高等教育自学考试毕业论文

检验专业（独立本科段）

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河南科技大学高等教育自学考试办公室

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第二篇：自考毕业论文模板 - 副本

高等教育自学考试

毕业设计（论文）说明书

生物技术 （本科）

市 地 商 丘

准考证号 140311100541

姓 名 陈 娅 萍

河南科技大学高等教育自学考试办公室

高等教育自学考试

毕业设计（论文）任务书

一、题目： 生物技术与我们的生活

二、本环节自200 年 月 日起至200 年 月 日

三、进行地点： 河南科技大学

四、内容要求： 综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理，实验正确，分析处理科学；文字通顺 ，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文

结果有应用价值。

指导教师： 职称

批准日期： 年 月 日

摘 要：作为21世纪高新技术的核心，生物技术在人们生活的方方面面发挥了举足轻重的的作用。本文将从工业、农业、畜牧业、医药、环保和其他方面全面介绍生物技术如何在人们的生活中发挥它的作用，分别包括酶工程与发酵工程、基因工程、基因育种、基因治疗、污染环境的修复及沼气应用等技术。同时指出了生物技术给人类社会带来的难题及其美好的展望。

关键词： 生物技术、生活环境、广泛应用

Abstract：As the 21st century the core of high and new technology, biological technology plays an important role in all aspects of people's lives. This paper will give a comprehensive introduction of the widely use to the life of people ,from the industry, agriculture, animal husbandry, pharmaceutical, environmental protection, and other biological technology fields, including enzyme engineering and fermentation engineering and gene engineering, genetic breeding, gene therapy, environmental pollution and biogas technology such as repair application. And it also points out that the biological technology used on human society will bring difficult problems and bright furture.

Key Words：Biological technology, living environment, widely used

目 录

1.酶工程与发酵工程

1.1酶工程

1.2发酵工程

2.基因工程

2.1目的基因的获得

2.2目的基因的导入

2.3目的基因表达及表达产物分离

3.在工业方面的应用

3.1食品方面

3.2材料方面

3.3能源方面

4.在农业方面的应用

4.1传统应用

4.2农业新领域

4.3几种育种方式

5.在畜牧业方面的应用

6.在医药方面的应用

6.1疾病预防

6.2疾病诊断

6.3疾病治疗

7.在环保方面的应用

7.1污染检测

7.2污染预防

7.3污染处理

8.在其他方面的应用

9.生物技术所带来的安全隐患

9.1生物安全

9.2经济安全

9.3国家安全

9.4对道德，法律，伦理的挑战

10.现代生物技术的展望

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引言

作为二十一世纪的一项高新技术，生物技术对人们生活的影响越来越大。随着生物技术的发展、生命科学的发现、生物技术的新突破，生物技术奖大大改变人类及社会的发展进程。成熟的转基因技术、克隆技术、干细胞培养技术、生物芯片技术等技术，正在推动生物技术成为新世纪最重要的产业之一，深刻的改变人类的医疗条件、农业、工业和环境状况。各国都将生物技术放在重要的位置。回顾近二十年来，随着生物技术的发展，以为医疗业、工业、农业及环保开辟了广阔的发展空间。

1. 酶工程与发酵工程

酶工程与发酵工程是生物技术中有着悠久历史的两门技术。近20年来 随着与生物技术相关的诸多基础理论和技术以及实验手段的发展，这两门传统的生物技术逐步走出被动、低效的状态

1.1酶工程

酶工程就是利用酶的催化作用进行物质转化，生产人们所需产品的技术。 催化剂即指能化学变化加速而翻身不变的物质。酶是一类具有特殊催化反应能力的蛋白质，它由生物体的活细胞产生。在生物体内进行的各种化学反应，几乎都需要在酶的催化下才能顺利地完成。比如，在人体内有一种内酪氨酸酶，当它不能行使正常作用时，人就会得白化病。

