生物技术综述
植物挥发物和昆虫行为的研究进展
摘要：概述植物挥发物的概念、种类及其对昆虫行为的影响, 分析植物挥发物与昆虫行为关系的应用研究现状, 提出存在的问题, 并展望其应用前景。
关键词：植物挥发物，昆虫，行为
近年来, 在化学生态领域中, 人们对生物间相互关系的形成进行了广泛的研究, 现已初步明确一些化学物质在这种关系中起着重要的作用。昆虫等动物通过释放和接受信息化合物，可为自身选择适宜的食物和产卵繁殖场所, 躲避和防御天敌,避免、减少竞争或在竞争中战胜对手等等。植物在生态系统食物链中属第一营养级, 是能量的初级生产者, 其它各营养级均有赖于它。为了克服无移动能力的限制, 又要满足繁衍子代的需要, 植物与昆虫间发生了极为密切的联系[32-34]。植食性昆虫通常利用寄主植物释放的挥发性物质寻找食物和产卵场所; 植物也可产生大量的次生性化学物质, 对前来取食的昆虫产生拒避或拒食作用[35]。还有一些植物次生性化学物质被植食性昆虫取食吸收后, 被作为植食性昆虫对天敌化学防御的
物质[5]。植物挥发物在植物与昆虫的协同进化过程中对昆虫行为产生了十分重要的影响, 并在害虫的及时、有效测报及其综合治理中发挥着十分重要的作用。因此了解主要害虫的寄主植物挥发物组分以及害虫发生期内非寄主植物挥发物组分，对于进一步研究作物间作控制害虫危害，以及研究植物源挥发物对昆虫信息素的增效作用及其增效机制,开发新型的害虫防治方法具有重要的科学意义。
1 植物挥发物的概念及种类
植物自然释放的挥发物植物自然释放的挥发物通常指一类分子质量小于250 u, 沸点小于340 ℃, 从植物地上部分(如叶、花和芽等)表面散发的多种微浓度的挥发性次生物质所组成的, 包括醇、醛、酮、酯和萜类化合物在内的复杂混合物。这类化合物在植食性昆虫的寄主选择中起着重要作用[31]。
1.1 植物的绿叶挥发物
绿叶挥发物(green leaf volatiles : GLV) ,包括六碳的醛、醇及其酯,一般由正常植物、机械损伤和虫害初期植物所释放[38 ]。植物体内,几种重要的绿叶挥发性组分主要源于C18 脂肪酸的降解产物,即脂肪酸(亚麻酸和亚油酸) 在脂氧合酶作用下转变为氢过氧化物后,C18 脂肪酸在氢过氧化物裂解酶(hydroperoxide lyase :HPL) 作用下裂解为C12 和C6 组分。依靠C18 前体,HPL 裂解产生( Z) -3-己烯醛[ ( Z) -3-HAL ]或己醛[39]。通过醇脱氢酶、乙酰化作用和异构化作用等进一步加工导致C6 残基化合物的产生,如( Z) -3-己烯醇[ ( Z) -3-HOL ] 、( Z) -3-乙酸己烯酯[ ( Z) -3-HAC]和各自的E -异构体。而C12 组分被加工成为愈伤激素(其被认为在植物的伤反应中起重要作用) 。在机械和植食性昆虫损伤后,GLV 被立即局部特征性地释放,并且其在植株上也能系统地诱导和释放[40]。
1.2 萜类化合物
植物挥发性萜类化合物大多是单萜、倍半萜及其衍生物[39 ]。在大多数虫害诱导的植物挥发物中,萜类化合物的种类和相对含量都比在健康植株挥发物中的明显提高,并且机械损伤不能诱发这些萜类化合物的释放。这说明萜类化合物是植食昆虫诱导的植物挥发物中的一个主要组分[40 ]。
1.3 其他化合物
植物莽草酸代谢途径也产生许多具有生理和生态功能的化合物,如吲哚、水杨酸和水杨酸甲酯。在机械损伤和虫害植物中释放的重要信号物质茉莉酸甲酯,则是脂肪酸代谢的产物, 其代谢途径的关键酶是脂肪氧化酶(lipoxygenase ,LOX) 和茉莉酸羧基甲基转移酶
(jasmonic acid carboxyl methyltransferase ,JMT) [41]。
植物挥发物中的含氮化合物主要是来自氨基酸代谢途径的腈类和肟类[36]。尽管这些化合物在虫害诱导的植物挥发物中所占的比例不高,甚至在一些植物中不存在,但是由于这些挥发物在健康的植物中几乎检测不到,因此这些挥发物亦应作为虫害诱导的植物挥发物的一个组分。
2. 植物挥发物对昆虫行为的影响
植物可通过多种途径发出信息, 向其周围的生物展示自己, 这其中最为重要就是释放挥发性有机化合物(VOCs: vo la tile organ ic compounds) 。研究表明植物不但可通过释放VOC s来表明它们的身份, 还可通过改变其组成或浓度来展示它们的生理状态, 以及它们所遭受到的生存压力。被植食性昆虫危害后, 植物能感知由取食或产卵造成的机械损伤和某些来自虫体的诱导物, 从而产生信号, 这些信号经过一些系列的传导最终激活HIPVs的合成。当这些HIPVs被植物释放后, 势必影响其周围环境中生物, 包括植物、植食性昆虫及其天敌等的行为或生理。
2.1 植物挥发性次生物质对昆虫选择寄主的影响
昆虫对寄主的选择包括寻找、鉴别、利用等过程,寻找寄主和对寄主的鉴别是两个不同的行为过程。前者是当接受到刺激后促使昆虫向刺激定向运动(定向阶段), 后者是在“着陆”后鉴别是否取食或产卵(辨别阶段)[2,3]。在昆虫寻找寄主中的作用。植食性昆虫利用寄主植物所释放的化学信号来确定自己的飞行行为, 从而准确地找到寄主植物。如果没有植物气味的存在, 多数植食性昆虫找到寄主植物的概率非常低, 这将直接影响这些种类昆虫的生存繁殖[4-5]。只要有马铃薯叶片气味存在, 马铃薯甲虫(Leptinotarsa decemlineata)就会产生寄主定向行为[6]。大豆蚜(Aphis glycines)的有翅型和无翅型孤雌生殖蚜都对夏季寄主大豆植物气味产生正的趋向性, 有翅孤雌生殖蚜也对其冬季寄主鼠李叶的气味产生正的趋向性, 而对非寄主植物棉花和黄瓜的新鲜植物气味没有趋向性[7]。棉铃虫(Helicoverpa armigera )飞抵气味源附近后, 会来回飞行, 增加与气味分子接触的机会, 并根据气味分子的浓度梯度调整飞行方向, 找到寄主植物或寄主植物生境[8]。胡萝卜花的气味对1～2 日龄棉铃虫成虫有取食引诱作用[9]。在昆虫鉴别寄主中的作用。昆虫对寄主的鉴别发生在“着陆”之后, 决定其去留的主要因素是植物的挥发性次生物质。昆虫到达寄主植物与寄主植物接触后, 会出现本能的自卫反应以保证本身的安全。昆虫会通过嗅觉器感受植物挥发性次生物质，辨别有无天敌存在或接触植物是否为寄主植物。昆虫往往会间歇地将少量食物送入口中，如果是为了产卵,则将产卵器伸入植物组织而不排卵, 也就是对产卵行为的模拟。据Dethier[10]推断，所有的事物都包含有积极的因素, 如果只有这些因素存在就刺激取食(称食物引诱剂)，同时还有消极因素, 如果只出现这些因素就阻止取食(称拒食剂)，依此来决定去留。如果昆虫经过鉴别决定取食, 就会以散发信息素的方式向同伴发出信号，使之形成一定的种群量。
