(完整版)生物工程的发展简史
生物工程发展
生物工程发展近年来,随着科学技术的迅猛发展,生物工程作为一个新兴的交叉学科,得到了广泛的关注和追捧。
生物工程涉及到生物学、工程学和其他相关领域的知识,旨在利用生物体的特性和生物技术的应用,为人类社会带来许多重要的创新和突破。
本文将探讨生物工程的发展历程、应用领域以及面临的挑战和前景。
一、生物工程的发展历程生物工程作为一门学科的发展可以追溯到20世纪初,当时科学家们开始利用微生物进行染料、酶和酒精的生产。
随着基因工程技术的崛起,生物工程迅速发展起来。
1973年,科学家们首次成功将人类基因DNA导入到大肠杆菌细胞中,开启了基因工程的新篇章。
此后,生物工程在医学、农业、环境保护等领域的应用不断扩展,为人类社会带来了巨大的变革。
二、生物工程的应用领域1. 医学领域生物工程在医学领域的应用是最为广泛和重要的。
通过基因工程技术,人们可以研发新药物,治疗癌症、糖尿病和遗传性疾病等。
此外,生物工程还可以用于组织和器官的修复与再生,为病人提供更有效的治疗选择。
2. 农业领域生物工程在农业领域的应用能够提高作物的产量和质量,改善作物的抗病虫害能力。
通过转基因技术,人们可以为作物增加特定的基因,使其具备耐盐碱、耐干旱或者耐病虫害的能力。
这不仅可以促进农产品的生产,还能够减少农药的使用,保护环境。
3. 环境保护领域生物工程可以应用于环境保护领域,处理废水、处理固体废物和恢复受污染的土地等。
利用生物工程技术,可以开发新型的生物材料,用于吸附和分解有害物质,使废水和废物得到有效处理,减少对环境的污染。
三、生物工程面临的挑战和前景1. 道德和伦理问题生物工程的发展也伴随着一系列的道德和伦理问题。
例如,基因编辑技术的应用是否会引发道德和伦理上的争议?如何平衡科学进步与伦理底线之间的关系,仍然是一个需要深入探讨的问题。
2. 安全问题和风险评估基因编辑技术的应用给社会带来了许多机遇,同时也带来了安全问题和风险。
科学家们需要进行全面的风险评估,确保生物工程技术的应用是安全可行的,不会对人类和环境造成不可逆转的损害。
生物工程的发展历史
1.2 生物工程的发展历史与一般所理解的生物工程是一门新学科不同的是,而是认为在现实中可以探寻其发展历史。
事实上,在现代生物技术体系中,生物工程的发展经历了四个主要的发展阶段。
食品与饮料的生物技术生产众所周知,像烤面包、啤酒与葡萄酒酿造已经有几千年的历史;当人们从创世纪中认识葡萄酒的时候,公元前6000,苏美尔人与巴比伦人就喝上了啤酒;公元前4000,古埃及人就开始烤发酵面包。
直到17世纪,经过列文虎克的系统阐述,人们才认识到,这些生物过程都是由有生命的生物体,酵母所影响的。
对这些小生物发酵能力的最确凿的证明来自1857-1876年巴斯得所进行的开创性研究,他被认为是生物工程的始祖。
其他基于微生物的过程,像奶制品的发酵生产如干酪和酸乳酪及各种新食品的生产如酱油和豆豉等都同样有着悠久的发展历史。
就连蘑菇培养在日本也有几百年的历史了,有300年历史的Agarius蘑菇现在在温带已经有广泛养殖。
所不能确定的是,这些微生物活动是偶然的发现还是通过直观实验所观察到的,但是,它们的后继发展成为了人类利用生物体重要的生命活动来满足自身需求的早期例证。
最近,这样的生物过程更加依赖于先进的技术,它们对于世界经济的贡献已远远超出了它们不足为道的起源。
有菌条件下的生物技术 19世纪末,经过生物发酵而生产的很多的重要工业化合物如乙醇、乙酸、有机酸、丁醇和丙酮被释放到环境中;对污染微生物的控制通过谨慎的生态环境操作来进行,而不是通过复杂的工程技术操作。
尽管如此,随着石油时代的来临,这些化合物可从石油生产的副产品中以低成本进行生产,因此,进行这类化合物生产的工业就处于岌岌可危的境地。
近年来,石油价格的上涨导致了对这些早期发酵工艺的重新审视,与前面所讲的食品发酵技术相比,这类发酵工艺相对简单而且可进行大规模操作生产。
其它关于有菌生物技术的典型例子有废水处理和都市固体垃圾堆肥。
长期以来,人们利用微生物来分解和去除生活污水中的有毒物质,及像化工业产生的小部分工业毒害垃圾。
生物工程领域的发展及应用前景
生物工程领域的发展及应用前景近年来,生物工程领域得到了广泛的关注和重视,其在医疗、农业、环境等多个领域都有着广泛的应用和前景。
本文将从生物工程的发展历程、技术应用及未来前景三个方面来探讨生物工程领域的发展及应用前景。
一、生物工程的发展历程生物工程源于1960年代,当时人们开始对生物体的基因、细胞、组织进行研究和应用。
1970年代,随着分子生物学和生物化学等基础学科的发展,生物工程开始步入快速发展期。
1980年代,生物技术产业开始逐渐兴起,随之出现了许多生物技术公司。
1990年代,随着基因组计划的启动,同时再加上纳米技术的发展,生物技术得到了飞速的发展。
到了21世纪,生物技术已经广泛应用,并成为新兴产业之一。
二、生物工程技术应用A. 检测和诊断:现代生物工程技术已经能够快速、准确的诊断疾病。
例如PCR技术、基因芯片技术、酶联免疫吸附检测技术等。
B. 药物研发:生物工程技术在药物研发方面也有着广泛的应用。
例如生物合成和克隆技术可用于生产各种药物,如重组人蛋白、基因工程疫苗等。
C. 农业生产:生物工程技术在农业生产方面有很大的应用潜力。
例如转基因农作物技术,用于提高农作物的耐病性、抗虫性、产量等。
同时,生物工程技术还可用于影响牲畜生产和改良珍稀物种。
D. 生态环保:生物工程技术在环境保护和污染物处理方面也有不可或缺的作用。
例如,水质净化、废弃物处置、能源开发和自然资源保护等。
三、生物工程未来前景A. 个性化医疗:随着基因组计划的启动,个性化医疗也即将进入一个新的里程碑。
通过基因分析和基因工程技术,生物工程技术可以实现精准医疗。
B. 农业生产:转基因技术将成为未来解决全球饥饿的关键所在。
此外,其他领域的生物技术,例如纳米技术、系统生物学和合成生物学等,也为农业生产提供了许多新的研究空间。
C. 环保领域:在未来,生物工程技术将应用于气候变化、清洁能源和资源保护等方面。
