生物技術的種類
前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇生物技術的種類范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發現更多的寫作思路和靈感。
生物技術的種類范文第1篇
[關鍵詞] 中藥藥性；寒熱屬性；生物效應；藥理網絡；模式識別
[收稿日期] 2014-03-18
[基金項目] 國家自然科學基金青年基金項目（30902003）
[通信作者] 呂愛平，Tel：（010）64067611，Fax：（010）84032881，E-mail：
[作者簡介] 姜淼，副研究員，從事中藥藥性分類研究、中醫證候分類研究、中西醫結合臨床基礎研究工作，Tel：（010）64014411-2397，E-mail：
1 中藥寒熱藥性研究的重要性及學科發展趨向
中藥藥性理論作為中藥理論體系的基礎與核心，是中藥學最重要的學術特征，也是中藥區別于其他植物類藥物的關鍵，其科學基礎的發現是中藥現代化發展的先決條件[1-2]。然而，由于藥性理論的特殊性和復雜性，其研究已成為制約中藥現代化、國際化發展的重要瓶頸[3-4]。寒熱藥性作為中藥性能的核心要素，是目前藥性研究的主要切入點，在藥性理論中具有基礎與核心地位。目前這一領域較為公認的問題可以概括成3個方面：①寒熱藥性科學內涵的現代科技語言詮釋、表征；②寒熱藥性評價方法/指標體系的構建；③現代中藥寒熱藥性理論構建及臨床應用[1]。3個關鍵問題之中，前2個問題緊密關聯、互為基礎，只有在對寒熱藥性的科學內涵做出科學詮釋的基礎上，才可能構建其評價方法和指標體系；構建了科學準確的評價方法與指標體系，對于寒熱藥性的科學內涵詮釋也提供了依據和思路，二者共為現代寒熱藥性理論構建及指導臨床應用的前提。
因而，在當前科研體系下，基于傳統藥性的哲學認知，建立科學、可靠的寒熱藥性分類模型，是解決寒熱藥性諸多關鍵問題的重要命題和必要的切入點，不僅能夠推進藥性理論自身發展，還能夠用于厘清藥性混淆品種的寒熱屬性從而更好指導其應用、擴展藥性理論應用范疇為中藥引入其他植物藥新資源，豐富中藥學科內容，因而具有深遠而重大的意義。
2 基于物質基礎研究藥物寒熱屬性分類研究面對的挑戰
從物質基礎討論中藥寒熱屬性的思路一直受到研究者們的重視，從化學成分入手尋找中藥四性物質基礎的方法在20世紀末即成為研究熱點，研究方法包括化學分析[5]、文本挖掘[6]、實驗研究等多種手段[7-9]；也有學者提出將化學成分概念與系統觀點整合研究的框架[10]或方法[11]。然而受限于中藥成分的復雜性，大部分結論難以避免局限性和片面性[12]。作者所在項目組應用化學生物學技術，構建了基于藥物所含成分的化學結構片段譜的寒熱屬性分類模型，分類準確性在驗證集中可達90%，高于目前世界上現有的應用化學結構判定藥物寒熱屬性的最好報道（81%）[13]。由于模型是基于現有的分子化學片段結構全集構建，較好避免了僅針對某一或某幾種主要化學成分研究帶來的片面性問題；然而仍然存在2個問題限制了模型的擴展應用：首先，化學結構譜的模型是定性而非定量化的模型，無法解決痕量成分帶來較大生物學效應等特殊量效關系情況；第二，分類準確性受限于對目標藥物化學成分信息的收集全面程度，如果某一藥物的化學成分信息缺失或不準確，分類結果將受到較大影響。同時，越來越多的研究者認識到，藥物寒熱屬性作為藥物作用于機體后效應表達的一種高度概括，必然與藥物的生物效應緊密相關；因而從生物效應角度區分中藥寒熱屬性，是寒熱藥性分類模型構建的最重要的、也是必經的方向。
3 從生物學效應角度研究寒熱屬性分類的必要性
近年來，在中醫藥“系統觀”、“整體觀”思想的指引下，多位中藥研究者將生物熱力學[14-15]、數據挖掘[16-17]、網絡藥理學[18-20]、化學物質組學[10]等現代科技和理念引入藥性理論研究，取得了階段性成果。例如創新性地開發冷熱板示差法應用于寒熱藥性研究，能夠客觀真實地反映藥物甚至復方寒熱藥性的差異，且與傳統中醫藥理論對應[1， 14-15]。基于這些研究，多個中藥研究優勢團隊在學科交叉融合的基礎上，提出了寒熱藥性理論研究的基本假說：“藥性是中藥的特征組分作用于機體的共性靶標而產生的生物效應的高度概括；藥性功效科學內涵可以通過共性效應（群）-共性靶標（群）-特征組分（群）加以表征”[1]。指出藥性的主要元素包括3個方面[21]，除了物質基礎，還包括生物效應、網絡靶標，生物學效應在藥性判定中的作用受到更高度的重視[22]。
然而，單純基于某方面功能的藥性研究，取得過一些可觀的成果，如發現寒熱藥性與大腦不同部位單胺類神經遞質的關系[23]、與抑制脂肪酸合成酶能力關系[24]、與線粒體能量代謝關系[25]等；但因結論多局限于所涉及的個別藥物，忽視藥性構成因素間的整體聯系，難以進行客觀化的生物學表征，缺乏能夠推論于其他藥物的原理性結果，結論不具有普適性，不能從理論層面對于藥性原理做出解釋，也無法滿足當前“系統醫學”、“整體醫學”、“網絡醫學”理念下的藥物寒熱屬性生物學效應系統化表征的要求。因而，融合現代多學科方法構建中藥藥性內涵的合理表征方法，揭示藥性的“效應、物質、靶標”三要素現代科學本質，是當前寒熱藥性研究中的緊迫任務與重中之重。
4 基于生物學效應的藥物寒熱屬性分類研究策略
