从而间接地测定目标物浓度。 1 酶生物传感器在环境监测中应用广泛，它在检测环境中有机磷酸酯，通过输出设备同步显 示结果的研究中得到很大发展。该分析方法基于酶位置附近的pH值变化，通过共价键固定在 酶上的荧光素异硫氰酸盐来检测pH值的改变。采用吸附有FITC标识的酶的聚甲基丙烯酸甲酯 珠粒，使用微粒子荧光分析器进行分析检测。被分析的动态浓度范围为25—40面mol／L。目 前，该方面研究包括2个体系：有机磷水解酶和乙酰胆碱酯酶。有机磷水解酶对大部分有机 磷酸酯杀虫剂具有催化水解作用，遗传工程使得这种酶在混合生物体内具有高效率的表达。 2目前该课题主要的发展方向在于快速获得各种不同种类的有机磷水解酶，来检测环境中的 多种有机磷酸酯杀虫剂。 1.1.2 微生物传感器 微生物传感器具有反应速度快、便于连续化和自动化控制、易于管理等优点，广泛应用于 检测环境中的农药残留物、氯苯甲酸盐类物质、苯类物质、氰化物、多氯联苯和有毒重金属 等。 目前，已见报道的有用于水质监测的BOD传感器、硝酸盐微生物传感器、酚类及阴离子表 面活性剂传感器和水体富营养化监测传感器，以及有利于大气和废气监测的亚硫酸、亚硝酸 盐、氨、甲烷及CO，微生物传感器等。 3 1.1.3 DNA 传感器 近年来，随着分子生物学和生物技术的发展，人们开发了以核酸探针为识别元件，基于核 酸相互作用原理的DNA传感器。这类传感器的研究包括核酸探针固定化的优化、杂交反应条 件、指示剂的结合与检测等。该传感器可用于受感染微生物的核酸序列分析、微量污染物的 检测以及污染物与DNA。之间相互作用的研究，为解释污染物毒性作用(包括致畸，致癌，致 突变作用)机理提供了可能
1.2PCR技术在环境检测领域的应用 聚合酶链反应(PCR)是一种在生物体细胞外通过酶促合成特异DNA或DNA片段的方法，又称 多聚酶链反应、无细胞克隆技术等”· 实时蒙光定量PCR技术作为一种生物监测方法，主要应用于监测和评价环境健康状况，对 环境中细菌、病毒、环境激素等监测方面应用变多，逐渐成为该领域的研究热点之一。但无 论是荧光染料法还是各类探针法都有其优点与不足，在使用过程中选取合适的方法是合理应 用实时荧光定量PCP,技本鹩关键。回对.缸牛史实时荧光定量PCR技术本身的创新也是日} 代所趋。总之，实时荧光定量PC技术为环境监测提供了强有力的技术支撑，与其他物理化 学及传统方法相结合，将为环境监测开辟出更加广阔的前景。 2.环境治理中的生物技术 2.1利用生物技术治理水体污染 环境中的污染物，在自然界中经过迁移、转化，绝大多数将归入水体，引起水体不断受到 污染的胁迫。尤其是高浓度生活污水和工业废水的大量倾入，使水体富营养化现象日趋严重。 通常情况下，只要这种污染不超过阀值，污染的水体在物理、化学和生物的综合作用下，是 可以得到净化的，这种净化主要源于水体中的微生物能直接或间接地把污染物作为营养源， 在满足微生物生长需要的同时，又使污染物得以降解，达到净化水质的目的。 6 2.1.1活性污泥法 活性污泥法是以活性污泥为主体的污水生物处理方法，是当前应用最为广泛的污水处理技 术之一。该方法主要由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成。 传统的活性污泥法处理工业废水是一种既经济净化效果又好的方法。该法的缺点是废水中 污染物的浓度变化，特别是一些有抑制作用的污染物对细菌活性有明显的抑制作用使驯化后 的活性污泥可以抗拒高浓度的污染物的抑制作用。 2.1.2生物膜法 生物膜法是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术，实质上是微生物固定化技 术。