同时,新型生物物质技术也可以用于制备生物燃料、生物塑料等,推进可持续的生产。
生物工程技术的历史演变
生物工程技术的历史演变生物工程技术的历史可以追溯到古代,人类利用自然界的生物资源进行实践探索,例如农业的发展与动植物的驯化。
然而,现代生物工程技术的突飞猛进与跨越式发展主要发生在近几十年。
1. 前现代时期的生物工程技术在前现代时期,尽管人们没有对生物工程技术有明确的认知,但是人类已经开始利用遗传性状进行育种。
世界各地的农民通过选择繁殖最有利的动植物,来改良他们的品种。
例如,古埃及人通过驯化和培育来改进小麦品种。
然而,由于对基因和遗传原理的认识有限,这些实践是基于经验和观察进行的。
2. 生物技术的现代起步(20世纪初)20世纪初,生物学的发现以及对基因的进一步了解推动了生物工程技术的现代起步。
在这一时期,科学家开始深入研究并提取细胞的基本单位,包括DNA和蛋白质。
例如,1953年,詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克提出了DNA的双螺旋结构。
这项突破性的研究为后来的生物工程技术奠定了基础。
3. 基因工程的崛起(1970年代)20世纪70年代,基因工程的崛起标志着生物工程技术迈向了一个新的阶段。
科学家们开始构建基因库并进行基因重组,通过将来自不同物种的基因组合在一起,创建具有新功能的重组DNA。
1973年,斯坦利·科恩和赫伯特·J·鲍尔纳提出了基因重组技术,这使得人们能够将外源基因插入到宿主生物的基因组中。
随着基因工程的发展,许多重要的突破达到了:- 1975年,科学家开始使用限制性内切酶,这是一种能够切割DNA 的酶,用于DNA分子的识别和处理。
- 1977年,弗雷德里克·桑格提出了DNA测序技术,这项技术能够确定DNA中的碱基序列。
- 1983年,考纳·伯图拉和杨恩·伍德曼首次提出了聚合酶链式反应(PCR)技术,该技术能够在短时间内扩增DNA片段。
这些重要的技术突破为基因工程的研究提供了强有力的工具,同时也对医学、农业和环境等领域带来了深远的影响。
生物工程概述
疫苗
干细胞与组织工程
胚胎干细胞的多能性为发育生物学和医学提供了很多可能的应用,但是 提取干细胞通常会毁坏胚胎,这项研究引发了生物伦理的激烈讨论。 2006年,日本研究人员报告一个能避开人体胚胎干细胞实际与伦理问题。 他们将4个基因(Oct4, Sox2, Klf4 和c-Myc)导入在培养皿中生长的小鼠 尾部细胞,得到了外表和作用与干细胞十分相似的新细胞—iPS细胞(诱
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 1928年
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
生物工程概论
享学课堂
1.生物工程发展历史
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。
公元前2300年, 埃及人酿造啤酒 (左图) 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
发酵工程
基因工程
酶
酶工程 产品
动植物个体或细胞
细胞工程
优良动植物品种
生物工程主要领域之间相互关系示意图
生物工程的特点 [高效性和经济性]: 基因工程应用举例 与医药卫生 (1)生产基因工程药品 ①优点:高质量、低成本 ②举例:胰岛素、干扰素、 乙肝疫苗等 (2)用于环境监测:用DNA探针可检测饮水中病毒的含量 ①方法:使用一 个特定的DNA片段制成探针,与被检测的病毒DNA杂交,从而把病毒检测 出来。 ②特点:快速、灵敏 (3)基因治疗 ①含义:把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中,达到 治疗疾病的目的。 ②举例:半乳糖血症(病因、研究成果) ③发展前景: 许多遗传病及疑难病症将被人类征服。 细胞工程作为科学研究的一种手段,已经渗入到生物工程的各个方面,成为 必不可少的配套技术。在农林、园艺和医学等领域中,细胞工程正在为人类 做出巨大的贡献。利用细胞工程技术进行作物育种,是迄今人类受益最多的 一个方面。我国在这一领域已达到世界先进水平,以花药单倍体育种途径, 培育出的水稻品种或品系有近百个,小麦有30个左右。其中河南省农科院培 育的小麦新品种,具有抗倒伏、抗锈病、抗白粉病等优良性状。 [清洁和低耗][强调技术设计][可遗传和可扩散] [对人类伦理道德观念有影响]
生物工程行业历史简介资料
生物工程行业历史简介资料生物工程行业历史简介资料引言生物工程是一门综合了生物学、化学、工程学和计算机科学的学科,它通过利用生物系统的特性和生物技术的手段,进行生物材料、生物产品和生物过程的研究和应用。
本文将为您介绍生物工程行业的历史发展过程。
起源与发展生物工程的起源可以追溯到20世纪初的基因学研究。
生物学家发现,通过改变生物体的遗传信息,可以导致生物体在形态、生理和生化特性上的变化。
随着科学技术的进步,人们开始探索如何利用这些遗传信息,使生物体更好地满足人类的需求。
在20世纪中叶,随着DNA结构的解析和分子生物学的发展,生物工程领域开始迅速发展。
1973年,美国科学家斯坦利·科恩和赫伯特·博耶尔首次成功实现了DNA的重组。
这一突破为基因工程的研究奠定了基础,为生物工程行业的发展打开了大门。
基因工程的突破随着基因工程技术的发展,科学家们开始尝试通过改变生物体的基因组来实现一系列目标。
例如,利用基因工程技术,科学家们成功地研制出了一些用于生产药物和化学品的转基因生物,如人胰岛素和重组干扰素。
此外,基因工程还催生了农业领域的革命。
转基因作物的研发和推广使得农作物的抗病虫性能得到大幅提升,从而提高了农作物的产量和质量。
然而,转基因作物也引发了一系列的争议,涉及到环境影响、食品安全等问题,需要人们进行深入的研究和讨论。
生物医药领域的发展生物技术的进步也在医药领域取得了突破。
通过生物工程技术,科学家们成功研制出了许多重要的生物医药产品,如重组人胰岛素、抗体药物和基因治疗产品。
