01 第一章 生物工艺学绪论.ppt

第1页：生物工艺学

生物工艺学

第2页：1教材俞俊棠编.《新编生物工艺学》

1教材俞俊棠编.《新编生物工艺学》：化学工业出版社，2002教学参考书1贺小贤编.《生物工艺原理》,化学工业出版社，20032姚汝华主编. 《微生物工程工艺原理》,华南理工大学出版社,19963 熊宗贵.《发酵工艺原理》,中国医药科学技术出版社,20004 梅乐和.《生化生产工艺学》，科学出版社，20015李艳编著.《发酵概论》，轻工出版社，19996瞿礼嘉.《现代生物技术导论》,高等教育出版社，19987吴庆余. 《基础生命科学》，高等教育出版社，20028 宋思扬等编.《生物技术概论》,科学技术出版社,2000

第3页：1 绪论

1 绪论：1.1 生物工艺学的定义和特点生物工艺学(biotechnology)一门既有悠久历史又有崭新内容的科学技术和生产工艺。生物工艺学(biotechnology)(生物技术，生物工程)应用自然科学和工程学的原理，依靠生物催化剂(biocatalyst)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。

第4页：生物技术是带动21世纪经济发展

生物技术是带动21世纪经济发展：的关键技术之一，它在化工、医药卫生、农林牧渔、轻工食品、能源和环境等领域都将发挥重要作用。它促进了传统产业的改造和新兴产业的形成，将对人类社会产生深远的影响。21世纪是生物技术世纪；科学家预言：21世纪世界即将在生物技术上取得重大突破，新世纪之初，科学方面的主要将在生物学、遗传学和医学、新型生物材料、能源、环境保护上有所突破；经济学家则认为：21世纪20年代，生物经济将由目前的形成阶段进入成长阶段，即工业生产与商业开发阶段。在世界各国普遍重视高科技发展的今天，生物技术对经济建设和社会进步的深远影响，已越来越被人们认识。有关部门领导在思考着如何用生物技术去振兴部门、地区或国家的经济；工农业、企事业单位在估量着如何用生物技术去调整产业结构，提高产品质量与企业效益；科技人员在探索着如何从生物机能中获得发展生物技术的启发，又如何将生物技术的研究成果转化为生产力；社会公众在关注着生物技术可能给全社会同时带来的福利、问题和灾难。

第5页：应该承认生物技术

应该承认生物技术：又是一种较难准确掌握的知识。因为生物技术所涉及的学科和行业实在太多。它是一个高度跨学科与跨行业的领域。从不同的学科和行业去理解生物技术时，总难免带有不同侧重点。所以强调准确理解生物技术就显得十分必要。

第6页：1.2 一般生物反应过程

1.2 一般生物反应过程：生物反应过程的实质是利用生物催化剂从事生物产品的生产过程。酶(enzyme)游离酶/固定化酶---酶反应过程生物催化剂细胞(cell)固定化细胞/游离细胞--发酵过程动、植物细胞(组织)培养过程污水生化处理过程生物反应过程从天然物质中应用生物技术提取有效成分

第7页：细胞(cell) 酶(enzyme

细胞(cell) 酶(enzyme：除菌检测空气控制生物催化剂热能(heat)(biocatalyst) (bioreactor) 产品(product) 生物反应器提取副产品(by product)(raw material) (extract)残渣(lee/residue)原材料底物(substrate) 灭菌(sterilizing)营养物(nutrient) 经加工的培养基(medium) 原材料(processed material)一般生物反应过程示意图

第8页：生物反应过程可分为四个部分

生物反应过程可分为四个部分：1发酵原料的预处理：发酵原料是很丰富的，如薯类、谷类等，但许多工业微生物都不能直接利用这些发酵原料，通常需要将它们进行粉碎、蒸煮、水解成葡萄糖以供给微生物利用。还可以利用废糖蜜、工农业的下脚料。2发酵过程的准备：发酵前必须进行种子制备与无菌消毒。无菌消毒是种子制备与发酵的必要条件，一般在发酵前将发酵原料装入发酵罐中，通入98千帕的蒸汽高温灭菌，冷却后，在无菌条件下接入菌种。在发酵过程中要绝对保证无杂菌的污染，即没有目标微生物以外的微生物存在，这是发酵成功与否的关键，对于好氧性发酵，还需要通入无菌空气。

