生物工艺学名词解释
生物工艺学资料
绪论生物技术是应用自然科学及工程学原理，依靠生物作用剂（biological agents) 的作用将物料进行加工以提供产品或社会服务的技术。
----国际经合组织（IECDO）第二章菌种选育工业化菌种的要求1.能够利用廉价的原料，简单的培养基2.菌的生长温度应选择温度高约40℃的菌种3有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强4产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病菌无关）5遗传性能要相对稳定6不易感染其他微生物或噬菌体7菌对所采用生产设备和生产过程的适应性8菌的产物得率和产物在培养液中的浓度要高9易于分离提取工业菌种改良的思路(1)解除或绕过代谢途径中的限速步骤(2)改变代谢途径，减少无用副产品的生成以及提高菌种对高浓度的有潜在毒性的底物、前体或产品的耐受力3)增加前体物的浓度(4)消除代谢产品的反馈抑制。
如诱导代谢产品的结构类似物抗性(5)改进菌种(6)抑制或消除产品分解酶外泌产品的能力如何从自然界中筛选高产菌株？目的：高效地获取一株高产目的产物的微生物大体可分为：查资料采样、增殖、纯化、筛选和性能测定⏹1采样：（以采集土壤为主）一般园田土和耕作过的沼泽土中，以细菌和放线菌为主；富含碳水化合物的土壤和沼泽地中，酵母和霉菌较多，如一些野果生长区和果园内。
采样的对象也可以是植物，腐败物品，某些水域等。
⏹采样季节：以温度适中，雨量不多的秋初为好。
取离地面5-15cm处的土约10g，盛入清洁的牛皮纸袋或塑料袋中，扎好，标记，记录采样时间、地点、环境条件等，以备查考。
⏹注意的问题：气候、水分、空气；来源要广；结合产品的特点,可寻找已适应相应环境压力的微生物类群；标签：地点、时间、气候等⏹2材料的预处理：为了提高分离效率，需用不同的方法处理材料【物理方法（加热、膜过滤）化学方法（pH）诱饵法】例如碳源利用的控制，可选定糖，淀粉、纤维素或甘油等，以其中的一种为唯一碳源，那么只有利用这一碳源的微生物才能大量正常生长，而其它微生物就可能死亡或淘汰。
生物制药工艺学名词解释
1 Biologics 生物制品：一般指的是用微生物（包括细菌，噬菌体，立克次体病毒等）为生物代谢产物，动物毒素，人或动物的血液或组织等加工而制成的预防，治疗和诊断特定传染病或其他有关疾病的免疫制剂，主要指菌苗，疫苗，毒素，应变原与血液制品等。
2 Electroporation 电穿孔：是指在高压电脉冲的作用下使细胞膜上出现微小的孔洞，外界环境中的DNA穿孔而入，进入细胞，最终进入细胞核内部得的方法。
该方法既适合于贴壁生长的细胞，也适合用于悬浮生长的细胞，既可用于瞬时表达也可用于稳定转染。
3 Microcarrier culture 微载体培养：微载体培养是使细胞贴附在微小颗粒载体上，它创造了相当大的贴附面积，供细胞贴附生长、增殖。
载体体积很小，比重较轻，在轻度搅拌下即可使细胞自由悬浮于培养基内，充分发挥悬浮培养的优点。
4 Conventional filtration 常规过滤：是指料液流动方向和过滤介质垂直的过滤方式。
常规过滤时，固体颗粒易被填塞在过滤介质上，形成滤饼。
料液必须穿过滤饼和过滤介质的微孔。
恒压下，随着滤饼厚度的增加，滤液不断减慢。
5 SCF 超临界流体：是指处于超临界温度（TC）和超临界压力（PC）以上的特殊流体。
当气体物质处于其临界温度和临界压力以上时，不会凝缩为液体，只是密度增大，因此，超临界流体相既不同于一般的液相，也有别于一般的气相，具有许多特殊的物理化学性质。
6 Adsorption method 吸附法：指利用吸附作用，将样品中的生物活性物质或杂质吸附于适当的吸附剂上，利用吸附剂对活性物质和杂质间吸附能力的差异，使目的物和其他物质分离，达到浓缩和提纯目的的方法。
7 Compound affinity 复合亲和力：即吸附剂的亲和结合过程，既涉及离子效应的应用，又有疏水作用，且这两种弱的作用还彼此增强，其结果使亲和力大大增强。
8 Thymus hormones 胸腺激素：胸腺是一个激素分泌器官，对免疫功能有多方面的影响。
生物制药工艺学名词解释
生物制药工艺学名词解释：第一章：1. 药品：一定剂型和规格的药物并赋予一定的形式（如包装），而且经过有关部门的批准，有明确的作用用途。
药物：能影响机体生理、生化和病理过程，用以预防、诊断、治疗疾病和计划生育的化学物质。
2. 生物药物Biopharmaceuticals：以生物体、生物组织或其成份为原料综合应用生物学、物理化学与现代药学的原理与方法加工制成的药物。
3. 生物活性Biological activity,Bioactivity：对活组织如疫苗有影响的特性。
4. 酶工程enzyme engineering：酶学与工程学互相渗透结合，发展形成的生物技术，它是从应用目的出发，研究酶和应用酶的特异催化功能，并通过工程化过程将相应原料转化成所需产物的技术。
5. 固定化酶immobilized enzyme：是指借助于物理和化学的方法把酶束缚在一定空间内并具有催化活性的酶制剂。
6. 组合生物合成combinatorial biosynthesis（组合生物学combinatorial biology）：应用基因重组技术重新组合微生物药物的基因簇，产生一些非天然的化合物。
7. 药物基因组学：一门研究个人的基因遗传如何影响身体对药物反应的科学。
8. 凝聚作用coagulation：指在电解质作用下，胶粒粒子的扩散双电子层排斥电位降低，破坏了胶体系统的分散状态，使胶体粒子发生聚集的过程。
9. 萃取extraction：将物质从基质中分离出来的过程。
一般指有机溶剂将物质从水相转移到有机相的过程。
10. 反萃取stripping/back extraction：将萃取液与反萃取剂相接触，使某种被萃入有机相的溶质转入水相的过程。
11. 萃取因素/萃取比：萃取溶质进入萃取相的总量与该溶质在萃余相中总量之比。
12. 分离因素separation factor：在同一萃取体系内两种溶质在同样条件下分配系数的比值。
13. 双相萃取技术two-aqueous phase extraction：利用不同的高分子溶液相互混合可产两相或多相系统，静置平衡后，分成互不相溶的两个水相，利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异来进行萃取的方法。
生物工艺学教学大纲
生物工艺学教学大纲
一、引言
A. 目的和背景
生物工艺学是一门研究利用生物体进行工业化生产的学科。
它结合了生物学和工程学的知识，用于开发和应用生物技术来生产药物、食品和其他生物制品。
本教学大纲旨在介绍生物工艺学的基本概念、原理和应用，培养学生的科学研究能力和工程实践能力。
B. 教学目标
1. 了解生物工艺学的定义和发展背景；
2. 掌握生物反应器设计与生物转化过程基础知识；
3. 理解生物工艺技术的应用领域和未来发展方向；
4. 培养学生的科学研究能力和工程实践能力。
二、课程内容
A. 生物工艺学基础
1. 生物工艺学的定义和历史发展
2. 生物工艺学与其他相关学科的关系
3. 生物工艺学发展的驱动因素
B. 生物反应器设计
1. 反应器种类和基本结构
2. 反应器运行参数的选择和优化
3. 反应器控制策略和操作技术
C. 生物转化过程
1. 酒精发酵过程
2. 生物降解过程
3. 生物合成过程
4. 生物转化过程的机理和控制
D. 生物工艺技术的应用
1. 药物生产与工艺优化
2. 食品生产与质量控制。
生物工艺学知识点
生物工艺学知识点第一章绪论1、生物工艺学biotechnology：又称为生物技术,它是应用自然科学及工程学原理,依靠生物作用剂biologicalagents的作用将物料进行加工以提供产品或社会服务的技术;特点：多学科和多技术的结合、生物作用剂生物催化剂的参与、应用大量高、精、尖设备;;2、生物催化剂是游离的或固定化的细胞或酶的总称;生物催化剂特点：优点：①常温、常压下反应②反应速率大③催化作用专一④价格低廉缺点：稳定性差控制条件严格易变异细胞生物反应过程实质是利用生物催化剂以从事生物技术产品的生产过程processengineering;3、生物技术研究的主要内容：基因工程DNA重组技术,geneengineering、细胞工程cellengineering、酶工程enzymeengineering、发酵工程fermentationengineering、蛋白质工程proteinengineering、第二章菌种的来源1、工业生产常用的微生物细菌、酵母菌、霉菌、放线菌、担子菌、藻类;2、分离微生物新种的过程大体可分为采样、增殖、纯化和性能测定;含微生物材料的预处理方法：物理方法加热；化学方法pH；诱饵法;诱饵技术：将固体基质加到待检的土壤或水中,待其菌落长成后再铺平板;分离的效率影响因素：1培养基的养分；2pH；3加入的选择性抑制剂;3、高产培养基成分的选择准则：制备一系列的培养基,其中有各种类型的养分成为生长限制因素C、N、P、O；使用一聚合或复合形式的生长限制养分；避免使用容易同化的碳葡萄糖或氮NH4+,它们可能引起分解代谢物阻遏；确定含有所需的辅因子Co2+,Mg2+,Mn2+,Fe2+加入缓冲溶液以减小pH变化;4、代谢控制发酵MetabolicControlfermentation：用人工诱变的方法,有意识地改变微生物的代谢途径,最大限度地积累产物,这种发酵形象地称为代谢控制发酵,最早在氨基酸发酵中得到成功应用;5、菌种的衰退表观现象有哪些目的产物的产量下降营养物质代谢和生长繁殖能力下降发酵周期延长抗不良环境的性能减弱6、菌种的衰退的原因菌种保藏不当提供不了当的条件或不利的条件经诱变得到的新菌株发生回复突变7、菌种的复壮方法：纯种分离通过寄主体进行复壮淘汰已衰退的个体8、菌种的保藏的原理根据菌种的生理生化特点,人工创造条件,使孢子或菌体的生长代谢活动尽量降低,以减少其变异;一般可通过保持培养基营养成分在最低水平,缺氧状态,干燥和低温,使菌种处于“休眠”状态,抑制其繁殖能力;9、菌种的保藏方法：A斜面冰箱保藏法B沙土管保藏法C石蜡油封存法D真空冷冻干燥保藏法E液氮超低温保藏法第三章菌种选育1、常用菌种选育方法1自然选育:是指在生产过程中,不经过人工处理,利用菌种的自发突变spontaneousmutation而进行菌种筛选的过程;特点：自发突变的频率较低,变异程度不大;所以该法培育新菌种的过程十分缓慢; 