生物學常識>>

　　一、新陳代謝

　　新陳代謝是生物區別于非生物的最本質的特征，它是一切生命活動的基礎。

　　新陳代謝中有關的能源物質：

　　1.直接能源物質——三磷酸腺苷（ATP）

　　ATP是生物體生命活動的直接能源物質，各種生命活動所需要的能量都是由ATP直接提供的，如細胞的分裂、肌肉收縮等。

　　2.主要能源物質——糖類

　　糖類是生物體生命活動的主要能源物質，生物體內的能量有70％是由糖類氧化分解提供的。

　　3.主要儲能物質——脂肪

　　脂肪是生物體儲存能量的重要物質，在動物的皮下、腸系膜、大網膜等處儲存有大量的脂肪，一方面可儲存能量，同時還可以減少體內熱量散失，有利于維持體溫恒定。在植物體內也有脂肪，如花生油、菜籽油等都是從花生和油菜籽中提取的。

　　4.能量最終來源——太陽能

　　太陽光能是生物生命活動的最終能源，太陽能通過光合作用進入植物體內，再進入動物體內。

　　二、組成生物體的化合物

　　含量最多的化合物是水，含量最多的有機物是蛋白質，干重最多的化合物是蛋白質。

　　當自由水比例增加時，生物體的代謝活躍，生長迅速；而當自由水向結合水轉化較多時，代謝強度就會下降，抗寒、抗熱、抗旱的性能提高。

　　無機鹽：大多以離子形式存在。功能：有些無機鹽是細胞內某些復雜化合物的重要組成成分，可以維持酸堿平衡，調節滲透壓，對維持生物體的生命活動有重要作用。

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　　三、遺傳與變異

　　（一）遺傳物質

　　DNA是主要的遺傳物質，染色體是遺傳物質的主體載體。

　　遺傳物質的特點：

　　（1）分子結構的相對穩定性（儲存遺傳信息）；（2）能夠復制，保持上下代的連續性（傳遞遺傳信息）；（3）能夠指導蛋白質的合成，從而控制生物的性狀（表達遺傳信息）；（4）能夠引起可遺傳的變異（改變遺傳信息）。

　　（二）伴性遺傳

　　1.伴性遺傳與分離定律的關系

　　伴性遺傳是基因的分離定律的特例。伴性遺傳也是由一對等位基因控制的一對相對性狀的遺傳，符合基因的分離定律。但是，性染色體有同型和異型兩種組合形式，因而伴性遺傳也有它的特殊性：在XY型性別決定的雄性個體中，有些基因只存在于X染色體，Y染色體上沒有它的等位基因，同理，反之亦然，從而使得在雜合子內的單個陷性基因控制的性狀也能體現（如XbY）。控制性狀的基因位于性染色體上，因此該性狀的遺傳都與性別聯系在一起，在寫表現型和統計此例時，也一定要和性別聯系起來。

　　2.伴性遺傳與自由組合定律的關系

　　在分析既有性染色體又有常染色體上基因控制的兩對及以上的遺傳現象時，由性染色體上的基因控制的性狀按伴性遺傳處理，由常染色體上的基因控制的遺傳性狀按分離定律處理，整體上則按基因的自由組合定律處理。

　　（三）基因突變

　　1.鐮刀型紅細胞貧血癥

　　鐮刀型紅細胞貧血癥的根本原因是控制血紅蛋白合成的基因中一個堿基對發生了改變（由CCT→CAT），其直接原因是血紅蛋白的一條肽鏈上的一個氨基酸由谷氨酸改變為纈氨酸。

　　2.基因突變的本質

　　基因突變是基因中堿基對排列順序的改變，是基因結構的改變，包括基因中堿基對的增添、缺失和改變。基因突變使一個基因變成它的等位基因，并且通常會引起一定的表現型變化。突變一般是一個“無中生有”、“偶然出現”的過程。

