生物工艺学教案及讲稿1.2.3.4
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生物工艺学第一章
生物工程教研室
生物工艺学
1.2 生物技术发展简史
1.2.1 传统经验制造技术 传统经验制造技术——天然发酵阶段 天然发酵阶段
酿酒制醋是人类最早通过 实践所掌握的生物技术之 酱油、泡菜、奶酒、 一；酱油、泡菜、奶酒、 干酪制作、面团发酵、 干酪制作、面团发酵、粪 便和秸秆的沤制等
生物工程教研室
我国古代的酿酒作坊 四川新都县出土的汉代画像） （四川新都县出土的汉代画像）
生物工艺学
废水的生物处理过程 细胞反应过程 类和规模都在不断地扩大。 它是利用微生物本 类和规模都在不断地扩大。目前已进行工 采用活细胞为催 采用游离酶或固 化剂时的反应过 业生产的主要有以下三种： 业生产的主要有以下三种： 身的分解能力和净 定化酶为催化剂 程。包括微生物 时的反应过程， 时的反应过程， 发酵反应过程， 化能力， 发酵反应过程， 化能力，除去废水 中污浊物质的过程。 固定化细胞反应 中污浊物质的过程。 称为酶催化反应 过程和动植物细 过程。 过程。 胞培养过程。 胞培养过程。
年代 公元前30～ 世纪 公元前 ～20世纪 公元前10世纪 公元前 世纪 公元前6世纪 公元前 世纪 公元11世纪 公元 世纪 公元12世纪 公元 世纪 公元17世纪 公元 世纪 公元18世纪 公元 世纪 1880～1920 ～ 1920～1940 ～ 1940～1950 ～ 1950～1960 ～ 1960～1970 ～ 1970～1980 ～ 1980～ ～ 酱油 以霉治外创 人痘接种 酒精（从酒中蒸出） 酒精（从酒中蒸出） 人工培植蘑菇 牛痘接种 乳酸、面包酵母、乙醇、甘油、丙酮 丁醇 淀粉酶、 丁醇、 乳酸、面包酵母、乙醇、甘油、丙酮-丁醇、淀粉酶、转化酶 柠檬酸、葡萄糖酸、蛋白酶、核黄素、山梨糖 柠檬酸、葡萄糖酸、蛋白酶、核黄素、 青霉素、短杆菌肽、链霉素、金霉素、衣康酸、 青霉素、短杆菌肽、链霉素、金霉素、衣康酸、纤维素酶等 谷氨酸、土霉素、四环素、卡那霉素、葡萄糖酸、 谷氨酸、土霉素、四环素、卡那霉素、葡萄糖酸、赤霉素等 葡萄糖异构酶、头孢霉素、万古霉素、甾体生物转化、 葡萄糖异构酶、头孢霉素、万古霉素、甾体生物转化、黄原胶 阿霉素、右旋糖苷酶、维生素 、苹果酸、 阿霉素、右旋糖苷酶、维生素C、苹果酸、普鲁兰多糖等 阿维菌素、苯丙氨酸、环氧乙烷、丙稀酰胺、聚羟基丁酸酯 阿维菌素、苯丙氨酸、环氧乙烷、丙稀酰胺、 产品 面包发酵、果汁酿酒、原始啤酒、醋酱、 面包发酵、果汁酿酒、原始啤酒、醋酱、奶酪
生物工艺学
1.2 生物技术发展简史
1.2.1 传统经验制造技术 传统经验制造技术——天然发酵阶段 天然发酵阶段
酿酒制醋是人类最早通过 实践所掌握的生物技术之 酱油、泡菜、奶酒、 一；酱油、泡菜、奶酒、 干酪制作、面团发酵、 干酪制作、面团发酵、粪 便和秸秆的沤制等
生物工程教研室
我国古代的酿酒作坊 四川新都县出土的汉代画像） （四川新都县出土的汉代画像）
生物工艺学
废水的生物处理过程 细胞反应过程 类和规模都在不断地扩大。 它是利用微生物本 类和规模都在不断地扩大。目前已进行工 采用活细胞为催 采用游离酶或固 化剂时的反应过 业生产的主要有以下三种： 业生产的主要有以下三种： 身的分解能力和净 定化酶为催化剂 程。包括微生物 时的反应过程， 时的反应过程， 发酵反应过程， 化能力， 发酵反应过程， 化能力，除去废水 中污浊物质的过程。 固定化细胞反应 中污浊物质的过程。 称为酶催化反应 过程和动植物细 过程。 过程。 胞培养过程。 胞培养过程。
