八年級政治下冊《生物技術(shù)》文字素材2 北師大版

1、生物技術(shù)與信息技術(shù)的關(guān)系生物技術(shù)與信息技術(shù)的關(guān)系 生物技術(shù)（Biotechnology）是以生命科學為基礎，利用生物（或生物組織、細胞及其他組成部分）的特性和功能，設計、構(gòu)建具有預期性能的新物質(zhì)或新品系，以及與工程原理相結(jié)合，加工生產(chǎn)產(chǎn)品或提供服務的綜合性技術(shù)。信息技術(shù)（information science）是研究信息的獲取、傳輸和處理的技術(shù)，由計算機技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)結(jié)合而成，即是利用計算機進行信息處理，利用現(xiàn)代電子通信技術(shù)從事信息采集、存儲、加工、利用以及相關(guān)產(chǎn)品制造、技術(shù)開發(fā)、信息服務的新學科。信息技術(shù)和生物技術(shù)都是高新技術(shù)，二者在新經(jīng)濟中并非此消彼長的關(guān)系，而是相輔相成，共同

2、推進21世紀經(jīng)濟的快速發(fā)展。 1.生物技術(shù)的發(fā)展需要信息技術(shù)支撐（1）信息技術(shù)為生物技術(shù)的發(fā)展提供強有力的計算工具。在現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展過程中，計算機與高性能的計算技術(shù)發(fā)揮了巨大的推動作用。在賽萊拉基因研究公司、英國Sanger 中心、美國懷特海德研究院、美國國家衛(wèi)生研究院和中國科學院遺傳所人類基因組中心聯(lián)合繪制的人類基因組草圖的發(fā)布中，美國多家研究機構(gòu)特別強調(diào)正是信息技術(shù)廠商提供的高性能計算技術(shù)使這一切成為可能。同樣，在被稱為“生命科學阿波羅登月計劃”的人類基因草圖的誕生過程中，康柏公司的Alpha服務器也為研究人員提供了出色的計算動力。業(yè)界分析人士稱，在這場激烈的基因解碼競賽背后隱含的是一場

3、超級計算能力的競賽，同時，這次競賽有助于大眾對超級計算機的超強能力形成普遍認知。在此之前，這些造價至少在數(shù)百萬美元以上可以超高速運轉(zhuǎn)的機器一直默默無聞，他們被用于控制核反應堆、預報天氣或是與世界級國際象棋大師同臺對弈。如今，人們越來越清醒地認識到，超級計算機在創(chuàng)造新品種的藥物、治愈疾病以及最終使我們能夠修復人類基因缺陷等方面是至關(guān)重要的，高性能計算可以為人類作出更大的貢獻。 賽萊拉公司執(zhí)行總裁在接受今日美國的采訪時說:“將人類基因密碼以線型方式組合起來，這還是人類有史以來的第一次?！辟惾R拉公司要將32億個堿基對按照正確順序加以排列，在曾經(jīng)嘗試過的大規(guī)模計算中，這次挑戰(zhàn)是最為嚴峻的一次。為了完成

4、這次歷史性課題所需的數(shù)量極為龐大的數(shù)據(jù)處理工作，賽萊拉公司動用了700臺互聯(lián)的Alpha64位處理器，運算能力達到每秒1.3萬億次浮點運算。同時，賽萊拉公司還采用了康柏的Storage Works系統(tǒng)，用以完成對一個空間為50TB且以每年IOTB速度增長的數(shù)據(jù)庫管理工作.康柏電腦公司董事會主席曾在一次演講上說道:“如今，我們很難將生物技術(shù)的進步與高性能計算領域的發(fā)展割裂開來。實際上，許多一流的科學家都相信，高性能計算是生物和醫(yī)藥的未來。今后，越來越多的具有強大功能的計算機和軟件將會被用來搜集、存儲、分析、模擬和發(fā)布信息。 信息技術(shù)還有助于加強生物技術(shù)領域的各種數(shù)據(jù)庫管理、信息傳遞、檢索和資源共

5、享等。另一個僅次于基因排序器、在生物技術(shù)領域引起關(guān)注的硬件是基因芯片，它的研制也非常依賴于信息技術(shù)。在顯微鏡載片或硅片等基片上把基因片段排列、固定，這就是基因芯片。把這個芯片上的基因片段和檢體的基因片段放到基因芯片讀出器（也是一種破譯裝置）上，就能迅速比較和破譯檢體信息。 基因排序器是從零入手破譯檢體的遺傳信息的裝置，而基因芯片和其讀出器則是與已經(jīng)有的遺傳信息相對照破譯信息的裝置。 在這個領域，美國的企業(yè)比較有名，但日本企業(yè)也在同美國企業(yè)合作的同時，積極參與這個領域的開發(fā)。 （2）生物技術(shù)發(fā)展需要特定軟件技術(shù)的支持。生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對于生物技術(shù)類軟件的需求將進一步增加，軟件技術(shù)將成為支撐

