生物质谱

生物质谱分析法

质谱分析法（mass spectrometry）是将化合物形成离子和碎片离子，按质荷比（m/z）的不同进行分离测定，来进行成分和结构分析的一种方法。所得结果用质谱图(亦称质谱，Mass Spectrum)表示。根据质谱图提供的信息可以进行多种有机物及无机物的定性和定量分析、生物大分子的结构分析、样品中各种同位素比的测定及固体表面的结构和组成分析等。

生物质谱（Bio-mass spectrometry，Bio-MS）是用于生物分子分析的质谱技术。随着电喷雾电离（ESI）和基质辅助激光解吸电离（MAILDI）技术的完善和成熟，生物大分子的质谱分析才得以实现。创造这两项技术的美国人约翰.芬恩(JohnB.Fenn)和日本人田中耕一(Koichi.Tanaka)为此获得了2002年诺贝尔化学奖。近年来，随着人类基因组计划的实施和“组学”研究日益受到重视，生物质谱在生物分子的分析方面取得了突破性的进展，其技术水平不断提高，应用面不断扩大，为生命科学等领域提供了一种强有力的分析测试手段。本章主要讨论用于生物样品分析的质谱基本理论及其在生命科学中的应用。

质谱仪

质谱仪的工作原理

质谱仪是利用电磁学原理，使带电的样品离子按质荷比进行分离的装置。离子电离后经加速进入磁场中，其动能与加速电压及电荷z有关，即

m/z = 2U/v2

其中z为离子的电荷，U为加速电压，m为离子的质量，v为离子初加速后的运动速度。具有速度v的带电粒子进入质谱分析器的电磁场中，根据所选择的分离方式，最终各种离子按质荷比（m/z）的不同实现分离。

质谱仪的基本结构

一、真空系统

质谱仪的离子产生及经过系统必须处于高真空状态(离子源真空度应达1.3×10-4 - 3×10-5 pa，质量分析器中应达1.3×10-6 pa)。若真空度过低，则会造成离子源灯丝损坏、本底增高、副反应过多，从而使图谱复杂化、干扰离子源的调节、加速极放电等问题。一般质谱仪都采用机械泵预抽真空后，再用高效率扩散泵连续地运行以保持真空。

图5.1 质谱仪的构成

二、进样系统

进样系统的目的是高效重复地将样品引入到离子源中并且不能造成真空度的降低，而将样

品导入离子源的方法决定于样品的物理性质，如熔点、蒸气压等。一般质谱仪都配有前两种进样系统以适应不同的样品需要。

（1）间歇式进样系统

（2）直接探针进样

（3）HPLC或CE进样

三、电离源

质谱仪中产生离子的装置称为离子源(ion source)。电离源的功能是将进样系统引入的气态样品分子转化成离子。由于离子化所需要的能量随分子不同差异很大，因此，对于不同的分子应选择不同的离解方法。通常称能给样品较大能量的电离方法为硬电离方法，而给样品较小能量的电离方法为软电离方法。

表5.1 质谱技术中的几种离子源

离子化方式简称离子化源应用年代

电子轰击离子化(Electron Bombardment Ionization) EI 高能电子1920

化学电离(Chemical Ionization) CI 试剂离子1965

场电离(Field Ionization) FI 高电势电极1970

场解吸(Field Desorption) FD 高电势电极1969

快原子轰击(Fast Atom Bomba r dment) FAB 高能电子1981

二次离子质谱(Secondary Ion MS) SIMS 高能离子1977

激光解吸(Laser Desorption) LD 激光束1978

电流体效应离子化(Electrohydrodynamic Ionization) EH 高场1978

热喷雾离子化(Thermospray Ionization) TS 荷电微粒能量1985

电喷雾离子化(Electrospray Ionization) ESI 荷电微粒能量1984

大气压化学电离(Atmospheric Pressure Chemical Ionization ) APCI 气态化学反应1984

1. 基质辅助激光解吸离子化(Matrix Assisted Laser Desorption Ionization，MALDI)

在MALDI中，激光的能量大量消耗于晶格扰动中，并不是直接作用于生物大分子使之裂解，因此是一种非常温和的离子化方法，通常只给出分子离子（或准分子离子）峰。图5.2为MALDI工作原理图。

图5.2 MALDI工作原理图

MALDI-MS通常用飞行时间（time of flight。TOF）检测器作为质量分析器，构成的仪器称为基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱，（MALDI-TOF-MS）。飞行时间检测器的质量分析范围大，从几百Da到100 kDa。

基质的具体作用包括以下几方面：①从激光束吸收激光能量并转变为凝聚相的激发能，导致相崩溃（至少是样品表面分子层）；②基质对于样品分子是大大过量的，因此基质包围样品分子，使之相互隔离，限制聚集体的形成，避免聚集体大分子对解吸和分析的影响；③促进样品分子的离子化过程。

一般认为质子转移和碱金属离子加合是（准）分子离子形成的主要过程。除了（准）分子离子之外，在MALDI-TOF的图谱还可见到下列离子：①在高质量区，可见到样品分子与碎片离子的加合物离子，可能是由气相离子-分子反应形成；②多电荷离子，是因大分子不同部位分别带上电荷所致；③离子化的缔合分子，是由于多肽和蛋白质分子在溶液中发生缔合作用，缔合物可能保存下来并作为单个粒子解吸。

图5.3 肌钙蛋白MALDI质谱图

图5.3是肌钙蛋白MALDI质谱图，从图中可以看到基质峰较小，而其分子离子峰[M+H]+和[M+2H]2+峰对应的m/z分别为18010.1和9005.3

MALDI-TOF谱图中，主要信号是完整的分子离子峰，因此单电荷分子离子峰占主要地位，随着分析量增加，双电荷离子相对丰度增加，并出现多电荷离子。基质信号出现在低质量范围（500—1000 Da），它们有准分子离子和一些特别碎片峰，还有光化学反应产生的加合离子。不同基质在低质量区出现分子离子信号的强度不同，条件好时甚至不出现基质峰。

在MALDI-TOF质谱中，蛋白质的质子化正离子和去质子化负离子都可检测，正离子谱和负离子谱强度相似。从质子化分子上丢失小的中性分子（如H2O，NH3，HCOOH）所获得的碎片离子通常较弱，且大分子量蛋白质和小肽裂解方式不同。大蛋白质通常丢失一些小的中性基团，并给出一些低强度不易解释的碎片峰，而小肽通常发生骨架裂解。准分子离子峰在高质量区常伴随一些分析物与基质的加合离子峰，这种现象随蛋白质分子分子量增加而明显。这些加合离子可能是光化学作用产物，强度因基质而异。

2. 电喷雾离子化(Electrospray ionization，ESI)

图5.4 电喷雾电离原理示意图

四、质量分析器(mass analyzer)

1. 飞行时间（Time of Flight，TOF）分析器

图5.6 线性TOF原理

2. 四极滤质器（Quadrupole Mass Filter）

图5.7 四极杆质量分析器

3. 离子阱(ion trap)

图5.9 离子阱分析器

五、检测与记录

质谱仪常用的检测器有法拉第杯(Faraday Cup)、电子倍增器及闪烁计数器、照相底片等。质谱仪的主要性能指标

一、质量范围(mass range)

