時間：2023-03-10 15:04:29
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基因工程技術的出現讓各個國家都開始對該領域進行重視，因此該技術不僅是生物科學中的前沿技術，也對社會的各個領域發展具有重要的推動作用。基因工程技術的出現的時間雖然是比較晚的，但是它已經在很多領域都創造出了很大的奇跡，向人們展示出了巨大的科學價值，將其應用在生物燃料領域也必定具有很大的發展，對全球可持續發展的能源戰略目標實現具有非常重要的意義。
一、基因工程技術的概述
基因工程技術指的就是將人工分離和經過修飾的基因導入到生物體基因組當中，然后的引起生物體性狀的可遺傳修飾。對于基因工程技術來說，它與傳統生物技術是一脈相承的，但是兩者在基因轉移的范圍和效率上又具有明顯的不同。首先，傳統的生物技術一般只能在生物種內的個體間進行基因重組，但是基因工程技術的基因轉移是不會受到種間親緣關系限制的;其次，傳統的雜交和選擇技術一般只能在生物個體水平中進行，不能準確的選擇某個基因，但是基因工程技術轉移基因的功能是比較明確的，并且后代的表現形式是可以進行準確預期的。就此來看，基因工程技術可以說是傳統生物技術的一個發展和補充。
二、生物燃料技術的現狀
(一)生物柴油生物柴油是優質石化燃料的重要替代品，它在性能方面與普通柴油是及其相似的，因此被稱為是“綠色柴油”。生物超有一般都是從動植物油脂中提取出來的，基本上都是自然界中可持續供應得到的原料。對于生物柴油來說，它的發展瓶頸之一就是原料的供給問題。生物柴油的原料發展具有多樣性，一般是因地制宜，通過這樣的方式來推動生物柴油的產業的發展。對于我國來說，想要發展生物柴油，就需要因地制宜，走原料多元化的發展道路，其中比較關鍵性的內容就是對生物原料的拓展。一般來說，制備生物柴油的方法主要可以分為物理法和化學法，物理法主要是包括直接使用法、混合使用法和微乳液法;化學法主要包括高溫熱裂解法和酯交換法，其中的酯交換法是目前工業生物柴油生產比較常用的方法。1．酸或堿催化法在酸或堿的催化之下，油脂和低碳醇會進行酯化和酯交換反應，在反應之后對下層的粗甘油進行去除，然后回收出售，上層的油脂在經過洗滌干燥之后就會得到生物柴油。酸或堿催化法對于原料的油脂要求是比較高，一般會產生一定的廢物，并且在回收利用方面也存在著一定的難度，整體的生產工藝也比較復雜。2．生物酶法生物酶法就是油脂和低碳醇在酶催化劑的作用下進行酯化反應聲場的生物柴油。對于生物酶法來說，它的主要特點就是清潔、環保且高效，但是因為脂肪酶具有較高的價格，因此會有比較高的成本，反應的條件也較為嚴格，因此的在進行大規模應用的時候還會面臨很大的挑戰，需要加強深入研究的力度。3．工程微藻法微藻再生生物質能源生產方面具有巨大的潛力，因為它的生物柴油產量是比較高的。使用這種方式來制備生物柴油主要就是通過基因工程技術來構建和培養富油的微藻，從藻類中提取油脂成分，再進行酯交換反應。對于工程微藻法來說，它的優越性主要在于生產力上，還可以對農業資源進行節省，對環境也不會造成嚴重的破壞。
(二)纖維素乙醇纖維素原料的來源比較廣，總量也比較豐富，因此纖維素乙醇的開發和利用會受到更煩的關注和重視。近些年來，纖維素乙醇的研究和發展在全世界都受到了很大的重視，它作為先進的生物能源典型代表產品，如果進行了技術的突破，就會得到很大的發展。對于纖維素乙醇技術來說，需要進行進一步的開發，主要有五個方面需要進行重視:一是開發可搞笑水解新型木質纖維素原料;二是對新型溫和預處理工藝進行發展;三是開發新型搞笑纖維素降解酶系;四是開發研究木質素高效利用技術;五是開發乙醇發酵菌株。通過這些技術的開發，可以更好的降低工藝成本和酶成本，同時也能降低相關的環境成本，對突破成本瓶頸具有重要的意義。
三、基因工程技術在生物燃料生產中的應用
(一)基因工程技術增加生物丁醇產量生物丁醇是新時代的生物燃料，它的原料生產工藝與生物乙醇有著極大相似性，并且比生物乙醇具有更高的熱值。但是就目前來說，生物丁醇的轉化率是比較低的，需要相關的研究人員對生物丁醇的生物轉化機制進行深入的研究，只有這樣才可以尋找出更為有效的解決方法。一般來說，使用生物基因工程技術可以對生物定存的合成途徑進行一定的編輯和修改，也可以通過對其他分支途徑進行抑制刪除的方式，進一步的提高生物丁醇的產率，進而更好的提高生物燃料的成本競爭優勢。
(二)基因工程技術提高微藻油脂含量在對生物柴油進行生產的過程中，微藻已經成為新一代的原料，它具有非常強大的潛力價值，但是因為多種因素的影響，在開放的環境中，微藻油脂積累的數量是很難超出30%的，想要對油脂含量進行有效的提升，就需要繼續開發和研究，對新的基因工程藻類菌株進行研究。就目前來看，基因工程改造的微藻菌株在脂質積累的研究中已經取得了重要的進展，對于未來的微藻原料在生物燃料中的生產的來說，它將發揮出巨大的潛力。
(三)基因工程技術提高微生物對產物的耐受性在微生物的發酵過程中，乙醇等產物的生成會對生物本身的生理活性造成一定的抑制，這樣就會讓降低微生物細胞的密度，進而影響到生物燃料的產率。想要對這些不利影響進行降低，相關的研究人員需要加強這方面的研究，對微生物產物抑制機制所涉及到的基因進行分析，進一步提升微生物對產物的耐受性。
【關鍵詞】基因工程；農業
中圖分類號：F32 文獻標識碼：A 文章編號：1006-0278（2014）03-181-01
近年來，生物技術的發展日新月異。自從1983年首次獲得轉基因植物以來治污工程技術研究進入蓬勃發展階段。目前，植物基因工程愛農業生產上的應用深刻影響到農業生產的方式和效益，在解決人類所面臨的環境惡化、資源匱乏等問題方面顯示出巨大的作用。
一、植物基因工程在農業上的應用現狀
從1986年美國和法國首先在進行以耐除草劑標記基因的轉基因煙草田間試驗到1997的12年間，全球大約進行了25000次轉基因作物的田間試驗，涉及10個國家、60種作物、10個性狀。基因工程的發展極為迅速，其在農業上的應用主要有以下幾方面。
（一）在優質豐產及綜合性狀改良育種上的應用
作物的豐產優質一直是人們所追求的目標。基因工程育種的主要目標就是優質豐產育種，90年代前在農作物上的應用廣泛，且主要是提高農作物的產量，近期則側重于提高品質，如：美國科學家據此提高馬鈴薯淀粉含量達20%-40%，最高達到40%-60%.用反義基因技術培育出了極耐儲藏的番茄，這種番茄采收后可置于室溫下2-4個月任然保持綠色，植物轉基因技術的應用使的反季節蔬菜備受歡迎。
（二）在抗性基因工程上的應用
植物病毒和蟲害往往使農業生產產量蒙受嚴重損失，農作物損害的三分之一可歸咎于病害，而植物蟲害也使全世界每年大約損失數億美元。基因工程的發展為培育抗蟲害的作物提供了新的方法，從而開辟了植物抗蟲害育種的新時代。利用基因工程手段培育康蟲害作物品種可克服常規育種的不足：1.它不僅利用存在于植物中的抗病蟲基因，還可以利用某些動物、微生物中的抗性基因，將其從組到植物染色體上，并使之在植物體內特定地遺傳及表達，從而產生抗病蟲害性狀，因此基因資源非常豐富。2.該性狀具有連續性和整體性。3.育種周期短，成本低。4.利用基因工程培育抗病蟲作物品種還具有不污染環境及抗病蟲物質不易被環境所破壞的優點。
（三）在非生物脅迫育種上的應用
通過化學方法來控制雜草已成為現代化農業不可或缺的一部分。除草劑的年產量和銷售量已經躍居農藥之首。除草劑的應用情況取決于作物對除草劑的敏感性、除草劑的性質和施用除草劑的花銷，這就限制了這些除草劑的應用。耐除草劑的轉基因植物的出現，不僅擴大了現有除草劑的適用范圍，而且還影響新型除草劑的設計和使用。近年來，關于除草劑模式和生物中存在的除草劑的抗性機理研究，為植物耐除草劑的基因工程奠定了堅實的基礎。目前，耐除草劑的基因工程主要有兩種策略：（1）修飾除草劑作用的靶蛋白，使其對除草劑不敏感或促其過量表達以使植物吸收除草劑后任能進行正常的代謝。（2）引入酶或酶系統。
這兩種策略都已成功的應用。如今已培育出了耐草甘膦和草銨膦的作物。
（四）在植物醫藥基因工程上的應用
在國際上植物基因工程研究的一個新發展趨勢就是醫用轉基因植物生產藥物。目前，這方面的成就主要表現在兩個方面，一是成功的在植物中表現抗體，二是成功的用植物來生產某些動物的疫苗。植物抗體還可以避免由于動物自身所患某種疾病通過抗體再傳染給其他的人畜的危險。同時，植物生產的抗體還可以以種子的形式大量儲藏并且便于運輸。
二、植物基因工程在農業應用上存在的不足
（一）基因工程本身的發展局限
目前，已獲得了許多植物的轉基因植株，但實際上都是經過了大量的重復試驗而得到的幾個轉化體克隆，特別是主要的喬本科糧食作物轉化率更低，成為植物基因工程發展的主要限制因素。如今喬谷類糧食作物高頻再生受體系統中存在的問題更為突出。
（二）植物基因工程與農業資源遺傳多樣性保護
現代農業在選擇良種的同時已不知不覺的淘汰、丟棄了大量所謂的低劣的原始品種，造成了農業遺傳多樣性的極大損失。依靠植物基因工程技術能夠創造在逆境中生長并且優質的“超級品質”，從而有可能加劇農業資源多樣性的單一和匱乏。因此必須把目的基因開發利用與生物基因文庫保存有機地結合起來。
（三）基因工程與病蟲抗藥性
病蟲抗藥性是困擾農業生產的重大問題。基因工程的操作會引起新的病蟲抗藥性。
