生物技术专业复习资料(西南民大版)生化工程

生化工程复习1.生物化学工程：是为生物技术服务的化学工程，它是利用化学工程原理和方法，对实验室所取得的生物技术成果加以开发，使之成为生物反应过程的一门学科，是生物化学与工程学相互渗透所形成的的一门新学科。2.生化工程研究的具体内容：原料的预处理、生物催化剂的制备、生物反应的主题设备、生物化工产品的分离和精制。3、生化工程的形成及发展概况：1857年法国科学家L.巴斯德首先证明由活的酵母发酵可以得到酒精（乙醇），其他不同发酵产物是由不同的微生物的作用引起的。a.第一代的生物化工产品：从19世纪80年代起到20世纪30年代末为止，不少发酵产品，如乳酸、面包酵母、乙醇等相继投入生产。特点：工业生产是实验室规模的简单放大，人们着重于工艺的研究，而尚未形成严格的工程学科。b.是在上世纪40年代随着抗生素工业的兴起而出现的。化学工程师解决了好气性微生物的大规模培养中的氧的供应、培养基和空气的灭菌以及产品提取中的关键技术和设备问题。建立了发酵过程中的搅拌通气、培养基和空气灭菌等单元操作，为生物化学工程的建立奠定了初步的理论基础。c.1974年以后，生物学出现了以重组DNA技术和细胞融合技术为代表的一系列新的成就，从而出现了第三代的生物化工产品。用DNA重组体菌种生产的胰岛素、干扰素、疫苗以及用杂交瘤技术生产的单克隆抗体等。4、生物反应过程：生物反应是利用生物催化剂，即游离或固定化的活细胞或酶，以从事生物化工产品的生产过程。特点：稳定性差、污染小、设备简单，能耗小、反应机理复杂，提取产物困难。5、生化工程在国民经济中有哪些重要的作用：a.医药工业：生产人或动物体内调节生理作用的药物，如激素、抗生素等。b.食品工业：生产传统调味品、发酵食品、醇类饮料、有技术、保健品等。c.化工及冶金工业：利用微生物发酵产生化工原料，利用微生物合成高分子化合物，利用微生物将金属元素萃取出来。d.能源与环保：微生物发酵产生甲烷、甲醇等直接做能源。利用微生物处理污水。6.工业生产中常用的微生物：细菌、放线菌、酵母菌、霉菌。7.单级连续培养、多级连续培养：在微生物培养中，不断放出培养液和不断添加新鲜培养液的培养方法叫作连续培养。以恒定流量供给底物，并排出等流量的培养液即为单独连续培养。串联多个培养器的连续反应系统，将灭菌的培养液不断流入第一个培养罐中，发酵液则以同样流量依次流入下一个发酵罐，并从最后一个发酵罐中流出即为多级连续培养。8、补料分批培养：即半连续培养，在分批培养液中补充培养基，但不同时取出培养液的方法，介于分批培养和连续培养之间。主要应用：a.发生底物抑制的过程。b.产生快速利用碳源而产生阻遏效应的过程。c.细胞的高密度培养过程。d.前体的补充（前体微毒）9.发酵工业中应用最广泛灭菌方式：湿热灭菌。利用饱和蒸汽灭菌的方法，由于蒸汽有很强的穿透力，冷凝过程中放出大量的冷凝热，很容易使蛋白凝固从而杀灭各种微生物。10.培养基灭菌方式：间歇灭菌---将配好的培养基和所有设备一起进行灭菌操作。连续灭菌---灭菌的加热、保温、冷却三个阶段是分别在不同的专用设备中进行的；空气除菌方式：干热杀菌、辐射法、静电法、过滤法。过滤除菌法是让含菌空气通过过滤介质，以阻挡空气中所有微生物，而取得无菌空气。11.酶反应器：以酶为催化剂进行生物催化反应的装置称为酶反应器。主要有常见类型：间歇式、连续搅拌式、固定床酶反应器、流动床酶反应器、膜式酶反应器。12.DNA重组技术：即基因工程，按着人们科研或生产的需要，在分子水平上，用人工方法提取或合成不同生物的遗传物质，在体外切割、拼接形成重组DNA，然后将重组DNA与载体的遗传物资重新组合，再将其引入到受体细胞中进行复制和表达，生产出人们需要的产品或创造出生物的新性状并使之稳定遗传给下一代。13.基因工程菌：通过基因工程将某一目的基因定向转移到微生物中并表达其功能，制备出具有超强能力的基因工程菌。14.胚胎克隆：体细胞克隆异种克隆15.生化反应器：又称生物反应器，是为适应生化反应特点而设计的反应设备。包括微生物反应器（发酵罐）、酶反应器、动植物细胞培养反应器等。16.生化反应器的设计原则：获得高的体积产率、产物得率、产物浓度。提高产品质量，重视能耗、混合、温度控制及蒸汽消毒等问题。17.生化反应器类型：a.按流体流动分为理想反应器和非理想反应器b.按相态分为均相反应器和非均相反应器c.按输入功率来源分为机械搅拌式（自吸式充气发酵罐）、鼓泡式、环流式（气升环流式和喷射环流式）d.按反应器运行方式分为间歇式、连续式（连续流搅拌反应器和活塞流反应器）、半连续式e.按催化剂类型分为微生物反应器和酶反应器f.按几何构型分为罐式、管式、塔式、膜式。18、什么是连续式生化反应器，它包括哪两种理想模型？各有何特点？连续式生化反应器：反应器的进料与出料连续不断的进行，反应物的体积不能保持恒定。但整个反应体系是处于稳态系统。A.连续流搅拌反应器：基本假设是器内混合物作用足够强烈，因此器内各种成分浓度处处相等而不随时间变化，反应速率是个常数。但连续流搅拌反应器中各个物料微团的停留时间是不相等的。B.活塞流反应器：基本假定是反应流以活塞状向前推进的方式连续流过反应器，因此物料微团沿流动方向没有返混，流过反应器的每一微团的反应时间相等，在反应器的各个流通截面上物料不随时间变化，但反应物沿流动方向浓度逐渐降低，反应速度也相应降低。19、自吸式充气发酵罐属于何种类型的生化反应器？其有何优缺点？自吸式充气发酵罐是今年发展起来的一种新型机械搅拌式生化反应器，它是由充气搅拌叶轮或循环泵来完成待遇发酵液的搅拌、充气的。优点：a.不用空气压缩机或鼓风机，节约投资b.在所有机械搅拌通气发酵罐形式中充气质量最好c.动力消耗低缺点：a.由于空气靠负压吸入罐内，所以要求使用低阻力、高除菌效率的空气净化系统b.只适用于酵母和杆菌发酵生产c.充气搅拌叶轮的通气量随发酵液的增加而减少，因此比拟放大有一最适范围20.生化产品分离的一般工艺流程：发酵液的预处理---细胞分离---细胞破碎---细胞碎片分离---初步纯化---高度纯化---成品加工21.如何进行生化产品的固液分离？常用过滤、离心的方法。工业生产中常用的设备有哪些？板框压滤机、鼓式真空过滤机，应用最广泛的是碟片式离心机。22、什么是双水相萃取？用两种不相容的高聚物进行萃取，而不用常规的有机溶剂做萃取剂，其特点是两相内含水超过75%，故称双水相。在生化产品分离中有哪些应用？常用于胞内酶的提取。