是指质谱仪能够测量的离子质量范围，通常用最小和最大离子的离子质量表示。离子质量通常采用相对原子质量单位（relative atomic mass）进行度量。

二、分辨率(resolution，R)

分辨率是指仪器能分离相邻两质谱峰的能力。若将强度近似相等、质量分别为m1和m2的两个相邻峰恰好分开，则质谱仪的分辨率定义为：

R＝m1/(m2-m1) ＝m1/△M

图5.11 质谱分辨率

三、灵敏度(sensitivity)

灵敏度是仪器记录所产生的峰信号强度与所用样品量之间关系的度量。质谱仪的灵敏度有绝对灵敏度、相对灵敏度和分析灵敏度等几种表示方法。绝对灵敏度是指仪器可以检测到的最小样品量；相对灵敏度是指仪器可以同时检测的大组分与小组分含量之比；分析灵敏度则指输入仪器的样品量与仪器输出的信号之比。

四、质量准确度（mass accuracy）

质量准确度又称质量精度，即离子质量实测值M 与理论值M0的相对误差：

质量精度= ∣M－M0∣/m×106(ppm)（m为离子质量数的整数）仪器的质量精度一般应小于10 ppm。

四、扫描速度

指质量分析器在10倍质量范围内（如60～600）扫描所需的时间。用s 十倍-1或u s-1表示。通常扫描速度为0.1～1.5 s 十倍-1。目前, Q-MS 的扫描速度可快至2000～5000 u s-1。

五、线性范围

MS 线性范围一般为102～104。

质谱联用技术

色谱一质谱联用技术

气相色谱-质谱联用

液相色谱-质谱联用

图5.13 LC--MS接口图

色谱-质谱联用技术提供的信息

（1）总离子流色谱图（t o t a l i o n c u r r e n t c h r o m a t o g r a m，TIC）

（2）质量色谱图（m a s s c h r o m a t o g r a m，MC）

（3）选择离子监测图（s e l e c t i v e i o n m o n i t o r i n g，SIM）

质谱/质谱联用技术-----串联质谱法

第一台质谱仪起类似于GC或LC的作用，用于分离复杂样品中各组分的分子离子，这些离子依次导入第二台质谱仪中，从而产生这些分子离子的碎片质谱。一般质谱仪Ⅰ采用软电离技术产生分子离子或质子化分子离子[M+H]+。为了获得这些分子离子的质谱，将它们分别导入一碰撞室(field free collision chamber)中，使其与He分子在1.33×(10-1～10-2) pa(10-3~10-14 Torr)压力下碰撞活化而产生类似电子轰击源产生的碎片，再用质谱仪Ⅱ进行扫描。这种应用称为子离子串联质谱分析(Daughter Ion Tandem Mass Spectrometry)。

另一种MS—MS方法为母离子串联质谱分析(Parrent Ion Tandem Mass Spectrometry)。此方法中，质谱仪Ⅱ用于子离子监测，而质谱仪I进行扫描。这种方法可用于分析鉴定产生相同子离子质谱的一类化合物。

生物质谱的应用

生物质谱在蛋白质和多肽研究中的应用

一、相对分子质量测定

相对分子质量是蛋白质、多肽、核酸、寡糖与多糖最基本的物理参数之一，是蛋白质、多肽识别与鉴定中首先需要测定的参数，也是基因工程产品申报新药的重要数据之一。分子量正确与否往往代表着所测定的蛋白质结构正确与否或者意味着一种新蛋白质的发现。生物质谱可测定生物大分子分子量高达400kDa，准确度高达0.1％～0.001％，远远高于目前常规应用的SDS电泳与高效凝胶色谱技术。

二、肽谱测定

获得肽谱的方法有SDS-PAGE、HPLC、CE、MS

等。通过MS获得的肽谱又称为肽质量指纹谱

（peptide mass fingerprint，PMF），它是将蛋白

质经酶解后得到的肽混合物进行质谱分析，给

出全部肽段的准确质量，结合蛋白质数据库检

索，可实现对蛋白质的快速鉴别和高通量筛

选，已成为目前蛋白质组学研究必不可少的重

要技术手段。

图5.15 胶上酶解蛋白质MALDI-TOF肽谱

标有“*”的峰表示在数据库检索中匹配的峰

三、肽序列测定技术

串联质谱技术可直接测定肽段的氨基酸序列，从一级质谱产生的肽段中选择母离子，进人二级质谱，经惰性气体碰撞后肽段发生裂解，由所得到的各离子碎片的质量数差值推定肽段序列，再通过数据库搜索鉴定蛋白质。

四、巯基和二硫键定位

利用碘乙酰胺、4—乙烯吡啶、2—巯基苏糖醇等试剂对蛋白质进行烷基化和还原烷基化，结合蛋白酶切、肽谱技术，利用生物质谱的准确分子量测定，可实现对二硫键和自由巯基的快速定位与确定。

五、蛋白质翻译后修饰

蛋白质翻译后修饰(PTM) (如磷酸化和糖基化)决定着蛋白质的定位、活性和功能，同时又在控制细胞功能执行过程中扮演主要角色。由于特定类型的修饰会产生与理论质量数相差特定数值的肽段，如磷酸化会产生一个比理论质量数增加80Da(1Da＝1.66×10-27kg)的肽段，通过解析质谱测得肽段的质量数或碎片离子谱图，便可识别蛋白质翻译后修饰信息。常用研究翻译后修饰的手段是二维电泳—免疫印渍—质谱技术研究蛋白质磷酸化，或采用亲和技术提取修饰肽段，并用串联质谱鉴定修饰肽段，这种方式常用于研究蛋白质磷酸化或糖基化。

六、定量蛋白质组分析

为了在质谱分析的过程中实现对蛋白质差异的准确定量分析，一种被称为同位素编码亲和标签的技术(isotope-coded affinity tag，ICAT)获得了成功应用。其原理是首先利用一对分别含重元素和轻元素的试剂特异性标记成对蛋白质样品中的半胱氨酸，两种标记试剂的分子量相差8Da。当两种蛋白样品混合并酶切后，利用亲和色谱提取标记肽段，由于两种同位素标记状态的肽段在化学结构上完全相同，在色谱分离时的保留行为也类似，使得成对肽段在质谱上以8Da的形式共同出现，比较两个肽段强度，可以实现差异蛋白质组分析。除了体外标记的定量蛋白质组技术，采用细胞培养时原位15N标记技术，通过二维电泳技术和MALDI-TOF／MS 也可以实现差异定量蛋白质组分析。

七、蛋白质相互作用研究

蛋白质与其他生物分子相互作用在信号传导、免疫反应等生命过程中起重要作用。软电离技术的发展，促进了生物质谱在蛋白质复合物研究中的应用，目前已涉及了分子伴侣对蛋白折叠作用、蛋白／DNA复合物、RNA／多肽复合物、蛋白质-过渡金属复合物及蛋白—SDS加合物等多种类型的复合物的结构及结合位点的研究。

生物质谱在多糖结构测定中的应用

多糖的免疫功能是近年来研究的热点领域，其结构的测定是功能研究的基础。多糖不像蛋

白质和核酸，其少数的分子即可由于连接位点的不同而形成复杂多变的结构，因而难以用传统的化学方法研究。生物质谱具备了测定多糖结构的功能，配以适当的化学标记或酶降解，可对多糖结构进行研究。采用MALDI-TOF-MS已对糖蛋白中的寡糖侧链进行了分析，包括糖基化位点、糖苷键类型、糖基连接方式以及寡糖序列测定等。与传统的化学方法相比，质谱技术具有操作简便、省时、结果直观等特点。

