生物工程技术5 PPT课件

生物分离工程5(细胞破碎技术)

01
02
03
04
生物制药
用于提取和分离药物、蛋白质、酶等生物制品。
食品工业
用于提取植物和动物细胞中的营养成分，如植物油、动物蛋
白等。
环境科学
用于处理废水中的有害物质，如重金属、有机污染物等。
农业领域
用于提取植物细胞中的有用成分，如植物激素、天然色素等
。
02
细胞破碎技术的基本原理
物理法
01
表面活性剂法
利用表面活性剂改变细胞壁的通透性，使细胞内容物释放出来。
有机溶剂法
利用有机溶剂如丙酮、乙醇等溶解细胞壁，使细胞内容物释放出来。
生物法
酶解法
利用酶如溶菌酶、蛋白酶等将细胞壁分解，使细胞内容物释放出来。
细菌分泌的蛋白酶
利用某些细菌分泌的蛋白酶将细胞壁分解，使细胞内容物释放出来。
细胞破碎技术的历史与发展
最早的细胞破碎技术可以追溯到19世纪末，当时人们开始使用机械研磨法破碎细胞。
随着科技的发展，出现了多种新型的细胞破碎技术，如超声波破碎、高压均质破碎、化学渗透压破碎等。
近年来，随着生物技术的快速发展，细胞破碎技术也在不断改进和完善，以满足更高效、环保和低成本的需求。
细胞破碎技术的应用领域
细胞破碎过程需要消耗大量的能量，这可能导致生产成本的增
加。
可能引起样品污染
02
在破碎过程中，如果设备或条件控制不当，可能会引起样品的
交叉污染或样品中原有成分的降解。
对细胞的损伤
03
高强度的破碎条件可能会对细胞内部结构造成损伤，影响后续
的分离和提取过程。
04
细胞破碎技术的应用案例
在制药行业中的应用

生物工程下游技术 PPT课件

• Biochemical Engineering Journal
/science/journal/1369703X
• Separation and Purification Technology
/science/journal/13835866
• Journal of Membrane Science
/science/journal/03767388
References-SCI journals
• Enzyme and Microbial Technology
/science/journal/01410229
• Journal of Chemical Technology and Biotechnology
/jpages/0268-2575
References-SCI journals
• Separation and Purification Reviews
• P. A. Belter, E. L. Cussler, W. Hu. Bioseparations: Downstream Processing for Biotechnology. New York: John Wiley & Sons, 1988
• D. Forciniti. Industrial Bioseparations: Principles and Practice. Iowa: WileyBlackwell, 2008
考核方式
• 根据课程基本要求，结合平时成绩、课程论文及笔试（期末考试）三方面进行综合评定。
• 平时成绩20％ • 课程论文20％ • 期末考试60％
主要内容
1. 绪论 2. 下游技术理论基础 3. 发酵液预处理与细胞破碎 4. 沉淀 5. 萃取分离 6. 膜分离 7. 吸附与离子交换 8. 色谱分离 9. 亲和色谱

