生物過程工程學


生物過程簡介

生物過程是關於生命是什麼、生物穩態的形成及對波動的調節等問題的假說。這裡所說的生物穩態包括了機體細胞生理功能狀態的維持、分化細胞的形成、人體內各物質處於相對恆定濃度水平等生物事件。
生物過程的基礎
生物過程是在自然物質基礎之上,通過有多種分子構成的相互作用的具有一定特性的生物環,和以生物環為基礎形成的生物網絡,而體現的具有生命特性的物理化學作用過程。它具有如下特性:物質存在性,時空性,絕對運動性,力作用平衡趨向性,物質存在性。任何作用與過程的體現,必須以客觀存在為基礎,只有存在之物才具有進一步發揮作用的物質基礎,也即具有存在優勢。

生物過程詳解

物質既是“實”的,又是“空”的。一個物體的存在,從巨觀角度看,是占據有一定空間的“實在物”;然而從原子的角度看,它是無數“空虛”的原子有序堆積的產物。其本質在於不同性質的力的作用。
從物理學的角度看,不同的力的作用把整個物質世界區分為許許多多既相互獨立又相互作用的“存在性”個體,從化學的角度看,正是不同性質的力的作用使原子構成多種多樣的分子,許多分子又相互作用而形成分子體系,進一步組成具有特定生物學特性的生物環路。
物質、信息、能量三者是緊密聯繫的,正如愛因斯坦相對論里論述的一樣,三者既相互區別,同時又相互轉換。物質的存在性是三者的載體和統一體,物質存在是基礎,物質的構成方式蘊含大量信息(有序),同時物質中包含有巨大的能量。

時空性

在生物體中,能夠相互作用的分子必須在時間和空間上相互接近,才有能產生顯著的相互作用,即兩種能夠相互作用的分子或分子體系必須在時間上和空間上具有同一性,才能依靠分子間的力的作用引起明顯的變化。人體記憶體在著各種屏障結構,如細胞膜、血腦屏障、血睪屏障、胎盤屏障等,它們將人體分隔成許多不同的生化反應區域,分別執行不同的生理功能,保證了生命活動的有序性。然而這些區域並非完全獨立,它們在人體這個有機統一體內通過各種聯繫,相互依存、相互補充,共同維持機體生命活動的正常進行。

運動性

構成生物環的分子始終處於快速的永不停息的熱運動中。分子的熱運動是分子間相互作用的必要條件之一。如細胞的胞膜(膜脂、膜蛋白)處於不停的運動中,脂溶性中性小分子能夠通過自身的熱運動從濃度高一側擴散至濃度低的一側。分子內不同原子間力的作用於分子熱運動是分子特定構象形成的基礎。

穩定點原則

不同的分子其構成各異,含有不同的能量,而任何一個穩定的構象都代表了處於該能級的能量凹點,即能級穩定點。其實質是該分子各部分的相互作用而達到的力的相對平衡狀態。但一種分子的各個分子並非都處於完全一致的能量水平,從統計學與機率的角度來看,同一種物質中各分子的能量分布於以該分子能級的能量凹的周圍,呈現半常態分配,其中能量凹處的分子數目最多。
不同種分子間相互作用時,遵循同樣的規律,其分子體系趨向於能量凹點。
相對於能量凹點,分子間的相互作用而致結構變化,需要翻過一定的能量凸點,即活化能量。
一個形象而又簡單的例子:長方體在水平面的放置情況,就可分為三個能級,每一個能級都有一個能量凹點。如圖所示。

積累原則

生物體是由微觀原子分子,依據的一定的有序排列組合,形成巨觀的具有一定生物學功能的個體,這個過程中包含了從微觀量子性到巨觀連續性、從微觀自然性到巨觀生命性的飛躍。前者可以從肌肉收縮的大小原則上看出,後者也不難理解:有生命的個體與肉湯都是由相同的基本粒子構成,但是這些存在於自然界的粒子經過有序的排列組合,構成了具有生命活性的生物體。

生物過程套用

利用生物工程原理,包括用常規或重組微生物的發酵或生物轉化過程,用游離或固定化酶為生物催化劑的酶反應過程,以製備疫苗、重組蛋白或次級代謝產物等為目的動植物細胞培養過程,海洋動植物養殖與藻類培養過程,人體組織器官體外重建工程等。主要研究生物工程原理、設備以及生物技術產業化開發技術等。

生物過程學術期刊

《生物過程》Bioprocess是一本關注生物過程領域最新進展的國際中文期刊,主要刊登生物技術、生物化學、基因工程等生物領域內最新研究進展的創造性論文和評論性文章。本刊支持思想創新、學術創新,倡導科學,繁榮學術,集學術性、思想性為一體,旨在為了給世界範圍內的科學家、學者、科研人員提供一個傳播、分享和討論生物過程領域內不同方向問題與發展的交流平台。
研究領域:
生物過程生物過程

·基因工程
·酶工程
·生物技術
·生物過程工程
·生物化學
·微生物和分子生物學
·生物過程監測與控制
·製藥工程
·生物醫藥
·納米生物技術

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們