酶工作技术的应用范围大致有：（1）对生物宝库中存在天然酶的开发和生产；

（2）自然酶的分离纯化及鉴定技术；（3）酶的固定化技术（固定化酶和固定化细胞技术）；（4）酶反应器的研制和应用；（5）与其它生物技术领域的交叉和渗透。其中固定化酶技术是酶工程的核心。

酶便可反复使用，从而使产品成本降低。因此，固定化酶技术十分重要。酶的固定方法主要有：通过非特异性物理吸附法或生物物质的特异吸附作用将酶固定到载体表面，叫作吸附法；利用化学方法将载体活化，再与酶分子上的某些基因反应，形成共价的化学键，从而使酶分子结合到载体上，这种方法叫共价键合法，是广泛采用的制备固定化酶的方法。

与固定化酶技术相配套的是酶生物反应器。一个安装有固定化酶材料的容器就是酶生物反应器，它是把反应物质变成产品的重要生产车间。（见下图）

酶工程对医药、医疗方面贡献巨大。现在，菠萝蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶、胃蛋白酶等十几种可以进行食物转化的酶都已进入食品和药物中，以解除许多有胃分泌功能障碍患者的痛苦，另外，新型青霉素产品及青霉素酶抑制剂等也都是酶工程在医药医疗领域的成功应用实例。

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1.2发酵工程

从广义上讲，发酵工程由三部分组成：是上游工程，发酵工程和下游工程。 上游工程包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等。

发酵工程主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。要求有严格的无菌生长环境，包括发酵开始前采用高温高压对发酵原料和发酵罐以及各种连接管道进行灭菌的技术；在发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气过滤技术；在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速度的计算机控制技术；还有种子培养和生产培养的不同的工艺技术。此外，根据不同的需要，发酵工艺上还分类批量发酵，流加批量发酵，连续发酵。

下游工程指从发酵液中分离和纯化产品的技术：包括固液分离技术（离心分离，过滤分离，沉淀分离等工艺），细胞破壁技术（超声、高压剪切、渗透压、表面活性剂和溶壁酶等），蛋白质纯化技术（沉淀法、色谱分离法和超滤法等），最后还有产品的包装处理技术（真空干燥和冰冻干事燥等）。

2. 基因工程

基因工程是利用DNA重组技术进行生产或改造生物产品的技术。是将外源的或是人工合成的基因即DNA片段(目的基因)与适宜的载体DNA重组，然后将重组DNA转入宿主细胞或生物体内，以使其高效表达。

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2.1 目的基因的获得

目的基因——即人们所要获得某种蛋白质的基因。获得目的基因的方法有：从生物基因组中分离、逆转录合成、人工合成。

2.2 目的基因的导入

2.21 直接导入法

（1）电击法：借助电击仪高压脉冲把目的基因打入宿主细胞。

（2）显微注射法：利用微量注射器在显微镜下直接把目的基因注入宿主细胞。

（3）直接吸收法：把目的基因和宿主细胞混在一起，让其吸收。

（4）基因枪法：在金属微粒上涂一层目的基因，然后发射到宿主细胞中。

2.22 间接导入法

（1）质粒是细菌染色体DNA以外的环状双链DNA分子，它能自我复制，也可整合到细胞染色体DNA中与其一起表达。质粒通常还含有标记基因，这可以从细胞的表型特征来识别。

（2）λ噬菌体是一种细菌病毒，其环状双链DNA可以作为目的基因的载体。

（3）科斯质粒是一种杂种质粒，含有质粒和λ噬菌体的部分顺序，很适合用作真核生物基因的载体。

2.3 目的基因表达及表达产物分离

目的基因进入宿主细胞后，可以与宿主细胞DNA整合在一起，并一起表达。表达后所产生的蛋白质可以用一般分离蛋白质的方法分离和纯化。把目的基因装在运载体上后，就看运载体能否将目的基因运到受体细胞了。这是基因工程的最后一步。