關 鍵 詞:基因工程技術;人文價值;技術倫理
在人類的實踐活動中，技術和人文價值互為根據、相互支持。現代技術就是由技術器物、技 術制度與體制以及技術意識形態這三個層次的因素組成的文化［1］。作為一個多目 標、多類型的技術體系，基因工程技術負荷多方面的價值，有著廣泛而深遠的社會影響。基 因工程技術發展過程中的人文困惑實際上是人類自身在人格標準、社會倫理觀、生態價值觀 上的諸多疑難的反映。重新審視當代社會的人文價值觀，為基因工程技術的健康發展提供一 個可供參照的人本坐標和社會文化尺度，是當下一件重要的事情。
一、 人文價值導引基因工程技術
發展的必要性與可能性1. 人文價值導引基因工程技術發展的必要性
基因工程技術是自然屬性和社會屬性的統一體。基因工程技術將有力地促進社會經濟的發展 ，實現人的自由，滿足人類多方面的需要。由于基因工程技術的作用對象包括人在內，其發 展和應用就必然更多地涉及到人文價值，在個體層面、群體層面和社會層面影響到人與人、 人與社會以及人與自然的關系。基因工程技術為人類擺脫生物本性上的局限從而實現更大的 目標創造著條件，給人類帶來無限的夢想和希望。同時，基因工程技術又對人類的文明和智 力，甚至對人類的肉體生存和心理健康都帶來了新的、更大的挑戰。基因工程技術的發展并 不總是合乎人的本質訴求，其背離人類本性的一面已經表現出來，已經產生和將要產生更為 復雜的倫理、法律、社會和生態等問題，亟須人文價值的密切關注與導引。
基因工程技術發展的人文困惑就是這項技術在其發展過程中對現代人文價值觀念的沖擊，表 現為基因工程技術對人類社會價值觀念的重構和社會價值對基因工程技術的審視。這種困惑 折射出社會發展中的物質層面和精神層面的不協調。對于技術與人文價值之間的這種激蕩， 我們必須承認和審慎對待。其實，基因工程技術的內在價值維度與社會人文價值之間有著互 惠的影響，基因工程技術與人文價值的協同發展是十分必要的。
用人文價值導引基因工程技術的發展是必需的。陳昌曙教授曾指出:現代技術從根本上說都 是人造的，人在多種情況和相當程度上可以干預和選擇技術。在技術創新的方向，對在何種 場合、何種程度上應用技術，對技術發展的戰略和技術政策都有選擇的自由和余地;國家、 部門和企業都有技術選擇的任務，工程師、企業家都有進行技術選擇的能力［2］。具 體說 來，人是基因工程技術發生和發展的主體，居于核心地位。沒有科技工作者的努力就不可能有 基因工程技術的產生和發展，更談不上產業化、市場化;發展基因工程技術的宗旨是為人類 造福，為解決人的現實問題服務。在這里，基因工程技術是手段，人是目的。因此，基因工 程技術的發展路徑和結果必須符合人的基本價值訴求。
2. 人文價值導引基因工程技術發展的可能性
現代技術的實體因素決定著人們的生產、生活和精神狀況，影響著“人—社會—自然”大系 統的演化，表征著現階段人類文明的發展水平。同時，人文價值規定了技術發展的方向和目 的，通過影響技術制度、體制及其意識形態實現著對現代技術的選擇、擴散和社會整合。人 文價值作為人類社會存在和發展的基本理想，完全可以規定基因工程技術的發展方向。在實 踐中，通過不斷發展的人文價值可以實現對基因工程技術的導向作用。
人文價值對基因工程技術的發展有著理性的制約作用。M.謝勒認為，每次理性認識活動之前 ，都有一個評價的情感活動。因為只有注意到對象的價值，對象才表現為值得研究和有意義 的東西［3］。基因工程技術的發展從根本上說，要受到人們的情感、態度以及社會倫 理規范 的影響。基因工程技術活動必然要受到當今時代占主導地位的文化價值科學精神和人 文精神的雙重影響。現代基因工程技術體現著科學與人文之間的互補關系:一方面，在 探討 現代基因工程技術活動的意義和技術決策的標準時，離不開對其人文精神的思考;另一方面， 要確定解決特定問題的技術方案和預測現代基因工程技術的物質后果，只有運用理性的科學 精神才能作出回答。以科學精神和人文精神的和合統一為主導的當今社會文化價值以其解釋 作用、論證作用和導向作用，創設出基因工程技術發展的社會心理氛圍、可行條件并影響著 其可能的發展規模、速度和方向。
總之，基因工程技術與人文價值的邏輯關聯提供了人文價值導引基因工程技術發展的可能性 ，現代基因工程技術發展的潛在人文困惑又日益彰顯了人文價值導引基因工程技術發展的必 要性。人文價值可以也必須通過作用于基因工程技術的器物層面和制度層面對此項技術的發 展方向加以導引。
二、 人文價值導引基因工程技術
發展的主要原則 為了能夠在發展基因工程技術以促進社會福利的同時，又能前瞻性地關注并預警其多方面的 負面影響，在兩者之間形成“必要的張力”，我們必須努力探求正確導引基因工程技術健康 發展的人文價值原則。
1. 人本原則
人本原則要求人們在研制、發展基因工程技術的過程中，要有意識地實現人、社會、自然的 整體和諧，關注人類本身的持續生存和健康發展。基因工程技術只有在“人—社會—自然” 大系統的協調發展中才能得以發展并最終實現人的價值追求。
首先，人類與其他生物、非生物環境之間的和諧是人類社會持存的原初條件和人類文明得以 延續的基本保障。基因工程技術的發展要充分考慮自然生態的承載力和可持續性。人們應當 充分利用基因工程技術提供的主動性和選擇性，通過有目的的社會實踐活動，在促進基因工 程技術發展的同時維持生態系統的完整、穩定和有序發展，建立一種符合自然生態系統發展 規律的社會實踐和組織形式。
其次，社會層面中政治、經濟、文化和教育環境等之間的和諧是基因工程技術發展的現實社 會條件。基因工程技術的發展既取決于社會的需要，受到特定社會主導文化價值的制約，同 時也廣泛地影響到社會生活。基因工程技術的發展要因人、因地、因時制宜，充分考慮其發 展的社會條件和社會影響，在實現自身發展的同時促進社會的進步。
再次，實現人的健康發展和社會價值是基因工程技術發展的歸宿。研制基因工程技術的原初 目的是適宜人性的，其發展就是為了解決人類生存與發展面臨的食品、健康與安全等現實問 題服務的。堅持以人為本，關心人的價值、尊嚴、平等、自由和全面發展，應該始終成為基 因工程技術發展的首要目標。
2. 技術與倫理觀念協同原則
基因工程技術已經成為推動經濟社會發展的重要動因，其迅猛發展必然會影響到人類社會固 有的觀念。早在上世紀90年代初，歐洲許多公眾就開始強烈反對轉基因食品，他們認為轉基 因食品有損人類健康，認為他們有足夠的可供選擇的食物。一些政治家為了自身利益，也充 分利用這場輿論紛爭，試圖將它演變成一場公眾的政治運動。1999年，奧地利、比利時、丹 麥、法國、希臘、意大利和盧森堡等7個國家明令禁止銷售轉基因食品，在4年內不得發展轉 基因食品。但是，隨著轉基因技術的進一步成熟，到了2002年10月，歐盟又通過了一項關于 最終種植轉基因農作物的新的指導方針［4］。
伴隨著包括基因工程技術在內的現代生物技術的發展和應用，人類社會無論從制度方面還是 物質方面都已經發生了很大的變革。由人類社會歷史實踐孵化產生出來的倫理觀念同樣要適 應新情況和新變化，以嶄新的姿態解決新問題。我們并不主張人類的倫理觀念無條件地完全 適應或簡單地迎合基因工程技術發展的現實，但至少應該作出相應的調整，改變一些具體的 倫理規范和行為準則。倫理學家的研究內容和研究方式不要只被動地適應基因工程技術所帶 來的挑戰，而要能夠預見基因工程技術發展中所要產生的問題和矛盾，起到針對防范基因工 程技術負效應發生的預見和警戒作用［5］。
我們在利用基因工程技術改造物質世界的同時，也要分析和改造我們自己的精神世界，從而 實現兩個世界的和諧統一。在現代生物技術的輝煌與其人文憂患并存的時代，基因工程技術 視野與人文價值視野需要很好地對接，技術的發展與倫理觀念所展現的高度應該是一致的， 技術與倫理觀念應該是協同發展的。
3. 非功利性原則
現代生命科學和基因工程技術已經分別成為目前重要的前沿科學和關鍵技術，它們相互促進 、相互影響，將同時迎來一個迅猛發展的新時代。現代科學、技術、產業整體化的發展趨勢 ，要求我們重視生命科學研究與基因工程技術的協調發展，把基因工程技術建立在牢固的生 命科學基礎之上。
相對于人們對基因工程技術產業化、市場化的經濟功利訴求，生命科學基礎研究要求更多的 則是勤奮踏實、不懈努力和淡泊名利的心態與行為。如果片面追求基因工程技術的所謂快速 發展而忽視生命科學基礎研究，就會使基因工程技術逐漸失去自身存在的根基并最終導致自 身發展的乏力。這要求人們對待基因工程技術的發展，要適當地超越功利心態并堅決反對任 何不切合實際的急功近利。
這項原則還要求人們謹慎地對待基因工程技術，采取與傳統技術不同的運作方式，在確保安 全性的基礎上，有選擇、有限度地加以利用。例如，由于一般藥物的安全性或毒性試驗對基 因藥物不一定適用，加上種屬差異性，基因工程藥物對人的藥理學活性在動物身上就不大可 能得到完全、正確的反應。這樣在進行安全性試驗和臨床應用時，就要求有不同于傳統的毒 性試驗項目、方法、判斷標準以及防范措施。另外，由于轉基因農作物相對于生態系統來講 屬于“外來物種”，必須對其從實驗室走向大田試驗的各個環節中間試驗階段、環境釋 放階段、生產性試驗階段進行嚴格的實時監控，并且在其大田種植后也要繼續依照新的標準 采取分階段的安全性評價。反之，對基因工程技術過分的功利心態則可能無視這項技術的特 殊性、不確定性以及可能存在的風險，導致這項技術的誤用和濫用。