　　3.特點：普遍性、隨機性、自然突變率低、有害性和不定向性。

　　4.時間：DNA復制的時候，即細胞有絲分裂的間期和減數第一次分裂的間期。

　　5.意義：是生物變異的根本來源，為生物進化提供了最翔實的原材料。

　　（四）基因重組

　　1.基因重組所包含的內容：基因的自由組合、基因的連鎖互換、重組DNA技術、轉基因、基因導入以及肺炎鏈球菌的轉化等都屬于基因重組。

　　2.基因重組適用的范圍：除了基因工程以外，通常考慮適用于進行有性生殖的過程。

　　3.基因重組與基因突變產生變異的差別：基因重組不產生新的基因，只產生新的基因型，使性狀重新組合。

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　　四、性別決定

　　性別決定是指雌雄異體的生物決定性別的方式。由性染色體的差別決定性的有XY型、ZW型等。XY型和ZW型都是指性染色體，不是指基因，也不是指決定性別的基因型。

　　（1）ZW型性別決定的生物有魚類、鳥類和某些鱗翅目昆蟲（蠶、蝶、蛾）等，在這類性別決定中，雌性的性染色體是ZW，雄性的性染色體是ZZ。

　　（2）XY型性別決定的生物有人、果蠅、豬、牛等動物和雌雄異株的高等植物如菠菜、大麻等，在這類性別決定中，雌性的染色體是XX，雄性的染色體是XY。

　　（3）有些生物通過能否受精決定性別，如蜜蜂在蜂王和雄蜂交配后，雄蜂就死了，蜂王得到了足夠一生所需要的精子。所產的卵中，有少數是未經受精的，這些卵將來發育成雄蜂，它們的染色體數是n＝16。還有些生物通過環境條件決定性別，如爬行類中許多種類所產的卵，在不同的孵化溫度下后代性別會不同。

　　五、現代生物進化理論

　　現代生物進化理論的核心是自然選擇學說，其基本觀點是：

　　1.種群是生物進化的基本單位。

　　2.生物進化的實質在于種群基因頻率的改變。

　　3.物種形成包括三個基本環節：突變和基因重組、選擇、隔離。

　　4.物種的形成是生物進化的基本環節，在物種形成的過程中，自然選擇和隔離是不能分開的，自然選擇使不同種群的基因向著不同的方向發展，隔離阻止了種群間的基因交流。在有的情況下，某些基因被選擇，在另一些情況下，別的基因被選擇，這就使被隔離的兩個種群間的基因組成差異更大，促使它們向不同的方向發展，進而形成兩個物種。因此隔離是物種形成的必要條件。

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　　六、生態系統

　　（一）生物圈的穩定性

　　1.概念

　　生物圈是地球上全部生物及其無機環境的總和，生物圈包括巖石的上部、水圈、大氣圈的底部，生物圈是地球上最大的生態系統工程，生物圈的形成是地球的理化環境與生物長期相互作用的結果。

　　2.生物圈穩定的原因

　　太陽能是生物圈正常運轉的動力，自給自足的物質是生物圈賴以存在的物質基礎，多層次的自我調節能力。

　　3.生物圈保護

　　能量：節約能源；開發新能源；

　　物質生產：建立無廢料生產體系，實現物質的循環再利用；

　　生物資源：保護與合理利用生物資源。

　　（二）生物多樣性及保護

　　1.生物多樣性內涵

　　遺傳多樣性：地球全部生物所擁有的基因；物種多樣性：地球上全部生物；生態系統多樣性：地球上各種各樣的生態系統工程。

　　2.生物多樣性價值

　　生物多樣性價值包括：直接使用價值，間接使用價值，潛在使用價值。

　　3.我國生物多樣性概況

　　（1）特點：物種豐富、特有和古老的物種多、經濟物種豐富、生態系統多樣。

　　（2）面臨威脅：物種滅絕速度加快，草原退化，天然林面積減少，湖泊圍墾等。

　　（3）面臨威脅的原因：生存環境的改變和破壞、掠奪式的開發和利用、環境污染、外來物種的入侵或引種。

　　4.生物多樣性的保護

　　生物多樣性的保護包括：就地保護、遷地保護、加強教育和法制管理。

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　　地理常識>>

　　一、太陽活動及其對地球的影響

　　1.對氣候的影響：太陽活動與地球上氣候變化之間的因果關系，雖然目前尚未完全查明，但二者有一定的相關性。特別是世界許多地區降水量的年際變化，與黑子11年周期的相關性非常明顯。

　　（1）在中高緯度，降水量與黑子數兩條曲線的谷、峰的高低變化基本吻合，呈正相關性，即黑子數多的年份，降水量也多；反之，黑子數少的年份，降水量也少。

　　（2）不論在哪一緯度觀測，太陽黑子和降水量年際變化的周期（谷—峰—谷—峰—谷—峰）基本吻合，均約為11年。

　　2.對地球電離層的影響：短波通信衰減或中斷。因為太陽耀斑發射的電磁波擾動了或全部吸收了電離層傳播的短波無線電信號。

　　3.對地球磁場的影響：磁針顫動不能正確指示方向，因為太陽大氣拋出的帶電粒子流使地球磁場產生“磁暴”現象。

　　二、時間

　　（一）時區

　　為了避免世界各地時間的混亂，國際上規定把全球劃分為24個時區，因為地球每24小時自轉一周（共360°），即每隔經度15°為一個時區。具體劃分方法如下：以本初子午線為基準，從西經7.5°至東經7.5°，劃分為一個時區，稱為中時區或零時區。在中時區以東，依次劃分為東一區至東十二區；在中時區以西，依次劃分為西一區至西十二區。東十二區和西十二區各跨經度7.5°，合為一個時區。