(完整版)生物技术概论ppt

• 利用细胞工程技术生产单克隆抗体则为利用生物技术进行疾病防治的另一途径。例如：用于治疗肿瘤的“生物导弹”，就是将用于治疗肿瘤的药物与抗肿瘤细胞连接在一起，利用抗原抗体结合的高度专一性，使得抗肿瘤药物集中于肿瘤部位，以达到高效杀伤肿瘤细胞并减少对正常细胞的毒性反应。
• 胃肠道：各类抗菌药物尤其口服给药者均可由药物本身刺激作用引起恶心、呕吐、腹痛、腹泻等反应。
• 神经精神系统：青霉素类可对大脑皮层产生直接刺激，出现肌阵挛、惊厥、癫痫、昏迷等；链霉素、卡那霉素等均可损害第八对脑神经，导致听力或前庭功能损害；氯霉素、普鲁卡因霉素等有时可引起幻觉、幻听、定向力丧失等精神症状。
现代生物技术概论
第1章现代生物技术总论
• 第一节生物技术的含义
• 一生物技术的定义
• 生物技术(biotechnology ),有时也称生物工程(bioengineering),是指人们以现代生命科学为基础,结合其他基础学科的科学原理,采用先进的工程技术手段,按照预先的设计改造生物体或加工生原料,为人类生产出所需产品或达到某种目的.
• 2. 细胞工程 • 细胞工程(cell engineering)是指以细胞为基本单
位,在体外条件下进行培养,繁殖;或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意愿发生改变,从而达到改良生物品种和创造新品种;或加速繁育动、植物个体;或获得某种有用的物质的过程.
• 3 酶工程 • 酶工程(enzyme engineering)是利用酶,细胞器或
细胞所具有的特异催化功能,对酶进行修饰改造, 并借助生物反应器和工过程来生产人类所需产品的一项技术.
• 4 发酵工程
• 利用微生物生长速度快,生长条件简单以及代谢过程特殊等特点,在合适条件下,通过现代工程技术手段,由微生物的某种特定功能生产出人类所需的产品称为发酵工程.

生物技术与工程课件ppt

总结词
细胞工程的主要技术包括细胞培养、细胞繁殖、基因编辑和细胞融合等。
详细描述
细胞培养是细胞工程的基础技术，通过提供适宜的体外环境，使细胞在体外进行生长和繁殖。基因编辑技术如 CRISPR-Cas9等，可以对细胞基因进行精确的编辑和改造，实现定向的遗传改良。细胞融合技术则是将不同种类的细胞融合在一起，形成杂种细胞，以实现新的细胞特性的获得。
培养基的配制与灭菌
根据微生物的生长需求，配制适合的培养基，并进行灭菌处理。
发酵条件的控制
通过调节温度、pH、溶氧等发酵条件，优化微生物的生长和代谢。
产物分离与提取
利用物理、化学或生物分离技术，提取和纯化发酵产物。
发酵工程的应用实例
酒精发酵
利用酵母菌进行酒精发酵，生产乙醇。
抗生素生产
通过微生物发酵，生产抗生素药物。
通过蛋白质工程研究细胞信号转导过程中的蛋白质相互作用和调控机制。
生物材料与组织工程
利用蛋白质工程设计和制备生物材料和组织工程支架，用于再生医学和组织修复。
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细胞工程的应用实例
总结词
细胞工程在医学、农业、工业等领域有着广泛的应用，例如药物研发、组织工程、疫苗生产等。
详细描述
在医学领域，细胞工程可以用于药物研发和生产，通过大规模培养和繁殖特定细胞，可以生产出大量的药物或疫苗。在农业领域，细胞工程可以用于转基因作物的研发和生产，以提高作物的抗病性和产量。在工业领域，细胞工程可以用于生物燃料的研发和生产，利用微生物细胞生产燃料酒精和生物柴油等可再生能源。此外，细胞工程还可以用于组织工程领域，通过培养和繁殖人体细胞，可以用于修复和替换损伤的人体组织器官。
从生物材料中分离和纯化酶，是酶工程的重要技术之一。常用的方法包括离心、过滤、沉淀、萃取等。