年代 公元前30～ 世纪 公元前 ～20世纪 公元前10世纪 公元前 世纪 公元前6世纪 公元前 世纪 公元11世纪 公元 世纪 公元12世纪 公元 世纪 公元17世纪 公元 世纪 公元18世纪 公元 世纪 1880～1920 ～ 1920～1940 ～ 1940～1950 ～ 1950～1960 ～ 1960～1970 ～ 1970～1980 ～ 1980～ ～ 酱油 以霉治外创 人痘接种 酒精（从酒中蒸出） 酒精（从酒中蒸出） 人工培植蘑菇 牛痘接种 乳酸、面包酵母、乙醇、甘油、丙酮 丁醇 淀粉酶、 丁醇、 乳酸、面包酵母、乙醇、甘油、丙酮-丁醇、淀粉酶、转化酶 柠檬酸、葡萄糖酸、蛋白酶、核黄素、山梨糖 柠檬酸、葡萄糖酸、蛋白酶、核黄素、 青霉素、短杆菌肽、链霉素、金霉素、衣康酸、 青霉素、短杆菌肽、链霉素、金霉素、衣康酸、纤维素酶等 谷氨酸、土霉素、四环素、卡那霉素、葡萄糖酸、 谷氨酸、土霉素、四环素、卡那霉素、葡萄糖酸、赤霉素等 葡萄糖异构酶、头孢霉素、万古霉素、甾体生物转化、 葡萄糖异构酶、头孢霉素、万古霉素、甾体生物转化、黄原胶 阿霉素、右旋糖苷酶、维生素 、苹果酸、 阿霉素、右旋糖苷酶、维生素C、苹果酸、普鲁兰多糖等 阿维菌素、苯丙氨酸、环氧乙烷、丙稀酰胺、聚羟基丁酸酯 阿维菌素、苯丙氨酸、环氧乙烷、丙稀酰胺、 产品 面包发酵、果汁酿酒、原始啤酒、醋酱、 面包发酵、果汁酿酒、原始啤酒、醋酱、奶酪
生物工艺学教案及讲
生物工艺学教案及讲一、课程简介章节：一教学时间：45分钟教学目的：使学生了解生物工艺学的概念、发展历程和应用领域。
教学内容：1. 生物工艺学的定义2. 生物工艺学的发展历程3. 生物工艺学的应用领域教学方法：1. 讲授法：讲解生物工艺学的定义、发展历程和应用领域。
2. 互动法：提问学生，了解他们对生物工艺学的了解程度。
教学资源：1. 教材：生物工艺学概述2. 投影片：生物工艺学的定义、发展历程和应用领域的图片和图表。
教学步骤：1. 引入：通过提问方式引导学生思考生物工艺学的概念。
2. 讲解：讲解生物工艺学的定义、发展历程和应用领域。
3. 讨论：分组讨论生物工艺学在实际应用中的例子。
5. 作业布置：要求学生写一篇关于生物工艺学应用领域的小短文。
二、生物技术在食品工业中的应用章节：二教学时间：45分钟教学目的：使学生了解生物技术在食品工业中的应用。
教学内容：1. 食品工业中常用的生物技术2. 生物技术在食品加工过程中的作用3. 生物技术在食品品质改良中的应用教学方法：1. 讲授法：讲解食品工业中常用的生物技术、作用和品质改良中的应用。
2. 互动法：提问学生，了解他们对生物技术在食品工业中的应用的了解程度。
教学资源：1. 教材：生物技术在食品工业中的应用2. 投影片：食品工业中常用的生物技术、作用和品质改良的例子。
教学步骤：1. 引入：通过提问方式引导学生思考生物技术在食品工业中的应用。
2. 讲解：讲解食品工业中常用的生物技术、作用和品质改良中的应用。
3. 讨论：分组讨论生物技术在食品工业中的应用的例子。
5. 作业布置：要求学生搜集生物技术在食品工业中的应用的实例，进行分享。
三、生物技术在药品生产中的应用章节：三教学时间：45分钟教学目的：使学生了解生物技术在药品生产中的应用。