生物质谱在寡核苷酸和核酸分析中的应用

一、核酸的分子量测定

二、核酸测序质谱法

三、SNP的生物质谱分析

生物质谱在微生物鉴定中的应用

对于微生物全细胞蛋白成分的鉴定，可用MALDI-MS或ESI-MS对裂解细胞直接检测，测定其全细胞指纹谱，找出种间和株间特异保守峰作为生物标记(biomarker)，以此来进行识别。目的是通过大量指纹谱的测定，构建数据库，以实现对细菌等微生物的快速鉴定。

生物质谱在药物研究中的应用

一、药物先导化合物的筛选

二、早期药代动力学研究

三、药物代谢

其他应用

质谱在医用材料，如人造血、新型生物假肢、人造皮肤等研究中也有较大的潜在用途。最主要的是分析检测这些材料中活性物质的纯度、浓度及结构等，这是生物材料质量控制的重要依据之一。

生物质谱技术在蛋白质组学中的应用

生物质谱技术在蛋白质组学中的应用（北京大学药学院杨春晖学号：10389071）一、前言[1，2] 基因工程已令人难以置信的扩展了我们关于有机体DNA序列的认识。但是仍有许多新识别的基因的功能还不知道，也不知道基因产物是如何相互作用从而产生活的有机体的。功能基因组试图通过大规模实验方法来回答这些问题。但由于仅从DNA序列尚不能回答某基因的表达时间、表达量、蛋白质翻译后加工和修饰的情况、以及它们的亚细胞分布等等，因此在整体水平上研究蛋白质表达及其功能变得日益显得重要。这些在基因组中不能解决的问题可望在蛋白质组研究中找到答案。蛋白质组研究的数据与基因组数据的整合，将会在后基因组研究中发挥重要作用。目前蛋白质组研究采用的主要技术是双向凝胶电泳和质谱方法。双向凝胶电泳的基本原理是蛋白质首先根据其等电点，第一向在pH梯度胶内等电聚焦，然后转90度按他们的分子量大小进行第二向的SDS-PAGE分离。质谱在90年代得到了长足的发展，生物质谱当上了主角，蛋白质组学又为生物质谱提供了一个大舞台。他们中首选的是MALDI-TOF，其分析容量大，单电荷为主的测定分子量高达30万，干扰因素少，适合蛋白质组的大规模分析。其次ESI为主的LC-MS 联机适于精细的研究。本文将简介几种常用的生物质谱技术，并着重介绍生物质谱技术在蛋白质组学各领域的应用。二、生物质谱技术[3，4] 1．电喷雾质谱技术（ESI）[5] 电喷雾质谱技术( Electrospray Ionization Mass Spectrometry , ESI - MS) 是在毛细管的出口处施加一高电压,所产生的高电场使从毛细管流出的液体雾化成细小的带电液滴,随着溶剂蒸发,液滴表面的电荷强度逐渐增大,最后液滴崩解为大量带一个或多个电荷的离子,致使分析物以单电荷或多电荷离子的形式进入气相。电喷雾离子化的特点是产生高电荷离子而不是碎片离子, 使质量电荷比(m/ z)降低到多数质量分析仪器都可以检测的范围,因而大大扩展了分子量的分析范围,离子的真实分子质量也可以根据质荷比及电荷数算出。 2．基质辅助激光解吸附质谱技术（MOLDI）[5-7] 基质辅助激光解析电离（MOLDI）是由德国科学家Karas和Hillenkamp发现的。将微量蛋白质与过量的小分子基体的混合液体点到样品靶上，经加热或风吹烘干形成共结晶，放入离子源内。当激光照射到靶点上时，基体吸收了激光的能力跃迁到激发态，导致蛋白质电离和汽化，电离的结果通常是基体的质子转移到蛋白质上。然后由高电压将电离的蛋白质从离子源转送到质量分析器内，再经离子检测器和数据处理得到质谱图。TOF质量分析器被认为是与MALDI的最佳搭配，因为二者都是脉冲工作方式，在质量分析过程中离子损失很少，可以获得很高的灵敏度。TOF质量分析器结果简单，容易换算，蛋白质离子在飞行管内的飞行速度仅与他的(m/z)-1/2成正比，因此容易通过计算蛋白质离子在飞行管内的飞

生物技术发展

学高身正明德睿智云南省唯一的省属重点师范大学学校：云南师范大学学院：生命科学学院专业：生物科学10级B班姓名：学号：学制: 四年

浅谈现代生物技术发展历史摘要：现代生物技术是通过生物化学与分子生物学的基础研究而快速发展起来的。医药生物技术起步最早、发展最快，目前世界已有2000多家生物技术公司，其中70%从事医药产品的开发。生物技术工业总体日趋成熟，正在由风险产业变成以商业为动力，以市场为中心的产业。应用生物技术已有可能产生几乎所有的多肽和蛋白质，基因工程技术的应用已使新药研究方法和制药工业的生产方式发生重大变革。关键字：现代生物技术历史现状研究导言科学家们认为，20世纪的科学技术是以物理学和化学的成就占主导地位，而21世纪的科学技术是以生物学的成就占主导地位。21世纪称为生命科学的世纪，生物技术称为21世纪的朝阳产业。生命科学的新发现，生物技术的新突破，生物技术产业的新发展将极大地改变人类及其社会发展的进程。在生物技术领域取得的突破性进展可以彻底消除营养不良，改善食品的生产方式，消除各种污染，延长人类寿命，提高生命质量等。一些成果还可以帮助人类加速植物和动物的人工进化以及改善生态环境对人类的影响等。一．分类生物技术的发展可分为三个阶段，即传统生物技术、近代生物技术和现代生物技术。（一）传统生物技术阶段指19世纪末到20世纪30年代前，以发酵产品为主干的工业微生物技术体系。这一时期的生物技术主要是通过微生物的初级发酵来生产食品，其应用仅仅局限在化学工程和微生物工程的领域，通过对粗材料进行加工、发酵和转化来生产纯化人们需要的产品，如乳酸、酒精、面包酵母、柠檬酸和蛋白酶等。（二）近代生物技术阶段近代生物技术是以20世纪4O年代抗菌素的提取，50年代氨基酸的发酵到60年代酶制剂工程为线索，仍以微生物发酵技术为技术特征的。这一时期抗生素工业、氨基酸发酵和酶制剂工程相继得到发展，细胞工程相关技术日臻完善，但从技术特征上看还不具备高新技术诸要素，因此只能被视为近代生物技术。（三）现代生物技术阶段现代生物技术以20世纪70年代DNA重组技术的建立为标志，以世界上第一家生物技术公司——Gene-Tech的诞生（1976）年为纪元。此后，越来越多的科学

