生物工程概论幻灯片
43页1、生物工程概论,张彦婷 郑州大学生命科学学院 ,教材:生物工程概论,陶兴无主编,化学工业出版社 课时安排:48学时,16周 教学大纲: 考试方式: 平时成绩:30% 期末(论文):70%,课程简介,生物工程,生物工程,生物 科学,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要的物质和产品的技术。,工程学,生物工程概论,生物技术与生物工程 Biotechnology and Bioengineering 生物技术侧重于利用生物学方法解决生物体本身的问题(更类似于生命科学研究-基础生物学研究) 生物工程则侧重于利用工程学方法解决生物学问题(更强调突出的应用属性-生物学和工程学等理论技术的结合加以应用),生物工程概论,生物工程与人类的生活,食物短缺,疾病危险,能源危机,资源枯竭,环境污染,人类面临 的问题,生物工程概论,生物工程 的特点,高效益,高智力,高投入,高竞争,高风险,高势能,可带来高额利润,具有创造性和突破性,前期研究和开发需要 大量的资金投入,时效性竞争非常激烈,激烈的竞争带来高风险,对社会各方面影响极
2、大,生物工程的内容,第一章 绪论,生物工程的发展简史 生物工程的内容,我国汉代酿酒作坊(上图),公元前2300年,埃及人酿造啤酒 (左图),朦胧阶段(9000年前-1676年),有考古证据证明在公元7000年前,我们的祖先就开始 酿酒作为饮品。,其他以微生物发酵为基础的生产,如发酵乳制品(包括乳酪、酸奶等)和各种东方食品如酱油、印尼豆酵饼等同样有着古老的渊源,初步发展(1676-1861年),Edward Jenner 首创接种牛痘 预防天花,是免疫学发展的 代表,但当时解释不了其机制。,列文虎克发明显微镜,奠定阶段(1861-1897年),“工业微生物学之父” “生物工程之父”,杰出贡献,彻底否定了“自然发生学说”;,证实细菌能利用糖和铵合成蛋白质;,证实了发酵是由细菌引起的;,在免疫学上提出预防接种;,提出巴氏消毒法等等,世界上第一次发明了细菌照相法; 第一次发现证明了炭疽热的病原细菌炭疽杆菌; 第一次提出纯培养技术并设计多种培养基; 第一次发明了蒸汽杀菌法 提出 科赫法则 等等,罗伯特科赫,发展期(1897年-1953年),Buchner (生物化学奠基人),Fleming,18
3、97年,1928年,1944年,无细胞酵母菌“酒化酶”推翻巴斯德胚种学说,发现青霉素对细菌的抑制作用,青霉素发现推动微生物工业化培养技术猛进,肺炎球菌转化实验,确定DNA是遗传物质 标志着分子生物学的形成,生物工程发 展的里程碑: 进入生化水 平研究阶段,Avery,成熟期(分子生物学水平研究阶段1953年至今),Watson和Crick (分子生物学奠基人),美国生物学家沃森(Watson )和英国晶体结构分析家克里克(Crick )合作,提出DNA结构的双螺旋模型,并在1962年与英国学者维尔金斯(Wilkins M.H.F.)共获诺贝尔生理学或医学奖。,基因工程 的发展,工程菌的构建更促进了生物工程发展,推动生命科学的发展促进许多重大理论问题的突破,人类基因组计划,20世纪70年代,第一章 绪论,生物工程的发展简史 生物工程的内容,生物工程的五大体系,基因工程(遗传工程)Genetic engineering 细胞工程 Cell engineering 酶工程 Enzyme engineering 发酵工程(微生物工程)Fermentation engineering 蛋白质工程
4、 Protein engineering,生物工程的内容,发 酵 工 程 Fermentation engineering,定义 是工程学与微生物学的结合;利用微生物的特性,通过现代化工程技术,生产有用物质或直接将其应用于工业化生产的一门技术. 包括菌种选育、菌种生产、代谢产物发酵和分离以及微生物机能的利用等. 代表机构:中科院微生物所&过控所,华东理工,华南理工,江南大学,等,生物工程的五大体系,发酵工程,现代啤酒的发酵生产工艺,分批补料发酵生产乳酸, 使得乳酸的发酵水平达 200g/L,光学纯度达97.4% 可满足聚乳酸的生产需要;,纯培养厌氧分批 补料发酵技术,生物工程的五大体系,生物高分子材料生产,建成一条我国第一, 世界第二的年产5000t 绿色可降解环保型聚 乳酸树脂工业示范线, 收率达到理论收率的 90%,分子量大于10 万。,绿色可降解环保型聚 乳酸树脂具有环境友 好型的优势,并能够 胜任大部分合成塑料;,生物工程的五大体系,对现有500t/a秸秆乙醇 中式生产线技术改造,生物法生产大宗化学用品具有很强的潜力和很大的利润,更具有经济环保的优良性质。,目前生物法生产乙烯新
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