密切联系的生物界论文
密切联系的生物界论文
生物界是一个丰富多彩、生机勃勃的世界,鹰击长空,鱼翔浅底,百花吐艳,万木争荣。这是什么纽带把千差万别的生物连结在一起的?又是什么力量使千奇百怪的生物关系密切的?
生物与生物之间的关系,是既密切又斗争的。说它们密切,是因为无论是植物还是动物,都生活在大自然中,“空间链”把植物与动物连结在一起,加上水、土壤、温度、阳光、空气等非生物因素,构成了地球表面的生物圈。生物圈就是地球表面全部生物以及和它发生相互作用的自然环境的总称。在生物圈里,生物与环境之间不断地进行着物质和能量的交换,从而建立了动态平衡关系,这就是生态系统。说它们斗争,这是因为任何生物的生活都离不开有机物和能量。绿色植物可以通过光合作用,把水和二氧化碳合成贮藏能量的有机物,满足人和动物对有机物和能量的生活需求。所以说,绿色植物是自养生物,人和动物都是异养生物。因此,整个生物界,只有绿色植物才是有机物和能量的生产者,人和动物都是消费者。生产者与消费者之间存在着矛盾和斗争,在生物之间便形成了另一条纽带—— “食物链”。
自然界存在着数不清的“食物链”,它们由各式各样的环节构成,一切生物的关系,都建立在“食物链”的基础之上。虎吃鹿,鹿吃草;猫头鹰吃田鼠,田鼠吃稻谷;蜘蛛吃褐稻虱,褐稻虱吃水稻,等等。这些生物环节,都离不开绿色植物,这是直接关系。还有的以动物为食,如青蛙吃昆虫,蛇吞食青蛙,这是消费者之间的关系,但也间接以植物为食,在自然界,这种直接和间接关系,常常使“食物链”交错联接,构成了食物链网,使生物之间的相互营养关系,变得更加错综复杂了。
找到了生物的纽带——“食物链”,人类就可以利用它,使生物更好地为人类服务。麻雀不仅吃稻谷,而且也吃害虫,如果没有麻雀去消灭害虫,可能害虫损毁的庄稼会比麻雀吃掉的要多得多。这就是“食物链”的复杂性。人是生物圈的重要组成成分,既能利用“食物链”,也受到“食物链”的制约。排入自然界的污染物质,有的直接使人致病,更多的则是进入“食物链”危害人类。可见,“食物链”不仅是一种客观存在的自然现象,而且也与人类有密切关系。
从动物进化史看,人是由类人猿进化来的,是最高级的灵长类动物,但是,人毕竟与动物不同。人有发达的大脑,有意识,能思考问题,制造工具进行劳动,特别能通过语言和文字进行文化和科学技术交流。所以,在生物圈内,人能利用自然,改造自然,这是任何动物不能做到的,当然,人的这种特殊才能,是在长期的生产劳动实践中形成的,是随着生产工具的不断改进,社会生产力的不断发展而提高的。当人类处在原始社会,过着采集和狩猎生活时,对自然界的影响程度并不大。自从发明了火和工具以后,就给大自然以显著的影响,尤其是现代工业和科学技术的不断发展,人类才以前所未有的规模,从自然界索取自己所需要的自然资源。这是一方面。但是另一方面,由于人类认识的限制和人为的因素影响,又不断地改变着自然界的“食物链”,甚至破坏了生态平衡,也就是破坏了人类自己生存的环境,使人类遭受到大自然的报复。
因此,既然人类知道自然界中生物与生物、生物与非生物之间互相联系、互相制约的关系,就要保护自然,掌握自然规律,使自然不受损害,使人类与自然统一起来。
《哪些生物与我们的生活密切相关》的1000字的小论文
摘要:、有效、易获得的生物和矿物(及二者的副产物)可替代活性炭或离子交换树脂处理含Pb废水, 也可以用于修复Pb污染土壤和水域。本文综述了微生物、废弃物、植物和非金属矿物材料处理Pb污染的研究及进展。
关键词:Pb 微生物 农林废弃物 植物 矿物材料 污染
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铅作为一种重金属元素进入后不能被生物降解,并通过进入食物链在生物体内累积,影响生物正常生理代谢活动,危害动物及人体健康。近几十年来,电镀、采矿、制革等许多排放的废水、废气和废渣不断增加了环境中铅污染负荷,超出了环境自净能力,致使土壤、湖泊和海洋都出现了不同程度的铅污染。据报道,地中海和太平洋表层水含铅量分别超过了0.20mg/L和0.35mg/L,大约为工业生产前海水含铅量的10倍以上[1]。国家环保总局发布的2003中国近海公告中指出,中国2/3的近海海域出现铅含量超标。对含铅废水进行有效处理、对铅污染水域、土壤进行修复成为环境治理中越来越突出的问题。
