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超聲波中生物工程的應用分析論文
【摘要】超聲波是一種聲波，他的頻率高于兩萬(wàn)赫茲，超聲波在我們的科學(xué)研究中已經(jīng)有了很廣泛的應用，他的很多優(yōu)點(diǎn)正在被人類(lèi)逐漸發(fā)現并加以利用，在醫學(xué)方面和生物工程方面，超聲波都已經(jīng)得到了充分的應用。比如在研究生物酶的時(shí)候，以及細胞催化的生物反應當中，科學(xué)家發(fā)現強度較低的超聲波可以提高酶的活性，并且可以加速細胞的代謝。所以本文將主要討論超聲波在生物工程當中的作用。
【關(guān)鍵詞】超聲波;生物工程
超聲波作為一種人類(lèi)無(wú)法感知的特殊聲波，在各個(gè)方面都有著(zhù)其特殊的作用。在生物工程方面，超聲波也受到了很大的重視，引起的科學(xué)家廣泛的興趣。在高強度的超聲波的作用下，可導致細胞破碎，酶失活，在低強度都的超聲波作用下，不僅不會(huì )對細胞造成危害，還可以促進(jìn)酶的生物活性。所以發(fā)現超聲波在生物工程當中的特殊功效也成了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
1超聲波的本質(zhì)
超聲波是聲波當中的一種，是一種機械波，兩萬(wàn)赫茲以上的聲波都是超聲波，通常在醫學(xué)上使用了超聲波在一兆赫茲到三十兆赫茲之間，超聲波需要通過(guò)介質(zhì)才可以傳遞下去，由于頻率很高，不能被人耳所聽(tīng)到，正由于它的特殊性，已經(jīng)廣泛應用于醫學(xué)，化學(xué)等重要領(lǐng)域。超聲波有很好的方向性，而且穿透能力極強，能量很大，在水中傳播的距離很遠。超聲波所具有的能量很大，并且還有加熱功能、機械傳質(zhì)作用和空間作用:加熱作用就是超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)不斷的吸收能量，而使溫度升高，這一作用在生物工程方面并不是其主要的作用;空化作用就是液體中的氣泡在超聲波的作用下產(chǎn)生的一系列反應，并且如果達到一定的條件，可以從穩態(tài)的空化，直接轉化為瞬態(tài)空化，這一作用，可以直接破壞細胞的結構，以及導致酶直接失活，然而在生物工程的實(shí)驗和應用當中，這一現象并不是人類(lèi)所希望的，但是穩態(tài)空化作用在生物技術(shù)當中有著(zhù)很重要的意義;機械傳質(zhì)作用是使得介質(zhì)當中的物質(zhì)加速質(zhì)量傳遞，在生物方面，可以增加生物膜和細胞壁的質(zhì)量傳遞，這樣，可以提高生物酶的生物活性，并且加速了產(chǎn)物進(jìn)入介質(zhì)當中并進(jìn)行傳質(zhì)作用，也就是說(shuō)超聲波可以促進(jìn)生物反應當中的反應速度。
2超聲波在生物工程當中的應用
2．1超聲波可提高種子的萌發(fā)率
經(jīng)過(guò)科學(xué)研究發(fā)現，在接受超聲波處理后，種子的萌發(fā)率得到了有效的提高。當然是需要在適宜的條件下進(jìn)行，如果超出了種子能夠承受的超聲波的最大值，種子的死亡率也會(huì )大幅度提高。所以要選擇強度適當的超聲波，還要控制在適當的時(shí)間內，對種子進(jìn)行超聲波處理，這樣才能提高種子的萌發(fā)率，得到人類(lèi)想要的結果。
2．2超聲波可影響植物生長(cháng)
