夏娃年代记苏生:生物工程认识与体会

生物工程认识与体会

认识

生物工程是以生命科学为基础，应用自然科学和工程学的原理，依靠微生物.动物.植物作为反应器，将物料进行加工生产，为社会提供商品和服务的一个综合性技术体系。生物过程（即利用各种生物体系进行加工过程）是生物工程的特征，人们通常将生物工程分为以下几支：发酵工程.基因工程.细胞工程.酶工程和生化工程：

发酵工程

    发酵工程是采用生物学和工程技术手段，利用微生物.动植物细胞的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物.动植物细胞应用于工业生产过程的一种新技术，内容包括菌种.特定动植物细胞的选育.培养基的配制.灭菌.种子的扩大培养.发酵过程和产品的分离提纯等方面，发酵工程使基因工程.细胞工程产业化，其中某些产物又是酶工程的原料。因此发酵工程被认为是生物工程产品化的桥梁，也是以微生物或酶等生物催化剂实现物质转化的工业生物技术核心。

     发酵工程在国民经济中占据了重要地位，并且随着人类经济的发展，当前的能源结构.资源机构.环境状态将难以支持人类社会进一步发展的目标，而发酵工程有望打破这个僵局。

基因工程

基因工程是在分子水平上，提取或合成不同生物的遗传物质，在体外切割，再和一定的载体拼接重组，然后把充足的DNA分子导入细胞或生物体内，是这种外源DNA（基因）在受体细胞中进行复制和表达，按人们的需要繁殖扩增基因或生产不同的产物或定向地创造生物的新性状，并能稳定地遗传给下代。基因工程是发酵工程.细胞工程.酶工程.蛋白质工程的基础，其操作一般要经过四个过程：目的基因的分离与制备，目的DNA片段与载体DNA连接成重要DNA分子，将重组DNA分子引入受体细胞，目的基因的检测和表达。其中为了控制基因表达的控制转录的启动子和转录调控序列。

基因工程的应用广泛：（1）用于药物与疫苗的生产，例如干扰素（抗病毒剂，抗血癌和某些瘤有疗效）.（2）遗传病的诊断和治疗.（3）农牧业品种的改良.（4）环保与工业生产.（5）新能源和新材料的开发。

以基因工程为核心的现代生物技术的发展和应用为解决全人类的粮食和医药的短缺以及环境问题，带来了美好前景。通过应用重组DNA技术对农作物.畜禽品种和水产品的遗传基因进行修饰，可使其品种改良.产量增加.品质提高.抗性增强，为人类提供更多更好的食品和药品。

细胞工程

细胞工程是通过无菌操作，大量培养细胞.组织乃至整个个体，或者应用细胞生物学和分子生物学等方法进行细胞水平的遗传操作：细胞融合.核质移植.染色体或基因移植以及组织细胞培养等方法，以快速繁殖生物个体.改良品种.生产生物产品或活性成分。分为植物细胞工程和动物细胞工程，其发展史分为植物细胞培养工程.动物细胞培养工程.细胞融合技术.染色体工程.胚胎工程.干细胞工程.细胞遗传工程.组织工程。

植物细胞工程应用于离体快速繁殖和脱病毒技术.花药花粉培养和育种.原生质培养和体细胞杂交.次级代谢产物的生产.植物种子资源的保存和交换。动物细胞工程应用于生物制品生产.动物克隆.干细胞技术。

酶工程.生化工程

酶是生物催化剂——催生万物循环转化的大力神。酶工程就是利用工程技术手段和酶的固定化技术得到大量的工业生产用酶，利用这些酶进而得到各种工业产品和中间产物。

生化工程是以微生物作为研究的主角，生物化学作为基础，从动态.定.微观的角度，广泛而深刻地揭示了生物（化学）工业过程的本质，其实就是要研究生物反应过程中带有共性的特殊性工程技术问题，如大规模细胞培养过程.大规模培养基和客气的灭菌过程.发酵代谢调控.细胞生长和产物形成动力学.生化反应器的优化操作和设计生化产品分离纯化等过程中的工程技术问题，其中包括生物反应器技术和生物产品分离工程。