2诱变育种:是利用物理或化学诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群,促进其突变率大幅度提高,然后采用简便、快速和高效的筛选方法,从中挑选少数符合育种目的的突变株,以供生产实践或科学研究使用;诱变育种的理论基础是基因突变;常用诱变剂：物理诱变剂、化学诱变剂碱基类似物、与碱基反应的物质、在DNA分子中插入或缺失一个或几个碱基物质、生物诱变剂3分子育种DNA重组、基因工程：用人为的方法将所需的某一供体生物的遗传物质DNA分子提取出来,在离体条件下切割后,把它与作为载体的DNA分子连接起来,然后导入某一受体细胞中,让外来的遗传物质在其中进行正常的复制和表达,从而获得新物种的一种崭新的育种技术;4杂交育种Hybridization：常规杂交育种Hybridization：一般是指人为利用真核微生物的有性生殖或准性生殖或原核微生物的接合、F因子转移、转导和转化等过程,促使两个具有不同遗传性状的菌株发生基因重组,以获得性能优良的生产菌株;原生质体融合技术：通过人工方法,使遗传性状不同的两个细胞的原生质体发生融合,并产生重组子的过程,亦称为“细胞融合”cellfusion;原生质体融合的基本过程：原生质体形成、原生质体融合、原生质体的再生;3、工程菌的不稳定性表现质粒的不稳定质粒的丢失、重组质粒的DNA片段脱落、表达产物的不稳定第三章微生物的代谢调节1、微生物代谢调节方式代谢流向的调控分为代谢物的合成和代谢物的降解；通过快速启动蛋白质的合成和有关的代谢途径,平衡各代谢物流和反应速率来适应外界环境的变化;代谢速度的调控分为酶量粗调酶合成的诱导和酶合成的阻遏和酶活细调酶活性的激活、酶活性的抑制反馈阻遏是转录水平的调节,产生效应慢；影响催化一系列反应的多个酶反馈抑制是酶活性水平调节,产生效应快;只对是一系列反应中的第一个酶起作用底物对酶的影响称为前馈;产物对酶的影响称为反馈;2、微生物初级代谢调节包括酶活调节、酶合成调节、遗传控制1酶活性的调节细调：一定数量的酶,通过其分子构象或分子结构的改变来调节其催化反应的速率;酶活调节的影响因素包括：底物和产物的性质和浓度、压力、pH、离子强度、辅助因子以及其他酶的存在等等;特点是反应快速;酶活性的调节包括：酶活性的激活和酶活性的抑制反馈抑制2酶合成的调节：通过调节酶合成的量来控制微生物代谢速度的调节机制;这类调节在基因转录水平上进行,对代谢活动的调节是间接的、缓慢的3酶合成的阻遏：在某代谢途径中,当末端产物过量时,微生物的调节体系就会阻止代谢途径中包括关键酶在内的一系列酶的合成,从而彻底地控制代谢,减少末端产物生成,这种现象称为酶合成的阻遏;末端代谢产物阻遏:由于某代谢途径末端产物的过量积累而引起酶合成的反馈阻遏;分解代谢物阻遏：当细胞内同时存在两种可利用底物碳源或氮源时,利用快的底物会阻遏与利用慢的底物有关的酶合成;这种阻遏并不是由于快速利用底物直接作用的结果,而是由这种底物分解过程中产生的中间代谢物引起的,所以称为分解代谢物阻遏过去被称为葡萄糖效应;3、改变细胞膜通透性的方法A限制培养基中生物素浓度在1～5mg/L,控制细胞膜中脂质的合成；B加入青霉素,抑制细胞壁肽聚糖合成中肽链的交联；C加入表面活性剂如吐温80或阳离子表面活性剂如聚氧化乙酰硬脂酰胺,将脂类从细胞壁中溶解出来,使细胞壁疏松,通透性增加；D控制Mn2+、Zn2+的浓度,干扰细胞膜或细胞壁的形成；E可以通过诱变育种的方法,筛选细胞透性突变株;5、人工控制微生物代谢的两种手段：1生物合成途径的遗传控制2发酵条件的控制6.谷氨酸棒杆菌生物素缺陷型生产谷氨酸的调控第四章微生物次级代谢与调节1、次级代谢产物：某些微生物在生命循环的某一个阶段产生的物质,它们一般是在菌生长终止后合成的;其生物合成至少有一部分是与核内和核外的遗传物质有关,同时也与这类遗传信息产生的酶所控制的代谢途径有关;微生物产生的次级代谢物有抗生素、毒素、色素和生物碱等;2、初级与次级代谢途径相互连接次级代谢物通常是由初级代谢中间体经修饰后形成的修饰初级代谢中间体的三种生化过程生物氧化与还原、生物甲基化、生物卤化3、前体：指加入到发酵培养基中的某些化合物,它能被微生物直接结合到产物分子中去,而自身的结构无多大变化有些还具有促进产物合成的作用;中间体是指养分或基质进入一途径后被转化为一种或多种不同的物质,他们均被进一步代谢,最终获得该途径的终产物;4、次级代谢物生物合成的原理①一旦前体被合成,在适当条件下它们便流向次级代谢物生物合成的专用途径;②在某些情况下单体结构单位被聚合,形成聚合物;这些特有的生物合成中间体产物需做后几步的结构修饰,修饰的程度取决于产生菌的生理条件;有些复杂抗生素是由几个来自不同生物合成途径组成的;第五章发酵培养基1、培养基通常指人工配制的供微生物生长、繁殖、代谢和合成所需产物的营养物质和原料,同时,培养基也为微生物等提供除营养外的其它生长所必需的环境条件2、发酵培养基的要求①培养基能够满足产物最经济地合成②发酵后所形成的副产物尽可能的少③培养基的原料应因地制宜,价格低廉；且性能稳定,资源丰富,便于采购运输,适合大规模储藏,能保证生产上的供应;④所用培养基应能满足总体工艺的要求,如不应影响通气、提取、纯化及废物处理等;3、工业上常用的碳源：葡萄糖、乳糖、淀粉、蔗糖工业上常用的氮源：无机氮源：氨水,铵盐,硝酸盐等;有机氮源：玉米浆、豆饼粉、花生饼粉、棉籽粉、鱼粉、酵母浸出液等;生理酸性物质,如硫酸铵;生理碱性物质,如硝酸钠;提供生长因子的农副产品原料：1玉米浆2麸皮水解液3糖蜜4酵母：可用酵母膏、酵母浸出液或直接用酵母粉;产物促进剂是指那些非细胞生长所必需的营养物,又非前体,但加入后却能提高产量的添加剂;4、发酵培养基的设计和优化方法正交试验设计、均匀设计、响应面分析正交试验设计：利用正交表来安排与分析多因素试验的一种设计方法;它是由试验因素的全部水平组合中,挑选部分有代表性的水平组合进行试验,通过对这部分试验结果的分析,了解全面试验的情况,找出最优的水平组合;正交实验数据分析,见教材P112-114例题,表4-16,同时确定因素的主次顺序、各因素的优水平、各因素水平的最优组合;小数点后保留一位;第六章发酵培养基灭菌和空气净化在发酵工业生产中,为了保证纯种培养,在生产菌种接种培养前,要对培养基、空气系统、消泡剂、流加物料、设备、管道等进行灭菌,还要对生产环境进行消毒,防止杂菌和噬菌体的大量繁殖;1.微生物热阻：微生物在某一特定条件下主要是温度和加热方式下的致死时间;2.对数残留定律中各符号的意义;3.理论灭菌时间的计算间歇实罐灭菌时间的计算连续灭菌的灭菌时间计算：4.灭菌温度的选择：随着温度升高,灭菌速率常数增加的倍数大于培养基中营养成分的分解速率常数的增加倍数;即当灭菌温度升高时,微生物杀灭速度提高,培养基营养成分破坏的速度减慢;5.影响培养基灭菌的因素：所污染杂菌的种类、数量、灭菌温度和时间,培养基成分、pH值、培养基中颗粒、泡沫等对培养基灭菌也有影响;6.无菌空气：指通过除菌处理使空气中含菌量降低至一个极低的百分数,从而能控制发酵污染至极小机会;此种空气称为“无菌空气”;7.介质过滤除菌是使空气通过经高温灭菌的介质过滤层,将空气中的微生物等颗粒阻截在介质层中,而达到除菌的目的;是大多数发酵厂广泛采用的方法;按除菌机制可分为：绝对表面过滤和深层介质过滤;介质过滤除菌的机理：空气流通过这种介质过滤层时,借助惯性碰撞、拦截滞流、静电吸附、扩散等作用,将其尘埃和微生物截留在介质层内,达到过滤除菌目的;第七章种子的扩大培养1、种子扩大培养：指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后,再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种过程;这些纯种培养物称为种子2、种子扩大培养的目的与要求1种子扩培的目的①接种量的需要②菌种的驯化③缩短发酵时间、保证生产水平2种子的要求①菌种细胞的生长活力强,移种至发酵罐后能迅速生长,延迟期短②生理性状稳定③菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求④无杂菌污染⑤保持稳定的生产能力;3、种子罐级数：是指制备种子需逐级扩大培养的次数,取决于菌种生长特性、孢子发芽及菌体繁殖速度、所采用发酵罐的容积;种子罐级数受发酵规模、菌体生长特性、接种量的影响;级数大,难控制、易染菌、易变异,管理困难,一般2～4级;4、种子制备分两个阶段：实验室种子制备阶段生产车间种子制备阶段5、种龄：是指种子罐中培养的菌丝体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间;接种量：是指移入的种子液体积和接种后培养液体积的比例;通常接种量：细菌1-5%,酵母菌5-10%,霉菌7-15%,有时20-25%青霉素生产的种子制备过程：安瓿管→斜面孢子→大米孢子→一级种子→二级种子→发酵第八章发酵工艺控制1、微生物发酵的生产水平取决于生产菌种本身的性能和合适的环境条件;2、发酵过程的代谢变化从产物形成来说,代谢变化就是反映发酵中的菌体生长、发酵参数的变化培养基和培养条件和产物形成速率这三者之间的关系;在分批培养过程中根据产物生成是否与菌体生长同步的关系,将微生物产物形成动力学分为①生长关联型和②非生长关联型;3、发酵方式1补料－分批发酵：指分批培养过程中,间歇或连续地补加新鲜培养基的培养方法;优点在于使发酵系统中维持很低的基质浓度;低基质浓度的优点：①可以除去快速利用碳源的阻遏效应,并维持适当的菌体浓度,使不至于加剧供氧的矛盾；②克服养分的不足,避免发酵过早结束;2半连续发酵：是指在补料－分批发酵的基础上,间歇地放掉部分发酵液的培养方法;优点：①可以除去快速利用碳源的阻遏效应,并维持适当的菌体浓度,使不至于加剧供氧的矛盾；②克服养分的不足,避免发酵过早结束；③缓解有害代谢产物的积累;3连续发酵：指培养基料液连续输入发酵罐,并同时放出含有产品的发酵液的培养方法;在这样的环境中培养,菌的生长就受到所提供基质的限制,培养液中的菌体浓度能保持一定的稳定状态;与传统的分批发酵相比,连续培养有以下优点：①维持低基质浓度：可以除去快速利用碳源的阻遏效应,并维持适当的菌体浓度,使不至于加剧供氧的矛盾；②避免培养基积累有毒代谢物；③可以提高设备利用率和单位时间的产量,节省发酵罐的非生产时间；④便于自动控制;4、发酵控制参数按性质分类：物理参数、化学参数、生物参数按检测手段分类：①直接参数：⑴在线检测参数⑵离线检测参数②间接参数5、发酵热发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量;Q发酵=Q生物+Q搅拌-Q蒸发-Q显-Q辐射生物热biologicalheat是菌体生长过程中直接释放到体外的热能,使发酵液温度升高;搅拌热agitationheat是搅拌器引起的液体之间和液体与设备之间的摩擦所产生的热量;6、发酵过程pH值的一般变化规律1生长阶段：菌体产生蛋白酶水解培养基中的蛋白质,生成铵离子,使pH上升至碱性；随着菌体量增多,铵离子的消耗也增多,另外糖利用过程中有机酸的积累使pH 