　　（二）區時

　　每個時區的中央經線為該時區的“標準經線”；每個時區標準經線的地方時為整個時區的“區時”。相鄰兩個時區的區時，相差1小時。在任意兩個時區之間，相差幾個時區，就相差幾小時。較東的時區，區時較早。東西十二時區時刻相同，而日期相差1天。

　　（三）地方時

　　由于地球不停地自轉，地表各地相對于太陽的方向不斷發生變化，因而各地的時刻便依次推進。于是，在同一瞬間，地球上的各地時刻不同。地方時就是因經度不同而有不同的時刻，它把一天中太陽對于當地位置最高的時刻定為中午12時，遵循“東早西晚”的原則，其差異是1h/15°、4min/1°、4s/1′。

　　（四）北京時間

　　北京時間是指北京所在的東八區的區時，亦即東經120°的地方時，是中國各地統一采用的法定時。

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　　三、晝夜長短的變化與計算

　　1.夏半年：晝長于夜，極圈以內有極晝現象，日出的地方時刻早于6點。

　　2.冬半年：晝短于夜，極圈以內有極夜現象，日出的地方時刻晚于6點。

　　3.春分、秋分：全球晝夜等長，日出的地方時刻為6點。

　　4.晨昏線（圈）：晨昏線也稱晨昏圈，是晝半球和夜半球的分界線，它由兩條半圓線組成，即晨線和昏線。晨線是從夜半球進入晝半球的分界線，晨線東側是晝，西側是夜；昏線是從晝半球進入夜半球的界線，昏線東側是夜，西側是晝。

　　四、大氣層

　　（一）低層大氣和干潔空氣的組成

　　大氣是多種氣體組成的混合物。低層大氣是由干潔空氣、水汽和固體雜質三部分組成。其中干潔空氣是不含水汽和固體雜質的空氣，也是多種氣體組成的混合物。其主要成分是氮和氧，二者約占干潔空氣體積的99％。

　　（二）大氣的垂直分層

　　地球大氣從地面向上，可延伸到數千千米高空，根據溫度、密度和大氣運動情況，可將其劃分為對流層、平流層和高層大氣。

　　1.高層大氣

　　自平流層頂以上到大氣上界，其中80～500千米高空有若干電離層。電離層大氣中的氧分子和氦分子在太陽紫外線和宇宙射線的作用下被分解為離子，大氣處于高度電離狀態，故能反射無線電波，對無線電通信有重要作用。

　　2.平流層

　　自對流層頂至50～55千米，下層氣溫隨高度變化很小，30千米以上氣溫隨高度增加而迅速上升。上熱下冷，大氣以水平運動為主。臭氧大量吸收紫外線，是人類生存環境的天然屏障。大氣穩定，天氣晴朗，沒有云雨變幻，利于高空飛行。

　　3.對流層

　　該層在低緯17～18千米，中緯10～12千米，高緯8～9千米。熱量來自地面，氣溫隨高度增加而遞減。大氣上部冷，下部熱，對流運動顯著，加上水汽雜質多，因而天氣復雜多變。因為人類生活在對流層底部，因而對流層與人類關系最密切。

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　　（三）對流層中的逆溫現象

　　在對流層中，總的情況是氣溫隨高度的上升而降低，這首先是因為對流層空氣的增溫主要依靠吸收地面的長波輻射，因此離地面愈近獲得地面長波輻射的熱能愈多，氣溫愈高；離地面愈遠，氣溫愈低。其次，愈是近地面的空氣密度愈大，水汽和固體雜質愈多，因而吸收地面輻射的效能愈大，氣溫愈高。整個對流層的氣溫直減率平均為0.6℃/100m。實際上，在對流層內各高度的氣溫垂直變化是因時因地而不同的。

　　對流層的中層和上層受地表的影響較小，氣溫直減率的變化比下層小得多。而對流層下面的氣溫直減率隨地面性質、季節、晝夜和天氣條件的變化差別很大，在一定條件下，會出現氣溫隨高度增高而升高的逆溫現象。逆溫現象因阻礙空氣垂直運動的發展，使大量煙塵、有害氣體、水凝結物聚集在對流層下層，使能見度變差，甚至造成大氣污染事件。