这些产品在治疗疾病和改善人类健康方面发挥了重要作用。
除了传统的生物药物,生物工程技术还推动了个性化医疗的发展。
通过基因测序技术,医生可以根据患者的基因组信息,为其设计个性化的治疗方案。
这一创新为医学领域带来了巨大的变革,并为重大疾病的治疗提供了新的思路和方法。
环境保护与生物工程生物工程在环境保护领域也有着广泛的应用。
生物工程技术的发展历程及今后趋势
生物工程技术的发展历程及今后趋势生物工程技术是一个涉及生物学、化学、工程学等多个学科的交叉领域,它运用现代科学技术手段,研究利用生物体的各种细胞组织、分子等进行创新设计和工程构建,以达到改善人类生活质量和保障健康的目的。
自20世纪50年代以来,随着科学技术的不断改进和发展,生物工程技术在基础研究、医药、农业、环保等领域都取得了重大的成就。
1.基础研究领域在基础研究领域,生物工程技术的应用范围非常广泛,比如通过克隆技术来研究暴露于环境污染中的生态系统中的有机物物质转移和生物降解过程;基于基因工程技术,将外源基因导入到研究对象里,以探究特定基因对生长发育、生产物质的调控作用,使得科学家更深入地了解了细胞、分子等内部结构构成及其功能特性,同时也为其他领域的应用奠定了基础。
2.医药领域生物工程技术在医药领域尤为重要,它作为冶疗手段,可以大大增加许多疾病的治疗可能性,并能提供新药物的研发途径。
例如,人类胰岛素的高效生产就是源于生物工程技术提供的制备途径,生产的胰岛素通过内泌系统实现高效的分泌和贮存,最大程度地增加体内糖代谢的调节能力,减少了糖尿病患者日常注射的次数和痛苦感。
3.农业领域生物工程技术在农业领域的应用也是十分广泛的。
利用生物工程技术,人类创造出了各种转基因作物,以实现农业生产的经济效益、环保效益和社会效益的多重目标。
常见的转基因作物有玉米、大豆等,这些植物常常会加入外源基因来提高其抗病、抗虫的能力,增加产量、提高品质,同时也能减少农药使用量,减轻环境污染。
虽然存在潜在的不确定风险,但是一个健康的生态系统需要可持续性发展,生物技术的进一步发展可助力提高农业产值以及集中粮食生产力。
4.环保领域环境污染是现代社会面临的一种严重问题,它会带来深远的生态影响和环境变化,影响着人们的生存和健康。
生物工程技术能够为环保领域提供创新设计的解决方案。
通过应用生物化学和化学工程原理,生物工程技术不仅能够处理环境中的污染物,还可以实现将细菌采集到对应区域的生态环境中,利用微生物生理学和信号传导等方法来实现污染物的降解,让我们的环境得以保护和净化。
生物工程概述
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 1928年
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
综合利用
工业酶制剂是重要的大宗发酵产品,也是实现绿色化 学的重要工具。是基因工程、蛋白质工程、发酵工程的融 合。 例如:碱性甘露聚糖酶(水解纤维素)的高表达与产业开发 1
完成高温、酸性 、碱性、以及耐 盐碱的甘露聚糖 酶、纤维素酶、 淀粉酶、葡萄糖 苷酶等多种极端 酶产生菌的分离 ,获得146株极 端微生物;
导性多功能干细胞)。
2008年,科学家们用基因技术彻底消除细胞的发育“记忆”,从而使其 回到原始胚胎状态,这就是细胞重编程(reprogramming cell),被 Science杂志评为2008年十大科学进展之首。
我国干细胞研究于2009年在iPS细胞(研究、重大疾病干细胞治疗 技术与产品研发等领域取得了多项学术界广泛认可的重大成果。
生物工程 细胞工程
基因工程
综合性应用
发酵工程Biblioteka 酶工程生物反 应器工程
生物工程,一般认为是以生物学(特别是其中的微生物学、遗 传学、生物化学和细胞学)的理论和技术为基础,结合化工、机械、 电子计算机等现代工程技术,充分运用分子生物学的最新成就, 自觉地操纵遗传物质,定向地改造生物或其功能,短期内创造出 具有超远缘性状的新物种,再通过合适的生物反应器对这类“工 程菌”或“工程细胞株”进行大规模的培养,以生产大量有用代 谢产物或发挥它们独特生理功能一门新兴技术。
生物工程技术发展史及趋势
生物工程技术发展史及趋势生物工程技术是近年来发展迅速的一门学科,它是指应用生物学、化学、物理学等相关学科的原理和方法,利用生物系统的功能和特性,通过改造寄主基因组的方式,对生命体进行有针对性的改良和利用。
生物工程技术的应用范围非常广泛,涵盖从农业、医学到环保等多个领域,成为当今科技发展的一大热点。
生物工程技术的起源可以追溯到20世纪初,在那个时期,科学家们开始研究基因的结构和功能。
1953年,科学家沃森和克里克提出了DNA的双螺旋结构,这一发现开辟了基因研究的新纪元。
60年代,制造DNA的化学合成技术问世,打开了基因工程的大门。
70年代,人类第一次成功制造出了重组DNA分子,开辟了基因工程的新领域。
随着基因工程技术的逐步完善和需求的增加,生物工程技术逐渐崭露头角。
1980年,美国成立了第一家生物技术公司——基因工程公司,引发了全球范围内生物工程技术的发展。
1982年,波尔斯塔因成功地应用基因工程技术制造了世界上第一份重组人类胰岛素,开创了生物医学领域的新时代。
此后,生物工程技术在药品、食品、农业和环保等方面取得了重大的突破,并成为现代化产业中的重要组成部分。
在生物工程技术的发展史上,有几个重要的里程碑事件:1. 1973年,人类第一次制造出重组DNA分子。
2. 1982年,波尔斯塔因成功合成重组人类胰岛素。
3. 1983年,表达人类细胞因子IL-2。
4. 1995年,人类第一次克隆一只绵羊——多利。
5. 1996年,人类第一次制造出马陆速凝素。
6. 1999年,人类第一次合成出乙酰酪氨酸。
7. 2008年,科学家们制造出了第一个抗类风湿药物。
通过对这些重要事件的回顾,我们可以看出生物工程技术的发展在逐步加速。
从最初的重组DNA分子到目前的基因编辑技术(如CRISPR-Cas9),生物工程技术不断地刷新着我们对科技的认知和对未来的预期。