4.1 網絡藥理學背景下的藥物寒熱屬性分類研究 隨著各種高通量組學技術的不斷發展、可處理數據量的幾何級數式增加、計算方法與能力的迅猛突破，現代醫藥學研究也進入了“信息時代”，為研究者提供了全面、系統地探索疾病、證候、療效、預后等復雜命題的契機[18]。研究技術的進步必然引發研究策略的升級，系統生物學技術的產生，和被認為是“下一代藥物研究模式”的網絡藥理學[26]概念的出現，使得從生物學效應角度為切入點、全面分析中藥寒熱屬性的差異機制成為可能[27]。其優勢在于能夠用系統與網絡的思維來理解中藥寒熱屬性體系中整體生物學效應的復雜性，使得從“小尺度”的分子層面闡釋“大尺度”的抽象藥性概念成為可能，從而能夠發揮寒熱藥性理論的特色、拓展其應用范疇，通過對其他植物藥賦予寒熱屬性從而將其擴展納入到中藥領域，豐富中藥資源。因而，如何將中藥藥性理論研究與網絡藥理學方法有機結合，應用網絡藥理學方法構建中藥寒熱屬性的分類模型，是目前藥性研究中最值得“挑戰”的問題。
4.2 各種“組學”技術支持下的中藥寒/熱性矢量藥理網絡構建與分析 應用生物網絡、藥理網絡分析技術開展中醫證候、中藥方劑復雜體系研究工作，已有一系列探索取得了令人關注的成果[18]，目前已建立了基于網絡大規模預測致病基因、藥物靶標的方法[28-29]；融合基因表達譜芯片與文獻數據的生物分子網絡構建方法[30-32]；以及在網絡靶標計算框架下評價藥物功能的方法[28]、識別生物分子網絡關鍵環節等方法[33]，在方劑配伍規律、發現藥效物質、中醫方劑-證候關聯機制等方面均有成功的實踐應用[34-35]。特別是通過寒、熱證候生物分子網絡的構建，發現寒熱方劑對寒熱證患者的治療作用的生物學基礎在于逆轉神經內分泌免疫分子介導的能量代謝、免疫應答網絡失衡，即調控集體物質流-能量流-信息轉換流（代謝）平衡[28]，為揭示寒熱證候內在機制提供了重要依據，也為寒熱藥性的研究提供了有力的參考和技術基礎。
然而，藥物的寒熱屬性研究不同于一般的病、證、方劑研究，具有其特殊性。首先，寒熱藥性的概念作為大尺度概念，具有高度概括性和抽象性，在臨床上與證對應，而不局限于某個病種，也不針對某種特殊的體質，這導致了臨床試驗和動物實驗研究設計的難度。同時，脫離了“疾病”概念的單純證候網絡也是難以構建的，因而從藥-證網絡對應關系角度來解析藥性機制難以實現；而局限于某種疾病來對藥性進行研究，又難以得出具有普適性的結論。其次，寒與熱在理論中具有對立統一的哲學關系，這一關系投射到分子網絡中，造成二者緊密關聯、難以區分的結果，本項目組依托前一個自然科學基金項目，全面收集文獻數據，根據所選典型寒、熱性藥物的成分所對應的活性靶蛋白，構建了典型寒、熱性中藥的藥理網絡，并且進行了網絡分析，結果表明寒性藥物和熱性藥物共享大部分靶標分子，僅有相對很小部分特異性分子靶標，表明單純依據文獻數據，沒有具體的寒、熱藥物作用的方向性和強度信息，很難區分藥物的寒、熱屬性。
因而，寒性藥物和熱性藥物具有傳統意義上“相反”的生物學效應，卻又具有絕大部分共同的分子靶標，這一現象提示，在寒、熱性藥物的藥理網絡中加入藥物的作用方向和作用強度信息，構建定性定量的矢量性藥理網絡，是以網絡藥理學技術判定藥物寒熱屬性分類的研究的關鍵步驟，而近年來廣泛應用的“組學”技術正可以為這一關鍵步驟提供技術方法。
代謝組學（metabonomics）是20 世紀90 年代中期發展起來的一門新興學科，是一種研究生物體系中代謝物組的技術和方法，強調把生物體作為一個完整系統來研究，通過測定代謝物組成變化，來認識和反映生物體代謝網絡在疾病和藥物作用下的變化規律。代謝組學能用反映整體的代謝物圖直接刻畫出動態情況下的生理和生化狀態及變化過程[36]，與中醫學的整體觀、動態觀一致，適于復雜的中醫藥系統研究[37-38]。蛋白質組學（蛋白芯片）[39]技術的研究對象是蛋白質，其原理是對固相載體進行特殊的化學處理，再將已知的蛋白分子產物固定其上，根據這些生物分子的特性，捕獲能與之特異性結合的待測蛋白，可為獲得重要生命信息（如某蛋白組分在體內表達水平生物學功能、與其他分子的相互調控關系等）提供有力的技術支持，且具有高通量的驗證能力，可以定量研究。有效運用代謝組學與蛋白質組學檢測技術，從整體、動態角度評價機體在特定藥物干預下的狀態，定性定量提取網絡靶標擾動的方向、強度信息，可以為構建寒、熱性藥物的矢量藥理網絡提供關鍵信息。
4.3 多學科背景下的藥物寒熱屬性分類模型構建 通過矢量藥理網絡分析方法發現寒、熱性藥物的生物效應差異后，還需要對這些高維度的復雜數據進行處理，構建能夠直接應用的、具有實用性的模型工具，使研究成果便于應用推廣，才能達到應用模型厘清藥性混淆品種的寒熱屬性、甚至將藥性理論擴展應用于其他種類藥物而擴展中藥學資源的目標。
模式識別屬于人工智能范疇，發展于20世紀50年代初期，是一個涉及多領域的交叉學科，包括統計學、計算機科學、信號處理、心理學和生理學等等，已廣泛應用于自然科學和社會科學的各個領域[40]。其研究內容主要集中在2個方面：生物體是如何感知對象的，以及如何用計算機實現給定任務下的模式識別的理論和方法。模式識別問題是面向多維數據的、按照數據表達的特征將其分類的理論[41]，通過對具體事物進行觀測得到的有時間和空間分布的信息，模式所屬的類別或同一類模式的總體稱為模式類（或簡稱為類）。“模式識別”是在某些一定量度或觀測基礎上把待測模式分到各自的模式類中去，其技術在醫藥領域已經有過諸多成功應用的范例。
