现代生物工程技术范文

关键词：生物技术石油化工应用

中图分类号：F406文献标识码：A文章编号：

一生物技术与石油化工

生物技术又称生物工程，是在古老的微生物发酵工艺学基础上发展起来的一门新兴综合学科，它很早就与石油关系密切。

早在20世纪20年代，石油工作者就提出将微生物用于石油回收。50年代生物技术逐渐由石油向石油化工领域延伸，许多化工产品的生物生产技术和工艺相继出现。60年代，石油微生物学兴起，以石油为原料生产单细胞蛋白的工业化成为可能。70年代，生物分子生物学的突破，出现了生物催化剂固定化技术，与此同时，美国、欧洲及原苏联等都先后进行了微生物采油应用研究和实施。80年代，DNA重组技术和细胞融合技术的崛起，生物化学反应工程应运而生，为人们在石油化工领域开发精细化工产品提供了重要手段和工具。90年代，节能与环保成为人们关注的两大课题，能源与资源的合理利用，使得生物技术在石油化工领域的应用更加活跃。

面对21世纪石油与石油化工技术的挑战，清洁过程的开发，“绿色化学”产品的生产，生物脱硫技术正引起人们极大的关注。随着生物技术的发展，温和条件的合成反应将会继续受到重视，生物催化剂将大力推广，生物能源的替代，具有光、声、电、磁等高性能生物化工材料的应用，都将为石油化工技术注入新的活力，新的生物石油化工技术必将兴起。

二生物技术在石油化工中的应用

1生物技术在石油勘探中的应用

随着微生物培养技术及菌种数测定方法的不断改进，利用微生物勘探石油的技术得到迅速发展。根据直接探测油气的有关理论，地下烃类的向上渗透使地表和地球化学环境发生了变化。从生物圈角度来看，无论是根植于地下较高等植物，或是散布于其间的低等生物，都会发生变异，用现代生物分析检测手段(如微生物微量元素分析、毒素分析、DNA的PCR扩增技术检测)检测这种变异，再经过适当的数据处理，就可能达到预测油气藏的目的。现代石油工业根据石油的生物标志特征可以研究判断石油的生成相和油源。我国石油工作者就是利用生物标志特征判断出柴达木盆地西部剖面油砂和沥青的前身原油是成熟原油，它具有水体相对较深的湖相有机质形态，其源岩应该是侏罗系的。随着生物技术在石油勘探领域应用的拓宽与深化，生物与石油相关规律的研究将会取得更大的成果，有可能在深山密林、深海谷底、冰川、南北极等尚未开发的环境区域，探测到更多的油气矿藏，大大提高石油的储采比，增加石油储备。

2生物技术在石油开采中的应用

生物技术特别是微生物采油技术，已经引起石油工程技术人员的空前关注，目前在国内外开展的微生物采油先导性矿物试验已初见成效。利用微生物提高原油的采收率技术(MicrobialEnhancedOilRecovery简称MEOR)来开发我国丰富的资源，已成为生物技术发展的主导方向之一。微生物采油就是利用微生物代谢产生的聚合物、表面活性剂、二氧化碳及有机溶剂等物质进行有效的驱油。微生物采油技术与其它采油技术相比，具有适应范围广、工艺简单、投资少、见效快、无污染等特点，是目前开采油藏中剩余油和利用枯竭油藏最好的廉价方法，并且更符合环保要求。微生物采油技术起源于美国，发展至今已成为国内外发展迅速的一项提高原油采收率的技术，也是二十一世纪的一项高新生物技术。

其经历了：1930年～1965年的起步与探索，1965年～1980年的迅速发展，1980年～1990年的深入研究和矿场应用见效，1990年至今的现代微生物采油技术的发展等四个阶段。现代微生物采油技术的发展阶段主要是现代生物技术在微生物采油上的应用阶段。美国应用现代生物技术重组微生物菌体，构建基因工程菌，使微生物菌种具有较高的性能，大大促进和发展了生物技术在微生物采油中的应用。现代生物技术，特别是分子生物学技术的快速发展，使采油微生物研究已经进入了分子水平。分子生物学技术的发展，对微生物采油机理的研究产生了很大影响。PCR(PolymeraseChainReaction)技术、DNA芯片技术等是研究微生物群落新颖的分子生物学工具。一1PCR与DNA芯片技术结合，可以对微生物采油菌种的油藏适应性、地下运移能力、增殖和增采能力进行准确可靠的认证，可以对油田地层中存在的微生物群落进行详细调查，并以此对具有微生物采油作用的菌加以利用，对有害菌进行有效防治，进而研究微生物的驱油增产机理，为调整各项技术工艺，优化方案设计和把握实验进程提供可靠依据。微生物提高原油采收率的真正成功或突破的关键在于“超级菌”的组建，因此，构建目的基因，培养较强竞争力的基因工程菌(GeneEngineeringMicrobe，简称GEM)是现代微生物采油技术的主要目标之一。利用基因工程，可针对性地培养有利菌株，拓宽微生物采油的菌种资源。