传统的重金属污染处理技术包括:化学沉淀、渗透膜、离子交换、活性炭吸附和电解等,但是这些方法普遍存在着二次污染、高、对低浓度重金属废水处理和污染水域、土壤修复效果不理想等问题。近年来,环境工程界越来越重视廉价高效替代技术的研究及其在实际工程上的应用,生物、农林废弃物和矿物材料以其低成本、处理效果好等优点受到人们的青睐。本文就利用生物和矿物材料处理重金属铅污染的研究进行综述。
1 微生物
自Ruchhoft在上世纪四十年代提出用生物法处理含重金属废水以来,人们分别研究了细菌、放线菌、酵母菌和霉菌对各种重金属元素的富集能力和作用机理,并发现微生物材料可以作为重金属离子的吸附剂。下面主要对关于微生物吸附铅的研究进行阐述。
1.1 吸附机理
微生物处理重金属污染的研究在近十年来取得了长足进展,研究发现微生物主要是通过吸附作用去除废水中的重金属离子。生物吸附机理的研究一直是探讨的热点,目前的理论观点认为微生物吸附作用主要包括静电吸引、络合、离子交换、微沉淀、氧化还原反应等过程。主要是依靠生物体细胞壁表面的一些具有金属络合、配位能力的基团起作用,如巯基、羧基、羟基等基团。这些基团通过与吸附的金属离子形成离子键或共价键达到吸附金属离子的目的,其吸附金属的能力有时甚于合成的化学吸附剂。如在适宜的条件下,黑根霉菌丝体对铅饱和吸附量可以达到135.8 mg/g(未经处理)和121mg/g(明胶包埋)[2];碱处理可以除去白腐真菌细胞壁上的无定形多糖,改变葡聚糖和甲壳质的结构,从而允许更多的Pb2+吸附在其表面上,同时NaOH可以溶解细胞上一些不利于吸附的杂质,暴露出细胞上更多的活性结合位点,使吸附量增大。此外NaOH还可以使细胞壁上的H+解离下来,导致负电性官能团增多,在最佳条件下(0.1mol/L的NaOH溶液浸泡40min)吸附量可以达到23.66 mg/g,较未经任何处理的白腐真菌的吸附量(16.06 mg/g)大大提高[3]。
吴涓等研究了黄孢原毛平革菌吸附Pb2+的机理[4],通过对吸附前后的黄孢原毛平革菌菌丝球进行电镜观察和x射线能谱测定,发现黄孢原毛平革菌对Pb2+的吸附过程是一个以表面络合反应为主要机理的化学吸附过程,虽然也存在离子交换机理,但并非重要机理。王亚雄等对细菌吸附的特性研究发现[5],细菌对Pb2+的吸附分为两个阶段:一是细胞表面的络合,在3min内吸附量达总吸附量的75%;二是向细菌内部缓慢的扩散过程。此外,活细胞的吸附量并没有因为有能量代谢系统参与而比死细胞高[6], Niu等[8]证实死的Chrysogenum盘尼西林生物体对Pb2+的吸附能力为116 mg/g。
1.2 应用
目前国内外普遍应用工业发酵工程中产生的废弃菌丝体作为生物吸附材料,开辟一条“以废治废”的新途径。胡罡等[9]研究了制工业废渣龟裂链霉菌菌体对Pb2+吸附特性,发现该菌体对重金属的吸附性具有一定的选择性,吸附Pb2+的能力最强,饱和吸附量达112mg/g(PH=4),其吸附过程是一吸热过程,以单分子层吸附为主;用NaOH处理龟裂链霉菌菌体可以提高吸附Pb2+的能力,Ca2+对吸附有竞争。胡罡等[10]还研究了选用适当的包埋技术对龟裂链霉菌菌体进行固定,以制得Pb2+生物吸附剂用于含铅废水处理。研究发现用10%的聚乙烯醇和0.2%的海藻酸钠,在含CaCl2的饱和硼酸溶液中固定化24hr,为最佳包埋条件,包埋后的饱和吸附量达73 mg/g,比不包埋下降47.1%。
李请彪等[11]研究了白腐真菌菌丝球形成的物化条件及其对铅的吸附,通过选择适当的培养基和培养条件,可以形成直径在1.5-1.7mm范围内的菌丝球,菌丝球光滑均匀并具有一定强度,对Pb2+的吸附能力最强;用NaOH溶液对菌丝球进行处理后,对25mg/g的铅溶液的吸附率达到95%以上,这种菌丝球用于吸附水溶液中的Pb2+是可行的。
徐容[12]等研究了固定化产黄青霉废菌体吸附铅后的脱附平衡,研究发现 EDTA是洗脱固定化产黄青霉废菌体上所吸附Pb2+的最佳脱附剂。在保持脱附率为100%的条件下,EDTA的初浓度、固定化废菌颗粒的吸附量与最大固液比之间存在正相关关系。0.1mol/L的EDTA在脱附Pb2+时终质量浓度最高可达20 700mg/L,最大固液比可达290以上,浓缩因子可达113,对废水中的Pb2+有很好的回收作用。
2 农林废弃物
