Perspectivas de aplicación de la biotecnología
Con los nuevos avances en las ciencias de la vida, la biotecnología moderna se ha utilizado ampliamente en muchos campos como la industria, la agricultura y la ganadería, la medicina y la protección del medio ambiente, produciendo enormes beneficios económicos y sociales. Alimentos
En primer lugar, la biotecnología mejora la eficiencia de la producción, aumentando así la producción de alimentos.
En segundo lugar, la biotecnología puede mejorar la calidad de los alimentos. Por ejemplo, el uso de enzimas inmovilizadas (o fagos que contienen enzimas) para producir jarabe con alto contenido de fructosa a partir de almidón como materia prima para reemplazar la sacarosa es una revolución en la industria azucarera.
En tercer lugar, la biotecnología también se utiliza para desarrollar tipos de alimentos. El uso de la biotecnología para producir proteínas unicelulares proporciona una forma factible de resolver el problema de la deficiencia de proteínas. En la actualidad, la producción mundial de proteína unicelular ha superado los 30 millones de toneladas, y la calidad ha logrado un avance importante: ha pasado de usarse principalmente como alimento a estar en las mesas de los comedores de las personas.
Materiales
La construcción de nuevos biomateriales mediante biotecnología es una de las formas importantes de desarrollar nuevos materiales modernos.
En primer lugar, la biotecnología ha convertido en tesoros algunos materiales biológicos desechados. Por ejemplo, se puede utilizar la biotecnología para obtener quitina a partir de caparazones de crustáceos como camarones y cangrejos. La quitina es un material excelente para hacer suturas quirúrgicas. Es suave, puede acelerar la cicatrización de heridas y puede ser absorbida por el cuerpo sin quitar las suturas.
En segundo lugar, la biotecnología ofrece la posibilidad de producir a gran escala algunos materiales biológicos escasos. Por ejemplo, la seda de araña es una proteína especial con alta resistencia y plasticidad que puede usarse para producir ropa interior a prueba de balas, paracaídas y otros suministros. Las proteínas de la seda de araña se pueden producir mediante biotecnología para obtener fibras comparables a la seda de araña.
En tercer lugar, se pueden desarrollar nuevos materiales utilizando la biotecnología. Por ejemplo, algunos microorganismos pueden producir bioplásticos biodegradables para evitar la "contaminación blanca".
Energía
La biotecnología puede aumentar la tasa de extracción de energía no renovable, por un lado, y desarrollar más energía renovable, por el otro.
En primer lugar, la biotecnología mejora la eficiencia de la extracción de petróleo.
En segundo lugar, la biotecnología ha abierto el camino para la utilización de nuevas energías. La biotecnología moderna se utiliza cada vez más en la agricultura, lo que permite a la economía agrícola lograr un alto rendimiento, alta calidad y eficiencia.
Producción de cultivos y flores
El objetivo principal de la aplicación de la biotecnología a la producción de cultivos y flores es aumentar el rendimiento, mejorar la calidad y obtener plantas resistentes.
En primer lugar, la biotecnología puede aumentar el rendimiento de los cultivos y reproducirse rápidamente.
En segundo lugar, la biotecnología no sólo puede mejorar la calidad de los cultivos, sino también retrasar la madurez de las plantas, extendiendo así la vida útil de los alimentos vegetales.
En tercer lugar, la biotecnología desempeña un papel importante en el cultivo de cultivos resistentes al estrés. Por ejemplo, los cultivos resistentes a las plagas desarrollados mediante métodos de ingeniería genética no requieren la aplicación de pesticidas, lo que no sólo mejora los beneficios económicos del cultivo sino que también protege nuestro medio ambiente. Las variedades de algodón genéticamente modificadas y resistentes a los insectos de mi país se promocionaron en más de 2 millones de acres en 1999, generando enormes beneficios económicos.
Producción ganadera y avícola
Utilizar la biotecnología para obtener productos ganaderos y avícolas de alto rendimiento y alta calidad y mejorar la resistencia a las enfermedades del ganado y las aves de corral.
En primer lugar, la biotecnología no sólo puede acelerar la reproducción y el crecimiento del ganado y las aves de corral, sino también mejorar la calidad del ganado y las aves de corral y proporcionar carne, leche y huevos de alta calidad.
En segundo lugar, la biotecnología puede criar variedades de ganado y aves de corral resistentes a las enfermedades y reducir los riesgos en la industria de la cría. Por ejemplo, el uso de tecnología genéticamente modificada para criar animales resistentes a las enfermedades puede reducir en gran medida la aparición de plagas en el ganado y garantizar la salud del ganado y la salud humana.
