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文檔簡介
生物技術(shù)總論生技術(shù):是指人們以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)結(jié)合先進(jìn)的工程技術(shù)手段和其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理按照預(yù)先的設(shè)計改造物體或加工生物原料人們生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達(dá)到某種目的的一門新興的、綜合性的學(xué)科。傳生物技術(shù)要是通過微生物的初級發(fā)來生產(chǎn)產(chǎn)品括造醬面包酪酸奶及其他食品的傳統(tǒng)工藝?,F(xiàn)生物技術(shù):指在20世中葉后隨著一些生物學(xué)領(lǐng)域的重要發(fā)現(xiàn),以及隨后產(chǎn)生的新手段和新技術(shù)而形成以現(xiàn)代生物科學(xué)研究成果為基礎(chǔ)基因工程為核心的新興學(xué)科?,F(xiàn)生物技術(shù)的標(biāo)志:是以1953年雙旋結(jié)構(gòu)模型建立為基礎(chǔ)。以年代重組技術(shù)的建立為標(biāo)志生技術(shù)的重要性:)物技術(shù)是解決全球性經(jīng)濟(jì)問題的關(guān)鍵技術(shù),可以解決人類所面臨的諸如食品短缺問題、健康問題、環(huán)境問題、及資源問題2)生物技術(shù)廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥衛(wèi)生、農(nóng)林牧漁、化工和能源等領(lǐng)域,促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造和新興產(chǎn)業(yè)的形成)生物技術(shù)還與與倫理德律等社會問題都有著密切的關(guān)系計生產(chǎn)生重大的影響。生技術(shù)的特征:高效益,高智力,高投入高競爭,高風(fēng)險,高勢能。生技術(shù)的種類上分統(tǒng)物技術(shù)生物技術(shù)操作對象和操作對象的不同:基因工程,細(xì)胞工程,酶工程,發(fā)酵工程,蛋白質(zhì)工程,生化工程等現(xiàn)生物技術(shù)對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的影響:改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、解決食品短缺,包括提高農(nóng)作物的產(chǎn)量及品質(zhì),培育抗逆的作物優(yōu)良品系,培養(yǎng)動物的優(yōu)良品系提高生命質(zhì)量,延長人類壽命3)決能源危機(jī)、治理環(huán)境污染4)造工業(yè)原料、生產(chǎn)貴重金屬。第二章基因工程基工程:按照人為的愿望,進(jìn)行嚴(yán)密的設(shè),通過體外DNA重和轉(zhuǎn)移等技術(shù),有目的地改造生物種性使有物種較短的時間內(nèi)趨于完善而創(chuàng)造出新的生物類型這就是基因工程。10.因工程克隆載體:外源基因必須先同某種傳者結(jié)合后才能進(jìn)入細(xì)菌和動植物受體細(xì)胞,把這種能承載外源DNA斷(基因)帶入受體細(xì)胞的傳遞者稱之為基因克隆載體。11.的基因:基因工程的目的是通過優(yōu)良性狀基的重組,獲得有價值的新物質(zhì),為此須從現(xiàn)有生物群體中分出可用克隆的相關(guān)基因樣的基因通常稱之為目的基因的基因主要是結(jié)構(gòu)基因。12.結(jié)構(gòu)基因:是決定合成某種蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)相應(yīng)的一段DNA。