　　較為常見的有輻射逆溫、鋒面逆溫、地形逆溫等。

　　由于地面輻射強烈冷卻而形成逆溫，稱為輻射逆溫。

　　鋒面逆溫是由暖氣團位于冷氣團之上而形成的，這種逆溫層是隨鋒面的傾斜而成傾斜狀態。

　　地形逆溫主要由地形造成，主要在盆地和谷地中。由于山坡散熱快，冷空氣循山坡下沉到谷底，谷底原來的暖空氣抬擠上升，從而出現溫度的倒置現象。

　　平流逆溫是暖空氣水平移動到冷的地面或氣層之上而成。

　　（四）大氣對太陽輻射的削弱作用

　　太陽輻射透過地球大氣到達地球表面，在地面和大氣之間進行一系列的能量轉換。其過程包括：

　　1.到達地球的太陽輻射，一部分能量被大氣吸收、反射和散射而削弱，只有一半左右的太陽輻射能量到達地面。

　　2.地面吸收太陽輻射而增強，同時向外放出地面輻射。

　　3.大氣吸收了地面輻射的絕大部分同時向外放出大氣輻射，大氣輻射除極小部分射向宇宙空間，絕大部分又以大氣逆輻射的形式射向地面而對地面具有保溫作用。

　　（五）大氣對地面的保溫作用

　　1.大氣吸收地面輻射增溫，并保存熱量

　　對流層大氣中的水汽和二氧化碳，對太陽短波輻射的吸收能力很差，但對地面長波輻射的吸收能力很強。據觀測，地面輻射的75％～95％都被近地面40米～50米厚的大氣所吸收，使近地面大氣增溫。被大氣吸收的地面輻射，除一小部分被大氣輻射到宇宙空間外，大部分保存在大氣中，使大氣溫度升高。

　　2.大氣逆輻射對地面熱量進行補償

　　大氣在增溫的同時，也在向外輻射熱量，稱為大氣輻射。大氣輻射中投向地面的部分，因其方向與地面輻射相反，稱為大氣逆輻射。它補償了地面輻射損失的一部分熱量，使地面實際損失熱量減少，起到保溫作用。據計算，如果沒有大氣，地球表面平均溫度應為-23℃，實際為15℃。大氣的保溫作用，使地面溫度提高了38℃之多。

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　　五、暴雨洪澇的形成條件和防御

　　我國是世界上多暴雨的國家之一，除了西部一些沙漠地區外，均會有暴雨出現。大暴雨和特大暴雨主要發生在南方和東部地區，亞洲是每年全球洪水發生最多的地區。

　　形成條件：源源不斷的水汽供應、強烈的水汽上升運動，形成降水的天氣系統持續時間較長。

　　監測防御：利用氣象衛星進行監測。防洪需要工程措施和非工程措施相結合進行。

　　工程措施包括：修筑堤壩，整治河道，修建水庫，修建分洪區等。非工程措施是：洪泛區土地管理，建立洪水預警系統，擬定居民的應急撤離計劃和對策，實行防洪保險等。

　　六、厄爾尼諾現象及危害

　　在熱帶太平洋海區，一般情況下，由于受寒流的影響，東部地區的表層海水溫度較低。可是有的年份，太平洋東部海區表層海水溫度異常增溫，這種現象稱為厄爾尼諾現象。厄爾尼諾現象是一種綜合性現象，當它發生時，赤道帶大范圍海區與大氣相互作用失去平衡，從而形成一系列的反常現象，如信風本來由東向西吹，可是當厄爾尼諾現象發生時，風向突然變為向東吹，使得本來位于太平洋西部的暖流位置向東移動，從而影響太平洋東岸海洋生態，如水溫升高，大量魚類死亡。

　　還有一種與厄爾尼諾現象相對應的拉尼娜現象。它是指東太平洋赤道海域水溫異常偏低的現象，由此引起赤道中、東太平洋信風較常年偏強、云量減少、氣溫偏高，而赤道西太平洋則與之相反。拉尼娜發生時，我國夏季風會增強，北方降水增多，臺風出現的次數也會增多。

　　七、人口遷移對環境的影響

　　（一）對遷入地的影響

　　有利方面：合理人口遷移，為遷入地提供了大量勞動力，彌補了勞動力不足，促進了落后邊遠地區資源開發、社會經濟條件提高以及綜合環境的改善；利于引進先進的科學技術和社會文化信息，促進經濟發展與科技文化進步；大量農村人口涌入城市，積極推動了城市的社會經濟發展。

　　不利方面：不合理的人口遷移，在一定程度上會引起或加劇遷入地的生態環境問題；大量農村人口涌入城市，也會給城市環境造成巨大的壓力，加劇各種城市環境問題的程度。

　　（二）對遷出地的影響

　　有利方面：加強了遷出地與外界社會的經濟、科技、思想和文化的聯系，有利于社會經濟的發展；對人口壓力大的農村，人口遷出緩解了當地的人地矛盾，可以更加合理地開發和利用農業土地資源，更好地保護農村自然環境；遷出人口從地區外獲得就業機會，增加了家庭收入，利于提高家庭的生活水平，利于家鄉的建設。

　　不利影響：遷出的人口大多是身體素質或文化素質相對較好的年輕人，這對遷出地而言無疑是一種損失，一方面這種人口的外流易產生人才的流失，另一方面是基礎教育投入多，回報少，影響遷出地社會經濟的可持續發展。

