生物工程技术5优质PPT.ppt
《生物工程技术5优质PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物工程技术5优质PPT.ppt（73页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
现代生物技术包括基因工程，细胞工程，酶工程，生化工程，现代生物技术包括基因工程，细胞工程，酶工程，生化工程，蛋白质工程和发酵工程蛋白质工程和发酵工程l二、生化工程的研究进展二、生化工程的研究进展l20世纪初世纪初,微生物产品有所发展微生物产品有所发展,但主要属于初但主要属于初级代谢产物级代谢产物,厌气发酵厌气发酵,设备也相对简单（乳酸，设备也相对简单（乳酸，乙醇，丙酮）。
乙醇，丙酮）。
l20世纪40年代初抗生素工业的兴起，标志着发酵工业进入了一个新阶段。
特点是特点是好气发酵好气发酵,产产物结构复杂物结构复杂,次级代谢物次级代谢物,培养液含量低培养液含量低,无菌条无菌条件高件高.反映生物和化工相交叉的学科-生化工程诞生（青霉素案例）MorePenicilin=MoreLifeSurvivedl20世纪世纪50年代年代,氨基酸工业氨基酸工业,l1954年,Hasting指出,生化工程要解决的十大问题是：
深层培养、通气、空气除菌、搅拌、结构材料、容器、冷却方式、设备及培养基除菌、过滤、公害；
l60年代年代:
酶制剂酶制剂.1964年Aiba等人认为通气搅拌与放大是生化工程学科的核心，其中放大是生化工程的焦点；
l20世纪60年代中期，建立了无菌操作的一整套技术；
l70年代年代:
干扰素干扰素,胰岛素胰岛素,生长激素生长激素,乙肝疫苗乙肝疫苗,单克隆单克隆抗体抗体.l1973年Aiba等人进一步指出，在大规模研究方面，仅l仅把重点放在无菌操作、通气搅拌等过程的物理现象l解析和设备的开发上是不够的，应当进一步开展对微l生物反应本质的研究；
l1979年，日本学者山根恒夫编著了生物反应工程l一书，认为生物反应工程是一门以速度为基础，研究l酶反应、微生物反应及废水处理过程的合理设计、操l作和控制的工程学；
l1985年，德国学者卡尔许格尔提出生物反应工程的研l究应当包括两个方面的内容一是宏观动力学，它涉l及生物、化学、物理之间的相互关系；
二是生物反应l器工程，它主要涉及反应器本身，特别是不同的反应l器对生物化学和物理过程的影响。
l三、生化工程的定义三、生化工程的定义l研究研究“利用生物催化剂利用生物催化剂（酶或细胞酶或细胞）从事生物技从事生物技术产品的生产过程术产品的生产过程”的工程科学。
的工程科学。
l将工程原理应用于设计、开发和分析生物过程将工程原理应用于设计、开发和分析生物过程的科学。
的科学。
l生物反应工程是化学工程与生物技术的交叉学生物反应工程是化学工程与生物技术的交叉学l科。
是应用化学工程的原理与方法将生物技术的科。
是应用化学工程的原理与方法将生物技术的l实验室成果进行工业开发的一门学科。
实验室成果进行工业开发的一门学科。
l目前一般认为生化工程是一门以生物反应动力l学为基础，研究生物反应过程优化和控制以及l生物反应器的设计、放大与操作的学科。
l生化工程的研究主要采用化学动力学、传递过l程原理、设备工程学、过程动态学及最优化原l理等化学工程学原理，也涉及到生物化学、微l生物学、微生物生理学和遗传学等许多学科领l域，因此是一门综合性很强的学科。
l生化工程的核心是生物反应过程的数量化处理l和动力学模型的建立，实现发酵过程优化则是l生物反应工程的研究目标。
