1、第一章 導論課前4句話 第一句聽課好，成績就好 第二句入門好，專業就好 現代生物技術導論 基因工程 細胞工程 發酵工程 酶工程 生物技術與農業 生物技術與食品工業 生物技術與醫藥產業 第三句專業好，崗位就好生物發酵技術、 發酵食品生產技術、 生物分離與純化技術、 酶制劑生產及應用、生物工程設備、生物工程實驗技術 、食品檢測技術等7門課程。第四句專業好，崗位就好選擇好，一切都好Bill Gates：“超過我的下一個首富必定出自基因領域。 ”“如果說二十世紀是物理學的時代，二一世紀將是生物技術的時代！”克雷格 文格爾（基因組研究創始人，1996年諾貝爾獎獲得者）生物技術時代選擇生物技術專業第一節

2、什么是生物技術？ 當今六大高新技術？新能源、新材料、信息、海洋、空間、生物技術一、定 義 利用生物體來制造產品的技術 對生物有機體在分子、細胞或個體水平上通過一定的技術手段進行設計操作，以改良物種質 量和生命大分子特性或生產特殊用途的生命大分子物質為目標的技術體系。二、內 容 基因工程（核心） 細胞工程（基礎） 發酵工程（手段） 酶工程（條件） 上游工程：工程菌（細胞）獲得；中游工程： 發酵工程； 下游工程： 分離、純化、精制。三、生物技術產業特征 高技術、高投入、高利潤、高風險、長周期1997-2011年研發一個生物藥品最低37億美元Amgen最高阿斯利康118億美元，歷時8.-15年羅氏-

3、78億美元。第二節 生物技術發展簡史一、 傳統生物技術釀造技術（1） 用發酵池、發酵釭等。（2） 講究的是養，能保證質量，缺少產量 舊有的制造醬、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其他食品的傳統工藝 我國也在石期時代后期，開始用谷物釀酒，最早的發酵技術公元前6000年，古埃及人和古巴比侖人就知道用微生物發酵產生酒精，并開始釀造啤酒 公元前4000年，古埃及人就開始用酵母菌發酵生產面包； 公元前221年，周代后期我國人民就能制作豆腐、醬油和醋；二、 近代生物技術發酵技術 （1）大型發酵罐（2）講究的是催。最佳環境中培育。能保證產量。1676年，荷蘭人Leeuwenhoek制成了能放大170300倍的顯微

4、鏡，并首先觀察到了微生物。18381839年間德國生物學家施萊登和施旺提出細胞學說（細胞是所有動植物的結構和功能 單位）19世紀60年代，法國科學家L.Pasteur首先證實發酵是由微生物引起的， 并首先建立了微生 物的純種培養技術，從而為發酵技術的發展提供了理論基礎。1897年，法國布赫納（Buchner）:任何生物都有引起發酵的物質：酶20世紀20年代，工業生產中開始采用大規模的純種培養技術發酵化工原料丙酮、丁醇。1928年，弗萊明（A. Fleming）發現青霉素，1941年青霉素投入生產。三、現代生物技術基因工程技術以70年代DNA重組技術的建立為標志1953年沃森（Waston）和克

5、里克（Crick）發現了DNA的雙螺旋結構，奠定了現代分子生物學 研究基礎。DNA二條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋成雙螺旋結構。RNA一條核苷酸鏈。（1）脫氧核苷酸二磷酸+脫氧核糖+堿基（A或T或G或C），脫氧核糖+堿基（A或T或G或C或）=脫氧核苷（2）核苷酸=磷酸+核糖+堿基（A或U或G或C），核糖+堿基（A或U或G或C）=核苷。問題：DNA染色體、基因的關系？1DNA與染色體的關系：1條染色體=DNA螺旋折疊后）分子+蛋白質2DNA與基因的關系：基因是有遺傳效應的DNA片段。每個DNA上有許多基因能夠編碼一段功能性的RNA的DNA片段，是與一個多肽鏈的合成相對應的一段DNA1、 對比DN