值下降;2生产阶段：这个阶段pH值趋于稳定;3自溶阶段：随着养分的耗尽,菌体蛋白酶的活跃,培养液中氨基氮增加,致使pH又上升,此时菌体趋于自溶而代谢活动终止;7、引起发酵液pH值异常波动的因素pH值的变化决定于所用的菌种、培养基的成分和培养条件pH下降：①培养基中碳、氮比例不当;碳源过多,特别是葡萄糖过量,或者中间补糖过多加上溶氧不足,致使有机酸大量积累而pH下降；②消泡剂加得过多；③生理酸性物质的存在,铵被利用,pH下降;pH上升：①培养基中碳、氮比例不当;氮源过多,氨基氮释放,使pH上升；②生理碱性物质存在；③中间补料氨水或尿素等碱性物质加入过多;8、临界氧浓度criticalvalueofdissolvedoxygenconcentration：指不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度;如对产物形成而言便称为产物合成的临界氧浓度;呼吸强度又称氧比消耗速率,是指单位质量的干菌体在单位时间内所吸取的氧量,以QO2表示,单位为mmolO2／g干菌体·h;耗氧速率又称摄氧率,是指单位体积培养液在单位时间内的吸氧量,以r表示,单位为mmolO2／L·h;9、引起溶氧异常下降,可能有下列几种原因：①污染好气性杂菌,大量的溶氧被消耗掉,可能使溶氧在较短时间内下降到零附近,如果杂菌本身耗氧能力不强,溶氧变化就可能不明显；②菌体代谢发生异常现象,需氧要求增加,使溶氧下降；③某些设备或工艺控制发生故障或变化,也可能引起溶氧下降,如搅拌功率消耗变小或搅拌速度变慢,影响供氧能力,使溶氧降低;10、泡沫的形成及其对发酵的影响在大多数微生物发酵过程中,通气、搅拌以及代谢气体的逸出,再加上培养基中糖、蛋白质、代谢物等表面活性剂的存在,培养液中就形成了泡沫;形成的泡沫有两种类型：一种是发酵液液面上的泡沫,气相所占的比例特别大,与液体有较明显的界限,如发酵前期的泡沫；另一种是发酵液中的泡沫,又称流态泡沫fluidfoam,分散在发酵液中,比较稳定,与液体之间无明显的界限大量的泡沫引起的负作用：发酵罐的装料系数减少、氧传递系统减小；增加了菌群的非均一性；造成大量逃液,增加染菌机会；严重时通气搅拌无法进行,菌体呼吸受到阻碍,导致代谢异常或菌体自溶；消泡剂的添加将给提取工序带来困难;泡沫的消除调整培养基中的成分如少加或缓加易起泡的原料或改变某些物理化学参数如pH 值、温度、通气和搅拌或者改变发酵工艺如采用分次投料来控制,以减少泡沫形成的机会;采用菌种选育的方法,筛选不产生流态泡沫的菌种,来消除起泡的内在因素;采用机械消泡或消泡剂来消除已形成的泡沫;常用的消泡剂有4大类：天然油脂类、脂肪酸和酯类、聚醚类、硅酮类11、造成染菌的主要原因设备渗漏空气带菌种子带菌灭菌不彻底技术管理不善第十章下游加工过程概论1、下游技术工程downstreamprocessing：对于由生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业生产过程获得的生物原料,经提取分离、加工并精制目的成分,最终使其成为产品的技术;2.发酵液的特点1含水多,产物含量低；2含菌体蛋白；3溶有原来培养基成分；4相当多的副产物和色素；5易被杂菌污染或使产物进一步分解；6易起泡,粘性物质多;3、整个下游加工过程应遵循下列四个原则1时间短；2温度低,选择在生物物质的温度范围内；3pH适中;4严格清洗消毒包括厂房、设备及管路,注意死角;4、一般下游加工过程可分为4个阶段1培养液发酵液的预处理和固液分离；2初步纯化提取；3高度纯化精制；4成品加工;5、下游加工过程的一般流程第十二章发酵液的预处理和固液分离方法1、改善发酵液过滤特性的物理化学方法：调酸等电点、热处理、电解质处理、添加凝聚剂、添加表面活性物质、添加反应剂、冷冻-解冻及添加助滤剂等;2、凝聚——指在电解质作用下,由于胶粒之间双电层电排斥作用降低,电位下降,而使胶体体系不稳定的现象；常用的凝聚剂电解质有：硫酸铝Al2SO4318H2O明矾；氯化铝AlCl36H2O;三氯化铁FeCl3;硫酸亚铁FeSO4·7H2O；石灰；ZnSO4；MgCO3絮凝——指在某些高分子絮凝剂存在下,基于桥架作用,使胶粒形成较大絮凝团的过程;工业上使用的絮凝剂可分为三类：1有机高分子聚合物,如聚丙烯酰胺类衍生物、聚苯乙烯类衍生物；2无机高分子聚合物,如聚合铝盐、聚合铁盐等；3天然有机高分子絮凝剂,如聚糖类胶粘物、海藻酸钠、明胶、骨胶、壳多糖、脱乙酰壳多糖等;目前最常见的高分子聚合物絮凝剂有机合成的聚丙烯酰胺polyacrylamide类衍生物3、杂蛋白的去除方法有沉淀法、变性法、吸附法4、固液分离的方法：重力沉降、浮选、旋液分离、介质过滤、离心;5、根据过滤机理,过滤操作可分为澄清过滤和滤饼过滤;第十三章细胞破碎1、细胞破碎的阻力：细菌破碎的主要阻力:肽聚糖的网状结构,网状结构越致密,破碎的难度越大,革兰氏阴性细菌网状结构不及革兰氏阳性细菌的坚固；酵母细胞壁破碎的阻力:主要决定于壁结构交联的紧密程度和它的厚度；霉菌细胞壁中含有几丁质或纤维素的纤维状结构,其强度比细菌和酵母菌的细胞壁有所提高;2、常用破碎方法机械法：珠磨法固体剪切作用、高压匀浆法液体剪切作用、超声破碎法液体剪切作用、X-press法固体剪切作用;非机械法：酶溶法酶分解作用、化学渗透法改变细胞膜的渗透性、渗透压法渗透压剧烈改变、冻结融化法反复冻结-融化、干燥法改变细胞膜渗透性3、破碎率的测定方法1直接测定法2目的产物测定法3导电率测定法第十四章沉淀法Precipitation1、固相析出技术：通过加入某种试剂或改变溶液条件,使生化产物溶解度降低,以固体形式沉淀和晶体从溶液中沉降析出的分离纯化技术;结晶法：在固相析出过程中,析出物为晶体称为结晶法;沉淀法：在固相析出过程中,析出物为无定形固体称为沉淀法;常用的沉淀法：盐析法、有机溶剂沉淀法和等电点沉淀法等;2、盐析Saltinducedprecipitation：在高浓度的中性盐存在下,蛋白质酶等生物大分子物质在水溶液中的溶解度降低,产生沉淀的过程;原因如下：1无机离子与蛋白质表面电荷中和,形成离子对,部分中和了蛋白质的电性,使蛋白质分子之间的排斥力减弱,从而能够相互靠拢；2中性盐的亲水性大,使蛋白质脱去水化膜,疏水区暴露,由于疏水区的相互作用导致沉淀；Ks盐析法：在一定pH和温度下,改变体系离子强度进行盐析的方法；β盐析法：在一定离子强度下,改变pH和温度进行盐析；常用的盐析用盐：硫酸铵、硫酸钠,磷酸盐,柠檬酸盐;3、有机溶剂沉淀：在含有溶质的水溶液中加入一定量亲水的有机溶剂,降低溶质的溶解度,使其沉淀析出;原理：1降低了溶质的介电常数,使溶质之间的静电引力增加,从而出现聚集现象,导致沉淀;2有机溶剂的水合作用,降低了自由水的浓度,降低了亲水溶质表面水化层的厚度,降低了亲水性,导致脱水凝聚;常用的有机溶剂沉析剂：乙醇：沉析作用强,挥发性适中,无毒常用于蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的沉析；丙酮：沉析作用更强,用量省,但毒性大,应用范围不广；4、等电点沉淀：调节体系pH值,使两性电解质的溶解度下降,析出的操作称为等电点沉淀;原理：蛋白质是两性电解质,当溶液pH值处于等电点时,分子表面净电荷为0,双电层和水化膜结构被破坏,由于分子间引力,形成蛋白质聚集体,进而产生沉淀;第十五章膜过滤法1、膜过滤法指以压力为推动力,依靠膜的选择性,将液体中的组分进行分离的方法;基本原理是筛孔分离过程;在压差的推动下,原料液中的溶剂和小的溶质粒子从高压的料液侧透过膜到低压侧,所得到的液体一般称为滤出液或透过液,而大的粒子组分被膜截留;包括微滤MF、超滤UF、纳滤NF和反渗透RO四种过程;在工业上用得最广的膜材料是醋酸纤维素和聚砜;浓差极化：当溶剂透过膜,而溶质留在膜上,使膜面浓度增大,并高于主体中浓度,这种浓度差导致溶质自膜面反扩散至主体中,这种现象称为浓差极化;在超滤中,为减少浓差极化,通常采用错流操作;膜的污染：膜在使用中,尽管操作条件保持不变,但通量仍逐渐降低的现象;污染原因：膜与料液中某一溶质的相互作用；吸附在膜上的溶质和其它溶质的相互作用;。
生物工艺学复习资料
1、固定化增殖细胞：将活细胞固定在载体上并使其在连续反应过程中保持旺盛色生长繁殖能力的一种固定化方法。
2、基因工程菌：是指以微生物为操作对象，通过基因工程技术获得的表达外源基因或过量表达或抑制表达自身基因的工程生物，包括细菌、放线菌等原核细胞微生物和酵母、丝状真菌等真核细胞微生物。
有时也把基因工程茵称为重组菌。
3、生物反应器：利用酶或生物体（如微生物，细胞）所具有的生物功能，在体外进行生化反应的装置系统，是一种生物功能模拟机，如发酵罐，固定化酶或固定化细胞反应器等。
4、生物质产业：是指利用可再生或循环的有机质，包括农作物、树木和其他植物及其残体，还有畜禽粪便，有机废弃物，以及利用边缘性土地种植能源植物为原料，利用它们进行生物产品，生物燃料和生物能源生产的产业。
1、如何对基因工程菌发酵工厂进行防护？接种机械密封取样排气排液2、酒精发酵分为哪几个阶段？各有何特征？如何提高酒精发酵的产量？前发酵期：发酵作用不强，酒精和CO2产生少，所以发酵的表面显得比较平静，糖分消耗也比较慢，持续10h 左右，温度控制在26-28℃主发酵期：酵母细胞数可达1亿/mL以上，由于发酵醪中的氧气已经消耗完毕，酵母菌基本停止繁殖而主要进行酒精发酵作用。
醪液中糖分迅速下降，酒精逐渐增多，产生大量CO2，产生很强的CO2泡沫响声，醪液温度迅速上升，生产控制温度在30-34℃。
主发酵时间一般在12h左右后发酵期：发酵作用减弱，产生热量减少，发酵醪的温度逐渐下降，醪液温度控制在30-32℃左右。
产量的提高：（1）在发酵前期，创造条件让酵母继续繁殖到一定数量，使糖化醪中的淀粉和糊精继续被分解，生成发酵的糖分。
（2）在发酵过程中期后期，创造厌氧条件，使酵母在无氧条件下将糖分发酵成酒精。
（3）发酵过程中产生的CO2应设法排除，加强CO2排除时被带走的酒精的捕集回收。
3、生物工艺发展经历了哪几个阶段？分别举例说明。
答：①古老的生物技术产品食品/食物：制酱、酿醋、做豆腐天花/疫苗：痘衣法、痘浆法、旱苗法②初期的生物技术产品：1680年观察到微生物；19世纪60年代建立了纯培养技术；1897年发现酶；19世纪末出现发酵工业，酒精，乳酸，淀粉酶，蛋白酶等，多为出击代谢产物，厌氧发酵③近代生物技术产品④现代生物技术产品例 1975年英国的Kohler及Milstein发明了杂交瘤技术，他们利用淋巴细胞与骨髓瘤细胞用原生质体融合技术进行细胞融合而获得在体外培养能产生单一抗体的杂交细胞。
生化生产工艺学名词解释
名词解释：酸解法：又称酸糖化法，是以酸为催化剂在高温下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。
酶解法：是利用专一性很强的的淀粉酶剂糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的方法。
酸酶法：先将淀粉酸水解为糊精和低聚糖，然后再用糖化酶进一步水解为葡萄糖的工艺。
酶酸法：将淀粉乳先用淀粉酶液化到一定程度，再用酸水解成葡萄糖工艺。
复合反应：在淀粉酸水解过程中，水解生成的葡萄糖受酸和热的催化影响，能通过糖苷键的聚合，失掉水分子，生成二塘、三塘、和其他低聚糖等。
淀粉的糊化：指淀粉受热后，淀粉颗粒吸水膨胀，晶体结构消失，相互接触变成糊状液体，即使停止搅拌，淀粉也不会再沉淀的现象。
