生命科学概论结课论文.docx

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生命科学概论结课论文摘要：地球是人类赖以生存的唯一家园，在地球这个大家庭里，人类是生物界的主要成员，人类的发展给这个世界带来了生机和活力，创造了许多伟大的文明奇迹。但同时，随着人类社会生产力的发展，人口的不断增长，资源的大量消耗和废弃物的大量产生，地球生态系统受到严重的破坏。人类的发展米面临着许多诸如：人口膨胀、环境污染、资源匮乏、能源短缺、急病肆略等问题的严重困扰，因此人类要发展就必须得解决好这些问题。从根本上讲，解决这些问题的关键在于解决好能源问题和环境问题。因为，首先，能源是一切物体能够运转起来的根本，没有了能源一切都无从谈起，其次是要解决环境问题，因为很多的疾病大都是因为环境的恶化导致的，只有解决了环境问题我们的生活才会安定，我们才有充裕的时间来解决人口、资源、疾病等其他问题。而要解决这些问题在很大程度上依赖于生物技术的发展。关键词：生物技术，能源，污染，环境.正文：近年来，随着能源的逐渐消耗，能源短缺已成为一个不争的事实，人类正设法利用新技术创造更多的能源，虽然一些诸如以水力，风力为动力的发电设备生产了许多能源，但离人类对能源的需求还相差甚远，为此，以生物技术制造的生物能源越来越受人们的关注，生物能源有以下优点：第一，生物能源是可再生能源，从理论上讲，地球上的许多生物，尤其是植物都可以用来生产生物能源，因为地球上的几乎所有的生物的能量的最终来源是太阳能，生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。它直接或间接地来源于植物的光合作用，他们只是暂时储存能源，然后以其他形式再释放出去，为此，我们可以利用这些生物来制造能源。生物能源的来源丰富，据科学家估计地球上每年植物光合作用固定的碳达2x1011t，含能量达3x1021J，因此每年通过光合作用贮存在植物的枝、茎、叶中的太阳能，相当于全世界每年耗能量的10倍。只要有生物，它就是一种取之不尽，用之不竭的能源。另外,生物能源是一种“绿色能源”，其最大的优点是无污染，因为它是利用原生生物制造的所以它燃烧的产物主要是二氧化碳和水，二氧化碳和水都是植物在生长时所必需的，再加上，我们可以利用生物技术改良某些植物的性能提高它们的光合作用效率使其充分吸收这些“产物”， 这样就不会造成污染，所以我们可以放心使用。一些国家的生物能源使用情况 生物能源主要形式有以下几种：一：生物柴油生物柴油是利用生物技术制造的一种可燃液体，，其主要原理是利用微生物的发酵技术让一些特殊的植物进行发酵，最终得到的产物就是生物柴油，其原料来源丰富，主要是一些含炭量比较高的植物和一些特殊的微生物，其工艺也逐渐趋向成熟，适合进行大批量生产，是一种非常理想的生物燃料，目前，在许多国家已经开始使用这种柴油。例如，前不久武汉市某一所高校的科技人员就利用生物技术生产出了生物柴油，只要工艺更加完善，相信不久它将会是一种非常盛行的燃料。二：乙醇乙醇也就是酒精，是由碳、氢、氧三种元素组成的有机化合物，酒精是一种清洁能源。少量使用可代替四乙基铅和ETBE（乙基叔丁基醚）作汽油的防爆剂。大量使用则可与汽油混合制造乙醇汽油作汽车燃料。乙醇汽油就是指在汽油中加入一定比例的变性酒精形成的混合燃料。这是一种清洁实用的燃料。乙醇汽油作燃料可减少汽油燃烧对大气的污染，还可增加汽油辛烷值，提高燃烧效率。使用汽油醇作为燃料，可明显降低汽车废气的排放，据调查试用乙醇汽油可以使一氧化碳排放量降低２０％～３０％，二氧化碳降低２７％。酒精发酵和超作实际上是一种相当传统的工艺，酒精生产方法有化学合成法和生物发酵法。化学合成法酒精含杂质较多，其应用受到限制。生产上主要采用生物发酵法。制造酒精的原料可以是淀粉质原料、糖蜜原料、纤维原料和亚硫酸造纸废液。所需要的生物主要是酵母菌。