生物质谱技术

生命科学被誉为２１世纪的最前沿科学之一，随着人类第一张基因序列草图的完成和发展，生命科学的研究也将进入一个崭新的后基因组学，即蛋白质组学时代。正如基因草图的提前绘制得益于大规模全自动毛细管测序技术一样，后基因组研究也将会借助于现代生物质谱技术等得到迅猛发展。本文拟简述生物质谱技术及其在生命科学领域研究中的应用。１．质谱技术质谱（ＭａｓｓＳＰｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）是带电原子、分子或分子碎片按质荷比（或质量）的大小顺序排列的图谱。质谱仪是一类能使物质粒子高化成离子并通过适当的电场、磁场将它们按空间位置、时间先后或者轨道稳定与否实现质荷比分离，并检测强度后进行物质分析的仪器。质谱仪主要由分析系统、电学系统和真空系统组成。质谱分析的基本原理用于分析的样品分子（或原子）在离子源中离化成具有不同质量的单电行分子离子和碎片离子，这些单电荷离子在加速电场中获得相同的动能并形成一束离子，进入由电场和磁场组成的分析器，离子束中速度较慢的离子通过电场后偏转大，速度快的偏转小；在磁场中离子发生角速度矢量相反的偏转，即速度慢的离子依然偏转大，速度快的偏转小；当两个场的偏转作用彼此补偿时，它们的轨道便相交于一点。与此同时，在磁场中还能发生质量的分离，这样就使具有同一质荷比而速度不同的离子聚焦在同一点上，不同质荷比的离子聚焦在不同的点上，其焦面接近于平面，在此处用检测系统进行检测即可得到不同质荷比的谱线，即质谱。通过质谱分析，我们可以获得分析样品的分子量、分子式、分子中同位素构成和分子结构等多方面的信息。质谱技术的发展质谱的开发历史要追溯到２０世纪初Ｊ．Ｊ．Ｔｈｏｍｓｏｎ创制的抛物线质谱装置，１９１９年Ａｓｔｏｎ制成了第一台速度聚焦型质谱仪，成为了质谱发展史上的里程碑。

光电技术在生物医学中的应用一现状与发展

论文题目：光电技术在生物医学中的应用——现状与发展学院专业名称班级学号学生 2013年12月19日

摘要：简要介绍光电技术在生物医学应用中的发展概况，从基因表达与蛋白质——蛋白质相互作用研究方面，重点讨论了生物分子光子技术的特点与优势，阐明基于分子光学标记的光学成像技术是重要的实时在体监测手段，最后简要讨论了医学光学成像技术在组织功能成像和脑功能成像中的应用原理。关键词：光电技术，医学诊断与治疗，分子光子学，医学成像

1.生物医学光子学发展简介光电技术在生物医学中的应用实质上就是生物医学光子学的研究畴。生物医学光子学是近年来受到国际光学界和生物医学界广泛关注的研究热点。在国际上一般称为生物医学光子学或生物医学光学。光子学以量子为单位，研究能量的产生、探测、传输与信息处理。光子技术在生物与医学中的应用即定义为生物医学光子学，其相应产业涉及人类疾病的诊断、预防、监护、治疗以及保健、康复等。研究容包括:光子医学与光子生物学，X-射线成像，MRI ，PET等。近年来，生物医学光子学在生物活检、光动力治疗、细胞结构与功能检测、对基因表达规律的在体观测等问题上取得了可喜研究成果，目前正在从宏观到微观多层面上对大脑活动与功能进行研究。美国《科学》杂志在最近儿年已发表相关论文近20篇。随着光子学技术的发展，生物医学光子学将在多层次上对研究生物体特别是人体的结构、功能和其他生命现象产生重要影响。在国际上已经成立了国际生物医学光学学会(International Biomedical Optics Society)，简称IBOS。IBOS每年与国际光学工程学会(SPIE)联合举办学术会议。国外学术交流方面，作为生物医学工程和光学工程领域重要国际会议的“生物医学光学国际学术研讨会”(International BiomedicalOptics Symposium，简称BIOS)每年在美国和欧洲各举办一次。在国，国家自然科学基金委员会生命科学部与信息科学部联合发起并承办的全国光子生物学与光子医学学术研讨会已经举办了六届。在第六届学术会议上发表学术论文75篇，论文摘要27篇。从光电技术(或光子技术)在生物医学中的应用现状可以看到，光子医学与光子生物学的研究和应用围是广泛而且深入的，并正在形成有特色的学科和产业。例如，由于生物超微弱发光与生物体的细胞分裂、细胞死亡、光合作用、生物氧化、解毒作用、肿瘤发生、细胞和细胞间的信息传递与功能调节等重要的生命过程有着密切的联系，基于生物超微弱发光的生物光子技术在肿瘤诊断、农业、环境监测、食品监测和药理研究等方面己经得到应用。下面主要从生物分子光子技术和医学光学成像技术两个方面介绍当前的研究现状与发展趋势。

现代生物技术的应用与展望

现代生物技术的应用与展望姓名：班级：学号：摘要：参阅大量文献资料对近年来生物技术在农业、医药业、社会科学等中的应用进展进行了综述。从改革传统农业结构，解决食品短缺问题的应用、深入基因研究，解决健康长寿问题、运用现代生物技术，解决环境污染问题等内容出发，指明了生物技术现代科学发展中的应用前景。关键词：生物技术基因医学健康农业 Abstract: a large number of literature on recent biotechnology in agriculture, medicine and industry, social science and application were reviewed in this paper. From the reform of traditional agriculture structure, to solve food shortage problem, in-depth application of genetic research, solve the longevity and health problems, use of modern biological technology, solve the problem of environmental pollution and other content, pointed out the biological technology of modern science and application prospects. 现代生物技术也可称之为生物工程，是以重组DNA技术和细胞融合技术为基础，利用生物体(或者生物组织、细胞及其组分)的特性和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，以及与工程原理相结合进行加工生产，为社会提供商品和服务的—个综合性技术体系。其内容包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程。现代生物技术的诞生以2O世纪7O年代初DNA重组技术和淋巴细胞杂交瘤技术的发明和应用为标志，迄今已走过了30多年的发展历程。实践证明现代生物技术对解决人类面临的粮食、健康、环境和能源等重大问题方面开辟了无限广阔的前景，受到了各国政府和企业界的广泛关注，与微电子技术、新材料技术和新能源技术并列为影响未来国计民生的四大科学技术支柱，是2l世纪高新技术产业的先导。可以预测，生物技术的应用与发展将导致生产体系与经济结构的飞跃变化，甚至可能引发一次新的工业革命，对人类社会的生产、生活各方面必将产生全面而深刻的影响。 1 改革传统农业结构，解决食品短缺问题现代生物技术在农业中最突出的应用是利用转基因技术，将目的基因导入动、植物体内，对家畜、家禽及农作物进行品种改良，从而获得高产、优质、抗病虫害的转基因动植物新品种，达到充分提高资源利用效率，降低生产成本的目的。经过长期不断的努力，现代农业生物技术已取得重大突破，不仅从根本上改变了传统农作物的培育和种植，也为农业生产带来了新一轮的革命，并将在解决目前人类所面临的粮食危机、环境恶化、资源匮乏、效益衰减等方面发挥巨大作用。 1．1 提高农产品的产量与质量农作物病虫害是造成农业产量下降的主要原因之一，因而利用转基因技术把抗病、抗虫基因导入农作物中，使之可避免或减少病虫害。近年来，抗黄杆菌的水稻、抗除草剂的大豆、抗病毒病的甜椒、抗腐能力强与耐贮性高的番茄等转基因植物开始进入市场，提高了产量，增加了效益；根据人类的需要，还可把特定基因导入植物体，可达到改良农产品品质的目的，如高含量必需氨基酸的马铃薯，高蛋白质含量的大豆等；此外还可利用生物技术破坏水果细胞壁纤维酶，保证猕猴桃、桃、西红柿等水果成熟但不变软而提高水果的保鲜度，便于水果的运输。从1996年到2o02年，转基因农作物在全球的种植面积从170万ha扩大到5810万ha，即增加35倍，显示了现代农业生物技术强大的生命

