第一章 生物工程下游技术概论.ppt

生物工程下游技术 主讲: 周天 教授 本课程学时分布 考核方式： 考试（闭卷）70% 平时成绩：作业、考勤及提问 30% 教材及参考书： 第一章 生物工程下游技术（downstream processing）概述 本章主要内容 生物工程的内容 生物工程下游技术的工作领域 生物工程下游技术的一般工艺过程 生物工程下游技术的发展动态 第一章 生物工程下游技术概述生物工程的内容一、生物工程的定义 由‘生物技术’演变而来。 1917年，匈牙利艾里基提出“凡是以生物机体为原料，无论用何种生物方法进行产品生产的技术”都属于生物技术。( 太宽泛了，未被人们重视。) 20世纪70年代末80年代初，分子生物学、DNA重组技术的出现，且某些基因工程产品如重组胰岛素、重组人体生长激素也相继问世，这时必须是采用基因工程等一类具有现代生物技术内涵或分子生物学为基础的技术才称得上生物技术。而把当时已成熟的发酵技术、酶催化技术、生物转化技术、原生质体融合技术等排斥在外。 第一章 生物工程下游技术概述 生物工程的内容 一、生物工程的定义 1982年，国际经济合作与发展组织（IECDO）提出的定义为多数人所赞同：生物技术是“应用自然科学和工程学的原理，依靠生物作用剂的作用将物料进行加工以提供产品或用以为社会服务”的技术。 第一章 生物工程下游技术概述 生物工程的内容 一、生物工程的定义 国家科学技术委员会制定《中国生物技 术政策纲要》时，将生物技术定义为 “以现代生命科学为基础，结合先进的 工程技术手段和其他基础学科的科学原 理，按照预先的设计改造生物体或加工 生物原料，为人类生产出所需产品或达到某 种目的的新技术。” 改造生物体是指获得优良品质的动物、植物或微生物品系。 生物原料是指生物体的某一部分或生物体生长过程中所能利用的物质、如淀粉、糖蜜、纤维素等有机物，也包括一些无机化合物，甚至某些矿石。 所需的产品包括粮食、医药、食品、化工原料、能源、金属等产品。 达到的目的包括疾病的预防、诊断与治疗，环境污染的检测与治理等。 ‘工程’与‘技术’ 技术面广泛些，带有较强的自然科学探索性和首创性，在学科归属中属理科范畴； 工程面较小，重视过程的可实施性和经济上的合理性，属工科的范畴。 注意：在我国，除了在高校中生物技术专业属理科，生物工程专业属工科外，其他场合下两者当作同义词看待。biotechnology 现代生物工程：基因工程、蛋白质工程、酶工程、细胞工程和发酵工程。相互联系，相互渗透。 基因工程（genetic engineering）:是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术。是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。最大特点是克服了固有的生物种间的限制，提高了定向创造新种的可能性。 蛋白质工程（protein engineering）:是指在研究蛋白质分子结构及其生物功能之间关系的基础上，对编码蛋白质的基因进行有目的的设计和改造，并通过基因工程的手段进行表达和分离，最终获得性能比自然界中存在的蛋白质更优良、更加符合人类社会需要的新型蛋白质。 目前，蛋白质工程主要集中在改造蛋白质这一领域。对目的蛋白结构与功能关系的认识程度是蛋白质工程进行的关键。如知道上述关系，则可根据不同的目的进行氨基酸的改造。 研究对象主要集中在酶蛋白分子。 细胞工程（cell engineering）：是在细胞水平上，按照人们预定的设计，有计划地改变细胞的遗传特性和细胞培养技术以产生出新的品种，或通过大规模细胞培养以获得人们所需物质的技术过程。主要涉及动植物组织和细胞培养技术、细胞融合技术、细胞器移植和细胞重组技术、体外授精技术、染色体工程技术、DNA重组技术和基因转移技术。 发酵工程（fermentation engineering）:又称微生物工程，是在人工控制的条件下，通过微生物生命活动来获得人们所需物质的技术过程。 酶工程（enzyme engineering）:是指酶的生产与应用的技术过程，即通过人工操作，获得人们所需的酶，并通过各种方法使酶发挥其催化功能的技术过程。 化学酶工程：通过对酶的化学修饰或固定化处理，改善酶的性质以提高酶的效率和降低成本，甚至通过化学合成法制造人工酶； 生物酶工程：即用基因重组技术生产酶及对酶基因进行修饰或设计新基因，从而生产出性能稳定、具有新的生物活性及催化效率更高的酶。 思考题 什么是下游技术？所用原料及产品的特性？ 下游技术的一般工艺过程？ 生物技术下游加工过程的重要性？ 1.什么是下游技术？所用原料及产品的特性？ 没有明确的定义。在我国它泛指从工程菌或 工程细胞的大规模培养一直