第9页：3生物反应器及反应条件的选择

3生物反应器及反应条件的选择：由于使用的微生物不同，其代谢规律不一样，因而有厌氧发酵和好氧发酵两种方法。厌氧发酵亦称静置发酵，如酒精(alcohol)、啤酒(beer)、丙酮(acetone)丁醇(butanol)及乳酸(lactic acid)等均为厌氧发酵产品，其发酵设备不需供氧，所以设备和工艺都较好氧发酵简单。好氧发酵，顾名思义，就是微生物发酵过程中需要消耗大量的氧气，以供代谢需要。味精、赤霉素、土霉素等的生产都属此类。4产品的分离与纯化(下游技术)分离与纯化是从发酵液中制取符合质量指标的制品。首先，将发酵液进行过滤、离心以除去固体杂质，然后采用吸附法、溶煤萃取法、离子交换法、沉淀法或蒸馏法等，对发酵液中的产品进行进一步的提炼，以得到符合要求的目标产品。

第10页：生物反应过程的特点:1.原料以碳水化合物

生物反应过程的特点:1.原料以碳水化合物：为主，不含有毒物质，并加入少量有机和无机氮源。

• 生物反应过程是以生命体的自动调节方式进行的，多个反应象一个反应一样，在单一设备中进行。
• 能容易进行复杂的高分子化合物的生产，如酶、光学活性体。
• 生产过程通常在常温下进行，操作温和，不考虑防爆问题，可能使一种设备有多种用途。
• 能够高度选择性的进行复杂化合物在特定部位的反应，如氧化、还原、官能团的导入等。
• 生产产品的生物体本身也是产物，富含维生素、蛋白质、酶等；除特殊情况外，培养液一般不会对人和动物造成危害。
• 生产过程中需要注意防止杂菌以及噬菌体的污染。

第11页：培养基原料培养基配制培养基灭菌储备菌种摇

培养基原料培养基配制培养基灭菌储备菌种摇：瓶(种子培养)种子罐培养发酵罐培养空气空气处理系统无菌空气(胞内产品)细胞等固型物固液分离培养液(胞外产品)无细胞清液产品抽提产品精制产品包装典型发酵过程示意图

第12页：1.3 微生物发酵及范围

1.3 微生物发酵及范围：1.3.1微生物发酵及范围1.3.1.1 微生物菌体的发酵传统的菌体发酵工业：面包制作酵母菌体蛋白(人类或动物)食品藻类

第13页：新的菌体发酵：1药用真菌(香菇类

新的菌体发酵：1药用真菌(香菇类：冬虫夏草，与天麻共生的密环菌，以及从多孔菌科的茯苓菌获得的名贵中药茯苓和担子菌的灵芝等药用菌)2生物防治剂(如苏云金杆菌，蜡样芽孢杆菌，其细胞中的伴孢晶体可毒杀鳞翅目和双翅目的害虫。丝状真菌的白僵菌，绿僵菌可防治松毛虫。特点：细胞的生长与产物的积累成平行关系，生长速率最大时期也是产物合成速率最高阶段，生长稳定期细胞物质浓度最大，同时也是产量最高的收获时期。

第14页：1.3.1.2 微生物酶发酵酶普遍存

1.3.1.2 微生物酶发酵酶普遍存：在于动物、植物和微生物中。最初都是从动植物组织或器官中提取酶，但目前工业应用的大多来自微生物发酵，因为微生物种类多、产酶种类多、生产容易和成本低等特点。微生物酶制剂有广泛的用途，多用于食品和轻工业中，如淀粉酶和糖化酶用于生产葡萄糖，氨基酰化酶用于DL氨基酸的光学拆分等。酶也用于医药生产和医疗检测中。如胆固醇氧化酶用于检测血清中胆固醇的含量，葡萄糖氧化酶用于检测血中葡萄糖的含量等等。amylase，sacchariflyingenzyme，sucrase，cellulase，proteinase, pectinase，lipase，catalase，pharmaceuticals enzyme。胞内酶endoenzyme 胞外酶exoenzyme

