酶工程与发酵工程
现代生物技术
现代生物技术摘要：现代生物技术，主要包括五项技术：基因工程，细胞工程，酶工程，蛋白质工程，发酵工程。
五项技术的应用十分广泛，在人们的生产生活中占有重要地位。
关键词：基因工程细胞工程酶工程蛋白质工程发酵工程应用随着时代的发展，现代生物技术在人们的生活中也越来越重要了。
现代生物技术对解决人类面临的重大问题如：粮食、健康、环境和能源等将开辟广阔的前景，因此越来越为各国政府和企业界所关注，现代生物技术已经与信息、新材料和新能源技术并列成为影响国计民生的四大科学技术支柱，是21世纪高新技术产业的先导。
生物技术(biotechnology),也称生物工程(bioengineering)，指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品的技术。
生物技术是由多个学科综合而成的一门新学科。
主要包括以下5项技术：1.基因工程（gene engineering）2.细胞工程（cell engineering）3.酶工程（enzyme engineering）4.发酵工程（fermentation engineering）5.蛋白质工程（protein engineering ）。
一、基因工程基因工程原称遗传工程。
从狭义上讲，基因工程是指将一种或多种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿遗传并表达出新的性状。
广义的基因工程定义为DNA重组技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。
上游技术指的是外源基因重组、克隆和表达的设计与构建；而下游技术则涉及到含有重组外源基因的生物细胞的大规模培养以及外源基因表达产物的分离纯化过程。
基因工程之所以能够实现，主要有六个原因：1.不同基因具有相同的物质基础；2. 基因是可切割的；3. 基因是可以转移的；4. 多肽和基因之间存在对应关系；5. 遗传密码是通用的；6. 基因可以通过复制把遗传信息传给下一代。
发酵工程与酶工程
1864年7月14日，在法国科学院的报告厅中， 巴斯德演示了他的实验，作了精彩的说明，向世人 证实了细菌不是自然发生的，而是由原来已经存在 的细菌产生的。 巴斯德对肉汤腐败的原因解释是：桌上瓶中的肉 汤，因为空气中的细菌可以进去，几天就腐败了。 而鹅颈瓶中的肉汤虽然与空气相通，但细菌只落在 鹅颈瓶的弯曲处，因此四年都没有腐败！细菌是由 原已存在的细菌产生的。 巴斯德还发现了乳酸菌、酵母菌（真菌的一种）， 提出了保存酒和牛奶的巴氏消毒法以及防止手术感 染的方法，后人称他为“微生物学之父”。 读了这个故事，你对科学的发现有什么新的认识？
抗生素药品（图）
继青霉素之后，又有许多种抗生素陆续被发现，如抵抗结核菌的 链霉素、消炎抗菌的红霉素等。但是，抗生素并不是万能的，不同 的抗生素适于治疗不同的疾病，而且对人体都有一定的副作用。如 果滥用抗生素，不仅不能达到治疗目的，还会杀死人体内有益的细 菌。 在长期使用抗生素过程中，人们还发现原来对疾病有特效的抗生 素多次使用后，变得不那么灵验了。这是怎么回事呢？原来，使用 抗生素后，病菌中那些有抗药性的个体没有被杀死，它们会大量繁 殖，使病菌在总体上产生较强的抗药性。 现在，抗生素的使用范围越来越广泛。除用于医疗外，还被用于 禽畜饲养业，而且常常过量使用。因此，即使你不打针吃药，也可 能通过饮食摄入你不需要的甚至有害的抗生素。 抗生素是人类的一大发明，它使亿万人受益。但是，滥用抗生素 也带来新的问题。读了这篇短文，你对科学、技术和社会的关系有 什么新的认识？
图 5-19 酶传感器工作原理示意图 酶传感器主要由固定化酶膜和变换 器组成：固定化酶膜可以选择性地“识 别”被检测的物质，并且催化被“识别” 出的物质发生化学反应；变换器则把这 一催化反应中底物或产物的变量转换成 电信号，进而通过仪表显示出来。用血 糖快速测试仪化验血糖，具有灵敏度高 和速度快等优点。 酶传感器还可以用于水质监测。例 如，酚是一类对人体有害的化合物，经 常通过炼油和炼焦等工厂的废水排放到 河流和湖泊中。根据测定水中酚含量的 需要，科学家利用固定化多酚氧化酶研 制成多酚氧化酶传感器，这种酶传感器 可惭快速测定出水中质量分数仅有 2× 1O-7的酚。
现代生物技术的核心
现代生物技术的核心
1-现代生物工程技术包括：酶工程，发酵工程，细胞工程，和基因工程（核心）
基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品的遗传技术。
基因工程的作用
基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。
特点：跨物种性；外源基因到另一种不同的生物细胞内进行繁殖。
无性扩增；外源DNA在宿主细胞内可大量扩增和高水平表达。
