对生物工程的认识与理解

华东理工大学2010—2011学年第Ⅰ学期《生物工程概论》课程作业2010.10 班级生工102 学号10102508 姓名曹畅开课学院生工学院任课老师张嗣良、宫衡、曹学君

对生物工程理解与认识

生物工程是20世纪70年代开始兴起的一门综合性学科。生命科学的飞速发展大大推动了生物工程的新技术开发和新技术利用，其应用领域渗透到各个行业，并推动了一些领域的革命性变革。有人说这是生物的时代，全世界正迎接生物经济时代的来临。当前的生物技术还处于研究开发的初阶段，但孕育着新的生产力飞跃，预计会在不久发挥其巨大的作用力。科学家断言，21实际将是以生物工程为代表的生命科学的世纪。生物工程又称现代生物技术，它和信息技术、先进材料技术并列，成为决定未来的三大重要技术。生物工程之所以成为高端技术，不仅因为其涉及农业、医药、卫生、食品等多方面的产业群，将产生巨大产值带动整个国民经济的发展，更重要的是因为当今人类面临的许多难题的解决途径非现代生物技术莫属，生物工程将引领人类生活一次革命变革。

生物工程是指综合运用现代生物学、化学和工程学的手段，直接或间接地利用生物体或生物体系，生产有价值的产物或进行有益过程的一门科学技术。通常它分为以下几个分支：发酵工程、基因工程、细胞工程、酶工程和生化工程。

1.发酵工程

发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产的一种新技术。其内容包括菌种的选育培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。

发酵工程最初的进展是在20世纪初，1961年英国采用梭状芽孢杆菌生产丙酮丁醇，德国用亚硫酸盐法生产甘油，标志着发酵工业从传统的食品方向向非食品方向发展。随微生物纯培养技术的建立，密闭发酵罐的设计成功，才利用微生物大规模生产，逐渐形成了现代发酵工业。通过发酵工业化生产的几十年实践，人们逐步认识到发酵工业过程是一个是变的、非线性的、多变量输入和输出的动态生物学过程。按化学工程的方式，微生物难以发挥其特有的生产潜力。因此发酵工程生物学属性的认定其发酵工程的发展有了明确的方向，发酵工程进入了生物工程范畴。

发酵工程可以认为是生物工程产品化的桥梁。目前发酵工程的技术已经从微生物拓展至动、植物细胞的生产和产物表达，应用领域涉及医药、食品、农业等各个行业，为人类生产力发展做出巨大贡献，并提供巨大生产力。

2.基因工程

基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现在方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生

产新产品。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力手段。基因工程可打破不同物种的基因隔阂，自从1973年美国的科恩等人用大肠杆菌引入外源基因以来，仅三十多年的时间基因工程飞速发展，成绩惊人。

基因工程可应用于药物与疫苗的生产，如生产胰岛素、干扰素、生长激素等产品；基因工程可应用于遗传疾病的诊断和治疗，基因诊断是遗传病最准确的诊断手段，或是通过基因调控的手段，将正常基因转入疾病患者机体细胞内，表达缺乏产物；基因工程可应用于农牧业品种改良，通过其技术获得高产稳产的优良品种，和具有抗逆性的新品种；基因工程可应用于环保和工业生产；应用于新能源与新材料开发。总的来说，基因工程的光明发展前途是无可非议的。

3.细胞工程

细胞工程是应用细胞生物学和分子生物学的方法，通过类似于工程学的步骤在细胞整体水平活细胞器水平上，最讯细胞的遗传和生理活动规律，有目的的制造细胞产品的一门技术。细胞工程可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大类。以研究水平分，还可以分为基因水平、细胞器水平、细胞水平、组织水平等几个不同的研究层次。

目前细胞工程渗透到了人类生活的许多部分，取得了一些开创性的成果，为经济发展做出了一定贡献。

4.酶工程

酶工程，是将酶或微生物细胞、动植物细胞，细胞器等在一定生物反应装置中，利用每所具有的生物催化功能，借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。

