1. 生物化工学科硕士学位研究生培养方案
生物化工学科硕士学位研究生培养方案
(081703)
一、 培养目标
培养为社会主义现代化建设服务,德、智、体全面发展的生物化工高层次专门人才。具体要求:
1、 较好地掌握马克思列宁主义、毛泽东思想的基本原理和邓小平理论、“三个代表”的重要思想;树立辩证唯物主义和历史唯物主义世界观。
2、 拥护党的基本路线,热爱祖国,遵纪守法,品行端正。具有强烈的事业心和求实创新、团结协作的精神;献身科学事业,积极为社会主义现代化建设服务。
3、 掌握本学科领域内坚实的基础理论和系统的专门知识,具有从事科学研究工作或独立承担技术性工作的能力;具有较宽的知识面和较强的适应性。
4、禅吵 能较熟练地掌握一门外语。
5、 具有健康的体魄和良好的心理素质。
二、研究方向
1、生物化学加工
研究生物质资源通过生物化学加工方法制取清洁能源、酶制剂、蛋白饲料、功能性食品等的基础理论和应用开发。
2、酶工程
研究微生物酶的菌种筛选、微生物酶的合成、酶学性质、酶的分离提纯、酶的应用等。
3、生化分离技术
运用生物反应与生物分离的原理开发和设计生物分子分离过程、优化生物分离过程。
4、微生物基因工程
重组微生物的构建和基因表达技术;木质纤维降解酶类及其相关基因的分子生物学研究。
三、学习年限和时间安排
全日制硕士研究生的学习年限一般为3年。按课程学习与论文工作并重原则,课程学习累计1-1.5学年,论文工作量不少于1学年。根据实际情况,经本人申请、导师同意、学校批准,可适当提前或延长一年,在职硕士可延长二年。
四、课程设置、学分要求和课程说明
1、课程设置和学分要求
课程设置分为学位课和非学位课,总学分要求不少于32学分(其中实践性环节2学分),其中学位课程18学分,非学位课程12学分。对于同等学力和跨学位考的硕士生需补本科生课程,其成绩可减半登记学分,不占应学32学分的总学分。讲课20学时为1学分,实验课30学时为1学分。选修课程由指导教师和研究生根据专业培养方向要求,以及研究生原有基础、特长及专业爱好共同商定。给研究生留有充分的自学时间和选择的灵活性,鼓励研究生跨学科、专业选修课程,以拓宽知识面,增强适应能力。
(1)学位课
公共学位课(7学分)
【1】 自然辩证法 2学分
【2】 第一外国语 5学分
基础理论学位课(5学分)
【1】 有机化合物波谱分析 2学分
【2】 有机化合物色谱分析 2学分
【3】 化工过程计算机控制系统 2学分
【4】 现代微生物技术 2学分
【5】 生物反应过程原理 3学分
专业基础和专业学位课(6学分)
【1】 基因工程 2学分
【2】 生物分离原理和过程 2学分
【3】 植物纤维资源生物化学加工或袭樱 2学分
【4】 生物化工专题 2学分
【5】 纤维素酶分子酶学及应用 2学分
【6】 生物反应器工程 2学分
(2)选修课(12学分)
【1】 森林植物化学成分的生物合成 2学分
【2】 制浆造纸生物技术 2学分
【3】 功能性食品 2学分
【4】 分子生物学 2学分
【6】 生化反应工程 2学分
【7】 酶工程 2学分
【8】 发酵工程 2学分
【9】 现代生物技术导论 2学分
【10】 代谢工程 2学分
【11】 发酵过程优化技术 2学分
【12】 多尺寸微生物工程优化 2学分
【13】 生物质能源工程与技术 2学分
【14】 微生物衫丛与生化药学 2学分
【15】 生物化学 3学分
【16】 糖类化学 2 学分
【17】 电镜技术 2 学分
【18】 环境化学 2 学分
【19】 糖生物学与糖生物工程 2 学分
2、课程说明
(1)自然辩证法
见教育部组织编写的教学大纲。
(2)第一外国语
见教育部组织编写的教学大纲。
(3)有机化合物波谱及色谱分析
要求研究生掌握紫外、红外、核磁共振氢谱和碳谱以及有机质谱、色谱的基本理论和实验技术,利用上述波谱鉴定有机化合物的结构。
主要内容:紫外可见光谱的基本原理,影响因素,紫外可见光谱与有机化合物结构的关系,紫外可见光谱分析。
红外光谱基本原理,影响因素,各官能团的红外吸收特征,红外光谱的解析。核磁共振氢谱的基本原理,实验方法,影响化学位移的因素,化学位移与有机化合物结构,自旋-自旋偶合,氢谱图的解析。
核磁共振碳谱的基本原理,各类碳核的化学位移,谱图的'解析。
有机质谱的基本原理,质谱中的离子、分子式的测定,有机化合物裂解的一般规律,质谱解析的程序及解析。
综合光谱解析的一般规律及实例。
(4)化工过程计算机控制系统
要求研究生掌握化工生产过程控制中应用计算机控制的理论和技术,掌握计算机控制系统的设计和控制算法。
主要内容:化工过程计算机控制系统的分析方法,化工过程动态数学模型的辩识,计算机控制系统的接口和信号处理,控制系统设计等。
(5)现代微生物技术
要求研究生掌握现代微生物学研究技术与方法,微生物在现代工业、农业、医学、食品卫生、环境保护和生命科学研究和技术发展中的重要应用。
主要内容:介绍现代微生物学研究技术与方法,具有工业价值微生物资源的开发及分子改良技术,微生物基因工程菌株的构建及表达技术,以及微生物与生物制药,微生物与资源开发,微生物与环境保护等方面研究的最新进展。
(6)生物反应过程原理
要求研究生掌握生物反应过程的基本原理以及产物分离纯化的原理和方法,为专业学习和论文研究打下理论基础。
主要内容:微生物初级代谢产物、次级代谢产物的生物合成调节、酶生产的调节、种子扩大培养、发酵工艺控制、固定化技术、氧的供需、泡沫控制、杂菌预防。发酵液的预处理和固液分离方法、微生物细胞的破碎。生物工程产品的膜分离过程、溶剂萃取法、离子交换法、吸附法、色层分离法、结晶法等分离纯化方法。
(7)基因工程原理
要求研究生较为系统、全面地掌握基因工程的基础知识和最新进展,并能跟上该专业学科的发展进程。
主要内容:重组DNA技术的基本概念和基本原理;基因工程的诞生及其主要的研究内容;基因操作的主要技术原理;基因克隆的酶学基础;基因克隆的载体;基因的分离、鉴定及表达。
(8)生物分离原理与过程
要求研究生掌握生物分子溶液的热力学特性、传递特性及生物分子间相互作用、亲和特性。运用上述理论分析各种分离方法,进行生物分离过程设计和集成,对生物分离过程经济评估。
主要内容:生物分子溶液热力学、传递特性、生物分子间相互作用力、生物亲和作用;常用生物分离过程分析(结晶与沉淀、膜滤、离心、色谱、萃取、电泳、磁力分离、溶剂脱除与干燥、细胞破碎)生物分离过程集成及过程经济评估
(9)植物纤维资源生物化学加工
要求研究生掌握植物纤维资源、农林废弃物资源生物化学加工的基本理论、基本研究方法、国内外研究成果的最新进展和发展趋势。
主要内容:植物纤维原料的成分分析、植物纤维原料酶降解的基础研究和扩大试验、蒸汽爆破预处理、酶水解、里氏木霉纤维素酶的生产、纤维素酶结构与活力的关系、半纤维素酶的应用研究、纤维材料的同步糖化发酵、戊糖发酵、提高植物纤维原料转化率的途径、生物质能源经济分析、植物纤维资源生物转化的最新进展。
(10)生物化工专题
根据研究生的研究方向,学习生物化工领域相应专题的新技术、新工艺、国内外研究动态与发展趋势。
主要内容:生物化学加工方向、发酵工程方向、酶工程方向等。
(11)纤维素酶分子酶学及应用
要求研究生掌握纤维素酶酶学及分子酶学基础知识和最新研究成果,纤维素酶结构与功能,以及生物合成调控的分子机理。
