業務培訓目標
本專業培養具有生命科學基礎理論和系統的生物技術基礎理論、知識和技能,能在科研機構或高等院校從事科學研究或教學,能在工業、醫藥、食品、農林牧漁、環保、園林等行業的企事業單位和行政部門從事與生物技術相關的應用研究、技術開發、生產管理和行政管理的高級專門人才。
業務培訓要求
本專業學生主要學習生物技術的基礎理論和知識,在應用基礎研究和技術開發中接受科學思維和科學實驗的訓練,具有良好的科學素養和教學、科研、開發、管理的基本能力。
生物技術是現代生物學發展及其與相關學科交叉的產物。其核心是以DNA重組技術為核心的基因工程,包括微生物工程、生化工程、細胞工程和生物制品。培養掌握現代生物學和生物技術的基本理論、知識和技能,獲得應用基礎研究和科技開發研究的初步訓練,具有良好科學素質、較強創新意識和實踐能力的高級生物技術專業人才。
生物技術專業培養能在科研機構、高校、企事業單位和行政部門從事生態環境保護與管理的具有生態學知識的高級專門人才。
生物技術專業畢業生應具備以下知識和能力:
1.掌握數學、物理、化學的基本理論和知識;
2.掌握基礎生物學、生物化學、分子生物學、微生物學、基因工程、發酵工程和細胞工程的基本理論、基本知識和基本實驗技能,以及生物技術及其產品開發的基本原理和方法;
3.了解相近專業的通用原理和知識;
4.熟悉國家生物技術產業政策、知識產權和生物工程安全法規等相關政策法規;
5.了解生物技術的理論前沿、應用前景和最新發展動態,以及生物技術產業的發展;
6.掌握運用現代信息技術進行信息查詢、文獻檢索和獲取相關信息的基本方法;具有設計實驗、創造實驗條件、總結、整理和分析實驗結果、撰寫論文和參加學術交流的能力。
主要學科
生物,化學
主菜
微生物學、細胞生物學、遺傳學、動物學、植物學、生態學、行為學、植物生理學、動物生理學、生物進化、生物化學、分子生物學、基因工程、細胞工程、微生物工程、生化工程、生物工程下遊技術、發酵工程設備等。
主要實踐教學環節:包括教學實習、生產實習和畢業論文(設計)等。,壹般安排在10-20周。
學習年限
壹紀
授予學位
理學士
近年來,以基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程為代表的現代生物技術發展迅速,日益影響和改變著人們的生產和生活方式。所謂生物技術,是指“用活的生物體(或生物物質)改良產品、改良動植物或培養特殊用途的微生物的技術”。生物工程是生物技術的總稱,指結合生物化學、分子生物學、微生物學、遺傳學和生化工程,改造或再造設計細胞的遺傳物質,培育新品種,在工業規模上利用現有的生物系統,通過生化過程制造工業產品。簡而言之,就是生命體、生命系統或生命過程的工業化過程。生物工程包括基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程、生物電子工程、生物反應器、滅菌技術和新興蛋白質工程,其中基因工程是現代生物工程的核心。基因工程(或稱基因工程、基因重組技術)是將不同生物的基因在體外結合,並與載體(質粒、噬菌體、病毒)的DNA連接,然後轉入微生物或細胞中進行克隆,使轉入的基因在細胞或微生物中表達,產生所需的蛋白質。