三、 人文價值導引基因工程技術
發展的途徑探析 1. 確立開放的技術倫理評估框架
在當今文化多元的世界，我們很難在關于人文價值的合理理念方面達成共識，乃至不可能只 有一種普適的技術倫理觀。然而，人類社會面臨著共同的技術應用問題，社會生活有其相通 性，對“善”的追求也是人性的重要向度，這一切都使得人們可以在基因工程技術的發展問 題上，將價值存在的抽象性轉化為具體規范的可能性并達成一些基礎性的共識。然后，人們 在此基礎上愿意提出和遵守公平合作的條件，愿意承擔判斷的任務并接受其后果。例如，在 已經過去的三十多年中，美國學術界針對生物技術的應用發展提出了包括“行善原則”、“ 自主原則”、“不傷害原則”和“公正原則”在內的四條生物醫學倫理原則，在世界產生了 很大的影響，得到了廣泛認同和實際應用。
為了評估基因工程技術的發展，一種技術倫理評估的新框架在今天是必需的。我們要以生物 倫理學理論多元的寬廣襟懷，融合多樣性的、具有共同基礎的基因工程技術發展的指導原則 ，謀求實際應用過程中的共識。開放的技術倫理評估框架的目的只能是為了使人類生活得更 好，使人類免受可能的技術傷害。關涉人類前途的基因工程技術在其發展過程中一定要傾聽 來自各方面的聲音，允許各種話語的自由表達，寬容地對待各種不同的學術觀點和立場，這 樣才可能真正實現自身的健康發展。
2. 推廣人文主義的科學教育觀
科學素養已經成為衡量一個國家國民素質水平及其國際競爭力的重要指標之一，科學教育日 益占據了教育的主導地位。科學教育肩負著提高國民素質尤其是全體國民的科學素質，引導 社會成員勇于在未知領域中探求并走進科學殿堂的重任。面對新世紀科學技術高度綜合化、 整體化以及自然科學與人文社會科學相互滲透和融合的發展趨勢，科學教育必須以培養大量 基礎扎實、知識寬厚、綜合素質高、創新能力強，既有科學素養又有人文理想的復合型人才 為目標。完整的科學教育既包括科學技術知識的傳授和能力的養成，更包括人文精神的熏陶 。
然而，科學教育和人文教育的長期分離，人為地制造了科學與人文兩大陣營，且相互對立和 互不理解，形成了所謂的“兩種文化”現象［6］。在這種氛圍下，基因工程技術也很 難實現 健康發展。如果基因工程技術只是被人們從功利主義的工具角度來看待，那么它在文化上的 價值就不能得到完整而準確的表達，就可能在其社會應用過程中給人類帶來危害。我們必須 找到基因工程技術與人文價值相結合的途徑，使基因工程技術發展人性化，讓基因工程技術 的發展得到理性的規范，而不是讓其成為一種與我們的文化無關的純粹工具來任意發展。為 了使基因工程技術始終服務于人類文明的目標，我們在實踐中就必須推廣科學精神與人文精 神、價值理性與工具理性相融合的新人文主義科學教育觀。
加強科學教育過程中人文素養的融入，促進基因工程技術人才養成高尚的人文精神，完善其 知識架構，能夠極大地夯實人才基礎，使他們在內心深處樹立以人為本的理念，追求進步、 向往和諧的人生理想。在科學實踐上自覺地應用人文價值觀念主導和支配基因工程技術的決 策和選擇，從而對基因工程技術的健康發展起到有效的推動作用。
3. 強化生命科學家的社會責任，塑造基因工程師的行為范式
科技工作者對人類進步高度的社會責任感和道德責任感是科技進步的重要推動力。早在1974 年，聯合國教科文組織就在《關于科學研究工作者地位的建議》中講到科學家的道德責任。 在當今大科學時代，發展科學技術已經成為國家行為，科技工作者必須考慮科學技術的社會 后果以及自身的社會責任。運用科技成果為全人類造福是科學家和技術工程師追求的美德。 要實現“科學為全人類造福”的價值目標，迫切需要科學家和工程師自覺樹立起新的責任意 識。基因工程技術的新發展賦予生命科學家和基因工程師們以前所未有的力量，同時加重了他們 的社會責任。基因工程技術在給人類帶來福利的同時，還帶來可以預見的和難以預見的危害 甚至災難，或者在給一部分人帶來利益的同時而給另一些人帶來了傷害。面對基因工程技術 帶來的諸多現實問題以及人們思想觀念的變化，生命科學家和基因工程師作為生命科學知識 最主要的載體和基因工程技術活動的主體，有責任、有義務樹立科學良心和職業倫理道德， 使基因工程技術為人類創造繁榮的同時，盡可能減少其負面影響。
在2002年4月召開的香山科學會議上，許智宏院士指出:“科學家自身的道德意識和倫理覺 醒至關重要。面對生命科學研究可能帶來的巨大經濟利益，科學家要自覺地依據理性和符合 人類利益的原則作出選擇。任何科學技術的應用都有雙重性，科學家有責任向社會說明技術 的價值和可能帶來的風險及危害”［7］。可見，科學良心是科技工作者內在的思想道 德，是 道德情感、道德認識和道德意志的具體體現，是科技工作者支配自己的科研工作為人類造福 的道德支柱。因此，生命科學家要堅持不懈地加強科學道德修養，將自己培養成為有社會良 心的責任主體。基因工程技術的健康發展有賴于基因工程師在實踐中自覺處理好基因工程技 術積極社會功能的正常發揮與其價值負荷、政治法律約束的關系，逐步形成一個既有利于基 因工程技術發展又充分考慮其社會效應的、可操作的行為范式［8］。
4. 重視技術評論，營造公眾參與的良好社會輿論氛圍
基因工程技術的發展需要良好的社會輿論氛圍。社會公眾的態度和心理承受程度是基因工程 技術發展與應用的重要參量。在現代信息發達的社會中，一種新技術概念在社會的擴散，一 種新技術成果在社會的推廣，一種新技術產品在社會的應用，均離不開眾多媒體強大的中介 傳播作用。一種技術在媒體宣傳中的形象，將直接影響到社會公眾對此項技術的接受態度。 分析公眾因基因工程技術的發展和應用而產生的社會心理問題，通過各種媒體開展富有成效 的技術評論，及時引導并調適公眾心理，對于基因工程技術的發展有著極其重要的意義。
在當今社會，沒有公眾科技素養的提高，在生命科學和基因工程技術研究中實現公眾參與和 顧及社會倫理道德將只是空談。生命科學家和基因工程技術工程師在技術評論和公眾心理調 適中有著不可推卸的責任。他們有預測和評估基因工程技術社會應用的正負效應，對公眾進 行科學知識普及和技術風險教育的責任，并結合自身的研究進程負責任地與公眾進行多方面 的對話和交流，通過開展技術評論有效地緩解社會公眾期待與緊張的心理狀態，從而創造一個 良好的社會輿論氛圍，為爭取公眾參與搭建一個互動的平臺，最終實現基因工程技術的人性 化發展。
大眾傳媒在塑造基因工程技術的社會形象，促進公眾理解基因工程技術的過程中有著廣泛而 深遠的影響。媒體通過自己的宣傳，既可以起到為基因工程技術的發展爭取社會投資、社會 支持的作用，也可能招來社會公眾對該項技術的強烈抵制。媒體對基因工程技術的理解程度 和價值取向將直接影響到公眾的心理走向。因此，較為理想的技術評論應以正確理解科學技 術為基礎，以科學精神為靈魂，堅持社會效益優先原則和進步的方向性原則，使社會公眾及 時了解到基因工程技術的發展狀況，切實維護公眾的知情權和選擇權。通過公眾參與和民主 監督，促使基因工程技術以盡可能符合社會秩序和人道的方式發展，最終實現生命科學研究 和基因工程技術創新的人文關懷。
5. 通過立法和制定科技政策進行必要的社會調控
在宏觀層面，要處理好個人、社會和自然三者之間的關系，注意從社會整體效應和長期利益 的角度對基因工程技術的發展作出調控;在微觀層面，要著力營建科學技術發展與社會全面 進步和諧一體的理念，使基因工程技術研發人員切實認識到自身的社會價值訴求。通過各方 面的共同努力，使基因工程技術的發展實現更多的人文關懷，盡量減少其對社會利益的損害 。具體說來，主要包括以下兩個方面的內容。
其一，通過立法使基因工程技術在發展中趨利避害。制定有關法律和法規并不是阻撓基因工 程技術的發展，而是對其進行積極引導和適當限制，由此爭得充分的準備時間，以便人們能 夠充分估計基因工程技術發展的負面作用，建立一套可操作的制度和規則。為防止現代生物 技術對人類生命個體的有意或無意的傷害和危及人類社會的發展，在發展生物技術方面一定 要謹慎，要在嚴格的法律規范條件下有序進行。近幾年，我國制定出臺的《基因工程安全管 理辦法》、《農業轉基因生物安全管理條例》、《人類遺傳資源管理暫行辦法》等，都是對 基因工程技術發展進行規范所作出的積極努力。
其二，制定出合理的基因工程技術發展政策是其發展的重要條件。基因工程技術的發展關系 到國家、民族乃至全人類的前途。在進行基因工程技術立法和制定政策時應十分慎重，不要 使基因工程技術工作者和生命科學家們在從事研究時感受到過多的社會壓力。只有在一個寬 松、民主、自由的社會環境中，科技工作者的積極性、主動性和創造性才能夠得到充分發揮 ，才會真正有利于生命科學和基因工程技術的健康發展。在制定基因工程技術發展政策時要 充分考慮到基因工程技術的社會價值、社會心理影響等，最終實現基因工程技術與經濟社會 的協調發展。
若要從根本上解決政府、科技界、企業界和公眾之間在基因工程技術發展方面的觀念沖突， 除了像技術哲學家M.邦格所設想的力爭技術的民主控制，即公眾參與所有大規模的技術規劃 之外還需要有整個社會的變革［9］。基因工程技術的發展和應用離不開社會的整體 變革，需 要通過適當的社會變革爭得良好的社會文化環境。但是，這種有利于協調基因工程技術與其 他社會領域沖突的社會文化環境，僅僅依靠基因工程技術本身的發展是無法營造的，這需要 全社會的共同努力。