淀粉的老化：指分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列生成新的氢键的过程，也就是重结晶过程。
糖化：利用糖化酶将淀粉液化产物糊精和低聚糖进一步水解成葡萄糖的过程。
饱和溶氧浓度：在一定温度和压力下，空气中的氧在水中的溶解度。
(mol/m3)临界溶氧浓度：当培养基中不存在其他限制性基质时，不影响好氧性微生物生长繁殖的最低溶解氧的浓度。
(mol/m3)比耗氧速率（呼吸强度）：单位质量的干细胞在单位时间内消耗氧的量。
用Qo2摄氧率r：指单位体积培养液在单位时间内的消耗氧的量。
氧的满足度：溶解氧浓度与临界氧浓度之比生物反应过程：一般将由生物细胞或生物体的组成成分参与的生产过程。
全档板条件：指在搅拌发酵罐中增加挡板或其他附件时，搅拌功率不在增加，而漩涡基本消失。
发酵染菌：在发酵过程中，生产菌以外的其他微生物侵入了发酵液，从而使发酵过程失去了真正意义上的纯种培养。
“倒种”：当种子受到杂菌污染又无备用种子时，为了保证发酵生产正常进行，从发酵罐内的发酵液中挑取一部分当作种子，接入到新的发酵罐进行发酵生产，叫“倒种”。
设备渗漏主要是指发酵罐、补糖罐、冷却盘管、管道阀门等，由于化学腐蚀、电化学、磨蚀、加工制作不良等原因形成微小漏孔后发生渗漏染菌。
死角:是指由于操作、设备结构、安装及其他人为因素造成的屏碍等原因，引起蒸汽不能有效的到达预定的灭菌部位，从而不能达到彻地灭菌的目的。
(完整版)生物制药工艺学名词解释
生物制药工艺学名词解释：第一章：1. 药品：一定剂型和规格的药物并赋予一定的形式（如包装），而且经过有关部门的批准,有明确的作用用途。
药物：能影响机体生理、生化和病理过程，用以预防、诊断、治疗疾病和计划生育的化学物质。
2. 生物药物Biopharmaceuticals:以生物体、生物组织或其成份为原料综合应用生物学、物理化学与现代药学的原理与方法加工制成的药物.3. 生物活性Biological activity，Bioactivity：对活组织如疫苗有影响的特性。
4。
酶工程enzyme engineering：酶学与工程学互相渗透结合，发展形成的生物技术，它是从应用目的出发，研究酶和应用酶的特异催化功能，并通过工程化过程将相应原料转化成所需产物的技术。
5。
固定化酶immobilized enzyme：是指借助于物理和化学的方法把酶束缚在一定空间内并具有催化活性的酶制剂.6。
组合生物合成combinatorial biosynthesis（组合生物学combinatorial biology）：应用基因重组技术重新组合微生物药物的基因簇，产生一些非天然的化合物。
7. 药物基因组学：一门研究个人的基因遗传如何影响身体对药物反应的科学。
8。
凝聚作用coagulation：指在电解质作用下,胶粒粒子的扩散双电子层排斥电位降低，破坏了胶体系统的分散状态，使胶体粒子发生聚集的过程.9. 萃取extraction：将物质从基质中分离出来的过程。
一般指有机溶剂将物质从水相转移到有机相的过程.10. 反萃取stripping/back extraction：将萃取液与反萃取剂相接触，使某种被萃入有机相的溶质转入水相的过程。
11. 萃取因素/萃取比:萃取溶质进入萃取相的总量与该溶质在萃余相中总量之比。
12. 分离因素separation factor：在同一萃取体系内两种溶质在同样条件下分配系数的比值。
13. 双相萃取技术two—aqueous phase extraction:利用不同的高分子溶液相互混合可产两相或多相系统,静置平衡后,分成互不相溶的两个水相，利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异来进行萃取的方法。
工艺学名词解释
发酵剂是指生产酸乳制品时所用的特定微生物的培养物。
传统的菌种保加利亚乳杆菌(Strept ococc us thermo philu s)和嗜热链球菌(Lactob acill us bugari cus)1比1的混合菌种。
益生菌 probio tics能促进人体健康且能在人体肠道内定植的一类微生物。
单一菌种:只使用一种特征菌的发酵剂。
混合菌种:含有两种及两种以上特征菌的发酵剂直投式酸奶菌种指不需要经过活化、扩增而直接应用于生产的一类新型发酵剂。
酸乳(Yoghur t)，即在添加(或不添加)乳粉(或脱脂乳粉)的乳(杀菌乳或浓缩乳)中，由于德式乳杆菌保加利亚亚种和嗜热链球菌的作用，经过乳酸发酵而制成凝乳状产品，成品中必须含有大量相应的活性微生物。
⏹凝固型酸乳（S et yoghur t):其发酵过程在包装容器中进行，从而使成品因发酵而保留其凝乳状态。
⏹搅拌型酸乳（s tirre d yoghur t):发酵后的凝乳在灌装前搅拌成黏稠状组织状态。
⏹饮料型酸乳（D rinki ng yoghur t):基本组成与搅拌型酸乳一样，但状态更稀，可直接饮用的饮品称之为饮料型酸乳。
⏹冷冻型酸乳（F rozen yoghur t):发酵罐中发酵，然后像冰淇淋那样被冷冻。
⏹天然纯酸乳（N atura l yoghur t):产品只由原料乳和菌种发酵而成，不含辅料和添加剂。
⏹加糖酸乳（Sweete n yoghur t):产品由原料乳和糖加入菌种发酵而成。
在我国市场上常见，糖的添加量较低，一般为6％～7％。
⏹调味酸乳（Flavor ed yoghur t):在天然酸乳或加糖酸乳中加入香料(香草香精、蜂蜜、咖啡精等)而成，色素和糖经常和上述增味剂一起加入，必要时也可加入稳定剂以改善稠度。
《生物工艺学》试卷A2【考试试卷答案】
《生物工艺学》课程考试试卷A专业： 考试日期：试卷所需时间：120分钟 闭卷 试卷总分：100分（答案请全部写在答题纸上）一、名词解释（共7小题，任选6小题，每小题3分，共18分）1．发酵热 2．摄氧率 3．临界氧浓度 4．前体物质 5．产物得率系数 6．比基质消耗速率 7．微生物对数残留定律二、填空题（共7小题，每空0.5分，共10分）1．发酵培养基中常用的有机氮源主要有 、 、 等。
2．根据原料淀粉的性质及采用的催化剂不同，淀粉水解为葡萄糖的方法一般有 、 以及 等三种。
3．工业上，培养基、发酵设备一般都采用 灭菌，而对空气则采用 的方法除菌。
4．微生物利用糖后，使得发酵液pH 下降的原因主要是 、 。
5．发酵染菌的原因主要有 、 、 等。
6．发酵过程泡沫产生的有利之处在于 ，有害之处在于 和 等。
7．流加补料的内容大致上可分为补充生产菌体所需的 、 、 和 等物质。
三、问答题（共8小题，每小题6分，共48分）1．请从各自的培养目的出发，简要分析下微生物斜面培养基和种子培养基的特点是什么？2．微生物发酵过程中引起pH 变化的原因有哪些，调节和控制发酵液pH 的措施有哪些？3．发酵液中供氧和需氧始终处于一个动态的平衡中，氧的平衡最终反映在发酵液中氧的浓度上面，可用下式推出：溶解氧变化=供氧–耗氧，即dc/dt=OTR-OUR=Kla(C*-C)-OUR 。
如果发酵过程溶解氧处于临界氧浓度之下，该采用怎样的措施来解决该问题？请列举并分析该措施。
4．发酵前期最易染菌，且危害最大，请分析其原因，且染菌后该采取怎样的措施？ 5．实际的发酵生产多采用补料分批培养的方式，与分批培养方式相比较，补料分批培养有哪些优缺点？6．某人考察了四种培养模式对酵母菌发酵产谷胱甘肽的影响，结果如下表所示：表 四种培养模式下各参数的比较基于以上四种培养模式所得的实验结果，请你分析并讨论下其中可能的原因。
7．指出下列分批发酵中的产物合成各属于哪种动力学模型，并简述其发酵工艺控制关键点。
生物工艺学答案
一、名词解释1.菌种的扩大培养：菌种的扩大培养就是把保藏的菌种，即砂土管，冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化，再经过扁瓶或药瓶和种子罐，逐级扩大培养后达到一定的数量和质量的纯种培养过程。
这些纯种的培养物称为种子。
扩大培养流程：斜面培养→一级种子培养→二级种子培养→发酵2.生长因子：广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量有机物质，如氨基酸，嘌呤，嘧啶，维生素等。
3.临界氧浓度：指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度。
对产物而言，便是不影响产物合成所需的最低浓度。
呼吸临界氧值可用氧气含量变化和通气量测定。
也可用一种简便的方法，用响应时间最快（95%的响应在30s内）的溶氧电极测定，其要点是在过程中先加强通气搅拌，使溶氧上升到最高值，然后中止通气，继续搅拌，在罐顶部空间充氧。
4.诱变育种（P37）：用各种物理、化学的因素人工诱发基因突变进行的筛选，称为诱变育种。
诱变剂：能够提高生物体突变频率的物质称为诱变剂5.培养基（P99）：广义上讲培养基是人工配制的提供微生物或动、植细胞的生长、繁殖、代谢和合成人们所需产物的营养物质和原料，同时培养基也为微生物培养提供除营养外的其它所必须的条件。
常用培养基必须具备的基本条件：1）都必须含有合成细胞所必需的原料；2）满足一般生化反应的基本条件；3）一定的PH条件等。
6.前体（P107）：前体指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。
大多数前体如苯乙酸对微生物的生长有毒性，以及菌体具有将前体氧化分解的能力，因此在生产中为了减少毒性和增加前提的利用率常采用少量多次的流加工艺。
为生物合成含有苄基基团的青霉素G，在发酵中加入前体如苯乙酸或苯乙酰胺，加入量不能大于0.1%，采用多次加入方式7.反复补料培养（P219）：随着补料的进行,培养液体积不断增大,达到一定程度时,将部分培养液从反应器中放出,剩下部分继续进行补料分批培养,如此反复进行, 即所谓反复补料分批培养。
生物工艺学复习重点
生物工艺学复习重点第一章1•生物工艺学定义：生物工艺学，也称生物技术，是指以现代生命科学为基础，结合其他基础学科的科学原理，采用先进的过程技术手段，按照设计改造生物体或生物原料，为人类生产出所需要产品或达到某种目的的技术。
2•研究内容：在生物反应过程中具有普遍意义的工艺技术问题。
以探讨生物产品生产过程中共性为目的，从工艺角度阐明细胞生长和代谢产物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。
3•生物技术的发展简史：（1）.传统经验制造技术——天然发酵阶段特点：自然发酵、历史悠久、工艺独特、经验丰富（2）.纯种培养技术的成功――初级代谢产物生产阶段标志：了解微生物在发酵过程中的作用特点是：大多数为厌氧发酵过程的产物；产物的化学结构简单，初级代谢产物；其生产通常是在敞开环境中进行；生产过程简单，生产设备相对要求不高，规模一般不大。
（3）.搅拌技术成熟好氧培养阶段标志：抗生素工业的通风机械搅拌罐的应用特点：产品类型多，不但有初级代谢产物，也出现了次级代谢产物，还有生物转化及酶反应等产品；技术要求高，主要使用纯种发酵，在发酵过程中通入无菌空气；规模巨大；技术发展快。