結(jié)構(gòu)基因的功能是把攜帶的遺傳信息轉(zhuǎn)錄給(使核糖酸再以為板合成具有特定氨基酸序列的蛋白質(zhì)。13.轉(zhuǎn)化:攜帶基因的外源分子通過與膜結(jié)合進(jìn)入受體細(xì)胞,并在其中穩(wěn)定維持和表達(dá)的過程;14.轉(zhuǎn)導(dǎo):通過噬菌體顆粒感,把導(dǎo)受體細(xì)胞的過程。15.感受態(tài)細(xì)胞:16.體細(xì)胞:從技術(shù)上講是能攝取外源基因并能其穩(wěn)定維持的細(xì)胞;從目的上講是有應(yīng)用和研究價值的細(xì)胞;17.物轉(zhuǎn)基因技術(shù):是將功能基因?qū)胫参锏幕M中,從而引起植物體性狀的可遺傳改變的技術(shù)。13.基因工程的主要操作內(nèi)容1目的基因的獲?。簭纳锘蚪M中,分離出帶有目的基因的片斷)重組體的制備:將目的基因的片斷插入到載體分子上。3)重組體的
轉(zhuǎn)化:將重組體轉(zhuǎn)入到受體細(xì)胞中)隆鑒定:挑選轉(zhuǎn)化成功的細(xì)胞克?。┑幕虮磉_(dá):使導(dǎo)入寄主細(xì)胞的目的基因表達(dá)出需要的基因產(chǎn)物。14.基因工程的特征:跨物種,無性擴(kuò)增??缥锓N:外基因到另一種不同的生物細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行繁殖。無擴(kuò):外源DNA在寄主細(xì)胞內(nèi)可大量擴(kuò)增和高水平表達(dá)15.基因工程誕生的理論基礎(chǔ)是傳物質(zhì)雙旋結(jié)構(gòu),中心法則和遺傳密碼。1、是傳物質(zhì):核酸的組成和分類?(和RNA)2DNA雙旋結(jié)構(gòu)年D.和FrancisH.C.Crick揭了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)和半保留復(fù)制機(jī)制3中心法則和遺傳密碼1957年又出了遺傳信息傳遞的“中心法則年MarshallNirenberg和GobindKhorana等終于破譯了64個傳密碼16.因工程的安全性:對境的影響:新的生物性狀可能給生態(tài)環(huán)境帶來不良影響。2)新型病毒的出現(xiàn):制造帶有抗性基因的新型病毒微生物癌擴(kuò)散:將腫瘤病毒引入細(xì)菌有可能擴(kuò)大癌癥的發(fā)生范圍造物擴(kuò)散新生物體的意外擴(kuò)散可能會出現(xiàn)危險。17.基因工程操作的主要技術(shù)理:電泳技術(shù),分子雜交技術(shù)技,測序技術(shù),技術(shù)。18.泳技術(shù):在直流電場中,帶電粒子向帶符號反的電極移動的現(xiàn)象稱為電泳。用途:用于分離、鑒定和純化DNA多肽片斷。原理:凝膠結(jié)構(gòu)孔徑分子篩作用是分離DNA片。19.PCR技基本原理類于DNA的內(nèi)復(fù)制首先擴(kuò)增?模板加熱變性解鏈隨之將反應(yīng)混合物冷卻至某一溫度后物與它的靶序列發(fā)生退火將溫度升高使退火引物在聚合酶作用下得以延伸。這種熱變復(fù)-延的過程就是一個PCR循。20.工具酶的種類:限制性內(nèi)酶連接酶、聚酶、核酸酶、核酸修酶。21.限制性內(nèi)切酶:有限制和飾作用。限制是指細(xì)胞能識別外來的并把它切成片斷;修飾是指細(xì)胞通過堿基的甲基化對內(nèi)源DNA起護(hù)作用。22.DNA連接酶:催化上口兩側(cè)3‘羥基和’磷酸之間形成的磷酸二酯鍵,使斷開的?口連接起來。所以其具有修復(fù)單鏈或雙鏈的能力。23.DNA聚酶為三類賴的DNA聚合酶聚合酶Ⅰ全賴于RNA的聚合:反錄酶。不依賴于的聚酶末轉(zhuǎn)移酶24.因克隆載體的定義:外源基因必須先同傳遞結(jié)合后才能進(jìn)入受體細(xì)胞,把這種能承載外源基因的傳遞者稱之為基因克隆載體。25.