高银相 魏大为 林志刚 张根宇 ： 基因工程技术原理综述

一、基因工程概述基因工程（又称‌基因拼接技术‌或‌DNA重组技术‌）是指按照人类意愿，在‌生物体外‌对遗传物质进行设计、改造，并通过特定技术导入受体细胞，从而‌定向改变生物遗传特性‌的技术。基因工程是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品的遗传技术。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。基因工程是生物工程的一个重要分支，它和细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。图片1：基因工程概念二、基因工程的本质1.‌物质操作层面‌本质是对‌DNA分子的定向改造‌，通过人工剪切、拼接、重组不同来源的DNA片段，实现对生物遗传特性的精确调控。2.‌遗传学原理层面‌核心是‌基因重组‌，即在分子水平将外源目的基因与载体结合，跨物种转移并表达，形成新的遗传组合。此过程不创造新基因，而是重组自然界已有基因资源。3.‌技术特征层面‌属于‌人工干预

高银相 魏大为 林志刚 张根宇 ： 酵素技术原理综述

一、概述酵素发酵是一种生物化学过程，核心在于利用特定的微生物和酶来分解和转化有机物质。通过发酵，这些有机物质被分解为更小、更易被植物或其他生物利用的分子，同时产生一系列有益的代谢产物，如氨基酸、维生素等。这些代谢产物不仅对植物生长有益，还能改善土壤质量，提高生态系统的整体健康‌。酵素‌是一种由氨基酸组成的具有特殊生物活性的物质，广泛存在于所有活的动植物体内，是维持机体正常功能、消化食物、修复组织等生命活动不可或缺的要素。酵素在生物体内起着催化剂的作用，参与各种生化反应，推动生命活动的进行‌。酵素是以动物、植物、菌类等为原料，添加或不添加辅料，经微生物发酵制得的含有特定生物活性成分的产品。它包含多糖类、寡糖类、蛋白质及多肽、氨基酸类、维生素类等成分‌。根据应用领域，酵素可以分为食用酵素、饲用酵素、农用酵素、日化酵素、环保酵素等‌。图片1：酵素概念二、酵素特点‌酵素的主要特点包括高效性、专一性、多样性、温和性、活性可调节性、易变性和多样性‌。酵素在生物体内催化反应时表现出极高的效率，其催化效率比无机催化剂更高，使得反应速率更快‌。每种酵素只能催化一种或一类特定的底物，表现出高度的专一性，例如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽‌。此外，酵素的种类非常丰富，迄今为止已发现约4000多种酶，在生物体中的酶数量远远大于这个数量‌。酵素还具有温和性，其催化的化学反应通常在较温和的条件下进行‌。酵素的

孙克忠 王哲 ： 月壤样品分析揭示的月球演化信息

一．背景月球距地球38万公里。离地球最近，地球人想走向深空，第一个要先研究月球。嫦娥奔月的神话故事，是古人观测到月球上黑白颜色图像而做的想象。伽利略望远镜时代让我们观测到月球上有高地和月海。进入科学时代。探测器时代发现，月球上的黑色部分不是阴影，他是月球物质成分的显现唐朝李白曾有诗歌：青天有月来几时？就是想问月球是怎么来的吗？样品时代：到了阿波罗从月球取样品回来，才能进一步分析月球的黑色区域和白色区域的岩石成分。认识行星的三个步骤：天文观测—远距离看看。遥感或就位探测—近距离看看。采样返回—带回家看看。他们是由远及近，由质点到三维结构，由现今到演化。二．阿波罗样品研究1969年，阿波罗11号戴人登月，取回月球岩石和土壤样品共计23公斤。1970年，苏联月球16号探测器无人取样，从月球取回月壤101克。美国的阿波罗对月球采样后研究出大量成果。苏联是研究出极少成果，因为样品的颗粒细小，也缺乏先进技术。阿波罗月球样品的主要科学认识：地月的形成—大撞击理论。所有的环形山是因撞击事件形成的。再一个是火山活动。在距今30亿年还有火山活动。阿波罗采回样品之前。月球的形成有三个假说：地球甩出去的一个天体（月球每年以3.8厘米的速度远离地球，所以月球会越来越远离地球）。被地球捕获的一个天体。月球与地球是同源的，是一起长大的。在阿波罗采样后通过成分分析得出的结论是地月形成是撞击形成的。根据样品分析提出