模式識別中公認最好4種的分類方法包括模板匹配法、統計模式識別、句法或結構模式識別和神經網絡[42-43]。基于現代生物信息學證據的中藥寒熱屬性模式識別過程屬于從中藥的現代生物信息學研究范式空間（包括生物活性靶蛋白、生物活性通道等參數）向其傳統藥性研究范式空間（寒熱屬性）的映射，其本質上屬于對事物或現象的不同認識角度之間的映射。因而，選擇模式識別技術，對于復雜的數百維生物學效應參數進行處理，建立算法，建立這些參數與寒熱屬性范式空間之間的映射，是使基于矢量藥理網絡分類中藥寒熱屬性的研究成果得到更大限度便捷性、實用性與可推廣性的優化選擇。
5 小結
綜上，藥物寒熱屬性是作為藥物的特征成分作用于機體的共性靶標而產生的生物效應的高度概括，寒與熱具有對立統一的特征規律，共享大部分生物靶標而生物效應呈現相反的方向；這種性能特點，可以通過定性定量的矢量藥理網絡分析來進行區分，并應用現代人工智能技術構建相關模型，達到應用生物效應參數識別藥物寒熱屬性的目的，從而厘清藥性混淆品種的寒熱屬性，有望為藥物寒熱屬性的判定提供科學方法，也為拓展中藥新資源提供策略；同時也將豐富中藥理論，推進藥性理論應用范疇和現代化進程。
[參考文獻]
[1] 肖小河，郭玉明，王伽伯，等.基于傳統功效的中藥寒熱藥性研究策論[J]. 世界科學技術――中醫藥現代化，2013，15（1）：9.
[2] Ung C Y， Li H， Kong C Y， et al. Usefulness of traditionally defined herbal properties for distinguishing prescriptions of traditional Chinese medicine from non-prescription recipes[J]. J Ethnopharmacol， 2007，109（1）：21.
[3] 張德芹，高學敏，鐘贛生，等.中藥藥性理論研究的現狀、問題和對策[J].中國中藥雜志， 2009，34（18）：2400.
[4] 黃璐琦.論中藥藥性理論的研究方向[J].中藥與臨床，2011，2（2）：1.
[5] 馮帥，劉楊，王曉燕，等.多糖水解成分GC-MS 指紋圖譜與寒熱藥性的多元統計分析[J].中國實驗方劑學雜志，2013，19（5）：143.
[6] 于紅艷，許成剛.關聯挖掘技術在中藥藥性及其他屬性間關系的應用研究[J].中國實驗方劑學雜志，2013，19（14）：343.
[7] 付先軍，王鵬，王振國.從中藥“性-構關系”探索構建寒熱藥性成分要素表征體系的研究構想[J]. 世界科學技術――中醫藥現代化，2011，13（5）：919.
[8] 楊波，王振國.植物類中藥寒熱藥性與有機成分化合物次級基團相關性的文獻研究[J].中華中醫藥雜志，2012，27（9）：2420.
[9] 歐陽兵，王鵬，王振國.關于中藥寒熱藥性物質基礎研究幾個問題的討論[J].山東中醫藥大學學報，2009，33（5）：357.
[10] 羅國安，梁瓊麟，劉清飛，等.整合化學物質組學的整體系統生物學――中藥復方配伍和作用機理研究的整體方法論[J]. 世界科學技術――中醫藥現代化，2007，9（1）：10.
[11] 王厚偉，竇彥玲.基于系統分離的中藥及其組分寒熱藥性矩陣判別與應用研究[J].山東中醫藥大學學報，2012，36（3）：179.
[12] 劉樹民，盧芳.基于系統生物學闡釋中藥藥性理論科學內涵的研究思路與方法探討[J].世界科學技術――中醫藥現代化，2008，2（10）：12.
[13] Long W， Liu P， Xiang J， et al. A combination system for prediction of Chinese materia medica properties[J]. Comput Methods Programs Biomed， 2011，101（3）：253.
[14] Zhao Y L， Wang J B， Xiao X H， et al. Study on the cold and hot properties of medicinal herbs by thermotropism in mice behavior[J]. J Ethnopharmacol， 2011，133（3）：980.
[15] 肖小河，鄢丹，馬麗娜，等. 中藥現代化研究近十年概論[J].中國現代中藥，2010，14（1）：7.
[16] 周密，王耘，喬延江.利用數據挖掘方法預測中藥缺失藥性的初步研究[J].中國中醫藥信息雜志， 2008，15（6）：93.
[17] 顧浩，王耘，肖斌，等.中藥功效-藥性組合關聯關系研究[J]. 時珍國醫國藥，2011，22（7）：1568.
[18] 李梢.網絡靶標：中藥方劑網絡藥理學研究的一個切入點[J].中國中藥雜志， 2011，36（15）：2017.
[19] Li R， Ma T， Gu J， et al. Imbalanced network biomarkers for traditional Chinese medicine syndrome in gastritis patients[J]. Sci Rep， 2013，3：1543.