主要内容:本课程重点介绍在分子水平介绍木质纤维降解酶的作用机理,酶的分子结构与功能,木质纤维降解酶的合成调控的分子基础,以及木质纤维降解酶在众多领域应用的最新进展。
(12)生物反应器工程
要求研究生掌握生物反应的动力学特征和反应器的特性,掌握生物反应器中的动量传递、热量传递和质量传递过程。能对常用反应器结构、质量传递、热量传递、动量传递进行了描述和分析。
主要内容:酶动力学、细胞生长动力学及微生物培养过程中的热量衡算,反应器中进行生物反应时伴随的物理过程及其影响,反应器的流型、操作方法和稳定性,以及放大等有关反应器的基础理论,工业和科研中常见的搅拌反应器、鼓泡反应器、气升式反应器、膜反应器、固定床反应器和流化床反应器的结构,及其质量传递、热量传递、动量传递进行了描述和分析。
五、培养方式和方法
研究生培养方式应灵活多样,应充分发挥导师指导的主导作用,建立和完善有利于发挥学术群体作用的培养机制;马克思主义理论课学习与经常性思想政治工作相结合。研究生要参加学校、学科所统一规定的政治学习、形势教育,树立良好的科学道德。注重个性发展,发挥研究生在整个学习阶段的主动性和自觉性;课程教学采用启发式和研讨式,激发研究生学习的主动性和创造性,培养发现问题、分析问题和解决问题的能力。注意培养研究生的实践能力、科研能力和动手能力,独立完成学位论文,注意培养实事求是、严格、细致和理论与实践统一的作风,严谨治学的态度;积极参加校内外的学术活动,开阔视野、活跃学术思想;经常参加体育锻炼,保持身体健康。
六、实践环节和学术活动
硕士生在校期间应参加教学实践或生产实践、或技术服务、或社会调查。时间不少于40学时或20个工作日,以培养研究生的实际工作能力。教学实践可采取多种方式进行,如参加本科、专科相应的辅导,批改作业,参与实习、实验、课程设计、毕业设计(论文)辅导等。硕士生的实践环节由导师或学科组负责检查和指导,并进行考核,写出评语,计2学分。
导师和学科组应积极要求并组织研究生参加有关的学术活动,使其了解本学科的发展方向,开阔视野,培养开拓与创新精神。鼓励硕士生在学期间发表论文,每正式发表1篇论文计1学分(此学分占实践环节的学分),要求研究生积极参加10次及以上学术报告(讲座)。
七、中期考核
中期考核是加强研究生管理,提高研究生培养质量的有效措施。进行考核和分流,实行因材施教,有利于促进高级专门人才的成长;同时,考核又是对培养工作的检查,起到了交流经验、发现问题、改进方法的作用。于第三学期或第四学期进行。考核工作由学科组组织5-7人结合开题进行业务考核,政治思想考核由研究生院总支组织进行。考核研究生一年多来的政治思想、道德品质和遵纪守法等方面的表现;考核课程学习成绩、外语水平、文献综述、实验操作能力、开题报告及写作表达能力。根据考核结果进行人才分流,考核合格进入论文阶段,考核不合格不能进入论文阶段,视情况缴费延长学习时间,专家认为不宜培养者,按学校规定进行处理。考核优秀者可作为提前报考博士或获得奖学金的候选人。
八、论文工作和论文要求
学位论文工作是研究生培养的主要组成部分,是研究生进行科学研究能力的综合训练,包括文献综述、开题报告、科学实验(或调查报告、工程设计)、撰写论文等部分。文献综述与开题报告是很重要的两个环节,研究生最好在入学后的一年内完成论文的选题或开题的准备工作,于第三学期(或第四学期)提出学位论文的开题报告,并在一定范围内(课题组或全教研组)广泛听取意见。经导师同意,教研室审定确认后,制定论文工作计划,开展研究工作。
学位论文的基本要求是:论文的选题应具有理论和实践意义,研究结果应有新的见解或能解决实际生产问题,应表明作者具有从事科学研究或独立承担技术工作的能力。论文工作要在导师的指导下独立完成,实际工作量不少于1学年。
2. 生物化工是什么
生物化工是化学工程与技术一级学科中包括的主要二级学科之一,是生物工程领域的重要组成部分,是运用化学工程科学的原理和方法,对生物技术实验成果加以开发和工程化的一门学科,广泛服务于制药工业、食品工业、农药工业、环境生态保护、化学工业等领域,对国民经济的发展具有重要意义,有很强潜在的经济效益和社会效益。
3. 求化学论文
人类正面临有史以来最严重的环境危机,由于人口急剧的增加,资源的消耗日益扩大,人均耕地、淡水和矿产等资源占有量逐渐减少,人口与资源的矛盾越来越尖锐;环保问题就成为经济与社会发展的重要问题之一。作为国民友薯扒经济支柱产业之一的化学工业及相关产业,在为创造人类的物质文明作出重要贡献的同时,在生产活动中不断排放出大量有毒物质,化学工业也为环境和人类的健康带来一定的危害。发达国家对环境的治理,已开始从治标,即从末端治理污染转向治本,即开发清洁工业技术,消减污染源头,生产环境友好产品。“绿色技术”已成为21世纪化工技术与化学研究的热点和重要科技前沿。
绿色化学又称绿色技术、环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学即是用化学及好昌其它技术和方法去减少或消除那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂、产物、副产物等的使用和产生。
化学可以粗略地看作是研究从一种物质向另一种物质转化的科学。传统的化学虽然可以得到人类需要的新物质,但是在许多场合中却既未有效地利用资源,又产生大量排放物,造成严重的环境污染。绿色化学则是更高层次的化学,它的主要特点是“原子经济性”,即在获得物质的转化过程中充分利用每个原料原子,实现“零排放”,因此既可以充分利用资源,又不产生污染。传统化学向绿色化学的转变可以看作是化学从“粗放型”向“集约型”的转变。绿色化学可以变废为宝,可使经济效益大幅度提高。绿色化学已在全世界兴起,它对我国这样新兴的发展中国家更是一个难得的机遇。
1 采用无毒、无害并可循环使用的新物料
1.1 原料选择
工业化的发展为人类提供了许多新物料,它们在不断改善人类物质生活的同时,也带来大量生活废物,使人类的生活环境迅速恶化。为了既不降低人类的生活水平,又不破坏环境,我们必须研制并采用对环境无毒无害又可循环使用的新物料。
以塑料为例,据统计,到1989年美国在包装上使用的塑料就超过55.43亿kg(20世纪90年代数量进一步上升),打开包装后即被抛弃,这些塑料废物破坏环境是我们面临的一大手埋问题:掩埋它们将永久留在土地里中;焚烧它们会放出剧毒。
我国也大量使用塑料包装,而且在农村还广泛地使用塑料大棚和地膜,造成的“白色污染”也越来越严重。解决这个问题的根本出路在于研制可以自然分解或生物降解的新型塑料,目前国际上已有一些成功的方法,例如:光降解塑料和生物降解塑料。前者已经投入生产。光生物双降解塑料研究是我国“八五”科技攻关的一个重大项目,已取得一些进展。
1.2 溶剂的选择
大量的与化学制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品,而且源自在其制造过程中使用的物质。最常见的是在反应介质,分离和配方中所用的溶剂。在传统的有机反应中,有机溶剂是最常用的反应介质,这主要是因为它们能较好地溶解有机化合物。但有机溶剂的毒性和难以回收又使之成为对环境有害的因素。因此,在无溶剂存在下进行的有机反应,用水作反应介质,以及超临界流体作反应介质或萃取溶剂将成为发展洁净合成的重要途径。
1.2.1 固相反应