3生物技术在石油化工中的应用

①微生物氧化烃类生产有机酸

微生物氧化烃类生产有机酸主要有二羧酸和一元酸。二羧酸主要有已二酸和癸二酸。一元酸主要有柠檬酸、琥珀酸。此外烷烃经氧化还可生产谷氨酸、富马酸、水杨酸等。

a.酶催化丙烯腈生产丙烯酰胺

丙烯酰胺大部分以40％～50％的水溶液销售，低温下会析出胺的结晶。常规生产丙烯酰胺有硫酸水和法和铜催化水和法两种，前者工艺过程复杂，后者因反应中会生成加成反应而含有少量加成反应物。用酶催化丙烯腈生产丙烯酰胺，是将丙烯腈、原料水与固定化生物催化剂一起进行水和反应，反应后分离出废生物催化剂。得到产品丙烯酰胺。酶催化丙烯腈生产丙烯酰胺，产品纯度高，选择性好，丙烯腈转化率达99．9％以上。

70年代，日本日东化学公司使用Rhodococ—cusSP．N一774生物酶，经十年努力，成功开发了最初的生物催化生产丙烯酰胺的工艺，80年代中期建成规模为400t／a的工业化装置。其后日本京都大学发现了代号为B一23、J一1的生物酶并对工艺加以改进。90年代初，日本使用生物酶生产丙烯酰胺的能力已上升到1．5万t／a。

b.烃类发酵生产二元羧酸

中长链二元羧酸是合成纤维、工程塑料、涂料、高档油等重要的石油化工原料，通常是通过化学方法制取。以石油馏分为原料发酵生产二元羧酸的研究已有近40年的历史。20世纪70年代初，日本矿业生物科学研究院(简称日本矿业)以正构石蜡为原料，微生物发酵氧化代替尿素加成法，生产相同链长的二元羧酸，80年代工业化，在世界上首先建成了150t／a的长链二元羧酸生产发酵装置。90年代初由发酵法生产的十三碳二元酸(“巴西羧酸”)，规模已达200t／a，终止了传统的由菜籽油、蓖麻油裂解合成的历史，是石油发酵在石油化工领域工业化最早的例子L2j。日本矿业选用Candidatrpicalis1098酵母菌生产二元羧酸，日本三井石化公司则用拟球酵母Torutopsis生产长链二元羧酸。研究表明，酵母菌、细菌、丝状真菌都有不同程度氧化正构烷烃生成二元羧酸的能力，而假丝酵母、毕赤式酵母尤其是正构烷烃发酵生产二元羧酸的高产微生物。据报导l31，我国郑州大学等单位承担的“九五”国产科技攻关计划“十二碳二元酸合成尼龙1212工业生产试验研究”，最近已通过鉴定。该研究合成的长链高性能工程塑料尼龙1212所用原料，即是以石油轻蜡发酵生产的十二碳二元酸，这充分显示了生物技术在石油化工领域的成功应用。

②在其它石油化工方面的应用

生物技术在其它石油化工方面的应用主要有：由烯烃类制备环氧乙烷和环氧氧丙烷，以石油为原料生产单细胞蛋白，加氧酶在石油化工的开发利用，柴油生物脱硫研究与开发，石油微生物的脱氮的研究，生物法生产丙烯酰胺、1，3——丙二酸等。

结束语

随着社会发展和科学技术的进步，生物技术正逐步扩大到石油和石油化工行业，以更加有效的、经济的生物化学过程代替传统的化工过程。生物技术在石油化工中的应用，将为石油化工技术注入新的活力，新的生物石油化工技术必将兴起。

参考文献

①黄惠娟.李潇.生物石油技术研究应用[期刊论文]-内蒙古石油化工2009,35(7)

②金花.生物技术在石油化工领域的应用[期刊论文]-石油化工2003,32(5)

