• 天津农学院生物工程专业

学校编号：10061 
专业简介：生物工程专业
生物工程（bioengineering）,有时也称生物技术（biotechnology）, 至今没有明确的区分。是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。
现代生物工程是以基因工程、发酵工程、酶工程、细胞工程以及蛋白质工程等基本理论和工程技术为主要内容的一门新兴的、综合性的学科，它涉及农业、食品、轻工、化工、医药、环保、能源等诸多领域，涵盖了国民经济的许多部门，已经形成一个门类齐全、种类繁多的新兴工业体系，在国民经济发展中占有极其重要的地位。我们初步了解一下生物工程的基本内容和相互关系。
基因工程（gene engineering）
基因工程又称为重组DNA技术，是指在体外将目的基因插入质粒或其他载体分子中构成遗传物质的新组合，并导入到原先没有这类基因的寄主细胞内，让其持续稳定地繁殖，使目的基因在寄主细胞内表达，产生人类需要的基因产物。
重组DNA技术自从20世纪70年代初期问世以来，不仅使整个生命科学的研究发生了前所未有的深刻变化，而且也给工农业生产和国民经济发展带来了巨大的社会效益。
细胞工程（cell engineering）
细胞工程是在细胞水平上的生物工程，它是采用类似工程设计的方法，运用精巧的细胞学技术，有计划的改造细胞遗传结构，从而培育出人们所需要的动植物品种或具有某些新性状的细胞群体，以造福于社会。根据使用的材料不同，细胞工程可分为植物细胞工程、动物细胞工程和微生物细胞工程。
酶工程（enzyme engineering）
酶工程是研究酶的生产和应用的一门技术学科，它包括酶制剂的制备、酶的固定化、酶的修饰与改造及酶反应器等方面的内容。酶工程技术是当代生物技术产业化的排头兵，因为它投资少，见效快，能耗低，三废少，还可以使化工生产的原料从不能再生的资源转化为可再生的资源，进而比传统的化学的合成法更具优势。酶工程技术不但使古老的发酵工业焕发了青春，而且将改变化学工业的生产方式，成为一种新兴产业。
发酵工程（fermentation engineering）
发酵一词最初来自拉丁语“发泡”（Fervere）,原意是指酵母作用于果汁或发芽谷物产生CO2的现象。现在人们将利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点，在合适条件下，通过现代工程技术手段，由微生物的某种特定功能生产出人类所需的产品称为发酵工程，有时也叫微生物工程。现代发酵工程在传统发酵工业的基础上，结合了基因工程技术、细胞融合、分子修饰和改造等技术，它既是生物技术的重要组成部分，也是生物技术产业化的重要环节。
发酵工业具有见效快、污染小，外源目的基因易在微生物菌体中高效表达等优点，日益成为全球经济的重要组成部分。发酵工业在人类生活密切相关的领域，医药、食品、饲料、肥料、化工、冶金、资源、能源、健康、环境等，都有着难以估量的社会效益和经济效益。
蛋白质工程（protein engineering）
蛋白质工程这一名称最早是在1981年由美国基因公司的Ulmer提出，是指在基因工程的基础上，结合蛋白质结晶学、计算机辅助设计和蛋白质化学等多学科的基础知识，通过对基因的人工定向改造等手段，从而达到对蛋白质进行修饰、改造、拼接以产生能满足人类需要的新型蛋白质。探明蛋白质的结构和功能将是以后蛋白质工程进一步迅速发展的基础。
可见，上述5项技术并不是各自独立的，它们彼此之间是互相联系、互相渗透的。比如通过基因工程对细菌或细胞改造后获得的“工程菌”或细胞，都必须分别通过发酵工程或细胞工程来生产有用的物质；又如，通过基因工程对酶进行改造以增加酶的产量、酶的稳定性以及提高酶的催化效率等。