第15页：1.3.1.3 微生物代谢产物发酵微生物

1.3.1.3 微生物代谢产物发酵微生物：1.3.1.3微生物代谢产物发酵微生物代谢产物为产品是发酵工业中种类最多，产量最大，也是最重要的部分。菌体在对数生长期所产生的产物，如氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸等，是菌体生长繁殖所必须的。这些产物叫做初级代谢产物(primary metabolite)，受许多调节机制的控制。许多初级代谢产物在经济上具有相当的重要性，分别形成了各种不同的发酵工业。在生长的稳定期，某些菌体能合成一些具有特定功能的产物，如抗生素、生物碱、细菌毒素、植物生长因子(plant growth factor)等。这些产物与菌体生长繁殖无明显关系，叫做次级代谢产物(secondary metabolite)，它也受许多调节机制的控制，如诱导调节、分解代谢物的阻遏和反馈调节等。

第16页：次级代谢产物其化学结构类型多种多样

次级代谢产物其化学结构类型多种多样：据不完全统计多达47类，其中抗生素的结构类型，按相似性来分，也有14类。由于抗生素不仅具有广泛的抗菌作用，而且还有抗病毒、抗癌和其他生理活性，因而得到了大力发展，已成为发酵工业的重要支柱。微生物代谢产物的类型：致酸剂、生物碱、氨基酸、动物植物生长促进剂、抗生素、驱虫剂、抗代谢剂、抗氧剂、抗肿瘤剂、辅酶、乳化剂、酶、酶抑制剂、脂肪酸、鲜味增强剂、除草剂、杀虫剂、脂类、核酸、核苷酸、有机酸、药理活性物质、色素、多糖类、蛋白质、溶媒、发酵剂、糖、表面活性剂、维生素。

第17页：1.3.1.4 微生物的生物转化

1.3.1.4 微生物的生物转化：1.3.1.4微生物的生物转化微生物的生物转化是利用微生物细胞的一种或多种酶，作用于一些化合物的特定部位(基团)，使它转变成结构相类似但具有更大经济价值的化合物的生化反应。生物转化的最终产物并不是微生物细胞利用营养物质经细胞代谢产生，而是微生物细胞的酶或酶系作用于底物某一特定部位，进行化学反应而形成。细胞的作用仅仅相当于生物催化剂，反应最显著的特点是特异性强(反应特异性、结构位置特异性和立体特异性)。能进行生物转化的生物：生长细胞静止的营养细胞孢子干细胞*

第18页：固定化细胞或固定化酶进行生物转化

固定化细胞或固定化酶进行生物转化：可提高转化效率，降低成本。最古老的生物转化，就是利用菌体将乙醇转化成乙酸的醋酸发酵。生物转化还可用于将甘油转化成二羟基丙酮、葡萄糖转化成葡萄糖酸，将山梨醇转化成L-山梨糖等。此外，微生物转化发酵还包括甾体转化和抗生素的生物转化。

第19页：1.3.2 微生物特殊机

1.3.2 微生物特殊机

• 1.3.2微生物特殊机能的利用
• 医药与食品：生产抗生素、维生素、人胰岛素、乙肝疫苗、干扰素，微生物蛋白、氨基酸、饮料、酒、添加剂等。
• 能源与化学：微生物采油、生产酒精或沼气,化工原料(乙醇、丙酮、丁醇)和一些表面活性剂。
• 冶金：黄金开采和金属浸提。
• 农牧业：生物固氮、杀虫剂。
• 净化环境：利用微生物消除环境污染.
• 利用基因工程菌株开发发酵工程新领域