因克隆載體的功能:運(yùn)送外源基因高效轉(zhuǎn)入體細(xì)胞;為外源基因提供復(fù)制能力或整合能力;為外源基因的擴(kuò)增或表達(dá)提供條件。26.因克隆載體的種類:質(zhì)粒克隆載體;噬菌體病毒克隆載體;復(fù)合型克隆載體;酵母人工染色體;細(xì)菌人工染色體載體;哺乳類人工染色體。27.因克隆載體具備的條件:必須含有復(fù)制單元以使片斷能在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制;必須含有標(biāo)記基因于轉(zhuǎn)化細(xì)胞和非轉(zhuǎn)化細(xì)胞鑒別開來基的內(nèi)部必須有合適的切割位點(diǎn),使得外源基因插入到標(biāo)記基因內(nèi)使標(biāo)記基因失活;載體DNA應(yīng)包括合適的控制單元如啟動子、終止子等。28.結(jié)構(gòu)基因的組成:轉(zhuǎn)錄啟子、基因編碼區(qū)和轉(zhuǎn)錄終止子。33.目的基因的分離方法技法選基因文庫法位克隆法差別顯示技術(shù);酵母雙雜交系統(tǒng)法;標(biāo)法;生物信息技術(shù)。34.物基因轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng):是指用于轉(zhuǎn)化的外植通過一定培養(yǎng)途徑,能高效、穩(wěn)定再生無性系,并能接受外源DNA合,能轉(zhuǎn)化選擇抗生素敏感的再生系統(tǒng)。
35.植物基因轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)的件高效穩(wěn)定的再生能力植必須有很高的再生頻率,并且具有良好的穩(wěn)定性和重復(fù)性B較的遺傳穩(wěn)定性,要求植物受體系統(tǒng)接受外源DNA后不影響其分裂和分化并能將它們穩(wěn)定地遺傳給后代具有穩(wěn)定的外植體來源外體容易得到并且可以大量提供。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)需要大量的外植體材料。36.物基因工程應(yīng)用:抗植物病蟲害;抗非生物迫;提高作物產(chǎn)量;改良作物品質(zhì)。1、抗植物蟲害基因及其應(yīng)用植物病害和蟲害往往使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)蒙受嚴(yán)重?fù)p失物產(chǎn)量損失的三分之一可歸因于病害植物蟲害也使全世界每年大約損失數(shù)千億美元學(xué)藥的使用存在食物殘食鏈中的積累造成嚴(yán)重的環(huán)境污染的非特異性殺益的昆蟲破生態(tài)平衡期用使病原體逐步生抗性等問題由于不僅新品種選育歷程較長于某些病蟲害尚無基因資源作為雜交育種的親本常規(guī)的育種手段來獲得抗病蟲害的作物品神是很困難的2、抗植物真病害基因及其應(yīng)用增強(qiáng)細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)產(chǎn)生或激活抗菌物質(zhì)3、抗非生物脅迫基因及應(yīng)用脅系對植物生存和生長不利的種環(huán)境因素的總和4高作物產(chǎn)量改良作物品質(zhì)的基因及其應(yīng)用第三章細(xì)胞工程植物培養(yǎng)基在無菌和人為控制外因(營養(yǎng)成分,光照,溫度,濕度等)的件下,培養(yǎng),研究植物組織器官,甚至進(jìn)而從中分化,發(fā)育出整體蜘蛛的技術(shù)。胚狀體:指的是在組織培養(yǎng)培養(yǎng)中分化產(chǎn)生的具有芽端和跟端類似合子胚的構(gòu)造。脫分化度化的植物器官或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織的過程植物細(xì)胞的脫分化。再分化分產(chǎn)生的愈傷組織續(xù)進(jìn)行培養(yǎng)又可以重新分化成根或芽等器官一程稱為植物細(xì)胞的再分化。