它是将微生物细胞固定在载体（即填料上），细胞与载体间不发生任何化学反应，并在 其上生长繁殖，最后形成膜状生物污泥。生物膜工艺经历了从传统的生物滤池、生物转盘和 生物接触氧化到新型的生物流化床、移动床生物膜反应器及复合式生物膜反应器的进程。生 物膜法一般用于工业废水的处理，然而近年来已被广泛地用于水产养殖废水和微污染原水的 生物预处理。生物膜有一定的厚度，在处理反应器中生物膜微生物自外向内依次处于好氧、 兼氧或厌氧的状态，并发挥着各自的代谢作用。目前的研究集中于探讨微生物在载体表面的 固定机理，深人研究生物膜微生物的增长及底物去除动力学和生物膜微生物的能量代谢，使 生物膜反应器朝着节能和自动化控制方向发展。载体是生物膜的核心部分，无论是好氧还是 兼氧过程，载体都发挥着重要的作用，对废水的处理效率有着直接影响。按照载体的材料分
1.2 PCR 技术在环境检测领域的应用 聚合酶链反应(PCR)是一种在生物体细胞外通过酶促合成特异DNA或DNA片段的方法，又称 多聚酶链反应、无细胞克隆技术等” 4 实时蒙光定量PCR技术作为一种生物监测方法，主要应用于监测和评价环境健康状况，对 环境中细菌、病毒、环境激素等监测方面应用变多，逐渐成为该领域的研究热点之一。但无 论是荧光染料法还是各类探针法都有其优点与不足，在使用过程中选取合适的方法是合理应 用实时荧光定量PCP,技本鹩关键。回对．缸牛史实时荧光定量PCR技术本身的创新也是日} 代所趋。总之，实时荧光定量PCR技术为环境监测提供了强有力的技术支撑，与其他物理化 学及传统方法相结合，将为环境监测开辟出更加广阔的前景。 5 2. 环境治理中的生物技术 2.1 利用生物技术治理水体污染 环境中的污染物，在自然界中经过迁移、转化，绝大多数将归入水体，引起水体不断受到 污染的胁迫。尤其是高浓度生活污水和工业废水的大量倾入，使水体富营养化现象日趋严重。 通常情况下，只要这种污染不超过阀值，污染的水体在物理、化学和生物的综合作用下，是 可以得到净化的，这种净化主要源于水体中的微生物能直接或间接地把污染物作为营养源， 在满足微生物生长需要的同时，又使污染物得以降解，达到净化水质的目的。 62.1.1 活性污泥法 活性污泥法是以活性污泥为主体的污水生物处理方法，是当前应用最为广泛的污水处理技 术之一。该方法主要由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成。 传统的活性污泥法处理工业废水是一种既经济净化效果又好的方法。该法的缺点是废水中 污染物的浓度变化，特别是一些有抑制作用的污染物对细菌活性有明显的抑制作用使驯化后 的活性污泥可以抗拒高浓度的污染物的抑制作用。 72.1.2 生物膜法 生物膜法是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术，实质上是微生物固定化技 术。它是将微生物细胞固定在载体（即填料上），细胞与载体间不发生任何化学反应，并在 其上生长繁殖，最后形成膜状生物污泥。生物膜工艺经历了从传统的生物滤池、生物转盘和 生物接触氧化到新型的生物流化床、移动床生物膜反应器及复合式生物膜反应器的进程。生 物膜法一般用于工业废水的处理，然而近年来已被广泛地用于水产养殖废水和微污染原水的 生物预处理。生物膜有一定的厚度，在处理反应器中生物膜微生物自外向内依次处于好氧、 兼氧或厌氧的状态，并发挥着各自的代谢作用。目前的研究集中于探讨微生物在载体表面的 固定机理，深人研究生物膜微生物的增长及底物去除动力学和生物膜微生物的能量代谢，使 生物膜反应器朝着节能和自动化控制方向发展。载体是生物膜的核心部分，无论是好氧还是 兼氧过程，载体都发挥着重要的作用，对废水的处理效率有着直接影响。按照载体的材料分