第20页：1.4 生物工艺发展简史

1.4 生物工艺发展简史：1.4.1经验生物技术时期(人类出现~19世纪中期)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(vaccine)。公元前6000年，西方就已开始酿啤酒(beer)。公元前4000年埃及人开始制面包(bread)。在公元前221年(周代后期)，作豆腐(bean curd)、酱(sauce)和醋(vinegar)，另外还有泡菜(pickled vegetables)、奶酒(milk liquor)、干酪(cheese)等制作以及面团发酵(dough fermentation )、粪便(excrement and urine)和秸杆(straw)的沤制等。

第21页：1.4.2 近代生物技术建立时期

1.4.2 近代生物技术建立时期：1.4.2近代生物技术建立时期(19世纪50年代~20世纪40 年代)1680年，荷兰人(leeuwenhoek)制成显微镜，首先观察到了微生物(Microbe)。19世纪60年代，法国科学家L.Pasteur首先证实酒精发酵是由酵母菌引起的，其他不同的发酵产物是由形态上不同的微生物作用而形成的，接着建立了纯种培养技术。1897年，德国的毕希纳(Buchner)进一步发现磨碎了酵母仍能使糖发酵而形成酒精，并将此具有发酵能力的物质称为酶。这样发酵现象的真相才真正被人们了解。

第22页：1.4.2 近代生物技术建立时期（续）

1.4.2 近代生物技术建立时期（续）：19世纪末到20-30年代，不少工业过程陆续出现，这时期的发酵产品有丙酮-丁醇(acetone-butanol)、乳酸(lactic acid)、酒精(alcohol)、面包酵母(bread yeast)、柠檬酸(citric acid)、淀粉酶(amylase)、蛋白酶(proteinase)等。产品的特点大多是嫌气发酵(anaerobic fermentation)过程的产物，产物的化学结构比起原料来更为简单，属于初级代谢产物(primary metabolite)。

第23页：1.4.3 近代生物技术全盛时期

1.4.3 近代生物技术全盛时期：1.4.3近代生物技术全盛时期(20世纪40年代~20世纪70年代)近代生物技术产品出现于20世纪40年代，是以抗生素的生产为标志。最初采用表面培养(surface cultures)生产，以麸皮(wheat bran)为培养基(medium)，发酵效价单位(ferm. Titer unit)约为40u/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，深层培养(submerged cultures),发酵效价为200 u/mL ，纯度60%，收率75%。不久其他抗生素(antibiotic)如链霉素(streptomycin)、新霉素(neomycin)相继问世。很快又发展了其他发酵产品，如氨基酸(amino acid)、酶制剂(enzyme preparation)、有机酸(organic acid)。产品种类多，既有初级产物又有次级产物(secondary metabolite)如抗生素、多糖(polysaccharide)等，还有生物转化，酶反应等。大多为好气发酵(aerobicfermentation)，规模大，技术要求高。

第24页：1.4.4 现代生物技术的建立和发展时期

1.4.4 现代生物技术的建立和发展时期：(20世纪70年代开始至今)这一代生物技术产品的特点是运用了现代生物技术－－ＤＮＡ重组技术(recombinant DNA technology)和原生质体融合技术(protoplast fusion)等的成果进行生产的产品。ＤＮＡ双螺旋结构的发现和在实验室中基因转移的实现，为基因工程启开了通向现实的大门，而使人们有可能在实验室按人们意志设计出来的新的生命体。所谓基因工程是按人们的意志把外源(目标)基因(特定的DNA片段)在体外与载体DNA(质粒、噬菌体等)嵌合后导入宿主细胞，使之形成能复制和表达外源基因的克隆(clone--无性繁殖系或重组体)，这样，我们就可以通过这些重组体的培养而“借腹怀胎”地获得所需要的目标产品。