基因工程最突出的优点是打破了常规育种难以突破的物种之间的界限，可以使原核生物与真核生物之间、动物与植物之间，甚至人与其他生物之间的遗传信息进行重组和转移。
人的基因可以转移到大肠杆菌中表达，细菌的基因可以转移到植物中表达。
人类的遗传病主要可以分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病三大类，其中多基因遗传病中的任一个基因变异都可能会得遗传病，因此同一遗传病的基因变异可能是不同的。
基因治疗是指用正常基因取代或修补病人细胞中有缺陷的基因，以纠正或补偿因基因缺陷和异常引起的疾病，达到治疗目的。
基因诊断的基本原理是DNA分子杂交，指用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测样本上的遗传信息，从而达到检测疾病的目的。
基因探针是一段带有标记的，与待测基因有关的核酸序列，而各种病毒的核酸序列各不相同。
因此一种基因探针只能检测水体中的一种病毒。
发酵神题
填空题第一章1. 按微生物生长代谢需氧情况，发酵可分为需氧和厌氧两大类。
2. 发酵工艺的主要过程包括菌种选育及管理、培养基制备种子扩培发酵过程控制发酵产物纯化3. 工业发酵的发展经历了以下几个阶段：天然发酵阶段、纯培养技术的建立、通气搅拌发酵技术的建立、代谢控制发酵技术的建立、开拓新型发酵原料时期、基因工程段。
4. 利用微生物生产单细胞蛋白（SCP）的优点有生长繁殖迅速、营养价值高、原材料来源广泛。
第二章1. 微生物育种包括自然选育、杂交育种、诱变育种和分子育种育种。
2.人们发现某些经紫外照射过的放线菌孢子，如果在可见光下培养时，存活数显然大于在黑暗中培养的同一样品。
这种现象称为光复活作用。
3.微生物细胞经过延迟期进入对数生长期。
菌体开始生长繁殖，生长速度迅速增加，达到对数并保持相当长的时间。
细胞数目以对数增加。
4.自发突变的频率较低，如果通过诱变处理就可以大大提高菌种的突变频率，这种方法称为诱变育种。
5.保藏菌种的方法有低温保藏法，液体石蜡保藏法, 沙土保藏法。
6.工业发酵常见的微生物有细菌，酵母，霉菌，放线菌。
7.获得纯种分离的方法有：划线分离法、稀释分离法、组织分离法等方法。
8.通常，放线菌最适pH值的范围为7.0-7.2，酵母菌的最适pH范围为6.0-6.5，霉菌的最适pH 范围是6.0-6.5。
9. 筛选新菌种的具体步骤大体可分为采样、增殖培养、纯种分离、发酵试验、性能测定等。
第三章1．工业培养基按用途分可分为孢子培养基, 种子培养基和发酵培养基三种类型。
2. 培养中速效碳是指葡萄糖，速效氮是指无机氮。
3.工业发酵培养基的成分有碳源、氮源、水以及生长因子，无机盐，前体。
4. 碳源物对微生物的功能是生长原料、能源_，微生物可用的碳源物质主要有_糖类、脂肪、有机酸、醇、碳氢化合物_等。
5. 微生物利用的氮源物质主要有_黄豆粉、玉米浆、蛋白胨，尿素、硫酸铵_等。
6. 生长因子主要包括维生素、氨基酸和嘌呤。
生物发酵工程与酶工程的研究进展
生物发酵工程与酶工程的研究进展生物发酵工程和酶工程是生物技术领域中的两个重要分支，它们在工业生产、医药研发、环境治理等方面发挥着重要作用。
本文将分析近年来这两个领域的研究进展。
一、生物发酵工程的研究进展生物发酵工程是指将微生物、细胞或其代谢产物应用于工业、农业、环保等领域的生产过程。
其主要研究内容包括发酵微生物的筛选、培养和代谢调控等方面。
近年来，生物发酵工程在产业升级、绿色化生产等方面取得了许多进展。
1. 发酵菌株的筛选和基因改造发酵菌株的选择是发酵工程成功的关键之一。
近年来，基于高通量筛选技术的发酵菌株选择方法得到了广泛应用。
同时，通过基因工程技术对微生物代谢通路进行调控，提高产物水平，同时减少废物排放，实现了绿色化生产。
例如，人工合成新酶、构建复合菌群等技术手段已经成为生物发酵工程研究的新热点。
2. 发酵条件的优化和控制发酵条件的优化和控制是提高发酵产物水平和改善发酵过程稳定性的关键措施。
近年来，基于机器学习、人工智能的优化算法得到了广泛应用。
同时，利用传感器和自动控制技术，可以实现对发酵过程的实时监测和控制，提高发酵的产出率和产品质量。
3. 应用范围的拓展生物发酵工程在食品、饮料、医药等领域的应用已经非常广泛，但这些领域的发酵产物不可避免会涉及到一些争议，如转基因食品的安全性等。
因此，近年来研究人员还在考虑如何将发酵工艺应用于化妆品、纺织品和生物燃料等领域，以拓展其应用范围。
二、酶工程的研究进展酶工程是指利用酶催化剂的特异性和高效性进行生物反应，以解决工业、医药等领域中的问题。
酶催化反应本身是非常简单高效的，近年来，研究人员通过基因工程和生物化学手段进一步提高了酶的活性、特异性和稳定性。
1. 酶催化反应的优化酶催化反应通常是以环境温和、反应速度快、副反应少等优势著称的。
近年来，研究人员通过基因工程和蛋白工程技术，对酶的催化活性和特异性进行了进一步提高。