總之，我們希望在人文價值的積極導引下，尋求一種有利于基因工程技術健康發展的道路， 讓本性為善的技術發展得更為完善，創造一個美好的未來。
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關鍵詞：地方性高校；基因工程實驗；創新能力培養；教學改革與探索
作者簡介：王忠華（1972-），男，浙江開化人，浙江萬里學院生物與環境學院，教授；斯越秀（1979-），女，浙江諸暨人，浙江萬里學院生物與環境學院，講師。（浙江 寧波 315100）
基金項目：本文系教育部雙語示范課程和浙江省新世紀教改項目（項目編號：zc2010085）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）04-0136-02
隨著分子生物學的迅猛發展，基因工程實驗技術已廣泛滲透到現代生命科學的各個分支領域，成為生物技術和生物工程等專業的核心技術。[1-3]通過“基因工程實驗技術”的學習，使學生了解基因工程的四大要素，知曉從自然界的生物中克隆所需目的基因的基本思路和策略，啟發學生的思維，讓學生熟悉從最基礎的核酸、質粒的提取，到基因分離方法的確定、基因的克隆、鑒定、表達以及最終能獲得目的基因的表達產物的整個過程；使學生對基因工程有一個全方位的、比較系統的認識。[4，5]通過一系列實驗，加強學生的動手能力，提高其基本操作技能，使學生具備從事基因工程教學和科研的基本能力。
一、目前基因工程實驗課程教學存在的問題
雖然基因工程實驗課程的主要內容具有綜合設計性和實踐性強等特點，并且與農業、醫藥、環境、能源和食品等行業緊密結合，發展空間廣闊。但目前基因工程實驗課程教學也存在諸多問題。
1.貼近行業的實驗項目缺乏系統的創新性設計
基因工程實驗盡管開設時間較長，但實驗項目注重基本技能訓練，與行業結合不夠，不能適應生物技術相關產業的發展需求；創新性項目成點狀分布，不利于學生創新能力的系統培養。因此有必要增加一些研究性、行業相關性的項目，并根據學生需要開展不同層次、可供選擇的實驗項目，真正實現以生為本的教學理念。
2.教學方法不能充分發揮學生的主動性和創造性
傳統的基因工程實驗教學的基本模式是教師依據實驗教學計劃，安排每次實驗的內容。實驗前，教師先把實驗內容和操作步驟完整地講一遍，強調學生在實驗過程中的注意事項，然后讓學生做實驗。學生實驗時只需“依樣畫葫蘆”，機械模仿、重復操作，該教學模式使學生始終處于被動地位，學生的主體作用和積極性都得不到充分發揮，難以激發學生獨立思考和分析問題、解決問題的興趣和激情。不能從主動探索中獲得失敗的經驗和成功的體會，從而使學生失去了學習的主動性，抑制了個性發展，甚至泯滅了獨立思考的意識和創新精神。[6，7]
根據上述問題，結合基因工程面向行業的特點和學生創新能力培養需要，確立了綜合技能、工程應用能力和學科研究能力三個層次的實驗教學目標（見表1）。
表1 基因工程實驗的能力培養層次及培養途徑
能力層次 具體能力描述 擬培養途徑
學科研究能力 利用基因工程技術進行新產品開發；培育轉基因新產品；開拓新產品、新工藝；利用基因技術分析解決問題能力；創造性思維能力 開放創新性項目訓練
工程應用能力 核酸與蛋白質提取工藝參數優化能力；基因工程產品產量與品質參數優化能力 工程性項目訓練
綜合技能 核酸分離純化能力；PCR操作技能；質粒連接、轉化與篩選技能；基因及其表達產物檢測技能 綜合性項目訓練
圍繞不同能力的培養目標，本文從項目設計、教學方法與考核方式改革三個方面對基因工程實驗改革進行了探索與實踐，同時對改革的初步成效與存在的問題進行了總結與討論，以期為同類研究提供參考。
二、實驗項目設計
為了實現上述不同層次的能力目標，根據以能力培養為主線的《基因工程》三級訓練體系魚骨圖（見圖1），設置了三個層次的實驗項目，其中綜合技能訓練以原有的項目為基礎進行優化；而工程能力訓練和開放創新訓練項目則為本課題的改革重點。項目主要來自教師科研和學生創新創業項目，擬設置的項目詳見表2。
表2 部分實驗項目一覽表
項目類型 項目名稱 備注
綜合技能
訓練 質粒DNA的提取、酶切及其產物的凝膠電泳 原有
DNA酶切產物的純化、重組質粒的連接 原有
大腸桿菌感受態細胞的制備、轉化及篩選 原有
質粒DNA的分離和鑒定 原有
PCR擴增技術及其擴增產物的檢測 原有
工程能力
訓練 溶藻弧菌外膜蛋白OmpU的克隆與原核表達 新增
堿性磷酸單酯酶基因的定位、克隆與表達 新增
富鋅功能水稻品種特性改良 新增
明膠植物源替代物關鍵參數優化 新增
開放創新能力
訓練 葡萄不同品種的ISSR分析 新增
轉抗螟蟲基因藺草新種質的培育 新增
浙貝母分子身份的鑒定 新增
富鋅水稻分子指紋圖譜分析 新增
根據不同行業現狀，教師先擬定了一些具有行業生產應用前景的目標蛋白或產物（如外膜蛋白、堿性磷酸單酯酶和白介素等）布置給學生，并將實驗方法和重要參數告訴學生，然后要求學生查閱相關文獻和資料，設計實驗方案并提交，指導教師審核通過后進行實驗，最后對實驗結果進行分析與討論，形成總結性材料。以生物制藥行業外膜蛋白（Outer membrane protein，簡稱Omp）為例，其免疫保護力遠遠高于滅活全菌疫苗，有望作為高效疫苗的重要成分，通過生物工程技術大量生產應用于海水養殖動物疾病的防治。由此可將“溶藻弧菌外膜蛋白OmpU的克隆與原核表達”作為設計應用性實驗。涉及的重要參數有DNA分離純化參數、PCR擴增體系和程序參數、不同載體構建參數和不同表達產物檢測技術參數等。通過這個層次的訓練，讓學生用學到的基因操作技術（核酸提取技術、引物設計技術、載體構建技術、基因檢測技術、表達產物檢測等）去解決具體的行業問題，培養學生的創新能力和行業應用能力。
開放創新訓練項目圍繞教師科研、大學生新苗人才計劃、大學生創新創業項目、學科競賽等進行，如特色經濟和藥用植物（藺草、葡萄、浙貝母等）及海洋生物（中華鱉等）的分子身份與種質資源鑒定、綠色熒光蛋白在生物醫藥與現代農業中的應用等。主要是采用基因工程實驗技術解決當前生產實踐中遇到的科學問題，使學生在掌握先進的、應用性強的專業綜合技能的同時，提高自己的科研能力、創新意識、創新能力。
三、教學方法改革
對于綜合技能訓練項目，采取虛擬實驗與實戰操作相結合的形式，要求學生全程參與實驗過程，學生必須在實驗前進行預習，然后反復進行虛擬實驗（購置相關軟件），最后進行實戰操作，實驗結束后寫出實驗報告，并對實驗結果進行班級討論，最后由教師進行相應的點評，使學生了解出現不同實驗結果的原因及解決辦法。這種實驗教學方法既有利于提高學生對實驗內容的興趣，使學生牢固掌握基因工程操作的基本過程與技能，提高實驗教學效果，又有利于培養學生的自主學習能力，進而提高學生分析問題與解決問題的能力。
對于工程能力訓練和開放創新訓練項目，采用“自主設計式、開放式”實驗教學法。即要求3～5位學生組成課題小組，確定小組感興趣的課題，或根據教師提出的實驗目標查閱資料，設計實驗方案，并提出申請和實驗預約，經教師審批后，利用開放實驗時間完成實驗，最后遞交實驗報告，并書寫實驗總結或論文。鼓勵學生從行業調查入手，自行選題、自行查閱文獻、自行擬就實驗方案、自行備齊所需試劑并進行實驗。允許學生分多次來實驗室完成同一個實驗項目，允許學生對同一個實驗項目采取不同的實驗方法進行實驗，如核酸提取可采用酸法，也可采用堿法、SDS法、CTAB法等。同一種方法還可在不同提取條件下進行，如水浴溫度、水浴時間、離心轉速、離心時間等。自主設計實驗突出了學生的主體地位，有利于激發學生的學習興趣與激情，有利于培養學生的創新精神和實踐能力。
四、考核方式改革
為提高實驗教學效果，適應創新性人才培養的需要，必須建立和完善一套以創新能力培養為重心的既重過程又重結果的實驗課程考核新模式。
在對綜合技能訓練項目進行考核時，采用全程性評價，實驗預習環節的評價可培養學生的自主學習能力，實驗準備和過程環節及實驗操作考試可提高學生的動手能力和專業技能，而實驗筆試環節主要考察學生對專業知識的掌握情況，為學生開展創新性活動奠定了堅實的專業基礎。
對于工程能力和開放創新訓練項目的評價，主要是從查閱資料和設計環節、實驗參與環節、實驗結果和總結環節等方面來考核，重在提高學生的綜合素質，如口頭表達能力、專業操作技能、文字組織能力和組織協調能力等。對于有創新部分的學生要給予加分與獎勵。這種全方位的成績評定方法既能反映學生的實際水平和能力，又能調動和提高學生學習的主動性和積極性，對提高學生運用理論知識解決實際問題、提高實際操作能力和創新能力都有積極的意義。
五、改革實施初步成效與物化成果
本改革以浙江萬里學院生物與環境學院生物技術和生物工程專業2009級、2010級學生為課程改革實施對象，直接受益學生數為200人/年。由于本改革能緊密圍繞學生綜合能力的培養，采用以學生為主體、教師主導的教學方法，教學內容實用且能緊跟專業前沿，因此，較好地培養了學生的自學能力、動手能力、創新能力和團隊合作精神。
近兩年來，生物技術、生物工程專業學生參加課程組教師相關科研項目的有50多人次；完成相關校級創業創新基金項目或校科研基金項目近10項；獲浙江省科技廳“新苗計劃”資助項目2項；獲浙江省“挑戰杯”課外科技作品競賽二等獎1項；獲浙江省大學生生命科學競賽優勝項目1項；學生在校期間公開發表與課程相關學術論文8篇。