[20] LI Shao， ZHANG Bo. Traditional Chinese medicine network pharmacology： theory， methodology and application[J]. Chin J Nat Med， 2013，11（2）：110.
[21] 張冰，金銳，黃建梅，等.基于“三要素”的中藥藥性認知模式構建與實踐[J].中國中藥雜志， 2010，37（15）：2344.
[22] 張燕玲，王耘，喬延江.基于藥效團的藥性物質基礎研究[J]. 世界科學技術――中醫藥現代化， 2009，11（5）：735.
[23] 李俊青，張德芹，張瀟，等.從莪術、郁金兩味中藥探討寒熱藥性對大鼠大腦不同部位單胺類神經遞質的影響[J]. 中國中藥雜志，2010，35（18）：1022.
[24] 馬曉豐，劉楊，張三國，等.中藥寒熱相關藥性和抑制脂肪酸合酶能力關系的探索[J].中國科學院研究生院學報，2012，29（5）：699.
[25] 王艷艷，孫雪，裴曉蕾，等.中藥寒熱藥性與線粒體能量代謝關系研究[J].中醫藥信息， 2013，30（4）：48.
[26] Hopkins A L. Network pharmacology： the next paradigm in drug discovery[J]. Nat Chem Biol， 2008，4（11）：682.
[27] Li J， Lu C， Jiang M， et al. Traditional chinese medicine-based network pharmacology could lead to new multicompound drug discovery[J]. Evid Based Complement Alternat Med， 2012，doi：149762.
[28] Wu X， Jiang R， Zhang M Q， et al. Network-based global inference of human disease genes[J]. Mol Syst Biol， 2008，4：189.
[29] Zhao S， Li S. Network-based relating pharmacological and genomic spaces for drug target identification[J]. PLoS ONE， 2010，5（7）：e11764.
[30] Li S， Wu L， Zhang Z. Constructing biological networks through combined literature mining and microarray analysis： a LMMA approach[J]. Bioinformatics， 2006，22（17）：2143.
[31] Wang M， Chen G， Lu C， et al. Rheumatoid arthritis with deficiency pattern in traditional chinese medicine shows correlation with cold and hot patterns in gene expression profiles[J]. Evid Based Complement Alternat Med， 2013，2013：248650.
[32] Huang Y， Li S. Detection of characteristic sub pathway network for angiogenesis based on the comprehensive pathway network[J]. BMC Bioinformatics， 2010，11（Suppl 1）：S32.
[33] Gu J， Chen Y， Li S， et al. Identification of responsive gene modules by network-based gene clustering and extending： application to inflammation and angiogenesis[J]. BMC Syst Biol， 2010，4：47.
[34] Li S， Zhang B， Jiang D， et al. Herb network construction and co-module analysis for uncovering the combination rule of traditional Chinese herbal formulae[J]. BMC Bioinformatics， 2010，11（Suppl 11）：S6.
[35] Jiang M， Lu C， Chen G， et al. Understanding the molecular mechanism of interventions in treating rheumatoid arthritis patients with corresponding traditional chinese medicine patterns based on bioinformatics approach[J]. Evid Based Complement Alternat Med， 2012，2012：129452.
[36] Nicholson J K， Connelly J， Lindon J C， et al. Metabonomics： a platform for studying drug toxicity and gene function[J]. Nat Rev Drug Discov， 2002，1（12）：153.
[37] 劉昌孝. 代謝組學與中藥現代研究[J]. 河南大學學報：醫學版， 2006，25（3）：1.
[38] 羅和古，陳家旭.代謝組學技術與中醫證候的研究[J].中國中醫藥信息雜志，2007，14（5）：3.
[39] Katja Pratsch， Robert Wellhausen， Harald Seitz. Advances in the quantification of protein microarrays[J]. Curr Opin Chem Biol，2014，18C：16.
[40] Theodoridis S， Koutroumbas K. Pattern recognition[M].Third Edition. Carolina：Academic Press，2006.
[41] Richard O Duda. Pattern classification， 2nd ed[M]. John Wiley & Sons Inc： Wiley Interscience， 2000：1.
[42] A K J， R D， Jianchang M. Statistical pattern recognition： a review[J]. IEEE Trans Patt Anal Mach Intellig， 2000，22（1）：4.
[43] Neuhaus M， Bunke H. Edit distance-based kernel functions for structural pattern classification[J]. Pattern Recognition，2006，39（10）：1852.
A cold/heat property classification strategy based on
bio-effects of herbal medicines
JIANG Miao， LV Ai-ping
（Institute of Basic Research In Clinical Medicine， China Academy of Traditional Chinese Medicine， Beijing 100700， China）
[Abstract] The property theory of Chinese herbal medicine （CHM） is regarded as the core and basic of Chinese medical theory， however， the underlying mechanism of the properties in CHMs remains unclear， which impedes a barrier for the modernization of Chinese herbal medicine. The properties of CHM are often categorized into cold and heat according to the theory of Chinese medicine， which are essential to guide the clinical application of CHMs. There is an urgent demand to build a cold/heat property classification model to facilitate the property theory of Chinese herbal medicine， as well as to clarify the controversial properties of some herbs. Based on previous studies on the cold/heat properties of CHM， in this paper， we described a novel strategy on building a cold/heat property classification model based on herbal bio-effect. The interdisciplinary cooperation of systems biology， pharmacological network， and pattern recognition technique might lighten the study on cold/heat property theory， provide a scientific model for determination the cold/heat property of herbal medicines， and a new strategy for expanding the Chinese herbal medicine resources as well.