(4)・基因重组技术的成熟——现代生物技术阶段标志: DNA是遗传物质。
4•生物技术的应用：农业，食品工业，医药工业，化学冶金工业，能源工业，环境保护5•常用工业生产微生物菌种：工业常用细菌、放线菌、酵母菌、霉菌6•诱变育种的一般步骤：出发菌株■自然分离纯化-制备单胞子悬液-诱变剂处理-稀释涂平板-培养，计数-突变株分离-初筛-复筛-突变性能检测- 筛选出高产菌株■保存7•初筛，复筛概念与筛选方法初筛：目的是删去明确不符合要求的大部分菌株，把生产性状类似的菌株尽量保留下来，使优良菌种不致于漏网。
初筛工作以量为主，测定的精确性还在其次。
初筛的手段应尽可能快速、简单。
复筛的目的是确认符合生产要求的菌株，所以，复筛步骤以质为主，应精确测定每个菌株的生产指标。
生物工艺学
生物工艺学
1. 介绍
生物工艺学是一门融合了生物科学与工程学的学科，可作为独立
的学科学习。
生物工艺学根据具体的生物体的特性和规律，运用工程
学的方法，利用机械、电子、计算机技术充分发挥生物的作用和功能。
2. 学习内容
生物工艺学主要课程有：生物化学、生物物理、微生物学、发酵
工程、生物装备工程、蛋白质工程学、生物工艺等等。
这些课程涉及
了生物质处理技术、生物分离技术和生物检测技术等，其中讨论了生
物工艺学的理论基础及其本质、原理以及疗法技术。
3. 应用领域
生物工艺学的应用可以分成三大类：生物检测、制药和环境护理。
例如，在生物检测方面，可以利用生物工艺学的知识和技术来检
测病原生物和药物;在制药方面，可以利用生物应用工程学的知识和技
术来设计制造各种药物;在环境保护方面，可以应用生物工程技术实现
资源的回收和再利用，以减少资源的浪费。
4. 发展前景
随着科学技术和工程技术的发展，生物技术，尤其是生物工艺学
的发展前景非常广阔，发展速度也越来越快。
生物工艺技术的应用，
已经被广泛应用于食品、制药、日化、农业等众多的领域，把握和开
发这一研究领域，将帮助人类更好的开发利用自然资源，保护环境和改善生活质量。
生物制药工艺学名词解释
生物制药工艺学名词解释:第一章:1、药品:一定剂型与规格的药物并赋予一定的形式(如包装),而且经过有关部门的批准,有明确的作用用途。
药物:能影响机体生理、生化与病理过程,用以预防、诊断、治疗疾病与计划生育的化学物质。
2、生物药物Biopharmaceuticals:以生物体、生物组织或其成份为原料综合应用生物学、物理化学与现代药学的原理与方法加工制成的药物。
3、生物活性Biological activity,Bioactivity:对活组织如疫苗有影响的特性。
4、酶工程enzyme engineering:酶学与工程学互相渗透结合,发展形成的生物技术,它就是从应用目的出发,研究酶与应用酶的特异催化功能,并通过工程化过程将相应原料转化成所需产物的技术。
5、固定化酶immobilized enzyme:就是指借助于物理与化学的方法把酶束缚在一定空间内并具有催化活性的酶制剂。
6、组合生物合成combinatorial biosynthesis(组合生物学combinatorial biology):应用基因重组技术重新组合微生物药物的基因簇,产生一些非天然的化合物。
7、药物基因组学:一门研究个人的基因遗传如何影响身体对药物反应的科学。
8、凝聚作用coagulation:指在电解质作用下,胶粒粒子的扩散双电子层排斥电位降低,破坏了胶体系统的分散状态,使胶体粒子发生聚集的过程。
9、萃取extraction:将物质从基质中分离出来的过程。
一般指有机溶剂将物质从水相转移到有机相的过程。
10、反萃取stripping/back extraction:将萃取液与反萃取剂相接触,使某种被萃入有机相的溶质转入水相的过程。
11、萃取因素/萃取比:萃取溶质进入萃取相的总量与该溶质在萃余相中总量之比。
12、分离因素separation factor:在同一萃取体系内两种溶质在同样条件下分配系数的比值。
13、双相萃取技术two-aqueous phase extraction:利用不同的高分子溶液相互混合可产两相或多相系统,静置平衡后,分成互不相溶的两个水相,利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异来进行萃取的方法。
生物制品工艺学 名词解释
11.连续培养:又称连续发酵，指在分批式液体深层培养至微生物对数后期时，以一定的流速向发酵罐中连续添加灭菌的新鲜液体培养基，同时以相同Βιβλιοθήκη 流速自发酵罐中排出发酵液的发酵方法。
12.发酵热:所谓发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量。发酵热包括了生物热、搅拌热、蒸发热以及辐射热.
13.初级代谢产物：微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动必需的物质和能量。如蛋白质、核酸等。
6.前体物质：是指当添加到发酵培养基中的某些化学物质基本上不改变其分子结构而直接进入产物中的小分子物质，从而在一定条件下控制产物的合成方向和提高产量。
7.生长因子：广义说，凡是微生物生长不可缺少的微量有机物质都称为生长因子(又称生长素)，包括氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等；狭义说，生长素仅指维生素。其作用是构成细胞的组分，促进生命活动的正常进行。
16.同型乳酸发酵:同型发酵是葡萄糖经EMP途径降解为丙酮酸，丙酮酸在丙酮酸脱氢酶的催化下还原为乳酸的过程。理论转化率为100%，实际转化率80%以上。
17.异型乳酸发酵:异型发酵是某些乳酸细菌利用HMP途径，分解葡萄糖为5-磷酸核酮糖，再经差向异构酶作用变成5-磷酸木酮糖，然后经磷酸酮解酶催化裂解，生成3-磷酸甘油醛和乙酰磷酸。 3-磷酸甘油醛经EMP途径后半部分转化为乳酸。理论转化率为50%。
4.种子扩大培养:种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。
5.培养基：人工配制的供微生物生长、繁殖、代谢和合成人们所需产物的营养物质和原料，同时，培养基也为微生物提供除营养外的其它生长所必须的环境条件。
生物工艺原理
生物工艺学考题一、名词解释1、下游加工过程：产品的回收或分离过程，目地是把生物反应液，如发酵液酶反应液内有用的物质分离出来，获取所需的目标产品。
2、密度梯度离心分离：用一定的介质在离心管内形成一连续或不连续的密度梯度，将细胞混悬液或匀浆置于介质的顶部，通过重力或离心力场的作用使细胞分层、分离。
3、细胞破碎率：被破碎的细胞的数量占原始细胞数量的百分比数。
4、反渗透：反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。
因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。
5、过饱和溶液：一定温度、压力下，当溶液中溶质的浓度已超过该温度、压力下溶质的溶解度，而溶质仍不析出的现象叫过饱和现象，此时的溶液称为过饱和溶液。
6、离子交换树脂：有机高分子离子交换剂，包括合成离子交换剂和天然有机大分子离子交换剂，通常是一种典型的凝胶。
7、流化床干燥：要把湿的颗粒物料进行干燥，可以把热空气鼓入放置有湿颗粒的床层中使颗粒流态化，则热量从空气传递到颗粒提供水分蒸发所需热量，使颗粒干燥。
8、冷冻干燥：又称升华干燥，将含水物料冷冻到冰点以下，使水转变为冰，然后在较高真空下将冰转变为蒸气而除去的干燥方法。
9、电渗析：利用半透膜的选择透过性来分离不同的溶质粒子（如离子）的方法称为渗析。
在电场作用下进行渗析时，溶液中的带电的溶质粒子（如离子）通过膜而迁移的现象称为电渗析。
10、制备电泳：11、分配系数：在一定温度和压力下，溶质分布在两个互不相溶的溶剂里，达到平衡后，它在两相的浓度之比。
12、双水相萃取：又称水溶液两相分配技术，它利用不同的高分子溶液相互混合可产生两相或多相系统，静置平衡后，分成互不相溶的两个水相，利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异来进行萃取，称为双水相萃取。
13、大孔树脂：它是一种比一般凝胶型有更多更大的孔道，布满树脂内部，因而是一种表面积大，在离子交换过程中，粒子容易扩散，交换速度快，稳定性好的一种树脂。
生物制药工艺学名词解释
名词解释1药物：用于预防,治疗或诊断疾病或调节机体生理功能,促进机体康复保健的物质,有 4 大类:预防药,治疗药,诊断药和康复保健药. 2生物药物：是以生物体,生物组织或其成份为原料(包括组织,细胞,细胞器,细胞成分,代谢,排泄物)综合应用生物学、微生物学与免疫学、物理化学与现代药学的原理与方法加工制成的药物.3 基因药物：是以基因物质(RNA 或 DNA 及其衍生物)作为治疗的物质基础,包括基因治疗用的重组目的 DNA 片段,重组疫苗, : 反义药物和核酶等.4反义药物:是以人工合成的十至几十个反义寡核苷酸序列, 它能与模板 DNA 或 mRNA 互补形成稳定的双链结构, 抑制靶基因的转录和mRNA 翻译 , 从而达到抗肿瘤和抗病毒作用5生物制品:是应用普通的或以基因工程,细胞工程,蛋白质工程,发酵工程等生物技术获得的微生物,细胞及各种动物和人源的组织和液体等生物材料制备的,用于人类疾病预防,治疗和诊断的药品。