高银相 魏大为 林志刚 张根宇 ： 利用动物副产物水解氨基酸螯合盐饲料添加剂技术综述

一、概念氨基酸螯合物是由可溶性金属盐中的金属离子与氨基酸反应生成的。在这个反应中，1摩尔的金属离子与1～3摩尔的氨基酸形成配位键。水解氨基酸的摩尔质量接近150，反应生成的螯合物的摩尔质量不能超过800。氨基酸螯合物是微量元素离子嵌合在两个氨基酸分子中间的一种元素结构形式。两个氨基酸分子像“蟹钳”一样钳着一个微量元素离子形成超稳定螯合结构，然后通过氨基酸通道把微量元素运送到血液中，使微量元素和氨基酸一起被人体吸收，能大大提高吸收率。这种类型的物质包括氨基酸螯合铁、氨基酸螯合铜、氨基酸螯合钙、氨基酸螯合锰、氨基酸螯合锌、氨基酸螯合镁等‌。图1：氨基酸螯合物概念二、作用机理1.氨基酸螯合饲料添加剂能够显著提高动物对营养物质的吸收和利用效率。传统饲料中的营养元素在使用过程中容易流失，而氨基酸螯合物通过将必需营养物质与氨基酸结合，形成稳定的螯合结构，大大提高了营养物质的溶解度和稳定性，从而更易于被动物吸收利用‌。这种结构使得矿物质元素在动物机体消化过程中更容易被激活和利用，加速了分解速度‌。2.氨基酸螯合饲料添加剂具有良好的适口性和高生物学效价。其化学结构稳定，能够有效地保护微量元素不被破坏，同时具有良好的抗应激能力，有助于提高动物的免疫能力‌。在动物消化过程中，氨基酸螯合物中的金属离子能够穿过细胞膜进入肠道，被机体吸收利用‌。3.氨基酸螯合饲料添加剂还能促进动物的消化能力和改善肠道形态结

高银相 魏大为 林志刚 张根宇 ： 合成生物科研进展及成果综述

一 、概述合成生物是一门在现代生物学和系统科学以及合成科学基础上发展起来的、融入工程学思想和策略的新兴交叉学科，是采用标准化表征的生物学部件，在理性设计指导下，重组乃至从头合成新的、具有特定功能的人造生命的系统知识和专有理论构架以及相关的使能技术与工程平台。合成生物学它是人工生物路径、有机体或装置的设计和构建，或者对自然生物系统进行重新设计。该技术突破自然进化的限制，以“人工设计与编写基因组”为核心，可针对特定需求从工程学角度设计构建元器件或模块。通过这些元器件对现有自然生物体系进行改造和优化，或者设计合成全新可控运行的人工生物体系。它把“自下而上”的“建造”理念与系统生物学“自上而下”的“分析”理念相结合，利用自然界中已有物质的多样性，构建具有可预测和可控制特性的遗传、代谢或信号网络的合成成分。合成生物学在工程学思想指导下，可以用以解决人类食品缺乏、能源紧缺、环境污染、医疗健康等各方面的问题，是生物学、生物信息学、计算机科学、化学、材料学等多学科交叉融合的学科。图1:合成生物概述二、合成生物学发展史“合成生物学”是发展迅速的一门新兴学科。“合成生物学”(synthetic biology)一词最早是出现在法国物理化学家Stephane Leduc在1910 年所著的《生命与自然发生的物理化学理论》一书中。但其含义与今天的“合成生物学”不同。合成生物学的思想最早出现在1978年波兰

