生物工程结课论文

1、生物工程结课论文一、生物工程发展现状及特点生物工程是运用现代生物科学的理论与方法,按照人类的需要改造和设计生物的结构和功能,以便更经济、更有效、更大规模地生产人类所需的物质和产品的技术。20世纪后半叶,分子生物学领域一系列突破性成就,使生命科学在自然科学中的地位发生了革命性的变化。分子生物学是在分子水平上认识生命。对生物大分子DNA的结构、功能以及生物的遗传和生长发育的机制和规律的认识,为人类改造生命、控制生命、操作生命提供了理论基础。生物工程不仅直接建立在分子生物学和细胞生物学的原理之上,而且是涉及面广泛的综合技术,是分子生物学、微生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、化学工程学、医药学、材

2、料科学等多学科交叉的综合性技术学科,是运用现代生物学方法和手段建立起来的一个现代技术体系。生物工程正在受到世界各国的普遮重视, 它的应用是新技术革命的标志。21 世纪将是生命科学世纪。现代生物工程是当前新技术革命的重要组成部分之一。它的主要含义是指人们利用近代细胞和分子生物学对细胞、核酸、染色体、基因等生命的基本单位和物质的认识, 采取组织培养、细胞融合、基因转移、微生物发酵等各种精确的手段, 使有利于人类的各种生物特性的最佳状态可以得到利用、遗传和复制, 从而可以按人类的意志生产新的物种、制剂、诊断手段以及新的高产、抗逆、优质的品种等等一系列生物变革的新途径、新方法、新工艺和新技术。这一领域

3、的成功, 不仅显示了现代科学的巨大进展, 而且已经并将进一步推动社会生产力的发展。具体来说,现代生物工程的发展具有以下几个特点:(1高技术:生物工程往往表现为精细和密集的复杂技术而摆脱了近代以前的经验型的研究模式。(2高效能:生物工程能够突破自然的生殖隔离,可以按人类的需要设计和改造生物的结构和功能,定向地组建具有特定性状的新物种和新品系。因此能制造生产能力强大和满足特殊需要的优良的动物、植物和微生物品种,生物物种也有可能量身订做。其效能是传统技术难以相比的。(3高投入和高利润:生物工程需借助于实验室大量复杂的基础研究工作,前期科研投入往往非常高,而其成果的收益也非常大。建立在实验室研究基础上

4、的生物技术的发展已经为人类带来了巨大的利益和财富。现在人们定义生物技术时都强调生物技术的商品属性,这反映了生物技术的商业化特点。1997年2月,当小样多利的神奇故事上了各传播媒介的首页和头条,全球大多数生物技术公司的股票价值便成倍地上升。自从世界上第一个生物技术公司Genentech公司于1976年成立以来,现在世界上已涌现出了几千个生物技术公司,估计年产值高达6 000亿美元。(4高挑战性:生物工程可以人为地制造自然界前所未有的生物产品或生物物种,这些产品的安全性对现代技术是一种挑战,对人类的伦理、人性的尊严也都是一种挑战。宏观来看,现代生物工程特点可以总结为研究和开发机构大发展;研究的对象

5、极为广泛;科研一经成功, 就进行商品生产, 变为生产力;经济效益显著等特点。二、生物工程的工业化应用生物工程的发展, 将迅速影响到科技、工业、农业、医药等众多领域, 给人类带来巨大的社会、经济效益。生物工程的发展将导致完全新型的化学工业的诞生, 世界面临的能源日益枯揭问题, 将有可能得到缓解。用生物工程技术生产各种有机化学产品; 许多医学上的疑难杂症将在此被突破。化学工业方面生物工程在化学工业方面的应用前景十分广阔, 它不仅可提供大量廉价的原料和产品, 同时将引起传统化学工业的工艺改革, 出现省能源, 少污染的新工艺。目前应用生物工程技术生产的化工原料除乙醇、丁醇、丙酮、醋酸、甲醇、异丙醇、甲