1細(xì)工程的基礎(chǔ)知識:生物界有兩大類細(xì)胞:原核細(xì)胞和真核細(xì)胞2細(xì)全能性:生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞形成完整個體的潛能的特性3基技術(shù):無菌操作技術(shù),細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù),細(xì)胞融合技術(shù)4細(xì)工程重要應(yīng)用1快2優(yōu)植物快培育與繁殖3動胚胎工程快速繁殖優(yōu)良、瀕危品種;利動植物細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)活性產(chǎn)物、藥品5新動植物品種的培育6供醫(yī)學(xué)器官修復(fù)或者移植的組織工程7轉(zhuǎn)基因動植物的生物工程反應(yīng)器8在遺傳學(xué)、發(fā)育學(xué)等領(lǐng)域的理論研究;在源、環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用。5植物細(xì)胞工程:所采用技術(shù)的理論基礎(chǔ)是植物細(xì)胞的全能性,通常采用的術(shù)手段是植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交。特點(diǎn)1:物細(xì)胞程方面植物細(xì)胞培養(yǎng)可以進(jìn)行深層培養(yǎng),在較短周期內(nèi)獲得大量難得的、有用的物質(zhì)。特點(diǎn)2:細(xì)胞和組織培養(yǎng)法使傳統(tǒng)作物育種實(shí)現(xiàn)工廠化不效率高本低還以改良作物品將某些人類需要的特性進(jìn)一步發(fā)展。6外植體:即能誘發(fā)產(chǎn)生無性增殖系的器官或組織切斷。7愈組織:由植物各種器官的外植體增殖而形成的一種無特定結(jié)構(gòu)和功能細(xì)胞團(tuán)。8植組織培養(yǎng)的個過程備階段分為選擇合適的外植體除病原菌及雜,置合適的培養(yǎng)基。到誘導(dǎo)去分化階段(脫分化)再到繼代增殖階段(再分化生根成芽階段再到移栽成活階段(包括煉苗等)最后到大田推廣及家系內(nèi)選擇。9培基成分基成分碳(蔗糖葡糖等及磷鉀鎂微無機(jī)物鐵錳、硼酸等;微量有機(jī)物:如激動素、吲哚乙酸、肌醇等值:-10植物組織培養(yǎng)的類型:依據(jù)培養(yǎng)基分類:細(xì)胞的懸培養(yǎng),細(xì)胞的固體培養(yǎng)。據(jù)外植體材料分類器官培養(yǎng)細(xì)培依據(jù)培養(yǎng)途徑分類愈組織發(fā)生體細(xì)胞胚胎發(fā)生。11單倍體:是指細(xì)胞中僅含有一組染色體的個。12單體培養(yǎng):誘發(fā)途徑:天然誘發(fā)途徑(孤雌繁殖、孤雄繁殖、無融合生殖等導(dǎo)(花藥培養(yǎng)、花粉培養(yǎng)、未授粉子房或胚珠培養(yǎng)、雜交法獲得單倍體植株:單倍
體植株僅含有一組染色體不存在基因之間的顯隱性關(guān)系過染色體加倍可以創(chuàng)造純合的二倍體植株,作為雜交的親本材料,獲得較高的雜種優(yōu)勢等13植組織培養(yǎng)的應(yīng)用:初級及次級代謝物的生產(chǎn),生物轉(zhuǎn)化(利用植物培養(yǎng)細(xì)胞為酶源使某種前體化合物生成相應(yīng)產(chǎn)物的技術(shù)稱之為生物轉(zhuǎn)化植物食用色素的生產(chǎn),快速繁殖,人工種子,無病毒植物的培育,轉(zhuǎn)基因植物的培育。14人種子:定義:即人為制造的種子,它是一種含有植物胚狀體或芽、營養(yǎng)成分、激素以及其他成分的人工膠囊。構(gòu)成:由人工種皮、胚狀體和人工胚乳三部分構(gòu)成。