同时，通过对酶结构的解析和模拟，也能够更好地预测反应产物的结构和性质。
(同等学力加试) 发酵工程专业 酶工程
湖南师范大学硕士研究生入学考试自命题考试大纲考试科目名称：酶工程一、考试形式与试卷结构1)试卷成绩及考试时间百分制满分为100分，考试时间为180分钟。
2)答题方式答题方式为闭卷、笔试。
3)题型结构命题的指导思想和原则本大纲各章所提到的考核内容和考核目标都是考核内容。
试题覆盖到章，适当突出重点，试题内容不超纲。
试卷中试题比例一般为识记占20%，理解占35%，应用占45%。
反映不同难易度的试题比例一般为易占20%，较易占30%，较难占30%，难占20%。
试题类型一般为：填空、名词解释、单项选择、判断改正、简答题、问答题等。
考试采用闭卷笔试，考试时间为150分钟，采用百分制评分，60分及格。
题目类型（1）单选题（在本题的每一小题的备选答案中，只有一个答案是正确的，请把你认为正确答案的题号，填入题干的括号内。
多选不给分。
每题1分，共7分）。
（2）填空题（每空1分，共11分）。
（3）判断题（下列各题，你认为正确的，请在题干的括号内打“√”。
错的打“×”。
每题1分，共7分）。
（4）名词解释题（每题3分，共15分）。
（5）简答题（每题5分，共20分）。
（6）论证题（每题10分，共20分）。
（7）计算题（每题10分，共20分）。
各类题目的特点及考试的目的（1）单选题。
是从一个问题的若干个答案中选出正确的答案。
这类题目是把正确答案与相近的答案或似是而非的答案并列，它具有简单、明确、客观的特点。
它是既容易得分，又容易丢分的题目。
这类题不需要学生在复习时死记硬背，但对基本结论要理解准确。
用这类题目进行考试的目的，主要是考查学生对基本知识理解的准确程度。
（2）填空题。
一般来说有填写内容较少，而且十分准确，并具有答案的唯一性特点。
这是比较容易得分的题目。
所填写的内容多半是一些基本原理的结论、条件；名词概念的简单解释；表示一定意义的公式、字母；客观规律等。
用这类题目进行考试的目的，主要是考查学生对一些最基本的知识能否做到少而精地理解、掌握和记忆。
热点四：微生物代谢与发酵工程、酶工程
热点四：微生物代谢与发酵工程、酶工程●考点提示本章内容较零散，但与生物工程、环境问题联系最紧密，应用最广泛。
在高考考查能力方面，可将本节内容与本学科前沿和新发展领域，结合生产生活实际创设一些新的问题情境来出题。
本章热点关注的问题有：微生物与环境污染的净化；发酵工程与工业化生产；发酵工程与生物工程之间的联系；微生物种群生长曲线与生态学等内容。
本章的命题趋势：一方面，环境问题在本章较易结合微生物的结构、代谢特点创设新情境，考查学生对微生物在环保方面的应用；另一方面，本章的发酵工程和酶工程是生物工程的下游处理技术，基因工程、细胞工程的研究成果，大多需要通过它们来实现产业化，将整个生物工程综合起来，可以创设新的问题情境，并能更多的将环保、生产、医药等方面融合起来。
●试题点拨理清本章与其他章节的联系。
基因工程所需的供体、受体及工具酶等大都需要由微生物来承担或生产。
因此，本章有关细菌、病毒的结构和繁殖的内容，与第三章的内容有密切联系。
第三章《遗传与基因工程》中有关原核生物基因表达的调控，是学习酶合成的调节的知识基础。
一方面，菌种遗传特性的定向改造，必须要用细胞工程的方法，另一方面，细胞工程和基因工程的研究成果，大多要通过发酵工程和酶工程，才能发挥出社会效益和经济效益。
因此，四大生物工程的内容是相互交叉、密切相关的。
微生物类群和生物代谢的知识点较零乱，但在复习时应联系必修教材的生物体的结构和生物体新陈代谢相关的知识融会贯通。
对微生物类群可列表归类。
发酵工程建立在微生物类群和微生物代谢相关知识上。
复习过程中应将理论知识应用在分析发酵工程的应用这部分内容上。
●试题全解第Ⅰ卷（选择题共70分）一、单项选择题（本大题共26小题，每小题2分，共52分。
每小题只有一个选项符合题意）1．下列生物属于微生物的是（）①细菌②高等动物③放线菌④高等植物⑤病毒A．①②③B．①③④C．②③⑤D．①③⑤【解析】微生物所包含的类群十分庞杂，在目前已经知道的大约10万种微生物中，既包括没有细胞结构的病毒等，又包括原核生物界、真菌界以及原生生物界的生物。
生物反应工程知识点总结
生物反应工程知识点总结生物反应工程是一门交叉学科，结合了生物学、化学工程和生物化学等多个学科的知识，旨在利用微生物、酶和其他生物体系进行生产、治疗和环境保护等方面的工程应用。
生物反应工程在农业、食品工业、医药、环保等领域具有广泛的应用价值。
本文将围绕生物反应工程的基本概念、发展历程、相关技术和应用领域等方面进行总结。
一、基本概念1.生物反应生物反应是生物体在特定条件下对外界刺激产生的一系列生化反应的总称。
生物反应包括呼吸、发酵、光合作用等，这些反应都是生物体为了维持生命活动而进行的基本生化过程。
2.生物反应工程生物反应工程是利用生物体系进行生产、治疗和环境保护等方面的工程应用的学科。