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　　八、城市化

　　城市化是指農業人口轉化為非農業人口，鄉村地區變為城市地區，農業活動轉化為非農業活動的過程。

　　1.城市化進程的含義

　　體現了區域經濟發展水平，是社會發展的必然結果。

　　2.城市化的標志

　　城市人口增加、城市人口在總人口中的比例增加，城市用地規模擴大，城市產業結構發生調整。另外，城市化的過程中，人們的生活方式等許多方面也會發生變化。

　　3.城市化進程

　　西方發達國家城市化進程分為三個階段：產業革命（1750年）以前為緩慢發展階段，18世紀中葉到19世紀末為加速發展階段，第三階段是從20世紀開始到現在，為成熟階段。

　　城市化的不同階段有不同的特征，主要表現在城市人口占總人口的比重、產業結構（主導產業）、城市用地規模等。

　　發展中國家與發達國家的城市化進程并不相同。第一，發展中國家的城市化起步晚，但是速度快。20世紀70年代，其速度超過發達國家。第二，發展中國家城市化水平低，但城市總人口卻不少。第三，目前二者的城市化內容不一。發達國家的城市化表現為“逆城市化”。

　　4.城市化過程中產生的問題

　　第一，環境污染，包括大氣污染（工業廢氣、交通廢氣和居民生活廢氣等）、水污染（工業廢水、生活污水等）、噪聲污染、光污染、垃圾污染等。第二，交通擁擠、住房緊張、就業困難。第三，社會秩序問題。第四，資源的過度開采與使用，包括濫占耕地、過量開采地下水等。

　　5.解決城市化問題的途徑

　　第一，建立衛星城、開發新區，控制市中心的規模。

　　第二，改善城市交通和居住條件，如拓寬主要干道，修建環城公路、地鐵等，建設高層建筑，增加人均住房面積等。

　　第三，保護和治理城市環境，包括擴大綠地面積、治理水污染、大氣污染和噪聲污染等。

　　6.世界城市化的趨勢

　　世界城市化的趨勢仍然以聚集為主，但是城市化分散的趨勢明顯。

　　一般認為，城市化過程分為三個階段。第一階段：城市化水平較低，發展緩慢的初期階段。第二階段：人口向城市迅速聚集的中期加速階段。第三階段，進入高度城市化以后人口比重又趨緩甚至停滯的后期階段。

　　從遠景看，當城市化水平達到一個相當高的程度而保持穩定緩慢增長時期，那么城市化進入后期階段。其發展趨勢可能出現兩種發展動態：一是城市人口有可能繼續保持相對和緩的增長，但是其增長率逐漸遞減。向城市中心遷入的人口也趨于減少。城市人口呈現飽和狀態，城鄉之間處于人口平衡狀態。二是城市人口可能出現微弱的下降趨勢，即城市人口遷出數多于遷入數與城市人口自然增長數之和。這種現象是由于“城市郊區化”和“逆城市化”造成的，其實質是由于城市制造業的衰落導致的。產業活動的轉移必然導致就業崗位的轉移。

　　郊區化與逆城市化并不意味著國家城市化水平的下降，它只是導致城市發展的新區域的再分配，推動城市化更廣泛地傳播。它是一種城市化的分散擴張形式，并不影響城市化的水平。所以，未來世界城市化將由集中走向分散，但是城市作為集中居住和社會經濟活動中心的地位與作用是不會下降的。

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　　現代新科技>>

　　一、現代生物技術

　　現代生物技術是以DNA分子技術為基礎，包括微生物工程、細胞工程、酶工程、基因工程等一系列生物高新技術的總稱。現代生物技術在農作物改良、醫藥研究、食品工程、治理污染、環境生物監測等方面發揮著重要的作用。由于現代生物技術對解決人類面臨的重大問題如：糧食、健康、環境和能源等將開辟廣闊的前景，因此越來越為各國政府和企業界所關注，與信息、新材料和新能源技術并列成為影響國計民生的四大科學技術支柱，是21世紀高新技術產業的先導。

　　（一）遺傳工程

　　遺傳工程的研究發展，為器官移植提供了一個很有前途的新手段——利用動物的器官代替人的器官。科學研究表明人體異種器官移植，豬較為合適。首先豬器官的大小與人的相當，生理上也比較接近；其次豬在無病原體條件下比較容易飼養和容易保證無病的供體；此外豬的繁殖率高，每窩可產十幾只豬崽，存活率也較高。為了保證植入的器官不被排斥，生物學者正在培養具有人的基因的新型豬，這種豬叫轉基因豬。