生物技術的種類范文第2篇
1.1PCR核酸技術
PCR核酸技術是構成分子生物技術的核心技術，也是整個技術中最具有廣闊應用前景的一項實用技術。PCR核酸技術由三部分構成：PCR-SSCP技術、PCR-DGGE技術及PCR-RFLP技術。a)PCR-SSCP技術是PCR核酸技術的一個重要構成，通過將銀染方法技術和熒光檢測技術結合研究，對SSCP凝膠DNA譜帶結構的高效率方法進行合理優化分析，使整個SSCP凝膠DNA譜帶結構獲得保障，進而通過檢測分析提取的環境樣品的試驗對應內容，通過提取出環境樣本中的DNA組別對整個試驗后續過程進行有效分析[1]；b)PCR-DGGE技術是對生命物理學內容的實際應用，按照一定順序檢測生命物質堿基，獲得變性試劑解鏈不同的內容物質反映，對樣本進行檢測，達到研究目的。可以從環境樣本中提出相關樣本基因組別的DNA，為后續試驗提供樣本。按照PCR擴增原理擴增樣本DNA數量，保障目標基因組的數量；c)PCR-RFLP技術雖然也屬于PCR核酸技術，但與上述兩種技術相比有較大不同。PCR-RFLP技術通過利用限制性核酸內切酶，對不同位置在特異的位點上結合，進行有關的DNA識別，通過識別試驗了解DNA的雙鏈結構，分析整個試驗。這項試驗的具體操作方法是通過在被當作引物的物質內，單獨添加項目標記，使這個標記項目具有位置的一定性，這項標記可以在后續實驗中作相應的類型對比參照，在進行DNA結構切割實驗的過程時，需要對樣本內采用相應的限制性核酸內切酶，得到相應的DNA雙鏈片段[2]。
1.2PCR的測線技術研究
微生物環境技術研究需要按照生物學有關內容，利用分子生物技術使微生物環境中能偶分離出一些嶄新的、有價值的研究群體或不同類型種類的生命特征。因而對微生物環境中各品種、各類別和種類的確定，可以為新微生物群體的發現提供有力的技術保障，使PCR測序技術能夠在微生物環境檢測中發揮實際應用價值。
1.3基因探針測試技術的研究
基因探針是通過對微生物環境中的特異性研究，對單鏈DNA的片段進行序列研究，在結合解鏈的相關操作步驟中，根據堿基結構生物學的互補原理，對微生物環境中提取的樣品進行相應交互反應對照觀察。在提取的微生物樣本中微生物基因探針上進行相應位置標記，可以在微生物繁殖過程中進行有效對比觀察，使微生物環境中生物技術的發展獲得有效、直觀的保障[3]。
2分子生物技術在環境工程微生物領域中的應用
2.1環境排放對微生物多樣性的影響
自然環境中存在數量眾多的生物種類，生物結構和類型存在很大不同。眾多生物的結構微小，不容易被直接觀察到，卻廣泛地生存在生物介質如河流的底泥、污水等處，這些被統稱為微生物。隨著工業的快速發展，環境污染逐漸加重，使微生物的生物學結構發生一定程度變化。在保障環境治理的同時，也要對微生物進行觀察和了解，通過與環境因素的有效結合，使微生物研究獲得有研究價值的資料。要了解環境首先要從環境的生物群上進行研究，要治理環境就要從環境工程的微生物群種中進行研究，選取相應方法技術，提供有價值的研究數據。在生活、生產中的垃圾排放要進行管理和規劃，控制垃圾排放對微生物生物結構變化產生的影響，保障微生物群的多樣性和生物學良性發展。
2.2對污染物的降解作用
現代工業的快速發展使污染物增多，嚴重地破壞了生態環境。其中有的化學物質很難被有效清除，對環境的影響有直接的破壞作用，分子生物技術是可以通過微生物對環境的影響使環境的結構產生一定變化，為污染物的降解提供新的解決途徑。中國的分子生物技術需要根據時展的客觀需要，研究微生物修復的相關機制，得到微生物改善土壤和水質的有效性方法，這種降解過程與傳統降解過程相比具有對生態環境保護和協調作用。
2.3石油降解技術應用
中國工業發展的重要特點是能源消耗速度快，社會發展離不開能源。目前環境污染治理與工業發展速度不協調，石油等能源污染問題使環境治理工作的難度加大。石油污染的類型是多種多樣的，污染可以出現在石油生產中，也可以出現在海上石油平臺，多種多樣的污染問題使污染處理困難重重。分子生物技術可以在石油降解工作發揮很大作用，分子生物技術比傳統降解技術具有多種優勢且成本相對低廉，應大力發展分子生物技術和石油降解的相關研究。
3結語
生物技術的種類范文第3篇
1有關生物技術的相關內容
1.1生物技術的定義及主要用途
所謂的生物技術是指生物學家們利用一些特定的技術手段對生物體進行改造之后使其能夠為了人類更好的服務的技術。這種技術，已經隨著我國科學技術的不斷進步而取得了快速發展，不僅僅是能夠有效的預防以及診斷各種疫病，還可以從遺傳學的角度對生物新品種的培育起到很重要的推進作用。此外，生物技術還可以為這些牲畜以及家禽提供更易消化以及更富有營養的食物。由于每個生物不同的特性，在生物技術的發展過程中已經逐漸的產生了一定的分科現象，比如說發酵技術以及現代生物技術等等。前者比較便于理解，而后者主要包括一些為現代人們提供具體服務的學科，最主要的是遺傳學、生物化學以及免疫學等等。
1.2生物技術在診斷和防治動物疫病中的應用