那么,生物工程技术未来的发展趋势会是怎样的呢?首先,基因编辑技术将会成为生物领域的重要工具。
生物工程的发展简史
生物工程的发展简史1 第一章绪论第一节生物工程的发展简史按照生物工程的定义.人类对生物工程的实践可迫溯到远古原始人类生活期间.为此,可把生物工程的发展分成三个时期: ①传统生物技术时期;②近代生物工程的形成和发展时期;③现代生物工程时期。
一、传统生物技术时期生物工程不是一门新学科,它是从传统生物技术发展来的。
传统生物技术应该说从史前时代起就一直为人们所开发和利用并造福于人类.在西方,苏美尔人和巴比伦人在公元前6000年就已开始啤酒发酵。
古埃及人则在公元前4000 年就开始用经发酵的面团制作面包,在公元前20 世纪时已掌握了用裸麦制作“啤酒”的技巧。
公元前25 世纪古巴尔于人开始制作酸奶;公元前20 世纪古亚述人已会用葡萄酿酒(葡萄实际上沾有酵母)。
公元前17 世纪古西班牙人曾用类似目前细菌浸取铜矿的方法获取铜。
在石器时代后期,我国人民就会利用谷物造酒,这是最早的发酵技术。
荷兰人詹生(Z. Janssen于1590年制作了世界上最早的显微镜,其后1665 年英国的胡克(R. Hooke) 也制作了显微镜,但都因放大倍数有限而无法观察到细菌和酵母。
但胡克却观察到了霉菌,还观察到了植物切片中存在胞粒状物质,因而把它称为细胞(cell),此名称一直沿用至今。
1676年,荷兰人列文虎克(Leeuwen Hoe幻用自磨的镜片制作显微镜,其放大倍数可近300 倍,并观察和描绘了杆菌、球菌、螺旋菌等微生物的图像,为人类进一步了解和研究微生物创造了条件.并为近代生物技术时期的降临做出了重大贡献。
1838年德国的施莱登(M —J. Schlwiden)和施旺(T. Schwan)共同ON明了细胞是动植物的基本单位,因而成为细胞学的奠基人;1855 年微耳和R. Virchow 发现了新细胞是从原有细胞分离而形成的,即新细胞来自老细胞的事实;1858年托劳贝(Trauhe)提出了发醉是靠酶的作用进行的概念;1859年英国的达尔文《C. R. delvan)撰写了《物种起惊》一书,提出了以自然选择为基础的进化学说,并指出生命的基础是物质。
生物工程简介
编辑本段
主要课程
高等数学、线性代数、无机化学与化学分析、植物组织培养技术、有机化学、生物化学、化工原理、生化工程、微生物学、细胞生物学、遗传学、分子生物学、基因工程、细胞工程、蛋白质工程、微生物工程、生物工程下游技术、发酵工程设备、概率论与数理统计、动物生理学、生态学等。
在控制和消灭传染病方面,接种预防生物制品效果显著,在公共卫生措施方面收益最佳,这不仅是一个国家或地区,而且是世界性的措施。世界卫生组织(WHO)1966年发表宣言,提出10年内全球消灭天花,1980年正式宣布天花在地球上被消灭。1978年 WHO又作出扩大免疫规划(EPI),目的是对全球儿童实施免疫。EPI是用四种疫苗预防六种疾病,即卡介苗预防结核病;麻疹活疫苗预防麻疹;脊髓灰质炎疫苗预防脊髓灰质炎;百白破三联预防百日咳、白喉和破伤风,有计划地从儿童开始,使世界儿童都得到免疫。1981年,中国响应WHO的号召,实行计划免疫,按要求用国产四种疫苗预防六种疾病。1988年以省为单位达到了85%的疫苗接种覆盖率。1990年以县为单位,儿童达到85%的接种覆盖率。诊断制剂品种的增多和方法的改进,促进了试验诊断水平的提高;现已应用到血清流行病学以及疾病的监测。中国生产血液制剂已有30多年的历史,品种在逐年增加。
主要实践性教学环节:包括教学实习、生产实习和毕业论文(设计等,一般安排10-20周。
修业年限:四年 学、生物信息技术、生物科学与生物技术、动植物检疫、生物化学与分子生物学、医学信息学、植物生物技术、动物生物技术、生物安全、计算生物学、化学生物学、合成生物学
生物技术的发展历程与趋势
生物技术的发展历程与趋势简介生物技术是指利用生物学科学的原理和方法来应用于各个领域,以解决问题和提高生活质量的技术。
随着科学技术的发展,生物技术也不断取得了巨大的进步和突破。
本文将探讨生物技术的发展历程以及未来的趋势。
发展历程生物技术的发展可以追溯到几千年前人类开始利用生物资源进行食品加工和农业生产。
然而,真正的生物技术的突破是在20世纪中叶以后。
以下是生物技术的主要发展历程:1. 基因工程:20世纪70年代,科学家们首次成功地将特定基因转移到其他生物体中,从而开启了基因工程的时代。
这一突破使得人类可以改变生物体的遗传特性,例如生产转基因作物和合成人类蛋白。
2. DNA测序技术:20世纪90年代,人类基因组计划的实施推动了DNA测序技术的发展。
科学家们成功地解读了人类基因组的序列,进一步加深了对基因结构和功能的理解。
3. 基因编辑技术:近年来,基因编辑技术的快速发展引起了广泛的关注。
例如CRISPR-Cas9技术的出现使得基因编辑变得更加精准和高效,为基因治疗和疾病研究提供了重要工具。
趋势展望生物技术的发展趋势将继续以以下方面为主:1. 生物药物的发展:生物技术可应用于生物药物的研发和生产。
随着对疾病原理和治疗方法的不断深入研究,越来越多的生物药物将会被开发出来,并广泛应用于临床。
2. 农业领域的创新:基因编辑技术的应用将进一步提高农作物的产量和品质。
遗传改良和抗病种植将有助于解决全球粮食安全和农作物疾病的问题。
3. 环境保护与能源开发:生物技术可应用于环境污染治理和可再生能源的研发。
生物降解技术和生物能源的利用将有助于减少对环境的负面影响。
4. 人类健康研究:基因编辑技术和个体基因组测序技术的发展将加速疾病的早期诊断和个体化治疗。
定制化药物和个性化医疗将成为未来的发展方向。
总结生物技术的发展历程与趋势显示了其在各个领域中的巨大潜力。
从基因工程到基因编辑,生物技术不断突破和创新,为人们的生活和科学研究带来了巨大的影响。
生物工程的历史与发展
生物工程的历史与发展近年来,随着科技的不断进步,生物工程领域取得了巨大的发展和突破。
从种子育苗到基因编辑,生物工程已经在多个领域发挥着重要作用。
本文将探讨生物工程的历史和发展,并展望未来可能的前景。