6、乙酮等传统产品以外, 利用固定化棒杆菌的生物反应器, 由丙烯睛生产丙烯酞胺的工艺已获成功, 由于在常温下反应, 故产品回收率高, 成本也低。用微生物酶法氧化正烷烃制造尼龙或香料的原料癸二酸已开发成功; 正烷烃转化生产单一长链二元酸和二元醇的中试已基本完成; 由碳水化合物生产合成橡胶的原料2 , 3一丁二醇等等, 均已在生产中应用。在化工生产中的其它应用还有固定化的根霉菌细胞在有机溶剂中水解橄榄油, 生产脂肪酸, 能够生产的高聚物还有聚轻基丁酸醋等。能源工业方面生物工程在能源方面, 既可节能, 又可开发新能源, 同时对提高石油开采率将产生重大作用, 为解决世界面临的石油能源日益枯竭的危机作出贡献

7、。(1节能是解决当前能源紧缺的一个重要途径, 用生物工程技术部分取代化学反应可节约大量能源。生物量是一种可再生的能源。据估算, 一年中地球上绿色植物利用太阳能和二氧化碳及水, 转化成碳水化合物和其它有机物所积累的生物量共约1 7 2。亿t , 如以平均热量值为18.8 4 0 6 M J / k g 计算, 就相当于目前世界能源消费量的10 多倍。它们除了供做食物、饲料、燃料和工业原料等之外, 其余的96 % 97 %则作为废弃物或垃圾被抛丢。生物量作嫩料, 热转化率仅10 %, 如何提高生物量的利用率, 引起了世界各国的重视。例如,选育高温新菌种, 在70 高温作用下, 发酵速度可快一倍;

8、或将霉菌淀粉酶转入酵母, 直接利用生淀粉; 或利用高温淀粉酶把酒精发酵工段和蒸馏工段结合在一起同时进行等等, 都可以做到节省能源, 又简化工艺。( 2 开发新能源利用工农业废物和生活废水产生沼气作为能源, 近年来得到迅速发展。一方面是由于能源短缺, 需要开发新能源; 另一方面是因为工业发达国家为了防止环境污染, 结合废水、废渣处理, 化害为利, 生产沼气供使用。一般估计I t生化耗氧量约可产沼气1 0 0 0 m 3 , 可提供本单位热耗的1 3/ 1 / 2。( 3 微生物采油微生物采油可分成两个方面: 一是利用微生物发酵产物进行采油。二是把微生物菌体注入油层进行采油, 主要依靠微生物在油层

9、里的作用。医药卫生方面生物工程应用于制药工业, 不仅可以生产出大量廉价的防治人类重大疾病的新药物, 而且将引起制药工业的重大变革。制药工业是生物工程研究开发得最活跃、进展最快的一个产业。生化药物是制药工业中的重要品种, 全世界从动植物、微生物或经过分子修饰而获得的生化药物约40 。多种( 不包扦抗生素类, 还有1 0 多种是临床诊断用的生化药物。这些药物的生产, 过去大部分依靠从生物体的器官、组织、细胞或血液、尿液中提取。由于受资源限制, 单价昂贵, 产量也无法满足需要。现在利用基因工程技术, 可以用工程菌发酵生产这些药物, 已具有以下优点: ( 1、不受原料限制; ( 2 生产量大, 价格低

10、廉; ( 3 产品纯净,与人体提取的相同, 安全, 无副作用, 因此不能不认为是制药工业的一场革命。三、生物工程研究开发的重大进展最近十年.正是国际上生物工程蓬勃发展的十年, 也是我国生物工程的研究开发取得明显进展的十年。我国生物工程研究虽然起步较晚. 但由于各级领导的重视和科技人员的努力拼搏, 在短短的十年里, 不论是在发展重大关键技术还是在生物工程高新技术成果的获得及其产业化方面, 均取得突破性的重大进展, 其成果举世瞩目。(一,细胞工程方面单克隆抗体。我国于19 7 9 年引进淋巴细胞杂交瘤技术, 在京沪等地首先开展了动物细胞融合工作, 1 9 81 年, 建成第一株能稳定分泌抗北京鸭红