它主要研究生物反应的基本原理、工程方法和技术手段，旨在发展出高效、经济、环保的生化工艺和技术。
3.微生物微生物是一类单细胞生物，包括细菌、真菌、藻类等。
它们在生物反应工程中扮演着重要的角色，可以用于生产酶、抗生素、酒精等化学品，也可以用于处理废水、废气和固体废弃物。
4.酶酶是生物反应中的一种催化剂，可以促进生化反应的进行，具有高效、特异性和温和的特点。
在生物反应工程中，酶的应用范围非常广泛，如制糖、酿酒、生物柴油生产等方面都有重要应用。
二、发展历程生物反应工程作为一个新兴的交叉学科，其发展经历了以下几个阶段：1.早期阶段生物反应工程的萌芽可以追溯到19世纪末20世纪初。
当时，人们开始意识到微生物在发酵过程中的重要作用，并开始尝试利用微生物制备酒精、乳酸和醋等产品。
2.发展阶段20世纪50年代后，随着生物技术的发展，生物反应工程逐渐形成了自己的理论体系和技术手段。
在这一阶段，人们开发了大量的酶工程和发酵工程技术，并将其应用于制药、食品、农业等领域。
3.成熟阶段近年来，随着基因工程、蛋白工程等技术的不断进步，生物反应工程进入了一个快速发展的阶段。
人们可以通过改变微生物菌种的遗传信息，使其具有更高的产酶性能，从而实现高效生产。
[现代生物制药技术题库] 填空题
![[现代生物制药技术题库] 填空题](https://img.taocdn.com/s3/m/2a864e50f705cc1754270903.png)
三.填空1.生物技术包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程四个方面。
2.基因工程和细胞工程是生物披术的核心基础，酶工程和发酵工程是生物技术产业化及大规模生产的关键环节。
3.双水相体系基本上可分为两大类：高聚物／高聚物体系和高聚物／低分子物质体系。
4.湿物料中的水分，一般来说可简单地分成两类，结合水分属于物料的组成部分，与物料的结合力强，非结合水分包括物料表面的吸附水分、溶胀水分等。
5.目前，氨基酸的生产方法有四种蛋白质水解法、发酵法、酶合成法和化学合成法。
6.按临床用途分类，生物药物可分为预防药物、诊断药物和治疗药物及其他生物医药用品。
7.悬浮液的固一液分离是生化产品生产过程中的重要操作之一，其分离方法主要是过滤和离心，其中过滤方式有滤饼过滤和深层过滤。
8.分离极性强的成分，宜选用活性低的吸附剂，用极性溶剂做洗脱剂，分离极性弱的成分，宜选用活性高的吸附剂，用弱极性溶剂做洗脱剂。
9.超临界流体的溶解能力受其密度控制，可以通过临界温度或临界压力的变化来改变，可分为三种典型类型：等温法、等压法和吸附法。
10.微生物制药以抗生素生产最为典型，最早发酵生产的此类药物是青霉素。
11.根据操作方式和目的的不同，色谱法可分为分析型色谱和制备型色谱两类。
12.目前工业上常用的凝胶主要有交联葡聚糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶和琼脂糖凝胶等。
13.用枸橼酸钠和葡萄糖作抗凝剂使临床可以常规输血。
14.亚麻酸又名十八碳三烯酸或维生素F，具有降压、抑制血小板凝聚及抑制血栓的形成、抗脂质过氧化、降血脂、降胆固醇、抑制溃疡及胃出血、增加胰岛素分泌以及抗癌等作用。
15.血浆蛋白成分中主要是白蛋白和免疫球蛋白，还有百余种小量和微量的蛋白质、多肽成分。
16.银耳多糖与硫酸铁生成配合物后，成为对红细胞膜无损伤的补铁剂。
绿茶叶子中含的茶多糖，与铈结合后，对质粒DNA有一定的裂解作用。
17.多糖改性后可能得到新的活性或增强原有活性。
羧甲基化可增强抗肿瘤活性，硫酸酯化可增强抗病毒活性。
第四节 酶工程简介
第四节酶工程简介你用过加酶洗衣粉吗？同一般的洗衣粉相比，加酶洗衣粉中含有蛋白酶和脂肪酶等多种通过微生物生产出来的酶，因此，去除汗渍、奶渍和油污的能力比较强。
我们知道，酶作为一类具有生物催化作用的有机物，是在活细胞内产生的。
那么，人们是怎样通过活细胞获得这些酶并且在生产和生活中使用这些酶的呢？这些都是通过酶工程来实现的。
酶工程是指将酶所具有的生物催化功能，借助工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。
概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和应用两方面组成的。
酶制剂的生产活细胞产生的酶都是水溶性的，人们需要根据不同的使用目的将这些酶制成一定的剂型。
所以说，酶制剂是指含有酶的制品。
酶制剂的剂型可以分为液体和固体两大类。
例如，加酶洗衣粉中的蛋白酶和脂肪酶等，就是颗粒状的固体酶制剂。
酶制剂的生产包括酶的生产、提取、分离纯化和固定化等。
酶的生产、提取和分离纯化酶普遍存在于动物、植物和微生物的体内。
人们最早是从动植物的器官和组织中提取酶的。
例如，从胰脏中提取蛋白酶，从麦芽中提取淀粉酶。
