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生物工艺学原理部分教学大纲 第一章 绪论 第一章 绪论 生物工艺学的定义和特点 生物工艺学的概念（又称生物技术，biotechnology） 生物技术这个名词首先是由匈牙利工程师Karl Ereky于1917年提出的，其含义为：用甜菜作为饲料进行大规模养猪。 （一）生物工艺学 是根据生物学、化学和工程学的原理进行工业规模的经营和开发微生物、动植物细胞及其亚细胞组分，进而利用生物体所具有的功能元件（如基因、蛋白质等）来提供商品或社会服务的一门综合性科学技术。 （二）生物工艺学的特点 多学科性 反应中需有生物催化剂（biocatalyst） 建立工业生产过程或进行社会服务，这一过程可称为生物反应过程。 二、国内外生物技术产业的发展现状 发展现状 1996年的6个国家170万hm2剧增到2005年的21个国家9 000万hm2。 全球转基因作物栽培面积将以更快的速度增长，预计2010年将达到280亿美元。 基因工程制药产业已成为当今世界医药市场上的新的增长点。到2020年，利用生物工程技术研制的新药可能达到3 000种左右。预计2010年全球仅生物芯片的市场就将达600亿美元。 1978年，美国Genentech公司的科学家们成功地把编码人胰岛素的两条链的基因转到一个载体上，并在大肠杆菌中获得表达。 2001年，美国生物技术相关产业总产值达到5670亿美元，获得利润1005亿美元。 欧洲、日本、印度等国在医药生物工程方面发展也较快。英、法、德等国家在生物技术的某些领域已赶上甚至超过美国。 我国一批基因工程药物和疫苗逐步从实验室向产业化转化；应用于诊断或导向药物的单抗和单抗衍生物的研究进展顺利 我国传统的生物技术产品及产量持续保持世界领先地位。 1980年我国现代生物技术产品总产值仅为2亿元，预计到2010年，我国现代生物技术产业增加值将达到5 000亿元；到2020年可望突破20 000亿元。 缺乏原始性创新成果，仿制产品重复生产严重。 生产工艺落后，生物技术上下游技术脱节。 生物技术复合型人才缺乏。 研制开发资金投入不足。 国外生物技术产业的发展趋势 生物转化技术（或生物合成） 生物催化合成 利用生物技术生产有特殊功能、性能、用途或环境友好的化工新材料。 生物反应条件温和，对生产设备要求相对简单。 常温、常压或低温、减压。 生物反应过程工序较多；原料来源丰富，价格低廉。 其副产物一般对人和环境不造成危害，可再次利用。 五、生物技术发展简史 第一代生物技术产业 最原始的啤酒出自居住于两河流域的苏美尔人之手，距今至少已有9000 多年的历史。 我国古代的原始啤酒也有4000至5000年的历史了。 初期代谢产品的出现 荷兰的Leeuwenhoek制作了世界上 第一台显微镜，人们认识了微生物。 19世纪60年代，法国科学家巴斯德首先证实酒精发酵是由酵母引起的，由此建立了纯种培养技术。 1897年，德国人毕希纳发现了酶。 19世纪末到20世纪20~30年代，发酵工业过程陆续出现。 第二代生物技术产业 出现于20世纪40年代的抗生素；50年代的氨基酸工业和60年代酶制剂工业、有机酸工业的发展，使产品多样化。 第三代生物技术产业 20世纪70年代初，DNA重组技术 和原生质体融合技术的出现与发展现代生物技术产品应运而生。 十九世纪，人们就已经发现了蛋白质。到二十世纪初，组成蛋白质的20种氨基酸被相继发现。Fisher 现代生物技术的特点 以及基因源头。 主导技术是基因工程和基因组工程。 与其他高新技术交叉整合，产生了生物信息学、生物芯片、生物纳米材料等。 许多生物技术产品是自然界所没有的，但相关性能比天然的更好。 同年，Sanger首次阐明了胰岛素的一级结构，开创了蛋白质序列分析的先河，他于1958年获诺贝尔化学奖。 1954年Crick提出遗传信息传递的中心法则。 1955年,Sanger (英)确定牛胰岛素的一级结构。 1958年，Meselson和Stahl提出了DNA的半保留复制。 1965年,首次人工合成结晶牛胰岛素---中国。 1972年10月，保罗·伯格（Paul Berg） Boyer等人创建了第一个重 组DNA分子（发表于《美国国家科学院院报》） 1973年,基因重组技术建立.(美) 1985年12月，Mullis发明了PCR技术(发表于Science)。1993年Mullis与第一个设计定点突变的Smith共享了诺贝尔化学奖。 1988年沃森（Waston）出任“人类基因组计划”首席科学家，举世瞩目的人类基因组测序工作开始启动。 1996年，酵母基因组DNA的全部序列测定工作完成。 2000年6月26日，人类基因组工作框架图绘制完成。 * * 2005年1月 山东轻工业学