生化工程整理..doc

绪论 海洋生化工程： 以海洋生物学为基础，利用陆地生化工程和工程原理，将海洋生物技术实验室研究成果推向产业化的一门新兴的综合性学科。 生化工程（生物分离）的对象: 1、胞外产品: 产物作为细胞的代谢产物被分泌于培养液中2. 胞内产品: 产物被留在细胞内部 a. 以包涵体(inclusion bodies)形式存在 b. 在细胞周质内或细胞的其它部位 3. 天然产物: 不需经过细胞培养或发酵的体系，包括固体物、固体的提取物以及各类溶液 分离分类：机械分离、输送分离、平衡分离 微藻及微藻生物技术 微藻生物技术: 概念：以微藻生物学为基础，利用微藻生物体系和工程原理，提供商品和社会服务的综合性科学。本质：利用太阳能大量生产生物量，用作人类的有机资源。 微藻： 概念:指在显微镜下才能辨别其形态的微小藻类类群。 微藻的特点：具有叶绿素等光合器官；分裂式繁殖，周期短，易大规模培养；可用海水、咸水或半咸水培养；富含蛋白质、脂肪和碳水化合物等；能合成生物活性物质。 光生物反应器： 概念：指能用于光合微生物及具有光合能力的组织或细胞培养的一类装置，与一般的生物反应器有相似的结构，有光、温度、溶解氧、CO2、pH值和营养物质等培养条件的调节和控制系统。 开放式光生物反应器优缺点： 优点：构建简单、成本低廉、操作简便 缺点：易受外界环境影响，难以保持较适宜的温度和光照 会受到灰尘、昆虫及杂菌的污染，不易保持高质量的单藻培养 光能及CO2利用率不高，无法实现高密度培养 密闭式光生物反应器的优点 无污染，能实现单种、纯种培养 培养条件容易控制 培养密度高，易收获 适合于所有微藻的光自养培养，尤其适合于微藻代谢产物的生产 有较高的光照面积与培养体积之比，光能和CO2利用率高等 微藻的生长动力学研究是实现高密度培养、降低生产成本的理论基础。 微藻的生长动力学： 1、微藻生长的特点：微藻是生化反应过程的主体2、微藻生长的本质：复杂的酶催化体系3、微藻的生长过程：复杂的反应过程 微藻生物量产量的测量 1、藻体细胞计数：血球计数板计数 2、吸光度值：最适波长；藻细胞密度与吸光度值的关系曲线 3、生物量干重的测量： 方法：取10ml培养液在4500r/min的转速下离心15min后弃上清液，以pH=4的酸化水洗2遍后用PallA/B膜过滤，于105℃ 烘至恒重后以精密分析天平称量。 微藻大规模培养的三个关键因素： 高效率地捕获和利用光能；高效率地吸收和利用营养；优化微藻的培养工艺条件 微藻的最适培养密度 在特定的培养环境下能使微藻细胞能以最大或最高的速率生产微藻细胞生物量或某种所期望的微藻产物时的培养密度。 光反应 光反应包括光能的吸收、传递和转换等过程。其最终电子供体是（H2O ），最终受体是（NADP+ ）。反应结果产生了固定和还原CO2所需的（ 能量ATP ）和（还原力NADPH2), 即光合同化力，同时产生（O2）。 暗反应 暗反应实质上是一个酶化学反应过程，这一过程主要受CO2浓度、温度和其他有关培养条件的影响和调控，是固定（CO2）的具体过程，其基本转化途径就是（ 磷酸戊糖还原途径或称卡尔文途径）。在一次循环中，必须动用光反应中合成的（ 12）分子NADPH和（18）分子ATP. Ic：光补偿点，指光合作用形成的物质与呼吸作用消耗的物质相互抵偿时的光强度，与微藻的种类、生态型有关； Ik：光饱和点，表示光合作用达到最大速度时的光强度，也是光反应最大速度和暗反应最大速度的比值。 光抑制 当光强达到饱和状态时，此时如果不设法改善暗反应的条件，而是仍然继续增加辐照，则会因为过强的光照导致光合色素的氧化和细胞中的某些酶受到氧化伤害而使光合速率开始下降。 光衰减现象 定义：当光辐射通过培养液时，随着光子的被吸收、反射和散射等而造成的光子通量密度（Photon flux density, PFD）减少的现象。 控制外来生物污染方法 1、大量接种，利用数量优势使培养的微藻细胞快速达到最适培养密度从而有效地抑制外来生物的生长繁殖；2、控制培养温度或某些特殊培养成分的含量，调节pH值或者利用高浓度的盐分抵御外来生物的入侵；3、利用某些既不影响微藻细胞的生长又对外来生物具有杀灭作用的化学试剂。 微藻毒素 引发赤潮的微藻有300多种；甲藻 硅藻 针胞藻 蓝藻 定鞭藻等 海洋生物活性物质 海洋生物活性物质（Marine Bioactive Substances） 指海洋生物体内所含有的对生命现象具有影响的微量或少量物质，主要包括海洋药用物质、生物信息物质、海洋生物毒素和生物功能材料等海洋生物体内的天然产物。 海洋生物活性物质的特点 种类繁多、结构特异；活性高；资源有限，含量通常都很低；获得难 五碳糖六碳糖DL型 五碳糖吡喃型糖，C4位（从不对称炭逆时针数）的羟基