6、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵力量之一。在生物技術(shù)各領域中均需要相應的專業(yè)軟件來支撐：1) 各類生物技術(shù)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建需要性能優(yōu)良、更新?lián)Q代迅速的軟件技術(shù)；2) 核酸低級結(jié)構(gòu)分析、引物設計、質(zhì)粒繪圖、序列分析、蛋白質(zhì)低級結(jié)構(gòu)分析、生化反應模擬等等也需要相應的軟件及其技術(shù)支撐；3) 加強生物安全管理與生物信息安全管理也離不開軟件及其技術(shù)發(fā)展的支持。 2.生物技術(shù)為信息技術(shù)發(fā)展開辟了新的道路（1）生物技術(shù)推動超級計算機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。隨著人類基因組計劃各項任務的完成，有關(guān)核酸、蛋白質(zhì)的序列和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)呈指數(shù)增長。面對如此巨大而復雜的數(shù)據(jù)，只有運用計算機進行數(shù)據(jù)管理、控制誤差、加速分析過程，使得人類最終能夠從中

7、受益。然而要完成這些過程，并非一般的計算機力所能及，而需要具有超級計算能力的計算機。因此，生物技術(shù)的發(fā)展將對信息技術(shù)提出更高的需求，從而推動信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。比較有說服力的例子是，2002年11月22日出版的自然雜志上，以色列科學家宣布研制出一種由dna分子和酶分子構(gòu)成的微型“生物計算機”，一萬億個這樣的計算機僅一滴水那樣大，運算速度達到每秒10億次，準確率為99.8%。當然像所有的新技術(shù)一樣，有的科學家表示懷疑。他們認為，這種試管里的計算機存在致命的缺陷，因為生化反應本身存在一定的隨機性，這種運算的結(jié)果可能不完全精確；而且，參與運算的dna分子之間的不能像傳統(tǒng)計算機一樣通信，只能“各自為戰(zhàn)”，

8、不足以處理一些大型計算。 歐美各國及日本相繼成立了生物信息數(shù)據(jù)中心，美國有國家生物技術(shù)信息中心(ncbi)、英國有歐洲生物信息研究所(ebi)、日本有70余家制藥、生物及高技術(shù)公司組成的“生物產(chǎn)業(yè)信息化共同體”等。而戈德曼-薩克斯財團2001年的一份報告顯示，美國國際商用機器公司(ibm)、sun、康伯和摩托羅拉等公司每家已至少與生物技術(shù)公司和調(diào)研公司達成12項合作意向，共有140多項合作協(xié)議，合作內(nèi)容涉及到各種技術(shù)領域，包括基因芯片，用計算機模擬藥效等。 （2）生物技術(shù)將從根本上突破計算機的物理極限。目前使用的計算機是以硅芯片為基礎，由于受到物理空間的限制、面臨耗能和散熱等問題，將不可避免地

9、遭遇發(fā)展極限，要取得大的突破，需要依賴于新材料的革新。2000年美國加利福尼亞大學洛杉磯分校的科學家根據(jù)生物大分子在不同狀態(tài)下可產(chǎn)生有和無信息的特性，研制出分子開關(guān)（molecular switches）。2001年世界首臺可自動運行的DNA計算機問世，并被評為當年世界十大科技進展。2002年，DNA計算機研究領域的先驅(qū)阿德勒曼教授利用簡單的DNA計算機，在實驗中為一個有24個變量、100萬種可能結(jié)果的數(shù)學難題找到了答案，DNA計算機的研制邁出了重要一步。 信息產(chǎn)業(yè)和生物產(chǎn)業(yè)無疑都是高科技的產(chǎn)物，在生命科學的研究中，始終不能缺少計算機的工作，如果到基因組測序的研究所去看一看，大量的以超級計算機為基礎的測序儀，會使你誤以為到了一家信息技術(shù)公司。生物產(chǎn)業(yè)因計算機的加盟而提速，信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)也因生命科學的需要而得以發(fā)展、獲利。運用數(shù)學、計算機科學和生物學的各種工具，來闡明和理解大量基因組研究獲得數(shù)據(jù)中所包含的生物學意義，生物學和信息學交叉、結(jié)合，從而形成了一個新的學科。生物信息學或信息生物學，它的進步所帶來的效益是不可估量的。美國已經(jīng)出現(xiàn)了大批基于生物信息學的公司，希冀在基因工程藥物、生物芯片、代謝工程等領域掘出財富，生物信息學工業(yè)潛力巨大。可以說，生物科技(生物技術(shù))與信息科技(信息