【正文】 : 酶分子修飾、生產(chǎn)應(yīng)用和酶的固定化 定義 : 酶工程 是指在給定的生產(chǎn)工藝和生物反應(yīng)器中 , 利用酶、細(xì)胞器或細(xì)胞所具有的特異催化功能，或?qū)γ高M(jìn)行修飾改造提高酶的轉(zhuǎn)化率 , 把對應(yīng)的原料高效地轉(zhuǎn)化成所需有用的物質(zhì)之技術(shù)。 (八 ) 生物醫(yī)學(xué)工程 ( Biomedical engineering) (九 ) 生物制藥／化學(xué)制藥工程 (Biochemical pharmaceutical engineering) 生產(chǎn)對象 : 藥物 ( 活性多肽、酶、抗生素等 ) 定義 (待確定 ): 生物制藥／化學(xué)制藥工程 是指 利用現(xiàn)代生物技術(shù) , 以生物反應(yīng)器（微生物、動物細(xì)胞、植物及動物個(gè)體），大規(guī)模地制備高純度的藥物。 (七 ) 轉(zhuǎn)基因動物（亦稱 : 胚胎工程 Transgeic animal） 對象 : 人體 定義 : 生物醫(yī)學(xué)工程 是指從工程學(xué)角度研究人體結(jié)構(gòu)、功能及生命現(xiàn)象 , 為防治疾病提供新技術(shù)、新方法、新儀器和新材料的科學(xué) 。 (七 ) 轉(zhuǎn)基因動物（亦稱 : 胚胎工程 Transgeic animal） 要點(diǎn) : （ 1）必須有外源新基因轉(zhuǎn)移 , （ 2）在早期生殖細(xì)胞整合 , （ 3）發(fā)育成新個(gè)體中有外源基因正常表達(dá) , （ 4）可遺傳后代。 所得動物稱轉(zhuǎn) 基因動物 (Transgeic animals)， 或 基因工程動物。 (七 ) 轉(zhuǎn)基因動物 (亦稱 : 胚胎工程 Transgeic animal） 對象 ： 胚胎早期細(xì)胞上實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移。 邦尼的父親戴維是一只普通威爾士公山羊 ， 多莉懷孕的時(shí)間為 1997年年底 。 羅斯林研究所指出 ， 多莉的生育成功 ， 對克隆技術(shù)的商業(yè)化具有非常重要的意義 。 羅斯林研究所所長布爾菲爾德教授在一份書面聲明中表示 ， 他對多莉的生產(chǎn)感到高 興 。 該研究所發(fā)布的新聞公報(bào)說 ， 多莉 1998年 4月 13日當(dāng)?shù)貢r(shí)間凌晨自然分娩順利產(chǎn) 下一只母羊羔 ， 這只取名為 “ 邦尼 ’’ 的小羊體重 。 ② 維爾穆特及其同事： 1000個(gè)卵 — 434個(gè)人造未融合的卵 — 電擊融合 — 277個(gè)人造受精卵 — 移植到羊輸卵管中 特殊培養(yǎng)存活 247個(gè) — 29個(gè)發(fā)育到早期胚胎的高級階段（桑葚胚） — 移植到 13只代孕母 親的子宮中 — 只有多利出生了。帕頓（ Dolly Parton） ①羅斯林研究所 1997年 7月宣布培育成功“多莉” 多莉出生于 1996年 7月 5日下午 5時(shí)，蘇格蘭的羅斯林研究所， 。 （ 4）其子細(xì)胞有兩種命運(yùn)，保持為干細(xì)胞或分化為特定 細(xì)胞。它是各種干細(xì)胞的統(tǒng)稱。 應(yīng)用 ： 組織器官移植。 定義 ： 組織工程 就是運(yùn)用工程學(xué)和生命科學(xué)原理和方法， 在了解正常和病理學(xué)組織結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系和生長機(jī)理的基礎(chǔ)上，研制生物學(xué)組織器官替代品，通過移植，達(dá)到重建、恢復(fù)、維持和改進(jìn)組織功能學(xué)科。 基因工程抗體 即將抗體的基因按不同需要進(jìn)行加工、改造和重新裝配，然后導(dǎo)入適當(dāng)?shù)氖荏w細(xì)胞中進(jìn)行表達(dá)的抗體分子。 (三 ) 蛋白質(zhì)工程 (Protein engineering) 對象 ： Ig 基因 定義 抗體工程 是指通過對抗體分子結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系的研究，有計(jì)劃地對抗體基因序列進(jìn)行改造，改善抗體的某些功能的技術(shù)。 