全球人口的迅速增长和人民生活水平的不断提高，食物短缺、能源危机和环境污染等日益严重困扰着整个世界，寻找节省粮食、提高产量，开发新能源和减少污染的有效途径显得越来越重要，是当今世界迫切需要解决的突出问题。作为世界新技术革命四大支柱之一的生物工程可同时缓解上述诸多矛盾。在农业生物工程方面，采用现代生物技术进行作物育种和动物品种的改良，如转基因作物、生物固氮、胚胎移植、转基因动物等，将引起传统农业技术的巨大变革。在工业生物工程方面，集中表现在食品工业、发酵工业、精细化工、纺织和制革等行业的科研和生产中，它所起的作用是传统技术无法比拟的，它不仅使古老的食品发酵等工业焕发了新春，而且它正在开创生物技术新产业。在环境生物工程方面，大气的生物净化、水体的生物治理、固体废物的生物处理等生物技术的应用，是世界各国积极推行和鼓励的三“R”政策，即消除（Remove）、再循环（Recycle）、再生（Regeneration），最有效的解决问题的途径之一。在医药生物工程方面，目前主要是微生物发酵制药，近年来在生药（天然产物）资源的保护、利用和开发，生药化学成分的生物转化以及基因工程药物和生物医学材料的研究和生产等领域不断取得进展和实际应用，呈现出令人惊喜的前景。这些行业和研究内容也正是我们将来的主要就业方向，毕业后我们可以在上述的生物技术与工程领域从事工程设计、生产组织管理、产品质量检测与控制、技术与经济分析，以及新工艺、新设备、新技术、新产品的研究与开发等工作。

生物工程专业教学计划
一、业务培养目标
本专业培养掌握生物工程及其产业化的科学原理、工艺技术过程和工程设计等基础理论、基本技能，能在生物技术与工程领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的高级工程技术人才。
二、基本规格、学生应获得的知识和能力
（一）基本规格
1、政治思想方面 热爱社会主义祖国，拥护中国共产党的领导和社会主义制度，坚持四项基本原则和改革开放总方针，初步掌握马克思主义、毛泽东思想、邓小平理论的基本原理，具有科学的世界观、方法论和正确的人生观；遵纪守法，具有高尚的道德修养、扎实的思想作风和良好的职业道德。
2、学习方面 学生应该德、智、体全面发展，系统学习高等数学、物理学、化学、机械制图、电工电子、生物学、工程学等学科的基础知识；应具有本专业学科的理论基础和系统的专业知识以及娴熟的实验技能；具有较强的计算机应用能力；英语应达到CET-4水平，能够顺利的阅读本专业外文文献；具有较强的科技写作能力，能够撰写学术论文。
3、具有健康的身体，能以充沛的精力投入工作；具有一定的体育和军事基本知识，掌握科学锻炼身体的基本技能，养成良好的体育锻炼和卫生习惯，达到国家规定的大学生体育和军事训练合格标准。
（二）学生应获得的知识和能力
1、应获得的知识与技能
（1）首先系统学习大学英语、高等数学、物理学、无机化学、分析化学、有机化学、机械制图等学科的基础知识；
（2）熟练掌握生物化学、微生物学、物理化学、化工原理等专业基础课程的基础上，学习掌握微生物遗传及育种学、分子生物学、发酵工程、发酵产物后续处理及发酵生产设备的基本理论知识；
（3）根据学科发展的趋势，学习生物农药、生物菌肥与发酵饲料、农业生态环保、环境生物工程、动植物细胞反应工程等特色课程；
（4）通过微生物学实验和生物工艺与工程实验等，掌握基本的实验操作技能和实验方法，熟练使用各种实验仪器设备；
（5）了解技术经济学、企业管理学、市场营销学以及人文社会科学等相关学科知识，拓宽知识面，具备复合型人才的基本素质。
2、应具备的能力
（1）具有从事生物产品生产、管理及开发研制，微生物菌种选育、生物细胞培养及生物监测检验等实际工作能力；
（2）具备在生物工程领域从事工程设计、生产技术管理、品质控制和新技术研究、新产品开发的综合能力；
（3）了解当代生物工业发展动态和应用前景，对本学科的现状和发展趋势有较为深入的了解，能从事创新性的学术研究；
（4）熟练运用专业英语，掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有一定的科学研究和实际工作能力。
（5）熟悉与生物工业有关的方针、政策和法规，为高级技术管理工作奠定基础。
三、毕业与学位
本专业学制四年，也允许延长学习年限，但必须个人提出申请，经学校批准，延长年限最多为两年。
学生修完专业人才培养方案所规定的全部课程，获得相应的学分，并符合各项具体要求者，准予毕业。经审查，如毕业生符合《中华人民共和国学位条例》、《中华人民共和国学位条例暂时实施办法》和《天津农学院关于授予学士学位的实施细则》，经学院学位委员会审查通过，授予工学学士学位，并颁发学位证书。（生物工程专业教学计划见附表２）

主要课程介绍
◇微生物学
微生物是生物学的重要分支，其内容是研究微生物这样一类特定生命形态的细胞结构、生长代谢、遗传变异、生态分布及其与其它的生命形态和环境之间的相互作用的关系。
◇化工原理