在防治動物疫病方面，運用生物技術培育的基因工程獸用疫苗與常規疫苗的生產相比生產周期更短，疫苗的種類更多，效果更強大，并且降低了由于殘毒和污染而造成的生物污染的機率。常見的有預防禽痘病毒的活病毒載體重組疫苗、基因缺失疫苗、核酸疫苗等等。在畜禽疾病診斷方面，隨著生物技術發展而產生的限制酶分析法、免疫印跡法、核酸探針法以及聚合酶鏈反應法等多種分子生物學的診斷方法都是畜禽疾病有效的診斷方法。
1.3在凈化畜禽環境中應用
生物技術因為養殖業大多都十分集中，所以畜舍中所散發的十分難聞的氣味含有氨氣等對人體及畜禽有害的物質，因此，必須采取相關的措施對這種情況加以預防和制止。現階段容易出現的肉雞和一些豬出現呼吸道疾病都是由于畜舍內含有大量的氨氣而造成的。科學家們從沙漠植物莫哈欠絲蘭中提取的糖化合物，能夠讓舍內H2S、NH3、糞臭素等減少，增強牲畜血液中含氧成分，在一定程度上提高了豬的生產性能，也有效的減少了雞出現腹水癥的幾率。發酵床養殖技術的應用，不僅改善了養殖環境的質量，提高動物產品的品質還降低了養殖成本，實現了養殖污物的零排放。
2生物技術在畜禽疾病方面的具體應用
生物技術在畜禽方面的應用前景更加的廣闊，尤其是在疾病探索方面。一般來講，在畜禽飼養和疾病預防以及診斷效果等方面表現最明顯的就是生物技術。一方面，生物技術能夠針對畜禽出現的不同癥狀或者是感染的不同病毒研究出不同的疫苗，進而提高感染疾病動物的存活率。另一方面，生物技術所研究的疫苗和通過其他途徑獲得的疫苗相比具有更大的競爭優勢，原因是這些疫苗對生物體具有很強的保護性。因此，在目前及以后的疫病防治中，生物技術都能夠發揮很強的針對性和效果。值得一提的是，現在的生物技術還能夠對原有的疫苗進行技術上的彌補工作，使其更具效果。所以，依目前生物技術在我國的應用來看，在未來很長一段時間之內，這項技術都會為動植物帶來更大的利益。傳統的化學農藥和化學肥料對動物、人和整個生態系統都有很強的副作用和長期滯留的毒害作用。目前利用DNA重組技術，制成的微生物殺蟲劑和微生物肥料，可有效地降解生物，大大減少了環境的污染，維持了生態的平衡。
3結束語
生物技術的種類范文第4篇
現代生物技術作為環境監測的主要技術，其監測水平的高低將直接影響到環境監測的精確度。現代生物技術也叫做生物工程。在分子生物學基礎上建立的創建新的生物類型或新生物機能的實用技術，是現代生物科學和工程技術相結合的產物。其特點主要包括以下幾點：
（1）可以將物種之間的界限打破。在傳統觀念中，遺傳育種過程中如物種親緣關系較遠，進行雜交成功的可能很小。更無法做到動物與植物之間的結合、細菌與動物之間的結合。但基因工程可以將這些都變為現實，可以打破的障礙；
（2）可以遵循人的意志、目的對生物遺傳特性進行定向改造，甚至進行新物種的創造，改變整個生態環境，影響到人類的進化過程；
（3）這種技術可以在遺傳物質核酸上直接進行操作，進而新生物類型創造的速度也越來越快。因為現代生物技術的特點，已經成為世界各國專家研究的焦點問題。近年來，這項技術在環境監測中已經取得了不錯的成績。本文主要對環境監測中現代生物技術的生物芯片、生物傳感兩種技術進行了分析與探究。
2 環境監測中生物芯片技術的應用
目前生物芯片已經可以對公共飲用水內的微生物改變進行實時監測，RhodeIsland大學研發出可以對水中的沙門氏菌與大腸桿菌進行瞬時監測的一種生物芯片技術。細菌檢測與鑒定系統的建立可以通過DNA芯片進行，這種方式可以對細菌的種類、濃度進行及時監測，并通過將大量的寡核苷酸探針增添到芯片上可以增強本系統的精準度、擴展其檢測范圍及提高其鑒定能力。
3 環境監測中生物傳感技術的應用
在環境監測中生物傳感技術也要進行大氣內二氧化碳、二氧化硫等含量與濃度進行分析。點位傳感器的制作可通過自養微生物與氧電極進行有效制作，起到多種離子、與揮發性酸的抗干擾作用，并對大氣環境內二氧化碳含量進行不間斷自動在線分析，這種技術具有較高的靈敏度。安培型生物傳感器的制作主要硫桿菌屬與氧電極進行有效制作，這種設備可以進行酸雨酸霧樣品內二氧化硫含量的檢測，微生物傳感器主要通過多孔氣體滲透膜、固定化硝化細菌及氧電極合成，可以對樣品內亞硝酸鈉含量進行測定。
4 結束語
生物技術的種類范文第5篇
關鍵詞：環境生物技術,微生物,生物凈化,生物修復,生物降解,反應器
環境生物技術(environmental biotechnology)是利用生物的生理活動，高效凈化污染環境以及將污染物轉化為資源的人工技術系統。作為一門新型的邊緣學科，主要涉及生物技術、工程學、環境學和生態學等學科，不僅包含了生物技術所有的特點，還融合了環境污染防治以及其他工程技術, 其核心是微生物學過程［1］。它是近20年來產生的一門多學科相互滲透的新興邊緣學科,環境生物技術可以按技術難易劃分為三類［2］ 第一類是指以分子生物學技術為主體,以基因工程為主導的污染控制與監測技術,包括構建降解殺蟲劑、除草劑、多環芳烴類化合物等污染物的高效基因工程菌,創造抗污染型轉基因植物等。第二類是以目前大量應用的經過改革與創新的生物處理技術,如生物流化床法、上流式厭氧甲烷發酵法和變形活性污泥法等等。 第三類包括：生物穩定塘、人工濕地和污染控制資源化生態工程等自然凈化系統。 本文僅討論后兩種環境生物技術。
