生物工程

生物工程

生物工程,是20世紀70年代初開始興起的一門新興的綜合性套用學科,90年代誕生了基于系統論的生物工程,即系統生物工程的概念。所謂生物工程,一般認為是以生物學(特別是其中的微生物學、遺傳學、生物化學和細胞學)的理論和技術為基礎,結合化工、機械、電子電腦等現代工程技術,充分運用分子生物學的最新成就,自覺地操縱遺傳物質,定向地改造生物或其功能,短期內創造出具有超 遠緣性狀的新物種,再通過合適的生物反應器對這類"工程菌"或"工程細胞株"進行大規模的培養,以生產大量有用代謝產物或發揮它們獨特生理功能一門新興技術。

  • 中文名稱
    生物工程
  • 外文名稱
    bioengineering
  • 興起時間
    20世紀70年代
  • 類別包含
    微生物學、遺傳學、生物化學等
  • 社會套用
    控製和消滅傳染病
  • 套用拓展
    非傳染病領域
  • 修業年限
    四年
  • 學位
    工學學士

發展歷程

中國的生物工程事業始于20世紀初。1919年成立了中央防疫處,這是中國第一所生物工程研究所,規模很小,隻有牛痘苗狂犬病疫苗,幾種死菌疫苗、類毒素和血清都是粗製品。中華人民共和國成立後,先後在北京、上海、武漢、成都長春和蘭州成立了生物製品研究所,建立了中央(現為中國)生物製品檢定所,它執行國家對生物製品質量控製、監督,發放菌毒種和標準品。後來,在昆明設立中國醫學科學院醫學生物學研究所,生產研究脊髓灰質炎疫苗。生物製品現已有龐大的生產研究隊伍,成為免疫學套用研究和計畫免疫科學技術指導中心。湯飛凡1957年證明沙眼病原體非病毒,他對中國生物製品事業有很大貢獻。

生物工程生物工程

在控製和消滅傳染病方面,接種預防生物製品效果顯著,在公共衛生措施方面收益最佳,這不僅是一個國家或地區,而且是世界性的措施。世界衛生組織(WHO)1966年發表宣言,提出10年內全球消滅天花,1980年正式宣布天花在地球上被消滅。1978年 WHO又作出擴大免疫規劃(EPI),目的是對全球兒童實施免疫。EPI是用四種疫苗預防六種疾病,即卡介苗預防結核病;麻疹活疫苗預防麻疹;脊髓灰質炎疫苗預防脊髓灰質炎;百白破三聯預防百日咳、白喉和破傷風,有計畫地從兒童開始,使世界兒童都得到免疫。1981年,中國回響WHO的號召,實行計畫免疫,按要求用國產四種疫苗預防六種疾病。1988年以省為單位達到了85%的疫苗接種覆蓋率。1990年以縣為單位,兒童達到85%的接種覆蓋率。診斷製劑品種的增多和方法的改進,促進了試驗診斷水準的提高;現已套用到血清流行病學以及疾病的監測。中國生產血液製劑已有30多年的歷史,品種在逐年增加。

隨著微生物學、免疫學和分子生物及其他學科的發展,研究生物工程已改變了傳統概念。對微生物結構、生長繁殖、傳染基因等,也從分子水準去分析,現已能識別蛋白質中的抗原決定簇,並可分離提取,進而可人工合成多肽疫苗。對微生物的遺傳基因已有了進一步認識,可以用人工方法進行基因重組,將所需抗原基因重組到無害而易于培養的微生物中,改造其遺傳特征,在培養過程中產生所需的抗原,這就是所謂基因工程,由此可研製一些新的疫苗。70年代後期,雜交瘤技術興起,用傳代的瘤細胞與可以產生抗體的脾細胞雜交,可以得到一種既可傳代又可分泌抗體的雜交瘤細胞,所產生的抗體稱為單克隆抗體,這一技術屬于細胞工程。這些單克隆抗體可廣泛套用于診斷試劑,有的也可用于治療。科學的突飛猛進,使生物製品不再單純限于預防、治療和診斷傳染病,而擴展到非傳染病領域,如心血管疾病、腫瘤等,甚至突破了免疫製品的範疇。