一、起源与发展生物工程的历史可以追溯到古代,当时人们就开始探索生物的一些基本原理。
例如,中国古代农民通过选育优质作物种子,实际上已经在进行简单的生物工程。
然而,直到20世纪的科学和技术革命,生物工程才真正迈入了现代化阶段。
二、基因工程的崛起在20世纪后半叶,基因工程成为了生物工程领域的核心。
科学家们发现,通过对生物体的基因进行定向的改变,可以产生诸如高产量农作物、抗病动物等优势品种。
这一突破引起了全球范围内的热议和关注。
通过基因工程,人们可以将有益的基因从一种生物体中提取出来,然后将其转移到另一种生物体中,以改变其特性。
例如,将生产某种特定物质的基因从植物转移到细菌中,可以通过细菌的发酵过程来大量生产这种物质。
这一技术被广泛应用于制药工业和农业领域。
三、生物医药领域的进展生物工程在医药领域的广泛应用是其最受关注和探索的方面之一。
通过基因工程,科学家们已经成功生产出一些重要的生物药物,如胰岛素和生长激素。
这些药物的研发和生产不仅提高了药物的疗效,还大大减少了传统药品的副作用。
此外,通过基因编辑技术,科学家们还可以对人类基因进行修改,以治疗一些遗传性疾病。
例如,通过修复引起遗传性失明的基因突变,科学家们已经成功地治愈了一些患有遗传性视力障碍的患者。
四、环境保护与可持续发展生物工程在环境保护和可持续发展领域也发挥着重要作用。
某种程度上,生物工程可以减少一些传统工业活动对环境的影响。
例如,利用基因工程技术,科学家们可以合成可降解的塑料,从而减少塑料污染对环境的危害。
同时,生物工程还可以提高农作物的抗病虫害能力,减少农药的使用。
这不仅有助于提高农业生产效率,还能够减少对土壤和水体的污染。
生物工程还可以通过微生物的作用,来修复受污染的土壤和水体。
生物工程的发展与应用
生物工程的发展与应用生物工程是将生物学原理和工程技术相结合,利用生物学的基础知识和技术手段来解决生物学和生活中的问题。
随着科技的不断进步,生物工程在各个领域取得了显著的发展,并得到了广泛的应用。
本文将就生物工程的发展历程以及在医学、农业和环境领域的应用进行探讨。
一、生物工程的发展历程生物工程作为一门交叉学科,起源于20世纪下半叶。
它综合了分子生物学、遗传学、微生物学、生化工程等多个学科的知识和技术,以解决生物学和生活中的难题为目标。
随着科学技术的不断发展,生物工程逐渐取得了突破性的进展。
二、生物工程在医学领域的应用在医学领域,生物工程的应用极为广泛。
其中最具代表性的就是基因工程技术的应用。
基因工程技术可以通过改变或插入特定基因来治疗一些遗传性疾病,如血友病和先天性免疫缺陷综合征。
此外,生物工程还可以用于生产重组蛋白,提供用于治疗的生物药物,如重组胰岛素和重组人生长激素。
三、生物工程在农业领域的应用生物工程在农业领域的应用主要体现在转基因作物的培育上。
通过将外源基因导入植物基因组中,可以使作物获得抗虫、抗病、耐旱等优良性状。
转基因作物不仅可以提高农作物的产量和质量,还可以减少对化学农药的依赖,保护环境和农民的健康。
四、生物工程在环境领域的应用生物工程在环境领域的应用包括生物污水处理、生物能源开发、生物降解与修复等。
生物污水处理利用微生物分解有机物质,将污水中的有害物质转化为无害的物质,达到净化水质的目的。
生物能源开发利用微生物或生物反应器来产生可再生能源,如生物燃料和生物气体。
生物降解与修复利用生物工程技术修复受污染的土壤和水体。
五、生物工程的挑战与展望尽管生物工程在各个领域都取得了令人瞩目的成就,但也面临着一些挑战。
例如,转基因作物的安全性问题引起了广泛的争议,人们对基因编辑技术的伦理道德问题存在关注。
此外,生物工程技术的研究和应用需要耗费大量的时间和资源,需要进一步提高效率和降低成本。
展望未来,随着技术的不断进步和科学的发展,生物工程将继续发挥重要作用。
生物工程技术的发展和应用
生物工程技术的发展和应用近年来,生物工程技术的发展日新月异,其应用领域覆盖了医疗、食品、农业、环境等诸多领域,成为推动人类社会进步的新引擎。
本文将从生物工程技术的发展历程、应用场景、现状和未来前景等方面为读者深入浅出地介绍这一领域的重要性和发展方向。
一、生物工程技术的发展历程生物工程技术的发展可以追溯到古代,人们早在数百年前就开始运用发酵技术进行食品加工和酿酒制药等生产活动。
但真正意义上的生物工程技术大规模兴起,要追溯到20世纪五六十年代。
当时,随着生物学和化学的不断深入,人们开始挖掘微生物世界中隐含的巨大潜力,研究发展从微生物中提取物质、制备高价值化学品等技术。
在此基础上,生物技术逐渐发展成为一个以生物工程学、细胞工程学、微生物遗传学为核心的多学科交叉科技,涵盖了分子生物学、基因工程、蛋白质工程、代谢工程、生物质能源、海洋生物技术等诸多领域,形成了一门具有自主知识产权、独立发展态势的综合性领域。
二、生物工程技术的应用场景生物工程技术的应用已经覆盖了现代社会的各个领域。
其中最为常见的就是医药领域。
生物医药制品,如含重组蛋白质的生物制剂、免疫诊断试剂和单克隆抗体等,已经成为现代医学的重要治疗手段,为病人的生命健康提供了有力的保障。
另外,生物工程技术也有很大的应用前景于食品工业和农业领域。
例如,通过转基因技术,科学家们已经开发出了具有抗虫、耐旱、耐盐、抗病能力的重要粮食作物和蔬菜,以提高其产量和品质,为全球各地的饮食安全提供了强有力的支持。
此外,生物工程技术还在环境保护领域得到了广泛应用。
例如,通过微生物降解技术、生物吸附、厌氧消化等方法,可以有效处理污水、垃圾等生活垃圾,减少对环境的负面影响,为全球环境治理事业作出了重要贡献。
三、生物工程技术的现状和未来前景目前,生物工程技术的应用已经广泛推广,取得了一定的实现效果。
但是,在推广过程中依然存在一些难点和问题。
例如,生物技术的风险因素和伦理问题、转基因食品的安全性问题等都是亟待解决的问题。
生物工程技术的发展与前景
生物工程技术的发展与前景生物工程技术是一门近年来快速发展的交叉学科,结合了生命科学、工程学和技术学的知识,以利用生物系统和生物体的特性来解决环境、农业、医学等领域的问题。