2.1 富含丹宁酸的物质
丹宁酸中多羟基酚是吸附作用的活性组分。当金属阳离子取代相邻的羟基酚时,离子交换作用发生,并形成螯合物。富含丹宁酸的物质主要有树皮、花生皮和锯末等废弃物。已有学者把一些富含丹宁酸的副产品用作金属吸附剂。这些物质对铅吸附的实验数据见表1[13]。含丹宁酸物质在应用中的问题是可溶性酚引起的水变色现象。但是研究表明,一些化学预处理如甲醛、酸、碱处理可以消除有色化合物的浸渍而不会显著影响其吸附能力。虽然预处理会增加成本,但通过预处理控制颜色还是有必要的。
表1 含丹宁酸的物质吸附铅的实验数据
物质 黑栎树皮 花生皮 红木树皮
吸附Pb的能力 153.3 205 182
2.2 木质素
木质素是从造纸厂黑液中提取出来的,它的成本比活性炭低约20倍。Srivasta 等[14]研究了木质素对Pb和Zn的吸附,发现在30℃时对Pb的吸附能力为1 587 mg/g,40℃时为1 865 mg/g。木质素的强吸附能力在一定程度上归于多元酚和其它表面官能团,离子交换也有一定的作用。
2.3 甲壳质
甲壳质是几丁质的脱已酰衍生物。几丁质存在于甲壳动物的外壳和真菌细胞壁中,在自然界中的丰度仅次于植物纤维,它是海产品加工的废弃物,因此几丁质数量丰富而且价格低廉。几丁质具有较强的重金属吸附能力,甲壳质在脱已酰过程中自由氨基裸露,使得它吸附重金属的能力比几丁质的吸附能力高56倍[15]。有报道甲壳质对铅的吸附能力达796mg/g和430 mg/g[15]。
甲壳质的吸附能力随水的结晶度和亲水性、脱已酰程度和氨基含量不同而变化。实验证明脱已酰约50%的甲壳质的吸附能力很强,但是此时甲壳质的溶解度很高。Kurita[16]尝试把甲壳质与戊二醛松散交联,不过这样会降低甲壳质的吸附能力,但是在实际应用中还是有必要的。Rorrer等使甲壳质与戊二醛交联,并添加磁铁矿使之具有磁性,这样制得的甲壳质珠的表面积比甲壳质片的表面积大100倍,可以增加吸附能力[17,18]。将某些官能团,如:氨基酸脂、吡啶、邻-2-戊二酸和聚乙烯亚胺等,取代到甲壳质上可以提高甲壳质的吸附能力。
3 植物
生活在重金属含量较高环境中的植物在长期的生物适应进化工程中,逐渐形成了对金属的抗逆行,其中一些植物能大量吸收中的金属元素并蓄积在体内,同时植物仍能正常生长。西班牙Rio Tinto河口受当地采矿业影响,水体和底部沉积物被Pb、Cd、Cu、Zn等金属污染,对该河口的海草分析发现,海草中富集了1800M的Pb[19]。陆键键等[20]对崇明东滩湿地生态系统的研究中发现,滩涂植物芦苇和海三棱草对Pb有较强的富集能力,而且地下部分Pb的含量显著高于地上部分。昆明滇池水体中凤眼莲对Pb的浓缩系数达16190[21]。还有人研究利用香蒲植物建造的人工湿地处理含Pb废水。
利用植物治理铅污染的技术称为植物修复,就是利用植物的根系(或茎叶)吸收、富集、降解或固定受污染的土壤、水体和大气中的铅,以实现消除或降低污染现场的污染强度,达到修复环境的目的。在废物或城市污泥使用而引起的Pb污染土壤上,连续种植几次超富集植物,就有可能去除Pb的毒性,特别是生物有效性部分,从而复垦和利用污染的土壤或资源化利用。
4 矿物
4.1 沸石
沸石是最早用于重金属污染治理的矿物材料[22]。Leppert研究证实沸石,尤其是斜发沸石,对Pb有很强的亲和力,吸附能力为55.4mg/g[23]。斜发沸石是天然沸石中储量最丰富的一种,廉价易获得。沸石的吸附特性源于它们离子交换的能力。沸石的三维结构使之具有很大的空隙,由于四面体中Al3+取代Si4+而使局部带负电荷,Na、Ca、K和其它带正电荷的可交换离子占据了结构中的空隙,并可被Pb替代。
在美国几个超级基金(Superfund)污染治理场地进行的研究证实了斜发沸石的有效性。在爱达荷州的Bunker Hill超级基金污染治理场地的现场应用情况表明,即使在有竞争离子存在的情况下,斜发沸石也吸附大量的Pb。不同沸石矿物对Pb的吸附能力有所区别,但多在155.4mg/g左右[23]。Desborough初步研究发现富含斜发沸石的岩石优先吸附Pb[24]。而且对斜发沸石Pb的淋滤性研究表明,斜发沸石用于去除废水中的Pb,而后可以作为无害废物处置。
4.2 粘土