2.2 植物挥发性次生物质和性信息素对昆虫性行为的影响
多食性昆虫通常在寄主植物上相遇、求偶和交配，故寄主植物是较准确的引诱源。雌蛾可能在寄主植物存在时才产生生殖活性，在没有找到适宜寄主植物的情况下可能有推迟引诱雄蛾前来与其交配的行为[11]。在田间收集到的美洲棉铃虫(H. zea)在有寄主存在时，雌蛾释放的性信息素量是人工饲养的雌蛾释放的20-30 倍。从暗期开始前将寄主植物移开，产生性信息素的量明显减少[12]。粉纹夜蛾(Trichoplusiani spp.) 在寄主植物上时开始求偶的时
期比不在寄主植物上有所提前, 而且在整个黑暗期均可以引诱到比不在寄主植物上要多得多的雄蛾[13]。这些发现说明了求偶的刺激与高剂量性信息素的释放是对植物信号暗示的反应, 生殖上成熟的雌蛾在没有适宜寄主植物时可能会导致生殖压抑[11]。
昆虫性信息素与植物挥发性次生物质相结合可能为寻找配偶的昆虫提供更复杂或更完全的信息, 不仅表示异性昆虫的存在, 而且还说明适宜寄主的存在[14]。从谷物和面粉中提取出的3 种挥发性成分: 戊醛、麦芽酚和香草酚对米象( Stiophilus oryzae) 有明显的引诱作用, 将这3 种混合物与米象的性信息素联合使用时, 对米象的引诱作用比单用3 种混合物或者单用性信息素时要强得多[15]。将3 种甲虫(Carpophilus hem- iiperus,C. Mutilatus, C.humeralls) 的聚集信息素和寄主植物气味混合使用时, 诱到 3 种甲虫的成虫是单用寄主气味或聚集信息素时的20～30 倍[16]。从这3 种甲虫寄主的花中提取的醋酸苯甲酯和性信息素〔成分(R)- 3- 羟基-2- 己酮与(R)- 3- 羟基- 2- 辛酮〕混合后对雌蛾的引诱作用明显增强, 田间试验的效果也非常显著[17]。
2.3 昆虫产卵忌避信息化学物质(ODS)对昆虫产卵的驱避作用
在昆虫与植物的相互作用及其演化过程中, 许多植物对植食性昆虫均产生了ODAs( 植物源昆虫产卵忌避异种化感物) 。用接骨木的枝条轻轻拍击甘蓝植株以后, 菜粉蝶( Pieris rapae) 不去接触甘蓝[18]；甘蓝附近种植番茄或烟草作为伴生植物，对菜粉蝶在甘蓝上产卵有一定的忌避作用，但与对照相比差异不显著[19]。Lundgren[20]和Renwick 等[21]报道, 匀浆的甘蓝组织液，甘蓝的乙醚抽提物，以及其它寄主植物的己烷抽提物均有一定的产卵忌避作用，而它们的水提物却对产卵没有影响。某些昆虫在产卵的同时还能分泌出一种特殊化学物质，即昆虫产卵忌避信息素(ODPs)，阻止其他雌虫再来产卵。双翅目的苹果实蝇(Drosophila spp.)，产卵时在苹果表面涂沾一种化学物质以阻止其他雌蝇再来产卵，争夺食源[22]。
2.4植物挥发性次生物质及昆虫利它素对天敌的引诱作用
植食性昆虫诱导的植物挥发物，既可以引诱同种昆虫个体，又可作为利它素引诱植食性昆虫的天敌。植物受害后，可以产生一些挥发性萜类混合物，天敌昆虫就以此来区分受害和未受害植物。迄今为止已在13 个科24 种单子叶和双子叶的植物中得到了证实[23]。玉米受甜菜夜蛾攻击后会产生一些对寄生蜂(Chouioiacunea) 具有引诱作用的气味物质，而人为损伤玉米叶却没有明显释放这些挥发性成分[24]。3 种食叶性昆虫番茄天蛾(Manduca quinquemaculata)、烟草盲蝽(Cyrtopeltis tenuis)和烟草跳甲(Epitrix hirtipennis)取食诱导的一种烟草挥发物能增加大眼长蝽(Geocorispollidipennis)对 3 种害虫卵的捕食率[25]。
在信息化合物对天敌昆虫行为的影响中，研究最多的是对寄生性天敌昆虫的影响。寄生性昆虫对寄主的选择行为可归纳为寄主寻找行为、产卵行为、产卵后行为3 个主要过程, 而这些行为都和信息化合物有着密切的关系[26]。影响寄生蜂寄主行为的信息化合物通常可分为3 类: 第1 类是具有远距离引诱作用的化合物, 它们一般是挥发性较大的物质, 通常由寄主植物释放, 能够把寄生蜂引诱到寄主的栖息场所。这些物质包括寄主植物挥发物质、寄主植物- 植食性昆虫复合体挥发物、间(套) 作植物的挥发性物质[27]。第2 类是诱导寄生蜂近距离搜索寄主的化合物, 这类化合物挥发性较低，一般只能在几厘米到几十厘米的范围内发挥作用，能引诱寄生蜂接近寄主，与寄主定位有关，这类化合物一般来源于寄主释放的利
它素或者被寄主昆虫损害的植物组织释放的互利素。燕麦蚜茧蜂(Aphid iuspicipes Nees) 是利用麦蚜取食诱导的挥发性互利素作为其寄主生境定位及其寄主定位的利它素[28]。第 3 类是接触化合物，寄生蜂通过某些感器接触到才引起反应，其作用是使寄生蜂辨别是否进行产卵行为，这类化合物一般来源于寄主体表和体内的利它素或标识信息素。植食性昆虫的利它素多存在于寄主的卵毛、卵巢组织、幼虫表皮、蜕皮、虫粪、血淋巴、成虫鳞片、蛹和各种腺体的分泌物中[29-30]。
三、国内外研究现状、发展动态
近三十年来,人类对生物间相互关系（尤其是植物-昆虫-天敌）的形成进行了广泛的研究，现已初步明确一些化学物质在这种关系中起着重要的作用，如植食性昆虫选择寄主、取食、产卵、天敌搜寻寄主(或猎物)等过程，以及植物对昆虫的防御等都存在这种效应。这些化学物质来自寄主植物、昆虫及其产物、与寄主植物和植食性昆虫相关的其他有机体、天敌等。Law 和Regnier 将这些化学物质用信息化合物(Semiochemicals)表示, 泛指昆虫与昆虫、昆虫与植物、以及昆虫与环境之间具有生物活性, 能够引起昆虫行为的化学物质[1]。四、展望
综上所述，研究植物挥发物与昆虫行为的关系，已越来越为人所关注，不少成果也相继应用于害虫防治的实践中。
先前的研究主要集中于植物源挥发物和昆虫信息素在害虫防治中的单方面应用。近来许多文献报道，在植物气味与昆虫行为关系的研究中，昆虫学家和农业化学家感兴趣的是植物气味中哪些成分对昆虫行为有调控作用。植物源挥发物与昆虫信息素协同对昆虫行为起调控作用，主要表现在植物挥发物刺激害虫信息素的产生与释放、植物挥发物驱避害虫、受植食性害虫危害后植物释放特异性挥发物引诱害虫天敌等方面。目前越来越多的研究结果表明，寄主植物挥发物能增强害虫对其性信息素、聚集信息素、报警信息素等信息素的反应。因此了解主要害虫的寄主植物挥发物组分以及害虫发生期内非寄主植物挥发物组分，对于进一步研究作物间作控制害虫危害，以及研究植物源挥发物对昆虫信息素的增效作用及其增效机制,开发新型的害虫防治方法具有重要的科学意义。
参考文献
[1] 尹淑艳, 孙绪艮. 化学信息素在植物- 植食性昆虫(螨类)- 天敌相互关系中的作用[J].