固相化学反应实际上是在无溶剂化作用的新颖化学环境下进行的反应,有时可比溶液反应更为有效并达到更好的选择性。它是避免使用挥发性溶剂的一个研究动向。
1.2.2 以水为溶剂的反应
由于大多数有机化合物在水中的溶解性差,而且许多试剂在水中会分解,因此一般避免用水作反应介质。但水作为反应溶剂有其独特的优越性,因为水是地球上自然丰度最高的“溶剂”,价廉、无毒、不危害环境。此外水溶剂特有的疏水效用对一些重要有机转化是十分有益的,有时可提高反应速率和选择性,更何况生命体内的化学反应大多是在水中进行的。 水相有机合成在有机金属类反应,水相Lewis酸催化的反应现都已取得较大进展。因此在某些有机化学反应中,开发利用以水作溶剂是大有可为的。
1.2.3 超临界流体作为有机溶剂
超临界流体是指超临界温度及超临界压力下的流体,是一种介于气态与液态之间的流体。在无毒无害溶剂的研究中,最活跃的研究项目是开发超临界流体(SCF),特别是超临界CO2作溶剂。超临界CO2是指温度和压力在其临界点(31.10℃,7 477.79KPa)以上的CO2流体。它通常具有流体的密度,因而有常规常态溶剂的溶解度;在相同条件下,它又具有气体的粘度,因而又具有很高的传质速度。而且,由于具有很大的可压缩性,流体的密度,溶剂溶解度和粘度等性能可由压力和温度的变化来调节。其最大优点是无毒、不可燃、价廉等。
1.3 催化剂的选择
许多传统的有机反应用到酸、碱液体催化剂。如烃类的烷基化反应一般使用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸做催化剂,这些液体酸催化剂的共同缺点是:对设备腐蚀严重,对人身危害和产生废渣污染环境。为了保护环境,多年来人们从分子筛、杂多酸、超强酸等新催化材料入手,大力开发固体酸做为烷基催化剂。其中采用新型分子筛催化剂的乙苯液相烃化技术较为成熟,这种催化剂选择性高,乙苯收率超过99.6%,而且催化剂寿命长。
2 化学反应的绿色化
为了节约资源和减少污染,合成效率成了当今合成方法学研究中关注的焦点。合成效率包括两方面,一是选择性(化学、区域、非对映体和对映体选择性),另一个就是原子经济性,即原料分子中究竟有百分之几的原子转化为产物,理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百的转变为产物,不产生副产物或废弃物,实现废物的“零排放”。为此,化学化工工作者在设计合成路线时,要减少“中转”、增加“直快”、“特快”,更加经济合理地利用原料分子中的每一个原子,减少中间产物的形成,少用或不用保护基或离去基,避免副产物或废弃物的产生。实现原子经济反应的有效手段很多,在些不作赘述。
3 生物技术的应用
生物科学是当代科学的前沿。生物技术是世界范围内新技术革命的重要组成部分,生物化工是21世纪最具有发展潜力的产业之一,它将成为创造巨大社会财富的重要产业体系。采用生物技术已在能源、采油、采矿、肥料、农药、蛋白质、聚合物、表面活性剂、催化剂、基本有机化工原料、精细化学品的制造等方面得到广泛应用。从发展绿色化学的角度出发,它最大的特点和魅力就在节约能源和易于实现无污染生产而且可以实现用一般化工技术难以实现的化工过程,其产品常常又具有特殊性能。因此,生物技术的研究和应用倍受青睐。
绿色化学是人类的一项重要战略任务。绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革传统化学,从而使我们对环境的治理可以从治标中转向治本。绿色化学的发展不仅将对环境保护产生重大影响,而且将为我国的企业与国际接轨创造条件。
4. 求论文:现代生物技术发展前景和国家的重视程度(2000字左右)!
现代生物技术在环境保护中的应用和前景 内容包括 现代生物技术 生态环境 环境保护 生物技术 前景 - 摘要 针对我国目前 生态状况,论述了现代 生物技术在治理环境污染,保护生态环境中的应用 和毁启发展 前景。 关键词 现代生物技术 生态环境 环境保护 1 我国生态环境现状 目前我国由于 “三废”污染、农用化肥和农的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染,严重的影响 了我国的生态环境,使得水污染日益加剧,水资源严重短缺,全国600多个城市中已有一半城市缺水, 则有8 000万人和6 000万头牲畜饮水困难;土壤污染严重,耕地面积锐减,近10年来每年流失的土壤总量达50亿t,土地荒漠化日益加剧;森林覆盖面积下降,草场退化,每年减少森林面积达2 500万亩;人们的身体健康受到严重威胁,疾病发病率急剧上升。因此,加大环境保护和环境治理力度,加快应用高新技术,如现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡,提高环境质量已成为环保工作者的工作重点。 2 现代生物技术与环境保护 现代生物技术是以DNA分子技术为基础,包括微生物工程,细胞工程,酶工程,基因工程悔余亮等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、研究 、食品工程方面发挥着重要作用,而且也随着日益突出的环境问题 在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20 世纪 80年代以来生物技术作为一种高新技术,已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视,发展十分迅猛。与传统方法 比较,生物治理方法具有许多优点。 (1)生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构,降解的产物以及副产物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度,这样既做到一劳永逸,不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。 (2) 利用发酵工程技术处理污染物质,最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质,如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等,常常是一步到位,避免污染物的多次转移而造成重碧宽复污染,因此生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段。 (3)生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程,而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质,其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的,所以大多数生物治理技术可以就地实施,而且不影响其他作业的正常进行,与常常需要高温高压的化工过程比较,反应条件大大简化,具有设备简单、低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。 所以,当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理,有毒有害物质的无害化处理等各个方面。 