生物质谱

生物质谱早期有机质谱主要用于测定普通的有机小分子，对多肽、蛋白质及其他生物大分子难测定。因：1．分子量太大 2．气化高温分解。 80年代后，发明了快原子轰击电离（FAB），电喷雾电离（ESI）和基质辅助激光解吸电离（MALDI）。生物大分子可转变成气相离子。产生了生物质谱。 Biomass Spectrometry 有机质谱的一般应用 1.有机化合物的分子量和结构测定 2.化学反应的鉴别和反应机理的研究 3.石油组分和添加剂的分析 4.化工原料和化工产品的分析 5.毒品分析和中毒病人中毒品的鉴定 6.空气、水和泥土有机污染物的分析 7.香料中组分分析 8.食品中维生素等组分、食油中组分的分析 9.染料、涂料的分析 10.有机聚合物的分析 11.酒中组分的分析 12.植物中有机组分的分析 13.粮食、蔬菜、水果农药残留物的分析 14.烟草中组分的分析 15.禽肉中一些激素的分析 1.天然药物结构测定，合成新药结构确证 2.新药中杂质、药物降解物分析，新药稳定性研究 3.药代动力学研究和药物代谢物结构分析 4.新药研究中组合化学库中组分的鉴定 5.多肽、蛋白质分子量的测定 6.多肽和重组蛋白一级结构的确定 7.多肽序列的测定 8.蛋白质变异体的检测 9.蛋白质中巯基测定和蛋白质中二硫键的指定 10.蛋白质翻译后修饰的测定 11.蛋白质高级结构的研究 12.生物分子非共价键相互作用的研究 13.未知蛋白质的鉴定和蛋白质组学研究 14.蛋白质复合物中组分的分析 15.寡核苷酸、DNA片段分子量测定 16.寡核苷酸序列分析 17.SNP研究 18.用模型识别软件快速鉴别微生物 19.结构免疫学研究中的应用 20.细胞生物学中的应用快原子轰击电离（FAB） 1981原理：在进样探头放样品，溶于底物（甘油或硫化甘油），惰性气体（Ar）电离后，加速，使之具有较高的动能，在原子枪(atom gun)内进行电荷交换反应：

生物技术的发展和应用

生物技术的发展和应用自2001年初，生物技术产业便显现出一片诱人的前景。人类基因组草图的即将完成，带动各生物技术的不断飚升。人们普遍认为这将导致医学与药物研究的繁荣，并会带来滚滚的财富。随着基因组测序的完成，许多科学家和投资者开始把目光投向生物技术向个学科的渗透，如今生物技术已经在芯片、医学等领域都取得丰硕的成果。下面对生物芯片、基因治疗及微生物的研究的基本问题作简单的介绍。（一）生物芯片 20世纪90年代初开始实施的人类基因组计划取得了人们当初意料不到的巨大进展，而由此也诞生了一项类似于计算机芯片技术的新兴生物高技术———生物芯片。生物芯片主要是指通过微加工和微电子技术在固体芯片表面构建微型生物化学分析系统，以实现对生命机体的组织、细胞、蛋白质、核酸、糖类以及其他生物组分进行准确、快速、大信息量的检测。目前常见的生物芯片分为三大类：即基因芯片、蛋白芯片、芯片实验室或称微流控芯片等。生物芯片主要特点是高通量、微型化和自动化。生物芯片上高度集成的成千上万密集排列的分子微阵列，能够在很短时间分析大量的生物分子，使人们能够快速准确地获取样品中的生物信息，检测效率是传统检测手段的成百上千倍。使用基因芯片分析人类基因组，可找出癌症、糖尿病由遗传基因缺陷引起疾病的致病的遗传基因。生物医学研究人员可以在数秒钟鉴定出导致癌症的突变基因。借助一小滴测试液，医生们能很快检测病菌对人体的感染。利用基因芯片分析遗传基因，可以使糖尿病的确诊率达到50％以上。生物芯片在疾病检测诊断方面具有独特的优势，它可以在一芯片上同时对多个病人进行多种疾病的检测。仅用极小量的样品，在极短时间，向医务人员提供大量的疾病诊断信息，这些信息有助于医生在短时间找到正确的治疗措施。对肿瘤、糖尿病、传染性疾病、遗传病等常见病和多发病的临床检验及健康人群检查，具有十分重要的应用价值。（二）基因治疗众里盼她千百度，如今，基因治疗已近走出实验室，进入实践阶段，如：癌症的基因治疗，肿瘤的基因治疗属于一种生物治疗手段，是一大类治疗策略的总称。根据治疗机理不同，目前至少可以分为以下几方面：（1）免疫基因治疗：指的是通过基因修饰的瘤苗或抗原呈递细胞体回输，或者免疫基因的直接体导入，激发或增强人体的抗肿瘤免疫功能，达到治疗肿瘤的目的，它也是一大类治疗的总称。治疗基因包括肿瘤相关抗原基因、细胞因子基因或者MHC基因等。（2）抑癌基因治疗：抑癌基因的失活是肿瘤发生过程中重要的分子事件，研究证明，体导入野生型抑癌基因，替代缺失或异常的抑癌基因表达，可以达到抑制肿瘤细胞增殖的效果。目前研究较为深入的抑癌基因治疗主要运用P53、P16、RB基因等，其中又以P53基因应用最广泛，许多治疗方案已进入临床试验阶段。（3）反义癌基因治疗：癌基因是一类细胞增殖调控正信号基因，具有促使细胞增殖，阻止细胞分化的特点，癌基因的激活是肿瘤发生过程中另一重要的分子事件。通过人工合成的寡核苷酸与癌基因编码的mRAN互补结合，可以抑制mRNA