山东农业大学学报, 2000, 31(4):441- 445.
[2]徐汝梅.昆虫种群生态学[M].北京:北京师范大学出版社,1987.
[3] 黄立华,程遐年. 棉铃虫与棉花相互作用研究进展[J]. 昆虫知识,2001,38(6):401- 405.
[4] Visser J H. Hoet ordor perception in phytophagous insects[J]. AnnRev Entomol,1998,31:121-
144.
[5] 杜家纬.植物- 昆虫间的化学通讯及其行为控制[J].植物生理学报.2001,27(3):193- 200.
[6] Schoohoven L M,Jermy T,Van Loon J J A. Insect plant Biology[J].Cambridge:University
Press, 1988. 136- 138.
[7] 杜永均,严福顺,韩心丽, 等. 大豆蚜嗅觉在选择寄主植物中的作用[J].昆虫学
报,1994,37(4):385- 392.
[8] 黄立华,程遐年. 棉铃虫与棉花相互作用研究进展[J]. 昆虫知识,2001,38(6):401- 405.
[9] 丁红建,吴才宏,郭予元.棉铃虫成虫对寄主植物挥发性它感信息物的嗅觉行为研究[A].
植物病虫害生物学研究进展[C].北京:中国农业科技出版社, 1995.163- 167.
[10] W J Bell, R T Card é编.黄新培,官致和译. 昆虫化学生态学[M].北京:林业出版社,1990.
[11] Landolt P J,Heath R R. Sexual Role Reversal in Mate -Finding Strategies of the Cabbage
Looper Moth[J] Science,1990, 249:1026- 1028.
[12] Raina A K,Kingan T G,Mattoo A K. Chemical Signals fromHost Plant and Sexual Behavior
in a Moth[J] Science,1992,255: 592- 594.
[13] Landolt P J,Heath R R, Miller K M, et al. Effects of host plant,Gossypium hirsutum L., on
sexual attraction of cabbage looper moths,Trichoplusia ni (Hübner)
(Lepidoptera:Noctuidae)[J] . Chem Ecol ,1994,20(11):2959- 2975.
[14] DickensJ C,Smith J W, Light D M. Green leaf volatiles enhance sex attractant pheromone of
the tobacco budworm,Heliothis virescens ( Lep.: Noctuidae) [J].Chemoecology,1993,4:175- 177.
[15] Phillops T W, Jiang H Q,Burkholder W E, et al.Behavioral responses to food volatiles by two
species of stored - product coleoptera,Sitophilus oryzae (curculionidae)and Tribolium
astaneum(tenebrionidae)[J].Chem Ecol, 1993,19(4):723- 734.
[16] Blumberg D , Kehat M, Goldenbert S, et al. Responses to synthetic aggregation pheromones,
host- related volatiles, and their combinations by Carpophilus spp. (Coleoptera: Nitidulidae) in laboratory and field tests[J]. Environ Entomol, 1993,2294:837- 842.
[17] Nakamuta K, Leal W S, Nakashima T,et al. Increase ofTrap Catches by a Combination of
Male Sex Pheromones and Floral Attractant in Longhorn Beetle,Anaglyptus subfasciatus[J].
Chem Ecol,1997,23(6):1635- 1640.
[18] Renwick J A A, Radke C D.Chemical stimulants and deterrents regulating acceptance or
rejection1 of crucifers by cabbage butterfly, Pieris rapae[J]. Chem.Ecol,1987,13:1771-1776.
[19] 吴文伟,陈建新,宋敦伦,等.菜粉蝶产卵行为及其影响的生物因素[J].中国农业大学学
报,1999,4(3): 93- 96.
[20] Lungren L.Natural plant chemicals acting as oviposition deterrent on cabbage butterflies
Pieris brassicae, P.rapae, P.napi.Zool[J].Sci,1975,4:253- 258.
[21] Renwick J A A, Radke C D.Constituents of host and nonhost plants deterring oviposition by
the cabbage butterfly, Pieris rapa[J].Entomol Exp Appl ,1985,39:21- 26.
[22] 杜家纬.昆虫信息素及其应用[M].北京:中国林业出版社,
[23] 程家安,唐振华.昆虫分子科学.北京:科学出版社,2001(2):235- 243.
[24] Takabayashi J,Takahashi S,Dicke M,et al.Developmental stage if herbivore Pseudaletia
separata affects production of herbivore- induced synomone by corn plants[J]. Chemo Ecol, 1995,21(3):273- 287.
[25] Kessler A,Baldwin I T. Defensive function of herbivore induced plant volatile emissions in
nature[J]. Scie nce, 2001, 291:2141- 2144.
[26] 侯照远,严福顺.寄生蜂寄主选择行为研究进展[J].昆虫学报, 1997,40(10):94- 107.
[27] 白树雄,王振营,何康来.信息化合物对寄生蜂寄主定向行为的调控[J].中国生物防
治,2001,17(2):86- 91.
[28]刘勇,胡萃,倪汉祥,等.不同营养层次挥发物对燕麦蚜茧蜂寄主搜寻行为的影响[J].应
用生态学报, 2001, 12(4):581- 584.
[29]符文俊,杜家纬.昆虫利它素[J].昆虫知识,1981,18(3):132-135.
[30] Vinson S B. Parasitoids host relationship. In: Kerkut GA,Gilbert L I, eds. Comprehensive
Insect Physiology,Biochemistry and Pharmacology[J].London: Pergamon Press,1984,417- 469.
[31] 黄循精.2002年世界香蕉的产销情况[J].世界热带农业信息,2003(7):5~7.
[32] 钦俊德.昆虫与植物的关系—论昆虫与植物的相互作用及其演化[J].科学出版社，
1987:1~2.
[33] Dicke M. Chemical ecology of host-plant selection by herbivorous arthropods: a multitrophic
perspective[J]. Biochemical Systematics and Ecology, 2000, 28(7): 601～617.
[34] Vet L E M. From chemical to population ecology: infochemical use in an evolutionary
context[J]. Journal of Chemical Ecology, 1999, 25(1): 31～49.
[35]李欣, 白素芬. 寄主植物－植食性昆虫－天敌三重营养关系中化学生态学的研究进展
[J]. 河南农业大学学报,2003, 37(3): 224～232
[36] Dicke M. Are herbivore2induced plant volatiles reliable indicators of herbivore identity to
foraging carnivorous arthropods [ J ] . Entomol Exp Appl , 1999 , 91 :131 - 142.
