第三节  生物工程技术

　　一、生物工程技术及其基本内容

　　20世纪70年代初，基因工程技术的问世和杂交技术的产生，促使了现代生物工程技术的形成。目前，生物工程技术正朝着改变、修饰、重构生物功能的方向发展，即利用基因工程、细胞工程等技术来改造生命体，使之生产出人类需要的生物物质。

　　一般认为，生物工程技术包括酶工程、发酵工程、细胞工程和基因工程。它的外延还包括蛋白质工程(称第二代基因工程)和生化工程。现代生物技术的核心是基因工程，它的出现带动了生物技术的全面发展。

　　二、酶工程

　　酶工程就是用人工的方法对酶进行分离、提纯、固化以及加工改造，使其能够充分发挥快速、高效、特异的催化功能，更好地为人类生产出各种有用的产品，或促进某些生化反应过程的进行，从而达到所需要的目的。

　　酶工程的应用主要集中于食品工业、轻工业以及医药工业中。例如，蛋白酶可用于洗涤剂工业；固定化酶可以治疗先天性缺酶病或因器官缺损引起的某些功能衰竭；而日常生活中见到的加酶洗衣粉，也是酶工程的成果。

　　三、发酵工程

　　发酵工程就是通过研究改造发酵所用的菌以及应用技术手段控制发酵过程来大规模工业化生产发酵产品。在发酵工程中起主要作用的是微生物，所以又被称为微生物工程。

　　日常生活中的酱油、醋等就是发酵的产物。目前近200个品种的医用抗生素、农用抗生素中，绝大多数是发酵工程的产品。此外，氨基酸、核苷酸、维生素、甾体激素、工业用酶以及日常熟知的味精等也都是发酵工程的产品。

　　第四节  新材料技术

　　一、新材料

　　材料是指人类能用来制作有用物件的物质，而新材料就是指最近发展或正在发展之中的具有比传统材料更为优异的性能的一类材料。材料、能源和信息是人类文明的三大支柱。世界各国对材料的分类不尽相同，就大的类别来说，可以分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料及复合材料四大类。如按照材料的使用性能来看，可分为结构材料与功能材料两大类。结构材料的使用性能主要是力学性能，功能材料的使用性能主要是光、电、磁、热、声等功能性能。而从材料的应用对象来划分，又可分为信息材料、能源材料、建筑材料、生物材料、航空航天材料等多种类别。

　　第五节  纳米技术

　　一、纳米和纳米科学技术

　　纳米，即毫微米(nm)，是一种长度单位，相当于10-9米，它大于原子尺度的10-10米。1纳米相当于一根头发直径的万分之一。纳米科学是研究在千万分之一米(10-7米)到10亿分之一米(10-9米)内，原子、分子和其他类型物质的运动和变化性质的学科。在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工被称为纳米技术。

　　纳米科学技术的产生是源于20世纪的科学技术知识大厦中存在的空隙。空隙的一边是以原子、分子为主体的微观世界，另一边是人类活动的宏观世界。两个世界不是被直接而简单地联结在一起，中间存在一个过渡区，即纳米世界。

　　1981年，IBM公司苏黎世研究所的两位科学家宾尼格和洛勒发明了扫描隧道显微镜(STM)。这是一种基于量子隧道效应原理的新型高分辨率显微镜，它能以原子级的空间尺度来观察宏观块体物质表面上原子和分子的几何分布和状态分布，确定物体局部区域光、电、磁、热和机械的特性，从而实现了人类长期追求的直接观察原子真面目的愿望。通过它，人们还可以在物体表面上刻画纳米级的微细线条，以及搬运单个原子和分子。这就为实现人们长期追求的直接观察和操纵一个个原子和分子的愿望，提供了有力的工具。它的发明为人类进入纳米世界创造了基础性的技术条件，加快了纳米科学技术的形成。

　　第六节  新能源技术

　　能源技术是开发、转换、利用和管理能源一类技术的总称。能源技术又可分为常规能源技术和新能源技术。常规能源技术包括煤炭技术、石油天然气技术、发电技术、电力传输与分配技术、高效能技术和清洁能源技术等。新能源技术是研究各种新能源的开发、生产、转换、传输、分配、储存以及综合利用的技术，主要包括核能技术、太阳能技术、生物能技术、风能技术、地热能技术、氢能技术和燃料电池等。发展新能源技术是开发利用新能源的先决条件。

　　一、能源及其分类

　　能源是指人类取得能量的来源。自然界中存在并能够转换为机械能、热能、电能、化学能等各种能量的自然资源，都称为能量资源。自然界中存在的能量资源是多种多样的，但只有那些已被开发、可供使用的自然资源与经过加工或转换的能量的来源才称为能源。

　　能源有不同的分类。按其来源，通常分为三类：第一类是来自地球以外的太阳能，包括由太阳能转化形成的化石资源(煤、石油、天然气等)、生物质能、水能、风能、海洋能等资源。第二类是地球本身蕴藏的能量资源，主要是蕴藏于地球内部的地热能和地球上的铀、钍等核裂变能资源与氘、氚、锂等核聚变能资源。第三类是地球和月球、太阳等天体之间有规律的运动所形成的能源，如潮汐能等。

