生物技術(shù)

　　一、生物技術(shù)的概念

　　生物技術(shù)是以生命科學(xué)為基礎(chǔ)，利用生物體系(包括機(jī)體、組織、細(xì)胞及組分)和工程原理為人類(lèi)提供商品和社會(huì)服務(wù)的綜合性技術(shù)。生物技術(shù)是在其他科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的綜合性科學(xué)技術(shù)，它涉及遺傳學(xué)、生物化學(xué)、細(xì)胞學(xué)、微生物學(xué)、化學(xué)工程、自動(dòng)化技術(shù)等多門(mén)學(xué)科。

　　二、生物技術(shù)主要內(nèi)容

　　(一)基因工程與人類(lèi)基因組計(jì)劃

　　1.基因是由人體細(xì)胞核內(nèi)的DNA(脫氧核糖核酸)組成的，變幻莫測(cè)的基因排序決定了人類(lèi)的遺傳變異特性。破解人類(lèi)自身基因密碼，以促進(jìn)人類(lèi)健康、預(yù)防疾病、延長(zhǎng)壽命，其應(yīng)用前景十分廣闊。人類(lèi)10萬(wàn)個(gè)基因的信息以及相應(yīng)的染色體位置被破譯后，將成為醫(yī)學(xué)和生物制藥產(chǎn)業(yè)知識(shí)和技術(shù)創(chuàng)新的源泉。

　　2.基因工程，20世紀(jì)50年代遺傳物質(zhì)DNA結(jié)構(gòu)與功能的研究，使人類(lèi)對(duì)生物的認(rèn)識(shí)提高到了前所未有的高度。70年代在實(shí)驗(yàn)室首次實(shí)現(xiàn)了DNA的重組轉(zhuǎn)移，基因工程從此誕生。

　　3.人類(lèi)基因組計(jì)劃，一般是指1990年美國(guó)政府資助啟動(dòng)的研究人類(lèi)基因組的計(jì)劃。它被認(rèn)為是生命科學(xué)研究領(lǐng)域中有史以來(lái)的第一個(gè)“大科學(xué)”項(xiàng)目，其意義和影響不亞于研究原子彈的“曼哈頓計(jì)劃”和載人飛船登月的“阿波羅計(jì)劃”�，F(xiàn)在，世界各國(guó)都有各自的研究人類(lèi)基因組的計(jì)劃。

　　(二)細(xì)胞工程與克隆技術(shù)

　　1.細(xì)胞工程，是指在細(xì)胞水平上的遺傳操作，即通過(guò)細(xì)胞融合、核質(zhì)移植、染色體或基因移植以及組織和細(xì)胞培養(yǎng)等方法，快速繁殖和培養(yǎng)出人們所需要的新物種的技術(shù)。細(xì)胞工程的優(yōu)勢(shì)在于避免了分離、提純、剪切、拼接等基因操作，只需將細(xì)胞遺傳物質(zhì)直接轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中就能夠形成雜交細(xì)胞，因而能夠提高基因的轉(zhuǎn)移效率。這種技術(shù)可以打破遠(yuǎn)緣生物間的雜交屏障，達(dá)到改良物種、創(chuàng)造新種的目的。

　　2.克隆(Clone)，本意是無(wú)性繁殖，它不靠性細(xì)胞而是靠生物的體細(xì)胞進(jìn)行繁殖。

　　(三)發(fā)酵工程與綠色食品

　　1.發(fā)酵工程，又稱(chēng)微生物工程，它是利用微生物的某種特定功能，通過(guò)現(xiàn)代化工程技術(shù)手段產(chǎn)生有用物質(zhì)或直接地把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的一種技術(shù)體系。發(fā)酵工程是生物技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的發(fā)酵技術(shù)與現(xiàn)代生物工程中的基因工程、細(xì)胞工程、蛋白質(zhì)工程和酶工程等相結(jié)合，進(jìn)入到了具有高科技含量的微生物工程的階段。微生物工程包括菌種選育、菌體生產(chǎn)、代謝產(chǎn)物的發(fā)酵以及微生物機(jī)能的利用等。

　　2.綠色食品，是指經(jīng)中國(guó)綠色食品發(fā)展中心認(rèn)證、許可使用綠色食品標(biāo)志的無(wú)污染、安全、優(yōu)質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)類(lèi)食品，是保護(hù)環(huán)境、保護(hù)生態(tài)前提下的一種經(jīng)濟(jì)行為。在遵循自然界規(guī)律的同時(shí)，充分采取各種互不矛盾的措施，盡可能采用新成果、新技術(shù)和新方法。微生物工程(發(fā)酵工程)就是綠色食品生產(chǎn)中應(yīng)該采用的高新生物技術(shù)，是21世紀(jì)生產(chǎn)綠色食品的重要手段之一。通過(guò)培養(yǎng)出多種多樣的有效微生物群落，形成一個(gè)復(fù)雜而穩(wěn)定的微生物系統(tǒng)，發(fā)揮出多種功能，如，實(shí)現(xiàn)無(wú)農(nóng)藥化肥農(nóng)業(yè)、不使用除草劑的除草對(duì)策，從而發(fā)展保護(hù)環(huán)境的農(nóng)業(yè)，并能夠真正地提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，確保經(jīng)濟(jì)效益。