教学内容：1. 药品生产中常用的生物技术2. 生物技术在药品生产过程中的作用3. 生物技术在新药研发中的应用教学方法：1. 讲授法：讲解药品生产中常用的生物技术、作用和新药研发中的应用。
生物工艺学复习提纲终极版讲述
生物工艺学复习提纲第一章绪论1、什么叫生物工艺学？p1生物工艺学，是研究生物技术产品生产的工艺技术问题的学科，是指以现代生命科学为基础，结合其他基础学科的科学原理，采用先进的过程技术手段，按照设计改造生物体或生物原料，为人类生产出所需要产品或达到某种目的的技术2、生物反应的一般过程？p2-3,(读图1-2，理解生物反应过程，上游加工、下游加工、酶催化反应工程、细胞反应工程、废水的生物反应工程)（1）原料的预处理（2）生物催化剂的制备（3）生化反应器及反应条件的选择与控制（4）产物的分离纯化酶催化反应过程：采用游离酶或固定化酶为催化剂时的反应过程，称为酶催化反应过程。
细胞反应过程：采用活细胞为催化剂时的反应过程。
包括微生物发酵反应过程，固定化细胞反应过程和动植物细胞培养过程。
废水的生物处理过程：它是利用微生物本身的分解能力和净化能力，除去废水中污浊物质的过程3、生物技术的应用（了解，见PPT）农业，食品工业，医药工业，化学冶金工业，能源工业，环境保护第二章工业微生物菌种选育、制备、保藏1、从自然界分离新菌种的步骤？p14采样——增值培养——纯种分离——生产性能测定采样；如何选取采样地点？例如酵母、霉菌。
对于酵母类或霉菌类微生物，由于它们对碳水化合物的需要量比较多，一般又喜欢偏酸性环境，所以酵母类，霉菌类在植物花朵，瓜果种子及腐殖质含量高的土壤等上面比较多。
增殖培养；什么是增殖培养？例如纤维素酶产生菌、脂肪酶产生菌、放线菌分离。
增值培养就是给混合菌群提供一些有利于所需菌株生长或不利于其他菌型生长的条件，以促使目标菌大量繁殖，从而有利于分离它们。
纯种培养；纯种分离的方法？划线、稀释纯种分离一般采用单菌落分离法和稀释法生产性能测定；一般采用两步法，即初筛和复筛2、诱变育种？p15,诱变育种的基本程序？营养缺陷性？营养缺陷性的筛选过程？（理解抗生素法、过滤法淘汰野生型的原理；营养缺陷性检出的方法原理，点种法、夹层检出法、限量补充培养基检出法、影印法；营养缺陷性的鉴定，理解原理）诱变育种：通过人工处理微生物，使之发生突变，并运用合理的筛选程序和方法，把适合人类需要的优良菌株选育出来的过程基本程序：出发菌株的挑选，敏感期和适合对象的选择，诱变剂的选择，诱变剂量的选择，初筛，复筛营养缺陷型：指某一菌株在诱变后丧失了合成某种营养成分的能力，主要指合成维生素，氨基酸及嘌呤，嘧啶的能力，使其在基本培养基中不能生长，而必须在此培养基中加入相应物质才能生长的突变株筛选过程：中间培养，淘汰野生型，营养缺陷型检出，营养缺陷型鉴定抗生素法的基本原理是野生型细胞能在基本培养基上生长繁殖，可选用某种抗生素将生长状态的细胞杀死，而留下不能生长的缺陷型细胞。
生物工艺学概论公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件
第22页
1.2.2 近代发酵技术建立(纯培养技术) 1680年荷兰人列文霍克（Leenwenhoek）制成了能
放大200-300倍显微镜，人们才知道微生物存在. 1857年法国著名生物学家巴斯德（Pasteur）用试验
证实了酒精发酵是由活酵母引发，其它不同发酵产物 则由不同微生物作用而形成。并创造了巴氏灭菌法
• A:如何选择物料：碳源，氮源，微量元素和生 长因子及其百分比。
• B: 如何拟定发酵条件：发酵级数，参数，提升 效益。
