生命科学导论

生命科学导论作业

系别：电力工程系

专业：电气工程及其自动化

班级：电本1140

姓名：车敏嘉

学号：1132014039

一、生态与环境

生态就是指一切生物的生存状态，以及它们之间和它与环境之间环环相扣的关系。德国生物学家E.海克尔(Ernst Haeckel)[1]最早提出生态学的概念，它是研究动植物及其环境间、动物与植物之间及其对生态系统的影响的一门学科。)环境广义来讲是指某一主体周围一切事物的总和。在生态学中，生物是环境的主体，环境指某一特定生物体或群体以外的空间，以及直接或间接影响生物体或生物群体生存与活动的外部条件的总和。在环境科学中，环境是指围绕着人群的空间以及其中可以直接或间接影响人类生活和发展的各种因素的总和。因此，环境是一个相对的概念，相对一定主体而言，主体不同，环境内涵不同，即使是同一主体，由于对主体的研究目的及尺度不同，环境的分辨率也不同。即环境有大小之分，如对生物主体而言，生物环境可以大到整个宇宙，小至细胞环境。对太阳系中的地球生命而言，整个太阳系就是地球生物生存和发展的环境；对某个具体生物群落而言，环境是指所在地段上影响该群落发生发展的全部有机因素和无机因素的总和。

生物的生存、活动、繁殖需要一定的空间，生物在长期进化过程中，逐渐形成对周围环境某些物理条件和化学成分，如：空气、光照、水分、热量和无机盐等的特殊需要。各种生物所需要的物质、能量、以及它们所适应的理化条件是不同的。所以它们将作用于环境然而环境反过来也会对生态产生影响，因此就会出现一系列生态与环境的关系。我们可以大致从种群、群落、生态系统和人与环境的关系四方面进行简单阐述。

一、种群与环境的关系

种群是指在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体。种群空间分布格局是种群生物学特性对环境条件长期适应和选择的结果，对于了解种群特征、种内和种间关系以及种群与环境关系有特殊意义[2]。种群的自然调节在环境无明显变化的条件下，种群数量有保持稳定的趋势。植物群落空间结构的形成是过去诸多生态过程综合作用的结果，这个过程主要包括环境因素，生物因素，物种本身的生物学特性以及干扰等[3,4]，其中物种间相互作用是重要因素。一个种群所栖环境的空间和资源是有限的，只能承载一定数量的生物，承载量接近饱和时，如果种群数量（密度）再增加，增长率则会下降乃至出现负值，使种群数量减少；而当种群数量（密度）减少到一定限度时，增长率会再度上升，最终使种群数量达到该环境允许的稳定水平。对种群自然调节规律的研究可以指导生产实践。例如，制定合理的渔业捕捞量和林业采伐量，可保证在不伤及生物资源再生能力的前提下取得最佳产量。

图1 ：在没有人为干扰的情况下图2：种群在环境中实际的生长曲线

在没有人为干扰的稳定的自然环境中，各个种群在物理因素和生物因素的制约下，出生率和死亡率一般说来是平衡的，因此种群的体积（个体数）是稳定的。但是，如果没有环境因素的制约，如在实验室中，给以充分的食物和其他条件，来培养单一的生物如细菌或原生动物等，就可看出，生物的出生率多是大于死亡率的。在有充分的食物供应，并且没有其他生物与之竞争的适宜环境中，种群的增长是直线上升的。然而在自然界中种群的数量不能无限制的生长，因为种群数量的增长，制约作用也会增大。种群密度增高会引起传染病流行而使死亡率增高。捕食者也会因为捕食对象增多而数量增大。然而更重要的是食物的供应会越来越不足，种群总是在增长到一定限度后而停止增长，最终达到一个平衡。

二、群落与环境的关系

物种间的相互依赖和相互制约一个生物群落中的任何物种都与其他

物种存在着相互依赖和相互制约的关系。一般来说，环境条件愈优越，群落的发育的时间愈长，生物种的数目愈多，群落的结构愈复杂。

常见的是：①食物链。在食物链中，居于相邻环节的两物种的数量比例有保持相对稳定的趋势。如捕食者的生存依赖于被捕食者，其数量也受被捕食者的制约；而被捕食者的生存和数量也同样受捕食者的制约。两者间的数量保持相对稳定。