通過對畢業生綜合表現的跟蹤調查，發現學生在所進行的畢業實習中，表現出較強的基因工程操作能力、實驗組織能力和設計能力，一定的創新精神和良好的合作精神，受到了用人單位的一致好評。考研學生在復試中，較強的基因工程實驗技能受到了浙江大學、廈門大學等院校教師的肯定。
六、存在的問題及解決辦法
課程組全體成員清醒地認識到課程教學改革與推廣是一項艱巨的任務，它需要教師著眼于現實建設、著眼于未來發展，不斷更新內容，不斷改進教學方法，使項目始終保持可持續的高水平的發展。項目的后階段任務與計劃如下：
首先，繼續完善教材建設。通過學生的試用，提出相關的修改意見，對基因工程實驗技術教程進行修訂，以更好地滿足學生發展的需要。并根據教材適用對象進行推廣，增加輻射面。
其次，在已有項目的基礎上進一步設計新的實驗項目，建立相對穩定的自主設計實驗項目庫及操作規范。
再次，完善開放式的管理制度與全程式參與的考核辦法。
最后，加強與兄弟院校的交流與學習，增加輻射面，提升示范作用。
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命題分析
一點通
從近三年高考生物試卷可看出，高考真題涉及基因工程的內容，有如下特點：
①考查l率較高，幾乎年年考查。
②考點相對集中，主要考查基因工程中的各種工具和程序，尤其是各種工具酶的切割位點的確定，獲取目的基因的方法，基因表達載體的構建及導入，目的基因的篩選方法等。
③命題有時從新的情境提出問題，讓考生去解決新情境中的新問題。
④有的命題與細胞工程、胚胎工程、克隆技術等內容結合，考查考生綜合運用生物工程技術手段解決實際問題的能力；或與遺傳變異等知識結合，考查考生綜合運用能力。
失分點
這樣的高考試題，對成績中上的考生來說，失分點主要在綜合性題型；而對成績中等偏下的考生來說，基礎題型也是失分的重要方面。
那么，考生如何在高三備考的最后階段快速準確地掌握該考點的知識及解題技巧，從而提高高考成績？經實踐，筆者用“數字法”幫助大家解決這個問題。
解鎖“數字法”密鑰
一、用“數字法”總結提煉知識密碼
（一）基礎密碼“1234”――開啟基因工程知識復習之鑰
1.密碼解讀
“1”，即一個原理：基因重組
基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設計，通過體外DNA重組和轉基因技術，賦予生物以新的遺傳特性，創造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品。故依據的原理為基因重組。
2.密碼點津
本密碼概括的是基因工程板塊的基礎知識，故稱為“基礎1234”。掌握這些知識，可以應對高考常出現的基礎考查。高考試題中選擇題和非選擇題都常以圖表的形式考查考生的基礎知識以及理解和解決實際問題的能力，所以復習過程中要掌握好基礎密碼，利用相應的表格、流程圖、示意圖進行研讀，以便突破重點和難點。
（二）程序密碼“2233”――把握基因工程操作程序要點之訣
1.密碼解讀
“2”，即獲取目的基因的兩種方法
2.密碼點津
本密碼解讀的是基因工程操作程序的更深層次的知識，可以稱為“程序2233”，是對基因工程基礎知識的補充和深化。高考試題中有時會針對個別知識專題進行考查，有時會在綜合題型中進行主要考查。建議復習時運用表格法（如上）列出明細，比較異同，便于掌握。尤其是按照密碼“2233”掌握不同程序的幾個要點，然后結合相關圖表綜合運用。
（三）概念密碼“411”――辨析基因工程易混概念之碼
1.密碼解讀
2.密碼點津
一般情況下，這些易混概念是解答基因工程試題的關鍵點。概念不清，做題就容易出錯。高考考試中，單獨考查概念的頻率不高，往往結合圖表，在綜合考查基因工程知識的時候，順帶考查。復習時，牢記密碼“411”，通過上述表格對比，搞清它們之間的聯系和區別非常關鍵。
二、用密碼知識化解基因工程高頻考點難題
熱點1：有關基因工程程序的考查
1.考題精析
例1 （2016?海南卷）基因工程又稱為DNA重組技術，回答相關問題：
（1）在基因工程中，獲取目的基因主要有兩大途徑，即_______和從_______中分離。
（2）利用某植物的成熟葉片為材料，同時構建cDNA 文庫和基因組文庫，兩個文庫相比，cDNA文庫中含有的基因數目比基因組文庫中的少，其原因是 _______。
（3）在基因表達載體中，啟動子是_______聚合酶識別并結合的部位。若采用原核生物作為基因表達載體的受體細胞，最常用的原核生物是_______。
（4）將目的基因通過基因槍法導入植物細胞時，常用的攜帶目的基因的金屬顆粒有_______和_______顆粒。
【解析】（1）獲取目的基因主要有兩大途徑，即人工合成和從生物材料中分離，前者通過反轉錄法或人工化學合成法，后者通過基因文庫提取實現。
（2）cDNA文庫中只含有葉細胞已轉錄（或已表達）的基因，而基因組文庫中含有該植物的全部基因，故cDNA文庫中含有的基因數目比基因組文庫中的少。
（3）基因表達載體中，啟動子是RNA聚合酶識別并結合的部位。因細菌繁殖快，故常采用的細菌是大腸桿菌。
（4）基因槍法是單子葉植物的常用的基因轉化方法，常用的攜帶目的基因的金屬顆粒有金粉和鎢粉顆粒，成本較高。
【答案】（1）人工合成 生物材料
（2）cDNA文熘兄緩有葉細胞已轉錄（或已表達）的基因，而基因組文庫中含有該植物的全部基因
（3）RNA 大腸桿菌（或答細菌）
（4）金粉 鎢粉
【點評】本題主要考查基因工程的基礎知識。根據相關密碼，掌握要點知識，即可回答。但需要注意的是所考查的知識，如基因槍法等，考點較偏，如果考生對書本不熟，基礎不牢固，就會容易丟分。
2.考點預測
【預測1】圖1是農桿菌轉化法的示意圖。以下相關敘述，正確的是（ ）
A.①的構建需要限制性核酸內切酶和DNA聚合酶參與
B.②侵染植物細胞后，重組Ti質粒整合到植物細胞的染色體上
C.③含Ti質粒的農桿菌導入植物細胞的過程叫轉化
D.④過程培育出的植株不一定表現出抗蟲性狀
【答案】D
【點評】本題利用教材流程圖，綜合考查基因工程各程序知識，是高考的常見題型，如2014年重慶卷、2014年廣東卷等。本來此類題難度不大，但濃縮在選擇題中考查，難度就增加了。
【預測2】為了獲得更多的青蒿素，研究人員嘗試利用酵母進行轉基因的方法進行生產。研究發現，酵母細胞也能夠產生青蒿酸合成的中間產物FPP（如圖2所示，實線框內為青蒿細胞中青蒿酸的合成途徑）。請回答下列問題：
（1）在FPP合成酶基因的表達過程中，完成過程中①需要______________酶催化。
（2）根據圖示的代謝過程，若科學家用基因工程技術培育能產生青蒿酸的酵母細胞，需要向酵母細胞中導入_____________、_____________等。在基因工程的操作過程中，為了目的基因在受體細胞中能穩定存在、復制和表達，使其發揮作用，需要構建_____________。
（3）實驗發現，改造后的酵母菌細胞的基因能正常表達，但酵母菌合成的青蒿酸仍很少，根據圖解分析，其原因可能是____________。
（4）利用酵母細胞生產青蒿酸的明顯優勢有________________________________________（答對一個要點即可）。
【答案】
（1）RNA聚合
（2）ADS酶基因 CYP71AV1酶基因 基因表達載體
（3）酵母細胞中FPP部分用于合成固醇（或FRG9酶容易表達）
（4）細胞繁殖快（或生理代謝旺盛，或易培養，或成本低，或能克服地域性種植的限制）
【點評】根據熱點材料考查基因工程的基本操作程序要點，是高考常有的命題方式。解答這類問題，要會結合密碼知識，根據圖表和材料進行分析。
熱點2：有關構建重組質粒的考查
1.考題精析
例2 （2016?全國新課標卷Ⅲ）圖3（a）中的三個DN段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三種限制性內切酶的識別序列與切割位點，（b）為某種表達載體示意圖（載體上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切點是唯一的）。
根據基因工程的有關知識，回答下列問題：
（1）經BamHⅠ酶切割得到的目的基因可以與上述表達載體被____________酶切后的產物連接，理由是________________________。
（2）若某人利用圖3（b）所示的表達載體獲得了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組子，如圖4所示。這三種重組子中，不能在宿主細胞中表達目的基因產物的有____________，不能表達的原因是________________________。
（3）DNA連接酶是將兩個DN段連接起來的酶，常見的有____________和____________，其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是________________________。
【解析】（1）Sau3AⅠ酶切割的目的基因和BamHⅠ酶切割載體產生的片段具有相同的的黏性末端，故可連接。
