现代生物技术在抗生素生产中的应用--《武汉工程大学学报》2014年01期
现代生物技术在抗生素生产中的应用
【摘要】：为了提高我国抗生素产品在国际市场的核心竞争力,综述了国内外抗生素生产技术的相关研究成果,分析了各种生物技术的优劣.结果表明,发酵过程控制的优化成为抗生素发酵生产中迫切需要解决的课题;利用酶工程技术生产抗生素虽具有高效能、低消耗、无公害、长寿命、安全、自动化等优点,但将新的生物工程技术全部应用到酶工程上来使之能源源不断地生产出适合人类需要的酶来还需时日;原生质体融合技术和基因工程技术在实验条件下产生了新的抗生素,但在生产中还需解决工程菌的质量和抗生素的基因表达等问题;代谢工程的实质就是基因工程,只是涉及的基因改变的量远比基因工程巨大;以生物整体为研究对象的系统生物学技术、组学技术和重塑生命体的合成生物学技术将为抗生素的生产带来革故鼎新的变化,但也面临很多诸如系统复杂性难以处理、很多元件不相容和线路系统难以预料等技术挑战和合成生命等伦理挑战.
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TQ465【正文快照】：
0引言抗生素(antibiotics)在医用、农用、畜用、食品保藏、实验试剂中应用非常广泛.随着已知抗生素数量的不断增加,用传统的常规的方法来筛选新抗生素的几率越来越低.为了能够获得更多的新型抗生素和优良的抗生素产生菌,利用现代生物技术可提高抗生素产量,改善抗生素组分,改
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京公网安备74号生物技术的发展对现实生活的影响
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摘&& 要：现代生物技术正在改变着人类生活与思维方式，其发展有可能重新实现了人与自然的共存与进化，但也不可避免地产生生物战争、伦理道德、法律、社会、食品安全、工农业生产、能源、环境等一些新的问题，令人们深思。
人类基因组计划
现代生物技术起源于20世纪70年代，虽然起步较晚，但其发展极其迅速。特别是分子生物学的发展和各种尖端技术在生物领域上的应用，诞生了一种具有划时代意义的技术：即生物工程技术。它彻底改变了传统生物技术的被动状态，使人类可以按照自己的意愿去改造生命。如把动物的基因移植到植物中获取优质、高产、高抗性的大米；克隆技术的出现和人类基因组计划等等。合理适当地利用这些高新技术，可以给人类带来许多的实惠。但是现代生物技术正如一把双刃剑，它既能给人类带来极大的收益，又可能给自然环境和人类健康带来潜在的威胁。因此，在现代生物技术创造辉煌的同时，也不可避免地产生一些新的问题令人深思与担忧！
一、现代生物技术的发展
从总体上看，当代生物科学主要朝着微观和宏观两方面发展。从微观方面，生物学已经从细胞水平进入到分子水平去探索生命的本质。当代生物技术是以典型遗传学为基础；首先孟德尔发现了基因分离规律和基因自由组合定律，提出了遗传因子的概念；跟着摩尔根发现了基因的连锁和交换现象；从这两位科学家所采用的统计学与实验方法为生物遗传学由描述性科学向精确性科学转变奠定了基础。之后与遗传学进展相适应的分子生物学，也在本世纪取得大的进步；如在1953年，美国科学家沃森和英国科学家克里克共同提出了DNA分子双螺旋结构模型，以及在此基础上遗传密码破译和遗传中心法则的确立，这是20世纪生物科学最伟大的成就，标志着生物科学发展进入了一个新的阶段。随后克隆技术、生物医药、转基因技术、基因治疗等也相继出现。这些技术的出现也将可能改变着人类的生产与消费、环境与发展、健康与长寿、伦理与道德等一系列传统观念。
因此，在分子生物学的带动下，现代生物科学的众多分支学科都将得到迅速的发展，也取得了惊人的成就，使得现代生物科学成为当代成果最多和最吸引人的学科之一。难怪有人曾感叹：“21世纪将是生物学的世纪”这并不是一句妄言！
二、现代生物技术所取得的成就
