它包括细胞融合、细胞器移植、染色体工程、细胞
和组培技术等. • 代表：中科院，农科院，华东理工，江南大学，农业大学，
生物工程概论
张彦婷 郑州大学生命科学学院 zhangyt@
课程简介
• 教材：《生物工程概论》，陶兴无主编，化学工业出版社
• 课时安排：48学时，16周
• 教学大纲：
第一章~第三章 非核心 讲授
第四章~第八章 核心 讲授
第九章~第十四章 非核心 讲授+学生参与
• 考试方式： 平时成绩：30% 期末（论文）：70%
生物肥料环境友好。
生物肥料关键技术突破：
• 生物肥料高效菌种资源库的不断充实； • 突破秸秆快速腐熟技术； • 高密度发酵工业； • 生物肥料高效载体研究的突破。
生物工程的五大体系
细胞工程 CELL ENGINEERING
• 定义
将一种生物细胞中携带全套遗传信息的基因或染色 体全部转入另一种生物细胞，从而改变细胞的遗传性， 改造生物的性状和功能。
基因工程 的发展
工程菌的构建 更促进了生物
工程发展
推动生命科学 的发展促进许 多重大理论问
题的突破
人类基因 组计划
第一章 绪论
生物工程的发展简史 生物工程的内容
生物工程的内容
生物工程的五大体系
• 基因工程（遗传工程）Genetic engineering • 细胞工程 Cell engineering • 酶工程 Enzyme engineering • 发酵工程（微生物工程）Fermentation engineering • 蛋白质工程 Protein engineering
标志着分子生 物学的形成
成熟期（分子生物学水平研究阶段1953年~至今）
美国生物学家沃森（Watson ）和英国晶体结构分析家克里 克（Crick ）合作，提出DNA结构的双螺旋模型，并在 1962年与英国学者维尔金斯（Wilkins M.H.F.）共获诺 贝尔生理学或医学奖。
Watson和Crick （分子生物学奠基人） 20世纪70年代
生物工程概论
生物工程
生物 科学
工程学
生物工程
生物工程是运用现代生物科学的理论与方法，按照人类的需要改造 和设计生物的结构和功能，以便更经济、更有效、更大规模地生产人类所 需要的物质和产品的技术。
生物工程概论
生物技术与生物工程 Biotechnology and Bioengineering
• 生物技术侧重于利用生物学方法解决生物体本身的问题(更 类似于生命科学研究-基础生物学研究)
生物工程的五大体系
发酵工程 FERMENTATION ENGINEERING
• 定义
是工程学与微生物学的结合；利用微生物的特性，通过 现代化工程技术，生产有用物质或直接将其应用于工业化生 产的一门技术.
包括菌种选育、菌种生产、代谢产物发酵和分离以及微 生物机能的利用等.
• 代表机构：中科院微生物所&过控所，华东理工，华南理工，
建成一条我国第一， 世界第二的年产5000t 绿色可降解环保型聚 乳酸树脂工业示范线， 收率达到理论收率的 90%，分子量大于10 万。
生物工程的五大体系 生物燃料
目前生物法生产乙烯新增产值5.76亿，新增利润7654万元乙烯的生物炼 制技术的成熟促使一系列大宗化学用品的生物法的发展。
对现有500t/a秸秆乙醇 中式生产线技术改造
我国汉代酿酒作坊（上图）
公元前2300年，埃及人 酿造啤酒 （左图）
初步发展（1676-1861年）
列文虎克发明显微镜
Edward Jenner 首创接种牛痘 预防天花，是免疫学发展的 代表，但当时解释不了其机制。
奠定阶段（1861-1897年）
杰 出 贡 献
“工业微生物学之父” “生物工程之父”
生物法生产大宗化学用品具有很强的潜力和很大的利润，更具有经济环保的优良性质。
生物工程的五大体系
生物肥料
我国是世界上肥料消费量第一的大国，化肥对我国粮食的贡献占50%以上；
我国肥料资源十分匮乏， 例如：再过20年中高品 位磷矿开采殆尽；
生物肥料提供氮素， 转化难溶磷钾，促 进作物生长；
化肥肥效易下降且会造 成大量氮、磷污染地下水。
发展期（1897年-1953年）
Buchner
（生物化学奠基人）
1897年
Fleming 1928年
无细胞酵母菌 “酒化酶”推翻 巴斯德胚种学说
生物工程发 展的里程碑： 进入生化水 平研究阶段
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
Avery
1944年
肺炎球菌转化实 验，确定DNA是 遗传物质
彻底否定了“自然发生学说”； 证实细菌能利用糖和铵合成蛋白质； 证实了发酵是由细菌引起的；
在免疫学上提出预防接种; 提出巴氏消毒法等等……
罗伯特·科赫
• 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……
大量的资金投入 时效性竞争非常激烈
激烈的竞争带来高风险
对社会各方面影响极大
第一章 绪论
生物工程的发展简史 生物工程的内容
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。
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
江南大学，等
发酵工程
现代啤酒的发酵生产工艺
生物工程的五大体系
纯培养厌氧分批 补料发酵技术
分批补料发酵生产乳酸， 使得乳酸的发酵水平达 200g/L，光学纯度达97.4% 可满足聚乳酸的生产需要；
生物工程的五大体系
生物高分子材料生产
绿色可降解环保型聚 乳酸树脂具有环境友 好型的优势，并能够 胜任大部分合成塑料；
• 生物工程则侧重于利用工程学方法解决生物学问题（更强 调突出的应用属性-生物学和工程学等理论技术的结合加以 应用）
生物工程概论
生物工程与人类的生活
人类面临 的问题
食物短缺 能源危机 资源枯竭 环境污染 疾病危险
生物工程的内容
生物工程 的特点
高效益 高智力 高投入 高竞争 高风险 高势能
可带来高额利润 具有创造性和突破性 前期研究和开发需要