下图为基因工程的基本步骤：

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3． 在工业方面的应用

3.1 食品方面：

生物技术被用来提高生产效率，从而提高食品产量。

生物技术可以提高食品质量。例如，以淀粉为原料采用固定化酶(或含酶菌体)生产高果糖浆来代替蔗糖。生物技术还用于开拓食品种类。利用生物技术生产单细胞蛋白为解决蛋白质缺乏问题提供了一条可行之路。目前，全世界单细胞蛋白的产量已经超过3000万吨，质量也有了重大突破，从主要用作饲料发展到走上人们的餐桌。

3.2 材料方面

通过生物技术构建新型生物材料，是现代新材料发展的重要途径之一。 首先，生物技术使一些废弃的生物材料变废为宝。例如，利用生物技术可以从虾、蟹等甲壳类动物的甲壳中获取甲壳素。甲壳素是制造手术缝合线的极好材料，它柔软，可加速伤口愈合，还可被人体吸收而免于拆线。

其次，生物技术为大规模生产一些稀缺生物材料提供了可能。例如，蜘蛛丝是一种特殊的蛋白质，其强度大，可塑性高，可用于生产防弹背心、降落伞等用品。利用生物技术可以生产蛛丝蛋白，得到与蜘蛛丝媲美的纤维。

第三，利用生物技术可开发出新的材料类型。例如，一些微生物能产出可降解的生物塑料，避免了“白色污染”。（见下图）

可降解餐盘 可降解水杯

3.3 能源方面

生物技术一方面能提高不可再生能源的开采率，另一方面能开发更多可再生能源。利用生物技术进行二次采油，可提高了石油开采的效率。生物技术为新能源的利用开辟了道路，如发酵工程用于生物质能的利用等。

例如:选育可大量生产能源化学物质的工程菌，开发生物来源的石油替代产品；选育可降解工业和生活废弃物的工程菌，用以处理垃圾，变废为宝；处理工业“三废”，石油泄漏等，解决环境污染问题。（见下图文）

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现在，生物学家们正尝试运用生物技术开发出能够将植物中的纤维素降解进而转化为可以燃烧的酒精等新能源。自然界有取之不尽的植物纤维素资源，这项技术 的突破有可能成为能源技术的新方向。

这是一株可降解重烃的嗜热脱氮芽胞杆菌，图为NG80-2全基因组序列图谱及预测的重烃降解途径

4. 在农业方面的应用

生物技术的高速发展为农业科技革命和农业发展带来了契机。通过基因工程，利用基因工程技术，改良作物蛋白质成分，提高作物中必需的氨基酸含量，培育抗病毒、抗虫害、抗除草剂的工程植株以及抗盐、抗旱等逆性植株。用基因工程的方法培育高抗病性，抗倒伏，抗盐，抗寒农作物。利用基因工程手段生产的工程菌农药，可以实现高效，低毒，低残留杀灭病害虫。利用同位素育种和常规育种相结合，筛选高产，抗病抗逆境等优良性状的农作物。

现代生物技术越来越多地运用于农业中，使农业经济达到高产、高质、高效的目的。

4.1 传统应用

生物技术应用于农作物和花卉生产的目标，主要是提高产量、改良品质和获得抗逆植物。首先，生物技术既能提高作物产量，还能快速繁殖。其次，生物技术既能改良作物品质，还能延缓植物的成熟，从而延长了植物食品的保藏期。第三，生物技术在培育抗逆作物中发挥了重要作用。我国的转基因抗虫棉品种，19xx年已经推广200多万亩，创造了巨大的经济效益。

4.2 农业新领域

利用转基因植物生产疫苗是目前的一个研究热点。科研人员希望能用食用植物表达疫苗，人们通过食用这些转基因植物就能达到接种疫苗的目的。目前已经在转

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基因烟草中表达出了乙型肝炎疫苗。

4.3 几种育种方式

生物育种技术即指以转基因的方法，把不同植物，甚至动物的控制优良性状的基因，转移到所需要的植物或动物中去，实现按人的意志改良作物或动物的愿望。具有缩短培育周期、克服常规育种无法逾越的障碍、促进物种间遗传物质的结合等优点，这一技术的应用大大提高了农作物的产量和农业效率。