15人種子的特點(diǎn):不受環(huán)境因素的制約,一年四季可以進(jìn)行工廠化生產(chǎn);由于胚狀體是經(jīng)人工無性繁育產(chǎn)生,有利于保持該種系的優(yōu)良性狀;與試管苗相比更更合機(jī)械化田間播種;可根據(jù)需要在人工胚乳中添加適量的營養(yǎng)物、激素、農(nóng)藥、抗生素、除草劑等,以利于胚狀體的健康生長。16人種子的制備流程:胚狀體的制備及其同步化生長:可采用低溫法、抑制劑法DNA合抑制劑離和通氣法等進(jìn)行誘導(dǎo)和篩選人胚的制備:人工胚乳的營養(yǎng)需求因種而異與胞組培養(yǎng)的培養(yǎng)基大體相仿同可據(jù)需要在培養(yǎng)基中添加適量的激素抗素、農(nóng)藥草劑等人種皮的制備主采包埋劑-褐藻酸鈉進(jìn)行包埋,經(jīng)氯化鈣滴定、絡(luò)合作用后形成具有一定剛性的人工種皮。17人種子的貯存與萌發(fā):貯存:一般要將人工種子保存在低溫4-<67%對濕度)條件下(相對成本較高萌發(fā):在自然條件下,人工種子貯存時間較短,萌發(fā)率較低;在人為控制的條件下,萌發(fā)率相對較高。18體胞雜交:定義:兩個遺傳性狀不同的體細(xì)胞融合的過程。優(yōu)勢:獲得了有價值的新品系或育種上有用的新材料。19體細(xì)胞雜交流程:、生質(zhì)體制備a取材與除菌b酶解:纖維素合成酶消化,反應(yīng)液轉(zhuǎn)綠是酶解成功的標(biāo)志c分:獲得原生質(zhì)體d洗滌e鑒:測定其活力2、生質(zhì)體的融合:采用化學(xué)法誘導(dǎo)融合3、原生質(zhì)體細(xì)胞融合后產(chǎn)生的細(xì)胞融合類型:雜合株、核質(zhì)異源的植株、嵌合植株4、雜合體的鑒別與篩選:顯微鏡鑒別、互補(bǔ)法選等。第四章發(fā)酵工程1發(fā)工程:是生物技術(shù)的重要組成部分,是生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要環(huán)節(jié)。將微生物學(xué)、生物化學(xué)和化學(xué)工程學(xué)的基本原理有機(jī)結(jié)合起來利用微生物的生長和代謝活動來生產(chǎn)各種有用物質(zhì)的工程技術(shù),由于它以培養(yǎng)微生物為主,所以又稱微生物工程。2發(fā)工程主要內(nèi)容:包括生產(chǎn)菌種的選育、發(fā)酵條件的優(yōu)化和控制、反應(yīng)的設(shè)計及產(chǎn)物的分離、提取與精制等。3發(fā)工程主要的發(fā)酵類型:微生物菌體發(fā)酵,微生物酶發(fā)酵,微生物代謝物發(fā)酵,微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵,生物工程細(xì)胞的發(fā)酵4發(fā)技術(shù)的特點(diǎn):)微生物的特點(diǎn):所利用的微生物主要是細(xì)菌、放線菌,酵母菌和霉菌極適應(yīng)能力化力繁殖能力類多酶品種多產(chǎn)容易本)植物特點(diǎn)過以生物體的動調(diào)節(jié)方式進(jìn)行個應(yīng)過程在發(fā)酵設(shè)備中一次完成;反應(yīng)在常溫常壓下進(jìn)行減成原通常以蜜糖、淀粉等碳水化合物為主;容易生產(chǎn)復(fù)雜的高分子化合物能度選擇在復(fù)雜化合物的特定部位進(jìn)行氧化還原等反應(yīng)發(fā)過程中需要防止雜菌污染。5發(fā)工程的應(yīng)用:醫(yī)藥工業(yè);食品工業(yè)(食品添加劑,人造肉工;化學(xué)工業(yè);冶金工業(yè);農(nóng)牧業(yè);環(huán)境保護(hù)。
