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生物分离工程三版孙彦PPT课件
学时安排
目录
分配学时
目录
绪论
2 液相色谱
细胞的分离与胞内产 物的溶解
亲和色谱 4 电泳和电色谱
初级分离
6 蛋白质复性
膜分离
4 结晶
萃取
6 干燥
吸附分离技术
6
分配学时 6 4 4 2 2 2
.
1
参考书目
教材:
《生物分离工程》 孙彦编著,化学工业出版社,2005年
主要参考书目
《生物工程下游技术》 刘国诠主编,1993年
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10
现代生物技术的兴起
两项技术
第一个含有外源基因的重组质粒在细菌内增殖 成功(1973年)
细胞融合技术(1975年)
直接结果:
上述两项技术的直接此前天然存在于生物 体内极微量的生物物质得以通过大量生物培养 方式进行商业的生产,出现了现代生生物物种的选育; 生物反应生产粗原料;
生物分离技术与化工分离技术 的区别
化工分离技术:获得纯的化学物质
生物分离技术:在得到纯的生物物质同时,还必
须关注特定杂质的去除;
与传统的化学试剂的纯 度概念不同,生物产物对 有害物质有严格的控制, 生产过程也要求有严格的 管理,在最终产品中往往 不允许有极微量的有害杂 质存在。
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15
生物分离技术的重要性
生物产物的特殊性; 生物产物所处环境的复杂性; 对生物产品要求的严格性;
最终结果:导致下游加工过程度成本往往 占整个生物加工过程生产成本的大部分。
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16
下游加工技术的一般流程
生物下游加工过程是指目
标产物的分离纯化过程,
包括
产物提取(isolation)
产物浓缩(concentration)
产物纯化(purification)
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6
早期的生物工程的萌芽
Alexander Fleming (1928)
美国和英国合作对青霉素进行生产研究 (1941年),出现表面培养:1升扁瓶 或锥形瓶,内装200mL麦麸培养基 ─── 40u/ml
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7
生物工程的萌芽
1943年沉浸培养: 5m3 ─── 200u/ml
当今:100m3─200m3 ─. ── 5-7万u/ml
manufacture, and operation of efficient and
economical structures, machines, processes, and
systems. 将科学及数学原理运用于实际用途的应用手段,
如设计、制造并操纵高效、经济的结构、机器、过 程及系统
-《美国传统词典》
满足维持生物物质活性的要求 满足快速分离的要求 满足纯度和杂质去除的要求 满足高效分离的要求 满足成本优化的要求
.
19
生物分离本质
有效地识别混合物中不同溶质间物理、 化学和生物学性质的差别,利用能够识 别这些差别的分离介质和(或)扩大这 些差别的分离设备实现溶质间的分离或 目标组分的纯化。
成品化(polishing)
注意:
多步分离导致收率降低;
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17
分离技术的选择依据
产物所处的位置; 产物性质(分子大小、疏水性、
电荷形式和溶解度等); 生物加工过程自身的规模和产
品的商业价值;一种目标产物 的分离手段往往不止一种,根 据生产的规模和价值,选择合 适的分离技术
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18
生物下游加工过程的特点
《基因工程》 《遗传与育种》
《生物反应工程》
目标产物的分离纯化过程;
生物分离工程
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12
结构基因组的研究内容
Bottleneck
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13
结构基因组研究的制约因素
No Image
在蛋白质克隆和表 达系统被不断优化的 同时,分离纯化过程 蛋白质的错误折叠及 产物的不溶及聚合已 成为结构基因组计划 . 发展的制约因素。14
.
21
机械分离
过滤
对象:非均相物系,
原理:根据物质大小、 重力沉降
密度的差异进行分离 离心沉降
传质分离 对象:均相物系;
输送分离 原理:根据溶质在外力 作用下产生的移动速度
超滤 反渗透
分 离 过 程
的差异实现分离 (速度分离法)
反渗析
推动力:压力差、电位 梯度和磁场梯度
电泳和磁泳
扩散分离 原理:根据溶质在两相 中分配平衡状态的差异
《Bioseparation Process Science》 Antonio A. García等
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2
第一章 绪论
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3
授课内容
生物下游加工技术简介 生物下游加工过程的特点 分离机理和分离操作 生物物质 分离效率的评价
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4
学习目的和要求
总体要求:对本课程具有比较初步的认识;
掌握:生物下游加工技术的特点;生物分离
蒸馏、蒸发 吸收、吸附和离子交换
实现分离 (平衡分离法)
萃取
推动力:偏离平衡态的 结晶
浓度差
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22
分离效果的评价
分离因子 收率 纯化因子 选择性
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23
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20
常用的分离技术及其机理
物理性质 化学性质 生物学性质
力学性质 热力学性质 传质性质 电磁性质 化学热力学 反应动力学 光化学性质 分子识别 输送性质 反应、响应、控制
重力、离心力、筛分 状态变化、相平衡 粘度、扩散、热扩散 电泳、电渗、磁化 化学平衡 反应速率 激光激发、离子化 生物亲和作用、生物学识别 生物膜输送 免疫系统
过程的单元操作原理;
了解:生物分离技术的研究内容和发展情况 ;
生物物质的种类和特性;下游加工过程的一般 流程 ;
应用:运用生物分离技术的评价方法分析实
际问题;
.
5
何谓工程(学)?
The application of scientific and mathematical
principles to practical ends such as the design,
8
生物分离工程的萌芽
Golden Time概念的提出
血液制品的生产 .
9
生命科学的发展带动生物工程的进步
1953年,DNA双螺旋结构的发现
1972年,美国斯坦福大学构建了第一个重 组DNA分子
1996年,克隆羊“多利”诞生在英国的罗 斯林研究所
1990-2006,人类基因组计划
现在,生物信息、生物芯片、胚胎干细胞等