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生物工程1959生物工程生物工程概论【生物工程】研究和利用有生命物质的特性来改造自然现象的过程。主要包括两个方面:1.利用有生命物质的特性进行工业化生产,如微生物发酵、酶工程等;2.在对有生命物质的特性的研究基础上,对生命物质进行改造过程,如医学工程、农业工程、细胞工程等。生物工程真正开始于20世纪40年代,是随着抗生素发酵工业的发展而兴起的。50年代以后,随着DNA分子结构的发现、遗传密码的揭示及重组DNA技术的实现等一系列科学上的突破,导致了分子生物学的形成,而分子生物学的形成过程,本身就是生物工程发展的结果。生物工程是一个复杂的科学技术群,学科主要包括:基因工程、发酵工程、细胞工程、酶工程、医学工程以及生物成分和结构分析等。生物工程是分子遗传学、生物化学、微生物学、化学工程和加工工艺学的综合,广泛应用于医药、食品、农林、能源及环保等方面。目前,利用生物工程技术在医药方面生产了胰岛素、单克隆抗体等药物,食品方面生产了单细胞蛋白质,在环保方面生物工程已用于土壤污染、水污染等的防治,同时人们对生物燃料电池等新型能源也在加紧研究。生1960技术科学物工程技术与电子技术、新材料技术一起构成新技术革命的三大支柱,对人类社会具有深远的影响。很多国家对生物工程都投入了很大的人力、物力,可以预见,在未来的几十年中,生物工程将会更迅猛地发展。【微生物工程】见“发酵工程”。【发酵工程】利用微生物的某种特性,通过现代化工程技术手段进行工业规模生产的技术。是生物工程的重要组成部分,很多生物工程都要通过发酵工程来实现。现代发酵工程萌芽于第一次世界大战,20世纪40年代以后,随着抗生素的大批量工业化生产而得到迅速发展。50年代以后,分子生物学和基因工程取得了巨大进展,为发酵工程提供了先进的育种技术,导致了胰岛素、干扰素、疫苗等的工业化生产。发酵工程具有可在常温常压下生产、环境污染少、反应专一性强等优点,广泛应用于医药、食品、化工生产等方面。【细胞工程】在对细胞培养过程中对细胞进行一定的改造,以得到所需要的生物新品种(表现型)的技术,是生物工程的一个重要分支。主要方法有细胞融合、杂交、单克隆抗体技术、细胞器移植、细胞和组织培养等。细胞工程在改良生物品种,加速动植物繁殖,培养对人类有益的新物种等方面,有着广泛的发展前景。【基因工程】又称遗传工程或重组DNA(脱氧核糖核酸)技术。将不同生物基因段经过酶切,通过病毒、质粒等载体连接,构成新的基因段,然后转入受体细胞中,使外源基因在受体细胞中得到生物工程1961增殖和表达,从而改造现有的生物类型及其机能的技术。形成于20世纪70年代,它能将人的生长素、胰岛素和干扰素等移入细菌中,并获得功能表达。应用此技术,农业上可培养出新的作物品种,医学上可用于遗传病的防治,工业上则可培育出高效菌种等。基因工程技术具有目的性强、速度快、产量高和遗传性状稳定等特点,因而具有广泛的应用前景及发展前途。【酶工程】利用活细胞产生的酶在分离状态下仍具有催化作用的性质,将酶用于工业化生产的技术。主要包括酶的生产、分离、纯化、固定化酶的制备和利用及酶反应器的应用技术等。酶工程是酶学原理与化工技术相结合而形成的应用技术。主要应用于食品生产、能源转换和贮存、环境保护等方面,具有广阔的前景。【生物化学工程】简称生化工程。应用化学工程的理论和方法,研究发酵及酶反应生产过程的技术。20世纪初形成的交叉学科。早期的生化工程,主要研究生物反应过程中带有共性的技术问题,包括:(1)生物反应前(即上游加工),原材料的化学预处理及培养基的配制和灭菌(包括物料破碎、混和及输送等);(2)生物反应中(即中游加工),目标产物的生化反应特征(包括细胞的生理特性、繁殖规律、产品形成条件及机械对细胞的影响等)、培养过程中氧和基质的供需和传递、无菌空气的供应(包括空气压缩、预处理、无菌过滤等)、参数检测和控制;(3)生物反应后(即下游加工),从反应液中提取并精制出达到质量要求的目标产物。随着新一代生物工程产品的出现,当代生化工程研究的主要内容包括:开发针对基因工程产品等的新型生物反应器,如适应高粘度、高密度发酵或培养的反应器,特大型高效节能反应器等;研究已有