《生物技术及应用》课件

利用酶工程改良作物品质、提高抗逆性等。
CHAPTER
05
发酵工程
发酵工程的定义与原理
定义
发酵工程是指利用微生物的代谢活动，通过现代工程技术手段，生产出人类所需产品的过程。
原理
发酵工程基于微生物的代谢机制，通过控制发酵条件，实现微生物代谢产物的定向生产。
发酵工程的基本技术
01
02
03
04
酶反应器设计
根据酶促反应的特点和要求，设计合理的酶反应器，实现高
效、连续的生产。
酶工程的应用实例
生物医药领域
利用酶工程生产药物，如抗生素、疫苗、蛋白
质药物等。
环保领域
利用酶工程处理工业废水、废气，降低环境污
染。
食品工业
利用酶工程改善食品品质、风味和安全性，如面包、奶酪、果汁等的
生产。
农业领域
03
细胞工程
细胞工程的定义与原理
总结词
细胞工程是通过操纵细胞遗传物质来改变细胞结构和功能的技术。
详细描述
细胞工程是生物工程的一个重要分支，它利用细胞作为基本单位，通过操纵细胞的遗传物质来改变细胞的结构和功能。细胞工程的基本原理是建立在细胞生物学和分子生物学的基础上，利用细胞的分裂、分化、融合等过程来达到预期的改变。
基因工程的基本技术
01
02
03
基因克隆技术
通过限制性内切酶和DNA 连接酶等工具，将外源 DNA片段插入到载体 DNA中，形成重组DNA 分子，再将其导入宿主细胞中。
基因转移技术
将重组DNA分子导入受体细胞的方法，包括质粒转化、显微注射、病毒载体等方法。
基因表达技术
通过调控基因的表达，实现对生物性状的定向改造。包括启动子调控、RNA 干扰等技术。

生物工程下游技术5.3双水相萃取NEW-2006

双水相系统的应用
生物行业食品工业
表5 双水相萃取在生物分离中的应用
酶的提取和纯化
表6 从破碎的细胞中萃取分离酶
菌体
酶
双水相组成 PEG-粗粗 Dex PEG/盐盐 PEG1550 /磷酸钾盐磷酸钾盐
细胞浓度 /% 20 30 25
分配系数 .95 8.2 5.7
Candida Boidinii Saccharomg ces Cerevisine Escherichia Coli
生长激素的纯化：生长激素的纯化：用 PEG/ 盐体系可提纯人的生长激素,回收率回收率Y= 60% 纯人的生长激素回收率干扰素的分离：用PEG- 磷酸酯盐体磷酸酯/ 干扰素的分离：系分离β- 干扰素, 系分离干扰素 Y= 97 %; 从重组大肠杆菌匀浆中提取α- 干扰素, 肠杆菌匀浆中提取干扰素 Y= 99.15 % ,纯度提高纯度提高25 倍纯度提高
表2 葡聚糖分子对不同相对分子量蛋白质分配系数的影响蛋白质相对分子量葡聚糖 40 12384 69000 140000 250000 800000 0.18 0.18 0.06 0.11 <0.01 葡聚糖组成葡聚糖 70 0.14 0.23 0.05 0.23 0.01 葡聚糖葡聚糖 220 500 0.15 0.31 0.09 0.40 0.01 0.17 0.34 0.16 0.79 0.02 葡聚糖 2000 0.21 0.41 0.10 1.15 0.03
70年代中期西德的年代中期西德的Kula M R和 Kroner 年代中期西德的和 K H等人首先将双水相系统应用于从细胞等人首先将双水相系统应用于从细胞匀浆液中提取酶和蛋白质，大大改善了匀浆液中提取酶和蛋白质，胞内酶的提取效果。胞内酶的提取效果。 1989年Diamond等推导出生物分子在双年等推导出生物分子在双水相体系中的分配模型，但尚有局限。水相体系中的分配模型，但尚有局限。由于成本方面的原因，由于成本方面的原因，双水相萃取技术上的优势被削弱，上的优势被削弱，真正工业化的例子很少。