食物链是生态系统中维系生物种群间物质和能量流的渠道和纽带。通过食物链把生物与非物，生产者与消费者，消费者与消费者连成一个整体。食物链反映了生态系统内各生物有机体之间的营养位置和相互关系。通过食物链保持着生态系统结构和功能的相对稳定性。生态系统内部营养结构不是固定不变的，如果食物网中某一条食物链发生了障碍，可以通过其他的食物链进行必要的调整和补偿。有时，营养结构网络上某一环节发生了变化，其影响会波及整个生态系统。食物链（网）概念的重要性还在于它揭示了环境中有毒污染物质转移、积累的原理和规律。通过食物链污染物可在环境中扩散，增大其危害范围。环境污染物还可通过食物链的转移并逐级增大在生物体中的浓度，使在高位营养级生物体内的浓度比在低位营养级生物体内的浓度增加很多倍，这称为生物放大作用。生物放大作用可使某些食物中的污染物浓度比环境介质高达千倍、万倍，甚至几十万倍。

②竞争。物种间常因利用同一资源而发生竞争：如植物间争光、争空间、争水、争土壤养分；动物间争食物、争栖居地等。在长期进化中、竞争促进了物种的生态特性的分化，结果使竞争关系得到缓和，并使生物群落产

生出一定的结构。例如森林中既有高大喜阳的乔木,又有矮小耐阴的灌木，各得其所；林中动物或有昼出夜出之分,或有食性差异，互不相扰。

③互利共生。如地衣中菌藻相依为生，大型草食动物依赖胃肠道中寄生的微生物帮助消化，以及蚁和蚜虫的共生关系等，都表现了物种间的相互依赖的关系。以上几种关系使生物群落表现出复杂而稳定的结构，即生态平衡，平衡的破坏常可能导致某种生物资源的永久性丧失。

三、生态系统与环境的关系

生态系统的组成分为“无机环境”和“生物群落”两部分，其中，无机环境是一个生态系统的基础，其条件的好坏直接决定生态系统的复杂程度和其中生物群落的丰富度；生物群落反作用于无机环境，生物群落在生态系统中既在适应环境，也在改变着周边环境的面貌，各种基础物质将生物群落与无机环境紧密联系在一起，而生物群落的初生演替甚至可以把一片荒凉的裸地变为水草丰美的绿洲。生态系统各个成分的紧密联系，这使生态系统成为具有一定功能的有机整体[5]

生态系统的代谢功能就是保持生命所需的物质不断地循环再生。阳光提供的能量驱动着物质在生态系统中不停地循环流动，即能量流动。能量流动指生态系统中能量输入、传递、转化和丧失的过程。能量流动是生态系统的重要功能，在生态系统中，生物与环境，生物与生物间的密切联系，可以通过能量流动来实现。

图3：能量流动金字塔

能量流动既包括环境中的物质循环、生物间的营养传递和生物与环境间的物质交换，也包括生命物质的合成与分解等物质形式的转换。物质循环的正常运行，要求一定的生态系统结构。随着生物的进化和扩散，环境中大量无机物质被合成为生命物质形成了广袤的森林、草原以及生息其中的飞禽走兽。一般说，发展中的生物群落的物质代谢是进多出少，而当群落成熟后代谢趋于平衡，进出大致相当。

生态系统中生物多样性是生态系统稳定性的基础，它至少包括3个层次，即基因多样性(或遗传多样性)、物种多样性和生态系统多样性[6]

约十年前，一些生态学家就提出，物种多样性丧失将导致生物化学过程中生态系统功能退化。显然，此种生物多样性一生态系统功能假说的动机出于物种保护考虑[7]

对结构多样性的生态系统来说，关键种能稳定生态系统功能，并在一定程度上缓

冲波动带来的压力。生物多样性与生态系统稳定性间关系的研究亦未形成共识，一般看法是生物多样性降低会导致生态系统稳定性下降。但也有与之不同的看法，认为多样性与稳定性问无任何关系。对局部多样性、区域多样性及全球范围内生物多样性改变及其相应保护措施的研究比较后认为，认为不同物种提供适合其殖条件的局部试验地块，用个体小的物种来控制区域生物多样性及通过各种自然试验方法增加不同范围内的生物多性。[8]