6、A和RNA的化學成分，RNA特有的是（B）A、核糖和胸腺嘧啶B、核糖和尿嘧啶C、脫氧核糖和尿嘧啶D、脫氧核糖和胸腺嘧啶2、 由堿基A、G C、T所組成的核苷酸的種類最多有（D）A、1種B、3種C、5種D、7種3、 組成人體內核酸的堿基、五碳糖、核苷酸各有（A）A、5、2、8B、4、2、2C、5、2、2D、4、4、84、 正確的是（ADCB）A、染色體由DNA和蛋白質組成B、RNA與DNA都是核酸C、mRNAT以翻譯合成蛋白質D、一個DNA分子上有許多基因1961年破譯了遺傳密碼，揭開DNAS碼的遺傳信息是如何傳遞給蛋白質這一秘密1972年首先實現了DNA體外重組技術，標志著生物技術的核心技術一

7、一基因工程技術的開第三節 生物技術的應用、改善農業生產、解決食品短缺培育抗逆的作物優良品系 植物種苗的工廠化生產 提高糧食品質 生物固氮，減少化肥使用量 二、發展畜牧業生產 動物的大量快速無性繁殖1997年2月英國Roslin研究所培育出一只小羊-“多莉” 培育動物的優良品系 三、提高生命質量，延長人類壽命 開發制造奇特而又貴重的新型藥品疾病的預防和診斷基因治療人類基因組計劃（HGP）四、解決能源危機主要能源：石油和煤炭 以乙醇最有希望成為新的替代能源。 將農業或工業的廢棄物變成沼氣或氫五、制造工業原料 氨基酸類：主要的有谷氨酸（即味精） 、賴氨酸等； 酸味劑：主要有檸檬酸、蘋果酸等 甜味劑：

8、主要有天冬甜精（甜味是砂糖的2400倍）、氯化砂糖（甜味是砂糖的 化學工業原料：如乙醇、丙酮、丁醇等產品。六、生產貴重金屬 廢渣礦、貧礦、尾礦、廢礦 利用細菌的浸礦技術進行提煉 可提取的金屬包括：金、銀、銅、鈾、錳、鑰、鋅、鉆、鎳、鋇、銘等10多種貴重金屬和稀有金屬1.屬于生物技術產業特征有（）A、高利潤；B、高風險；B高勢能；D、高效率2.生物技術的核心為（ ）A、基因工程；B細胞工程；B酶工程；D、發酵工程3.生物技術包括的基本內容為（）A、細胞工程B、基因工程C、遺傳工程D、酶工程4.實現DNA體外重組技術，標志著基因工程技術的開始的年份為（A、1973 B、1970 C、1968 D、

9、1972作業1.與其它產業相比，生物技術產業有哪些特征？2.基因是如何指導蛋白質合成的？3.生物技術發展歷經三個過程及其技術特征是什么？4.基因、DNA染色體的關系如何？5.生物技術及應用專業有哪7門核心課程？600倍）第二章基因工程第一節概述一、基因及基因工程的概念（一）基因1.孟德爾時期（1866-1910）Men del:1866年豌豆雜交試驗中，將控制性狀的遺傳因素稱為遺傳因子。（1909年丹麥W,L.Johansse用“gene”代替“遺傳因子”）2.細胞遺傳學時期（1910-1940）摩爾根Morgan:果蠅試驗中提出了連鎖遺傳規律創建了“基因論”：是染色體上呈直線排列的 念珠狀結

10、構（摩爾根（Thomas Hu nt Morgan,美國生物學家，被譽為“現代遺傳學之父”，獲1933年諾貝爾生理學和醫學獎。）3.生化遺傳學時期（1940-1953）比德爾Beadle:紅色面包霉試驗（1941）提出基因是通過酶起作用的；Avery:肺炎鏈球菌試驗（1944）提出DNA是主要的遺傳物質Hershey & Chase大腸桿菌試驗（1952）證明了DNA的遺傳傳遞作用比德爾與塔特姆（E丄.Tatum由于提出“一個基因一個酶假說”而被公認為生化遺傳學的創始人 獲1958年諾貝爾生理學和醫學獎。艾弗里在20世紀30年代、40年代、50年代，多次因抗原、DNA的研究獲 諾貝爾獎