目前,60%以上的生物技術成果集中在醫藥行業,以開發具有特色的新藥或改進傳統醫學,這引起了醫藥行業的重大變革和生物制藥的快速發展。生物制藥是將生物工程技術應用於藥物制造領域的過程,其中最重要的方法是基因工程。即利用克隆技術和組織培養技術,對DNA進行切割、插入、連接和重組,獲得生物醫學產品。生物制藥是以微生物、寄生蟲、動物毒素和生物組織為原料,采用生物技術或分離純化技術制備,中間產品和成品質量由生物技術和分析技術控制的生物活性制劑,包括疫苗、毒素、類毒素、血清、血液制品、免疫制劑、細胞因子、抗原、單克隆抗體和基因工程產品(DNA重組產品、體外診斷試劑)。目前已開發並進入臨床應用階段的生物制藥,根據用途不同可分為三大類:基因工程藥物、生物疫苗和生物診斷試劑。這些產品在傳染病的診斷、預防、控制甚至消除以及保護人類健康方面發揮著越來越重要的作用。
生物技術與信息技術的關系
生物技術與信息技術的關系
生物技術是以生命科學為基礎,利用生物體(或生物組織、細胞等成分)的特性和功能,設計和構建具有預期性能的新物質或新菌株,並結合工程原理加工生產產品或提供服務的綜合性技術。信息科學是研究信息的獲取、傳輸和處理的技術。它是計算機技術、通信技術和微電子技術相結合的壹門新興學科,即利用計算機處理信息,利用現代電子通信技術從事信息的采集、存儲、加工和利用,以及相關的產品制造、技術開發和信息服務。信息技術和生物技術都是高科技,在新經濟中不是壹種取舍關系,而是相輔相成,將推動21世紀經濟的快速發展。
1.生物技術的發展需要信息技術的支持
(1)信息技術為生物技術的發展提供了強大的計算工具。在現代生物技術的發展中,計算機和高性能計算技術起到了巨大的推動作用。英國桑格賽萊拉基因研究公司
在該中心、懷特海研究所、美國國立衛生研究院和中國科學院遺傳研究所人類基因組中心聯合繪制的人類基因組草案發布中,許多美國研究機構特別強調,正是信息技術供應商提供的高性能計算技術使這壹切成為可能。同樣,在名為“生命科學阿波羅登月計劃”的人類基因草圖誕生期間,康柏的Alpha服務器也為研究人員提供了出色的計算能力。業內人士分析,這場激烈的基因解碼競賽背後是壹場超級計算能力的競賽,同時這種競賽有助於大眾對超級計算機的超級能力形成壹個大致的認識。在此之前,這些至少價值數百萬美元,可以超高速運行的機器壹直默默無聞。它們被用來控制核反應堆、預報天氣或與世界級的國際象棋大師對弈。如今,人們越來越意識到,超級計算機在創造新藥物、治療疾病並最終使我們能夠修復人類基因缺陷方面非常重要。高性能計算可以為人類做出更大的貢獻。
賽萊拉公司的首席執行官在接受《今日美國》采訪時表示:“這是人類歷史上第壹次以線性方式組合人類遺傳密碼。”Celera公司想要以正確的順序排列32億個堿基對,這個挑戰是已經嘗試過的大規模計算中最嚴峻的壹個。為了完成這壹歷史性項目所需的海量數據處理,Celera公司使用了700個互聯的Alpha64位處理器,計算能力為每秒1.3萬億次浮點運算。同時,Celera還采用了Compaq的Storage Works系統來管理壹個空間為50TB、年增長率為IOTB的數據庫。康柏電腦公司董事會主席曾在壹次演講中說:“如今,我們很難將生物技術的進步與高性能計算的發展分開。事實上,許多頂級科學家認為高性能計算是生物學和醫學的未來。將來,越來越多的功能強大的計算機和軟件將被用來收集、存儲、分析、模擬和發布信息。
信息技術還有助於加強生物技術領域各種數據庫的管理、信息傳遞、檢索和資源共享。繼基因測序儀之後另壹個在生物技術領域引人註目的硬件是基因芯片,它的發展也非常依賴信息技術。基因芯片排列並固定在顯微鏡載玻片或矽片等基底上。把基因片段放在這個芯片上,把樣本的基因片段放在基因芯片閱讀器(也是解碼裝置)上,樣本信息就可以快速比對解碼。基因測序儀是從零開始破譯樣本遺傳信息的裝置,而基因芯片及其閱讀器是通過與已有的遺傳信息進行比較來破譯信息的裝置。在這個領域,美國企業是有名的,但日本企業在與美國企業合作的同時,也在積極參與這個領域的發展。