核心 蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)， DNA重組，人工定向改造蛋白質(zhì)功能域構(gòu)象，使得功能改變。 (三 ) 蛋白質(zhì)工程 (Protein engineering) 對象 基因序列 —— DNA分子中改造 , 最終導(dǎo)致蛋白分子氨基酸序列改變。 （ 3）動物細(xì)胞工程 , McAb。 分類 （ 1） 微生物細(xì)胞工程 , 如原生質(zhì)體融 合 , 試管菌。 細(xì)胞工程包括 （ 1） 細(xì)胞融合技術(shù) （ 2） 工程細(xì)胞移植 , 即有目的地改造細(xì)胞遺傳特性后 , 植入機(jī) 體。 （ 2） 狹義 淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù) : 骨髓瘤細(xì)胞＋淋巴細(xì)胞融合 (制備 McAb)。 六、生物技術(shù)諸工程的內(nèi)容及種類 ( 十大工程 ) (二 )細(xì)胞工程 (cell engineering) 對象 ： 細(xì)胞 在細(xì)胞水平上實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移或改變生物學(xué)性狀。 定義 基因工程 ： 基因工程是指 在體外對 DNA進(jìn)行切割、拼接，使遺傳物質(zhì)重新組合，經(jīng)載體轉(zhuǎn)移到細(xì)胞中擴(kuò)增表達(dá)，獲得人類所需產(chǎn)品， 或組建新生物類型的技術(shù)。 生物技術(shù)涉及的具體技術(shù)包括 : DNA 重組技術(shù)，細(xì)胞培養(yǎng)及融合技術(shù)，抗體制備技術(shù)，干細(xì)胞培養(yǎng)及定向分化，顯微注射技術(shù)，動物飼養(yǎng)技術(shù)，轉(zhuǎn)基因技術(shù)， 胚胎克隆，細(xì)胞及酶的固定化技術(shù)，發(fā)酵技術(shù)，生物反應(yīng)器，蛋白質(zhì)分離純化，生物大分子合成及純化，生物大分子修飾 ,生物物理、生物信息及其他相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)。 遺傳工程 (原來的一種籠統(tǒng)概念，現(xiàn)已不用 ): 其基本含義是指對不同來源的物質(zhì)， 人工體外操作，重新組合，定向改建，獲得具有新遺傳性狀的新物品之技術(shù)。 ? 中游工程： 中游加工以生物反應(yīng)器為中心，優(yōu)化和 放大生產(chǎn)工藝。生物技術(shù)在解決人類面臨眾多難題上是沒有任何產(chǎn)業(yè)可比的。具有不受限制、污染小、 周期短的優(yōu)點(diǎn)。 高控性 ：采用工程學(xué)手段，易自動化、程控化及連續(xù) 化生產(chǎn)。 三、 生物技術(shù)的特點(diǎn) (八高一低 ) 高智力 ：具有創(chuàng)新性和突破性 , 可按人類需要定向改變 和創(chuàng)造生物的遺傳特性，要求在人才、計(jì)劃、 設(shè)計(jì)、工藝和產(chǎn)品上都要與眾不同。 高風(fēng)險(xiǎn) ： 上述原因造成一定風(fēng)險(xiǎn)，加上技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)帶來高 風(fēng)險(xiǎn)。 高投入 ： 與其他技術(shù)比較 , 在資金、人員、設(shè)備、試劑 及研發(fā)上投資大。 三、生物技術(shù)的特點(diǎn) (八高一低 ) 高水平 ： 學(xué)科具有先進(jìn)性，是知識、技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè) , 處分子水平、新技術(shù)前沿。 20世紀(jì) 80年代，現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展日新月異，一躍成為代表 21世紀(jì)新技術(shù)的發(fā)展方向，并成為具有廣闊應(yīng)用前景的新興學(xué)科與產(chǎn)業(yè)。 （ 4）而受 DNA重組技術(shù)的影響最為深刻的生物技術(shù)領(lǐng)域，迅 速完成了從傳統(tǒng)生物技術(shù)向現(xiàn)代生物技術(shù)的飛躍轉(zhuǎn)變，從 原來的一項(xiàng)鮮為人知的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)一躍而成為代表著 21世紀(jì) 的發(fā)展方向、具有遠(yuǎn)大發(fā)展前景的新興學(xué)科和產(chǎn)業(yè)。 DNA重組技術(shù)對生物技術(shù)產(chǎn)生的影響 （ 3） DNA重組技術(shù)大大簡化了新藥的開發(fā)和檢測系統(tǒng)。 抗原決定簇（ antigenic determinant）： 決定抗原性的特殊化學(xué)基團(tuán)。 如果能選出一個(gè)制造一種專一抗體的漿細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，就可得到由單細(xì)胞經(jīng)分裂增殖而形成 細(xì)胞群，即單克隆。當(dāng)機(jī)體受抗原刺激時(shí)，抗原分子上的許多決定簇分別激活各個(gè)具有不同基因的 B細(xì)胞。 DNA重組技術(shù)對生物技術(shù)產(chǎn)生的影響 （ 1） DNA重組技術(shù)使得生物技術(shù)過程中生物轉(zhuǎn)化環(huán) 節(jié)的優(yōu)化過程變得更為有效 它所提供的方法不 僅可以分離到那些高產(chǎn)量的微生物菌株，還可以人 工制造高產(chǎn)量的菌株，原核生物細(xì)胞和真核細(xì)胞都 可以作為生物工廠來生產(chǎn)胰島素、干擾素、生長激 素、病毒抗原等大量外源蛋白； DNA重組技術(shù)還可 以簡化許多有用化合物和大分子的生產(chǎn)過程。雖然這兩位科學(xué)家在這次實(shí)驗(yàn)中沒有涉及到任何有用的基因，但是他們還是敏感地意識到了這一實(shí)驗(yàn)的重大意義，并據(jù)此提出了“ 基因克隆 ”的策略。 Watson and Crick 1962年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng) DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn) DNA重組技術(shù) 1973年，美國加利福尼亞大學(xué)舊金山分校的 Herber Boyer教授和斯坦福大學(xué)的 Stanley Cohen教授共同完成了一項(xiàng)著名的實(shí)驗(yàn) DNA重組實(shí)驗(yàn)，這是人類歷史上第一次有目的的基因重組的嘗試，并獲得成功。 （四）現(xiàn)代生物技術(shù)的產(chǎn)生 在 1953年 Watson和 Crick發(fā)現(xiàn) DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上， 1973年 DNA重組技術(shù)的誕生意味著現(xiàn)代生物技術(shù)階段的開始。 （ 3）生產(chǎn)過程簡單，上游主要是培養(yǎng)大量的微生物、對 材料進(jìn)行加工即進(jìn)行發(fā)酵和轉(zhuǎn)化，通過誘變選育良 種，下游主要對產(chǎn)品進(jìn)行純化。 （三）傳統(tǒng)和近代生物技術(shù)的特點(diǎn) （局限性） （ 1）主要通過微生物初級發(fā)酵獲得產(chǎn)品，僅僅局限在微 生物發(fā)酵和化學(xué)工程領(lǐng)域。多種抗生素的大量生產(chǎn)就是這種方法的成功例證。通常用于大規(guī)模生產(chǎn)的培養(yǎng)條件往往不是自然條件下微生物的最佳生長條件。 ①在發(fā)酵過程的監(jiān)測； ②生物反應(yīng)體系的檢測技術(shù)和； ③有效地大量培養(yǎng)微生物的技術(shù)及； ④相關(guān)儀器。 （二） 生物技術(shù)研究的主要目標(biāo) 生物技術(shù)研究的主要目標(biāo)是 （ 1）最大限度地提高這 3個(gè)步驟的整體效率； （ 2）同時(shí)尋找一些可以用來制備食品、食品添加劑和藥物的微生物。也使生物技術(shù) 從單純的食品、飼料制備擴(kuò)展到抗生素產(chǎn)品，該產(chǎn)業(yè)至今長盛不衰。 可連續(xù)生產(chǎn)某一個(gè)目的產(chǎn)品，比如抗生素、 氨基酸或蛋白質(zhì)等； 第三步： 下游處理過程 所需目的產(chǎn)物的純化過