3 现代生物技术在环境保护中的应用 3.1 污水的生物净化 污水中的有毒物质的成分十分复杂,包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用,从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质,使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶,是通过吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合,将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器,用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定,即是可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等,此方面国内外成功的例子很多,如德国将能降解对硫磷等9种农药的酶,以共介结合法固定于多孔玻璃及硅珠上,制成酶柱,用于处理对硫磷废水,去除率达95%以上;近几年我国在应用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)方面取得较大进展,对于含100mg/L废水,降解率和酶活性保存率均在90%以上;利用固定化酵母细胞降解含酚废水也已实际应用于废水处理。 3.2 污染土壤的生物修复 重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用,削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态,使重金属固定或解毒,降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性,通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定作用。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量,激发微生物的活性,由此可以改善土壤的生态结构,这将有助于土壤的固定,遏制风蚀、水蚀等作用,防止水土流失。 3.3 白色污染的消除 废弃塑料和农用地膜经久不化解,估计是形成环境污染的重要成分。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。塑料在土壤中残存会引起农作物减产,若再连续使用而不采取措施,十几年后不少耕地将颗粒无收,可见数量巨大的塑料垃圾严重影响 着生态和环境,研究 和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技术一方面可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌,另一方面可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如:根瘤菌)中,使两者同时发挥各自的作用,将塑料和农膜迅速降解。同时,还需大力推行可降解塑料和地膜的研发、生产和应用 。 有些微生物能产生与塑料类似的高分子化合物即聚酯,这些聚酯是微生物内源性贮藏物质,可以用发酵方法 进行生产,由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔点、高弹性、不含有毒物质等优点而在等许多领域有极好的应用前景。为了降低成本、提高产量,人们正在用重组DNA技术对相关的微生物进行改造,此方面目前 一个研究热点是采用微生物发酵法生产聚-β羟基烷酸(PHAs),研究人员正设法构建出自溶性PHAs生产菌种,即将PHAs重组菌进行发酵,在积累大量的PHAs后,加入信号物质,使裂解蛋白产生,细胞壁破坏,PHAs析出,以简化胞内产物PHAs的提取过程,降低提取成本。 3.4 化学农药污染的消除 一般情况下,使用的化学杀虫剂约80%会残留在土壤中,特别是氯代烃类农药是最难分解的,经生态系统造成滞留毒害作用。因此多年来人们一直在寻找更为安全有效的办法,而利用微生物降解农药已成为消除农药对环境污染的一个重要方面。能降解农药的微生物,有的是通过矿化作用将农药逐渐分解成终产物CO2和H2O,这种降解途径彻底,一般不会带来副作用;有的是通过共代谢作用,将农药转化为可代谢的中间产物,从而从环境中消除残留农药,这种途径的降解结果比较复杂,有正面效应也有负面效应。为了避免负面效应,就需要用基因工程的方法对已知有降解农药作用的微生物进行改造,改变其生化反应途径,以希望获得最佳的降解、除毒效果。要想彻底消除化学农药的污染,最好全面推广生物农药。 所谓生物农药是指由生物体产生的具有防止病虫害和除杂草等功能的一大类物质总称,它们多是生物体的代谢产物,主要包括微生物杀虫剂、农用抗生素制剂和微生物除草剂等。其中微生物杀虫剂得到了最广泛的研究,主要包括病毒杀虫剂、细菌杀虫剂、真菌杀虫剂、放线菌杀虫剂等。长期以来并没有得到广泛的使用。现在人们正在利用重组DNA技术克服其缺点来提高杀虫效果,例如目前病毒杀虫剂的一个研究热点是杆状病毒基因工程的改造,人们正在研究将外源毒蛋白基因如编码神经毒素的基因克隆到杆状病毒中以增强杆状病毒的毒性;将能干扰害虫正常生活周期的基因如编码保幼激素酯酶的基因插入到杆状病毒基因组中,形成重组杆状病毒并使其表达出相关激素,以破坏害虫的激素平衡,干扰其正常的代谢和发育从而达到杀死害虫的目的。 参考 文献 1 孔繁翔. 环境生物学[M]. 北京:高等 出版社,2000 2 陈坚. 环境生物技术[J], 生物工程进展,2001(5) 3 姜成林,徐丽华. 微生物资源的开发与利用[M].北京:中国 轻工业 出版社,2001 -
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5. 生物工程人才培养方案课程体系改革论文
生物工程人才培养方案课程体系改革论文
摘要 :生物技术产业是21世纪最有发展前景的朝阳产业之一,为生物技术产业培养应用型人才的生物工程专业是近年来各高校大力发展的专业之一。在众多的生物产业中,需要大批具有专业理论并能够在第一线岗位上熟练控制生产等技术应用型专门人才。
关键词 :生物工程;人才;改革
吉林农业大学顺应社会发展需要和生物工程企业对专业人才的需求,于2000年设立生物工程专业。为了更好的服务社会,培养人才,吉林农业大学生物工程系开展了一系列专业改革工作,每4年修改一次培养方案,不断完善人才培养体系。本文受吉林省品牌专业生物工程团队资助针对生物工程人才培养方案及课程体系改革进行了详细的阐述
一、培养目标和规格的修订