(2)生物技術的發展需要特定軟件技術的支持。生物技術及其產業的發展將進壹步增加對生物技術軟件的需求,軟件技術將成為支撐生物技術及其產業發展的關鍵力量之壹。在生物技術的各個領域,都需要相應的專業軟件來支撐:1)各種生物技術數據庫的建設需要性能優異、更新迅速的軟件技術;2)核酸的低級結構分析、引物設計、質粒作圖、序列分析、蛋白質低級結構分析、生化反應模擬等也需要相應的軟件及其技術支持;3)加強生物安全管理和生物信息安全管理也離不開軟件及其技術發展的支持。
生物技術為信息技術的發展開辟了壹條新的道路。
(1)生物技術推動超級計算機產業發展。隨著人類基因組計劃任務的完成,核酸和蛋白質的序列和結構數據呈指數級增長。面對如此龐大復雜的數據,只有用計算機來管理數據,控制誤差,加快分析過程,人類才能從中受益。但是,要完成這些過程,超出了普通計算機的能力,而是需要擁有超強計算能力的計算機。因此,生物技術的發展將對信息技術提出更高的要求,從而促進信息產業的發展。更有說服力的例子是,在2002年10月22日出版的《自然》雜誌上,165438+,以色列科學家宣布研制出壹種由dna分子和酶分子組成的微型“生物計算機”。壹萬億臺這樣的計算機只有壹滴水那麽大,運算速度達到每秒100億次,準確率99.8%。當然,像所有新技術壹樣,壹些科學家持懷疑態度。他們認為,這個試管裏的計算機有致命的缺陷,因為生化反應本身具有壹定的隨機性,這個操作的結果不壹定完全準確;而且參與運算的dna分子無法像傳統計算機那樣相互通信,只能“各自為戰”,不足以處理壹些大規模計算。
歐美國家和日本相繼建立了生物信息數據中心,如美國的國家生物技術信息中心(ncbi)、英國的歐洲生物信息研究所(ebi)、日本的70多家制藥、生物、高科技公司組成的“生物產業信息化”等。根據高盛財團2001的壹份報告,ibm、sun、Compaq、等公司與生物技術公司和研究公司達成了至少12項合作意向,* * *有超過140項合作協議,涉及各個技術領域,包括基因芯片,由計算機模擬。
(2)生物技術將從根本上突破計算機的物理極限。目前使用的計算機都是基於矽片的。由於物理空間的限制,以及能耗和散熱的問題,它們必然會遇到發展的極限。要取得大的突破,他們需要依靠新材料的創新。2000年,美國加州大學洛杉磯分校的科學家根據生物大分子在不同狀態下可以產生信息與否的特性,研制出分子開關。2001年,世界上第壹臺能自動運行的DNA計算機問世,被評為當年世界十大科技進步。2002年,DNA計算機研究領域的先驅阿德勒曼教授用壹臺簡單的DNA計算機在實驗中找到了壹個有24個變量和1萬種可能結果的數學問題的答案,DNA計算機的發展邁出了重要的壹步。
信息產業和生物產業無疑是高科技產品。在生命科學的研究中,計算機總是不可或缺的。如果妳去基因組測序研究所,大量基於超級計算機的測序儀會讓妳誤以為妳在壹家信息技術公司。生物產業因計算機的加入而加速,信息技術產業也因生命科學的需要而發達並有利可圖。利用數學、計算機科學和生物學的各種工具來闡明和理解基因組研究獲得的大量數據中所包含的生物學意義,生物學和信息學相互交叉和結合,從而形成壹門新的學科。生物信息學或信息生物學,其進步帶來的好處是不可估量的。美國湧現出大量基於生物信息學的公司,希望在基因工程藥物、生物芯片、代謝工程等領域尋找財富。生物信息學行業潛力巨大。可以說,生物技術與信息技術的融合是世界經濟市場的未來。在深圳舉行的第三屆中國國際高新技術成果交易會高新技術論壇上,中國工程院副院長侯雲德院士指出,生物技術產業應定位為繼信息產業之後的重點產業。他說,信息和生物技術是關系新世紀中國經濟發展和國家命運的關鍵技術,將成為中國創新產業的經濟增長點。
