生物技术应该是文科还是理科?
业务培训目标
本专业培养具有生命科学基础理论和系统的生物技术基础理论、知识和技能,能在科研机构或高等院校从事科学研究或教学,能在工业、医药、食品、农林牧渔、环保、园林等行业的企事业单位和行政部门从事与生物技术相关的应用研究、技术开发、生产管理和行政管理的高级专门人才。
业务培训要求
本专业学生主要学习生物技术的基础理论和知识,在应用基础研究和技术开发中接受科学思维和科学实验的训练,具有良好的科学素养和教学、科研、开发、管理的基本能力。
生物技术是现代生物学发展及其与相关学科交叉的产物。其核心是以DNA重组技术为核心的基因工程,包括微生物工程、生化工程、细胞工程和生物制品。培养掌握现代生物学和生物技术的基本理论、知识和技能,获得应用基础研究和科技开发研究的初步训练,具有良好科学素质、较强创新意识和实践能力的高级生物技术专业人才。
生物技术专业培养能在科研机构、高校、企事业单位和行政部门从事生态环境保护与管理的具有生态学知识的高级专门人才。
生物技术专业毕业生应具备以下知识和能力:
1.掌握数学、物理、化学的基本理论和知识;
2.掌握基础生物学、生物化学、分子生物学、微生物学、基因工程、发酵工程和细胞工程的基本理论、基本知识和基本实验技能,以及生物技术及其产品开发的基本原理和方法;
3.了解相近专业的通用原理和知识;
4.熟悉国家生物技术产业政策、知识产权和生物工程安全法规等相关政策法规;
5.了解生物技术的理论前沿、应用前景和最新发展动态,以及生物技术产业的发展;
6.掌握运用现代信息技术进行信息查询、文献检索和获取相关信息的基本方法;具有设计实验、创造实验条件、总结、整理和分析实验结果、撰写论文和参加学术交流的能力。
主要学科
生物,化学
主菜
微生物学、细胞生物学、遗传学、动物学、植物学、生态学、行为学、植物生理学、动物生理学、生物进化、生物化学、分子生物学、基因工程、细胞工程、微生物工程、生化工程、生物工程下游技术、发酵工程设备等。
主要实践教学环节:包括教学实习、生产实习和毕业论文(设计)等。,一般安排在10-20周。
学习年限
一纪
授予学位
理学士
近年来,以基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程为代表的现代生物技术发展迅速,日益影响和改变着人们的生产和生活方式。所谓生物技术,是指“用活的生物体(或生物物质)改良产品、改良动植物或培养特殊用途的微生物的技术”。生物工程是生物技术的总称,指结合生物化学、分子生物学、微生物学、遗传学和生化工程,改造或再造设计细胞的遗传物质,培育新品种,在工业规模上利用现有的生物系统,通过生化过程制造工业产品。简而言之,就是生命体、生命系统或生命过程的工业化过程。生物工程包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生物电子工程、生物反应器、灭菌技术和新兴蛋白质工程,其中基因工程是现代生物工程的核心。基因工程(或称基因工程、基因重组技术)是将不同生物的基因在体外结合,并与载体(质粒、噬菌体、病毒)的DNA连接,然后转入微生物或细胞中进行克隆,使转入的基因在细胞或微生物中表达,产生所需的蛋白质。