从人才培养的行业要求方面看,作为生物工程专业的应用型人才,在知识的储备方面,应该具有一定的专业基础知识,宽广的人文社会知识,较强的实践管理知识以及相关的其它知识;在实际能力培养方面,应该具备较强的社会生存适应能力、知识更新能力、工程管理实践能力、创新能力;在素质要求方面,应该具有良好的思想道德素质、科学文化素质和身体素质。原培养方案的业务培养目标:培养德智体全面发展,具有较高的人文社科及生命科学基础知识,掌握本专业及其产业化的科学原理、工艺技术过程和工程设计等基本理论、基本知识和基本技能,获得本专业的基本训练,能够在生物工程及其相关领域从事新技术研究、新产品开发工作和设计、生产、管理的具有创新意识和实践能力的高级应用型工程技术人才。同时也为研究生培养输送合格人才。新培养方案的业务培养目标:培养具有生物工程基本理论和知识能力,掌握发酵工程、酶工程、生物质工程及其产业化工程技术,能够在生物、医药、食品等行业,从事与生物工程领域有关的设计、生产和新技术研究、新产品开发等工作的应用型人才数敬纳。相比较,新的培养目标更加具体,简练,确定了应用型人才培养的核心目标。从而为培养方案中课程体系的建立指明了方向。对于学生培养的基本规格与素质要求,原培养方案比较宽泛的列举了10条,而经过集体讨论,精简为3条,非常明确:(1)拥有宽厚的人文与社会科学知识,树立正确的世界观,人生观和价值观,具有良好的思想品德,社会公德和职业道德。(2)掌握生物学和工程技术学科的基本知识,基本理论和基本技能,以工为本,生物新理论为支撑,为专业素质培养打下深厚的理工基础。(3)能比较系统的掌握发酵工程,酶工程和生物质工程等学科的基本理论和实验技术,熟悉国家大政方针,具备在生物工程领域从事设计、生产和新技术研究、新产品开发的基本能力。
二、主干学科与核心课程的修订
建立符合人才培养规格和社会发展要求的课程体系,通过认真调研,广泛征求教研室教师的意见和建议,生物工程专业的课程体系以建设核心课程为主线,以突出化学、生物、工程系列的基本理论和技能为特点。生物工程专业本身就确定了其归属的主干学科必然是生物学和工程技术学2大学科,具体偏重要根据所在学校的层次,所在地区的特点。具体体现在专业核心课的设定上。原培养方案的核心课程:细胞生物学、生物化学、微生物学、分子生物学、化工原理、酶工程、发酵工程、淀粉制品工艺学。经过讨论,确定用细胞工程代替细胞生物学,用生化工程代替分子生物学的核心地位,用工程识图与制图代替淀粉制品工艺学。这个变化增加了3个工程技术学的课程作为核心课程,改变了原版培养方案过度突出生物学学科的失误。新的核心课程为:细胞工程、生物化学、微生物学、化工原理、酶工程、发酵工程、生化工程、工程识图与制图。
三、精简学时,有机整合
以“注重素质、强化基础、拓宽口径、增强能力、开拓创新”为教学指导思想,遵循“横向拓宽,纵向理顺,加强基础,调整结构,更新内容,精简学时,突出实践”的原则,充分讨论,调整了课程框架和学分的分配。从学分分配中的变化看,主要体现在基础课、专业基稿差础课、核心课的大幅度减少,这不是不重视基础教育,而是纠正过度强调基础教育,把结余下来的时间突出专业教育,为实现培养应用型人才的目标服务。第二个特点是增加了实践教学学分。第三个薯没特点是总学分下降了21.5分,给学生充分的自我发展空间,减轻学业负担。精简学时主要体现在删除一些相关性不高的课程和进行了课程的有机整合。删除的课程主要有植物生理学、细胞生物学、遗传学、普通生物学、淀粉制品工艺学、天然产物化学、细胞与免疫学技术。课程的有机整合非常重要,有利于形成完整的知识体系。
四、强化工程学基础,侧重应用
生物工程作为生物技术的产业化应用学科,工艺生产及应用的教学是其独特的内容之一,因此,应将生物学原理和技术相结合,并融人到工程学原理中在课程体系中,开设上游技术和下游加工过程等课程,并且要多增加实践性强的课程门类。高等数学开设学时较多的`高等数学B,物理化学也选择了B级别,增加了工程识图与制图,并且开设了细胞工程、生化工程、酶工程、发酵工程、基因工程等生物工程行业的五大工程课程,强化了工程学基础。
五、特色鲜明,注重实践
学校必须结合区域经济发展特点和自身办学条件,改革传统的教学模式,探索新的应用型人才培养方案,构建自身特色的生物工程本科人才教育模式,才能使高校生物工程专业人才培养与生物工程产业的发展相一致[8]。我校生物工程专业立足吉林省的地域特点,以服务地方经济为己任,以农产品生物转化与生物发酵为特色。本专业面向地方经济建设和吉林省粮食大省的优势,以生物物理学理学硕士点和生物工程专业学位硕士授权点为依托,以吉林省主要农作物为研究材料,凝练出农产品生物转化与生物发酵为特色的研究方向,为生物经济和生物产业培养了一大批优秀工程师。为突出这一特色,在课程设置上进行了精心安排。开设了微生物学、发酵工程、生物工程、微生物遗传育种、发酵设备、生物工程综合实验、生物工程下游技术、酿造工艺学、酒精与啤酒工艺学、生物工程分析、氨基酸与有机酸发酵工艺学、生物试验设计、发酵工厂设计等相关课程,从发酵学的基础到具体的专业应用,形成比较完整的体系。注重实践教学,在原有实习学时的基础上增加了4周的实践教学,主要有金工实习、化工原理实习、发酵设备实习、生物工程综合实习,尤其是生物工程综合实习开设5周,系统的完成有关生物工程专业的一项技术工艺。
参考文献:
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;6. 如何学好《生物化工》谈谈你的想法
生物化工工艺”专业介绍
一、培养目标
本专业培养学生掌握生物化工生产过程及设备的基本原理;生物化工产品生做扮态产工艺流程、产品分离及配方设计技术;生物化工新产品开发研究方法和管理知识,具有从事生物化工、食品工业及相近企业一线生产操作兼具研究、开发、设计、企业管理和市场开拓工作能力,富有创新缺燃精神、求实作风、经济观点、环保意识、应变能力和团队协作精神的高级应用型工程技术人才。
二、主干课程
(一)理论教学
化学原理(无机、有机、物理及分析四大化学)、计算机、工程制图、电工电子、化工过程及设备、有机合成单元过程、生物工程概论、发酵工程、精细化工生产技术、化工仪表及自动化、酒精工艺学、高聚物生产技术、化工安全、化工环保、纯源化工英语等课程。
(二)实践教学
本专业学生学习期间要经过:军训、化学综合实训 、制图、计算机、管道拆装、金工实习、化工过程及设备操作实训、生产实习、课程设计、合成反应实训、化工单元仿真、精细化工系统仿真、生物化工(发酵)专业实训、职业技能培训、毕业实习、毕业课题等众多实践性教学环节,以培养出合格的技能型应用人才。
三、毕业时具有的职业技能证书
英语:省实用英语三级考试,力争通过四级。
计算机:通过江苏省计算机新编一级考试,鼓励参加二级考试。及获得AUTOCAD 证书。
化工技术:通过省劳动厅化工操作中级(含中级)以上资格证书。
四、就业范围及前景
本专业学生毕业后能胜任生物化工、精细化工、食品生产及相近企业生产一线操作、生产管理、自动控制及工艺技术消化与改造等工作,并有较强的产品的设计、开发能力,还可从事产品分析、企业质量安全管理和市场开拓等工作.
借助地区优势及生物化工和精细化工发展方兴未艾态势,本专业毕业生就业前景非常良好
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医药化工生物技术的现状与产业化方向
http://lw.luanwang.com 来源:学习中国网 点击: 更新:2006-7-1 3:21:39
生物化工已成为国悔信外着名化学公司争夺的热点。生物技术从医药、农业逐渐向化工领域转移,使传统
的以石油为原料的化学工业发生变化,向条件温和,以可再生资源为原料的生物Jjn-v过程转移。目前西方