随着科技的进步和研究的不断深入,生物工程技术在解决全球性难题和推动人类发展方面具有巨大的潜力与前景。
一、生物工程技术的发展历程生物工程技术的发展可以追溯到上世纪的基因工程和分子生物学领域。
随着基因测序技术的突破,科学家们开始理解基因的组成和功能。
随后,转基因技术的出现改变了作物育种的方式,使农作物能够更好地抵抗虫害和逆境。
此外,生物降解技术的发展也为环境污染治理提供了新的方法。
二、生物工程技术在农业领域的应用生物工程技术在农业领域的应用使得农作物的产量和质量得到显著提高。
一方面,转基因技术的应用使农作物具备新的抗虫害和抗病性,减少了化学农药的使用,保护了生态环境。
另一方面,基因编辑技术的出现使得农作物的遗传改良更加精准和高效。
通过优化作物的基因,农作物的营养价值和耐受性得到了增强,有助于解决全球粮食安全问题。
三、生物工程技术在医学领域的应用生物工程技术在医学领域的应用具有巨大的潜力。
基因测序技术的普及和降低成本使个性化医疗成为可能。
通过对个体基因组的分析,医生可以制定更有针对性的治疗方案,提高疗效,减少药物的副作用。
此外,干细胞研究和基因编辑技术的发展也为疾病治疗提供了新的思路和方法。
人们对于癌症、血液病和遗传性疾病的治疗前景充满希望。
四、生物工程技术在环境治理领域的应用生物工程技术在环境治理领域的应用对于解决全球环境问题具有重要意义。
例如,利用微生物降解技术可以有效处理工业废水和污染土壤,减少对环境的影响。
生物能源的开发和利用也是生物工程技术在环境领域的突破之一。
通过利用生物质能源的转化和利用,可以减少对传统能源的依赖,降低温室气体排放,保护环境。
五、生物工程技术的前景展望生物工程技术的发展为人类社会带来了巨大的变革,并为解决全球性难题提供了新的思路和方法。
生物工程技术的发展与应用
生物工程技术的发展与应用生物工程技术是一门综合性和前沿性学科,在细胞、组织、器官和生物系统的科学分析、研究和应用方面有着广阔的应用前景。
近年来,随着基因、蛋白质和生命体系研究技术的快速发展,生物工程也逐渐成为一项重要的前沿技术领域。
在许多行业中都有着广泛的应用,如药物研发、农业生产、食品加工和环境保护等。
本文将从生物工程技术的发展历程、具体应用以及未来发展方向三个方面进行探讨。
一、生物工程技术的发展历程生物工程技术的发展历程可以追溯到上世纪50年代。
当时,人类成功地发现了DNA结构,并能够合成DNA。
这种发现为生物学研究提供了一个新的角度,也为人类掌控生命系统提供了可能。
1953年,Watson和Crick发现了DNA的空间结构,并得出了DNA遗传信息的基本原理——“一氧核糖核酸碱基的排列顺序决定了一个化合物所编码的遗传信息”。
这个理论不仅启发了生物领域的研究人员,同时也为后来基因工程的发展奠定了基础。
上世纪80年代后,借助于基因工程技术,科学家们成功地克隆了重要的基因和基因片段,同时发展了核酸杂交技术、病毒噬菌体展示技术等基因工程技术。
这些技术的成功应用,为生物医学和生物工程领域的研究开发提供了新的手段和思路,提高了生物工程技术的研发水平。
二、生物工程技术的具体应用1. 药物研发在药物研发中,生物工程技术扮演着重要的角色。
利用基因工程技术,可以生产更高效、更安全的药物。
例如,利用基因工程技术生产重组蛋白药物,这种药物具有高纯度、稳定性好等特点,对体内和体外有很好的生物利用度。
同时,在药物研发中,基因编辑技术也得到了广泛的应用,例如利用CRISPR-Cas9技术进行基因编辑来治疗一些遗传性疾病等。
2. 农业生产生物工程技术在现代农业生产中也有着广泛的应用。
将基因工程技术应用于作物育种、绿色食品生产、微生物学和兽医学等方面,使得我们可以开发新的农业资源,提高生产效率,并保证产品的质量和安全。
例如,通过转基因技术,经过特殊的筛选方法,制造出带有抗虫、抗病和抗逆境性的新品种作物,这使得我们可以更好地满足人们对粮食安全的需求。
生物技术-生物工程简介
农业生物工程
生物工程技术在农业革命中的应用 包括:基因工程改良; 细胞工程育种; 快速无性繁殖; 畜牧业中的生物工程技术等。
生物传感器
是一类通过各种类型的敏感膜将生物体 内的化学信息转化为电、热、光等讯号 的传感检测器。 第一代:由固定化酶膜和电化学器件组 成的酶电极; 第二代:微生物、细胞器、动植物组织、 免疫等生物传感器; 第三代:生物电子学传感器,将具有智 能。
生 物 技 术
前言 生物技术四大体系 生物技术新浪潮
前
言
一、生物工程形成简史
传统发酵酿酒、制酱制醋技术; 1860年,巴斯德单一霉菌纯粹培养技术; 1878年, 啤酒酵母单一培养技术; 1881年,细菌的纯粹培养技术; 1929年,抗菌素盘尼西林发现; 1946年,用细菌可以生产氨基酸; 1952年,用微生物转化荷尔蒙获得成功;
一、生物工程形成简史
1953年,Waston、Crick提出了DNA双螺 旋结构; 1972年,美国斯坦福大学构建了第一个 重组DNA分子; 1977年,在美国旧金山建立了世界上第 一家遗传工程公司。
二、生物工程定义
生物工程是生物技术的总称,是对生命 有机体在分子水平、细胞水平、组织水 平、个体水平进行不同层次的创造性设 计和改造,使之能定向组建具有特定性 状的新物种或新品系,从而造福人类的 现代应用技术学科。 生物工程主要包括细胞工程、基因工程、 酶工程、发酵工程和生化工程等。
四、发 酵 工 程
发酵工程的效益
1. 医药工业方面 2. 食品工业方面 3. 能源工业方面 4. 饲料工业方面 5. 冶金工业方面 6. 农业方面
生物技术的新浪潮
蛋白质工程 海洋生物工程 生物计算机 农业生物工程 生物传感器
生物工程与发展
生物工程与发展生物工程是一门前沿的科学领域,它综合运用生物学、化学、物理学和工程学的原理与方法,致力于利用生物技术改变和控制生物体的结构与功能。
生物工程的发展具有广阔的应用前景,对人类社会的发展和人类生活的改善具有重要的意义。
一、生物工程的定义与背景生物工程,又称为生物技术工程学,是指将现代工程技术和生物学原理相结合,通过调节或改造生物体或其组成部分的结构和功能,从而使其具有特定的目标或价值。