生物技術及應用專業
很多人認為2000年是生物技術產業的投資年。人類基因測序的完成和發表,是科學史上的又壹個裏程碑,讓很多小偷著迷。2000年,美國生物技術產業股票市場增長了300億美元,大大超過了該產業股票市場前5年的投資總額,生物技術和其他科技產業股票異常上漲。許多跡象表明,盡管生物技術產業只有不到30年的歷史,但它正在進入成熟階段。
2001年,在美國經濟不景氣的情況下,生物技術行業仍然吸收了15億美元的投資,這是該行業歷史上第二大投資年。投資者認為,生物技術公司,特別是那些專門從事新藥的公司及其合作的制藥公司,將在未來五年內推出數百種壹流的新藥。生物技術在遺傳科學、蛋白質研究、生物信息學、計算機輔助藥物設計、DNA生物芯片和藥物遺傳學等領域的突破,將對疾病的征服帶到了分子水平。許多投資者認為,利用生物技術開發新藥將會獲得回報。
據美國生物技術工業組織(Bio)統計,在1982至2000年間,約有120種生物藥物進入市場。2001300種新藥處於臨床試驗的最後階段。根據以往的經驗,到2007年,美國美國食品藥品監督管理局(FDA)將批準約240種新藥進入市場,從而使市場上的生物技術藥物數量增加壹倍。大多數生物技術新藥是用於治療心臟病、癌癥、糖尿病和傳染病的壹類新藥。
生物技術的顯著應用不僅是在健康行業,在其他行業也是如此。依靠生物技術,農業用更少的土地生產更健康的食物;制造業可以減少環境汙染,節約能源消耗;工業可以利用可再生資源生產原材料來保護環境。
生物技術產業的成熟不僅體現在產品研發上,還體現在產業的現金儲備上。在2000年,由於生物技術行業在社會上籌集了大量的資本,大多數生物技術企業在2001年資本狀況良好。根據恩斯特& amp;young 2006 54 38+0生物技術報告顯示,在美國上市的340家生物技術公司中,超過壹半的公司能夠維持三年以上的現金儲備,這為行業未來的快速發展奠定了良好的基礎。
生物技術產業成熟的另壹個標誌是兼並。基因公司等資金雄厚的生物技術企業正在兼並其他輔助技術公司,組建綜合性生物制藥公司,可以自主研發、生產和銷售產品。這種兼並活動不僅增加了企業的產品品種和收入,而且有助於提高整個行業的競爭力。
生物技術產業是新經濟的主要推動力。雖然生物技術產業的股價最近也大幅縮水,但其過去的收益大於現在的損失。在過去的壹年中,納斯達克生物技術指數下跌了20%,但與前三年相比,該指數的增長仍接近100%。在當前的熊市中,該指數的表現要好於納斯達克綜合指數和道瓊斯工業指數。許多分析師認為,2002年,生物和制藥部門將平穩但健康地發展。未來12到24個月,生物股將再次騰飛,新的生物技術產品將開始進入市場。
美國許多州政府支持生物技術產業的發展,並相繼推出許多經濟發展計劃來吸引生物技術企業。例如,密歇根州是美國十大生物技術州之壹,州政府承諾在生物技術產業領域進入美國前五,並計劃投資6543.8億美元建設密歇根州生命科學走廊。目前,這條走廊上有300多家生物公司。
從基因到醫學
21世紀的第壹年,科學家完成了人類基因的測序。這壹成果對生物技術產業發展的影響將是不可估量的。在探索人類基因奧秘的過程中,尋找壹些新的藥物成為生物技術的重點。
2001年5月,FDA批準諾華研發的格列衛上市,這是治療慢性白血病的良藥。這是第壹個根據癌細胞活性機制設計開發的抗癌新藥。傳統的抗癌藥在治療過程中會影響正常細胞,對患者有很大的副作用,而格列衛只殺死有基因變異的癌細胞。最新研究表明,格列衛對血液系統癌癥和腫瘤均有效,有可能成為壹種新的廣譜抗癌藥物。