1994年曾邦哲提出系統生物工程(中科院Zeng BJ)的概念,基于系統生物學的生物工程技術(包括合成生物學開發細胞電腦、生物反應器與生物能源技術等)成為了21世紀的前沿技術。

生物工程包括五大工程,即遺傳工程(基因工程)、細胞工程、微生物工程(發酵工程)、酶工程(生化工程)和生物反應器工程。在這五大領域中,前兩者作用是將常規菌(或動植物細胞株)作為特定遺傳物質受體,使它們獲得外來基因,成為能表達超遠緣性狀的新物種——“工程菌”或“工程細胞株”。後三者的作用則是這一有巨大潛在價值的新物種創造良好的生長與繁殖條件,進行大規模的培養,以充分發揮其內在潛力,為人們提供巨大的經濟效益和社會效益。

生物工程生物工程

生物工程的套用領域非常廣泛,包括農業、工業、醫學、葯物學、能源、環保、冶金、化工原料、動植物、凈化等。它必將對人類社會的政治、經濟、軍事和生活等方面產生巨大的影響,為世介面臨的資源、環境和人類健康等問題的解決提供美好的前景。

起源研究

又稱生物工藝學或生物技術。套用生物學和工程學的原理,對生物材料、生物所特有的功能,定向地組建成具有特定性狀的生物新品種的綜合性的科學技術。生物工程學是70年代初,在分子生物學、細胞生物學等的基礎上發展起來的,包括基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程等,他們互相聯系,其中以基因工程為基礎。隻有通過基因工程對生物進行改造,才有可能按人類的願望生產出更多更好的生物產品。而基因工程的成果也隻有通過發酵等工程才有可能轉化為產品。 

醫學上通過生物工程可以生產出大量廉價的防治人類疾病的葯物,如入胰島素、幹擾素、生長激素、乙型肝炎疫苗等。生物工程在食品、輕工中的套用面也很廣。1983年美國用生物工程生產的用于製作飲料的高果糖漿的年產量達600萬噸,從而使蔗糖的消耗量減少一半。採用生物工程技術,使育種工作發生了很大變化,如把抗病基因轉移到煙草中去,已培育出防止害蟲的煙草新品種;把低等生物根瘤菌的固氮基因轉移到高等作物的細胞中,使之能自己製造氮肥,也取得了一定成果,以及轉基因動物開發乳腺生物反應器、禽類輸卵管生物反應器等。目前世界各國對生物工程十分重視,我國也把生物工程列為重點發展的科研項目之一。生物工程學的研究將對人類的生產方式和生活方式產生巨大的影響。

主要課程

生物工程生物工程

理論課程

高等數學線性代數無機化學與化學分析植物組織培養技術、有機化學、生物化學、化工原理、物理化學、化學工程、生化工程生物分離工程微生物學細胞生物學、遺傳學、胚胎工程分子生物學、基因工程、細胞工程蛋白質工程微生物工程生物工程下遊技術、發酵工程設備、概率論與數理統計、生物統計學、免疫學、動物生理學、生態學、生物葯劑學及葯物動力學、生物製葯工程、生物分離工程、葯物分析、儀器分析等。

教學實踐

軍訓、生產實習、化工原理課程設計、工藝實驗、專業課程設計、畢業實習、畢業作業等,共安排35周左右。

相近專業

生物科學、生物技術、生物信息學生物信息技術、生物科學與生物技術、動植物檢疫、生物化學與分子生物學、醫學信息學植物生物技術動物生物技術生物安全計算生物學化學生物學合成生物學生物醫學工程