生物工程的诞生与发展得益于科学技术的进步和生物学的深入研究,为解决生物学领域中的问题和挑战提供了新的方法与思路。
二、生物工程的发展历程生物工程作为一门新兴学科,经历了以下几个阶段的发展:1. 第一阶段——基础研究:在上世纪的50年代至70年代,生物工程主要集中于基础研究领域,致力于生物体的结构和功能的探究。
2. 第二阶段——应用研究:80年代,生物工程逐渐形成了一些具有应用价值的技术和产品,例如基因工程技术的发展为生物制药注入了新的活力。
3. 第三阶段——综合发展:进入21世纪,生物工程开始向多学科综合发展,与纳米技术、信息技术等进行交叉融合,推动了生物工程的突破性发展。
三、生物工程的应用领域生物工程作为一门综合性学科,广泛应用于许多领域,包括医药、农业、环境保护等。
以下为生物工程在不同领域的应用案例:1. 医药领域:基因治疗、细胞培养、药物研发等,为医学的进步和疾病治疗提供了新的手段与思路。
2. 农业领域:转基因作物的培育、病虫害的防治等,提高了农作物的产量和品质,解决了粮食安全和农作物病害的问题。
3. 环境保护领域:利用生物技术处理废水、废气等,提高了环境的质量,保护了生物多样性和生态平衡。
四、生物工程的挑战与前景生物工程的发展不仅带来了巨大的机遇,也面临着一些挑战。
以下为生物工程在发展过程中所面临的挑战与前景:1. 生物伦理与安全问题:在生物工程应用的过程中,如何平衡发展与伦理、安全等问题之间的关系,是一个亟待解决的问题。
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生物工程的发展简史1 第一章绪论第一节生物工程的发展简史按照生物工程的定义.人类对生物工程的实践可迫溯到远古原始人类生活期间.为此,可把生物工程的发展分成三个时期:①传统生物技术时期;②近代生物工程的形成和发展时期;③现代生物工程时期。
一、传统生物技术时期生物工程不是一门新学科,它是从传统生物技术发展来的。
传统生物技术应该说从史前时代起就一直为人们所开发和利用并造福于人类.在西方,苏美尔人和巴比伦人在公元前6000 年就已开始啤酒发酵。
古埃及人则在公元前4000 年就开始用经发酵的面团制作面包,在公元前20 世纪时已掌握了用裸麦制作“啤酒”的技巧。
公元前25 世纪古巴尔于人开始制作酸奶;公元前20 世纪古亚述人已会用葡萄酿酒(葡萄实际上沾有酵母)。
公元前17 世纪古西班牙人曾用类似目前细菌浸取铜矿的方法获取铜。
在石器时代后期,我国人民就会利用谷物造酒,这是最早的发酵技术。
荷兰人詹生(Z. Janssen)于1590 年制作了世界上最早的显微镜,其后1665 年英国的胡克(R. Hooke)也制作了显微镜,但都因放大倍数有限而无法观察到细菌和酵母。
但胡克却观察到了霉菌,还观察到了植物切片中存在胞粒状物质,因而把它称为细胞(cell),此名称一直沿用至今。
1676 年,荷兰人列文虎克(Leeuwen Hoe 幻用自磨的镜片制作显微镜,其放大倍数可近300 倍,并观察和描绘了杆菌、球菌、螺旋菌等微生物的图像,为人类进一步了解和研究微生物创造了条件.并为近代生物技术时期的降临做出了重大贡献。
1838 年德国的施莱登(M一J. Schlwiden)和施旺(T. Schwan)共同ON 明了细胞是动植物的基本单位,因而成为细胞学的奠基人;1855 年微耳和R. Virchow 发现了新细胞是从原有细胞分离而形成的,即新细胞来自老细胞的事实;1858 年托劳贝(Trauhe)提出了发醉是靠酶的作用进行的概念;1859 年英国的达尔文《C. R. delvan)撰写了《物种起惊》一书,提出了以自然选择为基础的进化学说,并指出生命的基础是物质。
自胡克从显微镜中观察到微生物到微生物学的诞生约经历了近200 年.受到人们思想观念、习惯势力、经济实力、生产方式等因素的制约。
产业革命的浪潮当时还没卷入到食品、化工领域来。
对发酵还习惯于作坊式生产。
1866 年微生物学的莫基人,被称为微生物学之父的法国人巴斯德(L. Pasteur)以实验结果有力地摧毁了微生物的“自行发生论”。
他首先证实了发酵是由微生物引起的,并建立了微生物的纯种培养技术,从而为发酵技术的发展提供了理论基础,使发酵技术纳人了科学的轨道。
他提出了一种防止葡萄酒变酸的消毒法〔被称为巴斯德消毒法(Pasteurization),一般在60℃时维持一段时间以杀死食品、牛奶和饮料中的病原菌」;1857 年他明确地指出酒精是酵母细胞生命活动的产物,并在1863 年进一步指出所有的发酥都是微生物作用的结果,不同的微生物引起不同的发酵。
1874 年丹麦人汉森(Hansan)在牛胃中提取了凝乳酶,1879 年发现了醋酸杆菌;1876 年德国的库尼(W. Kuhne)首创了"enzyme"一字,意即“在酵母中”;1881 年采用微生物生产乳酸; 1885 年开始用人工方法生产蘑菇;1897 年德国的毕希纳(E 一Buchner )发现被磨碎后的酵母细胞仍可进行酒精的发醉,并认为这是酶的作用,并于1907 年因此发现而获得诺贝尔化学奖,19 世纪末德国和法国一些城市开始用微生物处理污水. 细菌学的莫基人,德国的科赫(R. Koch)首先用染色法观察了细菌的形态;1881 年他与他的助手们发明了加人琼脂的固体培养基并利用它在平皿中以接种针醚上混合菌液在固体培养基表面上划线培养以获得单抱子菌落的方法,此方法一直被沿用至今,他的另一个杰出贡献是发现了结核菌,并因此获1905 年的诺贝尔生理学及医学奖.1914 年开始建立作为食品和饲料的酵母生产线;1915 年德国开发了面包酵母的生产线;1915 年德国为了第一次世界大战(1914 一1918 年)的需要建立了大型的丙酮一丁醇发酵以及甘油发酵生产线;到了20 世纪20 年代,工业生产中开始采用大规模的纯种培养技术发酵化工原料丙酮、丁醇。
20 世纪50 年代,在青霉素大规模发酵生产的带动下,发酵工业和酶制剂工业大量涌现,发酵技术和酶技术被广泛应用于医药、食品、化工,制革和农产品加工等部门。
2 20 世纪初,随着遗传学的建立及其应用,产生了遗传育种学,并于60 年代取得了辉煌的成就,被誉为“第一次绿色革命”。
