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生物工程学

生物工程学(Biological Engineering)或者生物系统工程,是一种即利用数学、物理的法则,以及工程学本身的解析及综合方法学,以应付在生物学及医学范畴上种种新挑战的学科。

生物工程学包含有医学工程学、修补工程学、人类工程学和仿生学等分支领域。由于对这些分支领域的研究必然要关系到对生物体的构造和机能进行工程学的分析,所以往往被称为生物工程学。

目录

    1 基本信息 2 注解 3 4 研究方向 5 发展

      基本信息

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      中文名:生物工程学

      技术体系:基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程

      别称:机体工程学

      我国态度:生物工程重点发展科研项目之一

      外文名:Biological engineering

      适用领域范围:食品、轻工

      应用学科:生物学、工程学

      注解

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      生物工程学亦称生物技术或生物工艺学。尚无一致公认的定义和内容范围。一般认为,作为一门应用科学,生物工程学是应用生物科学和工程学的原理,通过加工生物和生物加工来为人类社会服务的综合性科学技术体系。

      biological engineering, biotechnology,bioengineering

      研究方向

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      生物工程学生物工程学

      在狭义上,指将工程知识应用于生物学领域内,利用生物体的机能生产物质,以提供商品为人类服务的一项技术。生物工程学是70年代初,在分子生物学、细胞生物学等的基础上发展起来的,包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程四个技术体系(或再包括生化工程、蛋白质工程,称六大技术体系)。上述技术体系相互依赖、相辅相成,以基因工程为主导,形成了DNA重组技术、细胞融合技术、细胞大量培养技术、生物反应器技术,酶及蛋白质的人工修饰改造和人工合成技术,非基因操作型的生物体直接利用技术等领域。

      在广义上,凡以生物为对象的一般工程学,包括介于生物学、医学与工程学之间的医学工程学,人造器官、假肢等生物医学工程学,人类工程学,仿生学以及这些学科中对生物体进行的结构和功能的工程学分析,均属生物工程学的范畴。生物工程学是70年代初在分子生物学、分子遗传学和细胞生物学基础上发展起来的一门新学科。在解决全人类所面临的能源危机、粮食紧缺、环境污染和疑难病症的诊断治疗中已发挥重大作用。人们将其与能源科学、信息科学与材料科学并称为第四次产业革命的“四大技术”。有关研究

      医学上通过生物工程可以生产出大量廉价的防治人类疾病的药物,如入胰岛素、干扰素、生长激素、乙型肝炎疫苗等。生物工程在食品、轻工中的应用面也很广。1983年美国用生物工程生产的用于制作饮料的高果糖浆的年产量达600万吨,从而使蔗糖的消耗量减少一半。采用生物工程技术,使育种工作发生了很大变化,如把抗病基因转移到烟草中去,已培育出防止害虫的烟草新品种;把低等生物根瘤菌的固氮基因转移到高等作物的细胞中,使之能自己制造氮肥,也取得了一定成果,以及转基因动物开发乳腺生物反应器、禽类输卵管生物反应器等。世界各国对生物工程十分重视,中国也把生物工程列为重点发展的科研项目之一。生物工程学的研究将对人类的生产方式和生活方式产生巨大的影响。

      发展

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      21世纪系统生物科学与工程的发展,2003年美国贝克莱大学J.Keasling成立了世界上第一家合成生物学系 -系统生物学基础的遗传工程,采用酵母细胞表达天然植物药箐篙素分子,实现工程微生物代谢工程制药,并开展植物光合作用代谢路径的研发。同时许多计算机、微电子技术、纳米化学、医学工程科学家与工程师转入生物工程的研发,采用计算机软件辅助设计技术、人工合成全基因乃至基因组技术,将细胞作为计算机来进行重新设计,因而进入了合成生物技术时代。中国曾邦哲(曾杰)在中科院《转基因动物通讯》1994年6月发表“论系统生物工程范畴”的文章,宣称21世纪是系统生物科学与系统生物工程的时代,将计算机科学与生命科学从理论到技术的整合,将基因工程与细胞仿生工程结合,并于2002年提出细胞计算机模型(cell automatics, the bio-computer, genbrain biosystem network 2002)。系统生物技术整合了生物纳米技术、生物计算技术,开始走向生物工程人工设计生命系统的生物医学应用,并将带来细胞制药厂和细胞生物分子计算机的产业化,2007年英国皇家工程院士R.I.Kitney称“系统生物学与合成生物学偶合,将产生第3次工业革命”,欧美权威科技机构有称基因工程、转基因动物与分子生物技术时代已经转向了合成生物学、系统生物工程时代,2008年开始,国际国内的系统生物工程(systems bioengineering, systems biological engineering)研究机构纷纷建立了起来。

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