粘土矿物具有比表面积大,空隙率高,极性强等特征,对水中各种类型的污染物质有良好的吸附[25]。粘土对重金属的吸附能力归因于细粒的硅酸盐矿物的净负电荷结构:负电荷需吸附正电荷而被中和,这就使粘土具备了吸引并容纳阳离子的能力。粘土的表面积很大(达800m2/g),这也有利于增强其吸附能力。对粘土进行改性处理可提高它的吸附能力。Cadena用有机阳离子—四甲铵离子取代粘土中天然可交换的阳离子后,膨润土吸附铅的能力提高。天然膨润土对吸附铅的能力为6 mg/g,处理后为58 mg/g[26]。用简单的酸、碱处理和热处理也可以提高粘土的吸附能力。表2列出了几种粘土吸附铅的能力。
表2 粘土吸附铅的实验数据
物质 膨润土 改性膨润土 陶瓷粘土 硅灰石
吸附Pb的能力 6 58 0.289 0.217
无论是天然的或改性的粘土,由于其储量丰富,低,而且吸附能力强,因此它可能替代活性炭作为Pb的吸附剂。但是由于粘土的弱渗透性,所以应用前需要造粒[28]。
粉煤灰、海泡石等矿物材料也有吸附Pb的能力,其吸附机理与沸石、粘土的吸附机理类似,在此不在赘述。
3 结论
、有效、易获得的生物和矿物材料(及二者的废弃物)可用来取代活性炭或离子交换树脂用于去除水中的Pb污染。其中,矿物材料在环境中的利用已经引起了环境工程界的重视。因地制宜的开放环保矿物资源,对其进行合适的改性处理,提高吸附Pb的能力,为环境Pb污染的治理提供了一条低成本、无毒副作用的有效途径。另外,还可以探索矿物材料与生物材料相结合的处理含铅废水的方法,矿物材料可以作为生物材料的载体,避免了微生物固定包埋工艺带来的成本附加和降低吸附能力的影响。
利用矿物材料的保水性和固定性,结合对Pb有特异吸附能力的植物、微生物,建立人工湿地处理含Pb废水,对于净化河流湖泊的水源,修复铅污染土壤、湿地都有重要意义。
富含丹宁酸的废弃物和木质素对Pb有良好的吸附性能,但是国内对这方面的研究鲜见报道。木质素作为造纸厂的副产品资源丰富,目前我国造纸厂提出的木质素大多都作为燃料燃烧,没有得到很好的利用。开发木质素吸附剂为木质素的利用提供了一条新思路。
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关于生物科技论文范文2000字怎么写
生物技术的主要作用是通过农业和医药的进步,提高我国人民的健康保障,生物技术在我国的健康保障中作出了极大的贡献。下面是我整理了关于生物科技论文2000字 范文 ,欢迎阅读!
生物科技论文2000字范文篇一:《谈谈生物高科技的发展》
摘要:生物技术的主要作用是通过农业和医药的进步,提高我国人民的健康保障。生物技术有着诱人的前景,是我国经济发展的希望所寄,它不仅能成为重要的生财之道,而且可能成为二十一世纪的经济支柱,对人类做出重大贡献。
关键词:生物 高科技 发展
中国是一个发展中国家,农业是我国发展国民经济的基础,它为人民提供生活的基本需要。生物技术的主要作用是通过农业和医药的进步,提高我国人民的健康保障。从这一意义上来说,我国发展生物技术的目标应不同于发达国家,应有自己的特色。
1、政策与策略
(1)生物技术应置于我国高科技发展计划之首,因为,生物技术的进步可以改造农业,包括谷物,肥料和家畜。
(2)优先发展农业包括农林牧渔,其次是医药卫生、轻工与食品领域内的生物技术新产品。研究的重点要向农业倾斜。生物技术的发展应尽快形成高技术生产体系。研究项目应是有限目标,优先发展一批国内急需、技术成熟、经济效益和社会效益显著、国内有一定基础和条件的生物技术新产品。
(3)采用现代生物技术,加速传统产业的技术改造,以提高技术水平和产量,改进产品质量,增加品种,减少环境污染。为此,在农业方面,我们应采用新技术与传统技术相结合的 方法 ,加强优良品种的选育;在医药、轻工业方面,积极采用遗传工程、酶工程和发酵工程新技术,改革传统的生产工艺,以提高产量,增加效益。
(4)大力加强生物技术的开发工作。例如,大力研制新型发酵设备,它既可用于细菌培养,也可用于哺乳动物细胞培养;生产蛋白和核酸的纯化仪器和监测分析仪器等,以促进科研成果迅速转化为生产力。
(5)重视生物技术以及有关领域的基础研究。开展基础研究,可以为改进现有技术和发展新技术提供理论基础,也是消化吸收国外先进技术和培养人才的重要条件。要保持这一政策的连续性和稳定性。