另壹種用於治療癌癥的生物技術藥物是單克隆抗體。這種抗體針對的是壹些與癌細胞相關的特定分子。自1980以來,單克隆抗體的神奇功效引起了眾多藥企的關註。經過十幾年的研究,單克隆抗體作為新型抗癌藥物已被初步認識。目前,許多制藥公司正在開發單克隆抗體,其應用已從抗癌擴展到治療其他疾病。到2000年,FDA已經批準了9種單克隆抗體,超過60種產品正在進行臨床試驗。
在抗癌方面,單克隆抗體的作用就像人的免疫系統,但在大多數情況下,人的免疫系統不會將癌細胞作為有害細胞進行阻止,從而使癌細胞在體內大量繁殖,危及人的生命。
單克隆抗體的作用是靶向癌細胞,摧毀它們或啟動體內的免疫系統攻擊它們。單克隆抗體也可以是壹種“智能炸彈”,攜帶放射性或化學藥劑,選擇癌細胞進行攻擊。
1997年FDA批準首個單克隆抗體利妥昔用於治療非霍奇金淋巴瘤,1998年另壹單克隆抗體赫賽汀上市用於治療乳腺癌。
赫賽汀由美國基因泰克公司研發,該公司成立於1976,是最早的生物制藥公司。美國基因泰克公司是世界十大生物技術公司之壹。以蛋白質為基礎的生物醫藥產品已上市10個,正在開發的產品超過20個,主要針對癌癥、心血管和免疫系統疾病。這家公司有5000多名員工。人類基因組公司成立於1992,是生物技術行業第壹家開發人類基因組的公司。該公司首先研究和探索人類基因與疾病的關系,目標是發現與疾病相關的基因,並開發相關的治療藥物。該公司目前有8種產品正在進行臨床試驗。
其他生物醫學產品包括基因治療、幹細胞和疫苗。隨著對人類生物學的進壹步了解,藥物發現變得更加復雜。生物技術和制藥業不得不依靠更先進和復雜的工具來開發新藥。歷史上,安捷倫壹直是醫療檢測設備的主要制造商,該公司與世界十大制藥公司有著非常密切的業務聯系。今天,安捷倫還可以為疾病診斷和新藥研究提供新的科學儀器。
農業生物技術
生物技術在農業中的應用是基於對動植物遺傳學和蛋白質的理解。許多專家認為,只有依靠生物技術,發展中國家才能克服饑餓,人口增長導致的全球糧食短缺才能得到緩解。
通過使用動物和植物的特定基因,可以用更少的土地種植更多的作物,並且可以減少殺蟲劑的使用。利用生物技術,可以在惡劣的氣候環境下生產作物。生物技術還可以改善食物的營養和味道。
美國聖路易斯是世界上農業生物技術發展最快的地區。這個地區被認為是生物工業帶,著名的農業生物技術公司孟山都就在這個地區。
生物技術是壹種快速有效的育種方法。通過引入特定的基因,可以改變動植物的品質。例如,科學家可以通過植入抗成熟基因來延長西紅柿的保質期。將對人體無害的抗蟲基因導入植物中,可以預防病蟲害,減少農藥的使用,還可以對大米中產生維生素A的基因進行幹預,提高大米的營養價值。
生物技術在農業上的另壹個可能的應用是生產可食用的疫苗,以及利用水果和蔬菜生產預防傳染病如肝炎和霍亂的疫苗。克隆技術用於動物可以保持優質動物的高產性能。
市場上的農業生物技術產品主要是轉基因大豆、玉米、油菜、棉花等。轉基因植物因其優良的品質很快被農民接受。2001年,全球轉基因植物種植面積達到5300萬公頃,比2000年增長19%。
工業和環境生物技術
生物技術在工業制造和環境管理中的應用是為了促進工業的可持續發展。在1998中,經濟合作與發展組織認為生物技術將在工業的可持續發展中發揮關鍵作用,並鼓勵其成員國支持工業和環境生物技術的研究。