第25页：1975年英国的科勒

1975年英国的科勒：(Kohler)及米尔斯坦(Milstein)发明了杂交瘤技术，他们用B淋巴细胞(来自脾脏，能产生抗体)与骨髓瘤细胞(能在体外无限繁殖)用原生质体融合(protoplast fusion)技术进行细胞融合而获得既能在体外培养又能产生单一抗体的杂交细胞---特称杂交瘤细胞，它们的产品是单克隆抗体(monoclonal antibody)，可用作临床诊断试剂或生化治疗剂。这是一大类现代生物技术产品。B淋巴细胞(B-lymph) (hybridoma)原生质体融合杂交瘤细胞MAB骨髓瘤细胞(myeloma)

第26页：

第27页：单克隆抗体的应用鉴定微生物病原体

单克隆抗体的应用鉴定微生物病原体：包括细菌性、病毒性、寄生虫性传染病的临床诊断以及食品、环境等可能污染物的病原体检验。“早孕诊断试剂盒”：评价内分泌的功能以及妊娠试验。检测肿瘤相关的蛋白质：通过检测与肿瘤相关的蛋白质，如癌胚抗原、胎甲球蛋白等，对肿瘤进行早期诊断以及治疗后的疗效评价。检测血液中的药物含量：包括检测违禁药物，检测治疗药物如庆大霉素、环孢素等的浓度以确定最佳用药量。“生物导弹”：将肿瘤治疗药物结合到抗肿瘤的特异单克隆抗体上，制成所谓的“生物导弹”，利用抗体与肿瘤的特异性结合能力，使药物集中到肿瘤部位，减少药物的副作用。其他领域的应用：包括动植物病原体的检测,分离某些贵重的生物活性物质等。

第28页：单克隆抗体的应用鉴定微生物病原体（续）

单克隆抗体的应用鉴定微生物病原体（续）：1969年，日本首先将固定化酶(immobilization of enzyme)(1953年由格罗勃霍佛及希利兹提出)用于DL-氨基酸的光学拆分。目前，最多的是用固定化异构酶(immobilization of isomerase)生产果葡糖浆(fructose -glucose syrup)和固定化酰化酶(immobilization of acylase)生产6-氨基青霉烷酸(6-amino penicillanic acid)。固定化酶在临床诊断和治疗上有一定的用途。也可用于生物传感器(biosensor)以测定酶的底物浓度。

第29页：1977年波依耳首先用基因操纵

1977年波依耳首先用基因操纵：(gene manipulation)手段获得了生长激素抑制因子(growth hormone inhibitor)的克隆。1978年吉尔勃脱(Gilbert)接着获得了鼠胰岛素(mouse insulin)的克隆。1982年第一个基因工程产品----利用重组体微生物生产的人胰岛素(human insulin)终于问世了。我们可以采用“借腹怀胎”的方法，借用大肠杆菌(E.coli)的培养生产仅人类胰脏(pancreas)才能分泌的人胰岛素。

第30页：

第31页：基因工程产品难投产的原因

基因工程产品难投产的原因：(1)目的产物较难提取和纯化。(2)目标产物在培养基中的含量非常低。有的in cell。(3)在重组菌的培养中，为了尽量获得重组体，往往需要采用高密度培养(high density culture)，但得不到高密度的目的产物。因为重组菌不稳定，导入的嵌有外源基因的质粒(plasmid)容易从宿主细胞脱落而使外源基因不能表达。两个问题：1、提高外援基因在宿主中的稳定性，增加表达量。2、研究提高稳定性的培养工艺条件。基因工程产品比常规产品要具备更严格的药品或食品的安全实验的审批手续。

第32页：基因工程的宿主

基因工程的宿主：(acceptor)：E.coliB .subtilisyeast animal cell微生物为宿主而获得的目标产物，虽然氨基酸的顺序是正确的，但常因蛋白质的立体结构有误而不具活性，需要通过重叠后才能获得目标产物。而动物细胞进行表达时，所获得的目标产物不存在上述缺点。因此，基因工程的发展推动了动物细胞培养技术的发展。植物细胞的大规模培养历史早于动物细胞，利用植物细胞培养可以生产某些稀有植物次生代谢产物。如生物碱(alkaloid)、甾体化合物(steroid)