生物分离工程-第五章-萃取技术PPT课件

mCl
[R Cl - ] [Cl - ]
则
mAKeC mlCl1[H K 2][K H 1 K ]2 21
43
-化学萃取平衡之分配平衡（2）
二（2－乙基己基）磷酸萃取氨基酸为例，其所对应的离子交换反应
A2(H2RA ) R(3H H R )
KeH[A[AR]([(HH3R]R[2)H])]
氨基酸的表观分配系数为
6
生物产品萃取根据分子量大小划分
小分子类化合物相对分子量约小于1000，如氨基酸、抗生素、维生素、有机酸等，采用有机溶剂萃取
大分子类相对分子量大于1000，如酶，抗体，蛋白质等，有机溶剂不适用，可选用反胶团萃取、双水相萃取等
7
工业上生产青霉素
大多采用醋酸丁酯为萃取剂，pH=1.8～2.2，相比VO/VW=1/2～1/2.5，温度5℃，反萃取过程采用碳酸氢钾或碳酸钾水溶液为反萃取剂。
A
A+
A+
AA+
A AClA
有机相
R+Cl-
RR++CA-l-
R+Cl-
R+Cl-
R+Cl-
42
化学萃取平衡之分配平衡
季胺盐萃取氨基酸为例，其所对应的离子交换反应
R C lA R A -C l
[RA-][Cl- ] KeCl [RCl- ][A- ]
氨基酸和氯离子对应的表观分配系数分别为
[R A- ] mA cA
51
2、双水相形成
当两种高分子聚合物之间存在相互排斥作用时，即一种分子周围将聚集同种分子而排斥异种分子，则在达到平衡时，就形成分别富含不同聚合物的两相。

《生物工程》课件

酶的稳定性
酶在一定的条件下可以保持稳定，但在某些条件下可能会失活。
酶工程的基本技术
01
酶的分离与纯化
通过物理、化学或生物的方法将酶从原料中分离出来，并进行纯
化，得到高纯度的酶。
03
酶的修饰
通过化学或基因工程技术对酶进行修饰，以提高其稳定性、改变其催化特性或降低生产成本。
02
酶的固定化
将游离酶或细胞固定在一定载体上，使其保持活性并可重复使用
总结词
细胞工程的应用包括制备单克隆抗体、干细胞治疗、转基因动物和植物的培育等。
详细描述
制备单克隆抗体是细胞工程的重要应用之一，通过杂交瘤技术将免疫细胞与肿瘤细胞融合，制备出能够产生单一抗体的杂交瘤细胞。干细胞治疗是利用干细胞的分化能力，将干细胞移植到病变组织中，以修复和替代受损的细胞和组织。转基因动物和植物的培育是通过基因转移技术，将外源基因导入动物或植物的受精卵中，培育出具有新性状的转基因动物或植物。
资源环境问题
生物工程在生产过程中可能产生环境污染和资源浪费问题。
如何应对生物工程的挑战
加强伦理道德规范
制定严格的伦理道德规范，确保生物工程技术的合理应用。
加强技术监管
建立完善的技术监管体系，防止技术误用或滥用。
完善知识产权制度
制定合理的知识产权制度，保护创新成果，促进技术转移转化。
推动可持续发展
04
CATALOGUE
酶工程
酶工程的定义与原理
酶工程的定义
酶工程是利用酶的催化性质，通过生物技术手段将原料转化为有用物质的一门技术。
酶工程的基本原理
酶是一种具有高效催化能力的蛋白质，能够在温和的条件下催化化学反应，具有高度的专一性和选择性。

生物工程进展PPT课件

工业领域
生物催化、生物质能源、生物材料等。
环保领域
废水处理、固体废物处理、生态修复等。
基因工程进展
02
基因工程技术
基因克隆技术
通过将外源基因插入到载体中，实现基因的体外复制和表达。
基因转录技术
利用逆转录酶将RNA逆转录成cDNA，实现基因的克隆和表达。
基因表达技术
通过构建基因表达载体，将目的基因导入受体细胞，实现基因的表达和调控。
细胞工程进展
03
干细胞研究
01
02
03
胚胎干细胞
具有发育的全能性，可分化为任何类型的细胞，为疾病治疗和组织修复提供无限可能。
成体干细胞
存在于人体某些组织中，具有多向分化潜能，可修复受损组织。
诱导多能干细胞
通过特定因子诱导成熟细胞逆转为多能干细胞，为疾病研究和治疗提供新的途径。
细胞培养与细胞分化
要点二
生物材料的进展
随着科技的不断进步，新型生物材料不断涌现，如可降解材料、纳米生物材料等，为生物工程领域的发展提供了更多可能性。
生物反应器的设计与优化
生物反应器的设计
生物反应器是生物工程中的重要设备，其设计需要考虑多种因素，如微生物或细胞的生长特性、反应条件等。
生物反应器的优化
为了提高生物反应器的效率和稳定性，需要对其进行优化，如改进反应器结构、优化操作参数等。
组织工程
组织工程的基本原理
利用生物材料、细胞和生物反应器等技术构建人体组织和器官。
组织工程的应用
用于修复和替换受损的组织和器官，如人工关节、皮肤等。
酶工程进展
04
酶的筛选与改造
酶的筛选
从微生物、动植物等生物资源中筛选具有特定催化功能的酶，是酶工程研究的重要基础。随着基因组学和蛋白质组学的发展，高通量筛选技术为酶的筛选提供了有力支持，能够快速发现新的酶。