　　（二）基因治療

　　基因治療是21世紀國際生物技術的又一個熱點。基因治療就是將外源基因通過載體導入人體內并在體內（器官、組織、細胞等）表達，從而達到治病的目的。基因治療開辟了醫學預防和治療的嶄新領域。自從1990年臨床上首次將腺苷酸脫氨酶（ADA）基因導入患者白細胞，治療遺傳病——重度聯合免疫缺損病以來，利用基因治療的手段治療囊性纖維化（CF）、血友病，還擴大用于治療腫瘤和艾滋病的臨床試驗已數以百計，基因治療將引起臨床醫學的一場革命，將為治療目前尚無理想治療手段的大部分遺傳病、重要病毒性傳染病（如各型肝炎、艾滋病等）、惡性腫瘤、心腦血管疾病和老年病等開辟了十分廣闊的前景。可以比較樂觀地認為，隨著人類基因組計劃的順利實施，隨著“后基因組”時代的即將到來，人類23對染色體大約60億個核苷酸的排列順序被測定，人類基因組所包含的約3萬個基因中與人的重要生命功能和重要疾病相關的基因將不斷被發現，6000多種人類單基因遺傳病和一些嚴重危害人類健康的多基因病（如惡性腫瘤、心血管疾病等）將有可能由此得到預防、診斷和治療。基因治療的研究將從過去的盲目階段進人理性階段。基因治療有可能在21世紀20年代以前，成為臨床醫學上常規的治療手段之一，人類很多目前無法治療的疾病將通過基因治療手段而獲康復。

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　　（三）農業生物技術

　　在農業生物技術中，轉基因動植物的研究與開發最為突出。1983年轉基因植物問世，1986年被批準進入田間試驗，根據美國農業部動植物檢疫局（APHIS）的數據，截止1997年1月31日，美國已批準的轉基因植物田間試驗達2584例。近年來，抗除草劑的大豆、抗病毒病的甜椒、抗腐能力強、耐貯性高的番茄、具有高含量必須氨基酸的馬鈴薯等轉基因植物開始進入市場，成為農業生物技術的第一批成果；轉基因的瘦肉型豬、高產奶的奶牛和能從奶中提取藥物的轉基因羊等也將進入實用化階段。未來農業的模式將是：農業工廠化，按人類要求高水平的控制環境因素，實現規模化、機械化、自動化生產，產生質量穩定、供應穩定、價格穩定、營養豐富的農業產品；安全的轉基因動植物投放市場；具有營養保健、醫療功效的豬牛羊、蔬菜水果等轉基因食品大批走向餐桌。

　　農業生物技術的應用在我國也取得了豐碩成果，我國用花藥培養、染色體工程等育種技術培養出水稻、小麥、油菜、橡膠等一批作物新品種、新品系、新種質。其中較突出的有京花3號、小偃107號小麥和中花10號水稻等新品種，具有優質高產、抗病、抗鹽堿等特性，已經在生產中推廣應用。我國轉基因技術在家畜及魚類育種上也初見成效，中科院水生生物研究所在世界上率先進行轉基因魚的研究，成功地將人生長激素基因、魚生長激素基因導入鯉魚，育成的當代轉基因魚生長速度比對照組快，并從子代測得生長激素基因的表達，為轉基因魚的實用化打下基礎。

　　（四）海洋生物技術

　　隨著海洋生物學的發展和海洋生物資源開發規模的擴大，海洋生物技術興起并成為一個新的研究開發領域。海洋生物技術的研究范圍廣泛，發展迅速。其中包括探索、開發和利用有價值海洋生物，優良養殖品種的培育和病害防治，海洋生物天然產物的利用，海洋特殊功能的闡明和利用，海洋生態系統的闡明和利用，海洋生物利用系統和輔助系統。海水養殖、海洋生物、天然產物開發和海洋環境保護的生物技術是三大研究熱點。海水養殖是提高水產品產量的重要途徑，海水養殖的主要對象是魚類、藻類、對蝦和貝類。美國重點發展鮭、鱒等魚類的養殖；日本主要養殖的魚類有獅魚、真鯛和香魚等；西歐海水養殖業較發達的國家有挪威、意大利和法國：挪威重點發展網箱養殖，意大利主要發展鯨及金鯛等魚類，法國主要發展鱒魚養殖。在海洋生物天然產物的研發方面，利用海藻生產的褐藻膠、卡拉膠在世界上占有重要地位。繼用海帶制碘和甘露醇之后，又開發了各種醫用品，如降血脂藥甘露煙酸酯和抗血栓新藥藻酸雙酯鈉（PSS）；利用甲殼素（水溶性的蝦皮，人體可吸收）和甲殼胺已制成864人工皮膚、創傷愈合海綿、做化妝品用的類透明質酸（AHA）等新產品。并且從一些軟體動物和腔腸動物中初步篩選到抗血凝、降血壓、防治心血管病、抗病毒病和抗癌的活性物質。