各国较大的化工企业,如美国杜邦、孟山都、道化学公司,德国赫司特、拜尔公司,英国ICI公司等都投入巨
资和庞大的科技力量进行生物技术研究,并取得了许多重要成果。
1.1高价位产品的发展速率高于低价位产品
目前,全球生物化工年销售额在4OO亿美元左右,每年约以7%-8%的速率增长。从产品结构来看,生物化工领域生产规模范围极广,市场年需求量仅为千克级的干扰素、促红细胞生长素等昂贵产品(价格可达数万美元/g)与年需求量逾万吨的抗生素、酶、食品与饲料、日用与农业化制品等低价位产品(部分价格不到l美元,g)。高价位的产品市场份额在50%一60%,低价位的产品市场份额在40%~50%。而且,根
据近年来生物化工的发展趋势及人们对医药卫生的重视来看,高价位产品的发展速率高于低价位产品。
1.2 生物倦化成为生物化工的技术核心
生物催化因其有转化条件温和、选择性高、生物催化剂制造成本低等优势,已发展成为化学工业重要
技术之一。以催化作用为基础的化学品占化工产品的60%,其技术渗入量占目前化工生产技术的90% 。生
物催化剂为生物催化的核心,已经成为各国学者及工程技术人员研究的重要内容。生物催化的主要前沿领
域有手性催化、极端菌研究、生物能源、生物新材料等。
1.2.1手性化合物的研究
利用生物催化酶、微生物等催化合成化学品不但具有条件温和、转化率高的优点,而且可以合成手性化合物及高分子。手性化合物是国外生物技术的主要产品。应用手性技术最多的是制药领域,包括手性药
物制剂,手性原料和手性中间体。手性药物不同的对映体作用不同,从疗效和安全性出发,单一对映体的
分离和定性合成十分必要。如巴比妥药DMBB与MPPB左旋(一)一异构体均具有抗惊厥性,而右旋(+)一异
构体的功能则是促惊厥。合成手性药物的生物转化反应可分为两类:一类是把外消旋体拆分为两个光活性
的对映体;另一类是从外消旋或手性前体出发,通过催化碧做轮反应得到不对称的光活性产物。手性化合物研究
一个成功的例子是:生物法合成头孢菌素。生物法生产利用了酶的对映体催化专一性,只用两步就可以替
代传统的化学法生产,从而减少了工艺流程,提高了产量和纯度。近期研究发现,当以外消旋化合物进行
酶催化反应时,反应底物可以在反应的同时不断进行外消旋化,从而得到超过50%的对映体纯的异构体。
1.2.2 极端菌的研究
近年来,人们发现一些菌在高温、高盐浓度等条件下仍然可以生存。对这些极端菌进行研究,有望逐
步改善工业生物催化剂对温和环境依赖等缺陷,从而提高酶在高温、高压等条件下的催化活性,增加酶对
底物和反应物抑制作用的抵抗程度,从而拓宽生物催
化剂使用的范围。极端菌包括喜高温菌、喜低温菌、喜盐菌胡升、耐pH值等。
近期的研究集中在与工业生物催化相联系的极端的认定上,它们包括了酯酶,且旨肪酶、糖苷酶、缩醛
酶、腈水解酶/酰胺酶、磷酸酶以及消旋酶。喜高温菌主要应用于食品工业和洗涤剂工业,喜低温菌主要应
用于提高热敏性产品的产量,喜盐菌由于在高盐浓度下稳定而被用于低含水体系的催化剂。
1.3 传统发酵工业已由基因重组菌种取代或改良
许多传统的发酵工程产品如柠檬酸、青霉素等都已开始采用基因工程手段进行改造,大大地提高了产量,在以基因工程为主导的现代生物技术产品中,医药生物技术产品占75%左右。xuexicn.com
2 医药生物技术的现状
我国医药消费水平与国际水平相比差距很大,1997年全国人均年消费仅为l16.87元,每年以16%
的幅度增长;医药销售总额约1400亿元(医药七大类),每年以21%-22%速度增长,但进口药、合资药和
国产药在国内市场的占有率基本上是三分天下。我国将成为原料药的出口基地和成品药的销售市场,其危
机在加入WTO以后将越来越突出。因此,加速研制、开发、生产新药是我国的重要国策。
l基因工程药物中国已经批准上市的基因工程药物有:重组人干
扰素alb(商品名为干扰灵、赛若金),重组人干扰素a2a(商品名为福康泰、莱福隆、因特芬、迪恩安、贝尔
芬),重组人干扰素et2b(商品名为利芬能、安福窿、安达芬、安福莱、隆化诺),重组人干扰素,重组人白介
素-2(商品名为安特鲁克、德路生、辛洛尔、因路英、悦康仙、欧耐特、因特康),重组人粒细胞集落刺激因子
(商品名为吉粒芬、促粒素、吉粒强、金磊赛强、粒生素、苏粒素),重组人巨噬细胞粒细胞集落刺激因子(商
品名为特立尔、吉立强、格宁、里亚尔、利白多),重组链激酶rSK,重组人红细胞生长素(商品名为宁红欣、
益比奥、依普定、EPO、爱血宝、依倍能),碱性成纤维细胞生长因子(商品名为贝复济),重组表皮生长因子。目前国内正在研究的产品有神经生长因子类
NGF,CNTF,GDNF,BDNF,SOD,瘦素(LE吣,抗溶凝栓药物设计,IGF一1,hGH拮抗剂,人胰岛素C肽,水蛭素,降钙素,葡激酶,人IL-6,Fit3配体,人肿瘤血管生长抑制因子,bFGF,血小板生成素,治疗老年性痴呆基因工程新药96718,表皮生长因子,胰岛素,生长激素,链激酶。
2.2徽生物发酵(奠棚药
基因工程医用抗生素进行了丙酰螺旋霉素、麦迪霉素、丝裂霉素、麦白霉素等多种抗菌素的研究。青霉
素、Ve是我国重要发酵产品。固定化青霉素酰化酶和青霉素酰化酶基因工程菌用细胞膜反应器实现了工
厂化大规模裂解青霉素C生产6一氨基青霉烷酸(6一APA)。自行构建的基因工程菌发酵生产头孢菌素C,
发酵单位提高到2800单位以上,已经广泛使用。7一ACA是半合成头孢霉素的母核,1997年进口额为4
亿元,用二步酶法将头孢菌素C转化和水解为7一ACA,已成功克隆出2种酶的基因工程菌,对CPC钠
盐转化率达73.4% ,7一ACA纯度达9o%以上。此外,还开发了几种抗生素,如:妥布霉素、利福霉素SV、丝裂霉素C、泰乐霉素等;尼克霉素X、宁南霉素、庆大霉素、农用抗生素66oB等。抗感染药物销售在全球仅
次于心血管药,居第二位,而我国抗感染药一直居第一位,在开放农村市场后尤为突出。随着人体抗药性
增强,新的抗菌要求将越来越迫切。
2.3 动、植物来源镧药’
这是传统制药的一个重要领域,除了药物还有生物制品、预防药品和营养品,目前该行业存在分离技
术落后、收率低、生产分散等问题。引人生物技术进行改进有了一些新进展,如:中药现代化中,对天然植物的基因、酶和生化、构效进行分析研究,用生物技术方法提取植物有效成分,用植物细胞反应器培养工厂化生产紫杉醇、银杏内酯、青蒿素、紫草宁、麻黄素等;用动物细胞反应器培养生产单克隆抗体、干扰素、生长激素、生长因子、酶等生物药物。
3 生物制药正在发展的领域
随着肥胖及老龄化问题的加剧,除心血管药物外,减肥降脂药、糖尿病药、抗老年痴呆症药成了畅销
药。随着生活节奏的加快,竞争的剧烈,形势的多变,世界主要国家精神病发病率迅速上升,已成为严重影
响人们生活质量的新问题,因此研发与生产心血管药、抗癌药、艾滋病药、糖尿病药、防老年痴呆症药及
精神病药成为重点。对于大多数城市而言,建立生物药物生产企业,
尚缺乏上游研究机构,但从战略考虑,需用一二个”五年计划”建立龙头研究机构、龙头开发机构和龙头生
物制药企业。教育部和国家计委批准36所高校建立的”国家生命科学与技术人才培养基地”提出的”四个
结合,四个创新,两个配套”的总体思路(即:上下游结合、产学研结合、国内外结合、不同学科交叉结合;体制创新、机制创新、模式创新;政策配套、投人配套)值得借鉴。
3.1基因组学和蛋白质组学