[37] Engelberth J , Alborn HT , Schmelz EA , et al . Airborne signals prime plants against insect
herbivore attack[J ] . Proc Nat Acad Sci USA , 2004 , 101 (6) :1781 - 1785.
[38] Hatanaka A. The biogeneration of green odour by green leaves[J ] . Phytochemistry , 1993 ,
34 (5) :1201 - 1218.
[39] Schreier P. Chromatographic studies of biogenesis of plant volatiles[M] . New York : Huthig
Press , 1984.
[40] 娄永根,程家安. 虫害诱导的植物挥发物:基本特性、生态学功能及释放机制[J ] .生态
学报,2000 , 20 (6) : 1097 -1106.
[41] 邓晓军,陈晓亚,杜家纬. 植物挥发性物质及其代谢工程[J].植物生理与分子生物学学
报,2004 , 30(1) :11 - 18.
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我国生物技术现状的发展及展望
我国生物技术的现状发展及展望 课程：食品生物技术 专业： 班级： 学号： 姓名： 完成时间：2011 年5月23日
我国生物技术的现状发展及展望 摘要：生物技术是20 世纪后期人类科技史上最令人瞩目的高新技术，它是国际科技竞争乃至经济安全的重点。在我国生物技术一直受到国家的高度重视，并从政策、环境方面采取了多项有效措施来推动生物技术与产业的发展。特别是改革开放二十多年来，国家相继出台了重大科技计划，把生物技术作为优先发展的领域，从而进一步加快了生物技术的发展步伐。我国还积极参与国际生物计划，如人类基因组计划、人类脑计划、人类肝脏蛋白质组计划等。有些研究领域已走在世界前列，初步建立起较为完整的生物技术研发体系，生物产业也初具规模，生物经济初见端倪。 关键词：生物技术现状发展前景 0前言 生物技术是应用自然科学及工程学的原理，依靠微生物、动物、植物作为反应器将物料进行加工以提供产品来为社会服务的技术。[1]主要包括基因、细胞、酶、发酵等工程学科,近年来在医药、农业、食品、化工、能源、冶金、环保等领域有了越来越广泛的应用,形成了一个新兴的生物技术产业群。 目前，我国生物技术已广泛用于农业、医药、环保、轻化工等重要领域，为生物技术创新和产业化奠定了良好基础。生物技术与产业已经开始从跟踪仿制到自主创新的转变；从实验室探索到产业化的转变；从单项技术突破到整体协调发展的转变。中国生物科技发展中心主任王宏广说，我国生物技术在让企业积极参与产业化的同时，还要加强有独立知识产权成果的创新。努力培养技术、管理人才，建立产品标准化体系，组建相关行业协会，规范市场秩序。 1我国生物技术的发展 1.1生物技术在我国的兴起 我国第一个生物制品研究所始建于1919年，在北平天坛成立了中央防疫处--即今天的北京生物制品研究所，迄今已有80多年的历史。我国自七十年代末开始了现代生物技术的研究。国家高度重视生物技术的发展，不仅被列为863计划之首，而且纳入七五、八五、九五国家重点攻关计划。这一系列的举措，大大促进了我国医药生物技术的发展，并形成了一定的产业规模。据统计，我国现有456个单位从事生物技术的研究、开发和生产，其中医药领域的有165个，占36%，专业人员约6800人，
身份识别技术的发展趋势
身份识别技术的发展趋势 目前随着电子商务和电子政务的发展，以及GSM，CPRS，CDMA，WLAN等无线移动通信技术与相应业务的发展，身份认证的理论和技术已经在不断成熟完善的基础上，出现了几个研究热点。 2.1图像口令技术 传统的口令认证技术主要是基于文本口令，大部分安全系统为了保证口令的安全性都会要求用户选择较长的复杂口令，这种文本口令提高了安全性但是由于难以记忆，输入不便，使得很多用户仍然使用弱口令。图像口令技术是用一组图像组成的集合代替文本字符集合，用户通过从图像集合中选择P个图像合成自己的口令。认证系统系统在认证时给出T个图像，用户从中选出自己生成口令时的P个图像。由于图像包括的信息远大于文本，很难实现自动字典攻击。而且这种口令很难记录也不易与人共享，增加了安全性。 该系统的安全性在于从T个图像中选取P个图像口令的组合数大小，为了提高安全性应使组合数T！/[(T-P)!P！]尽量增加。 2.2生物特征识别技术 以上传统的身份验证方式,都是基于。what you know。或者。what youhave。的验证手段,它只能说明用户具有登录权限,并不能说明用户为非冒充者,直到生物识别技术的出现和越来越多的普及。比尔盖茨曾断言,生物识别技术将成为未来几年IT产业的重要革新。越来越多个人、企业乃至政府都承认,现有身份加密码或基于智能卡的身份识别系统远远不够,生物特征识别技术在未来的身份识别方面将
占据不可或缺地位。 生物识别技术是通过提取人体的生物特征数据或行为的特征属性来进行身份认证的一种技术。生物特征是指人体独一无二的可通过测量得到,又能被用来利用的身体或者行为特征,它分为身体特征和行为特征两类。身体特征有:DNA结构、指纹、虹膜、视网膜、脸型、头发硬度等;行为特征有:音调、签名、行走步态等。生物识别技术的出现,为解决真正意义上的身份验证提供了可能,江林升教授提出的在网络化考试中运用实时人脸识别技术对身份的验证,效果显著,但实现此类技术所需的硬件、网络带宽等要求较高,因而实现难度较大,普及也相对困难。 2.3基于数据挖掘的身份识别 由于数据挖掘技术的出现,一种基于数据挖掘技术的身份识别技术应运而生了。它不必像生物识别技术那样需要个体的生物特征,而只需个体的行为特征,又克服了传统身份识别的单一性缺点。它通过挖掘人们的历史行为,得到人们的行为模式,再根据相应的预测算法,来鉴别身份的真实性。 目前较为火热的Web挖掘,不但可以为网站挖掘出具有价值的信息,也能为网站的安全提供安全参考。基于数据挖掘技术的对异常数据的捕获、用户可信行为的分析等应用也不断成熟,已为验证用户身份真实性提供了可能 3一种基于数据挖掘的个人身份信息自动识别模型 本文提出的基于数据挖掘技术的个人身份信息自动识别模型，如
生物技术专业综述