6發(fā)方法的類別:根據(jù)微生物的種類分類:厭氧性發(fā)酵,好氧性發(fā)酵,兼發(fā)酵。根據(jù)發(fā)酵設(shè)備分類:敞口發(fā)酵,密閉發(fā)酵,淺盤發(fā)酵。根據(jù)培養(yǎng)基的物理性狀分類:深層發(fā)酵,固體發(fā)酵,液體發(fā)酵。8常微生物:細(xì)菌,放線菌,病毒,真菌,酵母菌和霉菌。9培基的種類:孢子培養(yǎng)基:是供制備孢子用的,其基質(zhì)濃度要低些;無機(jī)鹽的濃度要適量;生產(chǎn)中常用的孢子培養(yǎng)基有麩皮培養(yǎng)基、大(?。┟着囵B(yǎng)基,瓊脂斜面培養(yǎng)基等;種子培養(yǎng)基:供孢子發(fā)芽和菌體生長繁殖用的。原料有葡萄糖、糊精、蛋白胨、等;發(fā)酵培養(yǎng)基:發(fā)酵培養(yǎng)基是供菌體生長繁殖和合成大量代謝產(chǎn)物用的。發(fā)酵培養(yǎng)基的組成:碳源、氮源、無機(jī)鹽和微量元素、生長因子(維生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶的衍生物及脂肪酸等產(chǎn)物形成的誘導(dǎo)物、前體和促進(jìn)劑10發(fā)的一般過程:上游工程:菌體的分離、純化和選育,種子的擴(kuò)大培養(yǎng),發(fā)酵罐的清洗、滅菌,培養(yǎng)基的配置和滅菌等中游工程:微生物酵及控制:是微生物合成大量產(chǎn)物的過程,是整個發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)半續(xù)發(fā)酵連續(xù)發(fā)酵發(fā)和液體發(fā)酵等發(fā)的因素很多,如溫度、pH通風(fēng)、攪拌、罐壓力等等,必須適當(dāng)?shù)乜刂朴绊懓l(fā)酵的各種條件,掌握發(fā)酵的動態(tài),并進(jìn)行雜菌的檢查和產(chǎn)物測定,使整個發(fā)酵過程順利進(jìn)行。下游工程發(fā)產(chǎn)物的分離、純和精制:發(fā)酵液的預(yù)處理和固液分離:目的是改善發(fā)酵液性質(zhì),以利于固液分離,常用酸化、加熱和加絮凝劑等方法;提取:目的主要是濃縮,也起到對產(chǎn)物一定的純化作用采吸附法子交換法淀法萃取法濾法等制:進(jìn)一步純化發(fā)酵產(chǎn)物,可采用沉淀、超濾、層析等方法。成品加工:對獲得產(chǎn)物進(jìn)行最后的濃縮、無菌過濾和去熱原、干燥、加穩(wěn)定劑等。37.發(fā)酵的操作方式:1)分批發(fā)酵:先將空罐殺菌,培養(yǎng)基裝入發(fā)酵罐,接種之后進(jìn)行培養(yǎng),在培養(yǎng)過程中,培養(yǎng)基成分減少,微生物增殖,環(huán)境隨時間而變化,是一種非穩(wěn)態(tài)操作法。優(yōu)缺點(diǎn)此法不易染菌但很難采用控制基質(zhì)濃度的方法來增大發(fā)酵生產(chǎn)能力發(fā)過程中,微生物具有典型的生長周期(延滯期、指數(shù)生長期、減速期、穩(wěn)定期、衰亡期在酒精、氨基酸、抗生素生產(chǎn)中。2)連續(xù)發(fā)酵:連續(xù)供給新鮮培養(yǎng)基的同時,將含有微生物和產(chǎn)物的培養(yǎng)液從發(fā)酵罐中連續(xù)放出,叫做連續(xù)培養(yǎng)法。優(yōu)點(diǎn)可維持穩(wěn)定的操作條件有利于微生物的生長代謝率和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定;實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化;減少設(shè)備清洗等非生產(chǎn)時間;滅菌次數(shù)減少,使儀器探頭壽命延長;缺點(diǎn)由是開放系統(tǒng)容造雜菌污染發(fā)酵過程中微生物容易發(fā)生變異;對設(shè)備的技術(shù)要求較高;粘性絲狀菌容易附著在器壁上生長和在發(fā)酵液內(nèi)結(jié)團(tuán)。