專業培養

目標

掌握生物技術及其產業化的科學原理、工藝技術過程和工程設計等基礎理論,基本技能,能在生物技術與工程領域從事設計生產管理和新技術研究、新產品開發的工程技術人才。

要求

本專業學生主要學習微生物學、生物化學、化學工程、發酵工程等方面的基本理論和基本知識,受到生物細胞培養與選育、生物技術與工程等方面的基本訓練,具備在生物技術與工程領域從事設計、生產、管理和新技術研究、新產品開發的基本能力。

專業分析

優勢

社會認可度高,對本專業有較高期望

生物工程生物工程

知識範圍廣,生物學基礎強,工科知識扎實,二者有機結合

基礎扎實,套用廣泛,可以很容易的轉到生物科學方向或其他相關套用專業,比如食品科學,製葯科學

理性思維強,善于分析問題解決問題;註重動手操作能力,可以進行獨立課題實驗,並提交專業論文

保研考研比率很大,很多學生有機會出國繼續深造

劣勢

專業課設定不是很成熟,各學校參差不齊,部分學校不具備相應教學條件

生物科學專業課和工科知識學習均深度有限

所要求的科目較多,課業較重,想要學好學精必須投入大量精力,所以課餘時間不是很充足

大學部畢業工作前景不是十分明朗,相關就業領域要求更高學歷

機遇

培養高級科研和技術人才學科,出國比例大,各大有名高校都十分註重其發展

專業適用面廣,易轉專業,可以進一步學習上遊的生命科學,也可以學習下遊的實用工程學科。就業領域廣泛,比如製葯,食品,科研,或技術開發等

把先進高端的生命科學和套用聯系起來,是非常火的專業,前景十分看好

挑戰

相對口專業要求更高學歷,大學部畢業後工作相對難找,為此很多學生進一步深造學習,就業的一般從事層次較低的技術工作或幹脆放棄本專業而轉行

如果有志與從事相關科研工作,需要培養扎實的鑽研探索精神,並註重鍛煉動手能力,進一步深造學習,定會成為該方面的高級科學人才。

專業出路

出國

生物工程屬于綜合交叉發展學科,且與套用有緊密的結合,國外很多著名大學都很註意其發展,所以出國深造機遇很大,也會有更大的發展空間

生物工程生物工程

可以轉向學習生命科學,這方面在國外有更先進的發展研究,中國的著名高校一般都與國外大學建立了友好交流關系,會推薦此類專業的很多學生出國學習

如果轉專業學習與工程聯系緊密的學科,如食品發酵等,荷蘭,日本等國家也是比較理想的去處。

讀研

讀研比例很大,若想要在本學科有所建樹或想從事高級技術工作必須讀研進一步深造,一般有一半以上的學生會選擇讀研

讀研選擇餘地大,可以轉向很多相關領域,如生物,製葯,食品等;保研幾率比較大,且各學校,各科研院所交叉保送機會很大

讀研如選擇生命科學類,則向理科研究方向發展,一般會一直從事研究工作,如繼續本專業或轉向發酵工程,製葯工程,食品科學等,碩士畢業後會有很好的就業前景。

找工作

適宜于醫葯、食品、環保、商檢等部門中生物產品 的技術開發、工程設計、生產管理及產品性能檢測分析等工作及教學部門的研究與教學工作

大學部生直接從事科研方面工作的可能性不大,部分畢業生轉向其它行業,部分畢業生從事相關專業的下遊技術工作

畢業直接在醫葯,食品等方向就業,工作內容一般較單調的技術工作,且需要進一步的經驗積累和實踐操作能力培養。

就業方向

1.掌握微生物學、生物化學、化學工程、發酵工程等學科的基本理論和基本知識;

2.掌握生物細胞培養與選育、生物技術與工程等方面的基本技術;

3.具備在生物技術與工程領域從事設計、生產、管理和新技術研究、新產品開發的基本能力;

4.熟悉與生物工業有關的方針、政策和法規;

5.了解當代生物工業發展動態和套用前景;