6RNA 干涉：是指在生物体细胞内,dsRNA 引起同源 mRNA 的特异性降解,因而抑制相应基因表达的过程.7 siRNA:是一种小 RNA 分子(~21-25 核苷酸) ,由 Dicer(RNAase Ⅲ家族中对双链 RNA 具有特异性的酶)加工而成.siRNA 是 siRISC(RNA-induced silencing complex 由核酸内切酶,核酸外切酶,解旋酶等构成,作用是对靶 mRNA 进行识别和切割)的主要成员,激发与之互补的目标 mRNA 的沉默.8酶工程 :是从应用目的出发,研究酶和应用酶的特异催化功能,并通过工程化过程将相应原料转化成所需产物的技术.9固定化酶：是指借助于物理和化学的方法把酶束缚在一定空间内并具有催化活性的酶制剂,酶经固定化以后稳定性有所提高, : 而且可以反复使用,并能实现反应连续化,自动化,简化产品的纯化工艺.10原生质体融合:用脱壁酶处理将微生物细胞壁去除,制成原生质,再用聚乙二醇(PEG)促进原生质体发生融合,从而获得融合子的技术. 11杂交育种:杂交育种一般指将两个基因型不同的菌株通过接合使遗传物质重新组合,再从中分离和筛选出具有新性状的菌株.杂交后的杂种不仅能克服原有菌种活力衰退的趋势,而且,杂交育种使得遗传物质重新组合,扩大了变异范围,改善了产品的质量和产量.12诱变育种:诱变育种是指有意识地将生物体暴露于物理的,化学的或生物的一种或多种诱变因子下,促使生物体发生突变,进而从突变体中筛选具有优良性状的突变株的过程.13感受态细胞:在分子克隆过程中,宿主细胞需经过人工处理成能吸收重组 DNA 分子的敏感细胞才能用于转化,此时的细胞称为感受态细胞.14原代细胞:是直接取自动物组织器官,经过分散,消化制得的细胞悬液.15二倍体细胞系:原代细胞经过传代,筛选,克隆,从而由多种细胞成分的组织中挑选强化具有一定特性的细胞株,其特点是:1)染色体组织仍然是 2n 的模型;2)具有明显贴壁依赖和接触抑制特性;3)具有有限的增殖能力;4)无致癌性.16 盐析法:是利用各种生物分子在浓盐溶液中溶解度的差异,通过向溶液中引入一定数量的中性盐,使目的物或杂蛋白以沉淀析出,达到纯化目的的方法.17 Ks 盐析:在一定的 pH 和温度下改变离子强度(盐浓度)进行盐析,称作 Ks 盐析法.Ks 盐析法多用于提取液的前期分离工作.18β盐析:在一定离子强度下仅改变 pH 和温度进行盐析,称作β盐析法.在分离的后期阶段,为了求得较好的分辨率,或者为了达到结晶的目的,有时应用β盐析法.β盐析法由于溶质溶解度变化缓慢且变化幅度小,沉淀分辨率比 KS 盐析法好.19亲和沉淀:利用亲和反应原理,将配基与可溶性的载体偶联后形成载体-配基复合物(亲和沉淀剂) ,该复合物可选择性地与蛋白质结合,在一定条件下沉淀出来.20吸附法:指利用吸附作用,将样品中的生物活性物质或杂质吸附于适当的吸附剂上,利用吸附剂对活性物质和杂质间吸附能力的差异,使目的物和其它物质分离,达到浓缩和提纯目的的方法.21 大网格高聚物吸附剂:在合成树脂时,加入一种惰性组分,它不参与聚合反应,但能和单体互溶,称为致孔剂. 待网络骨架固化和链结构单元形成后,用溶剂萃取或水洗蒸馏的方法将致孔剂去掉,就留下了不受外界条件影响的永久孔隙,其孔径远大于2~4nm,可达到100nm 甚至 1000nm 以上,故称"大孔".与大孔网状离子交换树脂相比,它不含离子交换树脂的功能团,仅保留了多孔的骨架,其性质与活性炭,硅胶等吸附剂相似,称为大孔网状聚合物吸附剂.22全排阻: 当具有一定分子量分布的高聚物溶液从柱中通过时,较大的分子完全不能进入颗粒内部,只能从颗粒间隙流过,称"全排阻".其流经体积最小,等于外水体积 V 0.23类分离:将分子量极为悬殊的两类物质分开,如蛋白质与盐类,称作类分离或组分离.选择凝胶时,应使样品中大分子组的分子量大于其排阻限,而小分子组的分子量小于渗入限.大分子的分配系数 Kd=0,小分子的 Kd=1.24分级分离:将分子量相差不大的大分子物质加以分离,如分离血清球蛋白与白蛋白,分级分离应尽量使待分离各物质的 Kd 值相差大些,并使分子量分布不在凝胶分离范围的一侧.25柱比:层析柱的长度与直径的比值一般称作"柱比".26操作压:凝胶层析柱由于进出口之间液位压力差形成的对凝胶颗粒的压力称作"操作压". 石皮石卒整理第11页27全渗入:被分离组分的分子量小于该种凝胶的渗入限,其分子可以自由进出凝胶颗粒,这叫做"全渗入". 其流经体积最大,等于外水体积与内水体积之和,V 0 + Vi. 2(Vel Ve 2 ) Vel Ve 2 Ve28分离度 Rs: R s = = = W1 + W2 2(σ1 + σ 2 ) 4 σ式中 Ve1,Ve2——对应于两个峰的淋出体积;W1,W2 和σ1,σ2——两个峰宽度和标准偏差.29蛇笼树脂:由丙烯酸或甲基丙烯酸在季胺型阴离子交换树脂(如Dowex)中聚合而成的一类树脂称蛇笼树脂.它是一种两性树脂,它适宜于从有机物质(如甘油)水溶液中吸附盐类,再生时用水洗,就可将吸着的离子洗下来. 1 Z1 m1 1 Z2 m2 1 Z2 C2 1 Z1 C130尼柯尔斯基方程式: = K, 即 1 Z1 m1 1 Z2 m2 =K 1 Z1 C1 1 C2 2 Z 其中 m1,m2 及 C1,C2 分别代表树脂上和溶液中的两种离子的浓度.K 值的大小取决于树脂和交换离子的性质,以及交换条件.K>1 时说明离子 A1 比离子 A2 对树脂有较大的吸引力;反之,K<1 时树脂对 A2 的吸引力大于 A1.31偶极离子排斥作用:许多生化物质都是两性物质.其中有些是偶极离子.因为它们即使净电荷为零时,正电中心和负电中心并不重叠,遂成偶极.偶极离子在离子交换过程中的行为是很特殊的.现以氨基酸的离子交换为例. + SO 3 Na + + H 3 NRCCO + SO 3 H 3 NRCOO + Na + 式中由于使用了钠型树脂,被吸附氨基酸的羧基所带的负电荷与树脂磺酸基之负电荷产生排斥力.这就是所谓偶极离子的排斥作用.因此使树脂对氨基酸的吸附量大大降低.32亲和反胶团萃取:是指在反胶团相中除通常的表面活性剂(如 AOT)以外,添加另一种亲水头部为目标分子的亲和配基的助表面活性剂,通过亲和配基与目标分子的亲和结合作用,促进目标产物在反胶团相的分配,提高目标产物的分配系数和反胶团萃取分离的选择性.33亲和膜:利用亲和配基修饰微滤膜为亲和吸附介质亲和纯化目标蛋白质,是固定床亲和层析的变型.将一张微滤膜比喻为一个固定床,则膜厚即为床层高度.优点是传质阻力小,达到吸附平衡的时间短,配基利用率高;压降小,流速快,设备体积小,配基用量低34二次作用亲和沉淀:利用在物理场(如 pH,离子强度,温度和添加金属离子等)改变时溶解度下降,发生可逆性沉淀的水溶性聚合物为载体固定亲和配基,制备亲和沉淀介质.亲和介质结合目标分子后,通过改变物理场使介质与目标分子共同沉淀的方法成为二次作用亲和沉淀.35亲和萃取:利用聚乙二醇(PEG)/葡聚糖(Dx)或聚乙二醇/无机盐等双水相系统萃取分离蛋白质等大生物分子,特别是胞内酶的双水相萃取法.利用偶联亲和配基的 PEG 为成相聚合物进行目标产物的双水相萃取,可在亲和配基的亲和结合作用下促进目标产物在 PEG 相(上相)的分配,提高目标产物的分配系数和选择性.36亲和吸附剂:由载体及配基偶联构成,在亲和层析中起可逆结合的特异性物质称为配基(Ligand) ,与配基结合的层析介质称为载体(Matrix) .37负洗脱:在双底物反应中,与配基互补的酶的亲和吸附,如果吸附取决于 A 物的存在与否,则洗脱液中除去 A 物时,吸附在配基上的互补分子也会洗石皮石卒整理第17页脱下来,这种洗脱方法也称负洗脱.38相对离心力:由于各种离心机转子的半径或者离心管至旋转轴中心的距离不同,离心力而受变化,RCF 就是实际离心场转化为重力加速度的倍数.39 离心力:在一定角度速度下作圆周运动的任何物体都受到的向外的力.离心力(Fc)的大小等于离心加速度ω2r 与颗粒质量 m 的乘积,即:F=mω2r.40 沉降速度:即在离心力作用下,物质粒子于单位时间内沿离心力方向移动的距离.41沉降系数:在单位离心力场中,颗粒的沉降速度谓之"沉降系数". 42不对称膜:又称各相异性膜,该类膜正反两方面不一样,膜质分为两层,其功能层是具有一定孔径决定膜的选择性透过,另一层是孔径大得多的支持层 , 它增大了膜的机械强度,又使膜不易堵塞.对称膜易于堵塞.43 超滤:超过滤(简称超滤)是一项分子级膜分离手段,以压力差为推动力将不同分子量的物质进行选择性分离.一般用于液相分离,也可用于气相分离.44 浓差极化现象:外源压力迫使分子量较小的溶质通过薄膜,大分子被截留于膜表面,并逐渐形成浓度梯度,这就是浓差极化现象.45容量因子:是色谱分析中的重要参数,定义为溶质在固定相中的总摩尔数与流动相中总摩尔数之比.当色谱柱,溶剂和分离温度一定时,容量因子为常数.46 分离度:在色谱分析中,表示各组份之间分离程度的参数.其定义为相邻两色谱峰保留值之差与峰底宽之和一半的比值. R = t r2 1 t r1 2 1 (W 2 = ) 2 (t r2 1 t + W r1 2 ) + W W填空题1我国药物的三大药源指的是（1）化学药物（2）生物药物（3）中药2现代生物药物已形成四大类型包括 1基因重组多肽和蛋白质2基因药物3天然生化药物4合成与部分合成的生物药物.3请写出下列药物英文的中文全称:1IFN(Interferon) 干扰素IL(Interleukin)2白介素 3CSF(Colony Stimulating Factor)集落刺激因子4 EPO(Erythropoietin)促红细胞生成素 5 EGF(Epidermal Growth Factor)表皮生长因子 6NGF(Nerve Growth Factor)神经生长因子 7 rhGH(Recombinant Human Growth Hormone)重组人生长激素8In s(Insulin)9胰岛素 10HCG(Human Choriogonadotrophin)人绒毛膜促性腺激素 11 LH 促黄体生成素12 SOD超氧化物歧化酶 13tPA 14组织纤溶酶原激活物4常用的β-内酰胺类抗生素有青霉素,头孢菌素，氨基糖苷类抗生素有链霉素，大环内酯类抗生素有红霉素 ;四环类抗生素土霉素有 ;多肽类抗生素有杆菌肽 ;多烯类抗生素有两性霉 ; 蒽环类抗生素有阿霉素.5嵌合抗体是指用人源抗体恒定区替换鼠源抗体恒定区,保留抗体可变区; ;人源化抗体是指抗体可变区中CDR(决定簇互补区) 仅FR( 骨架区) 为鼠源, 其及恒定区均来自人源.6基因工程技术中常用的基因载体有1质粒2噬菌体(phage) 3黏粒(cosmid) 4病毒载体.等.7从生物材料中提取天然大分子药物时,常采用的措施有1 采用缓冲系统2添加保护剂3抑制水解酶作用等.8生化活性物质浓缩可采用的方法有1 盐析浓缩2有机溶剂沉淀浓缩3超滤浓缩4真空减压浓缩或薄膜浓缩5用葡聚糖凝胶浓缩6用聚乙二醇浓缩.9生化活性物质常用的干燥方法有1 减压干燥2喷雾干燥3冷冻干燥.10冷冻干燥是在低温,低压, 条件下,利用水的升华性能而进行的一种干燥方法.11微生物菌种的分离和纯化可以用的方法有1 平板划线法2稀释后涂布平板法 .12微生物菌种的自然选育是指利用微生物在一定条件下产生自发突变的原理,通过分离,筛选排除衰变型菌落,选择维持原有生产水平的菌株 .13诱变时选择出发菌株时应考虑出发菌株的稳定性,选用具备某种优良特性,对诱变剂敏感,菌种的生理状态及生长发育时间等问题. 14目前常用的诱变剂可分为 1物理诱变因子2化学诱变剂3生物诱变因子三大类.15常用的菌种保藏方法有:1斜面低温保藏法2液体石蜡封藏法3冷冻干燥保藏法4液氮超低温保藏法5甘油保藏法6沙土管保藏碳源等.16微生物生长需要的六大营养要素是 1氮源2能源3生长因子4无机盐5水 6碳源17生物药物制备过程中,常用的灭菌及除菌方法有1加热灭菌2辐射灭菌(紫外杀菌) 3介质过滤除菌4化学灭菌法18获得具有遗传信息的目的基因的方法有 1鸟枪克隆法(DNA 文库 ) cDNA 文库法2化学合成法3PCR 法19PCR 由高温变性、低温退火、适温延伸3 个基本反应组成20基因工程中原核表达常用的宿主有大肠杆菌,枯草杆菌; 等;常用的真核表达系统有酵母,动物(植物)细胞, 等.21,大肠杆菌表达系统的缺点是不能进行翻译后加工(糖基化) , 因而像 EPO 等基因的表达需使用真核(酵母) 表达系统.22分泌表达是指将目的基因嵌合在信号肽基因下游进行表达,从而使目的基因分泌到细胞周质或培养基中.23固定化酶常采用的方法可分为1 吸附2包埋3交联4共价键结合四大类24下面酶固定化示例图分别代表哪种固定化方法: . A.