生物技术专业综述 作为生物技术专业的一名学生，我认为我们应该知道以下内容，以方便我们更好的了解我们所学的内容，这将对我们以后的学习以及就业都有帮助。 我们所学的主要课程：微生物学、细胞生物学、生物化学、遗传学、学、基因工程、细胞工程、微生物工程、生化工程、生物工程下游技术、发酵工程设备等。 生物技术的定义：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。 生物技术的发展：生物技术是全球发展最快的高技术之一。70年代发明了重组DNA技术和杂交瘤技术。80年代建立了细胞大规模培养转基因技术，现代生物技术（基因工程）制药开始于八十年代初，特别是发明了pcr技术，使现代生物技术的发展突飞猛进，90年代，随着人类基因组计划以及重要农作物和微生物基因组计划的是害死和信息技术的渗透，相继发展起了功能基因组学，生物信息学，组合化学，生物芯片技术以及一系列的自动化分析测试和药物筛选技术和装备。目前，各种新兴的生物技术已被广泛地应用于医疗，农业，生物加工，资源开发利用，环境保护，并对制药业等产业的发展产生了深刻的影响。近些年来，以基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程为代表的现代生物技术发展迅猛，并日益影响和改变着人们的生产和生活方式。所谓生物技术（Biotechnology）是指“用活的生物体（或生物体的物质）来改进产品、改良植物和动物，或为特殊用途而培养微生物的技术”。生物工程则是生物技术的统称，是指运用生物化学、分子生物学、微生物学、遗传学等原理与生化工程相结合，来改造或重新创造设计细胞的遗传物质、培育出新品种，以工业规模利用现有生物体系，以生物化学过程来制造工业产品。简言之，就是将活的生物体、生命体系或生命过程产业化的过程。生物工程包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生物电子工程、生物反应器、灭菌技术以及新兴的蛋白质工程等，其中，基因工程是现代生物工程的核心。基因工程（或称遗传工程、基因重组技术）就是将不同生物的基因在体外剪切组合，并和载体（质粒、噬菌体、病毒）的DNA连接，然后转入微生物或细胞内，进行克隆，并使转入的基因在细胞或微生物内表达，产生所需要的蛋白质。 目前，有60%以上的生物技术成果集中应用于医药产业，用以开发特色新药或对传统医药进行改良，由此引起了医药产业的重大变革，生物制药也得以迅速发展。生物制药就是把生物工程技术应用到药物制造领域的过程，其中最为主要的是基因工程方法。即利用克隆技术和组织培养技术，
生物特征识别技术概述(一)
生物特征识别技术概述(一) 【摘要】生物特征识别技术是利用人的生理特征或行为特征，来进行个人身份的鉴定。文章论述了现有的各种生物特征识别技术的原理、特征、应用的优缺点，介绍了生物特征识别技术的标准化工作和发展趋势。 【关键词】身份鉴别；生物特征识别；标准化 网络信息化时代的一大特征就是个人身份的数字化和隐性化。如何准确鉴定一个人的身份，保护信息安全是当今信息化时代必须解决的一个关键性社会问题。目前，我国的各种管理大部分使用证件、磁卡、IC卡和密码，这些手段无法避免伪造或遗失，密码也很容易被窃取或遗忘。这些都给管理者和使用者带来很大不方便。生物特征身份鉴别方法可以避免这些麻烦。因此，这一技术已成为身份鉴别领域的研究热点。 所谓生物特征识别技术就是，通过计算机与各种传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性和行为特征，来进行个人身份的鉴定。生理特征与生俱来，多为先天性的；行为特征则是习惯使然，多为后天性的。将生理和行为特征统称为生物特征。并非所有的生物特征都可用于个人的身份鉴别。身份鉴别可利用的生物特征必须满足以下几个条件：第一，普遍性：即必须每个人都具备这种特征。第二，唯一性：即任何两个人的特征是不一样的。第三，可测量性：即特征可测量。第四，稳定性：即特征在一段时间内不改变。当然，在应用过程中，还要考虑其他的实际因素，比如：识别精度、识别速度、对人体无伤害、被识别者的接受性等等。现在常用的生物特征有：人脸识别、虹膜识别、手形识别、指纹识别、掌纹识别、签名识别、声音识别等。下面将分别介绍各种生物特征识别技术：一、生物识别技术介绍 常用的生理特征有脸像、指纹、虹膜等；常用的行为特征有步态、签名等。声纹兼具生理和行为的特点，介于两者之间。 （一）基于生理特征的识别技术 1.指纹识别。指纹识别技术是通过取像设备读取指纹图像，然后用计算机识别软件分析指纹的全局特征和指纹的局部特征，特征点如嵴、谷、终点、分叉点和分歧点等，从指纹中抽取特征值，可以非常可靠地通过指纹来确认一个人的身份。 指纹识别的优点表现在：研究历史较长，技术相对成熟；指纹图像提取设备小巧；同类产品中，指纹识别的成本较低。其缺点表现在：指纹识别是物理接触式的，具有侵犯性；指纹易磨损，手指太干或太湿都不易提取图像。 2.虹膜识别。虹膜识别技术是利用虹膜终身不变性和差异性的特点来识别身份的，虹膜是一种在眼睛中瞳孔内的织物状的各色环状物，每个虹膜都包含一个独一无二的基于水晶体、细丝、斑点、凹点、皱纹和条纹等特征的结构。虹膜在眼睛的内部，用外科手术很难改变其结构；由于瞳孔随光线的强弱变化，想用伪造的虹膜代替活的虹膜是不可能的。目前世界上还没有发现虹膜特征重复的案例，就是同一个人的左右眼虹膜也有很大区别。除了白内障等原因外，即使是接受了角膜移植手术，虹膜也不会改变。虹膜识别技术与相应的算法结合后，可以到达十分优异的准确度，即使全人类的虹膜信息都录入到一个数据中，出现认假和拒假的可能性也相当小。 和常用的指纹识别相比，虹膜识别技术操作更简便，检验的精确度也更高。统计表明，到目前为止，虹膜识别的错误率是各种生物特征识别中最低的，并且具有很强的实用性，386以上计算机CCD摄像机即可满足对硬件的需求。 3.视网膜识别。人体的血管纹路也是具有独特性的，人的视网膜上面血管的图样可以利用光学方法透过人眼晶体来测定。用于生物识别的血管分布在神经视网膜周围，即视网膜四层细胞的最远处。如果视网膜不被损伤，从三岁起就会终身不变。同虹膜识别技术一样，视网膜扫描可能具有最可靠、最值得信赖的生物识别技术，但它运用起来的难度较大。视网膜识别
生物识别技术之国内外相关技术的研究、开发现状
一、生物识别应用之发展历程 生物识别技术起步于九十年代初期，经过近二十年的发展，生物识别的发展历史可以粗略地划分为三个阶段。1990年至1997年为第一阶段。在此阶段，整个市场是有欧美澳不超过十家产品和系统供应商，国内厂商只是充当了分销商和系统集成商的角色：进口国外产品，进行增值分销，或作一些简单的集成应用如门禁系统等。 第二阶段从1998年到2002年。在这个阶段，通过学习和借鉴国外技术和产品，中国厂商在产品研发上取得一个又一个的突破，逐渐攻克了核心软件、硬件处理平台、采集器件、以及应用系统设计等难关，最终开始有少量国内设计和制造的产品出现。与国外产品的竟争开始。 第三阶段是从2003年至今，在此阶段，中国生物识别技术和产品在商业应用领域占据越来越多的市场份额，直至目前最后完全占据主导地位，控制了市场。国外厂商开始转向复杂大系统、多技术融合等中高端产品及应用口。 二、国内市场主导产品 2005年至今，中国生物识别市场规模不断快速膨胀。年均增长率超过50%，目前已经达到年销售超20亿元人民币的规模。从产品形态看，主要如下： 1.出入口控制产品 主要指基于单片机嵌入式结构的指纹门禁机、掌型门禁机、静脉门禁机、虹膜门禁机及人脸门禁机，以及基于PC系统的通道控制系统，识别技术主要也是指纹识别和人脸识别。 2.考勤产品 可以说，大规模将生物识别产品〔主要是指纹识别产品)应用于考勤，首先是在中国市场。