3)補(bǔ)料分批發(fā)酵:又稱半連續(xù)發(fā)酵,是介于分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵之間的一種發(fā)酵技術(shù),是指在微生物分批發(fā)酵中,以某種方式向培養(yǎng)系統(tǒng)補(bǔ)加一定物料的培養(yǎng)技術(shù);分為兩種類型:單一補(bǔ)料分批發(fā)酵和反復(fù)補(bǔ)料分批發(fā)酵。優(yōu)點(diǎn):補(bǔ)料分批發(fā)酵既可以保證微生物生長的需要,又不造成不利的影響,提高產(chǎn)率。12.發(fā)酵工藝控制溫度通在生物學(xué)范圍內(nèi)每升高10℃長速度就加快一倍所以溫度直接影響其生長和合成酶。微生物可生長的溫度范圍較廣,總體說—℃溫度:如果所培養(yǎng)的微生物能承受稍高一些的溫度進(jìn)行生長和繁殖減少污染雜菌的機(jī)會和夏季培養(yǎng)所需降溫的輔助設(shè)備,因此培養(yǎng)耐高溫的菌種有一定的生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)意義。pH值:影響酶的活性進(jìn)而影響微生物的新陳謝響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的狀態(tài)改變細(xì)胞膜的通透性影響微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的收及代謝產(chǎn)物的排泄響?zhàn)B基中某些組分和種間代謝
產(chǎn)物的離解,從而影響微生物對這些物質(zhì)的利用值同,往往引起菌體代謝過程的不同使代謝產(chǎn)物的質(zhì)量和比例發(fā)生改變pH值還會影響霉菌的形態(tài)。溶解氧的濃度:好氣性菌主要是有氧呼吸或氧化代謝氣菌為厭氣發(fā)酵兼性厭氣菌則兩者兼而有之通氣可以供給大量的氧攪則能使新鮮氣更好地與培養(yǎng)液混合證氧的最大限度溶解并攪拌有利于熱交換養(yǎng)液的溫度一致利營養(yǎng)物質(zhì)和代謝物的分散與種量:種子培養(yǎng)期應(yīng)取菌種的對數(shù)生長期為宜種過嫩或過老不但延長發(fā)酵周期而且會降低產(chǎn)量接量的大小直接影響發(fā)周期量地接入培養(yǎng)成熟的菌種的優(yōu)點(diǎn)以短生長過程的延緩期因縮短了發(fā)酵期,提高了設(shè)備利用率,節(jié)約了發(fā)酵培養(yǎng)的動力消耗,并有利于減少染菌機(jī)會。13.酵設(shè)備分類:微生物種類劃分:好氧發(fā)酵設(shè)和厭氧發(fā)酵設(shè)備;根據(jù)攪拌方式劃分:好氧發(fā)酵設(shè)備又可以分為機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐和通風(fēng)攪拌式發(fā)酵罐義行生物深層培養(yǎng)的設(shè)備。應(yīng)具備的條件:嚴(yán)密的結(jié)構(gòu)、良好的液體混合能力,較高的傳質(zhì)、傳熱速率,同時還應(yīng)具有配套而又可靠的檢測及控制儀表。第五章酶工程酶的分類:氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、水解酶、裂合酶、異構(gòu)酶、連接酶(合成化核酸酶的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn):單體酶、寡聚酶、多酶復(fù)合體多酶復(fù)合體的組成部分輔子蛋白中非蛋白質(zhì)部分它以是無機(jī)離子也可以是有機(jī)化合物。輔酶機(jī)輔因子與酶蛋白結(jié)合松散即為輔酶輔基:有機(jī)輔因子與酶蛋白結(jié)合緊密即為輔基。酶工程:是研究酶的生產(chǎn)和應(yīng)用的一門技術(shù)性學(xué)科,包括酶劑的制備固化、酶的修飾與改造及酶反應(yīng)器等方面的內(nèi)容學(xué)工程學(xué)相互滲透結(jié)合形成的一門新的技術(shù)科學(xué),是酶學(xué)、微生物學(xué)的基本原理與化學(xué)工程學(xué)有機(jī)結(jié)合而產(chǎn)生的邊緣科學(xué)。