(6)发展和健全必要的生物技术配套基础设施。例如建立限制性内切酶和其他修饰酶、同位素、蛋白质分离纯化和细胞培养介质的生产和供应系统,以及建立细胞库、基因库以及生物技术信息库。
(7)加强生物技术的国际学术交流,技术合作和技术引进。建立一批国家重点实验室,配备先进仪器,向国内外科学家开放。从发达国家引进先进的关键性技术应当是成熟的技术,同时又是国内国民经济建设所急需的技术。
(8)开展生物技术的立法工作。这是为了防止在发展生物技术的过程中可能带来的副作用,特别是操作重组DNA。
2、预测与展望
从生物发展趋势及其潜在能力考虑,我国如果在人才培养、研究开发及经费的筹措方面能以合理安排,我国的生物技术将会在原有发酵工业基础上形成一个崭新的工业体系,在农业上也将会取得较大效益。
2.1 生理活性物质的生产
作为医药品而大量需要的生长素、胰岛素、干扰素等肽类物质和乙肝疫苗、尿激酶等,目前在我国还是从动物或人体组织中提取精制的,多数不能实现批量生产,成本高,售价昂贵。应用生物技术生产此类药品的研究已见成效,将为人类带来福因。
2.2 酶制剂的生产
随着酶催化技术的开发和固定化酶反应器技术的应用,酶制剂的生产将会有较大发展。目前,世界酶制剂总产量中60%是蛋白酶,主要用于洗涤剂、制革和乳品加工。我国酶制剂的种类和数量都还不多,有些酶的应用市场也还没有打开。诊断、医药和试剂用酶在我国酶制剂消费比例中大约占10%左右,这方面的发展潜力很大,尤其是酶诊断盒的开发,有可能形成新的产业。
2.3 抗生素的生产
我国抗生素工厂生产抗生素的种类有五、六十种。但是,抗生素的品种结构极不合理。今后,将可能把重点研究开发工作放在β―内酰胺类抗生素的研制上。农用抗生素是抗生素工业的一大分支。在国外仅被用作饲料添加剂的抗生素就有18种之多,伴随我国饲料工业的大发展,农用抗生素将会作为新的产业门类被人们重视起来。
2.4 氨基酸、有机酸和多糖的生产
用生物技术生产的氨基酸有18种,世界上除半数用于食品、医药外,一半是作为饲料添加剂。赖氨酸、色氨酸、蛋氨酸的需求量将会逐年增加。我国在饲料用氨基酸的开发方面起步晚,大力开发饲料用赖氨酸、色氨酸、蛋氨酸的生产将是今后的重点任务。与此同时,也要大力开发 其它 医用氨基酸。
为了提高氨基酸产率,用基因工程和细胞融合技术培养新菌种的工作今后会有所加强。以固定化酶或固定化细胞技术生产氨基酸有可能在工业上得到应用。
有机酸和微生物多糖的生产,在今后会有新的发展。尤其用微生物生产的黄杆菌胶,普鲁兰和环状糊精等多糖因其在石油工业和食品工业上有较大用途,很可能被开辟为一个新的产业。
2.5 单细胞蛋白工业
单细胞蛋白这一技术领域因为同废物的处理与再利用和提供人类需要的蛋白质食品有关,所以受到人们的重视。我国单细胞蛋白的生产包括面包酵母,药用酵母和饲用酵母几方面。
现在以糖蜜和多种工业废水为原料的单细胞蛋白生产都取得了技术的突破。不久将出现以糖蜜、味精废液、酒精废液等生产单细胞蛋白的企业群。我国的单细胞蛋白工业一定会发展起来。
2.6 农牧业生产
生物技术在农牧业生产方面,已经和将继续显示它的重要作用。我国在应用组织培养快速繁殖、用基因工程和细胞融合育种以及胚胎移植等方面取得了一定成果和进展,并已培育出一些优良的动植物新品种。今后在用生物新技术培育高产优质或抗逆(包括抗旱、抗盐碱、抗除莠剂)作物新品种及动物良种的工作还会不断加强,构建高效固氮生物体系,培育高效固氨微生物菌株定会取得新的进展。动物胚胎的移植和分割技术也会在良种繁殖上得到广泛应用。用杂交瘤制备的单克隆抗体,用于作物、畜、禽和鱼类疾病的快速论断也将逐步得到推广和普及。
此外,用生物技术保护环境、净化工业废水,以自然界的废物及生物量为原料生产能源燃料,采用细菌浸矿开采与提炼有色金属,尤其在基础化学领域内应用生物技术制造有用产物方面都已取得一些成果和提出一批新的研究课题,并展示出美好的前景。
3、结语
总之,生物技术有着诱人的前景,是我国经济发展的希望所寄,它不仅能成为重要的生财之道,而且可能成为二十一世纪的经济支柱,对人类做出重大贡献。
生物科技论文2000字范文篇二:《当代蚕桑生物科技发展现状综述》