　　(四)酶工程

　　1.酶，是生物體進(jìn)行新陳代謝、物質(zhì)合成必不可少的生物催化劑，它的催化作用特點(diǎn)是特異性高，某種酶專(zhuān)門(mén)催化某一反應(yīng);所需的反應(yīng)條件溫和，一般是常溫常壓。

　　2.酶工程，就是利用酶、細(xì)胞或細(xì)胞器等具有的某些特異催化功能，借助工藝學(xué)手段和生物反應(yīng)裝置，生產(chǎn)人類(lèi)所需要的產(chǎn)品。它是酶學(xué)理論與化工技術(shù)相結(jié)合而形成的一項(xiàng)高新技術(shù)。

　　(五)蛋白質(zhì)工程

　　蛋白質(zhì)工程，是第二代的基因工程，主要包括通過(guò)基因工程技術(shù)了解蛋白質(zhì)的DNA編碼序列、蛋白質(zhì)的分離純化、蛋白質(zhì)的序列分析和結(jié)構(gòu)功能分析、蛋白質(zhì)結(jié)晶和蛋白質(zhì)的力學(xué)分析、蛋白質(zhì)的DNA突變改造等過(guò)程。蛋白質(zhì)工程為改造蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能找到了新途徑，推動(dòng)了蛋白質(zhì)和酶的研究。1953年，英國(guó)生物化學(xué)家桑格破譯出由17種51個(gè)氨基酸組成的兩條多肽鏈牛胰島素的全部結(jié)構(gòu)，這是人類(lèi)第一次搞清一種重要蛋白質(zhì)分子的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。1965年，我國(guó)科學(xué)家首次人工合成了牛胰島素。1983年，“蛋白質(zhì)工程”的概念被正式提出。從此，蛋白質(zhì)工程進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的階段。

　　信息技術(shù)

　　信息技術(shù)是指信息的獲取、傳遞、處理等技術(shù)。它以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)，包括通信技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、微電子技術(shù)、光電子技術(shù)、光導(dǎo)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)等。

　　一、通信技術(shù)與3G時(shí)代

　　(一)通信技術(shù)概況

　　通信技術(shù)是指在通信過(guò)程中的信息存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換和傳遞技術(shù)。通信按照其業(yè)務(wù)可分為電報(bào)、電話(huà)、傳真、數(shù)據(jù)通信等。按照其傳輸介質(zhì)可分為無(wú)線(xiàn)通信和有線(xiàn)通信兩大類(lèi)。有線(xiàn)通信包括電話(huà)、電纜通信、光纖通信等，無(wú)線(xiàn)通信則包括微波通信、衛(wèi)星通信等。

　　1.微波通信

　　微波是指頻率為300MHz～300GHz的電磁波，波長(zhǎng)通常為1m～1mm。在微波頻段，由于波長(zhǎng)長(zhǎng)，電波的繞射能力弱，所以信號(hào)的傳輸主要是利用微波在視線(xiàn)距離內(nèi)的直線(xiàn)傳播，又稱(chēng)視距傳播。這種傳播方式，雖然與短波相比，具有傳播較穩(wěn)定，受外界干擾小等優(yōu)點(diǎn)，但在電波的傳播過(guò)程中，卻難免受到地形、地物及氣候狀況的影響而引起反射、折射、散射和吸收現(xiàn)象，產(chǎn)生傳播衰落和傳播失真。

　　2.衛(wèi)星通信

　　衛(wèi)星通信方面，從1945年英國(guó)科學(xué)家克拉克提出“三顆對(duì)地球同步的衛(wèi)星可覆蓋全球”的設(shè)想，到衛(wèi)星通信真正成為現(xiàn)實(shí)，經(jīng)歷了20年左右的時(shí)間。1957年10月4日前蘇聯(lián)成功發(fā)射的世界上第一顆距地球高度約1600km的人造地球衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地球的通信，這是衛(wèi)星通信歷史上一個(gè)重要里程碑;1965年4月6日發(fā)射的“展鳥(niǎo)”號(hào)靜止衛(wèi)星標(biāo)志著衛(wèi)星通信真正進(jìn)入了實(shí)際商用階段。