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生化工程绪论

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生化工程绪论的内容简介:

教学计划:
第一章绪论(2h) 生化工程定义 生化工程内容
第二章氧的供需(7h)
一、细胞对氧的需求
二、培养过程中的氧传递
三、影响供氧的因素
四、溶解氧、摄氧率和kLa的测定方法 第一次报告(1h)
第三章机械搅拌轴功率计算(5h)
一、机械搅拌通风发酵罐(简介)
二、搅拌器的型式及流型
三、搅拌器轴功率计算
四、非牛顿流体特性对搅拌功率计算的影响
第四章发酵罐的比拟放大(6h)
一、几何尺寸放大
二、空气流量放大
三、搅拌功率及搅拌转速的放大
四、周线速度
五、混合时间
六、搅拌液流速度压头(H)、搅拌液流循环量(Q)以及Q/H比值对比拟放大的意义 第二次报告(1h)
第五章细胞反应动力学(5h)
一、概论
二、细胞生长动力学
三、基质消耗动力学模型 四、产物生成动力学模型
第六章连续培养动力学(5h)
一、单级连续培养
二、多级连续培养
三、进行细胞回流的单级连续培养
四、连续培养的应用 第三次报告(2h)

学习基本要素:
1.熟记: 基本概念,基本原理,基本公式
2.掌握基本问题的工程解决方法(方程推导和计算) 高数基本方法,化工原理基本方法 例题和习题(理解和计算)
3.灵活运用: 生化工程原理在生化过程实例中的应用

第一章绪论
生化工程的概念: 学科的诞生 学科的发展 和生物工程其他学科的关系 研究内容 教学计划和授课内容 学习方法,参考书和网站
生物工程发展史:
1、原始阶段 传统发酵技术:酒、酱制品、腐乳、食醋、干酪等
2、近代 (1)纯培养发酵 列文虎克,巴斯德,赫克 面包酵母发酵生产补料液体通风发酵 丙酮丁醇发酵培养基灭菌技术 生化工程的诞生: (2)现代通风发酵技术 生化工程学科的诞生:1946~1948,Gaden通风搅拌传质 1947年Merck公司获“生化工程专题研究”成果 1959年BiotechBioengineering创刊。 1965年第一本生化工程书籍Biochemicalengineering。 抗生素、氨基酸、维生素、酶制剂等 生化工程定义 生化工程:运用化学工程的原理与方法,将生物技术的实验室成果进行工业开发,使之成为生物反应过程的一门学科。 生化工程是为生物技术服务的化学工程。

生化反应器 类型:如,固体反应器,气升式反应器 容器大小: 3000M3气升式反应器 500M3机械搅拌通风发酵罐 3000M3乙醇发酵罐 热量、物质传递,功耗 生化反应动力学莫诺方程 1942,Monod,发现现象,均衡生长的细菌的生长曲线与酶催化动力学曲线类似1949,发表公式S限制性基质浓度比生长速率Ks莫诺常数,微生物对基质的半饱和常数m最大比生长速率
(1)基因工程: 1973,Cohen等DNA体外重组以及E.coli转化 转基因工程菌株的培养、质粒稳定性,环境安全性 基因工程药物的提取:蛋白纯化,复性 低压层析系统(轴相分离) HPLC(径向分离) 膜分离技术 高密度发酵和氧供应不足的矛盾 透明颤菌血红蛋白(VHb)氧调节、氧结合蛋白 氧传递
(2)细胞工程:动植物细胞的大规模培养技术
(3)酶工程:固定化酶和固定化细胞技术
(4)代谢工程 代谢工程把量化代谢流及其控制的工程分析方法和用以精确制订遗传修饰方案并付之实施的分子生物学综合技术结合起来,以上述“分析--综合”反复交替操作、螺旋式逼近目标的方式,在较广范围内改善细胞性能,以满足人类对生物的特定需求的生物工程。 代谢通量分析:是代谢工程中常用的定量分析方法,借助于胞内速率间的计量关系由胞外测得速率计算出胞内代谢反应速率分布,对从分子水平了解细胞内的变化过程很有帮助. 代谢控制分析:是指识别代谢路径各控制步骤中的关键性酶和关键分支点,研究个体酶的动力学性质,分析酶促反应对代谢通量的敏感性,从而控制通量分布。

生化反应过程:
1、原材料的预处理。 原材料的物理和化学处理、培养基的配制和灭菌等:物料破碎、混合和输送等多种化工单元操作以及热量传递、灭菌动力学和设备等有关工程问题。
2、生物催化剂的制备。 解决大规模种子培养、固定化生物催化剂的制备以及无菌接种等问题。
3、生化反应器和反应条件的选择与监控。 生化反应器中存在物料混合与流动、传质与传热、氧和基质的供需和传递以及生化反应器的设计与放大等问题,发酵动力学、酶以及固定化酶催化反应动力学,生化反应过程的参数检测和控制等问题。 动、植物细胞 微生物细胞(不耐剪切体系,高粘度体系) 固定化酶和固定化细胞
4、产物的分离纯化。 下游加工过程:萃取、吸附、蒸馏、蒸发、沉淀、结晶、干燥、离子交换、色谱分离、电泳、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、双水相萃取、超临界萃取等单元操作。 物理方法--研磨、高压匀桨(以上用于细胞破碎)、过滤、离心、蒸发、干燥等; 物理化学方法--冻溶(用于细胞破碎)、透析、超滤反渗析、絮凝、萃取、吸附、层析、蒸馏、电泳、等电点沉淀、盐析、结晶等; 化学方法--离子交换、化学沉淀等; 生物方法--亲和层析、免疫层析等。 生化工程是研究生化反应过程中带有共性的工程技术问题的学科。 主要研究内容: 培养基灭菌,空气除菌,通气搅拌,生化反应器(比拟放大、缩小),生化反应动力学,生化过程优化控制等。

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课件大小:1.28 MB 上传时间:2013-02-26 11:30:58 下载次数: 所需金币:0个