生物工程-课件

微生物
工程菌
发酵工程基因工程酶 Nhomakorabea酶工程
产品
动植物个体或细胞
细胞工程
优良动植物品种生物工程主要领域之间相互关系示意图
2。生物工程的特点生物工程，是20世纪70年代初开始兴起的一门新兴的综合性应用学科。
[高效性和经济性]：基因工程应用举例与医药卫生（1）生产基因工程药品 ①优点：高质量、低成本 ②举例：胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等60多种与环境保护（1）用于环境监测：用DNA探针可检测饮水中病毒的含量 ①方法：使用一个特定的DNA片段制成探针，与被检测的病毒DNA杂交，从而把病毒检测出来。 ②特点：快速、灵敏基因治疗 ①含义：把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。 ②举例：半乳糖血症（病因、研究成果） ③发展前景：许多遗传病及疑难病症将被人类征服。细胞工程作为科学研究的一种手段，已经渗入到生物工程的各个方面，成为必不可少的配套技术。在农林、园艺和医学等领域中，细胞工程正在为人类做出巨大的贡献。利用细胞工程技术进行作物育种，是迄今人类受益最多的一个方面。我国在这一领域已达到世界先进水平，以花药单倍体育种途径，培育出的水稻品种或品系有近百个，小麦有30个左右。其中河南省农科院培育的小麦新品种，具有抗倒伏、抗锈病、抗白粉病等优良性状。 [清洁和低耗]
现在，则是在以前的基础上对这个基因进行改良或者创造新的基因来完善或加强生物的某些功能。
总之，有进步性的特点。 1）更加注重实际应用，实际生产决定研究方向，更多的人把精力放在了优良技术的创造。 2）操作先进化，以往的生物技术往往以酶工程和发酵工程为代表，获得的都是一些蛋白或者微生物产物，如青霉素的获得。但是现在更加注重基因工程和细胞工程，从微观去创新。 3）理论基础的多样化，现在学生物技术，不是掌握微生物学、动物学就可以了，还要有更多的如生化、分子生物学的基础才行。

Biotechnology-生物工程 PPT课件

DNA Sequencing: Determining the Order of Nucleotides
DNA sequence for gene from cress plant
Arrows show differences in DNA sequences related to inherited breast cancer
restriction enzyme
Each bacterial cell carries a different recombinant plasmid
Tools for Producing Recombinant DNA
Probe: sequence of DNA that is complementary to the gene of interest; Used to locate a copy of the gene by hybridization
AGCTTAGCGAT TCGAATCGCTA
Denature DNA by heating Add Probe Probe Binds to gene
AGCTTAGCGAT AATCGC TCGAATCGCTA
Using the Probe to Find the Gene of Interest
Applications of Biotechnology Transgenic Bacteria
Use of the Restriction Enzyme Bam H1
5’— G G A T C C — 3’ 3’— C C T A G G — 5’ Results in
sticky end
5’— G 3’— C C T A G
sticky end