③黄永红.宋考平.薛建华.生物技术的发展趋势及其在石油工业中的应用[期刊论文]-大庆

现代生物工程技术范文

关键词：中药生物技术；教学方法

中图分类号：G642.4文献标识码：A文章编号：1672-979X(2011)09-0366-02

中药是我国传统医药的重要组成部分，在我国应用已有几千年的历史，是中国人民长期同疾病作斗争的经验总结，对中华民族的繁荣强盛做出了巨大的贡献。中药现代化是将传统中医药的优势特色与现代化科技相结合，适应当代社会发展需要的过程。在中药现代化进程中，生物技术正日益渗透到中药现代研究与生产的各领域。

进入21世纪以来，生物技术逐渐成为时代的主题，也成为各国争相发展的高新技术产业之一。随着生物技术相关产业的迅速发展，社会对生物技术类人才的需求也日益迫切。中药生物技术是利用现代生物技术的研究方法和手段，以解决中药生产和发展中某种具体问题为目的的学科，是生物技术与中药研究和生产密切结合的产物。由于其大量应用现代生物学的理论并综合利用了如生物化学、细胞和分子生物学、基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、化学工程等现代科学的研究方法和手段，被列入了高新技术的范畴。

遵循国家中药现代化的发展战略，暨南大学在中药学专业(本科)开设了《中药生物技术》课程，以介绍生物技术在中药研究与开发中的应用为宗旨。《中药生物技术》作为中药学专业学生的专业必修课，其特点是理论性和实践性较强。鉴于目前国内高校开设过此课程的较少，现将暨南大学《中药生物技术》课程组近年的教学实践作一报告。主要报告课程的设置目的、教学内容、教学模式等，以冀与同行专家学者讨论和磋商，进一步推动该课程体系的不断完善和发展。

1选择合适的教材

利用生物技术实现中药现代化是目前研究的热点领域之一，相关的技术以及研究报告较多。但由于本课程为新兴领域和交叉学科，故相关的教学书籍较少。与《中药生物技术》课程直接相关的教材主要有：中国医药科技出版社出版的《中药生物技术》和《现代生物技术方法在中药现代化中的应用》；以及相关书籍，如华中师范大学出版社的《发酵工程》，中国农业大学出版社的《植物组织培养教程(第二版)》，化学工业出版社的《天然药物的生物转化》，暨南大学出版社的《天然药物化学成分生物合成概论》等。《中药生物技术》和《现代生物技术方法在中药现代化中的应用》两本教材较系统地介绍了生物技术在中药生产和研究中的应用，我们以此为主要参考书；其它几本参考书在发酵工程、植物组织培养以及生物转化等方面进行了深入探讨，具有较大的参考价值。通过考察近年的教学效果，认为选择上述教材和参考书是较为适宜的。

2改革教学内容

现代生物技术包括发酵工程、酶工程、细胞工程、蛋白质工程和基因工程。目前在中药研究与生产方面应用较多的包括基因工程技术、发酵技术、植物细胞工程技术、生物转化技术和酶工程技术等。这些内容成为我们授课的重点，同时设计了相应的实验教学内容。

3采用多媒体课件教学

多媒体教学是一种新的辅助教学方式，在很大程度上弥补了传统教学直观性和动感性等的不足，将学生带入一个形象、生动、具体的环境，使概念实体化；同时，采用多媒体课件增加了教学信息量，进一步完善和开发多媒体教学课件对于激发学生的学习兴趣，提高教学质量有着非常重要的意义。如，在“发酵技术在中药生产中的应用”一章中，教师先讲授发酵技术在中药生产中的应用，每种应用的具体实施，包括所用到的原理、材料、设备等。然后，让学生观看相关的视频，如人工蛹虫草的发酵生产等。这既使讲授的内容形象化、客观化，又提高了学生的学习兴趣。因此，在开发数字化教学平台的基础上，由教师开发了许多有关中药生物技术原理及实验的演示课件，对帮助学生形象地理解相关的教学内容，提高教学质量起到了积极的作用。