作为生物技术革命第三次浪潮的工业生物技术，关键核心就是利用酶进行生物催化和生物转化。各国都已加大了对此类的发展研究。然而我国的生物催化新产品和生物加工技术方面的科技开发投入少，技术相对薄弱。因此有必要加大研究发展力度。

5.生化工程

生化工程是一门以化学工程为知识为基础，研究和解决发酵过程实际问题的学科。随着现代生物技术的发展，把细胞作为反应器，对其代谢和调控进行系统，并采用基因重组技术有目的的改造其代谢，从而有效提高细胞的性能。这部分已经成为了生化工程的热点。加强了细胞内部生物学的研究后有人认为生化工程逐渐变化成了生物工程。

20实际中后期以来，生命科学飞速发展，带动了生物工程的产品开发和技术利用，前文也提到过人类将进入生物经济时代。生物工程的应用也逐步广泛。

在医药生物工程领域，生物工程应用的主要产品包括重组蛋白药物、抗体类药物、一秒、诊断试剂、核酸类药物等。医药生物技术可以说是是生物技术的第一次浪潮，生物工程的应用使其发展了许多新兴领域，推动了医学史上的第四次革命，推动了新产业医药物产业的兴起。

在农业生物工程领域，生物工程的介入以农业生物为主要研究对象，以农业应用为主要目的，成为了生物技术的重要组成部分，发展速度飞快，是生物技术的重要方向。我国已取得良好研究进展，如我国的井冈霉素、阿维菌素和赤霉素、苏云金杆菌的年产值已超过亿元。近年来，伴随微生物的发展，农业生物工程已经成为了一个竞争的重点领域。

工业生物工程主要包括生物代谢工程技术、生物催化、生物转化技术等，涉及能源食品等多个领域，被认为是生物技术革命的第三个浪潮。我国在该领域已取得较大进展。

在海洋生物技术领域，近年我国取得了长足进步。海洋生物技术是二十世纪八十年代开始发展的新兴科学技术领域，它为人类从海洋中获得生物资源和食品医药等方面提供相应的技术支撑，从而产生经济利益。利用生物传感器和生物分子标记来及时准确的监测评估海洋生态环境的变化，成为当今前沿技术。

在环境生物工程领域，我国在过去很长时间过于注重经济而忽略环境，导致现在的环境问题已相当严重。环境生物工程是指用于生态环境保护的各种生物技术，是一门新兴交叉学科。面对我国严峻的环境问题，遏制政治无言必然是我国政府和人民关注的焦点，环境生物工程作为重点手段，必然应受到重视和发展。

在能源生物工程领域，我国的研发实力和技术储备、产业基础已经有了发展潜力，发展速度可观，。能源生物技术是利用生物质用于生产初级能源、生物燃料和生物电力与供热的生物工艺和技术。有人预测能源生物工程将是发展最迅速的生物产业之一，它的作用渗透到各个领域，可能成为中国长期和持续的重要经济增长点之一。

生物工程专业属于工学，生物工程类，经过几十年的演变，已经进入到一个全新的阶段。在生命科学、生物技术的迅速发展下，生物工程正在成为应用最广，潜力最大，竞争最为激烈的领域之一。生物工程正在崛起，大大影响着经济、科技发展，逐渐显露的优势预示着它即将成为前途最光明的专业之一。生物工程受到广泛关注，是由于它的涵盖面广，影响大，但是我国目前的的技术水平，专业设备等和国际先进水平还有一定差距，这需要一代代研究者的工作热情和努力消除差距，是我国的生物工程走向世界领先地位。

我们的时代，是生物的时代。生物工程的发展刚刚起步，它需要我们这个时代的人

推动，完成这个历史性的变革，完成它光辉的一步。这个时代会见证它从不成熟一步步的蜕变，见证生物工程如何改变人类社会，如何为其带来翻天覆地的变化。而时代的主人是现在的我们，许多转折和里程碑在等待着，等待在我们的研究探索中展露。