生物工程概论重点.pptx

生物工程概论 ;第一章 绪论 ; 第一节 生物工程的概述;1 .1生物工程的产生及定义;19世纪：人类有意识的利用酵母进行大规模发酵生产：酒精、面包酵母、柠檬酸 ;1928年 发现青霉素，同时以获取细菌的次级代谢产物——抗生素为主要特征的抗生素工业成为当时生物技术的支柱产业。 ;20世纪50年代;20世纪末、21世纪初;生物工程定义的充实; ;1.2 生物工程的种类; 基因工程;细胞工程;发酵工程;酶工程;蛋白质工程 ;现代生物技术的发展 现代生物技术时期是以分子生物学的理论为先导，以20世纪70年代DNA重组技术的建立为标志的。 1944年美国微生物学家Avery等用实验证明了DNA是遗传信息的携带者。 1953年美国学者Watson和Crick发现了DNA的双螺旋结构，1958年Crick又阐明了DNA的半保留复制模式，从而奠定了现代分子生物学的基础。 1961年Nirenberg，1965年 Holley，1967年Khorana分别对20种常见氨基酸以及起始和终止密码完成了破译。 1972年 Berg创建了DNA体外重组技术，这标志着生物技术的核心技术——基因工程技术的开始。;生物工程发展的趋势 ;酶工程;§1-1酶工程原理和方法; 高效率 比非催化高108－1020倍 比非酶催化高107－1013倍 高度专一性 反应条件温和 酶催化是可调控的;酶工程 (enzyme engineering)即利用酶的催化作用，在一定的生物反应器中，将相应的原料转化成所需的产品。酶工程是现代酶学理论与化工技术的交叉技术，它的应用主要集中于食品工业、轻工业和医药工业等领域。;酶工程： 酶是基因工程、细胞工程、发酵工程和生化工程的研究对象和工具。 酶工程的研究可以促进基因工程、细胞工程、发酵工程和生化工程的发展。;;1.1酶的催化特性 ;一、产酶菌种的选育和保藏 ; (三)产酶微生物育种 1．诱变育种 2．原生质体融合育种 3．基因工程育种 (四)菌种的保藏 1．斜面冰箱保藏法 2．沙土管保藏法 3．石蜡油封保藏法 4．真空干燥冷冻保藏 ．液氮超低温保藏法 ;1.2酶工程的应用范围;1.3酶和酶工程的研究意义;2.1酶的生产方法 提取法 采用各种提取、分离技术从动物、植物或微生物细胞或组织中将酶提取分离出来。是最早采用的酶生???技术。目前在动、植物资源丰富的地区，仍有使用价值。 简单方便，但受气候、地理环境的影响，产品含杂质较多，分离纯化较困难。 例如，从动物胰脏中提取胰酶；从动物胃中提取胃蛋白酶等。;发酵法 利用细胞，主要是微生物细胞的生命活动而获得所需的酶。 根据微生物培养方式的不同，分为固体培养法、液体深层法、固定化细胞和固定化原生质体法等。 化学合成法 现在已可用肽合成仪来进行酶的化学合成。 合成成本高昂，且只能合成已知化学结构的酶。;2.2发酵生产用产酶菌株的要求 酶的产量高 容易培养和管理 产酶稳定性好 利于酶的分离纯化 安全可靠;2.3菌种获得途径： 菌种保存机构 筛选 菌种采集 菌种的分离、纯化 菌种生产性能的检定 初筛：从已分离的菌种中挑出可产生目的酶的菌株。 复筛：在初筛基础上筛选产酶量高、性能更符合要求的菌株。;一、菌种的活化和扩大培养 (一)菌种活化 (二)菌种的扩大培养 二、发酵培养基的制备 1．碳源，碳源是指能向细胞提供碳素的含碳化合物。一般采用淀粉及其水解产物，如糊精、麦芽糖等 2．氮源，能够向细胞提供氮素的化合物称为氮源。氮源分为有机氮和无机氮。有机氮主要是各种蛋白质材料及蛋白质的水解产物 。无机氮包括各种铵盐和硝酸盐等。 3．无机盐类无机盐提供细胞生命活动必需的无机元素，对培养基的pH、缓冲能力和渗透压起调节作用。 4．生长因子生长因子是指细胞生长繁殖所必需的微量有机物质，包括维生素、氨基酸、嘧啶、嘌呤等，它们是构成辅酶的必需物质。 ;三、酶合成的促进剂和阻遏物 (一)酶合成的促进剂 在培养基中少量添加就明显著增加酶产量的物质，统称为产酶促进剂．它们大多属于酶合成的诱导物、酶的稳定剂或表面活性剂。诱导物多为底物或底物类似物，如淀粉、蔗糖、纤维素分别是淀粉酶、蔗糖酶、纤维素酶的诱导物。 (二)酶合成的阻遏物 微生物酶的生产受代谢途径末端产物和分解代谢产物的阻遏。例如，枯草杆菌碱性磷酸酶的合成受其催化产物无机磷酸的抑制 ;2.4酶的发酵生产方法 ;2.5酶的发酵条件控制 ;§1-3　酶的分离纯化 ;保藏菌种?活化?扩培?发酵?分离纯化?成品(酶);3.2酶分离提取的条件控制 ;3.3酶的工业分离纯化技术; 细胞破碎 许多酶存在于细胞内。为了提取这些胞内酶，首先需要对细胞进行破碎处理。 1）机械