目前,60%以上的生物技术成果集中在医药行业,以开发具有特色的新药或改进传统医学,这引起了医药行业的重大变革和生物制药的快速发展。生物制药是将生物工程技术应用于药物制造领域的过程,其中最重要的方法是基因工程。即利用克隆技术和组织培养技术,对DNA进行切割、插入、连接和重组,获得生物医学产品。生物制药是以微生物、寄生虫、动物毒素和生物组织为原料,采用生物技术或分离纯化技术制备,中间产品和成品质量由生物技术和分析技术控制的生物活性制剂,包括疫苗、毒素、类毒素、血清、血液制品、免疫制剂、细胞因子、抗原、单克隆抗体和基因工程产品(DNA重组产品、体外诊断试剂)。目前已开发并进入临床应用阶段的生物制药,根据用途不同可分为三大类:基因工程药物、生物疫苗和生物诊断试剂。这些产品在传染病的诊断、预防、控制甚至消除以及保护人类健康方面发挥着越来越重要的作用。
生物技术与信息技术的关系
生物技术与信息技术的关系
生物技术是以生命科学为基础,利用生物体(或生物组织、细胞等成分)的特性和功能,设计和构建具有预期性能的新物质或新菌株,并结合工程原理加工生产产品或提供服务的综合性技术。信息科学是研究信息的获取、传输和处理的技术。它是计算机技术、通信技术和微电子技术相结合的一门新兴学科,即利用计算机处理信息,利用现代电子通信技术从事信息的采集、存储、加工和利用,以及相关的产品制造、技术开发和信息服务。信息技术和生物技术都是高科技,在新经济中不是一种取舍关系,而是相辅相成,将推动21世纪经济的快速发展。
1.生物技术的发展需要信息技术的支持
(1)信息技术为生物技术的发展提供了强大的计算工具。在现代生物技术的发展中,计算机和高性能计算技术起到了巨大的推动作用。英国桑格赛莱拉基因研究公司
在该中心、怀特海研究所、美国国立卫生研究院和中国科学院遗传研究所人类基因组中心联合绘制的人类基因组草案发布中,许多美国研究机构特别强调,正是信息技术供应商提供的高性能计算技术使这一切成为可能。同样,在名为“生命科学阿波罗登月计划”的人类基因草图诞生期间,康柏的Alpha服务器也为研究人员提供了出色的计算能力。业内人士分析,这场激烈的基因解码竞赛背后是一场超级计算能力的竞赛,同时这种竞赛有助于大众对超级计算机的超级能力形成一个大致的认识。在此之前,这些至少价值数百万美元,可以超高速运行的机器一直默默无闻。它们被用来控制核反应堆、预报天气或与世界级的国际象棋大师对弈。如今,人们越来越意识到,超级计算机在创造新药物、治疗疾病并最终使我们能够修复人类基因缺陷方面非常重要。高性能计算可以为人类做出更大的贡献。
赛莱拉公司的首席执行官在接受《今日美国》采访时表示:“这是人类历史上第一次以线性方式组合人类遗传密码。”Celera公司想要以正确的顺序排列32亿个碱基对,这个挑战是已经尝试过的大规模计算中最严峻的一个。为了完成这一历史性项目所需的海量数据处理,Celera公司使用了700个互联的Alpha64位处理器,计算能力为每秒1.3万亿次浮点运算。同时,Celera还采用了Compaq的Storage Works系统来管理一个空间为50TB、年增长率为IOTB的数据库。康柏电脑公司董事会主席曾在一次演讲中说:“如今,我们很难将生物技术的进步与高性能计算的发展分开。事实上,许多顶级科学家认为高性能计算是生物学和医学的未来。将来,越来越多的功能强大的计算机和软件将被用来收集、存储、分析、模拟和发布信息。
信息技术还有助于加强生物技术领域各种数据库的管理、信息传递、检索和资源共享。继基因测序仪之后另一个在生物技术领域引人注目的硬件是基因芯片,它的发展也非常依赖信息技术。基因芯片排列并固定在显微镜载玻片或硅片等基底上。把基因片段放在这个芯片上,把样本的基因片段放在基因芯片阅读器(也是解码装置)上,样本信息就可以快速比对解码。基因测序仪是从零开始破译样本遗传信息的装置,而基因芯片及其阅读器是通过与已有的遗传信息进行比较来破译信息的装置。在这个领域,美国企业是有名的,但日本企业在与美国企业合作的同时,也在积极参与这个领域的发展。