微生物被認為是天然的化學工廠。它們正在取代制造化學品的工業催化劑。比如酶制劑可以替代洗滌劑中的磷和皮革鞣制過程中的硫化物。在造紙過程中,酶制劑可以減少紙漿漂白過程中氯化物的用量。微生物在工業生產中的應用使工業生產變得清潔、高效和可持續。
酶還可以作為生物催化劑,將生物質轉化為能源、乙醇等。更吸引人的是,玉米稭稈可以通過生物酶轉化成可降解塑料,用於食品包裝。
遺傳學和蛋白質在工業生物技術中的應用,不僅是發現微生物酶的特性,而且是通過靶標變異,使微生物產生各種用途的新酶制劑。
科學家預測,10到20年後,生物技術在工業上的應用將變得和在人類健康上的應用壹樣重要。
生物技術的其他應用
目前,生物技術主要用於人類健康、農業、工業和環境,但也用於其他領域。
目前,開發動物醫療產品的生物公司越來越多。美國每年用於動物健康的產品市場約為40億美元,美國農業部批準的動物用生物制品約有65,438+000種,主要是預防動物傳染病和常見病的疫苗和治療藥物。
生物技術還被應用於珍稀野生動物的保護,通過DNA鑒定來識別動物的種類和追蹤它們的活動區域。
海洋生物技術的應用發展了被過度捕撈和瀕臨滅絕的海洋生物的生存。同時為人類從豐富的海洋生物資源中尋找新藥提供了途徑。例如,海螺中的壹種毒素是有效的止痛藥,海綿可以用作抗感染劑。
生物技術在太空開發中的應用可以為宇航員在長期太空探索中建立生命支持環境。此外,生物技術還用於人類考古和犯罪調查,通過DNA分析可以研究人類種群的進化史。DNA技術在刑事案件調查中的應用可以幫助執法人員識別罪犯。
生物反恐
美航9?“11”恐怖事件以及隨後發生的炭疽案件,讓大多數美國人感到未來生物恐怖事件可能發生,必須重視生物恐怖事件的防禦。
過去,幾家美國生物技術公司曾與政府合作提出生物武器的防禦戰略,但大多數實驗只是模擬。九點?在11事件之前,美國衛生部花費了5000萬美元用於生物恐怖主義防範的研究。但是9?11事件後,預算大幅增加。今年6月通過的壹項生物恐怖主義法案為美國國土安全部的生物恐怖主義撥款45億美元。專家預測,生物恐怖主義將成為國防的新領域,美國將利用生物技術防禦各種可能的生物恐怖襲擊。生物反恐將與公共衛生系統、傳統國防工業、生物技術和制藥工業密切相關。9?11事件後,美國迅速研制出炭疽和天花疫苗。約有24家美國生物技術公司正在參與其他疫苗和藥物的研發,美國政府計劃支付6.4億美元儲存相關疾病的疫苗,以預防各種可能的生物恐怖主義事件。例如,正在開發新的抗生素和抗病毒劑來對付已經對疾病有抵抗力的病原體。壹家公司正在研究使用單克隆抗體清除血液中的毒素。其他正在開發的產品包括用於修復有意汙染環境的特殊酶制劑、快速大氣監測器、傳染原診斷試劑和新的藥物輸送系統。
生物技術應用
傳統生物技術的應用
現代生物技術的應用
傳統生物技術的應用
包括:
顯微鏡學、玻片標本制作和染色、同位素標記和示蹤、無土栽培、作物育種、顯微鏡、光電顯微鏡、電子顯微鏡。
應用:細胞(顯微水平、亞顯微水平)玻片標本制作和染色技術。
應用:同位素標記示蹤技術研究細胞結構和功能*
應用:研究化學物質在細胞或生物體內的相關問題,如壹種物質的位置、運動方式、物質的摻雜等。
例如:有絲分裂過程中的DNA復制、光合作用中的物質變化、動植物細胞中運輸激素的分布以及胚層發育和運輸動物分化中遺傳物質的發現、無土栽培技術
基於溶液培養的原理,將植物生長發育過程中所需的各種礦質元素按壹定比例配制成營養液,用這種營養液來培養植物。
申請“生物技術”專業
生物技術還是壹個很新興的專業,所以不好找工作,而且生物技術是壹個很花錢的專業。壹般本科院校開設這個專業都不是很規範,更別說專科和學生物技術了。以後要想發展,只能繼續學習學習。