（2）在基因表達載體中，啟動子應位于目的基因的首端，終止子應位于目的基因的尾端，這樣目的基因才能表達。圖中甲、丙均不符合，所以不能表達目的基因的產物。
（3）常見的DNA連接酶有E?coliDNA連接酶和T4DNA連接酶；既能連接黏性末端又能連接平末端的是T4DNA連接酶。
【答案】（1）Sau3AⅠ 兩種酶切割后產生的片段具有相同的黏性末端
（2）甲、丙 甲中的目的基因插入在啟動子的上游，丙中的目的基因插入在終止子的下游，二者的目的基因均不能被轉錄
（3）E?coliDNA連接酶 T4DNA連接酶 T4DNA連接酶
【點評】構建重組質粒的相關知識是基因工程高考試題中最常見的考查點之一。考查要點是重組質粒的結構，以及重組質粒的構建過程。解答這類題，要掌握以下知識：
重組質粒的結構包括啟動子、終止子、目的基因、標記基因、復制原點等，缺一不可。
建重組質粒則要遵循幾個原則：（1）保證得到的目的基因不被破壞。（2）作為運載體的質粒保證至少一個標記基因不被破壞。此外，應注意啟動子、終止子、復制原點等不被破壞。（3）目的基因與質粒之間能得到一種或兩種彼此相同的黏性末端（平切口不考慮）。 同時要注意不同酶切方法的運用：（1）一般情況下，單種酶在切割目的基因和運載體時常常要用同一種限制性內切酶，從而產生相同的黏性末端。（2）兩種或兩種以上的限制酶去切割含目的基因的DN段和運載體。較常見的是用同一組兩種限制酶去切割含目的基因的DNA 片段和運載體，兩者都會產生具有兩種不同的黏性末端的DN段（兩個末端分別用A與B表示）。當構成重組質粒時，由相同酶切開的目的基因的A 端與質粒的A 端通過堿基互補連接，目的基因的B端與質粒的B端通過堿基互補連接。用多種酶切的優點：（1）可防止目的基因與質粒的自身環化。多酶切后目的基因與運載體的兩側的黏性末端不相同，因此不能發生自身首尾相連成環狀DNA分子。（2）可實現目的基因與質粒的定向連接。
2.考點預測
【預測3】圖5是培育表達人乳鐵蛋白的乳腺生物反應器的技術路線。請回答：
（1）質粒載體作為基因工程的工具，應具備的基本條件有____________（答出兩點即可），而作為基因表達載體，除滿足上述基本條件外，還需具有啟動子和終止子。
（2）如圖5所示，若對1中的質粒進行改造，插入的SmaⅠ酶切位點越多，質粒的熱穩定性將會____________。
（3）如圖5所示，用2中的人乳鐵蛋白目的基因和1中的質粒構建重組質粒時，選用的限制酶是____________（從“EcoRⅠ”“BamHⅠ/ HindⅢ”“SmaⅠ/ HindⅢ”中選擇）。不能選擇其他限制酶的理由分別是________________________________________________。
【答案】
（1）能自我復制、具有標記基因
（2）提高
（3）BamHⅠ/ HindⅢ 若選EcoRⅠ會破壞質粒的復制原點；若選SmaⅠ/ HindⅢ，則構建的重組質粒沒有標記基因或復制原點
【點評】本題考組質粒的結構和構建，是近年來最常見的基因工程題型。
熱點3：有關基因工程知識應用的考查
1.考題精析
例3 （2016?天津卷）人血清白蛋白（HSA）具有重要的醫用價值，只能從血漿中制備。圖6是利用基因工程技術獲取重組HSA（rHSA）的兩條途徑。
（1）為獲取HSA基因，首先需采集人的血液，提取________合成總cDNA，然后以cDNA為模板，采用PCR技術擴增HSA基因。下圖中箭頭表示一條引物結合模板的位置及擴增方向，請用箭頭在方框內標出另一條引物的位置及擴增方向。
（2）啟動子通常具有物種及組織特異性，構建在水稻胚乳細胞內特異表達rHSA的載體，需要選擇的啟動子是____________（填字母，單選）。
A.人血細胞啟動子 B.水稻胚乳細胞啟動子
C.大腸桿菌啟動子 D.農桿菌啟動子
（3）利用農桿菌轉化水稻受體細胞的過程中，需添加酚類物質，其目的是________________________________________________。
（4）人體合成的初始HSA多肽，需要經過膜系統加工形成正確的空間結構才能有活性。與途徑Ⅱ相比，選擇途徑Ⅰ獲取rHSA的優勢是____________________________________。
（5）為證明rHSA具有醫用價值，須確認rHSA與____________的生物學功能一致。
【解析】（1）合成總cDNA需要提取細胞中所有的mRNA，然后通過反轉錄過程。采用PCR技術擴增HSA基因時，兩條引物分別與模板鏈的5@端結合，擴增方向相反。
（2）根據啟動子通常具有物種及組織特異性，在水稻胚乳細胞內特異性表達rHSA，需要選擇水稻胚乳細胞啟動子。
（3）農桿菌轉化水稻受體細胞的過程中，酚類物質可吸引農桿菌移向水稻體細胞，有利于目的基因的轉移。
（4）水稻是真核生物，具有膜系統，能對初始rHSA多肽進行高效加工，而大腸桿菌是原核生物，細胞中不具有膜結構的細胞器。
（5）為證明rHSA具有醫用價值，須確認rHSA與天然的HSA生物學功能一致。
【答案】（1）總RNA（或mRNA）
（2）B
（3）吸引農桿菌移向水稻受體細胞，有利于目的基因成功轉化
（4）水稻是真核生物，具有膜系統，能對初始rHSA多肽進行高效加工
（5）HSA
【點評】一般來說，基因工程的應用考查體現了本專題知識和其他章節知識的綜合。如與本專題相關的必修內容：酶的特性、遺傳變異知識等。再如與本專題相關的選修內容：細胞工程、胚胎工程等。本題通過人血清白蛋白的制備來考查基因工程的應用，同時兼考查啟動子、cDNA文庫等概念，以及原核細胞和真核細胞的膜系統的知識。解答這類試題，掌握密碼知識是基礎。
2.考點預測
【預測4】人類疾病的轉基因動物模型常用于致病機理的探討及治療藥物的篩選。利用正常大鼠制備遺傳性高血壓轉基因模型大鼠的流程如圖7所示（注：基因B為高血壓相關基因）。
（1）進行過程①之前，需對人工采集的進行____________處理。完成過程②常采用的方法是____________。過程④中，為了防止污染，通常還要在細胞培養液中添加一定量的____________。
（2）從人體細胞中獲取基因B時用到的工具酶是____________，在構建的基因表達載體中，高血壓相關基因的首端必須有____________，它是RNA聚合酶的識別和結合部位。
（3）圖示中甲為____________（時期）的去核卵母細胞，過程⑤的操作技術叫作____________。
（4）要在分子水平上檢測成功導入的B基因在大鼠中是否成功表達，可采用____________方法，如果高血壓相關基因已在大鼠體內成功表達，可用其建立高血壓轉基因動物模型。
【答案】（1）獲能 顯微注射法 抗生素
（2）限制性核酸內切酶（限制酶） 啟動子
（3）減數第二次分裂中期（MⅡ中期） 核移植
（4）抗原-抗體雜交
關鍵詞：市政工程 技術通病 成因分析 防治對策
中圖分類號：TU99 文獻標識碼： A
市政工程是與人類日常生活聯系最為密切的活動，比如，新修建的道路橋梁、下水管道工程等等，涉及到人類生活的各個方面。所以，市政工程技術的好壞直接關系到工程的施工和建設，技術水平的高低也直接影響著工程的質量。市政工程建設的質量直接關系到最基層民眾的切身利益。最近幾年伴隨著城鎮化進程的加快，很多市政工程紛紛上馬，但是工程質量卻令人堪憂，各種生產安全事故層出不窮，給廣大人民群眾的生命財產造成了巨大損失，嚴重影響了人民的生活。
1.市政工程施工技術中常見的通病分析
隨著國家城市化的推進，市政工程迅速的發展，但是質量問題卻不容樂觀，近年來一些質量事故頻發，如橋梁垮塌，路面出現大面積沉陷，對人民群眾的生命財產安全造成嚴重威脅，也給國家帶來不良影響，因此，市政工程質量不容小視，對市政工程施工中的一些常見通病應提起足夠的重視。
1.1施工材料質量不達標
建筑材料的質量對市政工程的質量而言也是極其重要的，市政工程的使用年限，工程預算的多少，都是由材料所決定的。將質量不達標的施工材料應用與市政工程建設，不僅會嚴重的影響工程建設的質量，同時還會極大的縮短建筑物使用的壽命，嚴重者可能會導致重大事故的產生。因此，加強施工材料質量的管理，是有序實現工程施工目標的重要前提條件。
1.2工程檢查程序缺乏規范性
市政工程項目一般需要竣工以后進行自檢，自檢合格以后才能投入使用，這個自檢的過程同時也是工程質量檢查程序發揮作用的重要領域。但現階段來講，我國質量保證體系還不夠健全，且質量監管的力度也比較薄弱，現有的質量檢查機構和自檢機構沒能發揮其應有的作用。提高工程施工質量不能僅僅依靠施工企業的自覺性，同時還要不斷強化工程施工質量檢查的力度，完善工程質量檢查程序的規范性。
1.3 施工測量工作不夠仔細
施工測量存在與工程建設的每一個環節，貫徹于市政工程施工的全過程。一項市政工程建設項目的按質完工與施工測量是密不可分的。施工測量是市政工程項目不可或缺的一部分，精密的設計圖紙轉化成實體，需要科學準確的測量工作作為基礎，雖然有些錯誤不起眼，但是也有可能造成不可挽回的經濟損失，甚至是出現人員傷亡。在工程施工過程中，實際施工尺寸與設計標準的一個微小的差距，都有可能導致巨大的損失施工測量工作不仔細，有可能使得原本的設計結構出現位移，埋下安全隱患，或者是導致施工材料的浪費，使得工程預算超標。
2. 市政工程施工技術通病的原因分析