现代生物技术产业化发展的现状与趋势

现代生物技术产业化发展的现状与趋势摘要：综述了现代生物技术的发展现状，介绍了农业生物技术的疫苗、工业生物技术、医药生物技术及其在生物技术领域中的应用情况，介绍了生物技术领域重点攻关课题研究进展，展望了今后的发展方向。关键词：现代生物技术产业化现状与趋势 1 前言生物技术也称生物工程，它是在分子生物学基础上建立的、为创建新的生物类型或新生物机能的实用技术，是现代生物科学和工程技术相结合的产物。具体而言，生物工程技术包括转基因植物、动物生物技术、农作物的分子育种技术、医药生物技术、纳米生物技术、重要疾病的生物治疗等。当前，世界生物技术发展已进入大规模产业化的起始阶段，蓬勃兴起和迅猛发展的生物医药、生物农业、生物能源、生物制造、生物环保等领域，正在促使生物产业成为世界经济中继信息产业之后又一个新的主导产业[1]。现代生物技术以20世纪70年代DNA重组技术的建立为标志，以世界上第一家生物技术公司——Gene-Tech的诞生（1976）年为纪元[2]。此后，越来越多的科学家投身于分子生物学研究领域，并取得了许多重大的进展。至此，以基因工程为核心的技术上的革命带动了现代发酵工程、酶工程、细胞工程以及蛋白质工程的发展，形成了具有划时代意义和战略价值的现代生物技术。生物技术的最大特点是具有再生性，可以循环利用生物体为操作对象，在节约原材料和能源方面有巨大的潜力，而且投资少、周期短、经济效益大，并且没有污染。他是推动经济发展、社会进步的一项关键技术，在解决人类社会面临的一系列重大问题，如粮食、健康、环境和能源方面已经取得并将取得更大进展，对促进社会经济诸领域的发展有着不可估量的影响。 2 全球现代生物技术的发展现状产值继续增长 2013年，全球生物工程药品市场规模为2705亿美元，2014年增长至3051亿美元。基于疾病诊断和治疗对重组技术、医药生物技术以及DNA测序技术等的需求不断增加，全球生物技术市场预计以%的年复合增长率增长，至2020年全球

世界著名的质谱方面网站清单

世界著名的质谱方面网站清单质谱技术在蛋白鉴定等实验中具有不可忽视的作用，但是，目前的应用还不是特别广泛。那么，有问题了怎么解决呢?本文收集整理了相关的网站，包括世界著名的质谱学会、质谱研究组、质谱软件等。美国质谱学会(ASMS, American Association for Mass Spectrometry) https://www.360docs.net/doc/e615630235.html,/ 南非质谱协会(SAAMS) http://www.saams.up.ac.za/ 欧洲质谱学会(ESMS) https://www.360docs.net/doc/e615630235.html,/esms/ 岛津公司：Koichi Tanaka (2002年诺贝尔化学奖获得者) https://www.360docs.net/doc/e615630235.html,/about/nobel/ ***高纯度化学研究所 http://www1m.mesh.ne.jp/kojundo/e/index.htm ***质谱学会(MSSJ) http://www.mssj.jp/ 瑞典质谱学会(SMSS) http://www.smss.uu.se/ 瑞士质谱组(SGMS) http://www.sgms.ch/ 生物技术中的质谱仪器相关资源 https://www.360docs.net/doc/e615630235.html,/ 以色列巴依兰大学：化学系 http://www.biu.ac.il/ESC/ch/ 印度质谱学会(ISMAS) https://www.360docs.net/doc/e615630235.html,/ 英国表面分析论坛 https://www.360docs.net/doc/e615630235.html, 英国伦敦大学比克贝克学院生物与化学学院：分析科学研究小组 https://www.360docs.net/doc/e615630235.html,/~chm_tgc/ 英国曼彻斯特理工大学化学系：J. Philip Day的研究小组 https://www.360docs.net/doc/e615630235.html,/people/academic/jpd.html 英国质谱学会(BMSS) https://www.360docs.net/doc/e615630235.html,/index.html 质谱:Mass Spectrometry Database,American Academy of Forensic Sciences (免费) http://www.ualberta.ca/~gjones/mslib.htm

现代生物技术发展史

现代生物技术的发展姓名：王利新学号：学院：

摘要：现代生物技术是通过生物化学与分子生物学的基础研究而快速发展起来的。医药生物技术起步最早、发展最快，目前世界已有2000多家生物技术公司，其中70%从事医药产品的开发。生物技术工业总体日趋成熟，正在由风险产业变成以商业为动力，以市场为中心的产业。应用生物技术已有可能产生几乎所有的多肽和蛋白质，基因工程技术的应用已使新药研究方法和制药工业的生产方式发生重大变革。该文对现代生物技术在医药和基因工程现代化的应用进行了全面、深入的论述。【关键词】生物技术；医药；基因工程技术；率高近十几年来，在利用生物技术制取新药方面取得了惊人的成就，已有不少药物应用于临床。例如人胰岛素、人生长激素、干扰素、乙肝疫苗、人促红细胞生成素（Epo）、GM－集落刺激因子（GM－CSF）、组织溶纤酶原激活素、白细胞介素－2及白介素－11等。正在研究的有降钙素基因相关因子、肿瘤坏死因子、表皮生长因子等140多种。随着生物技术药物的发展，多肽与蛋白质类药物的研究与开发，已成为医药工业中一个重要的领域，同时给生物制剂带来了新的挑战。在实际应用中，基因工程药物受到一定限制，如口服应用时生物利用度低，会受到消化酶的破坏，在胃酸作用下不稳定，在体内半衰期较短等，因此只能注射给药或局部用药。为了克服这些缺陷，已开始改为合成这些天然蛋白质的较小活性片段，即所谓“多肽模拟”或“多肽结构域”合成，又叫“小分子结构药物设计”。这类药物可口服，有利于由皮肤、粘膜给药，用于治疗免疫缺陷症、HIV 感染、变态反应性疾病、风湿性关节炎等，其制造成本也更低。这种设计思想也已应用于多糖类药物、核酸类药物和模拟酶的有关研究。小分子药物设计属于第二代结构相关性药物设计，所设计的分子能替代原先天然活性蛋白与特异靶相互作用。在给药方式的研究方面，对注射用溶液和注射用无菌粉末（目前上市的多肽蛋白质类药物多为此种剂型），除了继续改进其稳定性外，还通过一些其他技术手段，研制出了化学修饰型、控释微球型和脉冲式给药系统。在非注射途径的给药系统，即包括鼻腔、口服、直肠、口腔、肺部给药方面也已取得重大进展。国内市场上主要有基因工程乙肝疫苗、干扰素、重组人白介素-2、G-CSF（增白细胞）、重组人红细胞生成素（EPO）等15种自己生产的基因工程药品。已经批准

现代生物技术在环境保护中的应用和前景(最新版)

( 安全论文 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改现代生物技术在环境保护中的应用和前景(最新版) Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.

现代生物技术在环境保护中的应用和前景 (最新版) 摘要：针对我国目前生态环境状况，论述了现代生物技术在治理环境污染，保护生态环境中的应用和发展前景。关键词：现代生物技术生态环境环境保护 1我国生态环境现状目前我国由于工业“三废”污染、农用化肥和农药的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染，严重的影响了我国的生态环境，使得水污染日益加剧，水资源严重短缺，全国600多个城市中已有一半城市缺水，农村则有8000万人和6000万头牲畜饮水困难；土壤污染严重，耕地面积锐减，近10年来每年流失的土壤总量达50亿t，土地荒漠化日益加剧；森林覆盖面积下降，草场退化，每年减少森林面积达2500万亩；人们的身体健康受到严重威胁，疾病发病率急

剧上升。因此，加大环境保护和环境治理力度，加快应用高新技术，如现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡，提高环境质量已成为环保工作者的工作重点。 2现代生物技术与环境保护现代生物技术是以DNA分子技术为基础，包括微生物工程，细胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用，而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20世纪80年代以来生物技术作为一种高新技术，已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视，发展十分迅猛。与传统方法比较，生物治理方法具有许多优点。（1）生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构，降解的产物以及副产物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度，这样既做到一劳永逸，不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。（2）利用发酵工程技术处理污染物质，最终转化产物大都是无

