生物工艺原理（ 第二版） 教学课件 作者 贺小贤 主编 课件 工艺原理（ 第二章）.ppt

尚辅网 尚辅网 生命科学与工程学院 酵母菌大多为腐生，常以单个细胞存在，以发芽形式进行繁殖。母细胞体积长到一定程度时就开始发芽。芽长大的同时母细胞缩小，在母子细胞间形成隔膜，最后形成同样大小的母细胞。如果子芽不与母细胞脱离就形成链状细胞，称为假菌丝(pseudomycelium)。 培养珊列藻，从蛋白质产率计算，每公顷珊列藻所得蛋白质是小麦的20-35倍。 培植单胞藻，每年每公顷地培植的单胞藻暗5%干物质为碳水化合物（石油）计算，可得60吨石油燃料。 可通过藻类将CO２转变为石油，培养单胞藻或其他藻类而获得的石油，可占细胞干重得5%-50%,合成的油与重油相同，加工后可转变汽油、煤油、和其他产品。培植单胞藻，每年每公顷地培植的单胞藻暗5%干物质为碳水化合物（石油）计算，可得60吨石油燃料。 国外还有人从“藻类农场”获取氢能的报道，大量培养藻类，利用其光合放氢作用来取得氢能。 单胞藻的农场 藻类细胞工厂 2. 菌种性能的改变 3 . 防止菌种衰退的措施 二 、菌种保藏（strain preservation） 第二章 生物工业菌种与扩大培养 诱变育种方案设计 二、DNA重组技术 第二代基因工程 蛋白质工程的实践依据是DNA指导的蛋白质的合成，因此，人们可以根据需要对负责编码某种蛋白质的基因进行重新设计，使合成出来的蛋白质的结构符合人们的要求。 蛋白质工程内容 ①根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质； ②确定蛋白质化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。 在此基础之上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生物功能，设计合成具有特定生物功能的全新的蛋白质，这也是蛋白质工程最根本的目标之一。 蛋白质工程的方法与基础 定点诱变技术(site-directed mutagenesis，site—specific mutagenesis) ：在一个插入了外源DNA片段的质粒上，对该DNA片段在预定位置上进行结构的改变。 重组DNA技术、DNA测序技术以及寡核苷酸的快速合成技术。 第二章 生物工业菌种与扩大培养 e.g.人干扰素?有三个Cys(17、31、141)。 天然IFN?中Cys 17受糖基化保护，31位与141位两个Cys形成正常的二硫键。而工程菌生产的无法进行糖基化，导致Cys l7与Cys31或Cysl41形成二硫键，甚至与别的肽链上的Cys连接，其结果是产物活力下降，且不稳定，因而有人将Cys 17的密码子TGT定向诱变成AGT(Ser)。 突变后菌株产生的IFN—?活力由3?107U／mg提高到2?108U／mg，而且稳定性大大提高。 第三代基因工程 代谢工程或途径工程(metabolic engineering／pathway engineering)，1991由美国加州理工学院化学工程系教授Bailey首先提出的。 代谢工程是一门利用重组DNA技术对细胞物质代谢、能量代谢及调控网络信号进行修饰与改造，进而优化细胞生理代谢、提高或修饰目标代谢产物以及合成全新的目标产物的新学科。 代谢工程常用的术语 constructive metabolic engineering inverse metabolic engineering Pathway、flux、metabolic network、node metabolic flux analysis（MFA） elasticity coefficient flux spit ratio 、 flux-based analysis(FBA) metabolic control analysis(MCA) flux control coefficient flux summation theory 代谢工程把量化代谢流及其控制的工程分析方法和用以精确制订遗传修饰方案并付之实施的分子生物学综合技术结合起来，以“设计-操作-分析”反复交替进行、螺旋式逼近目标的，在较广范围内改善细胞性能，以满足人类对生物的特定的需求。 代谢工程的代谢网络分析方法 ①1973年Kacser等人提出的重点研究对目标产物具有重大意义的关键代谢节点和关键酶的代谢控制分析(metabolic control analysis，MCA)； ②Aiba与Matsuoka于1979年提出的通过测定细胞代谢物质的流量变化，以拟稳态假设为前提应用数学模型推断细胞内代谢流分布的代谢流分析(metabolic flux analysis，MFA)； ③1998年Edwards和Palsson提出的基于生