生物质工程的具体概念?

如题所述

生物质工程是一门在20世纪70年代初开始兴起的综合性应用学科,而基于系统论的生物工程,即系统生物工程,则是在90年代诞生的概念。人们普遍认为,生物工程是以生物学(特别是微生物学、遗传学、生物化学和细胞学)的理论和技术为基础,结合化工、机械、电子计算机等现代工程技术,运用分子生物学的最新成果,有意识地操纵遗传物质,定向地改造生物或其功能,以创造出具有超远缘性状的新物种。通过合适的生物反应器,对这些“工程菌”或“工程细胞株”进行大规模培养,生产大量有用的代谢产物或发挥它们独特的生理功能。1994年,曾邦哲提出了系统生物工程的概念,基于系统生物学的生物工程技术(包括合成生物学开发细胞计算机、生物反应器与生物能源技术等)成为了21世纪的前沿技术。
生物工程包括五个主要领域,即遗传工程(基因工程)、细胞工程、微生物工程(发酵工程)、酶工程(生化工程)和生物反应器工程。在这五个领域中,遗传工程和细胞工程主要作用是将常规菌(或动植物细胞株)作为特定遗传物质的受体,使它们获得外来基因,成为能表达超远缘性状的新物种——“工程菌”或“工程细胞株”。后三者则负责为这些新物种创造良好的生长与繁殖条件,进行大规模的培养,以充分发挥其内在潜力,为人类提供巨大的经济效益和社会效益。
生物工程的应用领域非常广泛,包括农业、工业、医学、药物学、能源、环保、冶金、化工原料等。它对人类社会的政治、经济、军事和生活等方面产生了巨大的影响,为解决世界面临的资源、环境和人类健康等问题提供了美好的前景。
生物工程的主要课程包括无机化学与化学分析、有机化学、生物化学、化工原理、生化工程、微生物学、细胞生物学、遗传学、分子生物学、基因工程、细胞工程、微生物工程、生物工程下游技术、发酵工程设备等。在实践性教学环节中,学生将参与教学实习、生产实习和毕业论文(设计),一般安排10-20周。生物工程的修业年限为四年,授予学位为工学学士。相近专业包括生物科学、生物技术、生物信息学、生物信息技术、生物科学与生物技术、动植物检疫、生物化学与分子生物学、医学信息学、植物生物技术、动物生物技术、生物安全、计算生物学、化学生物学、合成生物学等。
目前,开办生物工程专业的高等院校包括北京航空航天大学、中国农业大学、北京理工大学、北京化工大学、北京工商大学、北京联合大学、天津大学、天津理工大学、天津科技大学、天津商业大学、天津农学院、复旦大学、上海交通大学、华东理工大学、上海大学、东华大学、重庆大学、西南农业大学、重庆工商大学、重庆工学院、河北师范大学、河北大学、河北工业大学、河北农业大学、河北科技大学、河北经贸大学、河南大学、河南师范大学、河南农业大学、河南工业大学、郑州轻工业学院、南阳师范学院、河南科技学院、商丘师范学院、山东大学、中国海洋大学、山东农业大学、山东科技大学、曲阜师范大学、山东理工大学、青岛科技大学、聊城大学、烟台大学、烟台师范学院、莱阳农学院、山东建筑大学、泰山医学院、山西大学、太原理工大学、中北大学、山西农业大学、安徽合肥工业大学、安徽大学、淮北煤炭师范学院、安徽工程科技学院、安徽技术师范学院、合肥学院、江西南昌大学、江西师范大学、江西农业大学、江西理工大学、江西中医学院、宜春学院、江苏扬州大学、东南大学、中国矿业大学、苏州大学、南京理工大学、南京农业大学、南京工业大学、江南大学、中国药科大学、南京林业大学、淮海工学院、盐城工学院、浙江大学、浙江工业大学、宁波大学、浙江工商大学、浙江万里学院、中国计量学院、浙江中医学院、浙江科技学院、湖州师范学院、湖北华中科技大学、华中农业大学、湖北大学、长江大学、武汉科技大学、三峡大学、中南民族大学、湖北工业大学、武汉工程大学、武汉科技学院、武汉工业学院、湖北民族学