生化工程--第一章 绪论.ppt

1.1 生物技术的定义和特点 定义：（国际经济合作与发展组织（IECDO）） 应用自然科学及工程学原理，依靠生物作用剂的作用将物料进行加工以提供产品或为社会化服务的技术。 特点 多学科性 生物技术多学科性 广泛而深刻地揭示了生物工业的过程。所以可以把生化工程看成是化学工程的一个分支，也可以认为是生物工程的一个重要组成部分。生化工程的任务就是要处理与生物学有关的工艺过程中的特殊性工程技术问题。在工业规模生产中，如何以较少的原料和能量，高效率地获得产物，以及如何将实验室中新发现的物质和过程迅速而经济地推向工业生产。 生化工程按所处理的对象分为微生物生化工程、植物生化工程、动物生化工程和酶生化工程。 本课程学习的主要内容 第一章 绪论 第二章 菌种选育 第三章 微生物的代谢调节 第四章 微生物培养基 第五章 灭菌 第六章 种子扩大培养 第七章 发酵工艺控制 第八章 生物反应动力学及过程分析 第九章 酶催化反应 第十章 动物细胞培养 第十一章 植物细胞培养 1.2.1 经验生物技术时期。 （从人类出现到19世纪中期） 公元前40世纪 面包 公元前25世纪 酸奶 公元前20世纪 酿酒、制造酱油 公元前2世纪 麻沸散 1000年前 人痘 1.2.2 近代生物技术建立时期。 （19世纪50年代至20世纪40年代） 1.2.2 近代生物技术建立时期。 （19世纪50年代至20世纪40年代） 1.2.2 近代生物技术建立时期。 （19世纪50年代至20世纪40年代） 1.2.2 近代生物技术建立时期。 （19世纪50年代至20世纪40年代） 1.2.3 近代生物技术的全盛时期。 （20世纪40年代至20世纪70年代末） 1.2.4 现代生物技术建立和发展时期。 （从20世纪70年代末） The Story of Penicillin More Penicillin = More Life Survived 早期的青霉素生产技术 One of the first Penicillin factoriesTerre Haute IndianaJune 1944 40年代的青霉素工厂 青霉素发酵 － 重大贡献 时间：20世纪40－60年代 大规模液体发酵罐 搅拌装置（搅拌桨、轴封） 通气装置（空气过滤、分散器） 灭菌装置（管路、阀门、罐内） 无菌状态（接种、采样、隔离） 控制装置（温度、pH、溶氧、消泡） 流加装置（碱、葡萄糖、前体） 目前规模：百吨至千吨级发酵罐 青霉素分离流程图 工程放大 固定化酶是被固定在某一有限空间内不再能自由流动而仍有催化活性的酶。immobilized enzyme 优点： 不溶于水，易于与产物分离； 可反复使用； 可连续化生产； 稳定性好。 缺点： 固定化过程中往往会引起酶的失活。 微生物转化 微生物转化是通过微生物细胞将复杂的底物进行结构修饰，也就是利用微生物谢过程中产生的某个或某一系列的酶对底物特定部位(基团)进行的催化反应。 微生物作为一个生命体，其体积虽小，但有一套自身特异性的酶体系。在它的生长过程中有无数酶的参与，合成酶、水解酶、异构酶、氧化酶、还原酶等都可能对加入其中的底物发生作用，使其结构发生变化。 正因为微生物有着这独特的优点，微生物转化就具备了生物量积累快、转化时间短、转化酶表达效率高、便于工业化生产的特点。 微生物转化 一般认为微生物转化研究始于1864年巴斯德利用乙酸杆菌将乙醇氧化为乙酸，但工业化微生物转化的重要里程碑应该是20世纪50年代美国普强药厂的Murray和Peterson利用微生物黑根霉(Rhizonpus nigricans)的羟化酶将黄体酮转化为11α-羟基黄体酮，即对甾体化合物的结构改造。 激素的合成原料 骨髓瘤细胞 PEG 脾细胞 1.2 生物技术的发展及应用概况 1838年 德国 M.J.Schlwiden,T.Schwan 细胞学奠基人 1857年 法国Pasteur 酒精发酵 灭菌法 微生物学之父 1897年 德国Buchner 酶 1.2 生物技术的发展及应用概况 发酵产物：微生物的初级代谢产物。包括与细胞生长有关的产物（氨基酸、核酸、蛋白质、碳水化合物