在近些年當中，經(jīng)過(guò)我們不斷的實(shí)驗和分析，我們已經(jīng)發(fā)現了超聲波在植物的生長(cháng)方面有著(zhù)很大的影響。超聲波可以對植物的器官，甚至是整體的生長(cháng)都有一定的影響，對于器官來(lái)說(shuō)，主要是植物的根部，使用較為溫和的超聲波對植物進(jìn)行處理，可以促進(jìn)其生根。對于植物的細胞來(lái)說(shuō)，需要短時(shí)間的、劑量較低的超聲波進(jìn)行處理，基本上可以發(fā)現細胞的分裂、生長(cháng)都有明顯的加速。但是一定要把握好超聲波的處理用量以及處理的時(shí)間，如果處理時(shí)間過(guò)長(cháng)或者是使用的劑量過(guò)大的話(huà)，就會(huì )對植物產(chǎn)生不可挽回的影響。同時(shí)，如果用超聲波對保鮮液進(jìn)行處理，可以發(fā)現，一些植物的鮮重會(huì )明顯的增加，插瓶的壽命也會(huì )得到很大的延長(cháng)，所以使用適當強度的超聲波對植物進(jìn)行處理，可以有效地促進(jìn)植物的生長(cháng)。
2．3超聲波在植物基因方面的影響
近年來(lái)科學(xué)家已經(jīng)在基因工程當中得到了很大的成就，通過(guò)誘導細胞基因，來(lái)得到想要的理想細胞，從而得到需要的產(chǎn)物，在二十世紀九十年代當中，我國科學(xué)家就已經(jīng)提出了利用超聲波對植物細胞的基因進(jìn)行誘導，并制出了相應的儀器，取得了很大的成就。實(shí)驗發(fā)現通過(guò)超聲波處理，花粉內可以進(jìn)行物質(zhì)交換，使得外源基因得到短暫的選擇性表達，這也就證明了通過(guò)超聲波可以使得外源基因進(jìn)入植物的細胞當中。這一個(gè)技術(shù)相比基因槍技術(shù)，有著(zhù)很好的持續性，可以提高基因轉化的效率、穩定性和定向性。
2．4超聲波對于植物呼吸作用的影響
植物的呼吸作用可能會(huì )影響到農作物產(chǎn)量的高低，所以在農業(yè)方面植物的呼吸作用有著(zhù)很重要的意義，在20世紀70年代中，科學(xué)家就已經(jīng)發(fā)現使用低頻率的超聲波對蔬菜進(jìn)行處理，植物的呼吸強度會(huì )受到不同影響。植物為分為兩種，對于一年生的植物來(lái)說(shuō)，它的呼吸強度會(huì )相應的下降，但是對于兩年生的植物來(lái)說(shuō)，它的呼吸強度會(huì )因此而上升。所以我們可以利用超聲波來(lái)對農作物進(jìn)行處理，從而提高其產(chǎn)量。
2．5運用超聲波對植物的病毒進(jìn)行檢測
植物病毒對于植物來(lái)說(shuō)，是一種很大的災難，如果病毒的毒性很強的話(huà)，那么植物可能會(huì )因此而死亡，所以防御病毒對植物的侵害是很重要的，這就需要我們去發(fā)現植物當中的病毒存在。用超聲波可以及時(shí)的檢測到植物什么時(shí)候受到病毒的侵害，從而及時(shí)的進(jìn)行植物病毒的防治工作。
2．6超聲波在發(fā)酵工程中的應用
用合適強度的超聲波處理發(fā)酵液，細胞膜的通透性和選擇性都會(huì )相應的增加，使酶的分泌增加，加速細胞的代謝，使得產(chǎn)物能有釋放出來(lái)，這樣可以大大提高生產(chǎn)產(chǎn)量，縮短時(shí)間，提高效率。
3存在問(wèn)題
雖然超聲波有著(zhù)很好的優(yōu)越性，但是仍然存在很多有待解決的問(wèn)題，首先由于發(fā)展時(shí)間還并不是很長(cháng)，所以理論的研究還需要繼續的進(jìn)行完善，眾多的影響因素還需要人們去不斷的實(shí)驗。然后就是在超聲波對植物的有利實(shí)驗操作中，還只能在小量的情況下進(jìn)行。還不能夠大批量的規模使用，還沒(méi)有一個(gè)規范的定量的尺度，所以還在試驗階段，并沒(méi)有投入大量工業(yè)化使用，這也還需要我們繼續去探索，才能使得這一項技術(shù)走向成熟。
4結語(yǔ)
綜合以上幾點(diǎn)，可以發(fā)現超聲波在生物工程上面有很多很有用的作用，超聲波的利用，解決了很多之前無(wú)法解決的問(wèn)題，運用超聲波可以從種子到植株、從基因改變到病毒防治各個(gè)方面都有所技術(shù)的應用。所以只要大力的發(fā)展這一技術(shù)，運用新興的超聲波技術(shù)在生物工程當中大放光彩，是指日可待的。
參考文獻:
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