Nuevas áreas de la agricultura
La ingeniería genética no sólo puede mejorar el rendimiento y la calidad de los productos agrícolas y ganaderos.
El uso de plantas genéticamente modificadas para producir vacunas es un tema de investigación actual. Los investigadores esperan expresar vacunas en plantas comestibles para que las personas puedan vacunarse comiendo estas plantas genéticamente modificadas. La vacuna contra la hepatitis B se ha expresado en tabaco modificado genéticamente.
El uso de animales transgénicos para producir proteínas medicinales también es un tema de investigación actual. Los científicos han criado una variedad de animales transgénicos cuyas glándulas mamarias pueden expresar específicamente genes extraños, de modo que las proteínas necesarias para los medicamentos se puedan obtener de su leche. Dado que estas vacas u ovejas transgénicas comen pasto, su leche contiene proteínas medicinales preciosas y tiene bajos costos de producción. y puede lograr enormes beneficios económicos. El campo de la medicina y la salud es uno de los campos con más amplias aplicaciones, más resultados significativos, mayor desarrollo y mayor potencial de la biotecnología moderna.
Prevención de Enfermedades
El uso de vacunas para inmunizar activamente el cuerpo humano es uno de los medios más eficaces para prevenir enfermedades infecciosas. Las vacunas inyectables u orales activan el sistema inmunológico del cuerpo para producir anticuerpos específicos diseñados para atacar a los patógenos.
Después de la década de 1970, la gente empezó a utilizar tecnología de ingeniería genética para producir vacunas. Las vacunas genéticamente modificadas se elaboran recombinando los genes de una determinada proteína del patógeno en células bacterianas o eucariotas, y utilizando las células bacterianas o eucariotas para producir en masa la proteína del patógeno. Por ejemplo, la ingeniería genética se utiliza para producir una vacuna contra la hepatitis B para prevenir la hepatitis B. La vacuna contra la hepatitis B genéticamente producida en mi país utiliza principalmente un sistema de expresión de levadura para producir la vacuna.
Diagnóstico de enfermedades
El desarrollo y aplicación de la biotecnología ha proporcionado nuevas tecnologías de diagnóstico, especialmente la aplicación de reactivos de diagnóstico de anticuerpos monoclonales y la tecnología de diagnóstico de ADN, que han hecho que muchas enfermedades, especialmente tumores y Las enfermedades infecciosas pueden diagnosticarse con precisión en una etapa temprana.
La Figura 4-40 muestra el proceso de preparación de anticuerpos monoclonales. Los anticuerpos monoclonales se han desarrollado rápidamente debido a sus evidentes ventajas. Se han desarrollado con éxito decenas de miles de anticuerpos monoclonales en todo el mundo, utilizados principalmente para diagnóstico clínico, reactivos terapéuticos y destrucción específica de células tumorales. Algunos anticuerpos monoclonales se pueden usar en combinación con isótopos radiactivos, toxinas, medicamentos químicos, etc. para el tratamiento del cáncer. Pueden localizar con precisión sitios cancerosos y matar células cancerosas. Se les llama "misiles biológicos" y "asesinos de tumores".
La tecnología de diagnóstico de ADN utiliza tecnología de ADN recombinante para diagnosticar enfermedades genéticas humanas, tumores, enfermedades infecciosas y otras enfermedades directamente desde el nivel del ADN. Tiene las ventajas de una gran especificidad, alta sensibilidad y fácil operación.
Tratamiento de enfermedades
La aplicación de la biotecnología en el tratamiento de enfermedades incluye principalmente el suministro de medicamentos, terapia génica y trasplante de órganos.
La ingeniería genética se puede utilizar para producir en masa algunos medicamentos escasos y costosos, reduciendo la carga para los pacientes. Estos preciosos medicamentos incluyen la somatostatina, la insulina, el interferón, etc.
La terapia génica es una nueva terapia que utiliza tecnología de ingeniería genética y genética molecular para tratar enfermedades humanas.
La primera terapia genética exitosa del mundo se realizó en una niña estadounidense de 4 años. Debido a la falta de adenosina desaminasa, la inmunidad de esta niña era completamente baja. Antes del tratamiento, solo podía vivir sin ella. cámara bacteriana, de lo contrario morirán a causa de una infección. Después del tratamiento, la niña pudo asistir a la escuela primaria normal. En junio de 1997, había 218 proyectos clínicos de terapia génica aprobados en todo el mundo, y el número total de pacientes que recibían terapia génica y transferencia genética había llegado a 2.557.
