1生物工艺学概论 2节课幻灯片.pptVIP

1.1 生物技术（biotechnology）的概念 生物技术这个名词首先是由匈牙利农业经济学家Karl Ereky于1919年提出的，其含义为：凡以生物机体（living organisms)为原料，无论其用何种生产方法进行产品生产的技术。 Ⅰ基因工程 (DNA重组技术，gene engineering) 分离目的基因 体外切割、拼接、重组 构建载体 导入宿主(细胞或个体) Ⅱ 细胞工程(cell engineering) Ⅲ 酶工程(enzyme engineering) Ⅳ 发酵工程(fermentation engineering) Ⅴ 蛋白质工程(protein engineering) 5 种生物技术的关系 1.2 生物技术的特点 多学科性、多技术的结合。 反应中需有生物催化剂（biocatalyst）。 应用大量高、精、尖设备。 建立工业生产过程或进行社会服务，这一过程可称为生物反应过程（bioprocess） 。 1.2.1 生物催化剂的特性 生物催化剂特点 优点： 常温、常压下反应 反应速率大 催化作用专一 价格低廉 2 国内外生物技术产业的发展现状 2.1 国外发展现状 美国、日本、欧洲等主要的发达国家和地区竞相开展生物技术的研究和开发工作，并纷纷建立了独立的政府机构，成立了一系列的生物技术研究组织，2003年世界生物工程产业市场份额894亿美元，2007年其市场份额达到1,296.5亿美元。 2005年，全球转基因作物种植面积从1996年的6个国家170万hm2剧增到2005年的21个国家9 000万hm2。随着转基因农业新时代的到来，全球转基因作物栽培面积将以更快的速度增长，2010年达到280亿美元。 基因工程制药产业已成为当今世界医药市场上的新的增长点。到2020年，利用生物工程技术研制的新药可能达到3 000种左右。2010年全球仅生物芯片的市场就达600亿美元。 1978年，美国Genentech公司的科学家们成功地把编码人胰岛素的两条链的基因转到一个载体上，并在大肠杆菌中获得表达。 目前，美国有生物工程公司1 473家，占世界总数的2/3。 欧洲、日本、印度等国在医药生物工程方面发展也较快。英、法、德等国家在生物技术的某些领域已赶上甚至超过美国。 2.2 国内发展现状 我国是最早利用生物技术的国家之一。现已成为世界发酵产品市场的重要竞争者，多种发酵产品的产量和出口量剧增，其中柠檬酸(citricacid)的生产工艺和技术达世界先进水平，产量居世界首位。 我国高技术将着眼于解决事关国家长远发展和国家安全的战略性、前沿性和前瞻性问题，发展自主知识产权高技术，培育产业新的增长点，争取5～10年时间使生物技术进入世界先进行列，成为国民经济的支柱产业之一。 目前，生物技术和航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、新材料技术、新能源技术并列为七大优先发展的高技术领域。 3 生物技术发展简史 传统生物技术的追溯 最原始的啤酒出自居住于两河流域的苏美尔人之手，距今至少已有9000 多年的历史。 我国古代的原始啤酒也有4000至5000年的历史了。 初期代谢产品的出现 荷兰的Leeuwenhoek制作了世界上第一台显微镜，人们认识了微生物。 19世纪60年代，法国科学家巴斯德首先证实酒精发酵是由酵母引起的，由此建立了纯种培养技术。 1897年，德国人毕希纳发现了酶。 19世纪末到20世纪20~30年代，发酵工业过程陆续出现。 近代生物产品的出现 出现于20世纪40年代的抗生素； 50年代的氨基酸工业和60年代酶制剂工业、有机酸工业的发展，使产品多样化。 现代生物技术产品的挑战 随着现代生物技术—DNA重组技术 和原生质体融合技术的出现与发展现代生物技术产品应运而生。 十九世纪，人们就已经发现了蛋白质。到二十世纪初，组成蛋白质的20种氨基酸被相继发现。 Fisher还论证了连接相邻氨基酸的“肽键”的形成。细胞的其他成分，如脂类、糖类和核酸也相继被认识和部分纯化。 1910年，德国科学家Kossel首先分离得到了腺嘌呤、胸腺嘧啶和组氨酸。 同年，Sanger首次阐明了胰岛素的一级结构，开创了蛋白质序列分析的先河，他于1958年获诺贝尔化学奖。 1954年Crick提出遗传信息传递的中心法则。 1955年,Sanger (英)确定牛胰岛素的一级结构。 1958年，Meselson和Stahl提出了DNA的半保留复制。 1965年,首次人工合成结晶牛胰岛素---中国。 1972年10月，保罗·伯格（Paul Berg） Boyer等人创建了第一个重组DNA分子（发表于《美国国家科学院院报》） 1973年,基因重组技术建立.(美) 1