l生物化工产品的特定产物和反应条件，决定了常规工业生物化工产品的特定产物和反应条件，决定了常规工业反应装置和分离纯化设备必须经过反应装置和分离纯化设备必须经过专门的设计和改进专门的设计和改进后后才能得以应用，新型高性能的生化反应器和高效分离纯才能得以应用，新型高性能的生化反应器和高效分离纯化设备、分离介质以及反应工艺及分离工艺的研制开发化设备、分离介质以及反应工艺及分离工艺的研制开发是生物化工产业开发的重点领域。
是生物化工产业开发的重点领域。
l生物化工是化学工业的前沿领域之一，在生物化工是化学工业的前沿领域之一，在生物技术转化生物技术转化为生产力的过程中起决定性的作用为生产力的过程中起决定性的作用。
在生物技术发展初。
在生物技术发展初期，生物化工的重要作用并没有得到足够的重视，随着期，生物化工的重要作用并没有得到足够的重视，随着生物技术产业的发展和化学工业结构和产品结构的调整，生物技术产业的发展和化学工业结构和产品结构的调整，越来越多的生物技术产品极大地依赖生物化工技术才能越来越多的生物技术产品极大地依赖生物化工技术才能实现规模化生产，而且许多化学品的生产工艺有生物法实现规模化生产，而且许多化学品的生产工艺有生物法取代，显示了很大的优势。
据美国和欧盟预测生物技术取代，显示了很大的优势。
据美国和欧盟预测生物技术产业在未来产业在未来10年内将增长年内将增长10-20倍，生物化工产品在化倍，生物化工产品在化学工业中的比重也将提高一倍。
学工业中的比重也将提高一倍。
目前生物化工的发展速度显然不能适应生物技术产业化的目前生物化工的发展速度显然不能适应生物技术产业化的飞速发展。
生物化工面临着飞速发展。
生物化工面临着改造传统产业和发展生物高技改造传统产业和发展生物高技术产业的双重任务术产业的双重任务。
加强生物技术的研究开发，大力发展。
加强生物技术的研究开发，大力发展生物化工不仅是化学工业自身发展的需要，也是生物技术生物化工不仅是化学工业自身发展的需要，也是生物技术产业化的保证。
产业化的保证。
l四、四、生化工程的主要内容生化工程的主要内容l酶反应动力学酶反应动力学l生化反应动力学生化反应动力学l细胞生长动力学细胞生长动力学生化工程生化工程l理想流动生化反应器理想流动生化反应器l生化反应器生化反应器生化反应器的流动模型生化反应器的流动模型l工业化反应器工业化反应器生物反应器生物反应器检测控制系统检测控制系统细胞细胞酶酶（游游离离或或固固定定化）化）空气空气生生物物催催化化剂剂除菌除菌空气空气能量能量提取精提取精制制产品产品副产品副产品废物废物原料原料基基质质或或培培养养基基营养物营养物灭菌灭菌生物反应过程示意图生物反应过程示意图下游过程下游过程生物反应过程生物反应过程（中游过程中游过程）上游过程上游过程-研究生物反应过程中共性工程技术问题研究生物反应过程中共性工程技术问题-为生物工程服务的化学工程为生物工程服务的化学工程-它即可视为化学工程的一个分支它即可视为化学工程的一个分支-又可认为是生物工程的一个组成部分又可认为是生物工程的一个组成部分-生化工程为生物学和化学工程的纽带生化工程为生物学和化学工程的纽带五、目前生化工程的研究热点五、目前生化工程的研究热点新型生物反应器的研究开发，特别是针对基因工程产新型生物反应器的研究开发，特别是针对基因工程产品和动、植物细胞培养的产品的投产研制新型生物反应器。
品和动、植物细胞培养的产品的投产研制新型生物反应器。
重点在于生物安全。
植物细胞对剪切力和环境敏感以及培重点在于生物安全。
植物细胞对剪切力和环境敏感以及培养周期长而防止污染的问题。
动物细胞的附壁生长的特点。
养周期长而防止污染的问题。
新新型型分分离离方方法法和和设设备备的的研研发发，特特别别是是针针对对蛋蛋白白质质、多多肽产品的分离。
肽产品的分离。
各各种种描描述述生生物物反反应应过过程程的的数数学学模模型型的的建建立立，将将有有利利于于过程的控制和优化以及计算机的应用。