《生物工程技术》课件

THANK YOU
感谢观看
基因治疗
利用基因工程技术将正常的基因导入病变细胞中，以补偿缺陷或异常的基因，从而达到治疗疾病的目的。
03
细胞工程
细胞工程的定义与原理
总结词
细胞工程是应用细胞生物学和分子生物学原理和方法，通过细胞水平的操作，在细胞整体、亚细胞及分子水平上改变生物遗传与表达性状，以获得新物种或新品系的现代生物技术。
通过调控基因的表达水平来改变生物体的性状，包括启动子选择、增强子利用等手段。
基因工程的应用实例
转基因作物
通过将抗虫、抗病、抗除草剂等外源基因导入作物中，培育出抗逆性更强、产量更高、营养价值更丰富的转基因作物。
转基因动物
通过基因工程技术将外源基因导入动物体内，实现对其性状的改良或创造新性状，如转基因猪、转基因牛等。
06
蛋白质工程
蛋白质工程的定义与原理
总结词
蛋白质工程的定义与原理
VS
详细描述
蛋白质工程是通过基因工程技术对蛋白质的氨基酸序列和结构进行设计和改造，以达到改善蛋白质性能或创造新蛋白质的目的。其原理基于基因工程和蛋白质结构与功能关系的研究，通过改变基因序列来改变蛋白质的结构和功能。
蛋白质工程的基本技术与方法
细胞工程的应用实例
总结词
细胞工程的应用广泛，包括新品种的培育、生物制药、基因治疗、组织工程等领域。
详细描述
在农业上，通过细胞工程可以培育出抗逆性更强、品质更优良的农作物新品种，提高农业生产效率。在生物制药方面，细胞工程可以用于生产高纯度、高质量的药物，如单克隆抗体、疫苗等。基因治疗则是通过将正常基因导入病变细胞，纠正或补偿缺陷基因引起的疾病。组织工程则利用细胞培养和生长因子等手段，构建出具有生理功能的组织或器官，用于移植治疗。

生物工程下游技术5.2反胶束萃取2008

盐类 pH值值
CaCl2 1M pH5和和 10 CaCl2 0.1M pH10 CaCl2 0.1M pH5 KCl 1M pH5 MgCl2 0. 1M pH5
萃取率（）萃取率（%）核糖核溶菌酶胰蛋白酸酶酶 15.7 100.9 31.3 7.6 96.0 4.0 86.6 98.5 103.0 11.5 9.3 27.0 59.1 14.4 21.4
蛋白质溶入反胶束溶液的推动力主要包括表面活性剂与蛋白质的静电作用和位阻效应。和位阻效应。
表面活性剂与蛋白质都是带电的分子，表面活性剂与蛋白质都是带电的分子，根据阴阳离子表面活性剂及水溶液pH值根据阴阳离子表面活性剂及水溶液值等，来具体判断。来具体判断。反胶束“ 水池” 反胶束 “ 水池 ” 的物理性能会影响蛋白质的增溶或排斥，质的增溶或排斥，达到选择性萃取的效果，具体由Ｗ来调节，这就是所谓的 “位阻效应”。位阻效应”
离子强度离子强度对萃取率的影响主要是由离子对表面电荷的屏蔽作用所决定的：对表面电荷的屏蔽作用所决定的：
1)
离子强度增大后，离子强度增大后，反胶束表面的双电层变减弱了蛋白质与反胶束间的静电作用；薄，减弱了蛋白质与反胶束间的静电作用；反胶束内表面的双电层变薄后，反胶束内表面的双电层变薄后，也减弱了表面活性剂极性基团间的斥力，表面活性剂极性基团间的斥力，使反胶束变小；变小；
正常胶束表面活性剂的极性头朝外，头朝外，疏水的尾部朝内，部朝内，中间形成非极性的“ 非极性的“核”。
水
极性“ 极性“头”
非极性的 “核”
非极性“ 非极性“尾”
图2-a 正常胶束的结构示意图
反胶束
有机溶剂