酶的活性部位結(jié)底物和底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的區(qū)域是整個酶分子相當(dāng)小的部分,它是由可能相隔很遠(yuǎn)的氨基酸殘基形成的三維實(shí)體。酶底物的結(jié)合模型:鎖和鑰匙模型,誘導(dǎo)合模型。酶的催化作用廣義的酸堿催化共價催化、鄰近效應(yīng)及定向效應(yīng):所謂鄰近效應(yīng)就是底物的反應(yīng)基團(tuán)與酶的催化基團(tuán)越靠近反應(yīng)速度越快變形或張力酶的活性中心為疏水區(qū)域酶作為催化劑的顯著特點(diǎn):催化能力;專一性:絕對專一、相對專一;調(diào)節(jié)性:酶濃度的調(diào)節(jié)2激調(diào)節(jié)共價修飾調(diào)節(jié)4.限性蛋白水解作用與酶活力調(diào)控抑劑的調(diào)節(jié)6.反調(diào)節(jié)7.金離子和其他小分子化合物的調(diào)節(jié)酶制作用:概念:能降低酶催化反應(yīng)速度因素。分類:失活作用,抑制作用,去激活作用和阻遏作用。鄰效應(yīng):底物的反應(yīng)基團(tuán)與酶的催化基團(tuán)靠近,其反應(yīng)速度越快。失作用:是指由于一些物理因素和化學(xué)試部分或全部破壞了酶的三維結(jié)構(gòu),導(dǎo)致酶喪失活性。抑作用:是指在酶不變性的情況下,由于需基團(tuán)或活性中心化學(xué)性質(zhì)的改變而引起的酶活性的降低或喪失。去活作用:是指反應(yīng)中去除金屬離子也會起某些酶活性的降低或喪失。阻作用指些因素使酶蛋白的合成減少應(yīng)速度的降低是由于酶分子數(shù)量的減少。12.生物酶的發(fā)酵生產(chǎn):是指在人工控制的條件,有目的地利用微生物培養(yǎng)來生產(chǎn)所需的酶,其技術(shù)包括培養(yǎng)基和發(fā)酵方式的選擇及發(fā)酵條件的控制管理等。13.培養(yǎng)基的組成:碳源、氮、無機(jī)鹽類。
15.酶的分離與純化的影響因1)度:提純操作應(yīng)在低溫下進(jìn)行,以防止蛋白水解酶對酶的降解;)值:在提純過程中一般采用緩沖液作為溶劑,防止過酸或堿3)鹽濃度純程中應(yīng)選用合適濃度的鹽溶液以促進(jìn)蛋白質(zhì)的溶解度過高易性;4)攪拌:劇烈攪拌容易引起蛋白質(zhì)的變性,提純中應(yīng)避免劇烈攪拌和產(chǎn)生泡沫;5)酶液是微生物生長的良好培養(yǎng)基,在提純過程中應(yīng)盡可能防止微生物對酶的破壞。16.制劑的制備:1)碎細(xì)胞:主要針對胞內(nèi)產(chǎn)酶。植物細(xì)胞常用高速組織搗碎機(jī)等,而微生物組織的破碎則有機(jī)械破碎法等)溶劑抽提:大多數(shù)酶蛋白都可用稀酸、稀堿或稀鹽溶液浸泡抽提;3)心分離:主要用于除去發(fā)酵液中的菌體殘渣或抽提過程中生成的沉淀物。)縮:由于抽提液中酶的濃度一般都比較低,必須經(jīng)過進(jìn)一步純化)燥:酶溶液或含水量高的酶制劑即使在低溫下也極其不穩(wěn)定。方法有真空干燥等。酶的純化與精制:醫(yī)藥析測等用酶必須使用精制品因此必要進(jìn)一步進(jìn)行酶的純化與精制酶的純化與精制方法1根分子大小和形狀的分離方法:包括離心分離、差速離心和等密度梯度離心分離、凝膠過濾、透析與超濾等根據(jù)酶子電荷性質(zhì)的分離方法:離子交換層析析焦泳等電聚電泳等根酶分子專一性結(jié)合的分離方法和層析、免疫吸附層析、染料配體親和層析和共價層析根分配系數(shù)的分離方法:雙水相萃取分離(由于生物活性物質(zhì)在兩相中具有不同的分配比,經(jīng)過反復(fù)處理則可達(dá)到分離的目
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