1.環境生物技術的特點
作為高新技術之一的生物技術用于污染治理已有悠久的歷史。但是,由現代生物技術和環境工程技術相結合的環境生物技術,是20世紀 80年代才誕生于歐美地區［3］。 環境生物技術是21世紀國際生物技術的一大熱點領域,它將在環境治理上發揮著重要的作用。環境生物技術產生、發展及演變與一系列的環境污染問題有著密切的聯系。 近年來,隨著細胞融合技術、基因工程技術、分子生物技術等的發展,環境生物技術得到了進一步的發展。生物與環境之間既有對立的一面,又有統一的一面,生物體靠體內調節和變異來適應環境變化,同時通過自身來影響和改變環境。 環境生物技術擁有許多其他方法不可比擬的優勢,如微生物對各類污染物均有較強、較快的適應性,并可將其作為代謝底物降解和轉化,具有效果好、運行費用低、無二次污染等優勢。用生物方法處理污染物的最終產物大都是無毒無害、穩定的物質,如二氧化碳、水、氮氣和甲烷等,通常可一步到位,避免了污染物的多次轉移,因此它又是一種消除污染安全而徹底的手段。另外,生物處理技術的產物或副產品,大多可以較快生物降解的,并可作為資源加以利用,有助于把人類活動產生的環境污染減到最小程度。生物技術還易于進行大規模操作,一些生物曝氣池、生物濾池的容積之大,也是其他工藝望塵莫及的。 生物方法還可以就地利用天然水塘或土壤層作為污染物處理場所,這可大大降低處理費用。因此生物技術在環境領域的應用將是勢不可擋的。 環境生物技術具有深遠的發展前景,特別是對于尋求用低成本解決環境問題的發展中國家具有極大潛力。
目前，環境生物技術在廢水處理、廢氣處理、環境監測、污染檢測和補救、毒性鑒別等諸多領域的應用研究已經開始進行［4］ ,有些也已取得了初步成果，但是環境生物技術的潛在優勢還遠沒有引起人們的重視。
2 環境生物技術的應用
生物技術在環境方面的應用主要有：用植物和微生物清除環境污染物、毒物；用生物傳感器監測污染；用微生物殺蟲劑代替化學殺蟲劑等。運用環境生物技術進行水污染治理，是目前采用的主要技術措施，它具有以下優點： ①生物既具有很強的吸附力，又具有良好的沉降性,處理效果好； ②生物具有很強的降解能力，處理效率高； ③可處理水量大,方法成熟； ④成本低,無二次污染。 生物法在處理污水時所起的重要作用已受到關注,它在環保領域中的應用還有待于進一步研究和拓展，以下幾點是環境生物技術在環境污染治理方面的具體應用。
2.1生物修復
有毒化學品尤其是石油、有機氯化物、化學聚合物等造成的污染已成為世界性問題,在各種清除污染物的技術中，生物修復是最有前途的技術之一。 生物修復即生物除污，是指生物特別是微生物催化降解有機污染物，從而修復被污染的環境、消除環境中的污染物或修復由于對生態系統管理不善造成的損害的一個受控或自發進行的過程。不同類型的生物都有不同的生物除污作用。例如：利用植物吸收污染物(植物除污) 是一個正在興起的研究領域。 植物修復技術是以植物忍耐和超量積累某種和某些化學元素的理論為基礎,利用植物及其共存微生物體系清除環境中的污染物的一門環境污染治理技術［5］ 。
2.2 生物監測
傳統的環境監測以化學分析用成熟的儀器為主,當代生物技術發展了生物監測為主的新手段,如通過測定微生物的酶和細胞基因等監測環境的變化。 目前研究較多的有生物發光菌、鹵素呼吸菌、苯乙烯降解菌等,主要監測水體中的有害物質和海水中藻類的爆發。
2.3 微生物降解技術
微生物對污染物質的代謝、轉化及降解作用,是當今環境污染控制研究中最活躍的領域之一。 許多微生物和原生動物可以凈化廢水，傳統的生物處理技術大多是對自然生長的微生物群體加以馴化、繁殖利用，對污染物的降解水平較低。 20世紀70年代以來，針對一些特定的有毒廢水或成分單一的高濃度有機廢水,已選育出具有較高降解活性的菌種,并進行純培養后用于廢水處理，已初步顯示出一定的優越性，成為近年來利用生物處理廢水的一種常用方法。微生物在廢水處理中的特殊作用將不斷得到挖潛,而且用微生物來處理環境污染物是一種安全、經濟的方法。
2.4 生物發酵技術
生物發酵工程涉及最早的領域是廢水生物處理。目前關注的生物發酵技術主要有： ①水解- 好氧生物處理法( H/ O 法) ,其特點是將厭氧過程控制在水解和酸化階段。用H/ O 法處理表面活性劑廢水、焦化廢水和印染廢水等難降解工業廢水,其效果十分顯著,COD 去除率較常規法提高20 %～30 %；處理城市污水時,其出水COD 濃度
2.5 生物強化處理技術
為了提高廢水處理的效果,而向廢水中投加從自然界中篩選的優勢菌種或通過基因組合技術產生的高效菌種,以去除某一種或某一類有害物質的方法. 主要強化方法有:
①高濃度活性污泥法,以高污泥濃度和長泥齡來促進對難分解物質的處理,加快反應速度。 日本用該法處理難分解的聚乙烯醇和糞便污水取得顯著效果［6］ 。 ②生物- 鐵法,是在普通活性污泥中加入無機鹽如鐵、鈣、鎂等,多用鐵鹽(氫氧化鐵或氧化鐵粉) ,形成生物鐵絮凝體活性污泥,具有高濃度活性污泥法的特點,主要用來提高去除污水磷的效果。 ③生物- 活性炭法,綜合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力,使二者產生協同增效作用。在該系統中,每克活性炭去除1～3gCOD ,分解廢水毒性能力增強,同時還顯著提高了脫氮水平 。