11、提名。赫爾希和蔡斯在1952年通過大腸桿 菌試驗DNA是遺傳基因的載體。4.分子遺傳學時期（1953-）Watson（美國）& Crick英國）:X射線 衍射分析研究（1953）提出了DNA雙 螺旋結構模型；基因是與一個多肽鏈的合成相對應的一段DNA（500-1500bp）（二）基因工程狹義是指一種或多種生物體（供體）的基因與載體在體外進行拼接重組，然后轉入另一種生物體（供體）內，使之按照人們的意愿遺傳并表達出 新的性狀。廣義外源基因重組、 克隆和表達的 設計與構建（上游技術，即狹義的基 因工程）+含有重組外源基因的工程 菌或細胞的大規模培養以及外源基 因表達產物的分離純化工程。二、基

12、因工程操作的基本過程目的基因的分離與改造載體構建目的基因插入載體（重組體制備、載體構建）基因載體導入受體細胞（構建工程菌（或細胞） 目的基因的鑒定與表達含目的基因的工程菌大規模培養（工程菌發酵）目的基因表達產物的分離純化第二節工具酶與基因表達載體DNA重組技術的基本工具：準確切割DNA的工具（“分子手術刀”）一一限制性內切酶；DNA片段的連接工具（“分子縫合針”）一一DNA連接酶、DNA聚合酶基因轉移工具（“分子運輸車”）一一基因進入受體細胞的載體。一、限制性內切酶限制性核酸內切酶：能識別雙鏈DNA分子中的某種特定核苷酸序列（一般4-8bp）,并切段每 一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二

13、酯鍵的核酸水解酶。（注：存在于原核及真核生物，在原核生物中表達豐富，可以限制外來DNA的侵入并使其失去活性，但不影響自身DNA。）切割處：磷酸二酯鍵斷開，產生具有3OH基團和5P基團的片段（一）內切酶的命名EcoR IE來自微生物的屬名Escherichia埃希氏桿菌屬CO來自微生物的種名coli（大腸桿菌）R來自的微生物的菌株系I該菌株發現的限制酶的編號問題1從Escherichia coli大腸桿菌）R株發現并分離的第5種限制性內切酶的名稱？EcoRV問題2從淀粉化芽抱桿菌（Bacillus amyloliquefacienS H株發現并分離的的第1種限制性內切酶 的名稱？BamHI（二）

14、 限制性內切酶分類根據酶的功能、大小和反應條件及切割DNA的特點，分為I型酶、U型酶、 川型酶三類.U型一一特異性切割，同一位 占八、（三） 限制性內切酶切割方式 黏性末端：被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個 伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對） 平末端：當限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的）（四）限制性內切酶識別序列絕大多數U型限制性內切酶都能識別 個堿基）二、DNA連接酶4-8個核苷酸組成的特定的核苷酸序列，最常見的為6Ml FirrintM* I.-二C T f A A.作用：催化兩個核酸鏈之間形成磷酸二酯鍵。2.分類： 根據酶的來源不同分

15、E.coliDNA連接酶：從大腸桿菌中分離得到，只能連接帶匹配粘末端的DNA分子。T4DNA連接酶：從T4噬菌體中分離到， 連接帶黏性末端或平末端的DNA分子。學習探究：下列關于DNA連接酶的敘述正確的是()1催化相同黏性末端的DNA片段之間的連接2催化不同黏性末端的DNA片段之間的連接3催化兩個黏性末端互補堿基間氫鍵的形成4催化DNA分子兩條鏈的脫氧核糖與磷酸之間磷酸二酯鍵的形成A.BCD三、DNA聚合酶是細胞復制DNA的重要作用酶。以DNA為復制模板，從將DNA由5端點開始復制到3端的酶DNA連接酶DNA聚合酶作用實質都是催化兩個脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵是否需模板不需要需要連接DNA鏈

16、雙鏈單鏈作用過程在兩個DNA片段之間形 成磷酸二酯鍵將單個脫氧核苷酸加到已存在的核酸片段的3端的羥基上，形成磷酸二酯鍵作用結果將存在的DNA片段連接 成重組DNA分子合成新的DNA分子常用的DNA聚合酶:大腸桿菌DNA聚合酶I的Klenow大片段酶;T7DNA聚合酶；反轉錄酶等。1.疋義：能夠承載外源DNA片段(基因)，并將其帶入受體細胞得以維持的DNA分子，也稱為DNA克 隆載體。2.基因載體最起碼的條件(1) 具有合適的限制性內切酶位點(2) 能自我復制并能帶動插入的目的基因同步復制(3) 含標記基因3.分類：按構建基因載體的DNA來源分細菌 質粒載體、病毒或噬菌體克隆載體。質粒存在于細菌