(2)生物技术的发展需要特定软件技术的支持。生物技术及其产业的发展将进一步增加对生物技术软件的需求,软件技术将成为支撑生物技术及其产业发展的关键力量之一。在生物技术的各个领域,都需要相应的专业软件来支撑:1)各种生物技术数据库的建设需要性能优异、更新迅速的软件技术;2)核酸的低级结构分析、引物设计、质粒作图、序列分析、蛋白质低级结构分析、生化反应模拟等也需要相应的软件及其技术支持;3)加强生物安全管理和生物信息安全管理也离不开软件及其技术发展的支持。
生物技术为信息技术的发展开辟了一条新的道路。
(1)生物技术推动超级计算机产业发展。随着人类基因组计划任务的完成,核酸和蛋白质的序列和结构数据呈指数级增长。面对如此庞大复杂的数据,只有用计算机来管理数据,控制误差,加快分析过程,人类才能从中受益。但是,要完成这些过程,超出了普通计算机的能力,而是需要拥有超强计算能力的计算机。因此,生物技术的发展将对信息技术提出更高的要求,从而促进信息产业的发展。更有说服力的例子是,在2002年10月22日出版的《自然》杂志上,165438+,以色列科学家宣布研制出一种由dna分子和酶分子组成的微型“生物计算机”。一万亿台这样的计算机只有一滴水那么大,运算速度达到每秒100亿次,准确率99.8%。当然,像所有新技术一样,一些科学家持怀疑态度。他们认为,这个试管里的计算机有致命的缺陷,因为生化反应本身具有一定的随机性,这个操作的结果不一定完全准确;而且参与运算的dna分子无法像传统计算机那样相互通信,只能“各自为战”,不足以处理一些大规模计算。
欧美国家和日本相继建立了生物信息数据中心,如美国的国家生物技术信息中心(ncbi)、英国的欧洲生物信息研究所(ebi)、日本的70多家制药、生物、高科技公司组成的“生物产业信息化”等。根据高盛财团2001的一份报告,ibm、sun、Compaq、等公司与生物技术公司和研究公司达成了至少12项合作意向,* * *有超过140项合作协议,涉及各个技术领域,包括基因芯片,由计算机模拟。
(2)生物技术将从根本上突破计算机的物理极限。目前使用的计算机都是基于硅片的。由于物理空间的限制,以及能耗和散热的问题,它们必然会遇到发展的极限。要取得大的突破,他们需要依靠新材料的创新。2000年,美国加州大学洛杉矶分校的科学家根据生物大分子在不同状态下可以产生信息与否的特性,研制出分子开关。2001年,世界上第一台能自动运行的DNA计算机问世,被评为当年世界十大科技进步。2002年,DNA计算机研究领域的先驱阿德勒曼教授用一台简单的DNA计算机在实验中找到了一个有24个变量和1万种可能结果的数学问题的答案,DNA计算机的发展迈出了重要的一步。
信息产业和生物产业无疑是高科技产品。在生命科学的研究中,计算机总是不可或缺的。如果你去基因组测序研究所,大量基于超级计算机的测序仪会让你误以为你在一家信息技术公司。生物产业因计算机的加入而加速,信息技术产业也因生命科学的需要而发达并有利可图。利用数学、计算机科学和生物学的各种工具来阐明和理解基因组研究获得的大量数据中所包含的生物学意义,生物学和信息学相互交叉和结合,从而形成一门新的学科。生物信息学或信息生物学,其进步带来的好处是不可估量的。美国涌现出大量基于生物信息学的公司,希望在基因工程药物、生物芯片、代谢工程等领域寻找财富。生物信息学行业潜力巨大。可以说,生物技术与信息技术的融合是世界经济市场的未来。在深圳举行的第三届中国国际高新技术成果交易会高新技术论坛上,中国工程院副院长侯云德院士指出,生物技术产业应定位为继信息产业之后的重点产业。他说,信息和生物技术是关系新世纪中国经济发展和国家命运的关键技术,将成为中国创新产业的经济增长点。
