生物工程下游技术第2章-下游技术的理论基础课件.ppt

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1、第二章下游技术的理论基础第一节下游技术中的物理学过程第二节下游技术中的化学过程第三节下游技术中的生物学过程第一节下游技术中的物理学过程一、基础物性“分离”可利用各种物质固有性质的差异。物性差异越大，利用价值越大。二、分类以物理学过程为基础的分离操作，大致可分为以下三类：1．平衡分离过程建立在相平衡关系上的。利用相的组成差别进行混合物体系的分离。表2—1为平衡分离的代表性单元操作。第一节下游技术中的物理学过程2．拟平衡(速度差)分离操作在混合物体系本身所占有的空间之外加一个能引起物质分离的势能场，在它的作用下，形成分离场（在混合物体系中，对某一特定的物质施加

2、作用力，使其空间位置发生改变从而使该物质从混合物体系中分离出来）如表2—2所示。3．非平衡分离操作1、2以外均划归其中，利用物质移动速度差和广义的、基于“屏蔽效应”的分离操作。如表2—3所示。第二节下游技术中的化学过程一、化学性分子识别液液萃取：利用物质在溶剂中溶解度不同的分离。如果在萃取溶剂中加入对原料中目标物质有特异性作用的成分(萃取剂、抽提剂)，能达到高选择性。1．分子间相互作用分子间的相互作用力除了众所周知的范德华力、氢键力等，近年来备受注目的分子间作用力是疏水性相互作用力。2．分子识别酶和底物的专一性结合。钥匙和锁的关系。只有底物分子才能进入这个

3、口袋。酶分子正是通过对底物的多点识别才显示出它高效、专一的底物识别功能。二、下游技术中的化学反应选择性分离纯化：如柠檬酸工业中常用钙盐沉淀，以便于与发酵液中残糖及其他可溶性杂质的分离。利用草酸与Ca2+反应，生成不溶性钙盐可除去杂质Ca2+。ZnSO4和黄血盐用于除去杂氨基酸和杂蛋白。产品制造：氨基酸或短肽能络合或螯合某些金属离子生产保健产品。补充人体缺乏又不易被人体吸收的钙、铁、锌等微量元素，山梨醇和木糖醇可以通过葡萄糖和木糖经金属镍催化加氢工艺(高压)获得。第三节下游技术中的生物学过程一、特异性相互作用(锁钥关系）（一）可逆性结合作用（除共价结合外）1

4、．离子间的相互作用2．氢键结合3．硫水性相互作用4．对金属原子配位5．弱共价键结合影响蛋白质立体构象的环境因素(1)热：热是影响蛋白质构象的最普通的因素。(2)温度：温度的上升，使原子、分子的热运动更活泼，离子间的相互作用、氢键、金属原子配位作用等变弱。但疏水性的相互作用因温度上升而加强。(3)PH：PH对离子间的作用影响很大，pH也对蛋白质侧链上的氨基酸残基的离解度影响很大。(4)静电性的环境变化：如在溶液中加入在水中能离解为阳离子和阴离子的强电解质(如食盐等无机盐)。溶液离子强度增加，离子间相互作用变弱，氢键也受到同样影响。(5)试剂：在试剂中，尿素、

5、盐酸肌、十二烷基磺酸钠等会对蛋白质构象造成影响。