吸附 B. 共价键结合 C. 交联 D. 包埋25.固相析出法主要包括 1盐析法2有机溶剂沉淀法3等电点沉淀法4结晶法5淀方法等.26按照一般的习惯,析出物为晶体时称为结晶法,析出物为无定形固体则称为沉淀法.27.影响盐析的因素有: 1无机盐的种类2溶质的种类3蛋白质的种类4温度5PH的影响28结晶包括三个过程:(1)形成过饱和溶液 (2)晶核形成 (3)晶体生长.29影晶体大小的主要因素,归纳起来与 1过饱和度2温度3搅拌速度4晶种.等直接有关30.晶体的质量主要是指晶体的大小,形状,纯度等 3 个方面31吸附剂按其化学结构可分为两大类:一类是有机吸附剂,如如活性炭,淀粉,另一类是无机吸附剂大孔吸附树脂,白陶土,氧化铝,硅胶,硅藻土.32,常用的吸附剂有 1活性炭2硅胶3白陶土等.33大孔网状聚合物吸附剂是在树脂聚合时加入惰性致孔剂,待网格骨架固化和链结构单元形成后,用溶剂萃取或蒸馏水洗将致孔剂去掉,形成不受外界环境条件影响的 ,其孔径远大于 2～4nm,可达孔隙,100nm. ,故称"大孔".34,大孔网状聚合物吸附剂按骨架的极性强弱,可分为 1 非极性2中等极性3极性4强极性等吸附剂四类35,凝胶层析的分离原理有1平衡排除理论2扩散分离理论3流动分离理论 .这三种分离原理是互相补充的,在通常情况下平衡排除理论起主导作用; 扩散分离理论的作用随流速增加而加强;只有在流速很高时流动分离理论才起作用.36琼脂糖凝胶的一个特征是分离的分子量范围非常大,其分离范围随着凝胶浓度上升而下降,颗粒强度随浓度上升而提高37凝胶粒度的大小对分离效果有直接的影响.一般来说,细粒凝胶柱流速低,洗脱峰窄,分辨率 ,多用于等.粗粒凝胶柱流速高,洗脱峰平坦,分辨率高,多用于精制分离等.38在作分级分离时,为了提高分辨率,多采用比样品体积大25 倍以上的柱体积, 25以上的柱比,较大吸液量,较细粒的凝胶固定相. 39溶质通过色谱柱时造成的峰加宽效应包括分子扩散,涡流扩散,流动相中传质阻力,固定相中传质阻力.,40葡聚糖凝胶的孔径大小取决于交联度 ,其越小,凝胶孔径越大 ;而琼脂糖凝胶的孔径却依赖于琼脂糖浓度. .41离子交换剂由 , 惰性的不溶性载体,功能基团和,平衡离子组成. 平衡离子带 ,正电荷为阳离子交换树脂,平衡离子带负电荷. 称阴离子交换树脂.42,常见的离子交换剂有离子交换树脂,离子交换纤维素,葡聚糖凝胶离子交换剂等.43,离子交换树脂的基本要求有有尽可能大的交换容量,有良好的交换选择性,化学性质稳定,化学动力学性能好和物理性能好. .44,影响离子交换选择性的因素主要有离子价与离子水合半径,离子价与离子浓度,交换环境,树脂结构,偶极离子排斥, 等.45,请写出下列离子交换剂的名称和类型:CM-C 的名称是羧甲基纤维素,属于弱酸型阳离交换纤维素; DEAE-C 的名称是二乙基氨基乙基纤维素,属于子强碱型阴离子交换纤维素;. 46,色谱聚焦(chromatofocusing)是一种高分辨的新型的蛋白质纯化技术.它是根据蛋白质的等电点, ,结合离子交换技术的大容量色谱 ,能分离几百毫克蛋白质样品,洗脱峰被聚焦效应浓缩,分辨率很高,操作简单. 47,写出下列离子交换剂类型:732强酸型阳离子交换树脂 ,724 弱酸型阳离子交换树脂,717 强碱型阴离子交换树脂,CM-C阳离子交换纤维素 , DEAE-C,阴离子交换纤维素 ,PBE94,阴离子交换剂. .48,在采用多缓冲阴离子交换剂作固定相的离子交换聚焦色谱过程中,当柱中某位点之 pH 值下降到蛋白质组分PI(等电点), 值以下时,它因带正电荷而下移,如果柱中有两种蛋白组分,pI 值较大 ( 高 )者会超过另一组分,移动至柱下部 pH 较高的位点进行聚焦 . 49,影响离子交换选择性的因素有影离子水合半径,离子价与离子浓度,交换环境,树脂结构,偶极离子排斥.50亲和层析洗脱方法有非专一性洗脱,特殊洗脱,专一性洗脱. , 51亲和力大小除由亲和对本身的解离常数52亲和层析中常用作分离酶的配基有酶抑制剂,辅酶,底物,底物结构类似物.4,亲和层析中非专一性吸附有离子效应,疏水基团,复合亲和力.53亲和过滤指的是将亲和层析和膜过滤技术亲和纯化技术 , . 决定外,还受许多因素的影响,其中包括 ,亲和错流过滤,亲和膜分离., , , , 结合运用54制备型离心机的转子有角度转子, 水平转子, 垂直转子, 区带转子.55密度梯度的制备方法有,亲和错流过滤,亲和膜分离.反复冻融法 , 56 梯度的取出和收集方法: 取代法,穿刺法,切割法,虹吸法.57微孔滤膜孔径检测方法有气泡压力法, 细菌过滤法 ,水流量法, 58克服浓差极化现象的措施有震动,搅拌,错流 ,切流,59 实验用超滤器的类型有 ,无搅拌式装置 , 搅拌或振动式装置 ,小棒超滤器 , 浅道系统超滤装置(中孔纤维系统超滤器) .60 制备型高效液相色谱的重要参数:分离度,分离速度,回收率,样品载量.61色谱介质按分离机理分为反相色谱,正相色谱,离子交换色谱,凝胶过滤色谱,亲和色谱.62 蛋白质分离的主要依据有分子量,等电点,疏水性,结构特异性简答题1基因重组药物与基因药物有什么区别? 答:基因重组药物是指应用重组 DNA 技术(包括基因工程技术和蛋白质工程技术)制造的重组多肽,蛋白质类药物和疫苗,单克隆抗体与细胞因子等, 药物的化学成分属于多肽或蛋白质;基因药物是以基因物质(RNA 或 DNA 及其衍生物)作为治疗的物质基础,包括基因治疗用的重组目的 DNA 片段 , 重组疫苗,反义药物和核酶等,药物的化学成分为核酸或其衍生物. 2, 生物药物有那些作用特点? 答:1)药理学特性有:药理活性高;治疗针对性强;毒副作用较少,营养价值高;生理副作用常有发生等.2)理化特性有:生物材料中的有效物质含量低,杂质种类多且含量相对较高;生物活性物质组成结构复杂,稳定性差;生物材料易染菌,腐败;生物药物制剂有特殊要求.3, 基因工程药物主要有哪几类?试举例说明. 答:基因工程药物是指应用基因工程或蛋白质工程技术制造的重组活性多肽,蛋白质及其修饰物,包括:1)重组细胞因子类:如干扰素(IFN) 白介素 , (IL)和肿瘤坏死因子(TNF) 2)重组生长因子类:如表皮生长因子(EGF) ; ,神经生长因子(NGF) ,以及促进造血系统的生长因子:如促红细胞生成素(EPO) ,集落刺激因子等(CSF) 3)重组多肽与蛋白质类激素:如重组人胰岛素(rhInsulin) ; ,重组人生长激素等(rhGH) 4)心血管病治疗剂及酶 ; 制剂:如水蛭素,tPA(组织纤溶酶原激活物) ,天冬酰胺酶,超氧化物歧化酶(SOD)等.5)重组疫苗及单抗制品:如重组乙肝表面抗原疫苗(酵母) , 肿瘤疫苗等.4生物药物分离制备的基本特点有哪些? 答:1)生物材料组成非常复杂;2)有些化合物在生物材料中含量极微;3)生物活性成分离开生物体后,易变性破坏,因而须注意保护其生理活性;4) 生物制药中的分离方法常带有很大的经验成分;5)生物制药中的分离方法多采用温和的"多阶式"方法进行;6)生物产品最后均一性的证明与化学上纯度的概念不完全相同.5简述单克隆抗体(monoclonal antibody)的制备原理. 答:B 细胞群受抗原刺激后能产生针对抗原决定簇的特异性抗体,一个集体可产生多达 100 万种特异性不同的抗体,但一个 B 细胞却只能分泌一种特异性抗体.将 B 细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合后,用有限稀释法把产生不同抗体的杂交瘤细胞分开,挑选出单个杂交瘤细胞,每个杂交瘤细胞只分泌一种特异性抗体.培养单个杂交瘤细胞,使之无性繁殖形成细胞集落(称之为克隆) ,同一个克隆的杂交瘤基因相同,合成并分泌的特异性抗体质地均一,这种抗体称为单克隆抗体.6 简述生物活性物质分离纯化的主要原理. 答: 生物大分子分离纯化的主要原理是:1)根据分子形状和大小不同进行分离,如差速离心与超离心,膜分离,凝胶过滤等;2)根据分子电离性质(带电性)差异进行分离,如离子交换法,电泳法,等电聚焦法;3)根据分子极性大小及溶解度不同进行分离,如溶剂提取法,逆流分配法,分配层析法, 盐析法,等电点沉淀及有机溶剂分级沉淀等;4)根据物质吸附性质的不同进行分离,如选择性吸附与吸附层析等;5)根据配体特异性进行分离,如亲和层析法等.7什么是盐析作用?盐析的原理是什么? 答:盐析作用:向蛋白质溶液中逐渐加入中性盐,在高盐浓度时,蛋白质溶解度随之减小,发生了盐析作用.产生盐析作用的一个原因是由于盐离子与蛋白质表面具相反电性的离子基团结合,形成离子对,因此盐离子部分中和了蛋白质的电性,使蛋白质分子之间电排斥作用减弱而能相互靠拢,聚集起来.盐析作用的另一个原因是由于中性盐的亲水性比蛋白质大,盐离子在水中发生水化而使蛋白质脱去了水化膜,暴露出疏水区域,由于疏水区域的相互作用,使其沉淀.8.如何选择盐析所用中性盐? (1)盐析作用要强.一般来说多价阴离子的盐析作用强,有时多价阳离子反而使盐析作用降低. (2)盐析用盐要有足够大的溶解度,且溶解度受温度影响应尽可能小.这样便于获得高浓度盐溶液,有利于操作,尤其是在较低温度下的操作,不致造成盐结晶析出,影响盐析效果. (3)盐析用盐在生物学上是惰性的,不致影响蛋白质等生物分子的活性,最好不引入给分离或测定带来麻烦的杂质. (4)来源丰富,经济.9.有机溶剂沉淀的原理是什么? 答:亲水性有机溶剂加入溶液后降低。
生物工艺学教案及讲
一、生物工艺学简介1. 教学目标（1）了解生物工艺学的定义、起源和发展历程。
（2）掌握生物工艺学的基本原理和应用领域。
（3）培养对生物工艺学的兴趣和好奇心。
2. 教学内容（1）生物工艺学的定义：利用生物体或其细胞、酶等生物催化剂进行物质转化过程的总称。
（2）生物工艺学的起源和发展：从古代的发酵技术到现代的生物技术。
（3）生物工艺学的基本原理：微生物代谢、酶催化、细胞培养等。
（4）生物工艺学的应用领域：食品工业、制药工业、能源工业等。
3. 教学方法（1）讲解：讲解生物工艺学的定义、起源和发展历程。
（2）案例分析：分析生物工艺学在实际应用中的例子。
（3）讨论：引导学生探讨生物工艺学的未来发展。
4. 教学评估（1）课堂问答：检查学生对生物工艺学的基本概念的理解。
二、微生物代谢1. 教学目标（1）了解微生物代谢的基本过程和类型。
（2）掌握微生物代谢的关键酶和调控机制。
（3）了解微生物代谢在生物工艺学中的应用。
2. 教学内容（1）微生物代谢的基本过程：糖代谢、氨基酸代谢、脂肪代谢等。
（2）微生物代谢的类型：厌氧代谢、好氧代谢、兼性厌氧代谢等。
（3）微生物代谢的关键酶：糖代谢酶、氨基酸代谢酶、脂肪代谢酶等。
（4）微生物代谢的调控机制：基因调控、酶调控、代谢途径调控等。
3. 教学方法（1）讲解：讲解微生物代谢的基本过程、类型和调控机制。
（2）实验演示：展示微生物代谢的实验现象。
（3）案例分析：分析微生物代谢在生物工艺学中的应用例子。