　　对一次能源按其能否重复产生，又可分为可再生能源和非再生能源。可连续再生、连续利用的能源称为可再生能源，如风能、水能、太阳能等。经过亿万年形成的、短期内无法恢复的能源，称为非再生能源，如原煤、原油、天然气等。因为可再生能源可以持久地供人们使用，有着开发、利用的无穷潜力，所以当今世界各国都在积极采取各种措施，大力发展开发各种可再生能源的新技术。

　　新能源是指那些还未找到合适的使用技术或使用技术有待进一步完善才能被广泛推广利用的能源，如核能、太阳能、生物能、风能、海洋能、地热能等。这些新能源大多属于天然、可再生或不易枯竭的能源，在利用过程中基本上不存在污染环境问题，是人类非常理想的能源。

　　第七节  激光技术

　　一、激光技术及理论基础

　　激光技术就是以激光器的应用为基础的技术，是正在走向实用化的高技术之一。激光器是20世纪与原子能、半导体、计算机齐名的四项重大发明之一。目前，激光技术已广泛应用到工农业生产、能源动力、通信及信息处理、医疗卫生、军事、文化艺术以及科学技术研究等各个领域，并取得了相当好的经济效益和社会效益。

　　普通光源的光都来自原子内部电子的运动。当原子内一个电子从较高能级跃迁到较低能级时，它就会发射出有一定频率、相位、偏振状态和传播方向的光子。由于各种传统光源的上述电子跃迁过程都是靠电子的自发过程进行的，所以不同原子的发光动作是彼此相互独立的，大量光子的频率、相位、偏振状态和传播方向各不相同，使它在一定方向上的能量受到了局限。

　　1917年，爱因斯坦在研究光的辐射过程时，就提出了受激辐射的概念，奠定了激光的理论基础。受激辐射是指一个处于较高能级的电子在一个频率适当的辐射光子的作用下，会跃迁到低能级，同时发射出一个振动频率、运动方向、相位和偏振状态与入射光子完全一样的辐射光子。同理，这两个辐射光子又会引发新的受激辐射。如此下去，雪崩式的受激辐射就会形成，进而产生大量运动方向和频率完全相同的光子。这样就实现了光放大的目的，人们就可以得到一种在同一方向上有巨大能量的新型光源——激光。

　　1958年，美国科学家肖洛和汤斯指出了实现以受激辐射为主的可能性，并给出了其所需的条件。1960年5月15日，美国加利福尼亚州休斯实验室的梅曼利用红宝石晶体作发光材料，用发光强度很高的脉冲氙灯作激发光源，获得了波长为0.6943微米的人类第一束激光。

　　第八节  空间技术

　　一、空间技术与空间资源开发

　　空间技术也叫航天技术，是人类开发和利用空间资源、探索太空以及地球以外天体的综合性工程。空间技术是高度综合的当代高新技术，它以基础科学和技术科学为基础，集中了包括力学、热力学、材料学、医学、电子技术、自动控制、喷气推进、计算机、真空技术、制造工艺等现代科学技术的新成就。这些技术互相渗透、互相交叉。又促进了现代天文学、空间物理学、地球物理学、生命科学、管理科学以及系统工程等一大批基础科学和应用科学的突破性发展。空间技术的发展使人类活动领域从陆地、海洋和稠密大气层扩展到广阔无垠的太空。空间技术水平是衡量一个国家整体科技水平的重要标志。

　　宇宙空间或太空也称外层空间，是指地球稠密大气层之外的空间区域。1981年召开的国际宇航联合会第32届大会，分别将陆地、海洋、大气层和外层空间称为人类的第一、第二、第三和第四环境。

　　在外层空间这个人类的第四环境中，蕴藏着极其丰富的空间资源。仅从地球引力和地球卫星作用范围这一最小的外空领域看，现已探明可供利用和开发的空间资源有以下几种类型：①航天器相对于地面的高位置资源；②高真空和高洁净环境资源；③航天器微重力环境资源；④太阳能资源；⑤超低温热沉资源；⑥月球及其他行星资源。

　　第九节  海洋技术

　　海洋资源开发是指人类为了达到一定目的，对海洋及其自然资源、环境条件等所进行的科学研究和开发利用活动的总称。现代海洋开发的主要内容有海洋矿产资源、海洋动力资源、海水资源和海洋空间资源等方面。

　　1.海洋探测技术

　　海洋探测技术是当代海洋技术中发展最快的领域之一，也是人类认识海洋、探测海洋资源的基本手段。海洋探测技术体系主要包括在海洋表面进行调查的科学考察船、自动浮标站，在水下进行探测的各种潜水器，以及在空中进行监测的飞机、卫星等。

　　(1)海洋科学考察船。也称海洋调查船，专门对海洋进行水文、气象、生物、矿产资源和物理、化学的调查研究。目前，尽管已有飞机、卫星等新设备被用于海洋探测，但海洋考察船仍具有不可替代的作用。