　　1996年，我國政府已將海洋生物技術列入863計劃，主要方向是大規模發展海水養殖。并已初見成效。海水養殖總產量、海藻、貝類等產量均居世界首位，對蝦產量也曾一度居世界首位；裙帶菜無性繁殖系、三倍體扇貝和牡蠣的培育，都已列入國家“攀登計劃”，正在組織實施；山東省海藻養殖和海藻化工已成為世界上該領域第一大產地。此外我國在世界上首次研究成功了海帶的單倍體育種技術、紫菜的體細胞育苗技術、對蝦的三倍體與四倍體育苗技術、對蝦精莢移植技術等；在海水魚、貝類的三倍體育苗技術和魚類性別控制技術的研究方面也取得了重大進展。

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　　（五）環境生物技術

　　環境生物技術是21世紀國際生物技術的又一熱點領域。人類賴以生存的環境，由于人類活動自身造成的各種污染（包括工業廢水、廢氣、各種廢棄物、有毒化學物質、聲、光、電磁和放射性物質等）對環境生態的破壞，已成為威脅人民健康、制約經濟發展的嚴重問題。治理環境污染，改善人類生活環境的質量已經成為人類共同努力的長期任務。生物技術在環境治理上發揮著不可替代的作用。環境生物技術不是一個新概念，過去用微生物處理工業廢水就屬于這一類研究。美國更把環境生物技術作為21世紀生物技術6個主要研究領域之一，美國培育的基因工程“超級菌”，幾小時就可降解自然菌種需1年才能降解的水上浮油；日本將嗜油酸單孢桿菌的耐汞基因轉入腐臭單孢桿菌，使該菌株既能有效處理環境汞污染，又能將汞回收利用。

　　我國政府也十分重視環境保護，把它提高到可持續發展的基本國策的高度。考慮我國目前治理環境污染的迫切問題：如煤燃燒造成空氣污染；工業廢水污染水源和農田；不可降解塑料造成的白色污染；化學農藥殘毒對人和禽畜的危害等問題。21世紀我國環境生物技術的重點在于：用工程微生物處理原煤脫硫的工業化工藝；無污染、能大量生產的生物能源的開拓性研究；高效、多抗轉基因微生物農藥的研制；生物來源的可降解的透明膜材料等。

　　二、信息技術

　　計算機技術與現代通信技術一起構成了信息技術的核心內容。信息技術主要是指利用電子計算機和現代通信手段實現獲取信息、傳遞信息、存儲信息、處理信息、顯示信息、分配信息等的相關技術。現代信息技術是以電子技術，尤其是微電子技術為基礎，以計算機技術(信息處理技術)為核心，以通信技術(信息傳遞技術)為支柱，以信息技術應用為目的的科學技術群。包括信息獲取技術、信息處理技術、信息傳遞技術、信息控制技術、信息存儲技術等內容。具體來講，信息技術主要包括以下幾方面：

　　1.感測與識別技術。它的作用是擴展人獲取信息的感覺器官功能。它包括信息識別、信息提取、信息檢測等技術。這類技術的總稱是“傳感技術”。它幾乎可以擴展人類所有感覺器官的傳感功能。傳感技術、測量技術與通信技術相結合而產生的遙感技術，更使人感知信息的能力得到進一步的加強。

　　2.信息傳遞技術。它的主要功能是實現信息快速、可靠、安全的轉移。各種通信技術都屬于這個范疇。廣播技術也是一種傳遞信息的技術。由于存儲、記錄可以看成是從“現在”向“未來”或從“過去”向“現在”傳遞信息的一種活動，因而也可將它看作是信息傳遞技術的一種。

　　3.信息處理與再生技術。信息處理包括對信息的編碼、壓縮、加密等。在對信息進行處理的基礎上，還可形成一些新的更深層次的決策信息，這稱為信息的“再生”。信息的處理與再生都有賴于現代電子計算機的超凡功能。

　　4.信息施用技術。是信息過程的最后環節。它包括控制技術、顯示技術等。

　　由上可見，傳感技術、通信技術、計算機技術和控制技術是信息技術的四大基本技術，其中現代計算機技術和通信技術是信息技術的兩大支柱。

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　　三、新材料

　　新材料是指那些新出現或已在發展中的、具有傳統材料所不具備的優異性能和特殊功能的材料。新材料與傳統材料之間并沒有截然的分界，新材料在傳統材料基礎上發展而成，傳統材料經過組成、結構、設計和工藝上的改進從而提高材料性能或出現新的性能都可發展成為新材料。

　　新材料作為高新技術的基礎和先導，應用范圍極其廣泛，它同信息技術、生物技術一起成為21世紀最重要和最具發展潛力的領域。同傳統材料一樣，新材料可以從結構組成、功能和應用領域等多種不同角度對其進行分類，不同的分類之間相互交叉和嵌套，目前，一般按應用領域和當今的研究熱點把新材料分為以下的主要領域：電子信息材料、新能源材料、納米材料、先進復合材料、先進陶瓷材料、生態環境材料、新型功能材料（含高溫超導材料、磁性材料、金剛石薄膜、功能高分子材料等）、生物醫用材料、高性能結構材料、智能材料、新型建筑及化工新材料等。

