《生物反应工程》ppt课件

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1、生物反应工程绪论本章重点：生物反应工程生物工程概念与内容；本章难点：生物反应过程与生物反应工程的区别。1.1生物反应过程概述1.1.1生物反应过程(bioprocess)定义：将生物技术的实验室成果经工艺及工程开发而成为可供工业生产的工艺过程。实质：利用生物催化剂从事生物技术产品的生产过程。青霉素的生产。抗生素——青霉素罗伯茨（W.Roberts，1874)首次报道微生物的颉颃（xiehang）现象（antagonism）灰绿青霉生长旺盛的液体会使人工感染细菌困难廷德尔（J.Tyndall,1876）青霉菌与细菌液体培养中有颉颃现

2、象巴斯德和朱伯特（J.F.Joubert，1877)用炭疽芽孢杆菌培养物感染动物巴比斯和科尼尔（V.Babes&A.V.Cornil,1885)细菌之间……青霉素的生产1928.9英国Fleming发现青霉素1938英国Flory和Chain重复（实验室）少量败血病失败第二次世界大战美国D.Elder液体深层发酵0.001g/L1945青霉素高产菌株——产黄青霉（Penicilliumchrysogenum)育种技术培养基设计技术搅拌通气发酵罐为反应器（六叶平板桨）氧的传递技术等等化学家钱恩（E.Chain）获得精制品，1940在

3、美国产业化当前水平60000～80000U/ml(150m3)空气净化工艺流程生物技术biotechnology侧重技术方法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为社会服务的技术。生物科学bioscience：侧重机理研究生命现象和生命活动规律的科学生物工程bioengineering：侧重工程（一）描述性生物学1．19世纪30年代，德国植物学家施莱登、动物学家施旺提出细胞学说。2．1859年，英国生物学家达尔文出版《物种起源》。（二）实验生物学阶段：（孟德尔遗传规律重新提出—1900年）（三）

4、分子生物学阶段：1．1944年，美国生物学家艾弗里首次证明DNA是遗传物质。2．1953年，美国沃森，英国克里克提出DNA双螺旋结构模型。生物科学发展生物工程专业本科授予工学学士学位，生物科学和生物技术专业本科授予理学学士学位。以清华大学为例，生物科学与技术系是培养在生物科技领域从事科学研究、教学和应用开发工作的高水平人才的专门系科。现设有生物科学和生物技术两个本科专业，为了拓宽人才培养口径，招生时按生物科学一个专业招生。虽然分为两个专业，但课程安排和教学内容上并没有什么区别，只是在写毕业论文时各有侧重。生物科学专业主要涉及生物化

5、学、分子生物学、生物物理学、结构生物学和细胞发育生物学等学科领域。生物技术专业主要包括生物芯片技术、微生物发酵工程、藻类技术、细胞工程及酶工程和生态环境工程。为使学生适应未来生物科技发展的需要，培养学生不仅注重生物学知识的学习和实验技术的训练，而且重视学生在数、理、化、计算机等方面的培养和训练，还需学习无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、普通生物学、生物化学、细胞生物学、微生物学、遗传学、分子生物学、动物生理学、生物物理学及电工与电子技术、计算机软硬件技术基础课程。另有神经生物学、发育生物学、免疫学和生物工程学等一系列课程可选

6、修。以上海交大为例，生物技术专业旨在培养具有扎实的现代生命科学理论基础和熟练的操作技能与工程基础知识、掌握计算机以及外语的高级专业人才。研究方向为生物大分子的结构与功能、基因分子生物学、人类与动物分子遗传学、微生物代谢与调控以及植物基因工程等。该专业主要学习与基因工程、蛋白质工程等相关的基础理论和操作技能。主要课程有：普通生物学、生物化学、神经生物学、微生物学、微生物原理、基因工程原理与方法、细胞工程、生化工程、酶与酶工程、发酵工程、计算机在生命科学中的应用、生命科学信息与情报、生命科学基础讲座等。示意图细胞酶(游离或固定化)空气

7、能量提取精制产品生物催化剂副产品灭菌废物原料基质或培养基生物反应器检测控制系统组成原料的预处理——选择、加工（物理或化学）、培养基的配制和灭菌；生物催化剂的制备——菌种的选择、扩大培养和接种，酶的纯化和固定化等；（核心）生物反应器及反应条件的选择与监控——反应器的结构、操作方式、操作条件；反应参数的检测与控制；产物的分离纯化——去除杂质，提高浓度。以生物反应器为核心，之前反应上游加工；之后反应下游加工1.1.2生物反应过程的特点一门综合学科——生物学：生物化学、分子生物学、微生物学化学：无机、有机、分析、物理工程学：化学工程、机械

8、工程；采用生物催化剂——酶Enzyme；采用再生资源为原料——丰富、低廉，危害性小；难控制，质量不稳定；设备简单，能耗低。1.1.3生物反应过程的分类(1)酶反应过程——游离、固定化酶(2)细胞反应过程——微生物和动植物反应(3)废水的生物处理过程