17、細胞質中獨立于染色體的 具有自我復制能力的雙鏈閉合環狀的DNA分子(1-200kbp)。第三節基因工程基本技術大腸桿菌DNA聚合酶;T4DNA聚合酶；四、基因表達載體一、目的基因的分離與改造（一）概念目的基因：又稱目標基因，是指通過人工的方法分離、改造、擴增并能夠表達的特定基因，或 者是按計劃獲取的有經濟價值的基因。目的基因主要是_編碼蛋白質的基因_（二）獲取目的基因的技術1.從基因文庫中獲取目的基因1）基因文庫？將含有某種生物不同基因的許多DNA片斷，導入到受體菌的群體中，各個受體菌分別含有這種生物的不同基因，稱為基因文庫2）基因文庫的種類基因組DNA文庫：含有一種生物的全部基因 部分基因文

18、庫：只包含了一種生物的部分基因， 如：cDNA文庫。3）基因組文庫的構建 提取某種生物的全部DNA用適當的限制酶一定大小的DNA片段 將DNA片段與載體連接 導入受體菌中儲存 基因組文庫4）從基因組文庫篩選目的基因 核酸雜交法免疫學檢測法DNA同胞檢測法PCR篩選法2利用PCR技術擴增目的基因概念：PCR全稱為多聚酶鏈式反應一，是一項在生物_ 復制一特定DNA片段_的核酸合成技術。（2）體外條件模板 原料（脫氧核苷酸）引物（一小段單鏈DNA）DNA聚合酶（耐高溫）溫度控制（3）具體過程1.變性（90C-95C）雙鏈DNA模板在熱作用下，氫鍵_斷裂，形成一單鏈DNA_2復性（55T-60C）溫度

19、降低，引物與DNA模板 結合，形成局部雙鏈_。3.延伸（70T-75C）在TaqDNA聚合酶的作用下，從引物的3端連接脫氧核苷酸,合成與 模板互補的DNA鏈。F列屬于PCR技術的條件的是B1單鏈的脫氧核苷酸序列引物 的DNA片段脫氧核苷酸DNA連接酶DNA聚合酶二 二二二：CNA片址 期抽上000000TTWnnnlTTTrriiiimTi町1!血|i叩nnTTn亍1WnnnnirrnrnmnnrnrnmnnnnnTrnEnrTrnrni亍Uii妙TllQ血ii皿y呱呱/ v目的基因所在核糖核苷酸DNA限制性內切5rrnnjrnwrwni nnnfninTrnniniiiiiiiiinrmun

20、rrrJs I I -、I ” ,3山皿山LUOillll%1酶A.C二、DNA重組技術定義：不同來源的DNA分子通過磷酸二酯鍵連接而重新組合的過程稱為DNA重組。目的基因與運載體的結合三、 將目的基因導入受體細胞將目的基因進入_受體細胞內，并且在受體細胞內維持穩定_和 表達的過程叫轉化 經轉化獲得外源遺傳物質的細胞叫轉化子含有重組DNA分子的轉化子重組子（一）受體細胞種類：（1）原核生物受體細胞大腸桿菌 枯草桿菌 藍細菌（2）真菌生物受體細胞酵母菌曲霉菌絲狀真菌（3）植物受體細胞 現在用作轉基因受體的植物有水稻、棉花、玉米、馬鈴薯、煙草等經 濟作物和擬南芥等模式植物。（4）動物受體細胞常用的

21、動物受體細胞有CHO細胞、Vero細胞、小鼠L細胞、Hele細胞、地鼠腎細胞等。（二） 將目的基因導入微生物細胞Ca2+誘導法 用Ca2+處理，增加細菌細胞壁的通透性，使之處在吸收DNA分子的狀態（感受態）。（三） 將目的基因導入植物細胞的方法1農桿菌轉化法（葉盤法）-雙子葉植物和裸子植物Ti質粒上的T-DNA（可轉移的DNA）可以轉移到受體細胞，并且整合到受體細胞染色體的DNA上。2.基因槍法-單子葉植物以壓縮氣體、火藥爆炸力或高壓放電作為動力 ，將包裹 在金屬粒（鎢粉和金粉）表面的表達載體DNA打入受體 細胞中。BD.3.花粉管通道法在植物花受粉后，花粉形成花粉管還末愈合前期，剪去柱頭，然