• C:如何预防污染：确保发酵顺利进行 。
• D： 如何选择适当提取工艺。
第17页
1.2 生物技术发展简史(五个历史阶段) l.2.1老式（古老）发酵技术—天然发酵
公元前4000多年古埃及人已经能做面包。 公元前25古巴尔干人做酸奶。
第32页
l.3.2生物工艺学在医药工业中应用
生物技术在医药方面应用是最为关注领域之一， 尤其是当代生物技术应用常集中于医药方面。这是由 于医药产品价格较高，容易使产品在经济上受益，另 外也由于人们都盼望有一些高效药物问世。
通过生物技术生产或已在试验室取得较好结果医 药产品为数诸多，现分别简介下列：
生物技术发展为农业生物技术开辟了新天地，其 主要应用于： （l）无性快速繁殖 利用一些植物组织，尤其是未经 分化含有所有基因信息幼芽组织，经细胞培养后取得 愈伤组织加以扩大培养，进而取得大量植株。
第38页
（2）脱毒植株取得 经过未受病菌侵袭顶端分生组织 细胞培养，进而取得无毒植株。也可经过愈伤组织或 悬浮细胞用植物毒素筛选抗性细胞。 （3）单倍体育种 利用花粉细胞培养，进而培育单倍 体植株。然后用秋水仙素等处理，使单倍体植株染色 体加倍，成为纯种二倍体。单倍体植株只有一套染色 体，故遗传性单一，无分离现象。 （4）原生质体融合 可用不同种间、属间以至种间生 物原生质体进行融合以取得杂交体细胞。 （5）人工种子 用人工种皮包埋体细胞胚状体或芽、 鳞、茎而制成有高度萌发性能并能成为植株“种子” ，可使性能优良植物品种得以大规模种植。
1.2.2 近代发酵技术建立(纯培养技术) 1680年荷兰人列文霍克（Leenwenhoek）制成了能
放大200-300倍显微镜，人们才知道微生物存在. 1857年法国著名生物学家巴斯德（Pasteur）用试验
证实了酒精发酵是由活酵母引发，其它不同发酵产物 则由不同微生物作用而形成。并创造了巴氏灭菌法
• A:如何选择物料：碳源，氮源，微量元素和生 长因子及其百分比。
• B: 如何拟定发酵条件：发酵级数，参数，提升 效益。
• C:如何预防污染：确保发酵顺利进行 。
• D： 如何选择适当提取工艺。
第17页
1.2 生物技术发展简史(五个历史阶段) l.2.1老式（古老）发酵技术—天然发酵
公元前4000多年古埃及人已经能做面包。 公元前25古巴尔干人做酸奶。
第32页
l.3.2生物工艺学在医药工业中应用
生物技术在医药方面应用是最为关注领域之一， 尤其是当代生物技术应用常集中于医药方面。这是由 于医药产品价格较高，容易使产品在经济上受益，另 外也由于人们都盼望有一些高效药物问世。
通过生物技术生产或已在试验室取得较好结果医 药产品为数诸多，现分别简介下列：
生物技术发展为农业生物技术开辟了新天地，其 主要应用于： （l）无性快速繁殖 利用一些植物组织，尤其是未经 分化含有所有基因信息幼芽组织，经细胞培养后取得 愈伤组织加以扩大培养，进而取得大量植株。
第38页
（2）脱毒植株取得 经过未受病菌侵袭顶端分生组织 细胞培养，进而取得无毒植株。也可经过愈伤组织或 悬浮细胞用植物毒素筛选抗性细胞。 （3）单倍体育种 利用花粉细胞培养，进而培育单倍 体植株。然后用秋水仙素等处理，使单倍体植株染色 体加倍，成为纯种二倍体。单倍体植株只有一套染色 体，故遗传性单一，无分离现象。 （4）原生质体融合 可用不同种间、属间以至种间生 物原生质体进行融合以取得杂交体细胞。 （5）人工种子 用人工种皮包埋体细胞胚状体或芽、 鳞、茎而制成有高度萌发性能并能成为植株“种子” ，可使性能优良植物品种得以大规模种植。
