(理学)生物工艺学胡庆森编-安徽科技

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1、生物工艺学胡庆森qshu@jiangnan.edu.cn生命科学学院本课程的主要内容和考核方式菌种选育（第2章）微生物代谢调节（第3章）微生物培养基及灭菌（第4、5章）种子扩大培养（第6章）发酵工艺控制（第7章）平时成绩：20%（出勤率、课堂表现、课后习题）期末考试：80%（闭卷，平时上课讲解的重点内容）主要内容通过理解所学的知识，达到重点内容熟练掌握，具有初步分析和解决本专业问题的能力。绪论（第1章）第一章绪论第一节生物技术的概念与特点IECDO给出的定义：应用自然科学和工程学的原理，依靠生物作用剂（biol

2、ogicalagents）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。特点：①一门多学科、综合性的科学技术②反应过程中需要生物催化剂的参与③最终目的是建立在工业生产过程或进行社会服务。(Moo-Young,1985)生物学化学工程学生物技术1.2生物技术的发展历史（四个阶段）代表性的产品或技术:在石器时代后期，我国人民利用谷物酿酒，公元10世纪,我国就有了预防天花的活疫苗。公元前221年（周代后期），作豆腐、酱和醋，另外还有泡菜、奶酒、干酪等制作以及面团发酵、粪便和秸杆的沤制等。特点知其然不知其所以然

3、，有关实践没有上升到理论，更不能以理论来指导提高、实践。经验生物技术时期（从人类出现到19世纪中期）近代生物技术建立时期（19世纪50年代至20世纪40年代）这一时期的诞生与显微镜的发明、微生物的发现和微生物学的问世密切相关。1683年，荷兰人列文虎克(A.vanLeeuwenhoek)制作显微镜，人们认识到微生物的存在。Leeuwenhoek在1683年寄给英国皇家协会信的部分内容。A和B代表杆菌，C和D表示菌体运动的轨迹，E代表球菌F代表长杆菌，G代表螺旋菌，H代表一簇球菌1863年“微生物学之父”法国人巴

4、斯德（L.Pasteur）指出所有的发酵都是微生物作用的结果。（Pasteurization；利用减毒的病原菌制成疫苗）1881年细菌学奠基人德国的科赫（R.Koch）首先用染色法观察细菌形态（固体培养皿表面划线培养获得单孢子菌落；发现结核菌）。1926年美国的萨姆纳（J.B.Summer）首次证实结晶脲酶是蛋白质划线分离获得单菌落青霉素抑菌实验1928年英国人弗莱明（A.Fleming）发现青霉素产品特点：以厌氧发酵居多，不少工业过程陆续出现产物多数属于微生物初级代谢产物，主要与细胞生长相关的产物及能量代谢相

5、关的副产物。产品类型：有机溶剂乙醇、丙酮-丁酮-乙醇、丙酮-丁酮-异丙醇多元醇甘油有机酸乳酸、乙酸、丙酸、丙酮酸、柠檬酸、富马酸酶制剂淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、纤维素酶、凝乳酶疫苗卡介苗该阶段的特点：微生物学通过对微生物形态和生理的观察与研究建立的时期，为工业、农业、医学开始做出比以往更多的贡献，出现了不少新品种和新成就。早期以固态发酵生产近代生物技术的全盛时期（20世纪40年代-20世纪70年代）出现于20世纪40年代，是以青霉素的工业开发获得成功为标志。最初采用表面培养生产，以麸皮为培养基，发酵效价单位约为4

6、0u/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，采用深层培养法使发酵效价为200u/mL，纯度60%，收率75%。机械搅拌和通气装置的发酵罐代替扁瓶或锥形瓶不久其他抗生素如链霉素、新霉素相继问世。很快又发展了其他发酵产品，如维生素（19世纪40年代）、氨基酸（19世纪50年代）、酶制剂（19世纪60年代）、核苷酸、多糖、有机酸。本阶段形成两项技术：固定化酶（细胞）技术和生物转化技术。固定化技术应用实例生物转化技术在两步法生产Vc中应用现代生物技术建立和发展时期（从20世纪

7、70年代末开始）以分子生物学理论为先导，基因工程的技术能作为生物技术新产品的一项开发手段和关键技术算起。1974年美国人H.W.Boyer和S.N.Cohen在实验室内首次成功获得基因的克隆。1944年美国微生物学家O.T.Avery证明了基因的化学本质是DNA。1953年美国J.D.Watson和F.H.C.Crick提出DNA双螺旋模型。1958年F.H.C.Crick发现中心法则。1961-1965M.W.Nirenberg，R.W.Holley,H.G.Khorana完成常见氨基酸密码子的破译。1982

8、年美国Eli-Lilly药厂第一个基因工程产品胰岛素投入市场。1.目的基因的获取2.载体的选择3.目标基因与载体NDA的体外连接4.重组体DNA导入受体细胞5.重组细胞的筛选和鉴定基因工程的基本操作步骤基因工程产品发展概况目前，世界上已经批准上市的基因工程药物就有几十种，集中在多肽或蛋白质的生化药物中，如：胰岛素、人生长激素等。部分利用基因工程技术研制的产品人胰岛素人生长激素(GH)