生物技术在农业上的作用主要通过育种来实现，目前主要有以下育种方式:

（1）品质育种

高产作物：我国袁隆平被誉为“杂交水稻之父”现在培育出的高光效水稻

2.25万公斤/公倾，高光效玉米6万公斤/公倾；促进健康的食品：现在已培育出高赖氨酸的玉米、小麦和水稻；生物改良新饲料；含抗疾病物质农作物。特种转基因棉花和玉米。

（2）抗性育种

抗虫植物：从苏云金杆菌的细菌中σ内毒素基因，转入烟草、番茄和马玲薯中。这些基因能稳定遗传，而毒素对人畜无害；抗病毒植物：现已培育出耐贮运的转基因番茄；抗除草剂植物；抗盐碱作物：现在人们已经培育出抗盐碱的大麦、番茄和某些瓜类；抗旱作物；抗寒作物。

（3）固氮育种：有些固氮生物通过固氮酶完成地将游离氮转变可被作物直接吸收利用的氮。目前人们正致力于把其基因转移到其它作物上去。

5. 在畜牧业方面的应用

畜牧业是生物技术应用的重要领域。以基因工程为核心，包括细胞工程、酶工程和发酵工程组成的生物技术均与当代畜牧兽医的发展有着密切的关系，成为畜牧业技术革命的重要组成部分。利用生物技术以获得高产优质的畜禽产品和提高畜禽的抗病能力。

首先，生物技术不仅能加快畜禽的繁殖和生长速度，而且能改良畜禽的品质，提供优质的肉、奶、蛋产品。

其次，生物技术可以培育抗病的畜禽品种，减少饲养业的风险。如利用转基因的方法，培育抗病动物，可以大大减少牲畜瘟疫的发生，保证牲畜健康，也保证人类健康。

再次，生物技术在提高农作物产量、质量的同时，有助于提高畜牧业的生产力发展水平。通过控制饲料作物体内碳水化合物含量可提高畜牧业生产力。

利用转基因动物生产药用蛋白同样是目前的研究热点。科学家已经培育出多种转基因动物，它们的乳腺能特异性地表达外源目的基因，因此从它们产的奶中能获得所需的蛋白质药物，由于这种转基因牛或羊吃的是草，挤出的奶中含有珍贵的药用蛋白，生产成本低，可以获得巨额的经济效益。

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6．生物技术在医药方面的应用

目前，医药卫生领域是现代生物技术应用得最广泛、成绩最显著、发展最迅速、潜力也最大的一个领域。

6.1 疾病预防

20世纪70年代以后，人们开始利用基因工程技术来生产疫苗，对人体进行主动免疫是预防传染性疾病的最有效手段之一。例如用基因工程制造乙肝疫苗用于乙型肝炎的预防。我国目前生产的基因工程乙肝疫苗，主要采用酵母表达系统产生疫苗。

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6.2 疾病诊断

生物技术的开发应用，提供了新的诊断技术，使许多疾病特别是肿瘤、传染病在早期就能得到准确诊断。

6.3 疾病治疗

生物技术在疾病治疗方面主要包括提供药物、基因治疗和器官移植等方面。

7．在环保方面的应用

环境问题越来越受到各国政府和全人类的关注，生物技术在环境的治理上可发挥其不可替代的作用。

7.1 污染监测

现代生物技术建立了一类新的快速准确监测与评价环境的有效方法，主要包括利用新的指示生物、利用核酸探针和利用生物传感器。

7.2 污染预防

化学农药污染在中国较为常见，做到全面预防，最好的办法是全面推广生物农药。

所谓生物农药是指由生物体产生的具有防止病虫害和除杂草等功能的一大类物质总称，它们多是生物体的代谢产物，主要包括病毒杀虫剂、细菌杀虫剂、真菌杀虫剂、放线菌杀虫剂等。长期以来并没有得到广泛的使用。现在人们正在利用重组DNA技术克服其缺点来提高杀虫效果。

7.3 污染处理

7.31 污水的生物净化

固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一。固定化酶，是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合，将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物。微生物细胞可作为固定化酶反应器。