生物工艺学讲义
• 霉菌（mould）
霉菌不是一个分类学上的名词。凡生长在营养 基质上形成绒毛状、网状或絮状菌丝的真菌 (fungi)统称为霉菌。
霉菌在自然界分布很广，大量存在于土壤、 空气、水和生物体内外等处。它喜欢偏酸性环 境，大多数为好氧性(aerobiotic)，多腐生，少 数寄生。霉菌的繁殖能力很强，它以无性孢子 和有性孢子进行繁殖，大多以无性孢子繁殖为 主。
红酵 母
最常提到的酵母酿酒酵母（也称面包酵母） (Saccharomyces cerevisiae)，自从几千年前 人类就用其发酵面包和酒类，在酦酵面包 和馒头的过程中面团中会放出二氧化碳。 因酵母属于简单的单细胞真核生物，易于 培养，且生长迅速，被广泛用于现代生物 学研究中。如酿酒酵母作为重要的模式生 物，也是遗传学和分子生物学的重要研究 材料。
应用：酱油、酱类（淀粉酶）
产生黄曲霉毒素，不仅能引起禽畜中毒 致死，亦有致癌作用。
米曲霉
应用：米曲霉是一类产复合酶的菌株，除产蛋白 酶外，还可产淀粉酶、糖化酶、纤维素酶、植酸 酶等。主要用于酿酒制曲和酱油制曲。
Hale Waihona Puke 应用：生产甲义丁二酸毛霉 应用：可以产生蛋白酶，我国多用于豆腐乳、豆
豉等的制作。毛霉的用途很广，常出现在酒药中， 能糖化淀粉并能生成少量乙醇，产生蛋白酶，有 分解大豆蛋白的能力，我国多用来做豆腐乳、豆 豉。许多毛霉能产生草酸、乳酸、琥珀酸及甘油 等，有的毛霉能产生脂肪酶、果胶酶、凝乳酶等。 常用的毛霉主要有鲁氏毛霉和总状毛霉。
酵母菌大多为腐生，常以单个细胞存在，以发芽形式进行繁殖。 母细胞体积长到一定程度时就开始发芽。芽长大的同时母细胞缩小， 在母子细胞间形成隔膜，最后形成同样大小的两个细胞。如果子芽不 与母细胞脱离就形成链状细胞，称为假菌丝(pseudomycelium)。
生物工艺学教案及讲
生物工艺学教案及讲第一章：生物工艺学简介1.1 生物工艺学的定义解释生物工艺学的概念和基本原理。
强调生物工艺学在生物技术和生物制造领域的重要性。
1.2 生物工艺学的历史和发展回顾生物工艺学的发展历程，包括重要的里程碑和发现。
讨论生物工艺学对社会和经济的影响。
1.3 生物工艺学的应用领域介绍生物工艺学在不同领域的应用，如制药、食品工业和能源生产。
强调生物工艺学在解决全球性问题中的潜力。
第二章：生物技术的基本原理2.1 细胞工程解释细胞工程的概念和应用。
讨论细胞培养和细胞融合的技术和原理。
2.2 分子生物学介绍分子生物学的原理和工具，如DNA重组技术和PCR。
强调分子生物学在生物工艺学中的应用。
2.3 微生物学讨论微生物学的原理和微生物在生物工艺学中的作用。
介绍常见的微生物种类及其应用。
第三章：生物工艺流程设计3.1 生物反应器设计解释生物反应器的概念和类型。
讨论生物反应器的设计参数和优化方法。
3.2 生物工艺流程的优化介绍生物工艺流程优化的方法和工具。
强调流程优化对提高生产效率和降低成本的重要性。
3.3 生物工艺流程的放大和缩小解释生物工艺流程的放大和缩小概念。
讨论放大和缩小过程中的挑战和解决方法。
第四章：生物工艺应用案例研究4.1 制药工业中的应用介绍生物工艺在制药工业中的应用案例，如胰岛素的生产。
讨论案例中的关键技术和管理策略。
4.2 食品工业中的应用介绍生物工艺在食品工业中的应用案例，如发酵产品的生产。
强调生物工艺在提高食品质量和安全方面的作用。