随着酶工程日益广泛的应用，现在，生产酶制剂所需要的酶大都来自微生物，这是因为同植物和动物相比，微生物具有容易培养、繁殖速度快和便于进行大规模生产等优点。
人们提供必要的条件，利用微生物发酵来生产酶的过程，叫做酶的生产。
微生物发酵产生的酶种类很多，但是每种酶在细胞培养液中的浓度都很低，因此需要提取。
根据酶在生物体内存在的部位，可以将酶分为两类：一类是存在于活细胞内的酶，叫做胞内酶；另一类是分泌到细胞外的酶，叫做胞外酶。
胞外酶可以直接从细胞培养液中提取，胞内酶则需要将细胞破碎，然后进行提取。
提取液中含有多种酶细胞的代谢产物和细胞碎片等。
为了从提取液中获得所需要的某一种酶，必须将提取液中其他的物质分离，这叫做酶的分离纯化。
经过分离纯化后得到的酶，活性不能降低，因此，分离纯化必须在适宜的条件下进行。
酶的种类很多，不同的酶需要不同的分离纯化方法。
[现代生物制药技术题库] 判断题
![[现代生物制药技术题库] 判断题](https://img.taocdn.com/s3/m/5975d47e26fff705cd170a03.png)
1.基因工程、细胞工程是生物技术的核心基础。
答案：对2.酶工程和发酵工程是生物技术产业化及大规模生产的关键环节。
答案：对3.基因工程.细胞工程是生物技术产业化及大规模生产的关键环节。
答案：错4.酶工程和发酵工程是生物技术的核心基础。
答案：错5.生物制药技术的核心特征是生化反应。
答案：错6.生物药物包括从动物、植物、微生物等生物体中制取的各种天然生物活性物质，以及人工合成或半合成的天然物质类似物。
答案：对7.生物药物包括从动物.植物.微生物等生物体中制取的各种天然生物活性物质，不包括人工合成或半合成的天然物质类似物。
答案：错8.中国科学家参与了“人类基因组计划”。
答案：对9.胰岛素是预防药物。
答案：错10.H5N1疫苗是预防药物。
答案：对11. 反复冻融将细胞破碎的方法是细胞破碎中的化学法。
答案：错12. 使用表面活性剂将细胞破碎的方法是细胞破碎中的物理法。
答案：错13.双水相萃取可用于醇类、脂肪族羧酸、氨基酸、抗生素、维生素等生物小分子的分离与纯化。
答案：错14.溶剂萃取技术可分离蛋白质和多肽，包括许多酶的分离纯化。
答案：错15.蛋白质分子结合阳离子，p I值降低。
答案：错16.蛋白质分子结合阴离子，p I值升高。
答案：错17.蛋白质分子结合阳离子，p I值升高。
答案：对18.蛋白质分子结合阴离子，p I值降低。
答案：对19.凝胶色谱分离操作中，各个组分按分子从大到小的顺序依次流出。
答案：对20.凝胶色谱分离操作中，各个组分按分子从小到大的顺序依次流出。
答案：错21.平衡水分能够用一般干燥法去除。
答案：错22.自由水分能够用一般干燥法去除。
答案：对23.利用固定相的配基与生物分子间的特异性分离色谱是离子交换色谱。
答案：错24.纯RNA溶液的A260 /A280值为1.8。
答案：错25.冷冻干燥将冰升华直接变为汽，达到脱水的目的。
答案：对26.枸橼酸钠常用于红细胞沉降率的测定，也可用于凝血因子的检测。
人教版高中生物选修发酵工程
发酵工程一、考点内容全解（一）本讲考点是什么？1．发酵工程、酶工程简介，及四大生物工程间的关系人们按照自己的愿望改造物种采用基因工程或细胞工程的方法，而基因工程和细胞工程的研究成果，目前大多需要通过发酵工程、酶工程来实现产业化。
基因工程、细胞工程和发酵工程中所需要的酶，往往通过酶工程来获得；酶工程中酶的生产，一般要通过微生物发酵的方法来进行。
图示如下：（二）考点例析[例1]用来治疗糖尿病的胰岛素，过去主要靠从动物体器官、组织中提取，但因受原料限制，无法推广。
现在，可以用发酵工程的方法来生产胰岛素。
若用大肠杆菌发酵来生产胰岛素，并结合基因工程，写出其生产过程：（1）构建转入人胰岛素基因的工程菌。
①提取目的基因：用胰岛素基因探针从人的胰岛细胞中获取，再用法制备人的胰岛细胞目的基因。
②目的基因与运载体结合：从大肠杆菌的细胞中提取，并用酶切割质粒，使其露出。
用同一种酶切割目的基因使其产生相同的，再将目的基因插人质粒切口处，加入适量的酶，这样就形成了一个和的重组DNA。
③将目的基因导人受体细胞：将大肠杆菌用处理，以增大的通透性，让重组DNA进人大肠杆菌体内。
④目的基因的检测和表达：在用一定的方法检测出目的基因已导人大肠杆菌细胞内，并后，再对该种大肠杆菌扩大培养。
（2）发酵生产。
如图为发酵罐，回答：（括号中填数字如[1]）①配制适合大肠杆菌的培养基，调整，然后对培养基进行处理并装入发酵罐，将上述大肠杆菌接种于发酵罐发酵②若经检测若发现放料口排出的旧培养基中微生物细胞形态多样，甚至出现畸形，则此时微生物的生长处于期，加料口[ ]添加新培养基的速度应该适当，并从[ ]以适当速度通入③若该装置阶段发酵的目的是为扩大培养生产酵母菌菌种，则应尽可能延长期，采取的主要措施为：加料口放料的速度都，通人的无菌空气成分中应，搅拌的速度适当④影响发酵过程中温度变化的因素是⑤发酵过程中pH变化的原因是⑥搅拌器搅拌的作用是（3）发酵完毕后，从培养基中并胰岛素，经过一定的加工成为药用胰岛素，经合格后，可投入使用。