2.6 生物反應器技術
生物反應器技術,是現代生物技術發展的一個主要方向。該法主要應用于制藥、食品、精細化工等行業。其特點是：容量大,連續運行,自動化控制,操作簡便。 美、英、德、日本等現大量生產現代化的新型生物膜反應器,其共同特點是反應器內裝有比表面大的載體,有利于微生物附著生長形成生物膜；供氣或供給的其他反應條件優越,污染物具有充分的時間與微生物接觸,有利于增強微生物的分解代謝能力。我國的北京、上海等地也在積極開發研制。目前,2000m3的反應容器已經問世。 雖然其處理能力較低,造價較高，但其管理方便,運行費用低，所以歐美地區約有70 %的污水處理廠采用該技術⑸ 。
2.7 微生物絮凝劑的應用
微生物絮凝劑是利用生物技術,通過微生物發酵,抽提精制而得到的一種具有生物分解性和安全性的新型、高效、無毒的廉價的水處理劑，這些都是目前使用的無機或有機合成高分子絮凝劑等所不具備的。 通過細菌、真菌等微生物生產出的生物絮凝劑由于具有降解性能好,使用成本低,不會導致二次污染等優點已廣泛應用于工業廢水處理中。目前,已篩選出19 種具有絮凝能力的微生物,其中,霉菌8種,細菌5種,放線菌5種,酵母菌1種［3］。 隨著生物技術的發展,生物絮凝劑的開發與應用具有良好的發展前景。
2.8 生物凈化技術
生物凈化處理包括穩定塘和土地處理系統。 穩定塘是污水處理技術中最簡單的一種,其特點是結構簡單,工作可靠,不需要什么特殊技術就可連續處理污水。 一般停留時間較長,需占用較大的土地面積。 可用于污水的一級、二級處理。 土地處理系統是利用土壤及其微生物、植物根系的凈化能力處理污水,同時利用污水中的營養元素和水分促進農作物、牧草或樹木生長,具有一定的生態效益和經濟效益。 其特點是投資少,能耗低,易管理和凈化效果好。 若這兩個系統有機結合,可實現污水的二級、三級處理。 由于穩定塘系統比正規污水處理廠更能有效的去除有機化合物及N、P 等,由厭氧塘、兼性塘、好氧塘串連而成的穩定塘系統已成為二級處理的有效替代方法［7］。
2.9固定化微生物技術
它是生物工程領域中的一項新技術。 進入20 世紀80 年代以后,國內外開始應用這種具有獨特優點的新技術來處理工業廢水和分解難生物降解的有機物質,并取得了令人矚目的成果。 隨著現代生物工程技術的不斷發展,一些具有特異性的優勢菌種不斷得到改造或創造,將這些高效專性菌脫色菌、脫氮、脫磷菌等進行固定化后,菌體密度提高,大大提高了處理效率,尤其是對難降解有毒物質的治理有明顯的優勢。
3 環境生物技術的發展趨勢
環境生物技術是我國的一個重要發展領域,也是解決環境問題的根本措施。應結合我國國情進行急需的環境生物技術研究, 從國內外的研究與應用現狀可知,目前環境生物技術最有應用前景的領域是高效的廢物生物處理技術、污染事故的現場補救、污染場地的現場修復技術以及可降解材料的生物合成技術。
3.1 生物反應器的研究與發展
厭氧與好氧工藝相結合,生物膜與活性污泥相結合的反應器將成為廢水處理反應器的主要發展方向。 其技術發展的總趨勢是在活性污泥中加入載體,發展既有固定載體又有流動載體,既有好氧又有厭氧固定膜的反應器,最大限度的增加反應體系中的生物量和生物類群,最高水平地發揮微生物降解污染物的生物活性,同時兼顧便于管理和降低運行費用。 高質量傳感器,信息傳輸與數據處理等構成的自動化控制系統,將在多種反應器中發揮作用,提高生物處理的效率,節約大量的人力,簡化操作程序。
3.2 利用生物技術實施資源化戰略
采用生物技術方法建立無害化生產工藝過程,實現廢水循環利用,同時將部分無毒有機污染物轉化為副產品,開發利用廢物生產甲烷,氫氣和燃料乙醇的多層次生物技術,增加由生物發酵處理有機廢物的資源化工程的種類和產品,充分實現廢物資源化。
3.3 建立各種生物監測手段
在環境中低濃度污染和沉積物中的污染物的研究方面,除繼續應用指示種、耐污種、敏感種以外,還應利用各種形態、生理、生化、遺傳的異常改變和群落多樣性指數,建立各種生物監測手段,其中生物傳感器技術具有廣闊的應用前景。
3.4 利用微生物進行生態環境修復
一些生態工程,如污水穩定處理、土地處理、固體廢棄物處理技術和方法在環境污染處理方面起到很重要的作用。 近年來人們更加重視土地、濕地、湖泊、河流的生態修復與重建工作,并發展用于環境修復的多種微生物制劑。 這方面的研究方向主要是對環境污染具有抗性的生物種類的篩選和培養。
另外,一些新的應用領域也引起了注意［8］，如超級工程菌的構建,從環境中分離篩選出的菌種，其降解污染物的酶活性水平有限，需要對這些菌株進行遺傳學改造。因此使近期的研究熱點從一般的篩選工作轉入到降解代謝途徑、降解酶系組成以及其遺傳控制機制上來。在此基礎上就可能實現用質粒
轉移、分子育種和基因重組技術構建有特殊功能的超級工程菌。人工構建的能夠生物降解污染物的基因工程菌，具有生長繁殖迅速，絮凝性能好和對難生物降解污染物的較高降解活性。