4.3 能源生产中的应用解释生物工艺在能源生产中的应用，如生物质能和生物燃料。
讨论生物工艺在可持续发展中的潜力。
第五章：生物工艺学的伦理和社会问题5.1 生物工艺学的伦理问题讨论生物工艺学中存在的伦理问题，如基因编辑和生物安全性。
强调伦理原则和监管政策的制定。
5.2 生物工艺学与社会介绍生物工艺学对社会的影响，如创造就业机会和改善生活质量。
强调生物工艺学在解决全球性问题中的作用。
生物工艺学教案及讲
一、生物工艺学简介1. 教学目标（1）了解生物工艺学的定义、起源和发展历程。
（2）掌握生物工艺学的基本原理和应用领域。
（3）培养对生物工艺学的兴趣和好奇心。
2. 教学内容（1）生物工艺学的定义：利用生物体或其细胞、酶等生物催化剂进行物质转化过程的总称。
（2）生物工艺学的起源和发展：从古代的发酵技术到现代的生物技术。
（3）生物工艺学的基本原理：微生物代谢、酶催化、细胞培养等。
（4）生物工艺学的应用领域：食品工业、制药工业、能源工业等。
3. 教学方法（1）讲解：讲解生物工艺学的定义、起源和发展历程。
（2）案例分析：分析生物工艺学在实际应用中的例子。
（3）讨论：引导学生探讨生物工艺学的未来发展。
4. 教学评估（1）课堂问答：检查学生对生物工艺学的基本概念的理解。
二、微生物代谢1. 教学目标（1）了解微生物代谢的基本过程和类型。
（2）掌握微生物代谢的关键酶和调控机制。
（3）了解微生物代谢在生物工艺学中的应用。
2. 教学内容（1）微生物代谢的基本过程：糖代谢、氨基酸代谢、脂肪代谢等。
（2）微生物代谢的类型：厌氧代谢、好氧代谢、兼性厌氧代谢等。
（3）微生物代谢的关键酶：糖代谢酶、氨基酸代谢酶、脂肪代谢酶等。
（4）微生物代谢的调控机制：基因调控、酶调控、代谢途径调控等。
3. 教学方法（1）讲解：讲解微生物代谢的基本过程、类型和调控机制。
（2）实验演示：展示微生物代谢的实验现象。
（3）案例分析：分析微生物代谢在生物工艺学中的应用例子。
4. 教学评估（1）课堂问答：检查学生对微生物代谢的基本概念的理解。
（2）实验报告：要求学生完成微生物代谢的实验并进行报告。
三、发酵技术1. 教学目标（1）了解发酵技术的定义和原理。
（2）掌握发酵过程中的关键因素和调控方法。
（3）了解发酵技术在食品工业和制药工业中的应用。
2. 教学内容（1）发酵技术的定义：利用微生物代谢过程中产生的酶或代谢产物进行物质转化的技术。
（2）发酵过程中的关键因素：微生物种类、培养基、温度、pH、氧气等。
生物工艺学讲义
生物工艺学讲义第一章绪论第一节生物技术的定义和性质1、生物技术一词的由来2、生物技术能被大部分学者接受的定义3、生物技术的性质第二节生物技术的发展及应用概况一、经验生物技术时期从远古的原始人类社会导19世纪中期，属于生物技术实践时期。
虽然没有从实践上升到理论，但是为其后理论的建立创立了条件。
二、近代生物技术建立时期1、这一时期的诞生与显微镜的诞生和微生物的发现以及微生物学的问世密切相关。
2、生物技术发展的大事以及学术争议；3、这一时期发酵产品的特点4、对为其他学科发展的积极意义三、近代生物技术全盛时期1、这一时期到来的标志――青霉素的工业开发获得成功；2、青霉素的发现及其开发概况；3、重要工业微生物产品的开发概况4、酶反应过程和生物转化过程的开发概况四、现代生物技术建立和发展时期1、现代生物技术的时期的建立――基因工程技术开始能为生物技术新产品的一种开发手段或关键技术；2、基因工程发展简史3、基因工程产品发展概况第三节生物技术