第33页：DNA重组技术产品干扰素

DNA重组技术产品干扰素：(interferons)胰岛素(insulin)生长激素(growth hormone)疫苗(vaccines)白蛋白(albumin)氨基酸(amino acid)单细胞蛋白(single cell protein)生物杀虫剂(biopesticide)

第34页：1.5 生物生产过程的共性

1.5 生物生产过程的共性

• 5 生物生产过程的共性1.作为培养基成分有碳源、氮源、微量元素及生长因子等，并确定培养基中各成分的含量及比例;2.合理设计一级、二级乃之三级种子培养系统，各级培养时间以及种子培养系统要与生产过程合理配套；
• 合理控制不同阶段的环境条件，保证细胞正常生长和所需产物的形成，以最低的消耗获得最大的得率；
• 生产过程需要防止杂菌污染，保证生产正常进行；
• 选择合适的分离方法，使之高效率、低成本地从细胞或培养液中提取、分离、纯化和精制所需产品；

第35页：1.6 生物工程技术

1.6 生物工程技术

• 1.6生物工程技术对社会发展的影响
• 改善农业生产、解决食品短缺
• 解决能源危机、治理环境污染
• 提高生命质量，延长人类寿命
• 制造工业原料、生产贵重金属

第36页：1.6.1 改善农业生产，解决粮食问题

1.6.1 改善农业生产，解决粮食问题：1 培育抗逆的作物优良品系通过基因工程技术对生物进行基因转移，使生物获得新的优良品系，称之为转基因技术(transgenic technology)。由于它是特定基因的定向转移，因而濒率高，提高了选择效率，另一方面，打破了种属界限，实现了种属间遗传物质的交换。通过转基因技术获得的生物体称为转基因生物。

第37页：转基因植物就是对植物进行基因转移

转基因植物就是对植物进行基因转移：其目的是培育出抗病虫害、抗盐、抗旱、抗寒等抗逆特性及品质优良的作物新品系。我国学者还将苏云金杆菌的Bt杀虫蛋白转入棉花，培育抗虫棉，对棉铃虫杀虫率达80%以上。将苏云金杆菌毒素基因转移到烟草、油菜和番茄等植物。

第38页：2 植物种苗的工业化生产植物细胞或组织

2 植物种苗的工业化生产植物细胞或组织：在离体培养下，经诱导分化具有形成完整植株的能力，这是由于每个细胞都具有完整基因组实现的。利用细胞工程技术对优良品系进行大量的快速无性繁殖，实现工业化生产。该项技术又称植物的微繁殖技术。植物细胞具有全能性，一个植物细胞犹如一株潜在的植物。植物的体细胞具有母细胞的遗传信息，并具有发育成为完整个体的潜能。因而，每个植物细胞都可象胚胎细胞那样经离体培养成为完整的植株。这就是植物细胞的全能性。

第39页：利用植物这种特性

利用植物这种特性：可以从植物的根、茎、叶、果、胚乳、花药等植物器官或组织取得一定量的细胞，在试管中培养这些细胞，使之生长成为所谓的愈伤组织；愈伤组织有很强的繁殖能力，可在试管内大量繁殖。

第40页：3 提高粮食、蔬菜的品质生物技术

3 提高粮食、蔬菜的品质生物技术：可培育出品质好、营养价值高的作物新品系。大米的蛋白质含量很低，人们正试图将大豆储藏蛋白基因转移到水稻中，培育高蛋白的水稻新品系。利用转基因技术培育的番茄可延缓其因成熟变软，从而避免运输中的破损。4 生物固氮，减少化肥的使用农业中，均以尿素、硫酸铵作为氮肥的主要来源。化肥的使用带来土地板结，肥力下降；化肥的生产又会导致环境污染。将具有固氮能力的细菌的固氮基因转移到作物根系周围的微生物体内，希望由这些微生物进行固氮，减少化肥的使用量。