基因工程细胞工程酶工程发酵工程
基因工程细胞工程酶工程发酵工程
基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程是现代生物技术领域中的重要分支。
在这些领域中，科学家们利用生物学、化学、物理学等多学科知识，通过对生物体的基因、细胞、酶和发酵过程进行改造和优化，来生产出更多、更好、更适合人类需求的生物制品。
基因工程是一种通过改变生物体的遗传信息，从而使其具有新的性状或改善原有性状的技术。
科学家们通常会使用DNA重组技术，将不同来源的基因组合起来，来创造出新的生物体或改善现有的生物体性状。
基因工程的应用涉及生物医学、农业、食品工业等多个领域，例如，利用基因工程技术可以生产更多的粮食、更安全的食品、更有效的药物等。
细胞工程是指通过对细胞进行调控、改造和优化，来使其具有更强的生产能力或更好的性状。
科学家们通常会利用细胞培养技术，来大规模地培养细胞，并通过对细胞的生长环境、代谢途径进行调控，进而实现对细胞生产过程的控制。
细胞工程在制药、化妆品等领域得到广泛应用。
酶工程是一种利用酶催化技术，来生产各种化学物质的技术。
科学家们通常会通过改变酶的结构和功能，来使其适应各种反应条件，并提高催化效率。
酶工程广泛应用于制药、食品、化工等领域。
发酵工程是一种利用微生物进行生物转化的技术。
科学家们通常会对微生物进行筛选、培养，并通过调控微生物的代谢途径和环境条件，来提高微生物的生产能力。
发酵工程广泛应用于制药、食品、化
工等领域。
总之，基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程是生物技术领域中的重要分支，它们为制备更多、更好、更适合人类需求的生物制品提供了强有力的支持。
第四章 发酵工程及酶工程
病毒繁殖
病毒粒子并无个体的生长过程，而只有其两种基本成分 的合成和装配，即： 核酸复制+蛋白质合成核蛋白（病毒粒子）
噬菌体的增殖一般可分五个阶段，即 1) 吸附 2) 注入核酸 3) 合成核酸和蛋白质 4) 装配 5) 释放
方式：复制增殖
艾 滋 病 毒 侵 染
朊病毒（蛋白质病毒）
• 朊病毒（Prion）：存在于正常脑神经细胞 中称为细胞型粒子蛋白（ PrPc ）。正常的 PrPc螺旋，在致病的PrPsc变成折叠结构。 并且不溶于水，能抗蛋白酶的水解。感染 性蛋白粒子。（羊搔痒病、疯牛病、人的 库鲁病、克雅氏病） 类病毒：只有裸露的RNA，没有蛋白质外壳。 (马铃薯纺锤形块茎病）
构成微生物细胞组成 作为酶的组成成分 无机盐
调节和维持细胞的渗透压 作能源
几种微生物所需的生长因子
微生物种类 肠膜乳状杆菌 生长因子 胱氨酸 需要量 5 μg
白喉棒杆菌
阿拉伯聚糖乳杆菌
β-丙氨酸
泛酸
1.5μg
0-4μg 0.02μg
破伤风梭状芽孢杆菌 尿嘧啶
粪链球菌
干酪乳杆菌
叶酸
生物素
200μg
1μg
生长因子：微生物生长不可缺少的微量有机物 种类：各种维生素、氨基酸、碱基等 来源：酵母膏、蛋白胨、动植物组织提取液
功能：酶、核酸的组成成分
微生物生长必需物质 二、微生物的营养类型
营养类型
能源
氢的供体
基本碳源
微生物举例 蓝细菌，绿 硫细菌，藻 类
光能自养型 光
无机物
二氧化碳
光能异养型 光
有机物
酶活性的调节
酶的活性 反馈性调节
间接、缓慢
避免物质和能 量的浪费
酶工程与发酵工程
对酶进行改造和修饰也是酶工程的一项重要内容。 酶的作用力虽然很强，尤其是被固定起来之后，力量就更大了，但并不是所有的酶制 剂都适合固定化的，即使是用于固定化的天然酶，其活性也往往不能满足人们的要求， 需要改变其某些性质、提高其活性，以便更好地发挥其催化功能。 于是，酶分子修饰和改造的任务就被提出来了。 一般来说，科学家们是通过对酶蛋白分子的主链进行“切割”、“剪切”以及在侧链 上进行化学修饰来达到改造酶分子的目的的。被修饰、改造的酶分子，无论是物化性 质，还是生物活性都得到了改善，甚至被赋予了新的功能。 人工设计和合成具有生物活性的非天然大分子物质，是科学家们共同努力 的目标。 图为胰蛋白酶和一个特异性搞体被切去而现露出蛋白制主链（蓝色）
酶工程，又称蛋白质工程学，是指工业上有目的的设置一 定的反 应器和反应条件，利用酶的催化功能，在一定条件下催化 化学反 应，生产微生物细胞，动植物细胞，细胞器等在一 定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工 程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门 科学技术。它包括酶制剂的制备，酶的固定化，酶的修饰与改 造及酶反应器等方面内容。酶工程的应用，主要集中于食品工 业，轻工业以及医药工业中。