摘要:近50年来,我国蚕桑科学技术迅速发展,在分子生物学基础理论研究、蚕丝蛋白生物材料开发及应用、家蚕基因工程技术、家蚕性别控制与专养雄蚕技术、昆虫激素在蚕业上的应用、家蚕变态发育的人为调控、家蚕营养生理与人工饲料研究、蚕体作为生产重组蛋白的生物反应器、桑树栽培与遗传育种新技术开发和蚕桑生物资源综合利用等方面有了长足的进步,极大地促进了蚕业生产向深度与广度拓展。蚕桑生物科技发展与国计民生息息相关,蚕桑生物科技的发展,必将推动我国养蚕业的发展,为广大蚕农增加收益,带动丝绸业及其相关产业的发展,推进蚕桑生物科学的发展,也为生物科普 教育 提供丰富的资源,使传统蚕桑业焕发生机活力。
回顾中国蚕业科学的发展历程,展望世界蚕业科技发展趋势,可以更加深刻地理解:蚕业科学是为蚕丝生产有关产业(栽桑、养蚕、制种、制丝)提供方法与原理的应用科学。面向未来,蚕业科学研究的重要任务是进一步提高蚕业生产中的科技含量,使养蚕业从劳动密集型迅速向知识密集型转变,而这个转变很大程度上依赖于蚕桑生物学基础研究的进展与应用技术的开发创新。
1 蚕丝分子生物学基础理论研究
丝蛋白分子结构与丝蛋白基因表达调控机制的进一步阐明,将为增产蚕丝、改进丝质提供分子生物学理论基础。飘逸润滑的桑蚕丝衣服是许多人的最爱,但让人苦恼的是,桑蚕丝很娇气,不耐穿,打理起来也格外麻烦。2014年11月,我国西南大学科学家培育重组基因蚕宝宝首次吐出了人工合成蚕丝蛋白。在家蚕16 425个基因中,有一个叫做Fib-H基因,它是控制丝蛋白产生的关键基因。研究者在家蚕的生殖细胞中“剪切”掉了其中的Fib-H基因,没有Fib-H基因的家蚕丝腺,叫做“空丝腺”。研究人员将事先设计好、与Fib-H基因类似的人工丝蛋白基因,显微注射到被敲除Fib-H基因的蚕卵中,人工丝蛋白基因转移成功的蚕卵发育成“蚕宝宝”后,吐出的丝中就含有人工合成丝蛋白。通过对蚕丝纤维的人为改良和重新设计,以后桑蚕丝可能会像棉质衣服一样,既保持桑蚕丝的舒适感,又像棉质衣服一样耐穿、好打理。
2 家蚕丝蛋白生物材料新功能的开发及应用
家蚕丝蛋白是一种具有良好透气与透湿性、无毒、无刺激、与人体相容性强的生物材料。家蚕丝蛋白不仅可作为人造皮肤、血管、肌腱、韧带、骨骼和牙齿等人造组织材料,以及作为手术缝合线、隐形眼镜、角膜、抗血凝剂、药物控释材料、功能性细胞培养基质、固定化酶载体和生物传感器等生物医学材料还在环保新材料、化妆品、保健营养食品等日化和环保领域被广泛使用。随着家蚕基因组研究工作的重大进展,以及基因工程和生物技术的快速进步,家蚕丝蛋白的生物功能有望在军事、航天、医学、环保等领域得到更深、更广地开发和应用。
3 家蚕基因工程技术
桑蚕不仅是一种重要的经济昆虫,而且是研究真核生物基因表达调控的模式生物之一。将外源基因转移到桑蚕中以实现其在蚕体内的表达,最终是要将外源基因整合桑蚕染色体,这样才有可能稳定遗传,获得转基因蚕。目前关于桑蚕的转基因报道主要有:桑蚕品系间的基因转移,其他动物的基因转入桑蚕体内,以及桑蚕的基因转入其他动物。例如中国科学院研究员陆长德等利用“电穿孔”法,将荧光蛋白基因及蜘蛛拖牵丝基因注入蚕卵,获得了吐出荧光“蜘蛛丝”的转基因蚕。蜘蛛丝中的拖牵丝是强度十分高、弹性十分强的天然蛋白纤维,若制成防弹衣则“刀抢难入”,织出降落伞牢固耐用;产生荧光的蚕丝则可用以开发天然夜光衣及各种防伪标签等。
4 家蚕性别控制与专养雄蚕技术
雄蚕与雌蚕相比,具有诸多的优势,一是体质强健,容易 饲养 ;二是食桑量少,饲料效率高;三是出丝率高,茧丝品质优,可缥制高品位生丝。专养雄蚕比目前的雌雄蚕各半混养,可较大幅度提高蚕丝的产、质量和蚕业经济效益。因此,专养雄蚕被称为继一代杂交种利用之后最有价值的一项创新技术。性连锁平衡致死基因的应用已有很大进展,俄罗斯科学院斯特隆尼柯夫育成的桑蚕性连锁平衡致死系,在此基础上经转育改良培育出多个雄蚕品种,雄蚕率达99.85%,可实现专养雄蚕的目标。专养雄蚕将成为21世纪提高桑蚕产丝能力和改善丝工艺性状的重大突破口。
5 昆虫激素在蚕业上的应用
蜕皮激素(MH)、保幼激素(JH)以及保幼激素类似物(JHA)在调节桑蚕生长发育、增产蚕丝及生产超细纤度生丝方面,已取得较大进展。例如,应用保幼激素和蜕皮激素可提高夏秋茧的品质,并较好地解决桑叶的余缺问题。发现了几种抗保幼激素活性物质,成功地诱导出三眠蚕,开发出了超细纤度优质茧丝。此外,使用抗保幼激素,可以缩短蚕期,提高劳动生产力和经济效益。
6 家蚕变态发育的人为调控