第41页：5 发展畜牧业生产

5 发展畜牧业生产：(1)动物的大量快速无性繁殖1997年，《自然》杂志刊登了用绵羊乳腺细胞培育出一只小羊---“多莉”。这意味着动物体细胞也具有全能性，同样有可能进行动物的大量快速繁殖。多莉是一个克隆羊。克隆(clone)，原意是用于扦插的枝条，也就是无性繁殖。克隆羊(Dolly)是采用母羊的乳腺组织细胞(供体核)经培养，与去核的卵细胞进行电融合，促使融合细胞中遗传物质重编程，然后逐渐发育成胚细胞。(clone)克隆：指由一个细胞在“人工操作下”获得遗传上相同的细胞群或个体群。(clone)模殖：即由一个亲体增殖出来的一群相同的生物体或细胞或分子。

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第44页：2)培育动物的优良品系

2)培育动物的优良品系：将与动物优良品质有关的基因转移到动物体内，使动物获得新的品质。1983年，美国学者将大鼠的生长激素基因导入小鼠的受精卵里，再把受精卵移到借腹怀胎的雌鼠内，生下来的小鼠带有大鼠的生长激素基因，生长快，并可遗传给下一代。

第45页：转基因生物反应器

转基因生物反应器：□定义：将目的基因导入动物体内形成转基因生物，由于基因表达，可以从转基因动物的特定组织或器官(乳汁、血液等)获得目的基因产物。使转基因动物象一发酵罐一样来生产目的基因的产物。□步骤：采用上述方法获得的转基因羊中，可从羊奶中提取出治疗心脏病的药物tPA(组织溶解酶原激活剂)。

第46页：1.6.2 解决能源危机、治理环境污染

1.6.2 解决能源危机、治理环境污染：1 生物技术可提高石油的开采率目前，石油和煤炭是我们生活的主要能源。化石能源不可再生。生物能源将是最有希望的新能源之一，而其中乙醇是最有希望成为新能源的替代能源。通过微生物发酵或固定化酶技术，将农业或工业的废弃物变成沼气或氢气，也是一种取之不尽，用之不竭的能源。生物技术还可以提高石油的开采率。深层石油由于吸附在岩石空隙间，难以开采，加入能分解蜡质的微生物后，利用微生物分解蜡质使石油流动性增加而获取石油，称之为三次开采。

第47页：2 细菌浸矿冶炼

2 细菌浸矿冶炼：对于废渣矿、贫矿、废矿、尾矿，一般的开采技术已无能为力。但是利用细菌的浸矿技术可以对这类矿石进行提炼。如：氧化亚铁硫杆菌硫化物矿石主要成分：硫和金属细菌将矿石小颗粒吞下，硫被排出体外，金属则留在体内，收集菌体，提取金属。可浸提的金属有金、银、铜、锌、铀、钡等10多种贵重金属和稀有金属。DNA重组改造遗传特性提高繁殖和适应能力基因工程菌富集金属的基因转移到其他微生物中

第48页：3 环境污染的治理化学生产过程

3 环境污染的治理化学生产过程

• 3 环境污染的治理化学生产过程有污染，而用生物技术方法生产不仅节约能源，还可以避免污染。用微生物来净化有毒的化合物，降解石油污染，清除有毒气体等，达到净化环境、保护环境，废物利用并获得新的产品的目的。包括以下几个方面：
• 环境的监测与评价
• 环境污染的生物净化与降解
• 污染环境的生物修复

第49页：生物监测的概念

生物监测的概念：生物监测(biological monitoring)是利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应来阐明环境污染的状况，从生物学的角度为环境质量的检测和评价提供依据。生物监测包括水、土壤和大气污染检测三大部分。生物监测的一些特点：能直接反映环境质量对生态系统的影响；能综合反映环境质量状况；具有连续检测的功能；检测灵敏度高；价格低廉；缺点：没有理化检测迅速；不能向仪器那样精确的检测出环境中某些污染物的含量。生物监测具备的条件：对比性：有标准对照重复性：每隔一定时间采样分析