酶工程 —— 制备方法基因制取
在生物体内找到了某种有用的酶，即使含量再低，应用基因重组技术，通过基因扩增 与增强表达，就可能建立高效表达特定酶制剂的基因工程菌或基因工程细胞了。把基 因工程菌或基因工程细胞固定起来，就可构建成新一代的生物催化剂——固定化工程 菌或固定化工程细胞了。人们也把这种新型的生物催化剂称为基因工程酶制剂。 新一代基因工程酶制剂的开发研制，无疑是使酶工程如虎添翼。固定化基因工程菌、 基因工程细胞技术将使酶的威力发挥得更出色，科学家们预言，如果把相关的技术与 连续生物反应器巧妙结合起来，将导致整个发酵工业和化学合成工业的根本性变革。
高二生物发酵工程和酶工程简介一周强化新人教版
高二生物发酵工程和酶工程简介一周强化一、一周知识概述二、重点知识归纳及讲解（一）理解发酵工程概念：利用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的新技术。
（二）（三）（四）固定化酶固定化酶是指限制在一定的空间范围内，可以反复使用的酶制剂。
它是20世纪60年代后期研制成功并应用到生产中的。
固定化酶的研制成功，有力地促进了酶工程的发展，因为固定化酶的使用，使催化反应的产物中没有酶的残留，因此保证了产物的纯度，并且固定化酶回收后还可以再次利用，降低了生产成本。
20世纪70年代，科学家又研制成固定化细胞，直接固定那些含有所需胞内酶的细胞来催化化学反应。
（五）发酵工程生产产品的流程：发酵工程生产产品的流程可以用图示表示如下：以上述图示为线索，能较好地理解和掌握本节的各部分内容。
三、难点知识剖析（一）发酵工程与发酵1、理解发酵工程概念时，注意与发酵概念的区别。
发酵是个过程，是通过微生物培养大量生产各种代谢产物的过程，而发酵工程是一种生物技术，采用现代工程技术手段，人工控制环境条件，进行大规模的发酵生产，所以发酵工程是应用于发酵过程中的一种生物技术。
发酵工程这种生产技术的应用给传统的发酵业带来了很大的变化。
因此，应用现代工程技术手段及人工控制环境条件等在概念理解时要特别注意，不要死记硬背概念。
2、对发酵工程内容的掌握，从谷氨酸发酵的实例出发，归纳出发酵工程的具体内容。
对每一内容采取的措施都明白原因，并要抓住中收环节——发酵过程所需要的条件，去理解发酵过程中及时检测温度、pH、溶氧、营养成分等的必要性。
（二）生物工程各分支领域之间的关系1、生物工程的分支领域包括基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程，它们之间存在着交叉渗透现象。
其具体表现有：（1）基因工程和细胞工程的研究成果，目前大多需要通过发酵工程和酶工程来实现产业化；（2）基因工程、细胞工程和发酵工程中所需要的酶，往往通过酶工程来获得；（3）酶工程中酶的生产，一般要通过微生物发酵的方法来进行。
酶工程与发酵工程-复习
一、名词解释1、酶工程：是利用酶的催化作用进行物质转化的技术，是将酶学理论与化工技术结合而形成的新技术，是借助工程学手段利用酶或细胞、细胞器的特定功能提供产品的一门科学。
2、固定化酶：通过物理或化学的方法，将酶束缚于水不溶载体上，或将酶束缚于一定的空间内，限制酶分子的自由流动，但能使酶发挥催化作用，反应后的酶可以回收重复使用。
3、固定化细胞：就是被限制自由移动的细胞，即细胞受到物理化学等因素约束或限制在一定的空间界限内，但细胞仍保留催化活性并具有能被反复或连续使用的活力。
4、盐溶与盐析：大多数蛋白类酶都溶于水，而且在低浓度的盐存在的条件下，酶的溶解度随盐浓度的升高而增加，这称为盐溶现象。
在盐浓度达到某一界限后，酶的溶解度随盐浓度升高而降低，这称为盐析现象。
5、产酶动力学：主要研究发酵过程中细胞产酶速率以及各种因素对产酶速率的影响规律，产酶动力学可以从整个发酵系统着眼，研究群体细胞的产酶速率以及其影响因素，称为宏观产酶动力学，也可以从细胞内部着眼，研究细胞中酶合成速率及其影响因素，谓之微观产酶动力学。
6、交联法：就是用双功能或多功能试剂使酶与酶或微生物与微生物细胞之间交联的固定化方法。
7、别构酶：调节物与酶分子的调节中心结合后，引起酶分子的构象发生变化，从而改变催化中心对底物的亲和力，这种影响被称为别构效应，具有别构效应的酶叫别构酶。
8、诱导酶：有些酶在通常的情况下不合成或很少合成，当加入诱导物后就会大量合成，这样的酶叫诱导酶。
9、酶生物合成中的转录与翻译：酶合成中的转录是指以核苷三磷酸为底物，以DNA链为模板，在RNA聚合酶的作用下合成RNA分子。
酶合成中的翻译是指以氨基酸为底物，以mRNA为模板，在酶和辅助因子的共同作用下合成蛋白质的多肽链。
10、反相胶团：是由两性化合物在占优势的有机相中形成的结构有序的多分子聚集体。
反相胶团不仅可以保护酶，还能提高酶活力，改变酶的专一性。
11、酶的失活：酶的失活则是指酶的自身活性受损（包括辅酶、金属离子受损），失去了与底物结合的能力。