院、孝感学院、武汉生物工程学院、湖南中南大学、中南林业科技大学、湘潭大学、长沙理工大学、湖南农业大学、吉首大学、湖南理工学院、湖南中医学院、湖南工程学院、邵阳学院、怀化学院、湖南科技学院、湖南科技大学、广东华南理工大学、华南师范大学、华南农业大学、广东工业大学、广州大学、广东医学院、广州医学院、嘉应学院、广西大学、桂林电子科技学院、广西工学院、云南昆明理工大学、贵州大学、贵州工业大学、遵义医学院、四川四川大学、成都大学、西南交通大学、成都理工大学、西南科技大学、西南石油大学、四川农业大学、西华大学、四川理工学院、宜宾学院、攀枝花学院、陕西西安交通大学、西北大学、西北农林科技大学、陕西科技大学、西安工程科技学院、陕西理工学院、西安生物医药技术学院、黑龙江哈尔滨工业大学、黑龙江大学、东北林业大学、东北农业大学、齐齐哈尔大学、哈尔滨商业大学、黑龙江八一农垦大学、吉林大学、吉林农业大学、延边大学、长春工业大学、东北电力大学、吉林工程技术师范学院、吉林化工学院、东北师范大学、吉林医药学院、北华大学、长春大学、辽宁大连理工大学、东北大学、沈阳农业大学、沈阳药科大学、沈阳大学、辽宁石油化工大学、辽宁科技大学、大连大学、沈阳化工学院、大连轻工业学院、大连民族学院、新疆大学、内蒙古大学、内蒙古农业大学、内蒙古科技大学、内蒙古工业大学、海南大学、福建厦门大学、福州大学、福建师范大学、华侨大学、集美大学、福建师范大学闽南科技学院、甘肃兰州理工大学、兰州交通大学、甘肃农业大学、西北民族大学。
现代生物工程技术是指在分子、细胞或个体水平上对生物有机体进行设计操作,以达到目的和需要,改良物种质量和生命大分子特性或生产特殊用途的生命大分子物质等。它包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程,其中基因工程为核心技术。生物技术在医药卫生、食品轻工、农牧渔业、能源工业、化学工业、冶金工业、环境保护等几个方面有着广泛的应用。其中,医药卫生领域是现代生物技术最先登上的舞台,也是目前应用最广泛、成效最显著、发展最迅速、潜力也最大的一个领域。生物技术在医药卫生领域的应用主要有以下三个方面:
1. 是解决了过去用常规方法不能生产或者生产成本特别昂贵的药品的生产技术问题,开发出了一大批新的特效药物,如胰岛素、干扰素(IFN)、白细胞介素-2(IL-2)、组织血纤维蛋白溶酶原激活因子(TPA)、肿瘤坏死因子(TNF)、集落刺激因子(CSF)、人生长激素(HGH)、表皮生长因子(EGF)等等,这些药品可以分别用以防治诸如肿瘤、心脑肺血管、遗传性、免疫性、内分泌等严重威胁人类健康的疑难病症,而且在避免毒副作用方面明显优于传统药品。
2. 是研制出了一些灵敏度高、性能专一、实用性强的临床诊断新设备,如体外诊断试剂、免疫诊断试剂盒等,并找到了某些疑难病症的发病原理和医治的崭新方法。我国的单克隆抗体诊断试剂市场前景良好。
3. 是基因工程疫苗、菌苗的研制成功直至大规模生产为人类抵制传染病的侵袭,确保整个群体的优生优育展示了美好的前景。我国开发重点是乙肝基因疫苗。
现代生物技术以再生的生物资源为原料生产生物药品,从而可获得过去难以得到的足够数量用于临床的研究与治疗。如1克胰岛素(h-Insulin)要从7.5公斤新鲜猪或牛胰脏组织中提取得到,而目前世界上糖尿病患者有6000万人,每人每年约需1克胰岛素,这样总计需从45亿公斤新鲜胰脏中提取,这实际上办不到的,而生物技术则很容易解决这一难题,利用基因工程的"工程菌"生产1克胰岛素,只需20升发酵液,它的价值是不能用金钱来计算的。
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