质谱技术在现代生物科学领域中的应用

质谱技术在现代生物科学领域中的应用（学院：生命科学与技术学院系别：生物工程专业班级：0902 姓名：刘佳）【摘要】随着科技的进步，现代生物学成为了科学家们的研究热点，研究的重心也由最初的细胞水平转移到蛋白质、分子、基因水平。因此质谱技术成为了现代生物学领域必不可少的研究手段。本文简要综述了质谱技术在蛋白质结构鉴定、蛋白质组学、后基因时代、抗原表位等研究中的应用。【关键词】质谱技术蛋白质组学抗原表位 Application of Mass-Spectrometric Technique in Modern Biological Terms (ACADEMY: Life Science and TechnologyDEPARTMENT: BioengineeringCLASS: 0902 NAME: Jia Liu) 【Abstract】With the progress of technology, modern biological has been a research hotspot, it now focuses on protein level, molecular level and genetic level from original cellular level. Thus, Mass-Spectrometric Technique becomes a requisite research measure in modern biological. This paper makes a brief summary of application of Mass-Spectrometric Technique in protein structure identification, proteomics, postgenomic era, epitope etc. 【Key words】Mass-Spectrometry proteomics epitope 1.1引言众所周知，21世纪被科学家及众多学者称为生命科学的世纪，随着科技的不断进步，在生物学领域不断的深入研究，人们看到了生物学对于人类社会以及整个生物界的影响都是巨大的，因此各国也加快了对生物学领域的研究。随着研究的不断深入，更多的先进技术被应用到生物学中，质谱技术便是这些先进技术中不可缺少的一项技术手段。质谱是带电粒子按质荷比大小顺序排列的图谱，最初主要用来测定元素或同位素的原子量，随着高性能质谱仪器的出现，质谱被越来越多地应用于生命科学研究的许多领域。以基质辅助激光解吸咐飞行时间质谱（MALDITOF）和电喷雾质谱（ESI）为代表的现代生物质谱技术，为蛋白质等生物大分子的研究提供了必要的技术手段。 1.2质谱技术在蛋白质结构研究中的应用 1.2.1 肽指纹图（peptide mass fingerprinting PMF）的测定 PMF测定是将未知蛋白质以特定的蛋白酶或化学水解的方法将蛋白质切成小的

生物技术及其在医药中的应用

生物技术及其在医药中的应用摘要：现代生物技术是70年代开始异军突起的高新技术领域，近一、二十年来发展极为神速，它与微电子技术，新材料和新能源技术并列成为影响未来国际民生的四大科学支柱，被认为是二十一世纪科学技术的核心。关键词：生物技术，医药，应用世界各国都看到生物技术正以其巨大的活力改变着传统的社会生产方式和产业结构，迅速向经济和社会各领域渗透和扩散，推动社会生产力的飞速发展并成为国与国之间，特别是大国之间竞争的主要手段之一。发达国家或国家集团为了争夺在世界经济上的主动地位，都把发展生物技术当作自己强国之道和新的国策，竞相制定和实施投资大，耗时长的生命科学与生物技术的发展计划，发展中的国家也相继制订计划，采取措施，组织研究与开发，以免在战略上失去机会。我国也己经采取了一系列重要措施施以加强生物技术的研究和开发，诸如推行“863”计划等足见其重视程度.生物技术学是最古老的技术，其历史几乎同少、类的文明史同时开始，随着科学技术的发展，特别是分子生物学的最新理论成就和当代尖端技术对生物技术的渗透，以及社会的需求，促使生物技术由传统技术转化为高新技术，它主要包括基因工程，细胞工程、酶工程和发酵工程，其对世界面临的重大问题—饥俄、疾病、能源及污染等—有可能提供解决办法。现代生物技术又是一项和医药产业结合极为密切的高新技术，它的发展已带给了某些医学基础学科的革命性变化，并为医药工业开辟了更为广阔的新领域。 1基因工程(亦称遗传工程)

基因工程是当代生物技术较为复杂，难度较大，也较有发展前途的一类。它包括体外基因工程(DNA体外重组)和体内基因工程(DNA体内重组)两种方式。当前人们所说的基因工程多半指的是体外基因工程。一般程序是取得所需的目的基因，将目的基因与载体连接，经过重组cDNA引入受体细胞(寄主细胞)并使目的基因的性状得以扩增并表达产生、们所需的蛋白质。这项技术经受了实践的考验，走向了成熟，不仅运用该技术本身取得了一批令人瞩目的技术成果和理论成果，而且在该技术渗透到其他生物技术中去的同时，也取得了为数众多，用途广泛、社会效益与经济效益均十分显著的成果。目前，医药基因工程产品研制和开发大约有70多种，尤其是美国在医药基因工程产品的研制与开发已进入产业化阶段，FAD已批准了十多种重组产品投放市场。我国自70年代末期开始部署基因工程的研究于今整个局面已经有了很大发展。据不完全统计.现在大约有不下20种基因工程产品在研究开发之中，其中干扰素已投放市场，乙型肝炎疫苗已进中试阶段。 2细胞工程细胞工程是由细胞培养和细胞融合两方面技术组成。1975年Kohler和涌lstein成功地创建了淋巴细胞杂交瘤技术，该技术被誉为免疫学的一次革命，是20世纪后20年内最重要的生物技术之一，它不但广泛地应用于改良和创新菌种，而且有效地用来开发单克隆抗体，杂合抗生素及其它生物技术医药产品。淋巴细胞杂交瘤技术是将体外不能长期生存的免疫细胞与在体外能迅速增殖的瘤细胞在聚乙二醉(PEG)作用下融合而产生杂交瘤细胞，所得的杂交瘤细胞承袭了两组亲代细胞的遗传特性，既保存了瘤细胞在体外迅速增殖传代能力，又继承了

浅谈生物技术的发展与展望

浅谈生物技术的认识与展望中国要在21世纪中叶实现三步走的战略目标，为中华民族的伟大复兴奠定强大的物质和文化基础，必须抓住新的科技革命的历史机遇，走超常规的道路，才能实现经济与社会的跨越式发展。农业生物技术必将在发展现代农业、建设社会主义新农村、实现可持续发展等重大问题上发挥中流砥柱的引领与支撑作用。 1前所未有的历史机遇 1.1基因组学带来深刻的科学革命人类、拟南芥和水稻等基因组测序与工作图谱的完成，在自然科学史上第一次将物质结构、功能及其相互作用转换为数字信息，产生了全新的学科生物信息学，提高了生命科学的研究效率，加速了其他物种物理图谱、精细全图、转录图和测序工作的进程，刺激了其他相关学科如计算机科学、材料科学等的发展，功能基因组学、生物信息学、基因芯片、蛋白质组学和代谢组学等前沿新学科的发展，使人类对生命的本质、生物进化与起源、生物的基因设计、人类的食物营养、寿命与健康控制等的认识进入一个新的时代。 1.2基因组学带来技术革命随着功能基因组学、生物信息学、基因芯片、蛋白质组学和代谢组学等的深入发展，基因组学革命以起爆的方式，正在带来一系列新的技术革命，产生一系列新的技术领域、技术平台、技术专利、知识产权、技术工艺、技术标准、生物量刚和新兴产业。 1.3基因组学带来研究方法和组织方式的革命基因组学的工业化、信息化、系统化、智能化、网络化、集约化和一体化等新的研究方法和组织方式，以及技术路线上大科学、大平台、大规模、高效率、高通量、长效性、大产业等鲜明的特点，正在带来生命科学传统研究方法、技术路线、组织方式的空前革命，并且演变成为研究、开发、产业发展一体化的生物经济发展新模式。 1.4基因组学带来新的产业革命和深远的社会革命一个基因创造一个产业，由基因革命诞生的生物经济正在与信息经济一样成为21世纪社会发展的主导力量之一。生物技术的应用不仅在农业领域，例如针对抗逆、抗病、抗旱、抗盐碱、抗寒、抗虫害、优质、高产等问题对农作物进行遗传设计和定向改良，并且在食物与营养、医疗与保健、信息与能源、环保与新材料开发等方面，产生巨大的潜在的商业利益和机会，带来难以估量的经济效益和社会效益，产生新的生产方式、生活方式和新的伦理、观念与文化，进而发生影响深远的人类社会革命。

