生物化学工程基础(第一章-绪论)(1).ppt

1.4 生物技术发展简史 (1) 传统生物技术的追溯 (2) 第一代（初期）生物技术产品的出现 1680年，荷兰人吕霍克（leeuwenhoek）制成显微镜，首先观察到了微生物(Microbe)。 显微镜的发明打开了微观世界的大门 光学显微镜 透射电子显微镜 扫描电子显微镜 19世纪60年代，法国科学家L.Pasteur首先证实酒精发酵是由酵母菌引起的，其他不同的发酵产物是由形态上不同的微生物作用而形成的，接着建立了纯粹培养技术。 1897年，德国的毕希纳（Buchner）进一步发现磨碎了酵母仍能使糖发酵而形成酒精，并将此具有发酵能力的物质称为酶。这样发酵现象的真相才真正被人们了解。 19世纪末到20-30年代，不少工业过程陆续出现，这时期的发酵产品有丙酮-丁醇（acetone-butanol）、乳酸（lactic acid）、 酒精（alcohol）、面包酵母（bread yeast）、 柠檬酸（citric acid）、淀粉酶（amylase）、 蛋白酶（proteinase）等。 产品的特点大多是嫌气发酵（anaerobic fermentation）过程的产物，产物的化学结构比起原料来更为简单属于初级代谢产物。 中国酿酒技术起源 请看短片-中国酿酒技术起源.wmv 主讲人：周嘉华中国科学院自然科学史研究所研究员 （3） 第二代（近代）生物技术产品 近代生物技术产品出现于20世纪40年代。 最初采用表面培养（surface cultures）生产，以麸皮（wheat bran）为培养基（medium），发酵效价单位（ferm. Titer unit）约为40u/ml，纯度20%，收率30%，1943年，美英科学家研究出5m3的机械通风发酵罐，深层培养(submerged cultures),发酵效价为200 u/ml ，纯度60%，收率75%。 抗生素（antibiotic）如链霉（streptomycin）、新霉素（neomycin）相继问世。很快发展了其他发酵产品，如氨基酸（amino acid）、酶制剂（enzyme preparation）、有机酸（ organic acid）。 产品种类多，既有初级产物又有次级产物（secondary metabolite ）如抗生素、多糖(polysaccharide)等，还有生物转化，酶反应等。大多为好气发酵（aerobic　fermentation），规模大，技术要求高。 (4) 第三代（现代）生物技术产品的挑战 这一代生物技术产品的特点是运用了现代生物技术－ＤＮＡ重组技术（recombinant DNA technology）和原生质体融合技术（protoplast fusion）等的成果进行生产的产品。 　　 基因工程是按人们的意志把外源（目标）基因（特定的DNA片段）在体外与载体DNA（质粒、嗜菌体等）嵌合后导入宿主细胞，使之形成能复制和表达外源基因的克隆（clone--无性繁殖系或重组体）。 可以通过这些重组体的培养而“借腹怀胎”地获得所需要的目标产品。 1975年英国的科勒（Kohler）及米尔斯坦（Milstein）发明了杂交瘤技术，他们用B淋巴细胞（来自脾脏，能产生抗体）与骨髓瘤细胞（能在体外无限繁殖）用原生质体融合 (protoplast fusion)技术进行细胞融合而获得既能在体外培养有能产生单一抗体的杂交细胞---特称杂交瘤细胞，它们的产品是单克隆抗体（Monoclonal antibody），可用作临床诊断试剂或生化治疗剂。 B淋巴细胞(B-lymph) (hybridoma) 原生质体融合 杂交瘤细胞 MAB 骨髓瘤细胞(myeloma) 鉴定微生物病原体 “早早孕诊断试剂盒”　 检测血液中的药物含量 　“生物导弹” 　其他领域的应用 单克隆抗体的应用 1969年，日本首先将固定化酶(immobilization of enzyme)（1953年由格罗勃霍佛及希利兹提出）用于DL-氨 基酸的光学拆分。 目前，最广的是用固定化异构酶(immobilization of iso