11、细胞单克隆抗体的杂交瘤细胞株后, 已先后建立了上百个鼠间淋巴细胞和俘淋巴细胞杂交瘤株。以单克隆抗体为载体的生物导弹也已在临床上得到初步应用。八十年代中期,我国还在武汉引进了全套单克隆抗体的生产设备和技术。植物原生质体培养和细胞杂交。我国科学家完成了4 0 多种重要粮食作物、经济作物、蔬菜和中药植物的原生质体再生植株工作,如水稻、小麦、玉米等禾本科植物原生质体再生植株。同时,植物组织培育快速繁殖。花药培养和染色体工程。家畜胚胎工程等,也方面取得的成果也是不容忽视的。(二,酶工程方面工业用酶制剂,。80 年代以来, 我国已成功地将固定化酶用于生产5 一核普酸、天门冬氨酸、半合成抗生素和果葡糖浆的生

12、产上。采用国产 a 一淀粉酶、中性蛋白酶、日一葡聚糖酶、异淀粉酶、糖化酶等的多酶制剂, 糖化、酿造啤酒, 不仅提高了产量, 还大大降低了成本。在洗涤剂中使用的新一代低温碱性蛋白酶也已开发成功。医药及诊断用酶制剂。医疗用的菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶、超氧歧化酶、胰蛋白酶、尿激酶等在80 年代均已投入生产。90 年代初, 我国又成功地运用基因工程技术获得了酞化酶基因工程新菌株, 为我国新一代人工半合成抗生素工业铺平了道路。基因工程链激酶和溶葡球菌酶的成功, 为我国医用酶制剂运用基因工程高技术迈出了可喜的一步, 取得了较大的社会和经济效益。(三,微生物工程方面我国在微生物发酵工程方面有一定基础.抗生素、

13、氨基酸、柠檬酸、酶制剂、维生素、甾体激素、单细胞蛋白、活性干酵母、微生物农药及肥料等都已建立了相当规模的独立工业体系,可以说国外发酵的产品, 国内基本上都能生产。1 9 9 0年我国发酵工业产值约占工业总产值的2% 左右, 说明微生物发酵工程已在我国民经济中占有重要地位。(四,基因工程方面我国的基因工程研究开始于70 年代后期,经科技人员的不懈努力,在基因工程药物。植物基因工程。转基因动物等方面进行了卓有成效的研究工作,取得了一系列的重大成绩, 展示了诱人的应用前景。四、生物工程的应用前景及展望生物工程在实践上的应用前景己日益引起人们的重视。现在已经能够将真核细胞的基因转移到原核生物的细胞中,

14、 并使之表达, 例如使细菌产生出各种多肤激素等。它的应用前景有以下几个方面。1 . 在医药上的应用设想:( 1 治疗癌症的设想: 目前己知癌细胞的病变过程, 主要是由于基因调节控制失灵, 使蛋白质酶的生产发生混乱所致。针对这种机制, 最近又发展了反义技术, 使癌症的基因治疗又迈进了新的一步。(2 医药工业上的应用发展: 1 9 7 7年美国某中心已成功地用大肠杆菌生产出人脑激素-生长激素释放因子。这是“科学上头等重大的胜利”。1 9 7 8 年美国H oPe 国家医学中心又成功地用人工合成的人胰岛素基因掺入到大肠杆菌中获得功能的表达。使大肠杆菌终于成为生产胰岛素的一座“活工厂”。由此看来,生物工程在医药领域上已取得了引人注目的成就, 这是生物技术发展的必然趋势。2。基因诊断的应用发展: 基因诊断技术近两年来飞速发展, 它已经从研究室逐渐向临床实验室过渡。美国各大医疗中心已开始建立这类临床实验室