家蚕变态发育的人为调控是蚕丝业科学的根本性问题之一,人为调节家蚕的变态与发育对蚕丝业的生产结构与整体生产效益有重大影响。由于家蚕是完全变态昆虫,蛹期很短,仅为2周,而蛾口茧不适合于缫丝,生产上必需在蛹化蛾之前完成鲜茧的收购和烘干工作。人们希望通过人为调节家蚕的变态与发育,延长蛹期,减轻鲜茧收购和烘干的工作压力及强度,甚至希望蛹期发育中止,实现鲜茧缫丝。利用基因工程技术,采用精子介导法将带有蝎毒素基因的载体导入蚕卵,在蛹期特异性表达,杀死蚕蛹。这样,不仅可以解决鲜茧收烘与蛹期过短之间的矛盾,使提高生丝品位成为可能,而且还可以大大节约烘茧所需的能源。
7 家蚕营养生理与人工饲料研究
家蚕属于植食性昆虫。家蚕除嗜食桑叶外,尚能取食桑科的柘,菊科的蒲公英、莴苣,榆科的野榆等。但桑叶以外的植物叶,很难使蚕健康地生长发育和繁殖后代。在过去40年桑蚕摄食行为与营养生理学研究基础上,对广食性蚕品种选育及低成本人工饲料设计获得了长足进步,这就有可能在不久的将来,用低成本人工饲料在全自动化的工厂内实现全年养蚕,从而促进养蚕业由劳动密集型产业向知识密集型转化。例如日本早在20世纪90年代就成功选育出了嗜食低成本线性规划设计饲料的多对广食性蚕品种,日本的其他现行品种也都经过了人工饲料适应性选育,均具备良好的摄食性。我国蚕业界自20世纪90年代以来,在人工饲料适应性蚕品种和广食性蚕品种的选育方面也做了不少研究。山东省农业大学林学院蚕学系,近几年也开展了人工饲料适应性蚕品种的选育工作,并初步选育出摄食性较好的杂交组合广食一号和广食性饲料(主要成分:桑叶粉30%、豆粕粉25%、其它有淀粉、防腐剂、维生素、无机盐等)。 8 蚕体作为生产重组蛋白的生物反应器
“家蚕生物反应器”,是指将带有目的基因的重组杆状病毒植入家蚕的蚕蛹体内进行培养,蚕蛹会主动对植入基因进行转录和翻译,自然生成对人类有用的生物活性物质,通过高新技术(如超低温冷冻、低温干燥、高速离心等),将生物活性成分萃取并制成相关剂型,以满足人类疾病的治疗、预防和保健需求。家蚕易于饲养,成本低廉,它1天内可合成3 169 mg外源蛋白;其血淋巴具有储存蛋白的能力,淋巴内含有蛋白分解酶的抑制物,对目的蛋白起到保护作用,且外源蛋白又很容易从家蚕体液中分离纯化出来;还可以将家蚕直接磨碎用作药物或食品添加剂。因此,用家蚕生物反应器生产有用蛋白具有很大的优越性。如用家蚕来生产皮肤生长因子、乙肝疫苗等有高附加价值的蛋白质。
9 桑树栽培与遗传育种新技术开发
桑杂交育种、诱变育种和多倍体育种都是改良桑树品种的有效方法,也是提高单位面积产丝量的重要途径,而细胞工程和基因工程的研究与应用,也将为桑树育种提供新的途径和方法。全世界26个桑种,分布在中国的至少有15个,目前我国保存的桑品种资源达2600份,已选育出适应不同环境条件、栽培技术、养蚕要求和其他用途的优良桑品种50多个,其中栽培面积最多的是鲁桑系的荷叶白、桐乡青、团头荷叶白、湖桑197,育2号等品种。桑树栽培主要采用低杆密植、立体栽培管理模式,提高了桑叶产量、质量。
10 蚕桑生物资源综合利用
我国由蚕桑副产品加工成的许多产品已进入工业生产阶段,如利用桑叶、桑葚果制作桑叶茶、桑葚膏、桑葚酒,提取植物醇、叶绿素、胡萝卜素等;利用蚕蛹制备蚕蛹蛋白粉和多肽,分离家蚕抗菌蛋白和诱导生产生物活性蛋白,生产蚕蛹氨基酸及氨基酸络合物,提取蚕蛹油与壳聚糖,开发蚕蛹蛋白纤维、蚕蛹虫草等;利用废丝研究开发出了丝素粉、丝素膏、丝素液、丝素洗面乳、洗发护发剂等美容健肤化妆品。不仅提高了蚕业生产的综合效益,同时也提高了蚕业产品附加值,转变蚕桑生产经营目的,做大做强蚕桑产业,让蚕桑更好地造福人类。
参考文献:
[1] 王玉军,柳学广,徐世清.家蚕丝蛋白生物材料新功能的开发及应用[J].丝绸,2006(6):44-48.
[2] 何克荣,夏建国,黄健辉.桑蚕的性别控制与专养雄蚕的研究[J].蚕学通报,1998(3):2-3.
[3] 王晓娟,贡成良.转东亚钳蝎毒素基因对家蚕发育与生存率的影响[D].江苏:苏州大学,2010.
[4] 徐欣,郭晓琪等.广食性蚕品种“广食一号”对不同人工饲料和不同龄期饲养的适应性及主要经济性状鉴定初报[J].中国蚕业,2013(3):37-41.
[5] 王昌河,蒋平,曹林,郭聪.家蚕生物反应器的研究进展及开发前景[J].四川动物,2004(4):368-372.