肖青 ： 遥感辐射传输的数字孪生

1、遥感科学与技术的发展需要有高质量的先验知识支撑遥感科学与技术已经从解释遥感观测量与地表现象间的简单对应关系，发展到利用机理模型定量描述二者之间的复杂物理过程，对国防军事应用、社会民生保障等方面的积极意义日益显现（liu，2019）。目前，遥感科学与应用仍然面临着病态反演、模型机理不明等诸多挑战；由于地表的多样性，以及遥感信号辐射传输过程的复杂性，病态反演的问题尤为突出，即观测信息少于反演目标参量，致使反演参数欠定，求解存在不确定性。先验知识是解决物理模型反演欠定问题的重要支撑。以机器学习为代表的数据驱动遥感反演方法发展迅速，已经成为从海量卫星遥感数据中提取地学知识提供了新的技术途径。但是，单纯的数据驱动方法存在弊端，其对于高维非线性系统效果显著，但过度依赖训练样本，难以考虑观测数据-待反演参量之间关系的时空异质性，同时缺乏一定的稳健性与泛化能力。地面观测是获取样本和先验知识的最主要方式，除了大型综合遥感观测实验，在全球各地快速发展的遥感实验场，利用无线传感器网络、无人机遥感等新兴手段，开展了密集的协同观测，形成了以观测地表属性参数为主的地表多尺度嵌套观测和以遥感观测为主天空地协同观测能力。然而，由于实验场建设投入大，数目有限，有限的观测无异于盲人摸象，难以形成对观测对象的有效观测，形成知识。而综合观测试验组成成本高，不可能高频次组织。基于三维场景的计算机模拟是生成样本和先验知识

高银相 魏大为 林志刚 张根宇 ： 微生物酶饲料添加剂作用机理

一、概念‌微生物酶‌是指由微生物活细胞产生的蛋白质，这些蛋白质在生物体系中起着催化特定化学反应的作用。微生物酶作为催化剂，可以加速水解反应、氧化反应和合成反应。‌微生物饲料添加剂是农业部批准的饲料添加剂，通过改善动物肠道菌群生态平衡而发挥有益作用，以提高动物健康水平、提高抗病能力、提高消化能力的一类产品。是有效解决，疾病泛滥、病菌耐药、免疫能力下降、成活率降低、养殖效益下降的有效手段。是畜牧业可持续发展的动力。图片1.微生物酶概念二、作用机理    1.‌提高消化率和营养吸收‌微生物酶饲料添加剂通过分解饲料中的大分子物质，如淀粉、蛋白质和纤维素，将其转化为小分子物质，如葡萄糖、氨基酸和低聚糖，从而显著提高动物的消化率和营养吸收率‌。例如，淀粉酶能够将淀粉水解为葡萄糖，蛋白酶将蛋白质分解为小分子肽和氨基酸，纤维素酶则降解纤维素为低聚糖和葡萄糖‌。2.‌消除抗营养因子‌这些添加剂能够降解饲料中的抗营养因子，如植酸、β-葡聚糖和木聚糖等，从而减少它们对营养吸收的阻碍。例如，植酸酶能够分解植酸磷，释放磷元素，减少植酸对矿物元素的螯合作用，同时降低粪便中未消化的植酸磷含量‌。3.‌改善肠道环境‌微生物酶饲料添加剂通过调节肠道微生物群落，增强有益菌的占据优势，抑制病原菌的繁殖，从而改善肠道环境。例如，乳酸菌能够维持肠道平衡，通过产生有机酸和降低pH值抑制病原细菌，

高银相 魏大为 林志刚 张根宇 ： 合成生物技术原理及核心技术

一、概念合成生物学(synthetic biology)是一门汇集生物学、基因组学、工程学和信息学等多种学科的交叉学科，其实现的技术路径是运用系统生物学和工程学原理，以基因组和生化分子合成为基础，综合生物化学、生物物理和生物信息等技术，旨在设计、改造、重建生物分子、生物元件和生物分化过程，以构建具有生命活性的生物元件、系统以及人造细胞或生物体。合成生物旨在通过人工设计和构建，赋予生物体系新的功能或特性，这些功能或特性在自然界中可能并不存在。合成生物学的核心在于建立人工生物系统，这些系统具有新的功能或被优化以解决各种问题，如食品短缺、能源危机、材料紧缺、环境污染和医疗健康等。图片1.合成生物概念图片二、合成生物技术原理合成生物学的基本原理包括以下四个方面：（一）标准化的生物部件合成生物学依赖于将生物学组件（如DNA序列、蛋白质、代谢途径）标准化为可互换的模块，称为“生物砖”（BioBricks）。这些标准化的部件可以被组合和重用，以构建新的生物系统。合成生物学依赖于将生物学组件标准化为可互换的模块。1.DNA序列 DNA，即脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid），是所有已知生物体中不可或缺的遗传物质。它宛如一部生命的“操作手册”，操控着生物体的生长、发育、繁殖及各项功能。DNA的核心理念在于其承载了构建与维持生命所需的所有关键信息。1953年，美国生物学