其实中国市场确实是生物识别应用最具特色、应用领域最具创意的。目前市场上考勤产品的主要形态是基于单片机嵌入式结构的指纹考勤机。 3.门锁/箱柜锁 锁具市场，是中国传统的优势，单就五金件的加工，就是老外不擅长不愿做的环节。不过，如何提升产品档次，以差异化避免恶性竞争，是所有国内生物识别锁具厂商要深思熟虑的和解决的问题。我们欣喜地看到市场上已经出现了高品质、高利润的中国产品。 4.身份认证 身份认证是可以规模化的商业级应用。尤其在金融行业的应用，可以全面推广。该应用的现状和前景都非常好，在金融行业内部人员操作授权方面的应用，特别体现了生物识别的价值。与此相比较，生物识别技术用于计算机开机验证等，以及PDA、手机等相似应用。就显得小儿科，可有可无。随着3G通讯时代的到来，通过手机平台进行远程登录及验证，对于人脸识别、虹膜识别等技术而，潜力巨大。 三、目前应用状况——细分市场数据 根据创立的生物识别市场细分原则，将生物识别市场细分为五大领域: (1)商业应用(Commercial Use) 主要包括考勤、门禁(企业应用)、锁类、逻辑门禁(验证授权等)、智能卡应用等。 (2)司法应用(Enforcement Applications) 司法鉴证系统(指纹、人脸自动识别系统等)。 (3)公众项目应用(Civil Applications)
生物技术在生态环境的应用及研究进展
生物技术在生态环境的应用及研究进展 摘要：参阅大量文献资料对近年来生物技术在我国生态环境研究中的应用进展进行了综述。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。从生物技术处理垃圾废弃物、利用发酵工程技术处理污染物质、废水处理和污染土壤的生物修复、白色污染的消除等内容出发，指明了生物技术在我国治理环境污染，保护生态环境中的应用前景。 关键词生物技术；生态环境；环境保护；研究进展 1 引言 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毒无害的稳定物质，如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等，常常是一步到位，避免污染物的多次转移而造成重复污染，因此生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段。 （3）生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程，而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质，其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的，所以大多数生物治理技术
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
生物传感器综述
生物传感器综述
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生物传感器课程论文 论文题目：生物传感器技术在环境分析 与检测方面的应用研究进展专业: 分析化学 姓名:雷杰 学号：120１5１305２9 指导教师：晋晓勇 时间：２０1５年1０月23日
生物传感器技术在环境分析与检测方面的应用研究进展 摘要：生物传感器作为一类新兴传感器,它是以生物分子敏感元件,将化学信号、热信号、光信号转换成电信号或者直接产生电信号予以放大输出,从而得到检测结果。文章综述了生物传感器在环境监测,包括水环境、大气环境等领域的应用和最新进展,并展望了环境监测生物传感器的发展前景及发展方向。 关键词:生物传感器技术；环境分析检测;
０.前言 生物传感器这门课属于分析化学和生物化学的一门交叉学科，它涉及到生物化学、电化学等多个基础学科。就目前生物传感器研究的历史阶段，它仍然处于十分活跃的研究阶段,生物传感器的研究逐渐变得专业化、微型化、集成化、也有一些生物相容的生物传感器,生物可控和智能化的传感器制成[1]。基于生物传感器的基本结构和性能，从它的选择性,稳定性，灵敏度和传感器系统的集成化发展的特点和趋势,科研人员主要研究生物传感器在医疗、食品工业和环境监测等方面,它的发展对生产生活都有极大影响，尤其是生物传感器专一性好、易操作、设备简单、可现场检测、便携式、测量快速准确、适用范围广,从而深受研究者的青睐。本文主要概述了近三年来生物传感器在环境分析与检测方面的应用研究，从而对以后生物传感器技术的研究有所帮助与借鉴。 1.生物传感器技术 1.1生物传感器的组成及工作原理 生物传感器主要是由生物识别和信号分析两部分组成。生物识别部分是由具有分子识别能力的生物敏感识别元件构成,包括细胞、生物素、酶、抗体及核酸。信号分析部分通常叫换能器。它们的工作原理一般是根据物质电化学、光学、质量、热量、磁性等,物理化学性质将被分析物与生物识别元件之间反应的信号转变成易检测、量化的另一种信号,比如电信号、焚光信号等,再经过信号读取设备的转换过程，最终得到可以对分析物进行定性或定量检测的数据[2]。 生物传感器识别和检测待测物的工作原理:首先,待测物分子与识别元素接触；然后,识别元素把待测物分子从样品中分离出来；接着,转换器将识别反应相应的信号转换成可分析的化学或物理信号;最后，使用现代分析仪器对输出的信号进行相应的转换，将输出信号转化为可识别的信号。生物传感器的各个部分包括分析装置、仪器和系统也由此构成。生物传感器中的识别元素决定了传感器的特异性,是生物定性识别的决定因素；识别元素与待测分子的亲合力，以及换能器和检测仪表的精密度，在很大程度上决定了传感器的灵敏度和响应速度。
人与生物技术文献综述
转基因技术应用与安全的文献综述 一、前言 毫无疑问，生命科学是21世纪十分有发展前景的一门自然科学，生物技术作为高科技的核心，已经越来越多地应用于人类的生活，而转基因技术则是其中极为重要的一个组成部分。转基因技术是现在以及今后相当长时期内备受关注的研究重点，它在生物医药、农业、食品、能源、环境等各个领域都有广泛的应用。事物有利必有弊，转基因技术也是一样，它在给人类带来便利的同时，也带来了隐忧，比如转基因食品的安全性、转基因生物的安全性等，近来也引起了热切关注。本文将主要讨论转基因技术应用的各种方面和转基因技术引发的安全问题。 二、主题 （一）、转基因技术应用 转基因技术通常也称为基因工程技术，是指利用载体系统的重组DNA技术以及通过物理化学和生物学等方法，将重组DNA导入有机体的技术。它在生物医药、农业、食品上的应用是与我们的日常生活最为贴近的。 生物医药方面 1、用来生产特殊蛋白质。在体外大量生产人体中天然存在的蛋白质，高度纯化，然后再返 回人体使用，从而治疗疾病。比如利用植物作为生物反应器，用转基因烟草高水平表达治疗癌症的单克隆抗体，从而大量生产抗体供病人使用。细胞素治疗比过去的化学治疗、放射治疗等疗法有明显的优越性。 2、用来生产疫苗。DNA疫苗的制造过程和工作原理与传统疫苗完全不同，科学家们主要是 利用DNA片段的分离、筛选、插入、转染等技术。