4采用启发式教学法

教师在讲授课程中，如一直以教师为主导，学生很易分散注意力，甚至影响学习的兴趣。为了发挥学生的主体作用，充分调动学习的积极性和创造性，教师运用了“问答”模式的启发式教学方法。理论联系实际，提问与教学相关的问题以激发学生的学习积极性，培养其分析问题和解决问题的能力。如在讲述“植物基因工程”一章前教师提出以下问题：中药材中的活性成分含量往往都很低，如抗癌药物紫杉醇，其含量在原植物中只有万分之几至十万分之几[2-31，其供应远不能满足实际需求，如何提高其产量?可先让学生讨论，然后让学生带着问题听课。再如，在讲述“植物微繁殖与脱毒技术”一章前提出以下问题：很多中药材，特别是无性繁殖药材，都易受到一种或多种以上病原菌的周身感染。有病毒会减少作物的产量和品质，目前尚无药物可以治愈受病毒侵染的植物，如何脱毒?诸如此类的问题均与学习息息相关，可吸引学生的注意力，保持学习兴趣。

5增设实验教学环节

《中药生物技术》是一门实践性较强的理论课，我们增设了相关的实验教学环节。由于实验教学学时有限，在实验内容选择上应既突出专业特色，又注重与课程内容的有机衔接。为此，我们精心设计了4项大型实验，“烟草愈伤组织的诱导、悬浮培养”、“长春花细胞生物反应器生产长春碱”、“何首乌试管苗、毛状根的继代培养”以及“何首乌毛状根生物转化外源化合物”。实验前教师先用多媒体课件做充分的分析，研究实验对象，准确描述实验原理、操作关键点等。通过多媒体课件的录像让学生得到更多的信息。录像比语言直观、形象，比图形真实，所包容的信息量大；实况视频又比动画包含更多的信息，取得了很好教学效果，加大了教学信息密度。如在“烟草愈伤组织的诱导、悬浮培养”实验中，烟草叶片消毒时间的把握，叶片愈伤面的创造，叶片切片的大小，叶片转移到培养基中的一系列无菌操作等较难把握，易致染菌率高，愈伤率低。针对这些情况，录制了此实验的教学多媒体视频课件，制作了分段视频并保存在硬盘或光盘中，作为原始素材。

6小结

以上几点，是笔者从事《中药生物技术》这门课程教学的体会和总结，并借鉴了其他长期从事中药学专业课程教学同行的建议。教与学是互动发展的环节，只有教师长期探索新方法，才能不断提高学生学习知识的能力和兴趣，充分发挥学生学习的主动性、自觉性、探索性，才能更好的做到中药现代化、国际化，才能培养出新一代优秀的中药学高级专门人才。

参考文献

[1]余伯阳.中药生物技术[M].北京：中国医药科技出版社，2005：1-11.

现代生物工程技术范文篇3

20世纪后半叶，物理学在此前建立起来的狭义相对论、量子力学、量子电动力学、统计物理和许多重要物理实验基础上，以前所未有的速度发展着。许多物理学的分支学科，如原子、分子物理、原子核物理、固体物理、等离子体物理以及粒子物理等，都得到极大发展。与此同时，科学发展的另一个重要特征是学科间相互渗透和交叉综合。物理学和其他学科相互渗透，产生了一系列交叉学科和边缘学科，如化学物理、生物物理、大气物理、海洋物理、地球物理等等。物理学的新概念、新理论和新的实验方法向其他学科转移，促成各学科的发展并成为其组成部分。

20世纪后半叶，新技术特别是高新技术发展之快也是前所未有的。高技术包含的科学知识高度密集，综合性极高，如红外和红外成像技术、激光技术、计算技术、信息技术、航天技术、生物技术等等，都无一例外地与物理学等学科的基本概念、基本理论和基本实验方法密切相关，其发展在很大程度上依赖包括物理学在内的各学科的发展。

现代军事科学技术的知识密集性、综合性极高，处于科学技术的前沿，近几年来的局部战争向人们展示，现代战争在相当大程度上是高新技术的较量。现代军事科学技术离不开物理学和物理学的新成就，如红外夜视、激光制导、激光雷达、三相弹等都与物理学原理和物理学实验技术密切相关。

这一切都表明，在科学技术发展的进程中，物理学不但在历史上曾经是处于主导地位的，在20世纪是处于主导地位的，而且毫无疑问，21世纪物理学在科学技术发展中也必将处于主导地位，它的作用将会更加突出。