四、人与环境的关系

人们在改造自然的过程中须注意到物质代谢的规律。一方面，在生产中只能因势利导，合理开发生物资源，而不可只顾一时，竭泽而渔。目前世界上已有大面积农田因肥力减退未得到及时补偿而减产。另一方面，还应控制环境污染，由于大量有毒的工业废物进入环境，超越了生态系统和生物圈的降解和自净能力，因而造成毒物积累，损害了人类与其他生物的生活环境。生物进化就是生物与环境交互作用的产物。生物在生活过程中不断地由环境输入并向其输出物质，而被生物改变的物质环境反过来又影响或选择生物，二者总是朝着相互适应的协同方向发展，即通常所说的正常的自然演替。随着人类活动领域的扩展，对环境的影响也越加明显。在改造自然的话动中，人类自觉或不自觉地做了不少违背自然规律的事，损害了自身利益。如对某些自然资源的长期滥伐、滥捕、滥采造成资源短缺和枯竭，从而不能满足人类自身需要；大量的工业污染直接危害人类自身健康等，这些都是人与环境交互作用的结果，是大自然受破坏后所产生的一种反作用。

结论：

从以上分析可以知道生态与环境的关系是密不可分的，保护生态环境我们重任在肩，要科学认识和自觉遵循自然规律,坚持保护优先、开发有序以控制不合理的资源开发活动为重点,强化对水源、土地、森林、草原、海洋等自然资源的生态保护。要坚持预防为主、综合治理,强化从源头防治污染和保护生态,坚决改变先污染后治理、边治理边污染的状况。保护生态环境,必须加快环境保护的法治进程。要加快制定和完善环境法律法规和标准,进一步建立健全环境监管体制,提高环境监管能力,加大环保执法力度,加快建立生态补偿机制,实施排放总量控制、排放许可和环境影响评价制度。生态与环境相平衡我们的生活才更和谐。

二、生物技术

生物技术：应用生命科学研究成果，以人们意志设计，对生物或生物的成分进行改造和利用的技术。现代生物技术综合分子生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、胚胎学、免疫学、化学、物理学、信息学、计算机等多学科技术，可用于研究生命活动的规律和提供产品为社会服务等。

酶：催化特定化学反应的蛋白质、RNA或其复合体。是生物催化剂，能通过降低反应的活化能加快反应速度，但不改变反应的平衡点。绝大多数酶的化学本质是蛋白质。具有催化效率高、专一性强、作用条件温和等特点。

发酵：细菌和酵母等微生物在无氧条件下，酶促降解糖分子产生能量的过程。

生物农药：生物农药是指利用生物活体（真菌，细菌，昆虫病毒，转基因生物，天敌等）或其代谢产物（信息素，生长素，萘乙酸，2，4-D等）针对农业有害生物进行杀灭或抑制的制剂。

单细胞蛋白：也叫微生物蛋白，它是用许多工农业废料及石油废料人工培养的微生物菌体。因而，单细胞蛋白不是一种纯蛋白质，而是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸及不是蛋白质的含氮化合物、维生素和无机化合物等混合物组成的细胞质团。

单克隆抗体：高度均质性的特异性抗体，由一个识别单一抗原表位的B细胞克隆所分泌。一般来自杂交瘤细胞。只识别一种表位(抗原决定簇)的抗体，来自单个Ｂ淋巴细胞的克隆或一个杂交瘤细胞的克隆。由单一杂交瘤细胞克隆分泌的只能识别一种表位（抗原决定簇）的高纯度抗体

胚胎移植：胚胎移植又称受精卵移植，俗称人工授胎或借腹怀胎，是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。

ELISA技术：LISA是酶联接免疫吸附剂测定的简称。它是继免疫荧光和放射免疫技术之后发展起来的一种免疫酶技术。此项技术自70年代初问世以来，发展十分迅速，目前已被广泛用于生物学和医学科学的许多领域。

该技术十分简单，而且可以保证实验结果相当高的重复性。更为重要的是，微孔板的使用可以达到实验高通量的要求。因为生物分子与塑料表面的稳定结合是免疫学的基础，因此实验成功与否与塑料表面紧密联系。"