6.掌握文獻檢索、資料查詢的基該方法,具有一定的科學研究和實際工作能力

開辦院校

浙江省:浙江萬裏學院浙江大學浙江工業大學浙江科技學院寧波大學浙江工商大學、中國計量學院、浙江中醫學院、浙江科技學院、湖州師範學院台州學院嘉興學院、浙江樹人學院(浙江樹人大學)

生物工程專業課程生物工程專業課程

北京:北京航空航天大學中國農業大學北京理工大學北京化工大學北京工商大學北京聯合大學首都師範大學北京師範大學、北京化工大學、北京工業大學北京農學院

天津:天津大學天津理工大學天津科技大學天津商業大學天津天獅學院天津農學院

上海:復旦大學上海交通大學華東理工大學上海大學東華大學

重慶:重慶大學西南大學重慶工商大學重慶理工大學

河北:燕山大學河北大學河北工業大學河北農業大學、河北科技大學、河北化工醫葯學院、河北經貿大學

河南:鄭州大學周口師範學院、平頂山工學院、河南大學河南師範大學河南農業大學河南工業大學鄭州輕工業學院南陽師範學院河南科技學院商丘師範學院河南科技大學

山東:山東輕工業學院山東大學中國海洋大學青島科技大學山東農業大學山東科技大學曲阜師範大學山東理工大學、青島科技大學、聊城大學煙台大學魯東大學(原煙台師範學院) 、青島農業大學山東建築大學菏澤學院泰山醫學院聊城大學東昌學院、德州學院、齊魯工業大學

山西:太原工業學院山西大學太原理工大學中北大學山西農業大學

安徽:合肥工業大學安徽大學、淮北師範大學、安徽工程大學安徽技術師範學院合肥學院蚌埠學院

江西:南昌大學江西師範大學江西農業大學江西理工大學江西中醫學院宜春學院東華理工大學

江蘇:江蘇科技大學揚州大學東南大學中國礦業大學蘇州大學常州大學南京理工大學南京農業大學南京工業大學江南大學中國葯科大學南京林業大學淮海工學院徐州工程學院鹽城工學院、鹽城師範學院、南通大學

湖北:湖北生物科技職業學院華中科技大學華中農業大學湖北大學長江大學武漢科技大學三峽大學中南民族大學湖北工業大學武漢工程大學、武漢科技學院、武漢工業學院湖北民族學院孝感學院武漢生物工程學院荊楚理工學院武漢工商學院

湖南:中南大學中南林業科技大學湘潭大學長沙理工大學湖南農業大學、長沙大學、湖南城市學院吉首大學湖南理工學院、湖南中醫學院、湖南工程學院邵陽學院懷化學院湖南科技學院、湖南科技大學/湖南環境生物學院