大学物理课是一门重要基础课，它的作用一方面是为学生较系统地打好必要的物理基础，另一方面是使学生初步学习科学的思维方法和研究方法，这些都起着增强适应能力、开阔刘义洪盈赘大争物双教争敬沮思路、激发探索和创新精神、提高人才素质的重要作用。学好大学物理，不仅对学生在校学习十分重要，而且对学生毕业后的工作和在工作中进一步学习新理论、新知识、新技术、不断更新知识，都将发生深远的影响。物理课的这一作用，特别为许多专家、教授、高级工程技术专家所强调。

我国工科大学物理的学时一直少于理科。因此，目前实施的教学内容，主要是传统物理课内容在给定学时范围内一再精选后形成的。总的来讲，工科大学生的物理基础较薄弱，物理知识面也较窄，特别是近代物理和现代工程技术有关的物理基础和现代工程技术方面的新知识更显薄弱。如我们的课程基本要求中没有物性学、分子、原子核、粒子等内容；没有偏振光干涉、核磁共振、穆斯堡尔效应等内容；量子物理、统计物理等近代物理基础的基本概念、基本理论和知识甚为薄弱。这些内容，工科一般专业在后续课中多不再涉及，而它们恰恰是当今学习新理论、新知识和新技术所要涉及的，有些甚至已成为当今高新技术的组成部分。在这个意义上讲，大学物理课内容“老的多、新的少”。因此，更新内容，加强现代物理和现代工程技术有关知识，特别是有关基础知识，是工科物理教学改革必须面向的首要问题。

二、工科物理课教学改革

工科大学物理课程的教学改革是很复杂的，也是很困难的，不可能一嗽而就。应该坚持以下原则：不应改变物理课作为基础课的地位和作用，应着力研究现代高级工程技术人才应具备什么样的物理基础；要重点研究如何处理好经典物理和近代物理及有关近代内容的关系；应在培养学生科学思维方法和分析问题、解决问题能力上加大力度，与研究教学内容改革的同时，还必须系统地研究教学方法、考试方法等教学环节的改革。

工科大学物理课内容改革的重点在于加强物理学基础(包括经典物理基础和近代物理基础)，同时适当地介绍反映现代物理和现代工程技术的新知识，扩大学生的知识面，在整个教学过程中提高学生分析及解决问题的能力和独立获取知识的能力。由于工科物理课程教学时数少，只靠课程内容和体系本身改革回旋余地小，改革要将课内课外、理论教学与实验教学、课与课间关系诸方面综合考虑。

（一)课程教学内容改革，应以物理课程教学基本要求为依据。在保证经典的前提下，进一步精选经典物理内容，突出教学内容及能力培养，避免过分强调系统性和严密性等，在整个经典物理教学过程中应贯彻加强近代思想；在近代物理基础的基本要求部分，加强量子力学和统计物理基础知识，以利于学生在校和离校后进一步学习新理论、新知识和新技术；加强现代工程技术物理基础专题，这部分内容应侧重物理原理，而不要停留在科普水平上，上述三部分内容的讲授学时，分别约占总学时的58%、27%和15%。

(二)开设物理类和技术类专题选修课(或讲座)。物理类选修课：如现代物理导论、混沌、原子和分子物理、核物理、天体物理、等离子体物理、凝聚态物理、嫡和信息、傅里叶光学、非线性光学、非线性力学等、技术类选修课：如现代工程技术专题、激光技术、光散射技术、全息技术、穆斯堡尔谱学、核磁共振技术、薄膜技术、换能器、红外技术、低温和超导等。选修课应着重物理概念、物理思想和方法，不追求数学严密性，不过分强调系统性和完整性。

(三)教学手段改革是教学改革的重要组成部分。粉笔加教鞭不适应改革的需要已经成为人们的共识。近几年来，有许多院校在多媒体辅助教学上做了大量的工作。实践证明，把多媒体技术应用于教学可以改变信息的包装形式，在计算机上把图、文、声、像集成在一起，提高教学内容的表现力和感染力，能调动学生主动运用多种感观积极参与多媒体的活动，使学生由知识的被动接受转为主动发现。同时，这也为教学研究提供了有力工具，为教学的顺畅实施与高效提供了可靠的技术保障。在提高认识的基础上，加大这方面的资金投人，多媒体辅助教学必将成为21世纪教学手段的主体。而多媒体辅助教学软件也应向智能化方向发展。1997年n月6日，中国物理学会正式宣布中国物理教育网建立。这就为网上教学和科研提供了方便，物理教育工作者应充分利用这一有利条件，从网上获取信息服务于教学。名校、名师更应在网上传播自己的教法和经验，使大家受益。