生物技术专业复习资料(西南民大版)生物工程下游技术.docVIP

生物下游加工过程：目标产物的提取、浓缩、纯化及成品化。重要性：一个生物技术成果转变为具有竞争力的产品的重要因素。 生物分离难度大：粗产品常存在于复杂的多相体系中，成分复杂；固体成分包括完整有机体、培养基及底物中的不溶物；液体成分包括底物可溶物、代谢中产物及目标产物。悬液中的目标产物浓度低；产物稳定性差：a 化学降解(pH , 温度);b 微生物降解 （酶作用， 染菌）。 生物分离的四步：固液分离：发酵液预处理、过滤、离心，主要作用：对产物起到浓缩的效果；产物粗分离：沉淀法、吸附、膜分离技术、萃取，主要作用：特异性分离程度不高，只是进行初步分离；产品的纯化：各类层析技术（亲和，疏水，凝胶过滤，离子交换）、电泳，主要作用：对产物高度特异性选择，去除杂质；产品的成品化：结晶、干燥（喷雾干燥，气流干燥，沸腾干燥，冷冻干燥）、制剂，主要作用：便于产品的保存与运输，辅助治疗。 分离技术选择的基本原则：1)、尽可能简单、低耗、高效、快速。2)、分离步骤尽可能少。A)、φn 为总回收率，λn 为各单元回收率。分离步骤越多，回收率越低；如φ10 = 0.9510 = 0.63，φ5 = 0.955 =0.77 B)、分离步骤多，设备投入大，人员物资消耗大，生产周期长。 分离技术选择的技巧：1)、避免相同原理的分离技术多次重复出现例如：分子筛和超滤技术按分子量大小分离，重复应用两次以上，意义就不大了。2)、尽量减少新化合物进入待分离的溶液。A)、引起新的化学污染；B)、蛋白质的变性失活?3)、合理的分离步骤次序。原则是：先低选择性，后高选择性；先高通量，后低通量；先粗分，后精分；先低成本，后高成本。 分离效果的评价：回收率=纯化后的目标蛋白总量/纯化前的目标蛋白总量，纯化倍数=纯化后的蛋白比活/纯化前的蛋白比活。对于具有生物活性的蛋白质或酶，常用分离前后目标产物的比活之比表示目标产物的分离纯化程度。比活的定义：在一定条件下，单位质量(mg)的酶活力[U/mg] 无血清培养基优点：①提高重复性②减少微生物污染③供应充足稳定④产品易纯化⑤避免血清因素对细胞的毒性⑥减少血清中蛋白对生物测定的干扰。无血清培养基的主要研制策略：在基础培养基中补充各种必需因子。无血清培养基由基础培养基和替代血清的补充成分组成。 任何动物细胞培养均从原代培养开始。培养过程：处死动物--将组织块剪碎--Hanks液--冲下剪刀上的碎块，补加3-5mLHanks液--吹打、低速离心、弃上清液、留下组织块：组织消化--吸管取出细胞悬液放入培养瓶内，加入培养液 --培养--传代。 根据细胞生长的特点，传代细胞培养有3种：1．悬浮培养2．贴壁培养3. 固定化培养。10.细胞计数：培养的细胞在一般条件下要求有一定的密度才能生长良好，所以要进行细胞计数。计数结果以每毫升细胞数表示。1.细胞计数板2.MTT比色法。 细胞大规模培养的操作方式：培养方式分为：分批式、流加式、半连续式、连续式、灌注式。 流加式培养：在批式培养过程中不断补入营养物，以解决营养物的抑制及不足问题。 流加方式：(1)无反馈控制流加 (2)反馈控制流加 特点：避免某种营养成分的初始浓度过高；能防止营养成分在培养过程中被耗尽；整个过程反应体积是变化的。 细胞保存：细胞低温冷冻贮存是细胞室的常规工作。冻存和复苏的原则：慢冻快融。 生长速率：倍增时间一般为0.5-2h 倍增时间一般为12-60h。 灌注培养：是把细胞接种后进行培养，新鲜的培养液从反应器一头不断加入，从另一头不断取出等量的培养液，细胞仍留在反应器内，使细胞处于一种营养不断的状态。特点：高密度培养动物细胞。 动物细胞大规模培养反应器：类型及其基本结构：⒈搅拌式生物反应器⒉气升式生物反应器⒊中空纤维式生物反应器⒋透析袋或膜式生物反应器⒌固定床或流化床式生物反应器。 用于动物细胞的生物反应器应具备的基本要求：(1)混合系统设计应能提供均匀、温和的混合状态，剪切力小，保证良好的传质效果。(2)反应器内空间利用率高，选用合适的载体系统和材料。(3)能严格保证无菌环境。(4)能精确地控制温度、酸碱度、溶解氧和C02浓度等条件。 (5)能够方便地实现培养液的连续添加、样品的采样和观察。 发酵液预处理，其目的不仅在于分离菌体和其他悬浮颗粒，还着眼于除去部分可溶性杂质和改变滤液的性质，以利于提取和精制后继各工序的顺利进行。 微生物发酵液的特性可归纳为：①发酵产物浓度较低，大多为1%~10%，悬浮液中大部分是水；②悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大；③固体粒子可压缩性大；④液相粘度大；⑤性质不稳定，随时间变化，如易受空气氧化、微生物污染、蛋白酶水解等作用的影响。 方法：一、降低液体粘度，根据流体力学原理，滤液通过滤饼的速率与液体的粘度成反比，可见降低液体粘度可有效提高过滤速