　　在20世紀初，人們所指的建筑材料是木材、水泥和鋼鐵；二戰后出現了新三材，指的是人工合成的塑料、橡膠和纖維，而80年代以來大量高新材料紛紛涌現。高新材料從使用的角度說可分為傳遞、記錄或存儲的信息材料; 新高溫結構陶瓷、非晶態材料和超導材料的新能源材料，特別是超導材料80年代中期以來有突破性進展; 高性能結構復合材料，高性能工程塑料和新型合金材料為主要內容的特殊結構材料和新功能材料，如高效能的陶瓷材料、有機氟材料、高功能的黏合劑等。從材料的構成來說可以分金屬材料、高分子材料及陶瓷材料三大門類。近些年來，出現了金屬材料、高分子材料、陶瓷材料及復合材料競相發展的趨勢。一些新興金屬材料在科技革命的大潮中應運而生。傳統鐵、鉛、鋅、鋁等金屬更新品種，與宇航、電子、原子能等高新技術聯系密切的金屬材料越來越受到重視。其他新型高性能金屬材料出現了如快速冷凝金屬的非晶體和微晶材料、納米金屬材料、有序金屬間化合物、定向凝固柱晶和單晶合金等。納米相材料具有許多潛在的新用途，它是一門用單個原子和分子建造事物的科學，其最終目標是實現微型化。一個直徑為3納米的原子團幾乎是英文里一個句點的百萬分之一。例如納米相金屬、納米相陶瓷、納米相固體材料具有許多奇妙的特性，納米相銅強度比普通銅高5倍，納米相陶瓷是摔不碎的。只要控制結構顆粒的大小，就可以制造出強度、顏色和可塑性能滿足用戶各種需要的納米相材料。陶瓷材料具有高強、高硬、耐高溫、抗腐蝕、質量輕等優點，解決韌性差的致命弱點是這一領域的主攻方向。陶瓷材料在電、熱、光、化學等方面享有廣泛的優勢，因而功能材料具有廣闊的前景。

　　二戰前后興起的新三材即人工合成塑料、人工合成橡膠和人工合成纖維的發展。這些高分子加上薄膜、膠黏劑和涂料成為高分子材料中的主要方面。這些高分子合成材料一般都具有質輕、比強度大、抗腐蝕、絕熱、電絕緣、來源豐富、制作方便、利于加工和批量生產等優點。以合成纖維而論，錦綸(聚酯胺纖維)、滌綸(聚酯纖維)、腈綸(聚丙烯腈纖維)、丙綸(聚丙烯纖維)、維綸(聚乙烯纖維)、氯綸(聚氯乙烯纖維)六大綸合占全部合成纖維的99％，而前三綸占了90％。功能高分子材料包括物理功能高分子材料及化學功能高分子材料。對于這一嶄新的領域，目前已為發達國家所普遍重視。先進的復合材料有結構復合材料和功能復合材料兩類。已經取得重要成就的如玻璃鋼，即用玻璃纖維增強樹脂，今后高性能樹脂基成為復合材料的重要方向。電子和光電子材料在戰后的發展也是突飛猛進的。在電子材料方面，如半導體的進展最引人矚目。紅極一時的硅材料是大規模集成電路的基石，而砷化鎵材料則在90年代崛起。光電子因1960年美國休斯頓實驗室梅曼發明紅寶石激光器而引人注目。目前光通信、光計算、激光加工、激光技術、激光印刷、激光影視、激光儀器等工業均呈方興未艾之勢。

　　超導材料在導電時，電阻等于零，對于尖端高科技的開發具有重大意義。運用激光技術可以增產糧食、改良果樹品種，在生物學領域大有作為。用不了多少年，在電子、通訊、航天、醫療等領域將出現許多應用超導技術的新產品，如廉價的超導輸電線、超導儲電裝置、高效率的超導磁流體發電機、超導電動機、超導磁懸浮列車等。此外，還出現了按照需要設計和制作的新材料。

　　四、新能源

　　新能源又稱非常規能源，是傳統能源之外的各種能源形式，指剛開始開發利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽能、地熱能、風能、海洋能、生物質能和核聚變能等。聯合國開發計劃署（UNDP）把新能源分為以下三大類：大中型水電；新可再生能源，包括小水電、太陽能、風能、現代生物質能、地熱能、海洋能。新能源的各種形式都是直接或者間接地來自于太陽或地球內部發出所產生的熱能，包括各種可再生能源和核能。相對于傳統能源，新能源普遍具有污染少、儲量大的特點，對于解決當今世界嚴重的環境污染問題和資源（特別是化石能源）枯竭問題具有重要意義。同時，由于很多新能源分布均勻，對于解決由能源引發的戰爭也有著重要意義。

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（責任編輯：中大編輯）