第50页：生物修复

生物修复：(bioremediation):利用生物转化或降解的方法来除去或消除有害污染物，改善环境质量。生物修复是一种人为工程行为。根据所采用的生物类型不同，生物修复可分为微生物修复(microbial remediation)和植物修复(phyto remediation)、生物酶制剂和生物表面活性剂；

第51页：环境污染的现状污染源

环境污染的现状污染源：(pollution source )：指向环境排放有害物质对环境产生有害影响的场所、设备和装置。污染物(pollutant)：造成环境污染的重要组成。优先污染物(priority pollution)：工农业生产的发展向环境排放的污染物与日俱增，不可能对每一种污染物都制定控制标准，因而提出在众多污染物中选出潜在危险大的作为优先研究和控制的对象。

第52页：1)水资源污染我国废、污水排放总量约占世

1)水资源污染我国废、污水排放总量约占世：(1) 水资源污染我国废、污水排放总量约占世界的10%以上,而国民生产总值约占世界的3%。即单位产值废、污水排放量为世界水平的3倍。城市污水的处理率只有36%，致使82%江河、湖泊及45%城市地下水遭到不同程度的污染。(2) 大气污染总悬浮颗粒和可吸入颗粒物、二氧化硫、碳氧化合物、挥发性的有机物、氮氧化物

第53页：3)土壤污染我国每年农药制剂高达

3)土壤污染我国每年农药制剂高达：(3) 土壤污染我国每年农药制剂高达(8～10)×105吨。单位面积氮肥使用量为世界平均量的2.9～3.8倍。氮肥的有效利用率只有30%，农药附在植物体上的比例也约有18～20%。进入环境的化肥及农药比率高达70%以上，超量施用化肥与农药还造成蔬菜的硝酸盐含量超标。(4) 固体废弃物的污染1998年全国工业固体废弃物为8亿吨，2001年全国城市生活垃圾清运量达到1.4亿吨。我国90%以上垃圾未经过无害化处理直接堆放或填埋。

第54页：废水的水质指标 生化需氧量

废水的水质指标 生化需氧量

• 生化需氧量(BOD)：在有氧的情况下，微生物将有机物质降解并达到稳定化所需的氧量。(20°C，5天)化学需氧量(COD)：在一定条件下水中的有机物与强氧化剂作用所消耗的氧量。总需氧量(TOD)：水中的还原性物质(主要是有机物)在燃烧中变成稳定的氧化物时所需的氧量。总有机碳(TOC)：水样中的有机碳在高温下燃烧氧化成二氧化碳的量。

第55页：4 制造工业原料

4 制造工业原料

• 4 制造工业原料主要有以下几大类：
• 氨基酸类：谷氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、缬氨酸等。
• 酸味剂：柠檬酸、乳酸、苹果酸、维生素C等。
• 甜味剂：高果糖浆、氯化砂糖等。
• 化工原料：乙醇、丙酮、丁醇、丙烯酰胺、长链二元酸等。

第56页：1.7 生物工艺原理课

1.7 生物工艺原理课

• 1.7 生物工艺原理课的定义、内容和任务
• 生物工艺原理课是一门利用生物代谢过程，并借助于对代谢过程的控制，获得生物产品的过程的共性为研究对象的学科。以探讨生物产品生产过程的共性为目的，从工艺角度阐明细胞的生长和代谢产物的积累与细胞的培养条件之间的相互关系，为生产过程的优化提供理论基础。
• 课程内容包括微生物菌种的特性和选育、培养基的配制、发酵的方法、发酵的机理、生产工艺的控制、杂菌的防治等内容。
• 任务是使学生在已学过课程的基础上，进一步深化和提高所学的基本知识，深入理解生产过程的工艺原理，懂得如何应用上述基本理论去分析和解决生产过程中的具体问题，改造原有的不合理的生产过程，使之更符合客观规律。

第57页：习题:1.名词解释生物技术

习题:1.名词解释生物技术：初级代谢产物,次级代谢产物,生物转化,生物监测,生物修复2.生物反应过程可分为哪四个部分.3.生物反应过程的特点有哪些.4.生物生产过程的共性有哪些.