以往對于現代市政工程的管理，通常只關注其施工現場質量的管理而對忽視其它方面的影響，這種情況下現代市政工程的技術管理存在著很多的漏洞，也是造成工程施工技術通病的原因，使得當前的施工技術管理很難滿足現代社會進步的步伐。
2.1市政工程施工中的人員素質偏低
現在大多數市政工程都會實行承包制的方式來進行施工，很多施工的工人和施工隊伍都是學歷比較低的人群，也就是我們熟知的民工，他們有一些是建筑行業中的精英，但是有一些人員并不具備很高的文化素質和工程技能。施工隊伍和工人的素質高低關系工程質量的好壞，他們對工程的質量起到了至關重要的作用，因此，必須要建立明確的管理和用人機制，不能在用人上采取隨意的態度，對人員進行有效的管理，并且制定一些規范和制度來約束人員的行為。
2.2施工過程的關鍵部位容易出現問題
現在施工過程中使用的都是比較先進和新鮮的工程技術，在施工過程中使用這些方法難免會出現一些生疏的問題，比如說，對新技術應用的不是很靈活，所以，特別容易發生質量問題，此時，我們就要注意對建筑工程過程中的整體控制，在鋼筋的選擇和移位上，一定要密切觀察。這些都是施工過程中的重要環節，同時，也是施工過程中的薄弱環節，對于這些問題要講究一定方法來實施，只要運用正確的方法和建議來進行正確的維護，之后再進行良好的措施，這樣就可以把問題解決好，才能保證工程的良好順利完成。
3. 對于市政工程通病的防治對策
在市政工程的建設中，質量管理是非常重要的工作，并且也是非常緊迫的工作，強有力的質量管理不僅可以讓市政工程在建設中避免一些事故的發生，讓整個工程如期進行，同時，也可以有效避免任何經濟上和人員方面的損失。
3.1 嚴格把控施工材料與施工設備的質量
管理現代市政工程施工過程，第一便是對于原材料及施工設備的管控，對其進行檢驗、接收與入場。材料接收前，專業技術人員均需對其質量、規格及型號進行全面的檢驗，對于材料合格證件、質量檢驗合格單檢驗不及格的不給予接收入場，而不管材料來源于自身企業的采購還是甲方的供應。并且對入場的材料數量進行清點，并按型號規格存放。機械設備在施工過程中擔當重要的角色，而對于現代市政工程中用到的所有設備尤其是大型機器或者重要的大規模的建材，均需要在性能、規格，材質型號、國家要求的出廠質量合格證等方面符合國家的相關要求與規定，并且也要符合現代市政工程的設計要求。
3.2 選用科學的施工工藝
在市政工程項目開工建設之前，對于工程建設地點的地質環境、施工條件、氣候條件等因素要進行全面的考察，尋找工程建設過程中的關鍵點、困難點，提前做好預案。項目的工程師對于建設工作的流程要安排合理，對于施工方法、施工工藝等具體問題要在施工前確定好，并制定出詳細的檢測流程。除此之外，工程師還需要事前確定工程施工需要的材料、機械設備等。
3.3 加強工程質量檢查程序的控制
管理現代市政工程施工中，因為影響施工技術的因素十分多，所以在對其施工工藝與質量進行管理中需分別對可能引發不好作用的環境因素進行制定科學有效的管控方案。首先，對于工藝的施工流程需接設計嚴格執行，它不但是施工現場操作的根本依據，并且也是確保工序施工技術的根本保證；第二，對施工工序的重要環節要重點把關，確定質量控制點，以此保證施工工序的強化性管理，進而確保施工技術的良好管理；第三，對現代市政工程施工技術的管理中需對施工環境、環節、方法、原料、機械、人員實行全過程監管，也只有將上述所有的因素進行系統有效的管控才能夠確保各個工序的施工技術達到要求；第四，對于管理施工技術得出的結果及時檢查，進而確定該施工技術及質量管理活動的效果是否滿足預定的目標，并且依據所反饋的信息對其施工管理進行優化調整，保證現代市政工程全程中的施工技術管理均符合要求。
4. 結束語
雖然市政工程存在著很多通病，但是絕大多數問題都是可以改正或者是避免的，我們所要做的就是找到這些問題產生的根本原因，從本質上解決這些問題，只有這樣才能盡最大的可能確保工程質量，使得工程項目達到設計的各項要求。
參考文獻：
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摘要：在建筑裝飾施工中，隱蔽工程的施工是由為主要，它關系到下一步工序的制作與進展，更關系到整體工程的進度、質量、安全的影響。而在施工當中水專業工程、電專業工程、防水專業工程就顯得更加主要。
關鍵詞：水工程施工方法及保證措施 電專業施工方法及保證措施 防水專業施工方法及保證措施
水工程操作工藝
圖紙確認：施工前確認圖紙上個水點的位置高度。
放線開槽：開槽有彈線定位，用云石切割機開槽，墻面開槽深度35-40mm，位置準確。
管道鋪設：
1、管卡固定點間距不大于600mm終端固定點離出水點不大于100mm。
2、出水點應與墻面成活平齊或者低5mm以內。
3、PPR冷熱水管間距不小于50mm。
4、水管鋪設要橫平豎直，左熱右冷。平行間距不小于200mm。
5、給水管敷設穿越墻體，必須預設套管，套管內不許有接頭。
管道增壓試驗：
1、試驗壓力應為設計壓力的1.5倍。不得小于0.6MPa。
2、將試壓管道末端封堵緩慢注水，將管道內氣體排出，滿水后密封檢查。
3、加壓泵升至規定壓力，停止加壓觀察各處連接是否有滲水現象。
4、穩壓后1小時后壓力降不超過0.05mpa為合格。
電工程施工準備
材料準備
1、電線導管必須使用本公司提供的帶有公司名號的PVC阻燃管，其他輔材，電器型號應符合設計要求及國家現行電器產品標準的有關規定。
2、電器，電料的包裝應完好，材料外觀不應有破順，附件，設備應齊全。
3、金屬電線保護管及接線盒外觀不應有折癟和裂縫，管內無毛刺，管口應平整。
工具準備
1、克絲鉗、尖嘴鉗、剝線鉗、壓接鉗。
2、一字改錐、十字改錐、電工刀、高凳、萬用表、兆歐表
3、電爐、錫鍋、錫斗、錫勺、電烙鐵。
操作工藝
圖紙確認：根據施工圖紙，確定管線走向，標高及開關，插座的位置。
放線開槽： 開槽有彈線定位，用云石切割機開槽，地面開槽深度為15mm.墻面開槽深度35-40mm，位置準確。
導管敷設：
1、暗線敷設必須配管。當管線長度超過15m或有兩個直角彎時，應增設拉線盒。
2、導管彎角 必須用彎管器做彎，禁止使用直角彎頭。導管固定牢固，線管與線盒結合牢固。管卡與管卡距離小于500mm.
3、布管時不能破壞原始煙道。
4、電源線及插座與電視線及插座的水平間距不應小于500mm。
5、電線與暖氣、熱水、煤氣管之間的平行距離不應小于300mm，交叉距離不應小于100mm。
電線穿管：
1、同一回路電線應穿入同一根管內，但管內總根數不應超過8根，電線總截面積（包括絕緣外皮）不應超過管內截面積的40%.管內線路無接頭。無破損。抽拉通暢。
2、電源線與通訊線不得穿入同一根管內。
3、開關盒插座盒內的導線預留長度不少于150mm。禁止用插座跳線。
4、接線盒加pvc蓋板密封，接線盒內接頭搭接牢固，絞線長度是導線直徑的5倍（5扣以上）。掛錫均勻，飽滿。絕緣帶包纏應均勻緊密。接線盒加pvc蓋板
電阻測試：
1、管線穿管接線后進行同段絕緣測試
2、對線路的絕緣遙測，導線間和導線對地間電阻必須大于O.5MΩ
電器安裝：
1、安裝電源插座時，面向插座的左側應接零線（N），右側應接相線（L），中間上方應接保護地線（PE）。
2、當吊燈自重在3kg及以上時，應先在頂板上安裝后置埋件，然后將燈具固定在后置埋件上。嚴禁安裝在木楔、木磚上。
3、連接開關、螺口燈具導線時，相線應先接開關，開關引出的相線應接在燈中心的端子上，零線應接在螺紋的端于上。
4、同一室內的電源、電話、電視等插座面板應在同一水平標高上，高差應小于5mm。
5、廚房、衛生間應安裝防濺插座，開關宜安裝在門外開啟側的墻體上。
6、電 源插座底邊距地宜為300mm，平開關板底邊距地宜為1400mm。
防水工程
一般規定
1、本章適用于衛生間、廚房、陽臺的防水工程施工。
2、防水施工必須滿足防水材料溫度要求。
3、防水施工人員應具備相應的崗位證書。
4、 防水工程應在地面、墻面隱蔽工程完畢并經檢查驗收后進行。其施工方法應符合國家現行標準，規范的有關規定。
5、施工時應設置安全照明，并保持通風。
6、施工環境溫度應符合防水材料的技術要求，并宜在5℃以上。
7、 防水工程應做兩次蓄水試驗。
8、 防水涂刷部位應符合設計要求。
施工準備
材料要求
防水材料的性能應符合國家現行有關標準的規定，并應有產品的出廠合格證、質量檢測報告。
1、水泥：強度等級≥32.5MPa的普通硅酸鹽水泥，配制水泥砂漿找平層、保護層或修補基層。
2、中砂：含泥量
3、聚酯無紡布、玻纖布，作為管根細部構造等部位基體增強附加層使用。
主要機具：
1、電動工具：電動攪拌器。
2、攪拌桶、毛刷、掃把等。
操作工藝
1、工藝流程
2、清理基層
涂膜防水層施工前，先將基層表面的灰塵、雜物、砂漿硬塊清掃干凈，并將基層潤濕，經檢查基層平整、無空裂、起砂等缺陷，方可進行下一道工序施工。
3、細部做附加層
穿墻管、陰陽角、變形縫、下水管等薄弱部位，應在涂膜層大面積施工前，先做好增強的附加層。
附加涂層做法：一般采用一布二涂進行增強處理，施工時應在兩道涂膜中間鋪設一層聚酯無紡布或玻璃纖維布。作業時應均勻涂刷一遍涂料，涂膜操作時用板刷刮涂料驅除氣泡，將布緊密地粘貼在第一遍涂層上。陰陽角部位一般將布剪成條形，管根為塊行或三角形。第一遍涂層表干（12h）后進行第二遍涂刷。第二遍涂層實干（24h）后方可進行大面積涂膜防水施工。