廣東:中山大學、廣東石油化工學院華南理工大學華南師範大學華南農業大學廣東工業大學廣東海洋大學廣州大學仲愷農業工程學院廣東醫學院廣州醫學院嘉應學院深圳大學

廣西:廣西大學桂林電子科技大學

雲南:昆明理工大學

貴州:貴州大學貴州工業大學遵義醫學院

四川:四川大學成都大學西南交通大學成都理工大學西南科技大學西南石油大學四川農業大學西華大學四川理工學院宜賓學院攀枝花學院

陝西:西安交通大學、西安工程大學、西北大學西北農林科技大學陝西科技大學陝西理工學院西安生物醫葯學院陝西學前師範學院

黑龍江:哈爾濱工業大學黑龍江大學東北林業大學東北農業大學齊齊哈爾大學哈爾濱商業大學黑龍江八一農墾大學

吉林:吉林大學長春理工大學吉林農業大學延邊大學長春工業大學東北電力大學吉林工程技術師範學院吉林化工學院東北師範大學吉林醫葯學院北華大學長春大學

遼寧:大連工業大學大連理工大學東北大學沈陽農業大學沈陽葯科大學沈陽大學遼寧石油化工大學遼寧科技大學大連大學、沈陽化工學院、大連民族學院

新疆:新疆大學

內蒙古:內蒙古大學內蒙古農業大學內蒙古科技大學內蒙古工業大學

海南:海南大學

福建:廈門大學福州大學福建師範大學華僑大學集美大學福建師範大學閩南科技學院福州大學至誠學院

甘肅:蘭州理工大學蘭州交通大學甘肅農業大學西北民族大學

現代生物技術(生物工程)是指對生物有機體在分子、細胞或個體水準上通過一定的技術手段進行設計操作,為達到目的和需要,以改良物種質量和生命大分子特徵或生產特殊用途的生命大分子物質等。包括基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程,其中基因工程為核心技術。由于生物技術將會為解決人類面臨的重大問題如糧食、健康、環境、能源等開闢廣闊的前景,它與電腦微電子技術、新材料、新能源、航天技術等被列為高科技,被認為是21世紀科學技術的核心。目前生物技術最活躍的套用領域是生物醫葯行業,生物製葯被投資者認為是成長性最高的產業之一。世界各大醫葯企業瞄準目標,紛紛投入巨額資金,開發生物葯品,展開了面向21世紀的空前激烈競爭。

生物技術的發展可以劃分為三個不同的階段:傳統生物技術、近代生物技術、現代生物技術。傳統生物技術的技術特征是釀造技術,近代生物技術的技術特征是微生物發酵技術,現代生物技術的技術特征就是以基因工程為首要標志。本文所說的生物技術,是指現代生物技術,也可稱之為生物工程。現代生物技術在70年代開始異軍突起,近一、二十年來發展極為神速。它與微電子技術、新材料技術和新能源技術並列為影響未來國計民生的四大科學技術支柱,被認為是21世紀世界知識經濟的核心。

生物技術的套用範圍十分廣泛,主要包括醫葯衛生、食品輕工、農牧漁業、能源工業、化學工業、冶金工業、環境保護等幾個方面。其中醫葯衛生領域是現代生物技術最先登上的舞台,也是目前套用最廣泛、成效最顯著、發展最迅速、潛力也最大的一個領域。

生物技術在醫葯衛生領域的套用主要有以下三個方面:

1.是解決了過去用常規方法不能生產或者生產成本特別昂貴的葯品的生產技術問題,開發出了一大批新的特效葯物,如胰島素、幹擾素(IFN)、白細胞介素-2(IL-2)、組織血纖維蛋白溶酶原激活因子(TPA)、腫瘤壞死因子(TNF)、集落刺激因子(CSF)、人生長激素(HGH)、表皮生長因子(EGF)等等,這些葯品可以分別用以防治諸如腫瘤、心腦肺血管、遺傳性、免疫性、內分泌等嚴重威脅人類健康的疑難病症,而且在避免毒副作用方面明顯優于傳統葯品。

2.是研製出了一些靈敏度高、性能專一、實用性強的臨床診斷新設備,如體外診斷試劑、免疫診斷試劑盒等,並找到了某些疑難病症的發病原理和醫治的嶄新方法。中國的單克隆抗體診斷試劑市場前景良好。

3.是基因工程疫苗、菌苗的研製成功直至大規模生產為人類抵製傳染病的侵襲,確保整個群體的優生優育展示了美好的前景。中國開發重點是乙肝基因疫苗。

現代生物技術以再生的生物資源為原料生產生物葯品,從而可獲得過去難以得到的足夠數量用于臨床的研究與治療。如1克胰島素(h-Insulin)要從7.5公斤新鮮豬或牛胰髒組織中提取得到,而世界上糖尿病患者有6000萬人,每人每年約需1克胰島素,這樣總計需從45億公斤新鮮胰髒中提取,這實際上辦不到的,而生物技術則很容易解決這一難題,利用基因工程的"工程菌"生產1克胰島素,隻需20升發酵液,它的價值是不能用金錢來計算的。