药物基因组学(pharmnacogenomics)是利用人类基因信息指导新药开发的一个领域,该领域是研究遗传
多样性的个体差异对用药的特异性,用已知的基因理论研究用药的个性化和进行优化药物的设计,在临床
上发现具有潜在效应式毒性的化合物,对市场上低效和高毒性药物通过药物基因组学加以改善。
人类基因组计划完成后,基因组学能为人类提供xuexicn.com
基因活性和疾病的相关性的有力证据,但实际上大部分疾病并不是因为基因改变所造成,且基因表达方式
错综复杂,同样一个基因在不同条件下,不同时期可能会起到完全不同的作用,这是基因组学无法回答
的, 因而产生了后基因组学和蛋白质组学(proteomics)。完成生命功能过程是:DNA-+mRNA_十蛋
白质,在此过程中一个基因可能编码出几个、几十个各异蛋白质。基因转录产生一个蛋白前体,再进行加
工、修饰成为活性蛋白,通过一系列的运输、定位才能发挥正常的生理作用,蛋白质组学是研究”一种基因
所表达的全套蛋白质”。通过对正常个体及病体个体的蛋白组比较分析,我们可以找到”疾病特异性的蛋
白质分子”成为新药设计的分子靶点。
3.2药物的筛选和组合化学
药物筛选是指从众多的化合物中挑选出具有生物活性的化合物过程,其中以特定的生物学指标为依
据找到的第一个化合物为先导化合物。新药筛选分两类:一是随机筛选(普筛),即从完全未知的化合物群中
寻找先导化合物;二是定向筛选,即根据已知的先导化合物定向设计新化合物以筛选出药效更好的化合
物。天然化合物、动植物、中药经验是我们进行药物筛选的有利条件。
组合化学(combinatorial chemistry)是把化学合成、
电脑设计、计算机技术结合为一体,能同时产生许多结构相关但变化有序的化合物,然后用高灵敏度的生
物方法对这些化合物同时进行筛选,从中确定具有生物活性的物质,再经结构测定,以期找到全新的
先导化合物。组合化学包括分子多样性化合物库的建立、群集筛选(分固、固/液两相),确认活性分子结构。
33 基因诊断和基因治疗
基因诊断主要是针对病原体、肿瘤和遗传病的基因检测,现代化城市的优生、疑难病(与基因及遗传相
关)的控制是先进的标志之一,有关产前诊断基本空白,由此起步建立基因诊断,在服务社会的同时积累
数据为基因治疗做好准备。基因治疗(gene therapy)是把功能基因导人病人体内使之表达,其表达产物一蛋白质发挥功能使疾病得以治疗。基因变异或缺陷可导致各种疾病,也可能遗传给后代。基因治疗是给基因
做一次手术,又称为“分子外科”。体细胞基因治疗是当前的研究主流。
3.4基因剔除、转基因动物和生物反应器
基因剔除gene knock out)是指对一个结构已知但功能未知的基因,从分子水平上设计实验,将该基
因去除(包括引人定点突变),然后从整体观察动物,推测相应的功能,其技术主要包括构建重组基因载体、
转人受体细胞核内、筛选已击中细胞,将细胞转人胚胎使其生长成为基因剔除的动物。
转基因动物是用实验导入方法使外源基因在染色体基因组内稳定整合,亦能遗传给后代的一类动
物。1974年美国学者首次用显微注射法获得了转基因小鼠,转基因动物已广泛用于基础研究、疾病动物
模型的建立、药用蛋白的生产、农业(转基因家畜的生产,如无毛鸡)等各个领域。
3.5 生物芯片和生街传感器
生物芯片是利用微电子、微机械、化学、物理技术、计算机技术、样品检测、分析过程连续化、集成化、
微型化。包括芯片实验室(Lab—on—a—chip)、基因芯片(DNAchip)、蛋白芯片(protein chip)、细胞芯片(cell
chip)、组织芯片等。生物芯片技术包括芯片方阵的结构、样品制备、生物分子反应和信号检测及分析,主要
用于疾病诊断、药物筛选、基因测序,此外在农业、食品监督、环境保护、司法鉴定等方面都将做出重大贡
献。
生物传感器具有检测专一、灵敏、响应快等特点,可用于许多生物产品代谢、中间产物的测定,可测定
非生物化学物质。生物传感器使用的酶和细胞可以反复使用。生物传感器利用酶、免疫系统、组织、细胞器
或完整细胞作为催化剂,制成固定化膜与物化仪器化学、热、光、声波)相连,将生理信号转变为物化信号
输出,可制备成微型传感器和多参数传感器。美国每年投人约l3亿美元用于生物传感器技术及产品开发研究。生物工程与计算机工程结合发展颇具工业前景。
3.6 组织工程和器官移植
组织工程是应用生物学和工程学原理,研制和开发能够修复和改善组织损伤或缺失功能的人造组织
或器官的一门新兴学科。软骨、骨、肌腱、皮肤等组织再造成功,血管、气管等复合组织再生,胰、肝脏等组织再生研究取得不同程度进展,其他组织如输尿管、尿道、食管、小肠、肾脏、血管和血细胞等组织工程也取得了某些进展。
3.7 药物新拊型
治疗、预防和诊断用的药物都以一定的剂型服务于人类,权威的观点认为”提供新型的药物传输方法
与提供新药几乎同等重要”。药物必须制成一定的剂型,以制剂的形式应用于治疗、预防或诊断,而制剂的xuexicn.com
4 医1l5 匕工
有效性、安全性、合理性和精密性等都反映了医药的水平,决定了用药的效果。提高药物的疗效、降低药物
的毒副作用和减少药源性疾病,对药物制剂不断提出了更高的要求,药物的新剂型和新制剂技术也正发挥
愈来愈大的作用。
4 生物制药的产业化问题
由于欧美等发达国家药品市场渐趋饱和,加之目前一些受专利保护的畅销药物专利期将至,以及新的专利药物开发速度缓慢等原因,国际药品市场结构发生了十大变化:生物技术药物异军突起;通用名药品
(专利期已过的药品)在处方药品中的销售额比例激增,远高于世界整个制药工业的平均年增长速度;非
处方药(OTC)的增长速度也不断加快;在药品开发方面,胆固醇控制、充血性心力衰竭、精神分裂症、老年
记忆衰退、老年性痴呆症、糖尿病、艾滋病以及各种癌症等治疗领域,研究开发速度加快,市场前景广阔;在药物制剂和剂型方面,透皮吸收、控缓释药物制剂前景广阔;为减少住院病人,缓解住院病床负担,节约医疗费用,将住院治疗改为门诊治疗的新药不断面市;老年病及妇女儿童用药的市场发展迅速;预防性药物、保健、营养滋补药的发展将持续升温;天然药物发展潜力巨大;新药研究开发的难度越来越大。
生物制药具有高投入、高效益、高风险、长周期的特征,一个生物药品,前期开发需投入大的资金、技
术、人力,并历经数年。药品的审批、临床试验也要数年,所以生物药品的成功率仅为5%-10%。但与传统
制药相比,又有便于大规模生产、利润高、生产工艺简单、人力投入少、无污染、生产周期短等优点,新药一旦开发成功利润巨大。据Ernst-yong公司分析,有0o种生物技术新药处于后期临床实验阶段,到2007年将有240个新药上市。基因工程药物开发和产业化有以下几个问题需
特别重视:
(1)选择好项目
新生物技术商品化竞争剧烈,因此除人类基因组计划中部分成果无专利外,所有新发现均申请了专
利,如何获得专利的使用权,是新药开发必须首先研究的;其次是市场评估,有的基因药物适于全世界,有
的只能适用于某些区域,对企业而言,只有可掌握的市场才有意义;三是项目的可行性,包括成熟程度(有
药证不一定代表成熟)、是否能工业化、工艺成本是否低以及环保问题等,也要考虑接受后的再开发投入。
基因工程药物的发展方向:
①开发针对神经系统、肿瘤、心血管系统、艾滋病及免疫缺陷等重大疾病的多肽、蛋白质和核酸等新生
物技术产品。此方面开发重点将主要是干扰素、生长激素与T-PA等。