酵母菌含有丰富的蔗糖水解酶喝酒化酶经过酵母菌的作用后乙醇及二氧化碳就被生产出来，最近的工艺还发明了用纤维素发酵生产乙醇的方法，由于许多生产乙醇的高活性菌株不能直接利用纤维素作为发酵过程中所需的糖类物质。所以必须对说含纤维素进行一些列酸碱处理，转化为微生物可以利用的糖类，但对纤维素的酸碱处理要求条件苛刻，而且会造成一定的污染所以工艺还不算成熟，但是假如有一天我们能找到一种非常高效而且清洁的生物催化剂来生产酒精，那么地球上所有的植物都可以用作生产酒精燃料，特别是在一些受外来物种侵扰的地方，例如在我国的江南一带有很多地区的河道受到“水葫芦”和“水花生”等外来物种的侵扰造成河道堵塞，如果将来的技术能将纤维素转化为酒精那么不仅可以解决能源问题还有利于水利建设，再进一步，如果我们能利用基因技术和杂交技术生产出许多中能有特殊功能得植物，譬如能吸收特定矿物质粒子的植物，这样我们可以广泛种植这些植物雨水污染较重的地方治理水污染，同时又能将这些植物用于酒精生产，这样会是一种多么惬意的事情，所以酒精技术的发展是很有前途的，它很有可能成为未来石油的替代品。二：生物技术在环境治理中也有广泛的应用其主要反面有如下几点：  （一）：污水治理： 人类的生活离不开水，但同时又带来了大量的工业废水和生活污水。如果不能将这些废弃物进行及时处理，一方面会导致严重的环境污染，危害人类将康；另一方面会引起可用水资源的枯竭。因此我们必须进行水污染治理工作其主要方法有很多但像物理法和化学方法都有很大的局限性，因此我们必须依靠生物方法来治理水污染，其主要方法有：（1）工湿地处理系统法。就是利用人工种植湿地让污水流过湿地起到过滤的作用，其特点是：出水水质好运行及维护管理方便。但不利于大规模的污水处理。（2）活性污泥处理法。就是利用一些具有生命活力的多种微生物类群组成的生物絮体与废水充分接触混合后吸收走大量的有机或无机污染物。被吸收的有机或无机污染物 又在微生物的作用下，进行分解或合成代谢活动，实现了物质的转化，从而使废水和污水得以净化。污水的生物净化是利用微生物自身的生命活动过程对污水中的有毒物质进行转移和转化,从而使污水得到净化的处理方法。目前,污水生物净化技术发展迅速,好氧法、厌氧生物法以及生物发酵法已趋于成熟,本文只简单介绍其中几种方法:A：固定化微生物技术固定化微生物技术是70年代末由固定化酶技术发展起来的,它是指通过物理或化学的手段将游离的微生物固定在限定的空间区域使其保持活性并可反复利用的一项生物技术。其可以被用来处理一般高浓度有机废水、印染废水、含氮废水、难降解有机废水及其他废水等,一些具有特异性的优势菌种不断得到改造或创造,将这些高效专性菌如脱色菌、脱氮、脱磷菌假单胞菌等进行固定化后,菌体密度提高,大大提高了处理效率,尤其是对难降解有毒物质有明显优势。B：生物强化处理技术生物强化处理技术是为了提高废水处理的效果,而向废水中投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种,以去除某一种或某一类有害物质。主要作用方式有:直接投加特效降解微生物,废水中的微生物可以附着在载体上形成高效生物膜或以游离的状态存在;引入生物强化制剂,主要用于处理城市污水,有机物的去除率可以得到显著提高,固体物质的产生会减少、硝化作用得以增强,从而提高污水脱氮脱磷效果;固定化生物强化技术,将特定的微生物封闭在高分子网络载体内,使菌体脱落少、活性高,从而提高优势微生物浓度,增加了其在生物处理器中的存留时间。C：生物反应器技术是现代生物技术发展的一个主要方向。生物反应器是利用酶或生物体(如微生物)所具有的生物功能,在体外进行生化反应的装置系统,其有利于微生物附着生长形成生物膜,供气或供给的其他反应条件优越,污染物具有充分的时间与微生物接触,有利于增强微生物的分解代谢能力。  （二）大气净化：    由于工业化大生产给大气带来了严重的污染，破坏了人类的生存空间严重危害了人类的生心健康，所以对大气进行处理是非常必要的目前利用生物技 术在大气精华的主要有：生物净气塔和生物滤池他们主要用于消除一些化工厂所产生的废气，在它们的主要系统中起降解作用的主要是腐生性细菌和真菌，通过这些物质的作用可以将废气进行净化。  （三）固体垃圾的处理固体废弃物主要包括固体生活垃圾和生产废弃物。其中主要以城市的生活垃圾为主。它的存在不仅会影响城市的环境卫生质量，而且会危害人们生体健康成为社会公害之一。由于这些固体废弃物主要是一些难以分解的高聚合材料所以用一些常规的方法来处理是非常困难的，所以我们想到了用生物技术来处理这些垃圾。其主要方法有：（一）堆肥法。堆肥法主要用于农业生产的制造农家肥中，但也是一种实现城市垃圾资源化，减量化的重要途径。其技术是基于微生物的生命代谢活动，利用微生物的降解作用时的垃圾中的有机废料转化成稳定的腐殖质。这些产物大大减少了原材料的体积，并能用作土壤改良剂或安全返回环境中。这种技术是一种安全有效的方法，因此在未来的废料管理规划中他仍将继续起着重要的作用。（二）填埋技术填埋技术就是将固体废弃物存积在大坑和低洼地并通过科学的管理来恢复地貌和维护生态平衡的工艺。其优点是吃力垃圾量大`投入少`是一种普遍采用的方法。但也有缺点，就是容易导致二次污染此外，被填埋的垃圾发酵后产生的甲烷气体容易引发爆炸事故。针对上述问题，现在已经有很大改进，在选择场地和填埋基质上进行了规划和处理，并在填埋点设有通风口将垃圾产生的甲烷收集利用，所以这种技术仍被广泛采用。此种方法虽然可行，但仍然有缺点，就是这种技术处理垃圾的速度过慢，而且一定会有污染，要能真正的做到无公害化处理就必须能快速彻底地将这些固体垃圾消灭掉，即我们能利用生物技术制造出一种能快速分解这些固体垃圾的工程菌，但在目前的技术还没达到这种水准，因此我们必须耐心等待，将这些固体废弃物暂时储存，等将来的技术发展到这一步，我们就既可以将这些废弃物处理掉，也可以利用这些垃圾（尤其是乙烯制品）生产燃料。这是一举两得的事情。总之，生物技术在新能源开发和环境治理方面将发挥巨大的作用，它的大力发展将对我们将来的生活产生巨大的影响，我们要努力学好生物技术并正确利用好生物技术让它造福于我们的生活。白色污染的消除“白色污染”是指被抛弃在环境中的废塑料包装物及废农膜对自然景观和生态环境造成的破坏。据资料显示,目前我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右, 约45000km2面积的废农膜残存在土壤中,若再不采取相应措施,将会严重影响我国生态和环境,研究和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。而利用现代生物技术消除白色污染的途径有:(1)利用生物工程技术可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌。(2)利用生物工程技术可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如:根瘤菌)中,使两者同时发挥各自的作用,将塑料和农膜迅速降解。(3)大力研发可降解塑料和地膜。降解塑料具有与普通塑料同样的使用功能,但在完成其使用功能而被废弃后,其化学结构可以在某些条件下发生变化,使高分子分解成分子量较小的分子,最后,被自然环境所同化。降解塑料有三类:光降解塑料、生物降解塑料及双降解塑料。目前在世界上降解塑料还远远没有得到大规模使用。开发使用降解塑料也只能作为解决白色污染的辅助措施。污染土壤的生物修复与治理目前工业的迅速发展,大量的人造化学物质排放入环境中,对资源和环境构成越来越严重的破坏。化石燃料的开采和使用,工业三废的排放,农村化肥和农药的大量使用,给我们赖以生存的环境造成了难以估量的污染。A：重金属污染是造成土壤污染的主要污染物(1)植物修复。