基因表达：使基因所携带的遗传信息表现为表型的过程。包括基因转录成互补的RNA序列。对于结构基因，信使核糖核酸继而翻译成多肽链，并装配加工成最终的蛋白质产物。

愈伤组织：原指植物体受伤时产生于伤口周围的组织。现多指切取植物体的一部分，置于含有生长素和细胞分裂素的培养液中培养，诱导产生的无定形的组织团块。

1 生物技术体系各个组成部分的关系

生物技术（biotechnology）也译成生物工程，生物学研究与应用的技术方面，包括，基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程，现代生物技术发展到高通量组学芯片技术、基因与基因组等系统生物技术。

基因工程、细胞工程、发酵工程酶工程蛋白质工程五项技术并不是各自独立的，它们彼此之间是互相联系、互相渗透的。其中的基因工程技术是核心技术，它能带动其他技术的发展。比如通过基因工程对细菌或细胞改造后获得的“工程菌”或“工程细胞”，都必须分别通过发酵工程或细胞工程来生产有用的物质；又如，通过基因工程技术对酶进行改造以增加酶的产量、酶的稳定性以及提高酶的催化效率等

2 微生物的特点：体积微小：肉眼看不见，必须用显微镜（光学或电子显微镜）放大后才可见。

结构简单：大多是单细胞结构，易受外界环境的影响发生变异。

繁殖迅速：大多繁殖很快。如细菌，18-20分钟一代

分布广泛：处处都有，土壤中最多，人体的体表以及与外界想通的腔道中都有种类不同的大量微生物存在。一个成年人有10……13个细胞，其体内所携带的正常微生物达10……14之多。

个体微小,一般<0.1mm构造简单,有单细胞的,简单多细胞的,非细胞的。进化地位低,大多依靠有机物维持生命。(一)种类繁多,分布广泛

(二)生长繁殖快,代谢能力强

(三)遗传稳定性差,容易发生变异

3 基因工程研究的基本技术路线

基因工程，是利用DNA重组技术，将目的基因与载体DNA在体外进行重组，然后把这种重组DNA分子引入受体细胞，并使之增殖和表达的技术

提取目的基因

获取目的基因是实施基因工程的第一步。如植物的抗病（抗病毒抗细菌）基因，人的胰岛素基因基因干扰素等，都是目的基因

目的基因与运载体结合

基因表达载体的构建（即目的基因与运载体结合）是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心

将目的基因导入受体细胞

将目的基因导入受体细胞是实施基因工程的第三步。目的基因的片段与运载体在生物体外连接形成重组DNA分子后，下一步是将重组DNA

分子引入受体细胞中进行扩增

目的基因的检测和表达

目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测与鉴定才能知道。这是基因工程的第四步工作。

4疾病的基因治疗有哪四个策略

1．基因治疗按基因操作方式分为两类，一类为基因修正和基因置换，即将缺陷基因的异常序列进行矫正，对缺陷基因精确地原位修复，不涉及基因组

的其他任何改变。通过同源重组即基因打靶技术将外源正常的基因在特定的部位进行重组，从而使缺陷基因在原位特异性修复。另一类为基因增强和基因失活，是不去除异常基因，而通过导入外源基因使其表达正常产物，从而补偿缺陷基因等的功能；或特异封闭某些基因的翻译或转录，以达到