22、后，滴入DNA使目的基因借過機械方法把外源DNA直接注入細胞質或細胞核 四、目的基因的檢測與鑒定（一）導入檢測檢測轉基因生物染色體的DNA上是否插入了目的基因首先取出轉基因生物的基因組DNA2用含目的基因的DNA片段用放射性同位素作標記（探針），3使探針和轉基因生物的基因組雜交，若顯示出雜交帶，表明目的基因已插入染色體DNA中（二） 轉錄檢測檢測目的基因是否轉錄出了mRNA用放射性同位素標記的含目的基因的DNA片段（三） 翻譯檢測檢測目的基因是否翻譯成蛋白質抗原抗體雜交技術第三章 細胞工程第一節概述一、觀看細胞工程錄像回答下列問題1.什么是細胞工程？答：（1）狹義：改造細胞生物遺傳學特性，以獲

23、得特定的細胞及產物。（2）廣義：所有生物組織、器官及細胞離體操作和培養技術。2.雜交瘤細胞來自哪兩種細胞？所采用的技術是什么？ 制備雜交瘤細胞的目的是什么？答：（1）小鼠骨髓瘤細胞+B淋巴細胞；（2）細胞融合技術；（3）具有B細胞分泌抗體和 骨髓瘤細胞體外無限增殖能力。3.什么是細胞培養技術和細胞融合技術？二者的區別是什么？ 答：（1）細胞培養技術：模擬生物體內生理條件，將細胞在體外人工條件下進行培養， 使其生存、生長和繁殖。（2）細胞融合技術：兩個或多個細胞相互接觸合并、染色體等遺傳物質重組 的過程。（2）差異：是否對細胞本身進行改造。二、觀看細胞培養錄像回答下列問題1.細胞培養所需設備及其

24、用途是什么？超凈工作臺、C02培養箱、普通冰箱、-30度冰箱、離心機、 電熱鼓風干燥箱、壓力蒸汽消毒器、恒溫水助花粉管通道進入受體細（三）將目的基因導入動物顯微注射技術（最常用，最在高倍倒置顯微鏡下，利用細胞的方法有效）顯微注射儀，通花粉管通道法浴箱、 電子天平、倒置顯微鏡、普通顯微鏡、液氮罐。（1） 超凈工作臺：無菌操作常用設備（2） CO2培養箱：模擬生物體內的生長環境，對細胞/組織進行體外培養（PH7.3-7.5恒溫37高 濕95%恒定CO2水平5%等）。（3）-30度冰箱：血清、酶、抗體、藥品等。（4）離心機：沉淀細胞（5）壓力蒸汽消毒器（高壓滅菌鍋） ：瓶蓋、過濾器、培養用液的滅菌。

25、（6）倒置顯微鏡：觀察活細胞生長狀態和是否發生污染。（7）液氮罐：液氮儲存器，長期保存細胞。2.無菌操作技術？（1）玻璃器皿清洗？ 答：a浸泡b刷洗c烤干d浸酸4he撈出流水沖洗8-10次f蒸餾水沖洗3次g烤干備用h用雙層紙包扎瓶口防止二次污染。（2）其它要求培養基 -高溫高壓（120C,21min）、微孔濾膜滅菌玻璃器皿、用具-與培養基一起滅菌，部分用具酒精火焰滅菌。 接種室、超凈臺-紫外燈20min培養室-保持潔凈；減少進出 實驗人員手酒精消毒,穿工作服。第二節植物細胞工程一、理論基礎植物細胞全能性（totipotency）是指植物的每個細胞都包含著該物種的全部遺傳信息,都具備 發育成完整