　　(2)海洋卫星。利用卫星收集海洋信息，不仅可以进行海洋气象预报，而且还能通过对海洋水色和温度图像的分析，侦察鱼群，进行渔情测报。因此，海洋卫星已成为海洋探测中的重要手段，在人类开发利用海洋资源中发挥着极其重要的作用。

　　(3)潜水器。潜水器是进行海底探测和水下工种的重要工具和设备。它可以弥补海洋考察船和海洋卫星只能对海洋空间和海洋表面进行观测的局限性。潜水器通常分为载人潜水器和无人潜水器。

　　2.海底矿产资源开发技术

　　海底矿产资源按分布情况，可分为海底深处和海底表面两种主要类型。号称“世界四大海底资源”的石油、天然气、锰结核、热液矿床构成了海底矿产资源的主体。据科学测定，37%的海底大陆架蕴藏着石油，储量约为1350亿至2500亿吨，相当于世界推算石油总储量的1/3。天然气约140万亿立方米。海底锰结核储量巨大，其中锰的储量是陆地的180倍，镍为150倍，铜为22倍，钴为1450倍。

　　(1)海洋油气开发技术。海洋油气开发技术主要分钻探和开采两方面。海上固定平台的出现，为海洋油气资源的开采向远海、深海发展提供了一个重要手段，标志着海洋石油和天然气开发进入了一个新的阶段。

　　(2)海洋锰结核的开发。锰结核在内海及大陆架都有发现，但绝大部分分布在4000~6000米深的大洋底。要想从大洋底开采锰结核，必须解决两个问题，即深海勘探和深海采掘问题。深海照相设备、高速拖曳深海闭路电视系统、物探系统、船用卫星导航系统以及旁侧声纳系统的研究和应用，都为锰结核资源的勘探增添了新的手段，提高了工作效率。

　　3.海洋能源开发工程

　　海洋能源是海洋中的可再生自然能源，主要包括潮汐的温差能、波浪能、海流能等。

　　(1)海水温差发电。利用海洋表层热水和深层冷水的温差，将其间的热能转换成电能，叫海水温差发电。其基本原理是：使表层海水(热源)在低压或真空锅炉内沸腾，产生蒸汽，通过汽轮机带动发电机发电。

　　(2)潮汐发电。潮汐发电是以潮汐水位变化为动力进行发电。目前，潮汐发电主要是利用天然海湾或河口，筑坝与海洋隔绝，形成人工水库，然后利用潮水涨落，不断与人工水库坝造成集中水位落差，进行发电。世界潮汐动力资源的蕴藏量为30亿千瓦时，可开发的约6400万千瓦时，目前得到利用的只有1%。

　　(3)波浪发电。波浪发电是利用海洋波浪的冲击能量进行发电，亦称波能发电。世界海洋波浪能的蕴藏量约为700亿千瓦时，每年发电可达90万亿度。目前，用于航标灯和灯塔上的小型波浪能发电装置已经投入使用，它比燃料电池和太阳能电池安全可靠，具有结构简单，持续发电时间长，成本低，起防波作用等优点。

　　第十节  农业科学技术

　　现代农业科学技术是研究农业的规律、特点，并综合运用生物科学技术、信息技术、机械工程技术、经济管理科学等现代科技成就推动农业发展的科学技术。现代农业科学技术的主要作用是：提高农产品的产量、质量；提高自然资源、生产资料的利用率和劳动生产率；降低生产成本及减轻自然灾害造成的损失等。

　　1.基因农业

　　农业是基因工程技术应用最广阔、最活跃、最富有挑战性的领域。由于基因工程是在分子水平上进行的操作，因而它可以突破物种间的遗传障碍，大跨度地超越物种间的不亲和性。目前，利用基因工程改良农作物已取得重大进展。基因工程已应用于水稻、小麦、玉米、棉花和油料作物、蔬菜、水果、木材等五大类100多种农作物，所涉及的性状包括抗病毒、抗除草剂、品质改良、提高产量潜力等。

　　基因工程可以帮助植物抗病毒。如草莓品种退化问题、马铃薯的退化、小麦黄矮病等，都可以用基因工程来解决。病毒有自己的遗传物质，进入植物细胞后能迅速繁殖，达到一定数量时，致使植物细胞死亡，然后病毒再向临近植物细胞扩散。生物工程应用到植物中就是把病毒的遗传编码重组到植物体内，使植物具有病毒的遗传物质。这时如果再用病毒感染这株植物，病毒就会认为自己的伙伴已在植物里面，便不再对植物进行感染。

　　基因工程可以使植物产生抗除草剂的作用，将小麦、水稻、西红柿都培养成抗除草剂转基因植物，既节省劳力，又提高产量。

上一页 1 2 下一页

    更多信息请访问：新浪公务员频道 公务员职位库

　　特别说明：由于各方面情况的不断调整与变化，新浪网所提供的所有考试信息仅供参考，敬请考生以权威部门公布的正式信息为准。