高银相 林志刚 魏大为 张根宇 ： 微生物发酵饲料发展综述

一、概念生物发酵饲料是以植物性农副产品下脚料、饲料原料、添加剂、中药为主要原料，通过原料本身自带的有益菌，或加入乳酸菌、酵母菌、蛋白酶、纤维素酶等，在人为可控制的条件下，通过微生物代谢作用，降解部分多糖、蛋白质、脂肪、纤维等大分子物质，生成有机酸、可溶性多肽等小分子物质，将原料转化为富含菌体蛋白、必需氨基酸、活性益生菌和多种复合酶的生物发酵饲料。二、作用机理在高效生物因子（各种分解酶、多种微生物活菌）的作用下，将秸秆里的粗纤维（纤维素、半纤维素）、木质素、木聚糖长分子链、木质化合物的酯键发生酶解，把动物不能吸收的高分子碳水化合物转化成可吸收利用的低分子碳水化合物，即能量饲料；多种微生物活菌能大量吸取动物难以利用的有机氮、无机氮，使之转化成营养成份较高的多种菌体蛋白饲料。三、饲料发酵剂的制作工艺1.原始菌种选购：固体饲料发酵菌种选择：一般选择三种菌：分别是：黑曲霉（蛋白霉）、黄曲霉、酵母菌。中国科学院菌种中心或其它菌种中心有供应，三种菌种购买时，均提供培养基配方，按照斜面菌种操作均可完成一级斜面原始菌种的转接，以后就可代代相传，永久使用。2.二级固体种子三角瓶培养:参考一级菌种培养基培养。3.三级种子饲料发酵剂培养:培养基：麦麸45斤，稻糠45斤，大麦粉5斤，豆饼粉5斤，发酵料加水手抓成团，不滴水为宜，在121℃灭菌3 0分钟，降温至40度左右，接入由35度温开水浸泡40分钟活化的黑

赵保路 ： 何为氧化还原

为什么突然写氧化还原呢？原因是最近在北京召开的亚洲自由基大会的主办单位由原来的中国自由基生物学与医学学会，改为中国氧化还原基生物学与医学学会了，而在两年前美国的自由基学会也改为氧化还原学会了。为什么两个国家的学会都改换门庭，把过去创办几十年的自由基改为氧化还原呢？一定有其理由。大家对自由基和抗氧化剂都比较熟悉了，什么自由基可以致癌、自由基导致衰老、自由基是体内的垃圾、抗氧化剂可以清除自由基、预防癌症和延缓衰老等等是一些人甚至医生经常说的话。我也曾经多次作报告和写文章论述过自由基的功能、危害及抗氧化剂与健康的关系。大家就会很自然的问：何为氧化还原？把自由基改为氧化还原有什么道理？氧化还原与健康有什么关系？下面我就这三个问题谈谈我的看法。一、何为氧化还原？在化学反应中氧化还原的定义非常明确：在化学反应中得电子为氧化反应，失电子为还原反应。得电子的物质为氧化剂，失电子的物质为还原剂。例如H2和O2的反应就是典型的氧化还原反应。H2+O2→H2OH2失电子为还原剂，O2得到电子为氧化剂。二、生物体充满氧化还原反应在精子和卵子结合不久，基因水平就会发生大量氧化反应，使新生命诞生。可以说生命就是一个氧化还原反应不停进行的过程，一旦停止生命也就结束了。在生命过程中氧化还原反应对网络调控、稳态维持、精准繁复，尤其在能量、物质等代谢和修饰的核心反应中发挥不可替代的作用。氧化还原反应对于生命过程至关重