26、植株的遺傳能力。在適宜條件下,任何一個細胞都可以發育成一個新個體。它是植物組織培養的理論基礎。問題1植物體上的細胞全能性大小是否有區別？ 答：受精卵生殖細胞（卵）體細胞體細胞已經分化為組織和器官。二、植物細胞工程的基本技術手段（一） 植物組織培養 看錄像回答問題（5.30min開始） 問題1什么是脫分化和再分化？1）已分化（或成熟）的組織又恢復到無分化的初始狀態。2）處于脫分化狀態的愈傷組織進行培養,誘導其形成新的植物體的過程。問題2已分化的細胞如何培養成植物器官或植物體？1.配制培養基MS培養基、LS和RM培養基、N6（氮6）培養基等等。2.外植體選擇與處理 外植體：能被誘發產生無性增殖系的

27、器官或組織切段 。器官來源 - 一般以幼嫩的組織或器官為宜。切塊大小-組織塊要達到2萬個細胞（即510mg）以上 外植體一自來水多次漂洗一消毒劑處理一無菌水反復沖洗一無菌濾紙吸干。3.誘導去分化階段 較高濃度的生長素和少量的細胞分裂素。愈傷組織-原指植物受創傷傷口附近產生的薄壁組織, 泛指經細胞與組織培養產生的可傳代的 未分化細胞團。4.繼代增殖階段5、生根成芽（再分化）階段6、移栽成活階段（二） 植物細胞培養和次生代謝物的生產以離體的植物單細胞或細胞團為外植體, 在無菌條件下通過誘發細胞分裂形成細胞團, 再分化 形成具有芽、根的完整植株。1.-懸浮細胞培養細胞生長旺盛、次生物質積累少1原代培

28、養：從形成愈傷組織的培養瓶中，挑取質地松弛、生長旺盛的愈傷組織2g放入盛有30m1液體培養基的三角瓶，用鑷子輕輕捏碎，置于25E黑暗或弱光下震蕩搖床固定培養2繼代培養（多次）：1825d后，將培養物搖勻，靜置片刻，用吸管吸取培養基中部的培養物 （細胞團小，可清除較大細胞團塊和接種物殘渣） ，加入另一無菌三角瓶中，然后添加新鮮培養基。3懸浮細胞同步化：分級過篩分離和不連續密度梯度離心， 便于進行體細胞胚胎發生及其生理 生化機制的研究。2固定化細胞培養-細胞生長緩慢，次生物質含量較高。將細胞包埋在褐藻酸鈣（惰性支持物）的內部或貼附在它的表面。前提是通過懸浮培養獲得足 夠數量的細胞。（三）植物體細胞

29、雜交（細胞融合技術）看錄像回答問題1什么是細胞融合和細胞雜交？1）兩個或多個細胞相互接觸合并、染色體等遺傳物質重組的過程。2）來自不同植物體細胞融合成一個雜種細胞，且把雜種細胞培育成新的植物體的方法。2.細胞融合包括哪些步驟？步驟是去掉，使植物細胞成為，最常用的方法是。步驟一般常用的化學試劑是，目的是。在利用雜種細胞培育成為雜種植株的過程中，運用的 技術手段是，其中步驟相當于，步驟相當于。1.什么是細胞融合？簡述植物細胞融合過程？2.植物組織培養包括哪幾個步驟？3.什么是懸浮細胞培養和固定化細胞培養？各有何優缺點？4自然界中有一種含有葉綠體的原生動物一一眼蟲，說明植物的細胞器同樣可以在某些動物

30、細胞中存活，請探討：動物細胞與植物細胞之間可以實現雜交嗎？如果理論上可行，請設計出具體實驗方案。第四章 發酵工程第一節 概述一、發酵工程的定義 在最適發酵條件下，發酵罐中大量培養細胞和生產代謝產物的工藝技術。從廣義上講，由三部分組成： 上游工程、中游工程（發酵）、下游工程優良菌株的選育、發酵條件的確定、培養基等營養物質的準備。 發酵過程控制 發酵液的預處理、固液分離、純化、干燥處理（真空干燥和冰凍干燥）二、發酵工業必須具備的條件某種適宜的微生物發酵條件（培養基組成、溫度、溶氧濃度、PH等）發酵設備分離純化方法及設備三、發酵工程的內容微生物菌體發酵（如藥用真菌）微生物酶發酵（酶的生產）微生物代謝

