生物催化及其应用前景课件.pptVIP

第一讲 生物催化及其应用前景 一、背景回顾 20世纪的一百年是人类历史上生产力飞速发展的一百年; 钢铁、化工、电子技术： 衣食住行 ?一种新技术的发明及其广泛的应用，会带动生产力的发展，带动一个行业的进步; ?随着人类认识世界维度和广度的增加，科技会发展更快; 尼龙 1802年：杜邦公司成立; 1927年：进行基础研究计划。为许多产品奠定了基础；开始二十世纪的“材料革命”; 尼龙首先由杜邦公司的W.H.Carothers研制成功，1931年申请专利; 1939年，杜邦公司开始生产尼龙66; 40年代：杜邦的尼龙、氯丁橡胶和其它许多产品在二战中大显身手; 现在尼龙系列的产品广泛的应用到我们生活当中，关于尼龙改性的研究也不断进展; 背景回顾 蒸汽时代交通 电力石油时代交通 信息生物时代交通 蒸汽时代工厂 电力石油时代工厂 信息生物时代工厂？ ◆我国已成为世界第一资源加工消费大国和第二能源耗用大国; ◆ 我国能源进口依赖性很大。2002年我国进口原油6941万吨，预测2010年将在1亿吨以上; ◆资源问题和能源问题已经严重影响我国经济安全和国家安全; 可持续发展的两个方面： ◆以可再生生物资源取代化石资源，以可再生生物能源取代不可再生化石能源; ◆以清洁高效的生物加工方式取代低效污染的传统物质加工方式，以精细产品取代大量粗加工产品; 二、化工和生物技术的发展历程 20世纪化学工业发展 经过数百年的高速发展，化学工业仍然是国民经济的基础支柱行业之一。 以美国为例，美国是当今世界上最发达的国家，也是最大的化学品生产国，其化学工业乃是国民经济三大支柱产业之一。如下图 同时，化学工业也是美国经济民用部门中贸易顺差最大的行业（1995年为204亿美元）。 化学工业面临的挑战 石油资源枯竭 世界性的能源危机:我国每年1/3依赖进口; 污染问题严重 以破坏环境为代价发展经济不是长远之计; 寻找新的经济生长点 生物技术的发展 自20世纪 70年代初 ,以 DNA重组技术、淋巴细胞杂交瘤技术和细胞的大规模培养技术的发明和应用为标志的现代生物技术发展起来; 包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等四大体系; 生物技术诱人天地： 逐步揭示生命的奥秘 促进人类健康和长寿 利用生物技术进行生产 生物技术的第一次浪潮 现代生物技术于20世纪70年代异军突起 ,在医学基础和医学应用研究中取得了重大突破; 由此率先在西方工业发达国家形成了生物医药工程产业; 生物医药技术的重点是应用基因工程技术 , 从生物细胞内获得所需基因 ,将其进行剪切、拼接、重组 ,并转入受体细胞 ,从而生产具有生理活性的蛋白质、多肽、酶、疫苗、细胞生长因子及单克隆抗体等 ,产品主要用作疾病治疗剂、疾病诊断剂和预防用药物; 生物技术的第一次浪潮 近二十年来 ,医药生物工程产业取得了令人瞩目的成就。 目前全世界已有的1400多家从事医药生物产品生物技术公司 医药生物产品的销售额已达660亿美元 ,约占整个医药产品销售额的10%。 在销售额超过20亿美元的4种药品中,有2种为生物技术产品 其中美国生产的促红细胞生长素 (EPO)名列第一 ,达30亿美元。被授予美国总统勋章 生物技术的第二次浪潮 1983年转基因植物问世 ,1986年被批准进入田间试验 ,根据美国农业部动植物检疫局 (APHIS)的数据 ,截止 1997年 1月 31日 ,美国已批准的转基因植物田间试验达 2500多例; 转基因植物进入市场：如抗除草剂的大豆，抗病毒病的甜椒，抗腐能力强、耐贮性高的番茄; 我国实施的“水稻基因组计划”采用离子束介导法将外源基因转入水稻成功; 应用细胞工程技术建立了一系列快速高效的动植物育种新方法; 据预计 ,21世纪农业生产品种的90%将通过生物技术改良 ,生物技术对农业生产技术总贡献率会高于70%; 生物技术第三次浪潮 三、生物催化技术的特点和前景 生物学和化学本质相通性 生物体基本组成蛋白质、核酸、糖等都是由分子构成的; 它们之间的作用力是化学键; 生物体内的反应也是化学反应; 生物体内的产品，如酶、细胞器、调节激素等也都可以看作是结构复杂的化学产品; 生命，是分子运动的结果；从分子水平看，生物运动的本质也是物理化学变化; 这为生物法生产化学产品提供了可能 生物催化的特点 高效性和选择性 易于催化得到相对较纯的产品，可减少三废； 位点专一性、化学专一性、立体专一性催化； 生物催化和化学催化的比较 合成氢化可的松——化学催化 1949年发现肾上腺皮质激素可的松(Cortisone)对治疗风湿性关节炎有显著疗效 化学法合成：576g脱氧胆酸 ?