DNA疫苗注射器注入肌肉或基因枪注入皮肤黏膜，被人体细胞摄入后，疫苗中含有的已经被传染的质粒便进入人体细胞核内，诱导人体细胞以质粒中含有的病原体的抗原DNA片段为模板，合成病原体所具有的抗原蛋白分子，从而诱导机体免疫系统产生体液免疫或细胞免疫。和传统疫苗相比，优点就是，避免了病原体诱导自身免疫反应和感染机体的可能。 3、抗病转基因。目前正在研究的可分为三类，植物病毒外壳蛋白基因、人工合成抗菌肽基 因、几丁质酶和葡聚糖酶双价基因。 农业方面 抗虫植物、转基因作物。目前研究较多的有Bt杀虫蛋白基因（来自苏云金芽孢）、蛋白酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。Bt毒蛋白通过昆虫摄食进入昆虫的消化道后，可转变成具有毒性的多肽分子，与昆虫肠道上皮表面的特异蛋白相互作用，诱导植物膜产生一些孔道，扰乱细胞的渗透平衡，引起细胞肿胀甚至裂解，最终导致昆虫死亡，如今这种抗虫转基因的研究最广泛也最有潜力。蛋白酶抑制剂杀虫的机理在于与昆虫消化道内的蛋白酶相互作用，形成复合物，阻断或减弱消化酶的蛋白水解作用，导致昆虫缺乏代谢中必须的氨基酸。植物凝集素被昆虫摄食后，在消化道中释放，与昆虫肠道膜上的糖蛋白结合，影响营养物质的正常吸收，促进细菌繁殖，诱发病灶，从而杀虫，比如常用的豌豆外源凝集素和雪花莲外源凝集素。
生物技术论文概述
生物技术论文 班级：食品与生物技术系学号：1102040220 姓名：何海慧 摘要：本文主要介绍生物技术的含义、生物技术的概况以及生物技术的发展前景。 关键词：生物技术基因工程细胞工程酶工程发酵工程 生物技术是21世纪的核心技术，是多学科共同努力取得的重大成果，被广泛地应用于农业、医药、食品、能源、环保、化工等多个领域，显示出了十分广阔的发展前景。因此，它必将成为21世纪增强综合国力的支柱产业之一。我国同世界其他国家一样已把生物技术列为高新技术之一，并积极组织力量进行研究和攻关。不过，生物技术并不是一个完全的新兴学科，它是由传统生物技术和现代生物技术两部分构成的。传统生物技术是指制造酱、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其他食品的传统工艺；现代生物技术则是指近几十午发展起来的，以现代生物学研究成果为基础，以基因工程为核心的新兴学科。 一、生物技术的含义 生物技术，也称生物工程。是指以现代生命科学为基础，结合其他学科的科学原理，采用先进的工程技术手段，按照人们的预先设计改造生物体或加工生物原料，来生产人们所需要的产品或达到某种目的。它是一门新兴的、综合性的学科。先进的工程技术手段指的是基
因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等新技术。改造生物体是指获得优良的动物、植物及微生物品系或品种。 大规模培养技术是以工业化生产为目的，从大量培养的细胞中获得药物或其他有用物质。植物大规模培养技术是以工业化生产为目的，从大量培养生物原料则指生物体的某一部分或生长过程产生的能利用的物质，如淀粉、糖、纤维素等有机物，也包括一些无机化学品，甚至某些矿石。生产人们所需要的产品包括粮食、医药、食品、化工原料、能源、金属等。达到某种目的则包括疾病的预防、诊断与治疗，食品的检验以及环境污染的检测和治理等。生物技术是由多学科综合集成的一门新兴学科。 根据研究对象的不同，需要以下各个学科的知识作支撑，即普通生物学、分子遗传学和细胞生物学；人类遗传学和分子医学：病毒学、微生物学和生物化学等学科。尤其是现代分子生物学的最新理论成果更是生物技术发展的基础。生命科学的快速发展已经在分子、亚细胞、细胞、组织与个体等不同层次上，揭示了生物的结构与功能的相互关系，进而使人们能够应用其研究成果对生物进行不同层次的设计、控制、改造乃至模拟，同时，产生了巨大的生产效能。 二、现代应用生物技术的内容 现代应用生物技术是在基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程等先进的现代应用生物技术手段基础上产生和发展起来的。这些先进的现代生物技术手段构成了现代应用生物技术的重要内容。
生物科技文献综述
生物科技文献综述江西师范大学生命科学学院
生物化学文献综述 引言： 生物化学是研究生命过程中化学基础的科学。疾病的发生发展是致病因子对生命过程的干扰和破坏；药物的防治是对病理过程的干预。生物化学通过用化学的理论和方法研究生命现象、生命过程的化学基础，通过探索干预和调整疾病发生发展的途径和机理，为新药发现中提供必不可少的理论依据。 生物化学是自90年代中期以来的新兴研究领域。哈佛大学的Schreiber博士和Scripps研究所的Schultz博士分别在东西海岸引领这个领域，他们的所在地所形成的重心地位甚至在加强。从源头来讲，化学是研究分子的科学，生物化学，分子生物学，还有生物学化学都是一样的。但是由于科学家们长期以来的习惯称谓，我们通常使用生物化学指蛋白质结构和活性的研究，用分子生物学指基因表达和控制的研究，用生物学化学指分子水平上的生物现象的研究。 三、关键词 化学生物学与分子生物学；临床医学；多学科融合；科研创新；虚拟实验；多方向研究；综合性实验四、主题综述： 化学生物学使用小分子作为工具解决生物学的问题或通过干扰、调节正常过程了解蛋白质的功能。在某种意义上，使用小分子调节目标蛋白质与制药公司发展新药类似。但是，当所有公司的目标蛋白质到目前为止仅是约450种的时候，人类基因组计划为我们带来了至少几万个目标蛋白质。最终的目标是寻找特异性调节素或寻找解开所有蛋白质之谜的钥匙，但这需要更系统和整体的方法而并非传统方法。化学生物学看起来是有希望的答案。系统的化学生物学仅仅诞生于90年代中期，部份是由于基础条件到那时才刚刚完备。代表性的技术进步包括机器人工程，高通量及高灵敏度的生物筛选，信息生物学，数据采集工具，组合化学和芯片技术例如DNA芯片。化学生物学更普遍的被叫做化学遗传学，而且它正在扩展到化学基因组学。和经典遗传学相比较，小分子并不是取代或超越基因表达，而是被用于抑制或活化翻译过程。 化学生物学、计算生物学与合成生物学，在生物芯片技术、计算模型方法与基因网络设计等方面构成了现代系统生物学与系统遗传学的重要技术基础。 五、研究法方向及方法 在进行研究的过程中，分为了正向研究和逆向研究。在正向法中，目标生物学现象第一次被定义，然后引起被寻找现象的分子选择自许多被应用的分子。被选择的分8子能被附到某些蛋白质上而且抑制/活化它们，引发重要的修饰，然后与分子相连的蛋白质被检查并研究。下面是使用正向法发现和发展肌基质蛋白的例子Nat。 首先，为了获得足量得化合物以引发要得到的现象，通过组合化学的合成方法制得嘌呤文库。多种化合物可与放射性研究引起的不同变异相比较。已经分化的神经原细胞和肌肉细胞很少被增殖。因此，一旦受伤，细胞长不好，恢复很难。这项研究的最初目的是为了找到一种化合物来引起改变肌肉细胞分化，达到再生目的。 分化的肌肉组织构成交织的管状结构。几百个嘌呤类化合物被在96孔圆片上植入潜伏肌肉组织中，找到了能够分离相连接的组织的化合物。这种化合物自肌管隔断嘌呤命名为肌基质
