01生物工艺学第一章绪论经典案例.ppt

生 物 工 艺 学; 目　　录; 第一章 绪论;国际经济合作及发展组织所提出的定义是：生物技术是应用自然科学及工程学的原理，依靠生物催化剂的作用将物料进行加工以提供产品或社会服务的技术。 ;1.1.2 生物技术与相关学科的关系;生物技术与相关学科的关系 树;1.1.3生物工艺学特点;1.1.4生物反应的一般过程 ;工业上根据微生物是单一菌种或混合菌种，把生物反应过程分为两类，一类是采用单一纯种生产工艺生产的产品，包括酶制剂、抗生素、氨基酸、核苷酸、乙醇、有机酸生产等，另一类是采用混合菌种生产工艺生产的产品，包括发酵食品(乳酸、酱及酱油、白酒、发酵蔬菜等)、甲烷(或沼气)生产、废水处理等。;1.1.5生物工艺学的研究内容;1.2生物技术发展简史;我国古代的酿酒作坊 （四川新都县出土的汉代画像）;1.2.2纯种培养技术的成功——初级代谢产物生产阶段; 从19世纪末到20世纪30年代，不少发酵工业产品陆续出现。开创了工业微生物的新世纪。这个时期出现的发酵产品有乙醇、醋酸、丙酮、丁醇，食用酵母、乳酸、柠檬酸等发酵产品。上述产品的特点是：大多数为嫌气发酵过程的产物，产物的化学结构简单，属于初级代谢产物，其生产通常是在敞开环境中经发酵而进行，控制染菌是通过细心的操作而实现的。生产过程简单，生产设备相对要求不高，规模一般不大。 ;1.2.3搅拌技术成熟——好氧培养阶段; 这一时期生物技术的特点是：产品类型多，不但有初级代谢产物，也出现了次级代谢产物，还有生物转化及酶反应等产品；技术要求高，主要使用纯种发酵，在发酵过程中通入无菌空气；规模巨大，通风机械搅拌罐容积可达500立方米，生产单细胞蛋白的气升式发酵罐的容积已超过200立方米；菌种选育技术发展速度，其性能获得了惊人的提高；在产品品种的更新，新技术及新设备的应用均达到前所未有的程度，可以说，这一阶段是常规发酵工业的全盛时期。 ;初级代谢产物：?由微生物产生的，是微生物生长繁殖所必需的物质。如蛋白质、氨基酸、核酸等。? 次级代谢产物：由微生物生产，但与微生物的生长、繁殖无关的一类物质。如抗生素、色素、毒素等。 初级产物是次级产物形成的基础。初级产物和次级产物同样都受到核内DNA的调节控制的。所不同的是次级代谢产物还受到“与初级代谢产物合成无关的遗传物质”的控制，即受核内遗传物质（染色体遗传物质）和核外遗传物质（质粒）的控制。?因此，两者在遗传上既有相同的部分，又有不同的部分。;1.2.4基因重组技术的成熟——现代生物技术阶段; 基因工程技术的出现为人们提供了一种全新的技术手段，使人们可以按照意愿切割DNA，分离基因并重组后，导入其他生物活细胞，以改造农作物或畜牧品种，也可以导入细菌以产生大量的有用蛋白质或药物、疫苗，也可以导入人体内进行基因治疗，这是一项技术上的革命，带动了发酵工程，酶工程，细胞工程和蛋白质工程的发展，形成了具有划时代意义的现代生物技术。 ;1.3生物技术应用;利用细胞工程技术对植物优良品种进行大量的快速无性繁殖的微繁殖技术已广泛地应用于花卉、果树、蔬菜、药用植物和农作物的快速繁殖，实现商品化生产。植物细胞培养可用于生产具有商业价值的次生代谢产物。 ;胡萝卜快速无性繁殖;利用转基因技术可以提高包括鱼在内的农畜肉的产量和品质，提高奶产量和质量，增加动物的抗病性，科学家们已经成功培育出转基因羊、转基因兔、转基因猪、转基因鱼等多种动物新品种。此外，还可以低成本地生产出贵重药物或其它生物制品，生物技术还可用于农业快速分析和动物免疫疾病的快速诊断。 ;1.3.2食品工业 现代生物技术为快速提升食品的数量和品质提供了可能。 发酵食品和饮料来自微生物或酶对农产品的转化作用。 酒类等发酵食品的菌种的选育。 利用生物技术生产甜味剂、生物色素、增稠剂、多糖、多肽等产品也已经进入市场。 有机酸、氨基酸、维生素也用生物技术进行生产。 食品加工用酶已广泛应用于酿造、奶制品、焙烤、水果和蔬菜加工、淀粉糖生产等食品行业。 此外，应用抗体检测系统以及DNA和RNA探针技术，免疫测定技术等生物技术方法，可以快速、准确进行食品有害物的分析、检测，有利于食品安全。 ;1.3.3医药工业 医药生物技术是生物技术领域中最活跃、产业发展最迅速、效益最显著的领域，其应用涉及到新药开发、新诊断技术、预防措施及新的治疗技术。 利用生物技术生产抗生素、疫苗、抗体已经非常普遍。 利用基因工程可以生产贵重的新型生物药物。胰岛素、人类生长激素、干扰素、生长激素抑制素、促红细胞生成素、白细胞介素等生物药物已经投放市场。已有60多种重组蛋白质应用于治疗。另有200多种正在进一步研发。 利用生物转化合成手性药物在近年来也取得的重大进展。 ; 从转基因羊的羊奶中提取出治疗心脏病的药物tPA;1.3.4