第一遍涂膜施工
涂刷第一遍涂膜前應先檢查附加層部位有無殘留的氣孔或氣泡，如有氣孔或氣泡，則應用橡膠刮板將涂料用力壓入氣孔，局部再涂刷一遍，表干后進行第一遍涂膜施工。
涂刮第一遍聚氨酯防水涂料時，可用塑料或橡皮刮板在基層表面均勻涂刮，涂刮要沿同一方向，厚薄應均勻一致，用量應符合產品技術性能要求。不得有漏刮、堆積、鼓泡等缺陷。涂膜實干后進行第二遍涂膜施工。
第二遍涂膜施工
第二遍涂膜采用與第一遍相垂直的涂刮方向，涂刮量、涂刮方法與第一遍相同。
第三遍涂膜施工
第三遍涂膜涂刮方向與第二遍垂直，其他作業要求相同。
涂膜總厚度應符合產品技術性能要求。
參考文獻：
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水利工程 質量 影響因素 關鍵技術水利工程建設對農業發展影響是非常大，同時在能源供應方面也是有很大影響的，水利工程建設在灌溉、航運、發電以及防洪方面效果都是非常好的，這樣就使得現在，水利工程建設項目在不斷增多，這樣是為了更好的發展經濟，同時也是為了更好的提高人們的生活水平，但是，在水利工程建設過程中如果在質量方面出現問題帶來的隱患也是非常大的，因此，一定要重視水利工程的管理工作，對關鍵的施工技術進行重視，這樣才能更快的解決其中存在的問題。
1我國水利工程管理的現狀目前我國水利工程管理，已經從粗放型向集約型轉化，從適應計劃經濟到適應市場經濟的轉化。在管理體系上，實行從中央到地方分級負責的管理體制，并分為水行政主管部門及業務管理部門兩個體系。在法規建設方面，先后頒布了《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國防洪法》、《中華人民共和國河道管理條例》、《中華人民共和國防汛條例》及《水庫大壩安全管理條例》等水利工程管理的根本法規，并制訂了相應的配套法規，如《混凝土大壩安全監測技術規范》、《土石壩安全監測技術規范》、《防洪標準》、《水庫大壩安全鑒定辦法》、《水庫大壩注冊登記辦法》、《水閘安全鑒定規定》、《水利建設項目經濟評價規范》以及《水庫大壩安全評價導則》等幾十種法規和技術標準。在上述法規的規范和指導下，使水利工程管理逐步走上法制化、規范化、科學化及現代化的軌道。
2影響水利工程施工質量的主要因素2.1人員包括參與基礎上建設的組織者、指揮者和操作者。每個工作人員都直接或間接的影響著工程質量。提高工程質量的關鍵在于提高人的素質，包括人的政治思想水平、身體素質等。高質量的人及其高質量的工作就能帶來高質量的產品。2.2材料材料的管理應從以下幾個方面控制：嚴把材料采購關；合理使用，減少損失；建立檢驗制度，嚴把質量關；合理處理剩余材料。2.3機械施工機械設備對施工質量有著直接的影響。所以在施工機械設備選型時，應注意經濟上的合理性、技術上的先進性、操作和維護上的方便性等。2.4方法包括施工方案和施工工藝。一些工程常因施工方案考慮不周或施工工藝落后，而造成施工進度推遲，質量達不到要求和追加投資等情況。因此，在制定施工方案和施工工藝時，必須結合技術、組織、管理、經濟等方面進行綜合分析，以確定施工方案在技術上可行，經濟上合理，有利于提高工程質量。2.5環境環境因素對工程質量的影響，具有復雜多變的特點。因此應根據工程特點和具體條件，對影響質量的環境因素采取有益的措施嚴加控制。尤其是施工現場，應營造文明施工和文明生產的環境。更為重要的是搞好地方干群關系，遵守地方風俗。
3水利工程建設所需采用的關鍵技術3.1深覆蓋層堤壩地基滲流控制技術完善防滲體系、防滲效果檢測技術，分析超深、超薄防滲墻防滲機理，開發質優價廉的新型防滲土工合成材料，開發適應大變形的高抗滲塑性混凝土。3.2堤防崩岸機理分析、預報及處理措施崩岸形成的地質資料及河流地質作用分析、崩岸變形破壞機理分析、崩岸穩定性分析及評價研究、崩岸監測研究及預報技術研究、崩岸防治及施工技術研究、崩岸預警搶險應急技術及決策支持系統研究。3.3水利工程老化及病險問題分析水利工程老化病害機理、堤防隱患探測技術與關鍵設備、病險堤壩安全評價與除險加固決策系統、堤壩滲流控制和加固關鍵技術、長效減壓技術、堤壩防滲加固技術，已有堤壩防滲加固技術的完善與規范化。3.4水利工程監測技術高精度、耐久、強抗干擾的小量程鋼弦式孔隙水壓力計，智能型分布式自動化監測系統，水利工程中的光導纖維監測技術，大型水利工程泄水建筑物長期動態觀測及數據分析評價方法研究，網絡技術在水利工程監測系統中的應用，大壩工作與安全性態評價專家系統，堤防安全監測技術，水利工程工情與水情自動監測系統，及高壩及超高壩的關鍵技術。3.5碾壓混凝土及面板膠結堆石筑壩新技術的研究對于碾壓混凝土壩，涉及結構設計的改進、材料配比的研究、施工方法的改進、溫控方法及施工質量控制；做好面板膠結堆石壩，集料級配及摻入料配臺比的試驗。做好膠結堆石料的耐久性、壩體可能的破壞形態及安全準則、壩體及其材料的動力特性、高壩壩體變形特性及對上游防滲體系的影響做好認真分析。另外水利工程抗震技術，工程地震反應及安全監測，震害調查，抗震設計，以及抗震加固技術應用。3.6高邊坡技術研究高邊坡工程力學模型破壞機理和巖石力學參數研究，高邊坡研究中的巖石水力學研究，高邊坡穩定分析及評價技術，高邊坡加固技術及施工工藝研究，高邊坡監測技術研究，以及高邊坡反饋設計理論和方法研究。3.7新型材料及新型結構新型材料研究涉及新型混凝土外加劑與摻合料、自排水模板、各種新型防護材料、各種水上和水下修補新材料、各種土工合成新材料，以及用于灌漿的超細水泥等。3.8做好水利工程安全管理信息系統建立現場自動采集系統，遠程傳輸系統的開發研制，中心站網絡系統與綜合數據庫的建立及信息接收子系統、數據庫管理子系統、安全評價子系統與信息服務子系統等，以及建立中央指揮站。總之，水利工程是經濟發展的重要基礎設施，同時也是經濟社會發展的制約因素，因此，在進行水利工程工作的時候要對出現的洪澇災害、缺水問題以及生態環境惡化要進行解決，這樣才能更好的保證水利工程在未來的發展，同時也能更好的解決社會和經濟發展的問題。
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引水樞紐工程主要建筑物包括：上游導流堤、泄洪閘、人工彎道、進水閘、沖沙閘、曲線形懸臂式擋沙坎、消力池、引水渠道。在人工彎道進口處，修建導流堤，并向上延伸與河道兩岸平緩的連接，以便束水導流，使水流平順的進入引水彎道。設置泄洪閘用以泄洪排沙，減少泥沙進入人工彎道，保證引水彎道有良好的進水條件；在洪水季節，泄水排沙，平時可關閉壅水，保證下游工農業用水，在寒冷季節還可將冰凌、漂浮物排向下游。在人工彎道設計時，要充分利用天然穩定的河灣，加以整治，即可作為引水彎道；彎道設計流量要綜合考慮進水閘的流量和含沙量較大季節河灣流量，使彎道內產生較強的橫向環流作用，有利于排沙。進水閘與沖沙閘設置在引水彎道末端，按正面引水側面排沙的原則布置，進水閘與沖沙閘兩軸線的夾角以33度為宜，使沖沙閘各閘孔均勻排沙。進水閘底板高程要高出原河床，這樣可以減少泥沙入渠，并可增大閘前泥沙淤積庫容，有利于定期沖沙。進水閘前設置曲線形懸臂式擋沙坎，可增強橫向環流的作用，還可將泥沙導向沖沙閘，擋沙坎懸臂板末端加寬并延伸到沖沙閘邊孔，有利于引水防沙，引水面做成流線型，以免擾動水流。沖沙閘底板高程也要高于原河床，可增大閘下沖沙水頭，有利于排沙。進水閘下游消能建筑物，多采用底流型降低護坦式的消能方式，消力池緊接閘室布置，在池中利用水躍進行消能，使水流在消力池中發生淹沒水躍，池中布置排水孔，下設砂石反濾層，保證下游引水渠道的安全運行。下游引水渠道根據水力最佳斷面及經濟實用斷面綜合確定，常采用梯形斷面渠道、混凝土板襯砌。
2引水樞紐主要設計內容
樞紐工程總體布置：根據基本資料確定工程的等級、級別、洪水標準，可參考《水閘設計規范》、《水閘》、《取水工程》等文獻，并結合地形及方案比較，確定采用什么類型引水樞紐，這里以人工彎道式引水樞紐為例，根據經驗公式確定彎道的底寬、半徑、中心線長度等參數，根據工程各主要建筑物的作用和設計原理，合理布置建筑物的位置。樞紐工程水力設計：首先，根據水力最佳斷面和經濟實用斷面確定下游引水渠道的斷面尺寸，利用《水力學》中的迭代計算公式確定渠道正常水深；其次，根據《水閘設計規范》確定進水閘、沖沙閘、泄洪閘的閘孔總凈寬及單孔凈寬，利用試算法確定進水閘、沖沙閘、泄洪閘的設計洪水位及校核洪水位；最后，根據《水力學》進行各閘的消能防沖計算。
樞紐工程防滲計算：根據工程的要求，需對進水閘、沖沙閘、泄洪閘設計洪水位和校核洪水位都進行防滲計算，計算過程相似；根據《水工建筑物》擬定各閘室的地下輪廓，采用改進阻力系數法進行滲流計算。首先進行阻力系數的計算，確定滲透壓力，繪制滲壓水頭分布圖，最后計算閘底板水平段滲透坡降和滲流出口處坡降以及允許坡降并進行比較，均要滿足閘基的抗滲穩定要求。閘室穩定分析：首先，確定各閘室荷載，包括：閘底板、閘墩自重、工作橋自重、閘門自重、檢修橋自重、啟閉力、水自重、水平水壓力、揚壓力；根據荷載和偏心受壓公式分別驗算各閘室完建期、設計洪水位期、校核洪水位期的閘室基底應力，結果均要滿足規范要求；根據《水閘》公式，驗算各閘室的抗滑穩定性，結果均要滿足閘室的抗滑穩定要求。