生物技术及应用专业
很多人认为2000年是生物技术产业的投资年。人类基因测序的完成和发表,是科学史上的又一个里程碑,让很多小偷着迷。2000年,美国生物技术产业股票市场增长了300亿美元,大大超过了该产业股票市场前5年的投资总额,生物技术和其他科技产业股票异常上涨。许多迹象表明,尽管生物技术产业只有不到30年的历史,但它正在进入成熟阶段。
2001年,在美国经济不景气的情况下,生物技术行业仍然吸收了15亿美元的投资,这是该行业历史上第二大投资年。投资者认为,生物技术公司,特别是那些专门从事新药的公司及其合作的制药公司,将在未来五年内推出数百种一流的新药。生物技术在遗传科学、蛋白质研究、生物信息学、计算机辅助药物设计、DNA生物芯片和药物遗传学等领域的突破,将对疾病的征服带到了分子水平。许多投资者认为,利用生物技术开发新药将会获得回报。
据美国生物技术工业组织(Bio)统计,在1982至2000年间,约有120种生物药物进入市场。2001300种新药处于临床试验的最后阶段。根据以往的经验,到2007年,美国美国食品药品监督管理局(FDA)将批准约240种新药进入市场,从而使市场上的生物技术药物数量增加一倍。大多数生物技术新药是用于治疗心脏病、癌症、糖尿病和传染病的一类新药。
生物技术的显著应用不仅是在健康行业,在其他行业也是如此。依靠生物技术,农业用更少的土地生产更健康的食物;制造业可以减少环境污染,节约能源消耗;工业可以利用可再生资源生产原材料来保护环境。
生物技术产业的成熟不仅体现在产品研发上,还体现在产业的现金储备上。在2000年,由于生物技术行业在社会上筹集了大量的资本,大多数生物技术企业在2001年资本状况良好。根据恩斯特& amp;young 2006 54 38+0生物技术报告显示,在美国上市的340家生物技术公司中,超过一半的公司能够维持三年以上的现金储备,这为行业未来的快速发展奠定了良好的基础。
生物技术产业成熟的另一个标志是兼并。基因公司等资金雄厚的生物技术企业正在兼并其他辅助技术公司,组建综合性生物制药公司,可以自主研发、生产和销售产品。这种兼并活动不仅增加了企业的产品品种和收入,而且有助于提高整个行业的竞争力。
生物技术产业是新经济的主要推动力。虽然生物技术产业的股价最近也大幅缩水,但其过去的收益大于现在的损失。在过去的一年中,纳斯达克生物技术指数下跌了20%,但与前三年相比,该指数的增长仍接近100%。在当前的熊市中,该指数的表现要好于纳斯达克综合指数和道琼斯工业指数。许多分析师认为,2002年,生物和制药部门将平稳但健康地发展。未来12到24个月,生物股将再次腾飞,新的生物技术产品将开始进入市场。
美国许多州政府支持生物技术产业的发展,并相继推出许多经济发展计划来吸引生物技术企业。例如,密歇根州是美国十大生物技术州之一,州政府承诺在生物技术产业领域进入美国前五,并计划投资6543.8亿美元建设密歇根州生命科学走廊。目前,这条走廊上有300多家生物公司。
从基因到医学
21世纪的第一年,科学家完成了人类基因的测序。这一成果对生物技术产业发展的影响将是不可估量的。在探索人类基因奥秘的过程中,寻找一些新的药物成为生物技术的重点。
2001年5月,FDA批准诺华研发的格列卫上市,这是治疗慢性白血病的良药。这是第一个根据癌细胞活性机制设计开发的抗癌新药。传统的抗癌药在治疗过程中会影响正常细胞,对患者有很大的副作用,而格列卫只杀死有基因变异的癌细胞。最新研究表明,格列卫对血液系统癌症和肿瘤均有效,有可能成为一种新的广谱抗癌药物。