生物工程自兴起以来，取得了突飞猛进的发展。基因转移、基因扩增等技术的应用不仅使生命科学的研究发生了前所未有的变化，而且在实际应用领域，如医药卫生、农牧业、食品工业、环境保护等方面也展示出美好的应用前景。
1、生物工程在医药卫生方面的应用
目前，生物工程在医药卫生领域的应用非常广泛，在药品生产中，有些药品是直接从生物体的组织、细胞或血液中提取的。例如，长期以来，预防乙型肝炎的疫苗是从乙肝病毒携带着的血液中提取和研制的；而这样的疫苗生产周期长、产量低、价格也昂贵。不能满足广大的患者需要！但现在，可以采用生物工程方法将乙肝病毒中的有关基因分离出来；引入细菌的细胞中，再采用发酵的方法，利用细菌繁殖快的特点；这样就能让细菌产出大量的疫苗来满足患者的需要。这种疫苗已在1992年投放市场，在预防乙型肝炎中发挥了重要的作用。还有利用转基因动物生产人类所需求的制品或特效药等；例如日本已培养出具有人体“O”型血的猪，其血液可以代替人血制品。除此之外，还有许多种生物工程药物也已经问世了。另一方面，基因工程技术还可以直接用于基因的诊断和治疗。基因诊断是用放射性同位素（32P）、荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。例如，肝炎病毒引起的传染病易于传播，给诊断和治疗都带来了很多困难，利用DNA探针可以迅速地检出肝炎患者的病毒，为肝炎的诊断提供了一种快速简便的方法。目前用基因诊断方法已经能够检测出肠道病毒、单纯疱疹病毒等许多种病毒。因此，随着基因工程的不断发展，许多疑难病症，如恶性肿瘤、艾滋病、心血管疾病以及糖尿病等，也都可以被人类征服了。再加上 “人类基因组计划”，现已经全部测序完成了。这对人类的许多疾病进行诊断和治疗将带来更大的帮助；到时可开发出新药并及时加以治疗；估计哪些由基因突变引起的癌症、糖尿病、心血管疾病等或是由病毒引起的艾滋病等疾病都将会在20年之内被科技所彻底打败。
2、生物工程在农业生产上的应用
近几年来，人们利用生物工程的方法，获得了高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出各种抗逆性的作物新品种。如在1988年我国科学家人工合成了抗黄瓜花叶病毒的基因；并且将这种基因导入烟草等作物的细胞中，得到了抵抗病毒能力很强的作物新品种。1995年我国科学家将某种细菌的抗虫的基因导入棉花中，培养出了抗棉铃虫效果明显的棉花新品种。以及杂交之父袁隆平研究出的杂交水稻解决我国粮食危机问题。这些例子成功的关键都和生物工程有关。
3、生物工程在开发新能源和环境保护等方面的应用
我们深知煤炭、石油等能源终将枯竭，目前全世界已经面临着能源的危机；而使用煤炭、石油等能源还会造成严重的环境污染。因此，科学家们正在努力探索开发新的能源，其中很重要的一方面就是利用生物工程开发出生物能源。美国科学家在1978年成功培育出能直接生产能源物质的植物新品种---石油草；这种植物的茎秆被割开后，就会流出白色乳状的液体，经提炼后就可得到石油。而在利用细菌治理石油污染方面；由于石油中不同组成成分往往需要用不同的细菌来分解，科学家就将不同的细菌的基因分离出来，集中到一种细菌内，从而得到了“超级细菌”；这种“超级细菌”比普通细菌分解石油快得多，净化能力得到明显的提高。
三、现代生物技术所引发的思考
1、现代生物技术与生物战争
生物战争虽然一直为社会所谴责，但随着生物技术的发展，生物武器显示出在军事应用的潜在价值，而生物武器之所以引起越来越多的国家感兴趣，有些国家还在秘密研制生物武器；原因在于生物武器比传统武器具有成本低廉、容易制造、使用方便、杀伤力大、保密性能好、难防难治等特点。如果新的生物战争一旦发生，过去曾经横行于世的一些传统疾病可能会再度出现；甚至一些无法预知的病毒会席卷世界。而由于经过现代生物技术改造过的病毒，只有制造者才知道它的遗传密码，一旦被基因武器伤害，受害方就难以找出有效的救治方法；而且无法制造出有效的疫苗和药物加以预防和治疗。总之，现代生物技术的发展已经为生物战争准备了足够的技术和知识。应用的钥匙就掌握在人类的自己手中。