植物修复是一种利用植物去除和消减污染物的环境治理技术,是一种新兴的绿色生物修复技术,能在不破坏土壤生态环境、保持土壤结构和微生物的状况下,通过植物的根系直接将大量的重金属吸收,从土壤中移去从而修复被污染的土壤,它是环境污染治理的重要手段;(2)微生物修复。微生物修复是利用微生物(细菌、藻类和酵母等)的生物活性对重金属的亲和吸附或转化为低毒产物,从而降低重金属的污染程度。B：使用化学杀虫剂也会造成土壤污染给农作物使用化学杀虫剂等,在防止病虫草害的同时,也造成了土壤污染严重,破坏了生态平衡,影响了农业的可持续发展,威胁着人类的身心健康。目前,利用生物技术降解农药,有多种方法,具体如下:(1)利用微生物降解农药:土壤中的微生物,包括细菌、真菌、放线菌和藻类等,其中细菌类对农药分解起主要作用,其可以利用自身生化上的多种适应能力,诱发突变菌株,例如假单胞菌对敌敌畏;曲霉菌、镰孢霉菌对敌百虫;芽孢杆菌、曲霉、青霉、假单胞杆菌、瓶型酵母等对甲胺磷。通过微生物的作用,把环境中的有机污染物转化为CO2和H2O等无毒无害或毒性较小的其他物质。且这种降解途径彻底,一般不会带来副作用。(2)共代谢作用:共代谢作用是指微生物在有它可利用的唯一碳源存在时,对它原来不能利用的物质也能分解代谢的现象。通过共代谢作用,即微生物从其他化合物获得碳源和能源后,将农药转化为可代谢的中间产物,甚至完全降解。能进行共代谢反应的微生物,细菌有假单胞菌属、不动杆菌属、诺卡氏菌属、芽孢杆菌属、分枝杆菌属、甲基弯曲菌属和节杆菌属等;真菌有青霉属和丝核菌属等。 (3)推广使用生物农药:生物农药,在传统意义上主要是指可以用来防治病、虫、草等有害生物的生物活体,利用细菌、病毒、真菌、线虫及拮抗微生物等来控制病虫草害的制剂。其具有安全、无毒、不污染环境等特点,目前已得到国内外农药行业的高度重视。现今,我国对生物农药的研发创制已出具规模,主要研制的农药品种有B.t.杀虫剂、农用抗生素、植物源农药、转基因植物、病毒类农药、真菌类农药、植物生长调节类农药等。随着生物技术、生物化学工程的不断进步,生物农药以其高效、广谱、对人畜安全及与生态环境相容等优势,将成为农药市场上的主流产品,值得推广使用。参考文献：[1]宋思扬,楼士林,生物技术概论,生物技术与能源,科学出版社，2003，10：264-274[2]吴创之,马隆龙,生物质能现代化利用技术，化学工业出版社，2003：10-11。[3]庄向阳，郭启朝，汽油醇--新世纪的呼唤，河南报业网，2001:12-15。　[4]张百良，杨世关，李刚，生物能源，北京，农业出版社，2005:25-27。[5]中国环境监测总站,全国主要流域重点断面水质自动监测周报，2004:2/2;01-12。[6]瞿礼嘉,顾红雅,陈章良,现代生物技术导论,高等教育出版社，2004:235-25[7]王军志主编,生物技术药物的研究开发和质量控制.北京:科学出版社,2002，5：235-241[8]伍光;生态系统中的功能，自然地理学，北京，高等教育出版社，2000：311。[9]环境生物技术在城市垃圾填埋场的应用 《中国城市环境卫生》庄颖 ,2000/5/6，18[10]环境生物技术应用于环境保护的新进展 《环境保护》金晓红2002/2/8-19[11]生物技术与绿色环境 《生物学杂志》 顾月华 1998/15/05-26[12]环境生物技术的研究现状和发展趋势 《内蒙古环境保护》,秦梅枝1997/9/03-16[13]环境生物技术的基础研究领域 《环境科学动态》 刘新英 4997//037-30[14]谈新生物技术在新能源开发中的应用《中国生物工程杂志》2006/8/6-9[15]何宏宇、文建平.欧美国家推动生物技术产业发展一瞥[J].中国药业,2005,2(14):16-17 [16]王宏飞.美国生物技术产业发展现状[J].全球科技经济望,2005(1):42-44