另一种用于治疗癌症的生物技术药物是单克隆抗体。这种抗体针对的是一些与癌细胞相关的特定分子。自1980以来,单克隆抗体的神奇功效引起了众多药企的关注。经过十几年的研究,单克隆抗体作为新型抗癌药物已被初步认识。目前,许多制药公司正在开发单克隆抗体,其应用已从抗癌扩展到治疗其他疾病。到2000年,FDA已经批准了9种单克隆抗体,超过60种产品正在进行临床试验。
在抗癌方面,单克隆抗体的作用就像人的免疫系统,但在大多数情况下,人的免疫系统不会将癌细胞作为有害细胞进行阻止,从而使癌细胞在体内大量繁殖,危及人的生命。
单克隆抗体的作用是靶向癌细胞,摧毁它们或启动体内的免疫系统攻击它们。单克隆抗体也可以是一种“智能炸弹”,携带放射性或化学药剂,选择癌细胞进行攻击。
1997年FDA批准首个单克隆抗体利妥昔用于治疗非霍奇金淋巴瘤,1998年另一单克隆抗体赫赛汀上市用于治疗乳腺癌。
赫赛汀由美国基因泰克公司研发,该公司成立于1976,是最早的生物制药公司。美国基因泰克公司是世界十大生物技术公司之一。以蛋白质为基础的生物医药产品已上市10个,正在开发的产品超过20个,主要针对癌症、心血管和免疫系统疾病。这家公司有5000多名员工。人类基因组公司成立于1992,是生物技术行业第一家开发人类基因组的公司。该公司首先研究和探索人类基因与疾病的关系,目标是发现与疾病相关的基因,并开发相关的治疗药物。该公司目前有8种产品正在进行临床试验。
其他生物医学产品包括基因治疗、干细胞和疫苗。随着对人类生物学的进一步了解,药物发现变得更加复杂。生物技术和制药业不得不依靠更先进和复杂的工具来开发新药。历史上,安捷伦一直是医疗检测设备的主要制造商,该公司与世界十大制药公司有着非常密切的业务联系。今天,安捷伦还可以为疾病诊断和新药研究提供新的科学仪器。
农业生物技术
生物技术在农业中的应用是基于对动植物遗传学和蛋白质的理解。许多专家认为,只有依靠生物技术,发展中国家才能克服饥饿,人口增长导致的全球粮食短缺才能得到缓解。
通过使用动物和植物的特定基因,可以用更少的土地种植更多的作物,并且可以减少杀虫剂的使用。利用生物技术,可以在恶劣的气候环境下生产作物。生物技术还可以改善食物的营养和味道。
美国圣路易斯是世界上农业生物技术发展最快的地区。这个地区被认为是生物工业带,著名的农业生物技术公司孟山都就在这个地区。
生物技术是一种快速有效的育种方法。通过引入特定的基因,可以改变动植物的品质。例如,科学家可以通过植入抗成熟基因来延长西红柿的保质期。将对人体无害的抗虫基因导入植物中,可以预防病虫害,减少农药的使用,还可以对大米中产生维生素A的基因进行干预,提高大米的营养价值。
生物技术在农业上的另一个可能的应用是生产可食用的疫苗,以及利用水果和蔬菜生产预防传染病如肝炎和霍乱的疫苗。克隆技术用于动物可以保持优质动物的高产性能。
市场上的农业生物技术产品主要是转基因大豆、玉米、油菜、棉花等。转基因植物因其优良的品质很快被农民接受。2001年,全球转基因植物种植面积达到5300万公顷,比2000年增长19%。
工业和环境生物技术
生物技术在工业制造和环境管理中的应用是为了促进工业的可持续发展。在1998中,经济合作与发展组织认为生物技术将在工业的可持续发展中发挥关键作用,并鼓励其成员国支持工业和环境生物技术的研究。