抑制某些异常基因表达。

2．基因治疗药物的给药途径基因治疗有两种途径：即ex vivo及in vivo 方式。①ex vivo 途径：这是指将含外源基因的载体在体外导入人体

自身或异体细胞（或异种细胞），经体外细胞扩增后，输回人体。ex vivo

基因转移途径比较经典、安全，而且效果较易控制，但是步骤多、技

术复杂、难度大，不容易推广；②in vivo 途径：这是将外源基因装

配于特定的真核细胞表达载体，直接导入体内。这种载体可以是病毒

型或非病毒性，甚至是裸DNA。in vivo基因转移途径操作简便，容易

推广，但目前尚未成熟，存在疗效持续时间短，免疫排斥及安全性等

一系列问题。

(一)基因矫正

纠正致病基因中的异常碱基，而正常部分予以保留。

(二)基因置换

指用正常基因通过同源重组技术，原位替换致病基因，使细胞内的DNA 完全恢复正常状态。

(三)基因增补

把正常基因导入体细胞，通过基因的非定点整合使其表达，以补偿缺陷基因的功能，或使原有基因的功能得到增强，但致病基因本身并未除去

(四)基因失活

将特定的反义核酸和核酶导入细胞，在转录和翻译水平阻断某些基因的异常表达，而实现治疗的目的。

5肿瘤的基因治疗主要有哪两个策略

1基因置换，以正常基因替代缺陷基因，突变的基因在其原位得到更正。

2基因补偿，把正常基因导入人体内并表达以缺陷基因的功能，但致病基因本身并未得到改变，如腺苷脱氨酶缺乏症和乙型血友病采用此策略。

3基因失活，将反义寡核苷酸或反义RAN导入细胞已达到抑制有害基因一场表达。如K-RAS的反义寡核苷酸治疗小细胞肺癌。

4免疫基因治疗，倒入能使机体产生抗病毒或抗肿瘤免疫力的基因以达到治疗目的。

5活化前体药物性基因治疗，向瘤细胞中导入一种基因，其基因产物为一种酶，它可将无细胞毒的药物前体转化为毒性代谢产物，将细胞杀死，此种基因也称为自杀基因

6耐药基因治疗：为提高机体耐受肿瘤化疗药物能力，将产生抗药物毒性的基因导入人体细胞，

二、生物技术

生物技术：应用生命科学研究成果，以人们意志设计，对生物或生物的成分进行改造和利用的技术。现代生物技术综合分子生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、胚胎学、免疫学、化学、物理学、信息学、计算机等多学科技术，可用于研究生命活动的规律和提供产品为社会服务等。

酶：催化特定化学反应的蛋白质、RNA或其复合体。是生物催化剂，能通过降低反应的活化能加快反应速度，但不改变反应的平衡点。绝大多数酶的化学本质是蛋白质。具有催化效率高、专一性强、作用条件温和等特点。

发酵：细菌和酵母等微生物在无氧条件下，酶促降解糖分子产生能量的过程。

生物农药：生物农药是指利用生物活体（真菌，细菌，昆虫病毒，转基因生物，天敌等）或其代谢产物（信息素，生长素，萘乙酸，2，4-D等）针对农业有害生物进行杀灭或抑制的制剂。

单细胞蛋白：也叫微生物蛋白，它是用许多工农业废料及石油废料人工培养的微生物菌体。因而，单细胞蛋白不是一种纯蛋白质，而是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸及不是蛋白质的含氮化合物、维生素和无机化合物等混合物组成的细胞质团。

单克隆抗体：高度均质性的特异性抗体，由一个识别单一抗原表位的B细胞克隆所分泌。一般来自杂交瘤细胞。只识别一种表位(抗原决定簇)的抗体，来自单个

Ｂ淋巴细胞的克隆或一个杂交瘤细胞的克隆。由单一杂交瘤细胞克隆分泌的只能识别一种表位（抗原决定簇）的高纯度抗体

胚胎移植：胚胎移植又称受精卵移植，俗称人工授胎或借腹怀胎，是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。

ELISA技术：LISA是酶联接免疫吸附剂测定的简称。它是继免疫荧光和放射免疫技术之后发展起来的一种免疫酶技术。此项技术自70年代初问世以来，发展十分迅速，目前已被广泛用于生物学和医学科学的许多领域。

该技术十分简单，而且可以保证实验结果相当高的重复性。更为重要的是，微孔板的使用可以达到实验高通量的要求。因为生物分子与塑料表面的稳定结合是免疫学的基础，因此实验成功与否与塑料表面紧密联系。"

基因表达：使基因所携带的遗传信息表现为表型的过程。包括基因转录成互补的RNA序列。对于结构基因，信使核糖核酸继而翻译成多肽链，并装配加工成最终的蛋白质产物。

愈伤组织：原指植物体受伤时产生于伤口周围的组织。现多指切取植物体的一部分，置于含有生长素和细胞分裂素的培养液中培养，诱导产生的无定形的组织团块。

1 生物技术体系各个组成部分的关系

生物技术（biotechnology）也译成生物工程，生物学研究与应用的技术方面，包括，基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程，现代生物技术发展到高通量组学芯片技术、基因与基因组人工设计与合成生物学等系统生物技术。