细胞学的理论被应用于生产而产生了细胞工程。
在今天看来,上述诸方面的发展,还只能被视为传统的生物技术,因为它们还不具备高技术的诸要素. 二、近代生物工程的形成和发展时期1926 年美国的生化学家萨姆纳(J. B. Summer)证实了从刀豆中获得的结晶JR 酶是一种蛋白质,其后又分别与人合作在1930 年和1937 年获得了胃蛋白酶和过氧化氢酶等晶体,说明酶是一类蛋白质,因而在1946 年和他的同事共获诺贝尔化学奖;1928 年英国的弗莱明(A.Fleming)发现青霉素;1937 年马摩里(Mamoli )和维赛龙(V. Hone)提出了微生物转化的方法。
这一时期所生产的发酵产物都属微生物形成的初级代谢产物,这是指微生物处于对数生长期所形成的产物,主要是与细胞生长有关的产物,如氨基酸、核酸、蛋白质,碳水化合物以及与能量代谢有关的副产物,诸如乙醇、丙酮、丁醇等。
此一时期生产的发酵产品以厌氧发酵的居多,诸如乙醇、丙酮、丁醉、乳酸和污水的厌氧处理生产甲烷等过程。
此外,有的发酵过程开始时采用固体发酵方式进行生产。
在农业微生物方面,1887 年俄国的维诺格拉斯基发现了硝化细菌;1888 年德国的赫尔利格(H. Hellriegel)和赫韦尔法斯(H. Wilfarth)发现了固氮细菌等。
主要产品有细菌肥料和苏云金杆茵制剂(1901 年发现,能产生伴胞晶体以杀死农业害虫)、赤霉素(1914 年发现)。
此外,还出现了一些与微生物学相关的分支学科,如细菌学、工业微生物学、农业微生物学、医学微生物学等,并丰富了细胞学、生理学、生物化学、医学、药学等内容. 近代生物工程的起始标志是青霉素的工业开发获得成功,因为它带动了一批微生物次级代谢物和新的初级代谢物产品的开发,并激发了原有生物技术产业的技术改造。
此外,一批以酶为催化剂的生物转化过程生产的产品问世,加上酶和细胞固定化技术的应用。
使近代生物工程产业达到了一个全盛时期。
1941 年因第二次世界大战(1939-1945 年)的爆发,前线和后方的不少伤员都希望能有一种比当时磺胺类药物更为有效和安全的治疗外伤炎症及其继发性传染病的药物。
英国当局让病理学家弗洛里(H. W. Florey)和生化学家钱恩(E. 8. Chain)参加到弗莱明的研究队伍中,以加速对青霉素的研制开发。
在积累了一定量的青霉素后,他们先对动物进行了实验,再对一患血液感染的病人进行临床试验,都证明了青霉素具有卓越的效能,且毒性很小,然而,因战事急剧发展,英国难以进行进一步的研究,其后青霉素的开发是在美国药厂中完成的。
开始时是以大量的扁瓶为发酵容器.湿麦麸为主要培养基,用表面培养法生产青霉素,这个方法虽落后,并耗费大童劳动力,但终究能获得一定量的青霉素。
发酵法生产青霉素虽获成功,但当时是由“瓶子工厂“中生产出来的,不能满足需求,于是决定请工程技术人员来共同改造原有生产线.不久新的生产线开始运转了.以大7M的带机械搅拌和无菌通气装置的发酵罐取代了瓶子,引用了当时新型的逆流离心萃取机作为发R OF 掖的主要提取手段,以减少青霉素在PH 剧变时的破坏;上游研究人员RI 寻找到一株从发霉的甜瓜中选出的,适用于液体培养的产黄青霉菌株,使青霉素发酵的效价提高了几百倍,此外还发现以玉米浆(生产玉米淀粉时的副产品)和乳糖(生产干酪时的副产品)为主的培养基可使青霉素的发酵效价约提高10 倍。
不久,辉瑞(Phizer)药厂就建立起一座具14 个约26rn 3 发酵罐的车间生产青霉素。
1945 年,弗莱明、弗洛里和钱恩因发明和开发了青霉素被授予诺贝尔医学奖。
除了青霉素以外.其后发现和使用有各种抗生素、氮丛酸、核背酸、维生索、多糖、多元醇、有机酸、酶制剂等。
与此同时,一个新的交叉学科—生物化学工程(biochemical engineering)也就诞生了。
固定化酶或固定化细胞技术,以及生物转化或称微生物转化技术的建立和发展,大大地推动了酶的应用。
细胞固定化的实践可推溯至古时用刨花卷置于无底木筒内淋酒为醋,以及百余年前用内置石块的滴淋塔来处理污水。
但科学的固定化酶以及固定化细胞的方法,是在1953 年由格罗勃霍佛(N. Gruhhofer)和希莱思(L. Schleith)提出的。
其后日本的千烟一郎在1969 年开始用固定化L-氨基酸酸化酶拆分IN 二氨基酸并获得成功。
在20 世纪30 年代中期,一种新的被称为生物转化或微生物转化的生产方式出现了。
这种生产3 过程中所进行的酶反应不采用从微生物中提取出来的酶作为催化剂,而是直接用产生相关酶的微生物细胞来作为催化剂,即把底物直接投人细胞培养液中或将底物溶液通过装有固定化细胞的柱中进行酶促反应。
它的好处是可以省去复杂的从微生物细胞(指胞内酶)或培养物的滤液(指胞外酶)中提取酶的过程,并十分适合于多酶反应或需要辅酶、辅因子参与的催化过程。
当然要从生物转化液中获得产物还是要通过一系列的分离纯化过程,但至少可省去一次对酶的分离纯化过程. 微生物转化法最简单的例子是将乙醇加入到醋酸杆菌的培养液中使其转化为乙酸,而不必先把乙醇氧化酶从醋酸杆菌中提取出来后再与乙醇去反应了。
维生素C 现在也基本上是采用微生物二步转化的方法进行生产,其中第一步微生物转化是将山梨醉(葡萄糖在镍催化剂中加压催化取得)在醋酸杆菌培养液中转化为山梨糖,而第二步微生物转化是在葡萄糖杆菌和一种假单胞菌的共同作用下将山梨糖转化为 2 一酮基一L-古龙酸口微生物转化的这一步是由我国微生物学家尹光琳等在20 世纪70 年代完成的,此技术在我国已普遍使用,并已转让至国外。
还有一项应用很广的微生物转化技术是甾体激素的生产。
最初用化学合成法以去氧胆酸为原料研制的可的松化学合成路线,因共需31 步反应而无法投产。
1952 年美国的彼得逊(Peterson)和莫莱(Murry)以黑根霉或其他根霉微生物转化法把化学合成法中原需9 步的反应,用1 步生物转化反应就解决了,因而使可的松的生产得以开始。
其后发现了用豆甾醇、薯蓣皂苷元或番麻皂苷元等作为可的松生产的原料更经济,合成步骤也更简短,就不再用去氧胆酸为原料生产可的松了。