Robert Weinberg y otros investigadores publicaron un nuevo resultado sobre la invasividad del cáncer de mama en la revista Cell el 3 de junio de 2013: Los genes determinan el destino de las células del cáncer de mama.
En 1990 se lanzó oficialmente el Proyecto Genoma Humano en Estados Unidos. El 14 de abril de 2003 lo anunciaron científicos de China, Estados Unidos, Reino Unido, Japón, Francia, Alemania y Estados Unidos. que el mapa de secuencia del genoma humano se había trazado con éxito. La finalización del Proyecto Genoma Humano ayudará a los humanos a comprender la patogénesis de muchas enfermedades genéticas y el cáncer, y proporcionará más bases teóricas para la terapia génica. La tecnología de trasplante de órganos se está desarrollando en la dirección de los xenotrasplantes, que utilizan la biotecnología moderna para transferir genes humanos a otra especie y luego extraer los órganos de esta especie y colocarlos en el cuerpo humano para reemplazar las "partes" humanas enfermas. Además, la tecnología de clonación también se puede utilizar para crear órganos que se ajusten completamente al cuerpo humano para reemplazar órganos "enfermos" en el cuerpo humano. Monitoreo de la contaminación
La biotecnología moderna ha establecido una nueva clase de métodos efectivos para el monitoreo y evaluación rápidos y precisos del medio ambiente, incluido el uso de nuevos organismos indicadores, el uso de sondas de ácido nucleico y el uso de biosensores.
Las bacterias, los protozoos, las algas, las plantas superiores y los peces se pueden utilizar como organismos indicadores para evaluar la calidad ambiental mediante el seguimiento de sus respuestas al medio ambiente.
La aparición de la tecnología de sondas de ácido nucleico también proporciona una forma eficaz de seguimiento y evaluación medioambiental. Por ejemplo, las sondas de ácido nucleico de Bacillus se utilizan para monitorear E. coli en ambientes acuáticos.
En los últimos años, la aplicación de biosensores en la monitorización ambiental se ha desarrollado rápidamente. Los biosensores utilizan sustancias biológicamente activas como microorganismos, células, enzimas y anticuerpos como elementos de identificación de contaminantes. Tienen las ventajas de bajo costo, fácil producción, uso conveniente y medición rápida.
Control de la contaminación
El control biológico moderno utiliza cepas cultivadas puras de microorganismos para degradar los contaminantes.
Por ejemplo, los científicos utilizaron tecnología de ingeniería genética para transferir los genes anti-DDT de insectos a bacterias y cultivaron un tipo de bacteria que específicamente "come DDT". Después del cultivo a gran escala, se introdujeron. El DDT en el suelo será "comido". El DDT del suelo se "comerá" limpiamente.
Para poner otro ejemplo, los científicos han desarrollado una cepa biológica RhP tolerante a la contaminación y la han colocado en cuerpos de agua contaminados. Puede absorber y consumir rápidamente nitrógeno, fósforo, azufre, etc. en el cuerpo de agua sin consumir oxígeno. en el cuerpo de agua. El carbono y otros contaminantes pueden reducir el contenido de eutrofización de los cuerpos de agua, cortar la fuente de nutrientes para el crecimiento de cianobacterias y lograr el propósito de controlar las cianobacterias.
Instituciones establecidas: Universidad de Ciencia y Tecnología de Jiangsu, Universidad Zhejiang Wanli (la biotecnología es una especialidad nacional)
Ventajas comparativas
Desde la perspectiva del apoyo político, la "Decisión del Consejo de Estado sobre la aceleración del cultivo y desarrollo de industrias estratégicas emergentes" propone "desarrollar vigorosamente medicamentos biotecnológicos, nuevas vacunas y reactivos de diagnóstico, medicamentos químicos y preparados farmacéuticos modernos para la prevención y el tratamiento de las principales enfermedades". La expresión "reactivos de diagnóstico, medicamentos químicos, medicina tradicional china moderna y otras variedades de medicamentos innovadores" muestra que la medicina tradicional china moderna es una parte indispensable del desarrollo de la bioindustria de mi país.
Desde la perspectiva de investigación comparativa horizontal, de Estados Unidos y Japón A juzgar por la experiencia de países desarrollados como China y Corea del Sur, las grandes empresas y las grandes acciones alcistas a menudo nacen en industrias que pueden representar la competitividad del país, como Apple, Toyota, Samsung, etc. Se especula que si China puede convertirse en una empresa de clase mundial, es muy probable que sea en nuestras áreas de ventaja comparativa.