基因工程、细胞工程、发酵工程酶工程蛋白质工程五项技术并不是各自独立的，它们彼此之间是互相联系、互相渗透的。其中的基因工程技术是核心技术，它能带动其他技术的发展。比如通过基因工程对细菌或细胞改造后获得的“工程菌”或“工程细胞”，都必须分别通过发酵工程或细胞工程来生产有用的物质；又如，通过基因工程技术对酶进行改造以增加酶的产量、酶的稳定性以及提高酶的催化效率等

2 微生物的特点：体积微小：肉眼看不见，必须用显微镜（光学或电子显微镜）放大后才可见。

结构简单：大多是单细胞结构，易受外界环境的影响发生变异。

繁殖迅速：大多繁殖很快。如细菌，18-20分钟一代

分布广泛：处处都有，土壤中最多，人体的体表以及与外界想通的腔道中都有种类不同的大量微生物存在。一个成年人有10……13个细胞，其体内所携带的正常微生物达10……14之多。

个体微小,一般<0.1mm构造简单,有单细胞的,简单多细胞的,非细胞的。进化地位低,大多依靠有机物维持生命。(一)种类繁多,分布广泛

(二)生长繁殖快,代谢能力强

(三)遗传稳定性差,容易发生变异

3 基因工程研究的基本技术路线

基因工程，是利用DNA重组技术，将目的基因与载体DNA在体外进行重组，然后把这种重组DNA分子引入受体细胞，并使之增殖和表达的技术

提取目的基因

获取目的基因是实施基因工程的第一步。如植物的抗病（抗病毒抗细菌）基因，人的胰岛素基因干扰素基因等，都是目的基因

目的基因与运载体结合

基因表达载体的构建（即目的基因与运载体结合）是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心

将目的基因导入受体细胞

将目的基因导入受体细胞是实施基因工程的第三步。目的基因的片段与运载体在生物体外连接形成重组DNA分子后，下一步是将重组DNA

分子引入受体细胞中进行扩增

目的基因的检测和表达

目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测与鉴定才能知道。这是基因工程的第四步工作。

5疾病的基因治疗有哪四个策略

3．基因治疗按基因操作方式分为两类，一类为基因修正和基因置换，即将缺陷基因的异常序列进行矫正，对缺陷基因精确地原位修复，不涉及基因组的其他任何改变。通过同源重组即基因打靶技术将外源正常的基因在特定的部位进行重组，从而使缺陷基因在原位特异性修复。另一类为基因增强和基因失活，是不去除异常基因，而通过导入外源基因使其表达正常产物，