2、现代生物技术与伦理道德
现在人类已经知道，人类许多疾病都与基因有关。要弄清疾病的发生、演进、侵袭和转移的机制，必须对人类细胞的基因组进行全测序，这样可以有利对人类自身疾病的诊断和治疗；而且有些过去被认为是不治之症的遗传病都可望得以治疗。这真是人类的福音呀！于1990年10月美国政府决定正式启动“人类基因组计划”。预期到2005年弄清人类基因组大约30亿个碱基的全序列。而在研究的时候，有人担心：在人类基因组约10万个基因中，有些基因可能与疾病有关，即是遗传病。而遗传病与先天性疾病不一样，它并不是一出生就得病的；有些有可能到了一定的阶段才发病的，如可能在儿童或青春期以后，例如假肥大型营养不良在儿童期就会发病了；而有些到了中年才发病的，例如青光眼或慢性进行性舞蹈病一般要在中年时期才表现的；还有有些遗传病需要遗传因素与环境因素共同作用才能发病，例如哮喘病。对这些疾病了解了，这就会涉及和引发出许多新的问题了。例如从医学上讲：通过了解得知，有可能预测或知道某人以后会患某种疾病。这会不会涉及到个人的隐私问题？如果一旦公布了个人的资料，其后果就是人寿保险公司可能为此拒绝其保险，医疗保险对他的收费可能会增加等。如果有些疾病很严重、甚至是致命的，这将会否对这个人的就业、婚姻等方面带来重大的负面影响呢？
另外，试管婴儿、人工授精乃至克隆人等引发的伦理问题，也是公众十分关注的问题，特别是自从克隆人的出现，更有人担心：这样会否对人类的进化有影响呢？甚至有没有可能会否导致人类的退化呢？因此，这些问题如果处理不好，不仅会影响遗传学的进展，还会引发种种意想不到的社会问题。
3、现代生物技术与其它方面
转基因生物产品作为商品对人体健康可能带来的影响，一直都是人们关注的问题，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，国外已有儿童饮用转基因大豆豆浆产生过反应的报道，美国报道过转基因西红柿导致厨师过敏的事件；德国报道过转基因猪的情况，转基因猪虽然比正常的猪大一倍，出肉量也多一倍，但都是百病缠身的，患有胃肿瘤、肺炎、心力衰退和关节畸形等疾病。因此人食用后也存在患病的可能性；在进行转基因作物实验时，一般使用抗生素抗性基因作为标记基因，人食用这种含抗性的基因的作物也可能使人体对很多抗生素产生抗；食用转入生长激素类基因的动植物可能对人体生长发育产生重大影响；另外，转基因微生物可能与其它生物交换遗传物质，产生新的有害生物或增强有害生物的危害性，最终引起疾病的流行。有专家曾警告：如果某一种转基因生物的害虫变成了对转基因表达蛋白具有抗性的超级害虫，那么就需要更多更重的农药才能对付了！这将会对生态环境造成更大的危害了；或者也因此对一些有益的生物存在直接或间接的不利影响，甚至会导致一些有益生物的死亡，例如曾经有报道转基因抗虫玉米花粉会导致蝴蝶死亡的现象；或者会可能使生物发生突变，到时生态将遭破坏。这样将会威胁到生物的多样性。导致无法挽回的损失。而且滥用基因工程制造生物武器、重组基因的生物可能会产生一些难以预测的危害等问题的发生。但也有人提出这种忧虑是多余的。正如有试题问及到：吃基因是否可以补基因呢？答案理论上是不可能的。但是，由于人体内生物化学变化的复杂性。转基因食品对人体健康的影响可能需经较长的时间才能表现和监测出来。因而仍有许多人对转基因食品不放心。因此上述观点虽然有争议，但转基因生物确实存在其它令人担忧的问题。
因此；当我们细心思考这些将会有可能发生的问题时。不觉得令人深思吗？所以今天在我们满怀信心地跨入下世纪的时候，应该认识和正视一个现象：现代生物技术的发展所取得的成就和对人类的贡献都是无法否定的。在过去的一世纪里，虽然我们取得有很多辉煌的成就，但辉煌的同时也带来种种令人担忧的问题。如果我们对这些问题处理不好，也许新世纪将会成为一个充满危机和令人恐慌的时代！
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来源：成都商报 日期:
记者从昨日召开的中国抗生素60年高峰论坛上获悉，抗生素产业是生物医药的重大产业，60年来，中国抗生素产量总体规模已达世界第一，在青霉素、链霉素、四环素、土霉素和庆大霉素等原料药生产方面拥有绝对优势，并在数十个产品的研发、生产、定价、市场等方面打破了欧美国家的垄断地位，形成了一批规模化产业集团和完整产业链，抗生素品种研发实力不断提升，100余个抗生素品种实现了产业化。
据统计，目前中国抗生素的产量合计14.7万吨，其中2.47万吨用于出口。全世界75%的青霉素工业盐产于中国，80%的头孢菌素类抗生素产于中国，90%的链霉素类抗生素产于中国。
年产14.7万吨的抗生素大国
中国是世界上率先制造出青霉素的7个国家之一。1944年，中国生产出了第一批5万单位／瓶的盘尼西林（俗称“青霉素”），挽救了不少人的生命。1950年，青霉素钾盐结晶试验成功，并在上海第三制药厂投入生产。但当时全国抗生素的总产量只有几十吨。
此后的60年中，中国抗生素的生产量以极快的速度增长。抗生素的普及使许多曾经严重危害人类生命的感染性疾病得到了有效的控制。据专家介绍，出生婴儿死亡率和手术后感染率因此大幅度降低，人类的平均寿命延长了15到20年。
目前，中国已成为全球抗生素产量最大的国家，年产14.7万吨，在许多原料药生产方面已在全球拥有绝对优势。中国同时也是抗生素用量大国，医院的药物消耗量中，30%左右为抗生素药，有的基层医院则高达50%。
要从中国制造走向中国创造
据专家介绍，我国目前是抗生素产业大国，但还不是抗生素产业的强国。中国在绿色抗生素生产和研发方面，仍然处于起步阶段。产能过剩、环保压力很大、低水平重复建设等因素严重制约着抗生素制药企业的发展。
自主创新，拥有先进抗生素药物的知识产权。从中国制造走向中国创造，仍然是国内抗生素行业所追求的目标。这次论坛认为，下一步抗生素研究需对抑制蛋白质合成、DNA复制与修复、研究病毒DNA等进行深入研究。
（发布：成都）随着生物技术的发展，在农业生产中人们常利用生物学原理来培育新品种以提高作物产量．下列有关叙述错误的是（　　）A．用适宜浓度的生长素处理番茄的雌蕊柱头，可获得无子番茄B．_百度作业帮
随着生物技术的发展，在农业生产中人们常利用生物学原理来培育新品种以提高作物产量．下列有关叙述错误的是（　　）A．用适宜浓度的生长素处理番茄的雌蕊柱头，可获得无子番茄B．改良缺乏某种抗病能力的水稻品种常采用单倍体育种C．诱变育种可以提高突变率，在较短时间内获得更多的变异类型D．用不能稳定遗传的高秆抗病的小麦自交得到能稳定遗传的矮秆抗病小麦，其原理是基因重组
黎约局长144
A、由于生长素类似物只能促进果实的发育，所以使用一定浓度的生长素类似物处理未授粉的番茄雌蕊柱头而获得无籽番茄，A正确；B、改良缺乏某种抗病能力的水稻品种可以通过转基因技术或人工诱变，单倍体育种不能解决这一问题，B错误；C、诱变育种可发提高突变率，缩短育种周期，能大幅度改良某些性状，所以在较短时间内获得更多的变异类型，C正确；D、将不能稳定遗传的高杆抗病小麦与矮秆不抗病小麦进行杂交，可得到稳定遗传的矮秆抗病小麦，其原理是基因重组，D正确．故选：B．
根据题意生长素能促进果实的发育，所以使用一定浓度的生长素类似物处理未授粉的番茄雌蕊柱头可获得无籽番茄，但其遗传物质没有改变．将具有不同优良性状的植株进行杂交培育新品种的方法属于杂交育种，其原理是基因重组；诱变育种具有的优点是可以提高突变率，缩短育种周期，以及能大幅度改良某些性状；秋水仙素能抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，导致细胞染色体数目加倍．明确知识点，梳理相关知识，根据选项描述结合基础知识做出判断．
本题考点：
生物变异的应用．
考点点评：
本题考查生物变异的应用的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题和解决问题的能力．
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