學校排名

國外院校排名

1 約翰霍普金斯大學[Johns Hopkins University] 綜合排名:第14名

生物工程生物工程

喬治亞理工學院[Georgia Institute of Technology] 綜合排名:第35名

3 加利福尼亞大學聖地亞哥分校[University of California–San Diego] 綜合排名:第38名

華盛頓大學[University of Washington] 綜合排名:第42名

杜克大學[Duke University] 綜合排名:第8名

波士頓大學[Boston University] 綜合排名:第57名

賓夕法尼亞大學[University of Pennsylvania] 綜合排名:第5名

麻省理工學院[Massachusetts Institute of Technology (MIT)] 綜合排名:第7名

萊斯大學[Rice University] 綜合排名:第17名

10 華盛頓天主教大學[Case Western Reserve University] 綜合排名:第41名

11 密歇根大學-安娜堡分校[University of Michigan–Ann Arbor] 綜合排名:第25名

12 西北大學[Northwestern University] 綜合排名:第14名

13 聖路易斯華盛頓大學[Washington University in St. Louis] 綜合排名:第12名

14 斯坦福大學[Stanford University] 綜合排名:第4名

15 加州大學伯克利分校[University of California–Berkeley] 綜合排名:第21名

16 匹茲堡大學[University of Pittsburgh] 綜合排名:第59名

17 弗吉尼亞大學[University of Virginia] 綜合排名:第23名

18 德克薩斯大學奧斯汀分校[University of Texas–Austin] 綜合排名:第44名

19 哥倫比亞大學[Columbia University] 綜合排名:第9名

20 猶他州大學[University of Utah ] 三級國家大學

21 範德堡大學[Vanderbilt University] 綜合排名:第19名

22 加州理工學院[California Institute of Technology] 綜合排名:第5名

23 威斯康星大學麥迪遜分校[University of Wisconsin–Madison] 綜合排名:第38名

24 普渡大學西拉法葉校區[Purdue University,West Lafayette] 綜合排名:第64名

25 卡內基美隆大學[Carnegie Mellon University] 綜合排名:第22名

26 加州大學戴維斯分校[University of California–Davis] 綜合排名:第42名

27 明尼蘇達大學Twin Cities分校[University of Minnesota—Twin Cities] 綜合排名:第71名

28 康乃爾大學[Cornell University] 綜合排名:第12名

29 倫斯勒理工學院[Rensselaer Polytechnic Institute] 綜合排名:第44名

30 德州農工大學[Texas A&M University–College Station] 綜合排名:第62名

31 南加州大學[University of Southern California] 綜合排名:第27名

32 賓州州立帕克校區[Pennsylvania State University–University Park] 綜合排名:第48名

33 亞利桑那州立大學[Arizona State University] 綜合排名:第124名

34 愛荷華州立大學[Iowa State University] 綜合排名:第85名

35 紐約州立大學石溪分校[Stony Brook University SUNY] 綜合排名:第96名

36 北卡羅來納州立大學[North Carolina State University,Raleigh] 綜合排名:第85名

37 紐約城市大學[CUNY–Queens College] 四級國家大學

38 羅切斯特大學[University of Rochester] 綜合排名:第35名

39 耶魯大學[Yale University] 綜合排名:第3名

40 加州大學歐文分校[University of California–Irvine] 綜合排名:第44名

41 阿拉巴馬大學[University of Alabama] 綜合排名:第91名

42 羅格斯大學新伯朗士威校區[Rutgers,the State University of New Jersey–New Brunswick] 綜合排名:第59名

43 馬凱特大學[Marquette University] 綜合排名:第82名

44 德雷塞爾大學[Drexel University] 綜合排名:第108名

45 哈佛大學[Harvard University] 綜合排名:第2名

46 布朗大學[Brown University] 綜合排名:第14名

47克萊姆森大學[Clemson University] 綜合排名:第67名

48 加州大學洛杉機分校[University of California–Los Angeles (UCLA)] 綜合排名:第25名

49 亞利桑那大學[University of Arizona] 綜合排名:第96名

國內院校排名

2012-2013年生物工程類專業排名

相關詞條

相關搜尋

其它詞條