生物物质的分离技术概述.ppt

陈诗妍 本章内容 4.1 生物技术与生物分离 4.2 生物分离过程的特点 4.3 生物分离技术和原理 参考教材： 《生物分离工程》第二版 孙彦编著 1.生物技术 生物技术（biotechnology）即有机体的操作和应用有机体生产有用物质、改善人类生存环境的技术。 生物技术的历史进程 1953年，Watson和Crick提出DNA双螺旋结构 1972年，美国斯坦福大学构建了第一个重组DNA分子 1996年，克隆羊“多利”诞生在英国的罗斯林研究所 1990-2006，人类基因组计划 现在 迎来了生物技术后基因组时代，蛋白质组学、药物基因组学、生物信息学、系统生物学等研究蓬勃兴起，为生物技术的发展注入了巨大的升级和活力。 2.生物分离 生物技术的主要目标是生物物质的高效生产，而分离纯化是生物产品工程（bioproduct engineering）的重要环节。 因此，生物分离（bioseparation）是生物技术的重要组成部分。 在生物技术领域，一般讲生物产品的生产过程称为生物加工过程（bioprocess），包括优良生物物种的选育、基因工程、细胞工程、生物反应过程（酶反应、微生物发酵、动植物细胞培养等）及目标产物的分离纯化过程，后者又称为下游加工过程（downstream processing）。 生物加工过程 优良生物物种的选育 生物反应生产粗原料 目标产物的分离纯化过程 下游加工过程的沿革 第一代（传统产业） 19世纪60年代-20世纪50年代 酒精，丙酮，丁醇 第二代生物技术产品 20世纪40年代 抗生素，氨基酸，有机酸，酶制剂，单细胞蛋白 第三代 20世纪70年代中期 动物细胞培养 植物细胞培养 基因工程发酵产品 生物分离过程 包括：目标产物的提取（isolation）、浓缩（concentration）、纯化（purification）及成品化（product polishing）等过程。 其特征主要体现在生物产物的特殊性、复杂性和对生物产品要求的严格性上，其结果导致分离过程成本往往占整个生产过程成本的大部分。 例子： 大多数工业酶的分离过程成本约占生产过程的70%（天冬酰胺酶85%，基因重组蛋白质药物85-90%） 小分子生物产物的分离成本较低，（青霉素50%，乙醇14%） 3.生物物质 生物物质种类繁多，包括小分子化合物、生物大分子、细胞和具有复杂结构与构成成分的生物体组织，在大小、形态和性质上具有广泛的分布。 生物物质来源包括自然界存在的各种生物资源，但现代生物技术主要通过生物反应过程生产各种有用生物物质。 生物制品 现代生物技术产品的主体是蛋白质药物。 在功能基因组学和蛋白质组学研究的推动下，蛋白质药物将获得更大的发展。 近年来，基因工程疫苗、反义核酸药物和核酸疫苗研究进展迅速，为治疗和预防各种疑难疾病开辟了新的发展空间。 4.1 生物技术与生物分离结束 生物物质的分离技术概述 第四章 《基因工程》 《遗传与育种》 《生物反应工程》 《发酵工程》 生物分离工程 生物产品生产过程示意图 高效分离技术，设计合理 降低成本 生物医药 诊断试剂 精细生物化学品 大宗生物化学品 生物材料 生物能源 人工器官 药物输送载体 功能食品 添加剂、饲料、 化妆品 功能食品 添加剂、饲料、 化妆品 人工器官 药物输送载体 功能食品 添加剂、饲料、 化妆品 抗生素 有机酸 氨基酸、多肽、蛋白质（酶、抗体） 核苷酸、聚核苷酸、核酸 病毒 糖类 脂类 生物碱 糖苷 细胞因子：干扰素、生长因子、红细胞生成素 激素：胰岛素、生长激素 抗体药物：单克隆抗体、抗体片断、基因工程抗体 酶类药物 溶血栓药物：尿激酶、组织纤溶酶原激活剂