从而补偿缺陷基因等的功能；或特异封闭某些基因的翻译或转录，以达到

抑制某些异常基因表达。

4．基因治疗药物的给药途径基因治疗有两种途径：即ex vivo及in vivo 方式。①ex vivo 途径：这是指将含外源基因的载体在体外导入人体

自身或异体细胞（或异种细胞），经体外细胞扩增后，输回人体。ex vivo

基因转移途径比较经典、安全，而且效果较易控制，但是步骤多、技

术复杂、难度大，不容易推广；②in vivo 途径：这是将外源基因装

配于特定的真核细胞表达载体，直接导入体内。这种载体可以是病毒

型或非病毒性，甚至是裸DNA。in vivo基因转移途径操作简便，容易

推广，但目前尚未成熟，存在疗效持续时间短，免疫排斥及安全性等

一系列问题。

(一)基因矫正

纠正致病基因中的异常碱基，而正常部分予以保留。

(二)基因置换

指用正常基因通过同源重组技术，原位替换致病基因，使细胞内的DNA 完全恢复正常状态。

(三)基因增补

把正常基因导入体细胞，通过基因的非定点整合使其表达，以补偿缺陷基因的功能，或使原有基因的功能得到增强，但致病基因本身并未除去

(四)基因失活

将特定的反义核酸和核酶导入细胞，在转录和翻译水平阻断某些基因的异常表达，而实现治疗的目的。

5肿瘤的基因治疗主要有哪两个策略

1基因置换，以正常基因替代缺陷基因，突变的基因在其原位得到更正。

2基因补偿，把正常基因导入人体内并表达以缺陷基因的功能，但致病基因本身并未得到改变，如腺苷脱氨酶缺乏症和乙型血友病采用此策略。

3基因失活，将反义寡核苷酸或反义RAN导入细胞已达到抑制有害基因一场表达。如K-RAS的反义寡核苷酸治疗小细胞肺癌。

4免疫基因治疗，倒入能使机体产生抗病毒或抗肿瘤免疫力的基因以达到治疗目的。

5活化前体药物性基因治疗，向瘤细胞中导入一种基因，其基因产物为一种酶，它可将无细胞毒的药物前体转化为毒性代谢产物，将细胞杀死，此种基因也称为自杀基因

6耐药基因治疗：为提高机体耐受肿瘤化疗药物能力，将产生抗药物毒性的基因导入人体细胞，

三、生物能源

一、生物能源的背景

自远古时代及至近代，人们在生活生产中广泛使用矿物能源，如煤、石油、天然气等资源，也因此使人们步入现代化的进程之中。但是，随着世界人口的增多，工业化的进一步发展，人类虽然比以往任何时代都发展的迅速，但是这种进步也不可避免的伴随着环境的破坏以及资源的枯竭。特别是资源方面的枯竭更为迅速，其导致的结果页更为可怕。所以，能否在这些矿产资源耗尽之前找到用以替代他们的新能源，成了人类能否在地球上继续生存的关键问题。一直以来，人们倾向于风能、潮汐能、核能等这些能源。但是，人们也认识到这些能源有靠不住的时候。切诺贝尔核电站以及日本的福岛核电站的爆炸，期间核泄漏至今仍使人们心有余悸。而风能、潮汐能等又不稳定，因此，人们想到了生物能源。对生物能源的开发利用与研究，越来越得到人们的高度重视。

二、生物能源的定义

生物能源是一种绿色能源,是指从生物质得到的能源,它是人类最早利用的能源.古人钻木取火,伐薪烧炭,实际上就是在使用生物能源.

“万物生长靠太阳”，生物能源是从太阳能转化而来的，只要太阳不熄灭，生物能源就取之不尽。其转化的过程是通过绿色植物的光合作用将二氧化碳和水合成生物质，生物能的使用过程又生成二氧化碳和水，形成一个物质的循环，理论上二氧化碳的净排放为零。生物能源是一种可再生的清洁能源，开发和使用生物能源，符合可持续的科学发展观和循环经济的理念。因此，利用高新技术手段开发生物能源，已成为当今世界发达国家能源战略的重要内容。

但是通过生物质直接燃烧获得的能量是低效而不经济的.随着工业革命的进程,化石能源的大规模使用,使生物能源逐步被煤和石油天然气为代表的化石能源所替代.但是,工业化的飞速发展,化石能源也被大规模利用,产生了大量的污染物,破坏了自然界的生态平衡,为了进行可持续发展,以及

化石能源的弊端日益显现,生物能源的开发和利用又被人们所侧重。

三、生物能源的分类

(1)、农林废弃物包括农业废弃物和林业废弃物。农业废弃物指的是农作物收获时农田中产生的残余物，，可以利用的有谷物、根茎作物和甘蔗残余物等。林业废弃物指的是木材加工部门从原材料制造各种木质一次制品时产生的废物，以及木材利用部门以一次制品为原料形成建筑物等二次产品时产生的废物。

(2)、有机污水：有机污水指的是丰富有机物质的排放废水，其中包括工业污水、农业污水以及生活污水等。由于清洁、高效、可再生等突出特点，氢气作为能源日益受到人们的重视。目前制取氢气的的方法有：水电解法、热化学法、光

电化学法、等离子化学法、生物制氢法。从生物制氢的的成本角度考虑，利用这些单一基质制取氢气的费用比较高，而利用工农业有机废水等廉价的复杂基质来制取氢气，能使废物质得到资源化处理，降低它的生产成本。利用混合菌种产氢技术逐步成熟，并取得了较大成果。

(3)、禽畜粪便：禽畜粪便也是一种重要的生物质能源。除在牧区有少量的直接燃烧外，禽畜粪便主要是作为沼气的发酵原料。中国主要的禽畜是鸡、猪和牛，根据这些禽畜品种、体重、粪便排泄量等因素，可以估算出粪便资源量。