生物科技论文2000字范文篇三:《试谈初中生物科技创新实践活动》
【摘 要】生物学科是现代科学技术的重要组成部分,因此,生物科技活动承担着培养青少年创新精神,创造能力及动手实践能力等任务,更是培养青少年热爱大自然,理解和关心生态保护,了解生物与农业、生物与医学、生物与工业及环境保护等的关系的首要途径,它还挖掘和培养生命科学领域的科技研究人才,为我国各项事业的发展筹备力量。生物科技创新实践活动具备科技创新实践活动的一切特点,在各学科的科技创新实践活动中占有较大比重。笔者运用行动研究法的计划、行动、观察、 反思 四个过程,对学生较为困惑的选题环节,采取集中培训、个案分析、跟踪调查等形式解决遇到的实际问题,并及时 总结 经验 和积累案例素材,取得了较好的效果。
【关键词】科技创新;实践活动;课题研究
当今世界。国家与国家之间的竞争十分激烈,其竞争的焦点集中在科学技术的竞争,而科学技术的竞争核心又是人才的竞争。衡量人才的标准是看其创新能力或创新才能,因此党中央提出,建设创新型国家,核心是创新人才的培养。
一、初中生物科技创新实践活动中相关概念的界定
生物学科是一门实验学科,注重人与自然的和谐发展,又和日常生活密切联系。生物科技创新实践活动在学校的开展,既可以给学生实践机会,锻炼他们的动手操作能力,增强社会责任感和 社会实践 能力,又可以培养学生科学的思维习惯和良好的合作精神。实现塑造人格、提高科学素养和创新能力的目标。
二、选题阶段的探索与实践
依据《全日制义务教育生物课程标准》“面向全体学生、提高生物科学素养、倡导探究学习”的理念,笔者充分利用所在学校现有教育环境条件,结合初中学生特点,探索和研究初中生物科技创新实践中的操作性方法,指导学生开展生物科技创新课题研究。解决在此活动中遇到的实际问题,以期为科技教育和广大一线科技活动教师提供一定的借鉴,并为科技创新实践活动积累一定实践路径和方法。
在开展科技创新实践活动前,笔者曾对学生作过问卷调查,65.38%学生认为选题环节是最为困惑的,选题难成了影响或制约“课题研究”开展的瓶颈。我决定运用行动研究法来解决问题。一般来说,行动研究包括计划、行动、观察、反思四个环节。
在制定总体实施计划时还要考虑行动步骤的计划。先进行第一轮行动,并进行监测,了解其效果,根据监测获得的资料,分析不足之处,在此基础上修改总体计划,尤其对下一轮的行动步骤作出调整。具体行动研究步骤如下:
(1)拟解决的问题。经过知识的积累,学生已经挑选了一些课题,但选题过于盲目,不清楚哪些课题其他人已经做过,自己可以做什么样的课题,怎样把研究成果以科学的方式呈现出来。
(2)问题形成的原因分析。学生的课题主要来自于日常生活中,要在这种习以为常的现象中发现并提出问题,就需要学生仔细观察、积极思维,能从寻常现象中发现不寻常之处。
(3)设计对策及行动方案。利用科普讲座这个宣传阵地,发挥典型案例的辐射功能,激发学生关注身边的人和事,从生活中选题,指导学生确定课题研究方向。
(4)行动反思。从上交的课题名单中,我们发现科普讲座起了预期的作用。70.5%的选题来源于学生的生活。说明学生已经在有意识地关注生活。但存在的问题是选题角度、选题范围大小、研究的可行性等问题。
(5)新一轮行动研究方案。采取个别辅导的方法,具体问题具体分析,了解每个课题制定的出发点、研究计划等详细情况,帮助学生找准研究方向和角度及切入点,缩小研究范围,通过分解、细化、改进、综合,提炼出可行性强的研究课题。
(6)新一轮行动实施及监测。针对选题范围过大的课题,笔者采用的是分解、细化的方法。
(7)行动研究阶段性评价和总结。通过对比前后课题名称分析发现,修改后的课题名称更确切、具体,学生明确了研究方向、研究重点和切入点。教师也可从课题名称中迅速掌握课题的相关情况。
经过师生共同努力,我校科技创新实践活动小组共产生了24件作品,全部推荐参加了第五届鹤壁市青少年科技创新大赛,24件作品均荣获市级奖励。其中,一等奖4项、二等奖7项、三等奖13项。
三、开展活动的建议
(1)鼓励学生采用多种方式选题。生物科技创新实践活动研究课题的相关学科是非常丰富的,包括植物学、动物学、微生物学、生态学、环境学等。
(2)挖掘可利用的教育资源。我们应该因地制宜,深入挖掘教育资源,可以考虑学校和周围社区中哪些是可利用的资源,争取社会和家长的支持。
(3)提高生物教师的科研素质。生物教师要多参加各级科技活动的培训,多阅读科学研究方面书籍、报刊、杂志,多关注生活、关注社会,多收集相关案例,激发学生创新的兴趣。只有教师自己具备科学研究能力,才可能培养学生良好的科研素质。
参考文献:
[1]黄祖荫编.中学生物科技活动资料[M].广东高等教育出版社,1994(8).
[2]对生物活动课的认识和思考解玉嘉《中学生物教学》,1999年02期.
[3]义务教育生物学课程标准修订组义务教育生物学课程标准(2011年版)[M].北京师范大学出版社,2012(2).
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