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发 展 阶 段
手工加工
发酵工程发源于家庭或作坊式的发酵制作（农产手工加工）， 后来借鉴于化学工程实现了工业化生产（近代发酵工程），最 后返璞归真以微生物生命活动为中心研究、设计和指导工业发 酵生产（现代发酵工程），跨入生物工程的行列。
近代发酵
原始的手工作坊式的发酵制作凭借祖先传下来的技巧和经验生 产发酵产品，体力劳动繁重，生产规模受到限制，难以实现工 业化的生产。于是，发酵界的前人首先求教于化学和化学工程， 向农业化学和化学工程学习，对发酵生产工艺进行了规范，用 泵和管道等输送方式替代了肩挑手提的人力搬运，以机器生产 代替了手工操作，把作坊式的发酵生产成功地推上了工业化生 产的水平。发酵生产与化学和化学工程的结合促成了发酵生产 的第一次飞跃。
酶工程 —— 制备方法基因制取
在生物体内找到了某种有用的酶，即使含量再低，应用基因重组技术，通过基因扩增 与增强表达，就可能建立高效表达特定酶制剂的基因工程菌或基因工程细胞了。把基 因工程菌或基因工程细胞固定起来，就可构建成新一代的生物催化剂——固定化工程 菌或固定化工程细胞了。人们也把这种新型的生物催化剂称为基因工程酶制剂。 新一代基因工程酶制剂的开发研制，无疑是使酶工程如虎添翼。固定化基因工程菌、 基因工程细胞技术将使酶的威力发挥得更出色，科学家们预言，如果把相关的技术与 连续生物反应器巧妙结合起来，将导致整个发酵工业和化学合成工业的根本性变革。
现代发酵
发 展 阶 段
通过发酵工业化生产的几十年实践，人们逐步认识到发 酵发酵工业过程是一个随着时间变化的（时变的）、非 线性的、多变量输入和输出的动态的生物学过程，按照 化学工程的模式来处理发酵工业生产（特别是大规模生 产）的问题，往往难以收到预期的效果。从化学工程的 角度来看，发酵罐也就是生产原料发酵的反应器，发酵 罐中培养的微生物细胞只是一种催化剂，按化学工程的 正统思维，微生物当然难以发挥其生命特有的生产潜力。 于是，追溯到作坊式的发酵生产技术的生物学内核（微 生物），返璞归真而对发酵工程的属性有了新的认识。 发酵工程的生物学属性的认定，使发酵工程的发展有了 明确的方向，发酵工程进入了生物工程的范畴。
酶工程，又称蛋白质工程学，是指工业上有目的的设置一 定的反 应器和反应条件，利用酶的催化功能，在一定条件下催化 化学反 应，生产人类需要的产品或服务于其它目的的一门应用技 术。
பைடு நூலகம்
酶工程就是将酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器等在一 定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工 程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门 科学技术。它包括酶制剂的制备，酶的固定化，酶的修饰与改 造及酶反应器等方面内容。酶工程的应用，主要集中于食品工 业，轻工业以及医药工业中。
发酵工程
发酵工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些 特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于 工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选 育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产 品的分离提纯等方面。
发酵工程的一般过程
现代意义上的发酵工程是一个由多学科交叉、融合而形成的技 术性和应用性较强的开放性的学科。发酵工程经历了“农产手 工加工——近代发酵工程——现代发酵工程”三个发展阶段。
对酶进行改造和修饰也是酶工程的一项重要内容。 酶的作用力虽然很强，尤其是被固定起来之后，力量就更大了，但并不是所有的酶制 剂都适合固定化的，即使是用于固定化的天然酶，其活性也往往不能满足人们的要求， 需要改变其某些性质、提高其活性，以便更好地发挥其催化功能。 于是，酶分子修饰和改造的任务就被提出来了。 一般来说，科学家们是通过对酶蛋白分子的主链进行“切割”、“剪切”以及在侧链 上进行化学修饰来达到改造酶分子的目的的。被修饰、改造的酶分子，无论是物化性 质，还是生物活性都得到了改善，甚至被赋予了新的功能。 人工设计和合成具有生物活性的非天然大分子物质，是科学家们共同努力 的目标。 图为胰蛋白酶和一个特异性搞体被切去而现露出蛋白制主链（蓝色）
发酵工程生产产品的流程：
发酵工程生产产品的流程可以用图示表示如下：
从自然界分离的菌种
诱变育种
基因工程
细胞工程
生产用菌种 微生物菌种 产品 代谢产物 分离 提纯 扩大培养 接种
原料 培养基配制 灭菌
发酵罐，发酵条件控制