(4)、生活垃圾：城镇生活垃圾主要是由居民生活垃圾，商业、服务业垃圾和少量建筑垃圾等废弃物所构成的混合物，成分比较复杂，其构成主要受居民生活水平、能源结构、城市建设、绿化面积以及季节变化的影响。中国大城市的垃圾构成已呈现向现代化城市过渡的趋势，有以下特点：一是垃圾中有机物含量接近1/3甚至更高；二是食品类废弃物是有机物的主要组成部分；三是易降解有机物含量高。目前中国城镇垃圾热值在4.18兆焦/千克(1000千卡/千克)左右。

四、生物能源的技术

生物质能源技术就是把生物质转化为能源并加以利用的技术，按照生物质的特点及转化方式可分为固体燃料生产技术、液体燃料生产技术、气体燃料生产技术。固体生物燃料技术包括生物质成型技术、生物质直接燃烧技术和生物质与煤混烧技术，是广泛应用且非常成熟的技术，生物质常温成型技术代表着固体生物质燃料的发展趋势；生物液体燃料可以替代石油作为运输燃料，不仅能解决能源安全问题，还有利于减少温室气体排放，还可以作为基本有机化工原料，代表着生物能源的发展方向，液体生物燃料包括燃料乙醇、生物柴油、生物质经气化或液化过程再竟化学合成得到的生物燃油（Biomass to Liquid Fuel）；气体生物燃料包括沼气、生物质气化、生物质制氢等技术，工业化生产沼气以及沼气净化后作为运输燃料（Gas to Liquid Fuel）是近期内发展气体生物燃料的现实可行技术。

五、生物能源意义及前景

生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分，到下世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40％以上。目前人类对生物质能的利用，包括直接用作燃料的有农作物的秸秆、薪柴等；间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等，它们通过微生物作用生成沼气，或采用热解法制造液体和气体燃料，也可制造生物炭。生物质能是世界上最为广泛的可再生能源。据估计，每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达1440～1800亿吨( 干重)，其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3～8倍。但是尚未被人们合理利用，多半直接当薪柴使用，效率低，影响生态环境。现代生物质能的利用是通过生物的厌氧发酵制取甲烷，用热解法生成燃料气、生物油和生物炭，用生物质制造乙醇和甲醇燃料。生物质能的利用主要有直接燃烧、热化学转换和生物化学转换等3种途径。生物质的直接燃烧在今后相当长的时间内仍将是我国生物质能利用的主要方式。当前改造热效率仅为10%左右的传统烧柴灶，推广效率可达20%-30%的节柴灶这种技术简单、易于推广、效益明显的节能措施，被国家列为农村新能源建设的重点任务之一。生物质的热化学转换是指在一定的温度和条件下，使生物质汽化、炭化、热解和催化

液化，以生产气态燃料、液态燃料和化学物质的技术。生物质的生物化学转换包括有生物质-沼气转换和生物质-乙醇转换等。沼气转化是有机物质在厌氧环境中，通过微生物发酵产生一种以甲烷为主要成分的可燃性混合气体即沼气、乙醇转换是利用糖质、淀粉和纤维素等原料经发酵制成乙醇。最新的应用方法是：炭化得到木炭，可形成的产品如：木炭粉、木炭棒极其它形炭，深加工无烟佛香，活性炭，炭雕。

目前，生物质能技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一，受到世界各国政府与科学家的关注。许多国家都制定了相应的开发研究计划，如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等，其中生物质能源的开发利用占有相当的比重。目前，国外的生物质能技术和装置多已达到商业化应用程度，实现了规模化产业经营，以美国、瑞典和奥地利三国为例，生物质转化为高品位能源利用已具有相当可观的规模，分别占该国一次能源消耗量的4％、16％和10％。在美国，生物质能发电的总装机容量已超过10000兆瓦，单机容量达10～25兆瓦；美国纽约的斯塔藤垃圾处理站投资2000万美元，采用湿法处理垃圾，回收沼气，用于发电，同时生产肥料。巴西是乙醇燃料开发应用最有特色的国家，实施了世界上规模最大的乙醇开发计划，目前乙醇燃料已占该国汽车燃料消费量的50％以上。