体会

从上面可知：基因工程.是发酵工程.细胞工程..酶工程的基础，生化工程是发酵工程.细胞工程.酶工程进行工业生产的理论依据，而发酵工程和细胞工程相互渗透。因此生物工程学科应以基因工程.生化工程为基础学科，而发酵工程.细胞工程.酶工程为专业发展科目。

现代生物技术是指以现代生命科学理论为基础，结合信息学.系统科学.过程控制理论和方法.手段，通过对生物体及其细胞.亚细胞和分子的组分.结构.功能与作用机理开展研究来制造产品，或改造动植物.微生物等并使其具有所期望的品质特性，为社会提供商品和服务的一类高技术。它是源于分子生物学.细胞生物学等基础科学研究成果而发展起来的一门以生产应用为主的综合技术。将生物工程与生物技术的定义相比较，可以得出生物技术微生物工程提供“原料”，若没有生物技术的支持则工程菌将无法得到，因为工程菌是普通微生物.动植物细胞通过生物技术改造而来的，虽然说生物工程需要的是成熟的生物技术（如DNA拼接技术）不需要对新技术进行探索，但生物工程也不能只强调工程的重要性而忽视生命的基本原理和生物技术进行的过程，因为只有详细地了解工程菌的生活习性和怎样得到工程菌，才能更好的设计工程图最大限度地提高代谢产物或工程菌本身的数量。

此外，对于生物工程而言，其重心是如何把菌种用于工业生产以及如何设计工业流程和相关设备，但要提高产品的产量和质量，必需改造菌种，要改造菌种必须对菌种的内部结构和生理习性全面了解，而需要扎实的生物学基础，不要指望学生物技术的人来帮你改造来提高产品的产量，然后你拿着他实验中得到的相关数据再设计工业流程和相关设备，这样做似乎是可行的，但这是错误的。对改造于学生物技术的人来说他只在乎产品产量和质量的提高并不在意改造后的菌种其代谢产物是否变化，代谢产物是否对设备有某些特定要求以及产物分离时在大容器中是否方便以及分离后产品的质量是否有保障，而对于学生物工程的人来说，不仅要注重产品的产量和质量还要注意操作是否简便和生产成本以及生产效率，如果成本高、效率低，那就没有工业价值了。

国内生物工程是一门新兴的专业，其发展历程不长，虽然其前身如生物化工、抗生素制造有50多年历史，但真正意义上的生物工程才20多年历史，这就使得该专业还不成熟，且单独的生物工程专业就业不景气，因为国内要生物工程人才的公司与学生物工程的学生来说太少了，国际上的情况也是如此。因此出现了僧多粥少的局面，就业竞争很激烈。但当今世界引领社会进步的是化学生产，与生物生产相比：化学生产消耗大，污染大，特别是现在化石能源日益枯竭；但生物生产原料来自生物，不污染环境，而且原料永远不会短缺。药品方面，个国际上上的药品绝大多数依然是化工制药，与生物制药相比，化工制药毒副作用大，安全性不高，所以积极开展化工制药向生物制药的转变是提高就业的良策。

国内高档的生化医药产品如激素、生长因子、干扰素、药用多肽等，除了很少，每年都需进口。生产技术、工艺、设备不配套，上下游技术不配套，产物的收率低。生化反应器和分离纯化技术也落后于国外。基础薄弱，技术创新能力不强，企业的技术开发、技术吸收能力差，生产发展多数依靠传统的外延型、粗放型扩大投资的增长模式，效益低‘市场竞争力低。这使的该专业在国内有很大的发展空间，也要求我们掌握相当高的知识：必须考研、读博士。

通过前面的论述，我认为生物工程专业需要生物技术的支持，学生物工程的至少应该掌握现有的生物技术：生物工程与生物技术不能分开。搞科研和工厂生产除了需要将理论变为生产力的能力外，还需要创造力，因此我们因该培养创新思维，发挥天马行空的想象力，积极开创新产品，这样才能在竞争中永远保持优势地。

美国著名管理咨询专家迈耶和戴维斯预言，到2020年，“生物”将取代“信息”，人类将进入生物经济时代。这样国内和国外将增加这方面的工作岗位，就业形势会有改观，但到时学该专业的人会增加，竞争依然在。我们要时时做好准备：抓住机遇，迎接挑战。