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7.32 污染土壤的生物修复

其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态，使重金属固定或解毒，降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性，通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定作用。

7.33 化学农药污染的消除

一般情况下，化学杀虫剂约80%会残留在土壤中，经生态系统造成滞留毒害作用。利用微生物降解农药已成为消除农药对环境污染的一个重要方面。

8.其他方面的应用

生物技术在制浆造纸工艺上的应用在20世纪90年代发展较快。对环境保护及降低能耗的日益关注, 更促进了生物技术在制浆造纸工业上的应用。目前应用于制浆造纸工业的生物技术主要有基因重组改良造纸原料、生物制浆、生物漂白、废纸生物脱墨、废液生物处理、酶处理和改善浆料性能树脂生物控制等, 有些研究成果已用于工业生产。

9．生物技术所带来的安全隐患

技术是一把双刃剑，现代生物也不例外。以基因工程为代表的现代生物技术的迅速崛起，在给人们解决环境与发展的矛盾带来希望的同时，不仅对人类赖以生存的自然环境产生了巨大威胁，且迅速渗透到政治，经济等各个领域，给国家或地区环境安全造成灾难性的影响。特别是在其危害性认识不足或被人类滥用时，其潜在危险性更难以预料，因而备受世界的关注与忧虑。

9.1 生物安全

生物安全是指现代生物技术的研究，开发与应用，以及转基因生物的跨国越境转移可能对生物的多样性，生态环境和人体健康等产生潜在的不利影响，特别是各类转基因活生物体释放到环境中，可能对生物多样性构成风险与威胁。目前主要集中在以下主要方面：转基因生物对非基因生物的影响；增加目标害虫的抗性；基因漂移，出现杂草化；对生物多样性和生态环境的影响；对人类身体健康的威胁与影响。

9.2 经济安全

现在生物技术发展不平衡，主要集中在发达国家，随着经济一体化与全球化，发达国家会利用生物技术，从发展中国家攫取资源，发展自己的生物技术；同时又制定严格的环境标准组织发展中的产品出口。从而极有可能引发贸易争端。

9.3 国家安全

同许多先进技术一样，基因等生物技术也有可能运用于军事，国防之中，比如生物炸弹的出现，9.11事件中的炭疽邮件，至今仍令人心有余悸。

9.4 对道德，法律，伦理的挑战

直接关系到人类健康的转基因食品成为世界关注的焦点；人工受精所生育的试管婴儿要让人们从心理上彻底接受还有一定的困难，其抚养，财产继承也对传

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统的法律和道德，伦理提出了新的挑战。

10. 现代生物技术的展望

纵观现代生物技术及其产业的发展，其前景是美好的，大力发展现代生物技术及其产业已成为世界各国经济发展的战略重点：一方面是由于现代生物技术发展迅速，用途广泛，已渗透到人们生活的各行各业；另一方面是由于现代生物技术具有其他技术无法比拟的可持续发展性；再一方面是现代生物技术的原料具有再生性，对环境的破坏性极小或几乎没有，甚至还可消除环境中的污染物。但是现代生物技术的各项研究尚处于科研阶段，产业化建设尚在初创阶段，还没有实现它最初预期值。

初步预测：现代生物技术创新的高潮将伴随人类基因组计划的完成而到来，以基因组为基础的生物技术产业将成为21世纪的朝阳产业，它的巨大经济效益吸引着投资商和企业汇集于这一领域，现代生物技术将进入广泛的大规模产业化阶段，像当年工业革命一样，使人类的生活发生根本性的变化。

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参考文献

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致谢

本课题在选题及研究过程中得到*老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，*老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。周老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

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毕业设计（论文）指导教师意见书

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毕业设计（论文）评阅教师意见书

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毕业设计（论文）包含内容及装订顺序

1.封面

2.毕业设计（论文）任务书 3.中英文摘要（含关键词） 4.目录

5.正文（毕业论文说明书） 6.参考文献 7.致谢

9.指导教师意见书 10.评阅教师意见书

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