过程的控制和优化以及计算机的应用。
生生物物反反应应器器内内重重要要参参数数的的传传感感器器的的研研制制和和有有关关计计算算机机控制系统硬件及软件的建立和完善。
控制系统硬件及软件的建立和完善。
l生化工程是一个多学科交叉领域生化工程是一个多学科交叉领域,其任务就是把生物技其任务就是把生物技术转化为生产力。
术转化为生产力。
l今后今后1020年年,生化工程研究与开发主要涉及如下生化工程研究与开发主要涉及如下3方面方面:
l
（1）生物高技术医药产品生物高技术医药产品;
l
（2）生产小分子及专门生物产品生产小分子及专门生物产品;
l（3）环境。
环境。
l生化工程研究主要前沿领域包括生化工程研究主要前沿领域包括:
l
（1）生物大分子结构模拟及蛋白质药物工程设计生物大分子结构模拟及蛋白质药物工程设计;
l
（2）基因工程菌发酵战略及过程动力学模拟基因工程菌发酵战略及过程动力学模拟;
l（3）生物反应器中分子、遗传、代谢、细胞功能与调节生物反应器中分子、遗传、代谢、细胞功能与调节的研究的研究;
l（4）生物产品最优分离和纯化方法研究生物产品最优分离和纯化方法研究;
l（5）生物反应、分离过程检测、控制、系统分析及上下生物反应、分离过程检测、控制、系统分析及上下游集成的研究。
游集成的研究。
六、生化工程常见的工业微生物六、生化工程常见的工业微生物1、细菌（、细菌（bacteria）分布广，数量多，与人的关系密切。
按其分布广，数量多，与人的关系密切。
按其形态分为球菌、杆菌和螺旋菌。
其中发酵工业中常用的为形态分为球菌、杆菌和螺旋菌。
其中发酵工业中常用的为杆菌。
包括醋酸杆菌属（杆菌。
包括醋酸杆菌属（Acetobacter）,乳酸杆菌属乳酸杆菌属（Lactobacillus）,芽孢杆菌属（芽孢杆菌属（Bacillus）,如枯草芽孢如枯草芽孢杆菌（杆菌（Bacillussubtilis）可生产可生产-淀粉酶和蛋白酶和淀粉酶和蛋白酶和5-核核苷酸酶等。
梭菌属（苷酸酶等。
梭菌属（Clostridium）如丙酮如丙酮-丁醇的梭状芽丁醇的梭状芽孢杆菌（孢杆菌（Clostridiumacetobutylium）。
）。
大肠杆菌（大肠杆菌（Escherichiacoli）：
）：
判断食品被动物排泄物污染的判断食品被动物排泄物污染的可能，公共卫生的重要指标。
在工业上利用大肠杆菌的谷可能，公共卫生的重要指标。
在工业上利用大肠杆菌的谷氨酸脱羧酶进行谷氨酸定量分析。
利用大肠杆菌制取天冬氨酸脱羧酶进行谷氨酸定量分析。
利用大肠杆菌制取天冬氨酸、苏氨酸和缬氨酸。
医药方面用大肠杆菌制造治疗白氨酸、苏氨酸和缬氨酸。
医药方面用大肠杆菌制造治疗白血病的天冬酰氨酶，基因工程菌。
产氨短杆菌血病的天冬酰氨酶，基因工程菌。
产氨短杆菌（Brevibacteriumammoniagenes）：
短杆菌属，为氨基酸、短杆菌属，为氨基酸、核苷酸和酶法生产辅酶核苷酸和酶法生产辅酶A的菌种。
的菌种。
Staphylococcusaureus金黄色酿脓葡萄球菌金黄色酿脓葡萄球菌2、放线菌（、放线菌（Actinomyces）因菌落呈放射状而得名，大多数是腐生菌。
介于细菌和霉菌呈长的因菌落呈放射状而得名，大多数是腐生菌。
介于细菌和霉菌呈长的细丝，与霉菌相似，但宽度与细菌相似，无横隔，为单细胞，菌丝细丝，与霉菌相似，但宽度与细菌相似，无横隔，为单细胞，菌丝无完整的核，为原核生物。
土壤中含有无完整的核，为原核生物。
土壤中含有104-106/g，有特有的土腥味。
有特有的土腥味。
它的一大贡献是产生抗生素。
不完全统计，目前，自然界发现和分它的一大贡献是产生抗生素。
不完全统计，目前，自然界发现和分离了离了5500种以上的抗生
升级会员 