基因工程(现代生物技术)应用前景与发展

基因工程的发展现状及前景摘要：从20世纪70年代初发展起来的基因工程技术，经过30多年来的进步与发展，已成为生物技术的核心容。许多科学家预言，生物学将成为21世纪最重要的学科，基因工程及相关领域的产业将成为21世纪的主导产业之一近年来随着生物工程技术的发展，许多基因工程抗体陆续问世。基因工程研究和应用围涉及农业、工业、医药、能源、环保等许多领域。关键字：基因工程；基因工程抗体；前景；现状；发展一、基因工程介绍 1、基本定义生物学家于20世纪50年代发现了DNA的双螺旋结构，从微观层面更进一步认识了人类及其他生物遗传的物质载体，这是人类在生物研究方面的一次重大突破。60年代以后，科学家开始破译生物遗传基因的遗传密码，简单地说，就是将控制生物遗传特征的每一种基因的核苷酸排列顺序弄清楚。在搞清楚某些单个基因的核苷酸排列顺序基础上，进而进行有计划、大规模地对人类、水稻等重要生物体的全部基因图谱进行测序和诠释。美国从1991年起，准备用15年时间完成人体基因组测序计划。[5] 基因工程（Genetic engineering）原称遗传工程。从狭义上讲，基因工程是指将一种或多种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体），使之按照人们的意愿遗传并表达出新的性状。因此，供体、受体和载体称为基因工程的三大要素，其中相对于受体而言，来自供体的基因属于外源基因。除了少数RNA病毒外，几乎所有生物的基因都存在于DNA结构中，而用于外源基因重组拼接的载体也都是DNA分子，因此基因工程亦称为重组DNA技术（DNA recombination）。另外，DNA重组分子大都需在受体细胞中复制

生物技术的发展和应用

生物技术的发展和应用 The manuscript was revised on the evening of 2021

生物分子的质谱分析

摘要：生物质谱因其高灵敏度、高准确度、快速、易于自动化等特点，质谱分析技术已经应用于化学、化工、环境、能源、医药、运动医学、刑侦科学、生命科学、材料科学等各个领域，在生命科学领域的应用和研究日益广泛。本文将阐述目前生物质谱技术的类型、原理以及在医学领域中的应用，进而分析质谱技术在未来发展的前景。该文综述了近年来生物质谱在蛋白质、核酸、糖类、药物代谢以及微生物检验等方面的应用及进展。关键字：质谱，生物质谱，生物分子，新技术，应用质谱(Mass Spect romet ry) 是带电原子、分子或分子碎片按质荷比(或质量) 的大小顺序排列的图谱。质谱仪是一类能使物质粒子离化成离子并通过适当的电场、磁场将它们按空间位置、时间先后或者轨道稳定与否实现质荷比分离,并检测强度后进行物质分析的仪器。质谱仪主要由分析系统、电学系统和真空系统组成。最初的质谱仪，主要是用来测定元素或同位素的原子量,但是随着离子光学理论的发展,质谱仪不断改进,其应用范围也在不断扩大。到20 世纪50 年代后期，其已广泛地应用于无机化合物和有机化合物的测定。现今,质谱分析的足迹已遍布各个学科的技术领域,在固体物理、冶金、电子、航天、原子能、地球和宇宙化学、生物化学和生命科学等领域，均有着广阔的应用。质谱技术在生命科学领域中的应用,更为质谱的发展注入了新的活力,形成了独特的生物质谱技术，促使质谱技术在生命科学领域获得广泛应用和发展。目前商业化的生物质谱仪，其离子化方式主要是：电喷雾电离方式和基质辅助激光解吸电离方式。电喷雾电离方式常采用四极杆质量分析器，其所构成的仪器称为电喷雾（四极杆）质谱仪（ESI-MS）。基质辅助激光解吸电离方式常用飞行时间作为质量分析器，所构成的仪器称为基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪（MALDI-TOF-MS）。ESI-MS 的特点之一是：它可以和液相色谱、毛细管电泳等现代化的分离手段联合使用，从而大大扩展了其在生命科学领域的应用范围，如在药物代谢、临床和法医学等方面的应用等；MALDI-TOF-MS的特点是对盐和添加物的耐受能力高，而且测样速度快，操作简单。此外，可用于生物大分子测定的质谱仪还有离子阱质谱和傅里叶变换离子回旋共振质谱等。而最近面市的最新型的生物质谱仪是液相色谱-电喷雾-四极杆飞行时间串联质谱仪与带有串联质谱功能的MALDI-TOF质谱仪，前者是在传统的电喷雾质谱仪的基础上，采用了飞行时间质量分析器来代替四极杆质量分析器，大大提高了仪器的分辨率、灵敏度和质量范围，其商品名有Q-TOF［4］和Q-STAR［3］等；后者是在质谱中加入了源后降解模式或碰撞诱导解离模式，从而使生物大分子的测序成为可能。生物质谱技术包括：电喷雾质谱技术（ESI），快原子轰击电离（FAB），基质辅助激光解吸电离（MALDI）。电喷雾质谱技术，是在毛细管的出口处施加一高电压,所产生的高电场，从而使从毛细管流出的液体，雾化成细小的带电液滴。随着溶剂的蒸发，液滴表面的电荷强度逐渐增大，最后液滴崩解为大量带一个或多个电荷的离子，致使分析物以单电荷或多电荷离子的形式，进入气相。适用于难汽化,极性强的大分子。需注意的是，FAB质谱图中会出现基质分子产生的相应的峰及基质分子与样品分子的结合峰。电喷雾电离（ESI）于1984年用于质谱。其原理是：样品溶液从毛细管出，电场、气流使成雾状带电液滴，蒸发，液滴变小，离子从液滴出来，通过锥孔，透镜进质谱仪。20世纪90年代中期，ESI出现纳喷雾离子源（nanoelectrospray ionization source）,纳升流速，分析灵敏度提高，且少至0.5uL的样品溶液可得到30min稳定喷雾，有充分机会进行质谱参数优化和许多串联质谱分析。基质辅助激光解吸电离（MALDI）可使热敏感或不挥发的化合物由固相直接得到离子。其原理是：混合物（样品加基质）真空下受激光照，基质分子能有效的吸收激光的能量，

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