本课程是在高等数学、物理学及物理化学之后开设的一门专业基础课，也是一门工程学的课程。本课程主要研究化工生产中各单元操作的基本原理、设备及其计算方法。主要任务是培养学生具备运用基础理论，分析和解决化工生产中各种实际问题的能力，为学生掌握专业知识打下基础。
◇生物化学
介绍生物化学基本原理和研究方法，使学生理解生物分子尤其是生物大分子的结构、性质与功能及其在生物体的变化的基本规律
◇分子生物学
分子生物学是从分子水平研究基因的结构和功能的一门学科。主要研究核酸，蛋白质等生物大分子的功能，形态结构特征及其重要性和规律性。通过学习分子生物学，了解分子生物学的发展历史以及最新研究成果；要求熟练掌握和详细了解DNA的结构与功能、RNA在蛋白质合成中的功能、蛋白质的结构与功能、遗传密码及基因表达调控的本质；分子生物学的发展依赖于现代分析和研究技术，因此，配合分子生物学实验课程，有必要了解一些分子生物学的重要研究方法。
◇生物反应工程
根据生物体的不同，生物反应过程可大致分为酶促反应过程、细胞反应过程（包括单一微生物细胞、多种微生物细胞的混合反应、动植物细胞培养等）和废水的生物处理过程。本课程通过生物反应过程分析和生物反应器选型与设计，阐明酶促反应过程和细胞反应过程的动力学规律。
生物反应工程是以工业规模的生物反应过程为主要研究对象，具体研究中要兼顾可操作性。如果换一个角度考察生物反应工程的研究内容，可以将其分为生物反应动力学、生物反应器和生物反应过程的放大与缩小等3个部分。
◇生物分离工程
《生物分离工程》课程是生物工程专业的一门必修课，是二十一世纪生物工程专业的大学生为了拓展自己的知识面及培养自己接触新事物的能力的一门课程。教学任务是：使学生掌握生物工业产品下游技术的科学本质，理解、掌握传统技术的基础，接受新概念、新知识、新技术。
◇环境生物工程
本课程是环境工程与生物技术专业主干课程之一。它是生物工程与环境工程相结合的交叉学科，是目前解决环境污染问题的最佳技术。
环境污染的加剧，对污染防治技术要求越来越高。利用生物系统来补救环境污染，同时生产环境友好产品以保证可持续发展，可获得较高的经济效益和环境效益。本课程使学生掌握“三废”生物处理工程的基本知识；了解部分替代污染物的产品的生物合成方法和污染场地的生物修复技术。
◇生物菌肥与饲料
《生物肥料与发酵饲料》是以生物工程学科和农业学科生产应用相结合为特色的专业课程，是我院作为天津市唯一的具有大都市农业特色的高等院校特别开设的极有应用价值的课程之一。
本课程以微生物学、生物化学、机械工程学、发酵控制学等各学科的基础理论为指导所开设的实用性、可操作性、应用面相当广泛的课程，特别突出农业特色。为加快我国“绿色农业”和“环保畜牧业”的进一步发展，利用微生物生产生物肥料，改变农业耕种作物长期以来施入无机单质化肥(或施肥不当，超量施肥)使土壤中存在着单一养分浓度过高，造成土壤中物相反应存量过大，易与在土壤、水域中产生有害土壤生态环境的自然运作规律，易造成土壤“营养缺乏症”。以微生物菌肥、高质有机肥、调理改性肥，中性微量元素肥为主的基础多元配位相体物质构成的新肥料，成为“绿色生态”型肥料品种。这种新肥料的施用适宜农业土壤生态环境的自然规律。它不单是农业田间施肥操作分式方法，而涉及我们今后肥料企业生产肥料品种结构调整、产品换代的问题。
目前，我国的畜牧业正处于高速发展阶段，为了进一步加快发展畜牧业，具有较高营养价值的饲料是首先要具备的条件。要解决饲料缺乏特别是蛋白质饲料匮乏的难题，作为生物工程重要组成部分和基础的发酵工程，是必须依靠的一部分科学技术。微生物发酵饲料，具有物理和化学方法不可替代的优越性，来源丰富的农副产品、纤维蒿杆、秕壳残渣和食品工业废弃物等，都可以通过微生物发酵转化为很有价值的饲料，为发展节粮型畜牧业做出贡献。
◇生物工艺实验
作为一门实验科学，生物工程学科所取得的每一个进步，都是与实验技术的发展密切相关的。本课程的内容是生物工程专业或研究方向所必不可缺的部分，是所有与之相关的各学科如医药、食品、轻化工、饲料、环境治理、石油开采、贵重金属冶炼等研究微生物领域必须掌握的实验方法和基本实验技能。它是以微生物学、生物化学、遗传学、生物工程学、化学反应工程学等各学科的基础理论为指导所开设的实践性课程。通过本课程的学习，巩固和加深学生对所学习的相关课程的理解和认识，增强动手能力，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，为将来从事本学科的研究和应用奠定一定的基础。