微生物被认为是天然的化学工厂。它们正在取代制造化学品的工业催化剂。比如酶制剂可以替代洗涤剂中的磷和皮革鞣制过程中的硫化物。在造纸过程中,酶制剂可以减少纸浆漂白过程中氯化物的用量。微生物在工业生产中的应用使工业生产变得清洁、高效和可持续。
酶还可以作为生物催化剂,将生物质转化为能源、乙醇等。更吸引人的是,玉米秸秆可以通过生物酶转化成可降解塑料,用于食品包装。
遗传学和蛋白质在工业生物技术中的应用,不仅是发现微生物酶的特性,而且是通过靶标变异,使微生物产生各种用途的新酶制剂。
科学家预测,10到20年后,生物技术在工业上的应用将变得和在人类健康上的应用一样重要。
生物技术的其他应用
目前,生物技术主要用于人类健康、农业、工业和环境,但也用于其他领域。
目前,开发动物医疗产品的生物公司越来越多。美国每年用于动物健康的产品市场约为40亿美元,美国农业部批准的动物用生物制品约有65,438+000种,主要是预防动物传染病和常见病的疫苗和治疗药物。
生物技术还被应用于珍稀野生动物的保护,通过DNA鉴定来识别动物的种类和追踪它们的活动区域。
海洋生物技术的应用发展了被过度捕捞和濒临灭绝的海洋生物的生存。同时为人类从丰富的海洋生物资源中寻找新药提供了途径。例如,海螺中的一种毒素是有效的止痛药,海绵可以用作抗感染剂。
生物技术在太空开发中的应用可以为宇航员在长期太空探索中建立生命支持环境。此外,生物技术还用于人类考古和犯罪调查,通过DNA分析可以研究人类种群的进化史。DNA技术在刑事案件调查中的应用可以帮助执法人员识别罪犯。
生物反恐
美航9?“11”恐怖事件以及随后发生的炭疽案件,让大多数美国人感到未来生物恐怖事件可能发生,必须重视生物恐怖事件的防御。
过去,几家美国生物技术公司曾与政府合作提出生物武器的防御战略,但大多数实验只是模拟。九点?在11事件之前,美国卫生部花费了5000万美元用于生物恐怖主义防范的研究。但是9?11事件后,预算大幅增加。今年6月通过的一项生物恐怖主义法案为美国国土安全部的生物恐怖主义拨款45亿美元。专家预测,生物恐怖主义将成为国防的新领域,美国将利用生物技术防御各种可能的生物恐怖袭击。生物反恐将与公共卫生系统、传统国防工业、生物技术和制药工业密切相关。9?11事件后,美国迅速研制出炭疽和天花疫苗。约有24家美国生物技术公司正在参与其他疫苗和药物的研发,美国政府计划支付6.4亿美元储存相关疾病的疫苗,以预防各种可能的生物恐怖主义事件。例如,正在开发新的抗生素和抗病毒剂来对付已经对疾病有抵抗力的病原体。一家公司正在研究使用单克隆抗体清除血液中的毒素。其他正在开发的产品包括用于修复有意污染环境的特殊酶制剂、快速大气监测器、传染原诊断试剂和新的药物输送系统。
生物技术应用
传统生物技术的应用
现代生物技术的应用
传统生物技术的应用
包括:
显微镜学、玻片标本制作和染色、同位素标记和示踪、无土栽培、作物育种、显微镜、光电显微镜、电子显微镜。
应用:细胞(显微水平、亚显微水平)玻片标本制作和染色技术。
应用:同位素标记示踪技术研究细胞结构和功能*
应用:研究化学物质在细胞或生物体内的相关问题,如一种物质的位置、运动方式、物质的掺杂等。
例如:有丝分裂过程中的DNA复制,光合作用中的物质变化,体内动植物细胞中运输激素的分布和运输,在胚层发育和运输动物分化中发现遗传物质的研究。
基于溶液培养的原理,将植物生长发育过程中所需的各种矿质元素按一定比例配制成营养液,用这种营养液来培养植物。
申请“生物技术”专业
生物技术还是一个很新兴的专业,所以不好找工作,而且生物技术是一个很花钱的专业。一般本科院校开设这个专业都不是很规范,更别说专科和学生物技术了。以后要想发展,只能继续学习学习。