31、產物發酵（氨基酸等）微生物轉化發酵（乙醇轉化為乙酸）生物工程細胞發酵（工程菌、雜交細胞發酵）四、發酵工程的應用第二節 生物反應器及發酵系統一、概述（一）定義：是人們對生物有機體進行有控制的培養以生產某種產品或進行特定反應的容器。 包括：傳統發酵罐、酶反應器等、固定化酶和細胞反應器、動植物細胞培養反應器。（二）分類1、 根據細胞或組織的代謝要求等劃分（1）厭氧生物反應器（2）好氧生物反應器（3）光照生物反應器（4）膜生物反應器2、 根據容積劃分實驗室、中試、生產規模發酵罐 二、微生物細胞反應器發酵罐 按能量（使液體循環）的輸入方式分：機械攪拌式（機械攪拌）、氣升式（氣體噴射）、自吸 式（利用泵對

32、液體的噴射作用）。1.機械攪拌型發酵罐（通用型發酵罐）1.機械攪拌通風發酵罐（通用型發酵罐）優點：PH和溫度易控制、溶氧好。缺點：攪拌功率消耗大，結構復雜不易清洗。2.自吸發酵罐 有機械攪拌、噴射自吸發酵罐兩類3.氣升式發酵罐（二）厭氧發酵罐思考（1）是否需要供氧？（2）是否需要攪拌裝置和空氣壓縮機嗎？（3）如何保證上層氧氣 排除？答：不需供氧；無；盡量裝滿，排除上層氧氣三、固體發酵設備四、動植物細胞培育反應器 有攪拌式、氣升式、中空纖維（雜交瘤細胞）、膜生物反應器、填充床生物反應器等等。1、動物細胞懸浮培養反應器2、動物細胞貼壁培養反應器3、動物細胞微載體懸浮培養反應器（二）植物細胞培養生物

33、反應器（三）微藻培養光合生物反應器（1）地球上預計有多少種？（2）富含哪些成分？（3） 產油率如何？（4） 如何達到最大生產力？（5） 荷蘭設計了幾種光合生物反應器進行藍藻培養試驗？（1） 何為微藻一一含有葉綠素A并能進行光合作用的微生物的總稱，80多萬種，截止2012年已知2萬余種，D=5卩m（2） 成分：含有蛋白質、脂類、藻多糖、B-胡蘿卜素、多種無機元素。（3）產油效率如何？在一年生長期內，1ha大豆能產446L,而微藻能產生物質燃油95000L。（4）有大量培養或生產的微藻有哪些？分屬4個藻門：藍、綠、金、紅藻門。（5）達到最大生產力需要的條件？-初期足夠的光進行光合作用，接下來營造

34、惡劣的環境（為了自保產生油脂和營養素）第三節 發酵工程工藝一、菌種選育與種子擴大培養（一）菌種選育從自然界直接分離；人工誘變篩選獲得突變株 ；經基因工程、細胞工程改造成的工程細胞或 工程菌。（二）種子擴大培養（種子制備） （1）將沙土孢子或冷凍孢子接種到斜面培養基中活化培養； （2）移種到扁瓶固體培養基或搖瓶液體培養基中擴大培養；（3）種子罐擴大培養；（4）種子進罐培養（發酵）。 二、培養基制備（一）種類1、按營養物質來源 天然、合成培養基2、按狀態 液體、半固體、固體培養基3、按用途（從發酵生產應用考慮） 孢子、種子、發酵培 養基（二）發酵培養基組成 碳源：葡萄糖、糖蜜、淀粉和糊精； 氮源：有機氮源花生餅粉、黃豆餅粉、玉米漿、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、魚粉、蠶 蛹粉、尿素、廢菌絲體和酒糟等。無機氮源氨水、硫酸銨、氯化銨、硝酸鹽等； （混合使用早期利用無機氮，中期酶系形成可用有機氮） 無機鹽：鎂、硫、磷、鐵、鉀、鈣、鈉、氯、鋅、鈷、錳等； 生長因子前體物三、滅菌問題1在發酵生產中，為什么要進行滅菌操作？ 答：（1）雜菌消耗培養物質。（2）雜菌及產物導致產物分離提取困難。（3）雜菌繁殖會改變反應介質的PH值；（4）雜菌可能會分