4. 教学评估（1）课堂问答：检查学生对微生物代谢的基本概念的理解。
（2）实验报告：要求学生完成微生物代谢的实验并进行报告。
三、发酵技术1. 教学目标（1）了解发酵技术的定义和原理。
（2）掌握发酵过程中的关键因素和调控方法。
（3）了解发酵技术在食品工业和制药工业中的应用。
2. 教学内容（1）发酵技术的定义：利用微生物代谢过程中产生的酶或代谢产物进行物质转化的技术。
（2）发酵过程中的关键因素：微生物种类、培养基、温度、pH、氧气等。
生物工艺学
第一章绪论1.生物工艺学的定义有哪些？P1答：生物工艺学，也称生物技术，是指以现代生命科学为基础，结合其他基础学科的科学原理，采用先进的过程技术手段，按照设计改造生物体或生物原料，为人类生产所需要产品或达到某种目的的技术。
国际经济合作及发展组织提出的定义是：生物技术是应用自然科学及工程学的原理，依靠生物催化剂的作用将物料进行加工，以提供产品或社会服务的技术。
欧洲生物技术联合会认为：生物技术是自然学科（包括分子生物学，生物化学和物理化学）和工程学（化学反应工程学，电子学等）的综合应用，以便将生物体细胞（微生物细胞和动植物细胞）及其组成物用于为社会提供其所需要的商品和服务。
国际纯粹与应用化学联合会对生物技术的定义是：生物技术是将生物化学、生物学、微生物学和化学工程应用于工业生产过程和环境保护的技术。
2.生物技术的特点有哪些？P1答：○1是一门综合性学科○2采用生物催化剂○3采用可再生资源为原料，原料来源丰富，价格低廉，过程中产生的废物危害性小○4与一般化工产品相比，其生产设备比较简单，能耗较低3.生物反应的一般过程是什么？可分为哪四个部分？P2-3 答：将生物技术的实验成果经工艺及工程开发为可供工业生产的工艺过程称生化反应过程，也称生物反应过程，其实质是利用生物催化剂进行生物技术产品的生产过程。
可分为：○1原料的预处理○2生物催化剂的设备○3生化反应器及反应条件的选择与控制○4产品的分离纯化第二章菌种选育、制备、保藏1.从自然界中分离菌株的一般流程是什么？P13答：○1采样○2增殖培养○3纯种分离○4性能测定2.写出诱变育种的典型流程P15答：○1出发菌株的挑选○2敏感期和合适对象的选择○3诱变剂的选择○4诱变剂量的选择○5初筛○6复筛3.优良种子的要求是什么？P24答：○1菌种细胞的生长活力强，转种到发酵罐后能迅速生长，延迟期短○2菌种生理状态稳定，菌丝形态、菌丝生长速率和种子培养液的特征等符合要求○3菌体的浓度及总量能满足大容量发酵罐接种量的要求○4无杂菌污染，能保证纯种发酵○5菌种的适应性强，能保持稳定的生长能力4．影响种子的质量因素有哪些？P27答：○1孢子质量○2培养基○3培养条件○4种龄○5接种量第三章培养基及其设计1.制备培养基的基本原则有哪些？P35答：○1目标明确○2营养协调○3条件适宜○4经济合理2.培养基的设计原理有哪些？P40答：一般来讲，培养基的设计首先是确定培养基的组成成分，然后再决定各组分之间的最佳配比。
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名词解释：
1、初级代谢产物：细胞通过代谢活动产生的均匀生长和繁殖的必须物质，如蛋白质、氨基酸、核苷酸、多糖、脂质、维生素等。
2、次级代谢产物：细胞在生长的稳定期所产生的化学结构复杂，对细胞本身无明显生理功
能的物质，如抗生素、毒素、激素、色素、生物碱素。
3、基因工程菌：主要指以微生物为操作对象，通过基因工程技术获得的表达外源基因或过
量表达或抑制表达自身基因的工程生物，包括细菌、放线菌等原核细胞微生物换个酵母、丝状真菌等真核细胞微生物。
4、诱变育种：指采用物理、化学的因素使微生物DNA的碱基排列发生改变，以使排列错误的DNA莫板形成异常的遗传信息，造成某些蛋白质结构变异，而使细胞功能发生改变。
5、前体：某些化合物加到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程结合到产物分子
中去，而其自身的结构并没有多大变化，但产物的量却因加入而有较大的提高。
在一定条件
下前体物质可控制生产菌的合成方向和增加抗生素的产量
6、糖化：利用糖化酶（也称葡萄糖淀粉酶）将淀粉液化产物糊精及低聚糖进一步水解成葡萄糖的过程。
液化：用a-淀粉酶将淀粉转化为糊精和低聚糖，使淀粉可溶性增加的过程。
7、淀粉的糊化：是指淀粉受热后，淀粉颗粒膨胀，晶体结构消失，互相接触变成糊状液体，即使停止搅拌，淀粉也不会再沉淀的现象。
8、老化：分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列形成新的氢键的过程，即复结晶过程。
9、初级代谢：与生物生存有关的，涉及能量产生和能量消耗的代谢类型，产物都是有机体且是必不可少的物质，如单糖、核苷酸、脂肪酸以及蛋白质、核酸、多糖、脂类等。
10、次级代谢:某些微生物为了避免代谢过程中，某种代谢产物的积累造成的不利作用，而产生的一类有利于生存的代谢类型，通常是在生长后期产生，产物种类很多著名的是抗生素。
11、菌种衰退：菌种在培养或保藏过程中，由于自发突变的存在，出现某些原有优良生产性状的劣化、遗传标记的丢失等现象，称为菌种衰退。
12、菌种的保藏：主要是通过控制低温、干燥、缺氧等条件，使微生物营养体或休眠体处于不活泼状态，维持最低代谢水平，尽可能保证活力和不发生变异。
13、菌种的复壮：狭义：菌种已经发生衰退，再通过纯种分离和性能测定等方法，从衰退的
群体中找出尚未衰退的少数个体，以达到恢复该菌种原有典型性状的一种措施。
广义：指在
菌种的生产性能尚未衰退前就经常有意识地进行纯种分离和生产性的测定工作，使菌种的生
产性能逐步提高，所以，这实际上是一种利用自发突变从生产中不断进行选种的工作。
14、回复突变：变异菌株因遗传组成的自身修复，使原有的遗传障碍解除，代谢途径发生变化，从而恢复原有的特性，表现出原育种过程中已获得优良性状的退化。
15、种子的扩大培养：将保存在沙土管和冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜
面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养，最终获得一定数量和质量的纯种过程。
16、生长因子：微生物生长不可缺少的微量的有机物（微量的一类调节微生物正常代谢所必需，但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物）。
17、DE值：淀粉水解程度及糖化程度。
是指葡萄糖（所有测定的还原糖权当葡萄糖来计算）占干物质的百分率
21、固态发酵：固态发酵是微生物在没有或基本没有游离水的固态基质上的发酵方式，固态基质中气、液、固三相并存，即多孔性的固态基质中含有水和水不溶性物质同。
22、灭菌：指利用物理和化学的方法杀灭或除去物料及设备中一切生命物质的过程。
而消毒是指用物理或化学的方法杀死物料、容器、器具内外的病源微生物。
23、微生物能量代谢的中心任务：把外界环境中多种形式的最初能源转换成生命活动能使用的通用能源一ATP
24、自然选育定义：在持空环境下长期处理某一微生物培养物，同时不断的接种传代，以达到积累和选择合适的自发突变体的古老育种方法。
25、杂交育种：两个不同基因型的菌株通过通过接合或原生质体，使融合遗传物质重新组合，再从中分离和筛出新性状的菌株。
18、原生质体融合技术：把两个亲本的细胞壁分别使用生物酶制剂酶解，使菌体细胞在高渗
环境中释放出只有原生质膜包裹的球状体（即原生质体）。
在融合剂聚乙二醇的作用下，；两亲本的原生质体在高深条件下混合，使其相互聚集发生质配和核配，基因组由接触到交换，
从而实现遗传重组。
19、DNA重组技术：在体外重新组合DNA分子，并使它们在适当细胞中增值的遗传操作，这种操作下把待定基因组分到载体上，并使之在受体细胞中增值和表达。
24、灭菌：指利用物理和化学的方法杀灭或除去环境中所有微生物，包括营养细胞、芽孢和孢子。
消毒：指用物理或化学的方法杀死物料、容器、器具内外的病原微生物，一般只能杀
死营养细胞而不能杀死芽孢。
防腐：利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达到防止食品等发生霉腐的措施。
25、相对热阻：某一微生物在某条件下的致死时间与另一微生物在相同条件下的致死时间的比值。
热阻：微生物在某一特定条件（主要是温度和加热方式）下的致死时间。
26、连续灭菌：指在培养基进入发酵罐前，直接用蒸汽进行空罐灭菌，用无菌空气保压，待培养基流入罐后，开始冷却。
间歇灭菌：即实消，是在每批培养基全部流入发酵罐后，就在
罐内通入蒸汽加热至灭菌温度，维持一定时间，再冷却到接种温度。
27、发酵：利用微生物或生物化学的手段，将各种物质加以改变，然后利用由此产生的能量及代谢中间体，而得到各种有用的物质。
28、发酵染菌：指在发酵过程，生产菌以外的其他微生物侵入了发酵系统，从而使发酵过程
失去了真正意义的纯种培养。
29、分批发酵：是指在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后，接入少量的微生物菌种进行培养，使微生物生长繁殖在特定条件下只完成一个生长周期的微生物的培养方法。
30、质粒的复制不稳定：指基因工程复制时出现一定比例不含质粒的子代菌的现象
31、质粒的分配不稳定：指细胞分裂时，质粒也要分配到子代细胞中，但由于在子代细胞中不均一而导致部分细胞完全丢失质粒，结果产生无质粒细胞。
32、质粒结构的不稳定：是DNA从质粒上丢失或碱基重排、缺失所致工程菌性能的改变。
由于质粒中DNA的缺失、插入、突变、重排等使质粒DNA的序列结构发生了变化，引起
复制和表达的不稳定性。
33、重组质粒的逃逸率：当含有重组质粒的工程菌在非选择性条件下生长时，培养系统中一部分细胞不再携带重组质粒，这些空载细胞数与总细胞数之比称为重组质粒的逃逸率。
34、固定化酶：是指经物理或化学的方面处理，使酶变成不易随水流失即运动受限制，而又能发挥催化作用的酶制剂。
固定化细胞：被限制自由移动的细胞，即细胞受物理化学等因素
的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能反复连续使用。
35、种子培养和发酵的异常现象：指发酵过程中某些物理、化学或生物参数发生与原有规律不同的改变，这些改变必然影响发酵水平，使生产蒙受损失。
38、包埋法：将酶分子包埋在凝胶的网眼中或半透性的聚合物膜腔中以达到固定化酶的方法
39、动物细胞培养:从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜培
养基让这些细胞生长和增值。
40、植物细胞培养：在离体条件下，将愈伤组织或其他易分散的值置于液体培养基中进行震
荡培养，得到分散成游离的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖，从而获得大量细胞群体的
一种技术。