生物特征识别技术的现状与发展趋势概述
摘要:生物特征识别技术是利用人的生理特征或行为特征,来进行个人身份的鉴定。文章论述了现有得各种生物特征识别技术的原理,特征的优缺点,介绍生物特征识别技术的发展趋势。 关键词:身份鉴别;人体生物特征;发展趋势 1. 引言信息化高速发展的一大特征是个人身份的数字化和隐性化, 如何准确鉴定一个人的身份,保护信息安全是当今信息化时代必须解决得一个关键性社会问题。生物特征身份鉴别技术是身份鉴别领域的一个研究热点。生物特征识别技术是指利用人体固有的生理特征或行为特征来进行个人身份鉴别认证的技术。生物特征识别技术包括采用人体固有的生理特征(如人脸、指纹、虹膜、静脉、视网膜进行的身份认证技术和利用后天形成的行为特征(如签名、笔迹、声音、步态进行的身份认证技术。与传统的身份鉴定手段相比,基于生物特征识别的身份鉴定技术具有如下优点:(1不会遗忘或丢失; (2防伪性能好,不易伪造或被盗; (3 “随身携带” ,随时随地可用。正是由于生物特征身份识别认证具有上述优点,基于生物特征的身份识别认证技术受到了各国的极大重视。 2. 生物特征识别技术的现状及发展趋势目前, 常用的生物特征识别技术所用的生物特征有基于生理特征的如视网膜、人脸、指纹、虹膜,也有基于行为特征的如笔迹、声音等。下面就这些常见的生物特征识别技术的特点及其发展趋势进行讨论研究。 2.1. 视网膜识别人体的血管纹路也是具有独特性的,人的视网膜表面血管得图样可以利用光学方法透过人眼晶体来测定。用于生物识别的血管分布在神经视网膜周围,即视网膜四层细胞得最远处。如果视网膜不被损伤,从三岁起就会终身不变,如同虹膜识别技术一样,视网膜扫描可能具有最可靠,最值得信赖得生物识别技术,但它运用起来的难度较大。视网膜识别技术要求激光照射眼球的背面以获得视网膜特征得唯一性。视网膜技术的优点:视网膜是一种及其固定得生物特征,因为它是隐藏的,故而不易磨损,老化;非接触性得;视网膜是不可见得,不会被伪造。缺点是:视网膜技术未经过任何测试, 可能会给使用者带来健康的损坏。 2.2. 人脸识别人脸识别作为一种基于生理特征的身份认证技术,与目前广泛应用的以密码、 IC 卡为媒介的传统身份认证技术相比,具有不易伪造、不易窃取、不会遗忘的特点;而人脸识别与指纹、虹膜、掌纹识别等生理特
我国生命科学与生物技术的进展及趋势
我国生命科学与生物技术的进展及趋势 【摘要】 本文介绍了生物技术的重点研究领域，对欧美、日本等国家和我国生物技术的发展状况进行了综述,回顾了我国生物技术的发展历史,介绍和分析了我国生物技术的现状和存在问题,以及解决的对策，展望了21世纪我国生物技术的发展前景，希望21世纪的生物技术能更好的造福人民。 【关键词】:生命科学；生物技术; 趋势; 对策 党和政府对生物技术一向给予高度的重视。70年代末期, 就把遗传工程列为我国八大重 点科技领域之一。如果把1986年作为我国生物技术发展阶段的一条分界线, 那么, 1986年以前的七、八年, 我国生物技术处于一个初创阶段。中国科学院和高等院校一些生物学基础研究实力较强的单位, 率先开展基因工程和杂交瘤技术的研究。接着全国许多部门派遣访问学者到国外学习基因工程、细胞工程的技术方法。国内许多研究单位也相继开展基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程的研究, 为我国生物技术的发展奠定了基础。 总括来说，生物技术是分子遗传学、生物化学、微生物学等基础学科发展的产物。20 世纪90 年代以来, 生物技术特别是基因重组技术的发展突飞猛进, 产业化进程明显加快, 以欧美为中心的生物技术产业正在迅速兴起。在20 世纪最后几年里, 全世界生物技术市场较原有的增加了30% , 2000 年生物技术的产值预计达600 亿英镑。21 世纪将是生命科学和生物技术的世纪。 1 生物技术的重点研究领域 1.1 基因组研究研究人类基因组、哺乳类实验动物的基因组、低等真核及原核生物细胞基因组, 同时开展基因图谱的比较研究和技术开发。 1.2 基因治疗研究癌症等疾病的免疫调节和基因治疗、中枢神经系统疾病
指纹识别技术的发展及展望
指纹识别技术的发展及展望 【摘要】指纹指手指表面由交替的“脊”和“谷”组成的平滑纹理模式，其形成取决于胚胎中形成手指表皮部分的初始环境，有很强的随机性。包括指纹在内的这些皮肤的纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，是唯一的。依靠这种唯一性，我们就可以把一个人同他的指纹对应起来，通过比较他的指纹和预先保存的指纹进行比较，就可以验证他的真实身份。随着社会的发展，信息时代的来临，生物识别技术已经成为身份识别的热门技术，而在生物识别领域，自动指纹识别技术的研究尤为引人注目。自动指纹识别技术是集传感器技术、生物技术、数字图像处理、模式匹配、电子技术于一体的高新技术。现今，自动指纹识别技术已经广泛应用于公安、海关、银行等需要进行身份坚定的领域。随着网络的发展，自动指纹识别技术又提供了一种解决网络积及数据库安全和保密问题的新途径。 【关键词】指纹；指纹识别；生物特征识别；模式匹配 1.指纹及指纹识别技术概述 我们手掌及其手指、脚、脚趾内侧表面的皮肤凸凹不平产生的纹路会形成各种各样的图案。这些纹路的存在增加了皮肤表面的摩擦力，使得我们能够用手来抓起重物。指纹指手指表面由交替的“脊”（ridges）和“沟”（valleys）组成的平滑纹理模式，其形成取决于胚胎中形成手指表皮部分的初始环境，有很强的随机性。人们也注意到，包括指纹在内的这些皮肤的纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，也就是说，是唯一的。依靠这种唯一性，我们就可以把一个人同他的指纹对应起来，通过比较他的指纹和预先保存的指纹进行比较，就可以验证他的真实身份。这种依靠人体的身体特征来进行身份验证的技术称为生物识别技术，指纹识别是生物识别技术的一种。 自动指纹识别技术是集传感器技术、生物技术、数字图像处理、模式匹配、电子技术于一体的高新技术，由于它具有唯一性和稳定性等特点，已在计算机自动化办公系统、金融、保险、证券、电子商务、社保、身份证管理等行业以及军方和警方的得到普遍应用。自动指纹识别技术可以分为两类，即验证(Verification)和辨识(Identification)。验证就是通过把一个现场采集到的指纹与一个己经登记的指纹进行一对一的比对（one-to-one matching），来确认身份的过程。作为验证的前提条件，他或她的指纹必须在指纹库中已经注册。指纹以一定的压缩格式存贮，并与其姓名或其标识（ID，PIN）联系起来。辨识则是把现场采集到的指纹同指纹数据厍中的指纹逐一对比，从中找出与现场指纹相匹配的指纹。这也叫“一对多匹配（one-to-many matching）”。 2.传统的安全机制受到挑战 现行的许多计算机系统中，包括许多非常机密的系统，都是使用”用户ID+密码”的方法来进行用户的身份认证和访问控制的。实际上，这种方案隐含着一些问题。例如，密码容易被忘记，也容易被别人窃取。而且，如果用户忘记了他