生物工艺学课件1.ppt

1.3.2　微生物特殊机能的利用 医药与食品：生产抗生素、维生素、人胰岛素、乙肝疫苗、干扰素，微生物蛋白、氨基酸、饮料、酒、添加剂等。 能源与化学：微生物采油、生产酒精或沼气,化工原料（乙醇、丙酮、丁醇）和一些表面活性剂。 冶金：黄金开采和金属浸提。 农牧业：生物固氮、杀虫剂。 净化环境：利用微生物消除环境污染. 利用基因工程菌株开发发酵工程新 领域　 1.6 生物工程技术对社会发展的影响 改善农业生产、解决食品短缺 解决能源危机、治理环境污染 提高生命质量，延长人类寿命 制造工业原料、生产贵重金属 1.6.1 改善农业生产，解决粮食问题 1 培育抗逆的作物优良品系 通过基因工程技术对生物进行基因转移，使生物获得新的优良品系，称之为转基因技术(transgenic technology)。 由于它是特定基因的定向转移，因而濒率高，提高了选择效率，另一方面，打破了种属界限，实现了种属间遗传物质的交换。通过转基因技术获得的生物体称为转基因生物。 2 细菌浸矿冶炼 生物修复（bioremediation）: 基因工程产品难投产的原因： （1）目的产物较难提取和纯化。 （2）目标产物在培养基中的含量非常低。有的 in cell。 （3）在重组菌的培养中，为了尽量获得重组体，往往需要采用高密度培养（high density culture），但得不到高密度的目的产物。因为重组菌不稳定，导入的嵌有外源基因的质粒（plasmid）容易从宿主细胞脱落而使外源基因不能表达。 两个问题： 　1、提高外援基因在宿主中的稳定性，增加表达量。 　2、研究提高稳定性的培养工艺条件。 基因工程产品比常规产品要具备更严格的药品或食品的安全实验的审批手续。 基因工程的宿主(acceptor)： E．coli B ．subtilis yeast animal cell 　微生物为宿主而获得的目标产物，虽然氨基酸的顺序是正确的，但常因蛋白质的立体结构有误而不具活性，需要通过重叠后才能获得目标产物。而动物细胞进行表达时，所获得的目标产物不存在上述缺点。因此，基因工程的发展推动了动物细胞培养技术的发展。 　　植物细胞的大规模培养历史早于动物细胞，利用植物细胞培养可以生产某些稀有植物次生代谢产物。 　 如生物碱（alkaloid）、甾体化合物（steroid） DNA重组技术产品 干扰素(interferons) 胰岛素(insulin) 生长激素(growth hormone) 疫苗(vaccines) 白蛋白(albumin) 氨基酸(amino acid) 单细胞蛋白(single cell protein) 生物杀虫剂(biopesticide) 　　 1.5 生物生产过程的共性 1.作为培养基成分有碳源、氮源、微量元素及生长因子等，并确定培养基中各成分的含量及比例; 2.合理设计一级、二级乃之三级种子培养系统，各级培养时间以及种子培养系统要与生产过程合理配套； 3.合理控制不同阶段的环境条件，保证细胞正常生长和所需产物的形成 ，以最低的消耗获得最大的得率； 4.生产过程需要防止杂菌污染，保证生产正常进行； 5.选择合适的分离方法，使之高效率、低成本地从细胞或培养液中提取、分离、纯化和精制所需产品； 　 例如，转基因植物就是对植物进行基因转移，其目的是培育出抗病虫害、抗盐、抗旱、抗寒等抗逆特性及品质优良的作物新品系。 我国学者还将苏云金杆菌的Bt杀虫蛋白转入棉花，培育抗虫棉，对棉铃虫杀虫率达80%以上。 将苏云金杆菌毒素基因转移到烟草、油菜和番茄等植物。 2 植物种苗的工业化生产 植物细胞或组织在离体培养下，经诱导分化具有形成完整植株的能力，这是由于每个细胞都具有完整基因组实现的。利用细胞工程技术对优良品系进行大量的快速无性繁殖，实现工业化生产。该项技术又称植物的微繁殖技术。 植物细胞具有全能性，一个植物细胞犹如一株潜在的植物。植物的体细胞具有母细胞的遗传信息，并具有发育成为完整个体的潜能。因而，每个植物细胞都可象胚胎细胞那样经离体培养成为完整的植株。这就是植物细胞的全能性。