②选择一批市场前景好的生物技术产品及疫苗、诊断用单克隆抗体进行开发,我国在这方面已有一定
基础,开发重点是乙肝基因疫苗与单克隆抗体诊断试剂。
③开发靶向药物主要是开发抗肿瘤药物。目前治
疗肿瘤药物存在一个”敌我不分”的问题,在杀死癌细胞的同时,也杀死正常细胞。导向治疗就是针对这个
问题提出来的,所谓导向治疗就是利用抗体寻找靶标,如同导弹的导航器,把药物准确引入病灶,而不伤
及其他组织和细胞。
④人源化的单克隆抗体的研究开发。抗体可以对抗各种病原体,亦可作为导向器,但目前的单克隆抗
体多为鼠源抗体,注入人体后会产生抗体(抗抗体)或激发免疫反应。目前国外已研究噬菌体抗体技术、嵌
合抗体技术、基因工程抗体技术以解决人源化抗体问题。
⑤血液替代品的研究与开发仍然占重要地位。血液制品是采用大批混合的人体血浆制成的,由于人血
难免被各种病原体所污染,如艾滋病病毒及乙肝病毒等,通过输血而使患者感染艾滋病或乙型肝炎的案例
时有发生,因此利用基因工程开发血液替代品引人注目。
(2)理好t、中、下游的关系
人类基因组计划意义巨大,影响深远,随着”人类基因组计划”初具成果,一个更加令人振奋的后基因组计
划的蛋白质工程研究时代即将到来。首先得益的是服务于人类健康的预防、治疗药物与服务。基因工程药
物将会蓬勃发展,但必须处理好上、中、下游的关系。
(3)建立好先进的工程技术平台
①药物筛选平台~ 新药的发现;②药物中试转化平台;③ 动物实验平台。
(4)加强生物药物开发中的生化工程技术保证人类健康的诊断和治疗新药的发现与制备
就是通过生物大分子的相互作用与识别的研究,通过外源药物与外场作用及生物信息的传递与调控,进行有效合成和生物转化,将发现的有用活性物质经制备、提取、分离和纯化获得有益于人类健康的产品。
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(5)智能化的生化过程工程
生化工程的研究包括基础生物反应的模拟,生物表面和界面,传质、传热、动量传递、信号分子传输和
反应,复杂生物系统的工程分析等。生物化工朝智能化工的方向努力,应主动吸收现代物理、数学、生物
学、计算机、信息学等最新成就。智能化工是针对广义化工过程,精心设计新产品及其反应、分离提高选择
性和过程调优控制,利用现代计算机、智能仪器、系统工程等新技术,密切组合计算机控制、有关模型和专
家系统、局部检测点和执行器,使传统化工实现微型化、模块化和非集中化。即通过对化工过程多尺度研
究集成和智能操作,以解决物质转化过程中宏观层次的工程与技术中的科学问题。
(6)充分发挥国家生化工程中心的桥粱和孵化器作用
国家计委和国家科技部抽出一部分资金建立中
游(中试放大和工程化)研发机构一国家工程技术中
心。1996年科技部在北京、上海、南京、深圳分别建立
生物技术产业孵化器一国家生化工程技术研究中心。深圳国家生化中心针对国内外基因工程药物成熟的实验室成果争夺激烈并要价极高,进行的中试放大试验的改进工作量大等因素,运用中心的设备和人才条
件,建立起基因工程实验室进行的源头项目研究工作,即节省了大量资金,又充分发挥了现有设备的潜
力,更加速了项目开发的速度,有利于赶上国际先进水平和市场的需求,也有利于中心的发展。
(7)发展CliO服务产业
对于生物技术以及制药公司来说,把新药推向市场并不容易。一个典型新药申请至少需要4000例临
床试验,有时需要进行多达50项不同的试验。由于候选药物数目愈来愈多,公司的负担不断增加,为了减少每个药物上市时间上的压力,许多生物技术和制药公司开始整合外部资源进行药物开发。委托研究机构
(Contract Research Organization,CRO)具有生物技术及制药公司所需要的特殊专长,全球化、高质量的临床
试验管理能力,可以满足这些公司对新药上市时间上的要求。CRO主要面对医药、生物技术公司,提供与
药物开发有关的各种专业服务。现已扩展到前期药物先导化合物的发现,一直到新药上市后的一系列服
务。如药物发现、临床前研究、药物基因组学、I~Ⅲ期临床、信息学、临床文件、政策法规咨询、生产和包装、推广、市场、产品发布和销售支持、药物经济学以及商
业咨询等。主要参考文献
1.河北化工。2004(4):1-5
2.现代化工,2004(6):1
3.精细与专用化学品,2004,12(2):1-3
8. 哪个会写生物论文啊....
[思路分析]
怎样撰写生物科技小论文
一、 选择课题
选择课题(题目)要注意“实用性”、“可行性”和“创造性”。
“实用性”就是选择的课题要在生产、生活或科学上有一定的实用价值,即研究成果有可能进行移植应用,为人类服务,在科学上有一定的价值。
“可行性”就是要从实际出发,也就是要从我们的知识基础和人力、现有的实验条件和经费条件来确定课题,是经过努力可以达到的目标。学生搞小论文,选题时宜“小”,切忌“大”而“全”。
“创造性”就是选择的课题要新颖,有新的设想,在研究的方法上有所创新,不要简单地重复别人已经做过的实验。
二、 研究方法
课题确定后,就要选用确当的研究方法来完成课题。研究方法主要有考察法(调查法)、观察法和实验法三种。
考察法就是调查某一地区的一些生物在组成、数量和分布上的规律性,像昆虫种类、某些鸟兽的种类及数量变化、药用植物、环保中抗污染植物和指示植物的调查……,这些调查结果有可能被有关部门采纳,发挥出一定的社会效益和经济效益。这种研究方法花钱少,不需要复杂的仪器和设备,一般的学校都可以进行。
观察法就是对某种生物的部分个体进行细致的观察,以了解其生活习性和生长发育的规律性。在研究过程中,被观察的对象要有一定的数量,因为如果只对某一个体进行观察,会产生偶然性,得出的结论可能不具有普遍性和代表性。还要注意进行重复的观察,可以多设几个观察点同时进行,以得出科学的结论。在观察的同时,如能注意采集,制作出生活史标本,则效果更好。
考察法和观察法一般都是在不改变生物的环境条件下进行的,而实验法则是人工改变环境中的某个因素(如食物、温度、光照等),观察对有机体所产生的影响,找出其规律性。
实验的方法要注意科学性。例如,选择“不同饲料对蟾蜍蝌蚪发育的影响”的课题,在实验时,可以分动物性饲料、植物性饲料和混合饲料三个组。饲养过程中,三个组在实验中只允许喂蝌蚪的饲料不同,其他的条件,例如:蝌蚪的来源和大小、容器、水质、水温、光照……都要求尽量相同,以避免其他因素影响实验结果的科学性。饲养的蝌蚪要有一定的数量,每组20条左右。数量太少,实验结果容易产生偶然性,说明不了问题;数量太多,又会给饲养和观察带来问题。
三、 撰写“小论文”
“小论文”是同学们自己研究“成果”的小结,因此写作时,可以以第一人称“我”或“我们”来进行叙述。“小论文”一般包括:①题目。论文的题目要求简洁、新颖,吸引读者。②引言。在文章的开头,可以写一篇简单的引言,说明进行该项研究的目的,作者是怎样想到要开展这方面研究工作的等等。③材料和方法。要写清楚考察和观察的对象,实验的材料、材料的来源、研究方法以及所用的仪器设备等等。④结果。结果是论文的论据部分,如有可能则最好用数据的形式表示,整理成表格;如能进一步画成曲线图,则更加形象,有说服力。⑤讨论。讨论是论文的论证和论点部分。是在分析所得到的数据后,得出科学的结论,也就是论点,并在理论上加以说明。⑥结束语及参考文献。可以谈谈该项研究的实用价值;有的还可谈谈该研究的不足之处,注明参考文献。