生化反应工程绪论.ppt

生命的本质问题因此，生命科学的基本特征-----是生命过程的有序性和非线性-----是整个生物界之所以能在这错综纷繁的世界中不断生衍繁殖、不断进化发展的根本因素---也是冲击其他自然科学和社会科学不断更新发展的动力。生物学是一门最广、最古老，但也是年轻的学科，----古老---仍是生与死的问题----年轻---是典型的非线性问题生命本质——活体工程——装置生物学——工程学生物催化反应过程：1微生物培养、动植物细胞培养、污水的生化处理、生物技术提取天然产物等均为生物反应过程（生化工程）。2分类：3生物催化剂是酶：酶反应过程4生物催化剂是生物细胞：发酵过程501020304原材料的预处理及培养基的制备生物催化剂的制备生物反应器及反应条件的选择产品的分离纯化生物反应过程由四个部分组成：生物反应过程（bioprocess）的特点：生物反应过程的特点：生产过程通常在常温下进行，操作条件温和，不需要考虑防爆问题，一种设备具有多种用途。原料以碳水化合物为主，不含有毒物质。生产反应过程是以生命体的自动调节方式进行的，多个反应像一个反应一样，可在单一设备中进行；易于进行复杂的高分子化合物的生产，如酶、光学活性体等能高度选择性地进行复杂化合物在特定部01位的反应，如氧化、还原、官能团导入等；生产产品的生物体本身也是产物，富含维02生素、蛋白质、酶等；除特殊情况外，培养液一般不会对人和动物造成危害；生产过程中需要注意防止杂菌污染，尤其03是噬菌体的侵入，以免造成很大的危害。通过改良生物体生产性能，可在不增加设04备投资的条件下，利用原有的生产设备使生产能力飞跃上升。抑制黄色短杆菌合成赖氨酸的途径天冬氨酸中间产物Ⅰ中间产物Ⅱ高丝氨酸甲硫氨酸苏氨酸赖氨酸天冬氨酸激酶高丝氨酸脱氢酶+利用诱变育种等方法，选育不能合成高丝氨酸脱氢酶的菌种用于生产.代谢的人工控制——改变遗传特性O2：如：酵母菌在有氧条件下大量繁殖，在无氧条件下才大量产生酒精。又如：谷氨酸棒状杆菌在溶氧不足时，生成的产物是乳酸或是琥珀酸。C：N如在谷氨酸发酵过程中，当培养基中C：N=4：1时，菌体大量繁殖而产生谷氨酸少；当C：N=3：1时，菌体繁殖受抑制而合成谷氨酸多代谢的人工控制——改变发酵条件近代转折点：基因、动物、海洋。增加微生物控制代谢产物产量的基因拷贝数，提高产量；构建基因工程菌株；转基因动、植物；海洋微生物技术。海洋：复杂的生态大系统、环境条件复杂多变、孕育了约陆地微生物20倍以上的海洋微生物物种组合生物合成：根据微生物的多样性和次级代谢产物的多样性，以及天然资源中获得的有意义基因，通过重组、组合或互补形成高水平或新结构化合物的多酶体系来生产人类需要的物质。Traditional01Biochemicalengineering02Modern03现代生物技术目前能广泛接受的----国际合作及发展组织的定义生物技术是应用自然科学及工程学的原理，依靠微生物、动物、植物体作为反应器将物料进行加工以提供产品来为社会服务的技术。?从这个定义中，可归纳出生物技术三个特点：生物技术的多学科性和综合性微生物、动植物体或酶作为催化剂，有别于化学催化剂最终目的将生物反应开发成为工业生产的工艺过程，即生物反应过程（Bioprocess）。2、现代生物技术的产生2、现代生物技术的产生（1953）Watson和Crick----发现了DNA双螺旋结构---奠定了现代分子生物学的基础?（1973）Boyer和Cohen---发明了DNA目的基因重组技术---DNA重组技术在很大程度上得益于分子生物学、微生物遗传学和核酸酶学等领域的发展反过来DNA重组技术的逐步成熟和发展—---对生命科学的许多领域产生了革命性的影响---成为20世纪以来发展最快的学科之一---而受DNA重组技术影响最为深刻的是生物技术，---完成了从传统生物技术向现代生物技术的飞跃?现代生物技术是随着DNA重组技术的发展而提出来据当前生物技术的发展，给现代生物技术下一个定义：.现代生物技术的内涵