的发展趋势1、深入开展后人类基因组学的研究2、逐步深入地展开基因诊断和基因治疗研究3、加强各种生物技术新药物地研究开发4、人类干细胞培养或胚胎工程5、建立“动物工厂”6、加速对人类功能基因地研究开发7、基因农作物8、加强与环境保护科学地合作研究9、积极开展海洋生物技术10、大力开展与生物技术相关地工程技术学科地研究第二章菌种选育第一节菌种的来源一、生物物质产生菌的筛选1、微生物――生物产物地来源2、代筛选样品地性质3、筛选方案的设计二、微生物选择性分离的原理和发展1、选择性筛选的一般步骤2、含微生物材料的选择3、材料的预处理4、所需菌种的分离5、菌种的培养6、菌落的选择三、重要工业微生物的分离1、菌种筛选应考虑的一些重要指标；2、施加选择压力的分离方法3、随机分离法第二节菌种选育一、自然选育1、自然选育的定义；2、自然突变的3、自然突变的两种结果4、自然选育在工业实践中的目的意义5、自然选育的一般程序二、诱变育种1、诱变育种的理论基础及突变的种类；2、诱变剂的种类3、诱变育种的一般步骤4、诱变育种工作中应当注意的一些问题5、几种诱变剂的使用方法三、抗噬菌体菌株的选育1、噬菌体的分布2、抗噬菌体菌株的选育3、噬菌体的防治四、杂交育种1、杂交的意义2、杂交育种的目的3、杂交育种的遗传标记4、细菌的杂交5、放线菌的杂交育种1）、放线菌的杂交原理2）、放线菌的杂交技术6、霉菌的杂交育种1）、准性生殖过程2）、霉菌的杂交技术五、原生质体融合技术1、为什么说原生质体融合技术打破了不能充分利用遗传重组的局面2、原生质体融合的优越性1）原生质体融合的定义2）、原生质融合技术的优点3、原生质体融合的一般步骤4、原生质体融合技术在微生物育种中的应用六、DNA重组育种技术1、DNA重组育种技术的定义2、基因工程的的应用3、分子育种在改良菌种的作用4、DNA重组育种技术的基本过程1）、目的基因的准备2）、载体的选择3）、基因与载体的连接技术4）、转化5）、重组体的筛选与表达产物的鉴定5、工程菌的稳定性问题工程菌不稳定的三种变现形式：质粒的丢失；重组质粒发生DNA 片段脱落；表达产物不稳6、解决工程菌不稳定的对策第三节菌种的保藏一、菌种的保藏意义菌种是从事微生物学以及生命科学研究的基本材料，特别是利用微生物进行有关生产，所以菌种保藏是进行微生物学研究和微生物育种工作的重要组成部分。
生物工艺学第四章
2，常用原料的化学组成
碳水化学物：主要是单糖和双糖，发酵微生物 的碳源和能源。一些多糖则需转化为单糖或双 糖后才被利用。 蛋白质：蛋白质经蛋白酶分解后产生的多肽或 氨基酸，是微生物生长繁殖的氮源。 脂肪：针对不同的发酵产品其作用有较大差别 灰分：主要是P、Mg、K、S、Ca等元素，是 微生物生长和代谢所必需的。
Cooney(1979)以青霉素生物合成的途径为基础，通过物 质和能量平衡，计算出青霉素生物合成的理论值。总 的化学计算式为
a 2 C 6 H 12 O 6 b 2 NH
3
c 2 O 2 d 2 H 2 SO 4 e 2 PAA n 2 卞青霉素
p 2 CO 2 q 2 H 2 O
4，发酵培养基的组成成分
水 碳源 氮源 无机盐 维生素 缓冲剂 前体和代谢调节剂 消沫剂
影响选择碳源的因素
Hale Waihona Puke 原料成本占生产总成本 的比例； 在某些发酵过程中，必须除去碳源中的 杂质； 对碳源的选择，往往还受到政府政策的 影响； 当地的法律条例指定了许多饮料业所使 用的底物； 培养基的配制方法，特别是灭菌方法。
这些培养基的组份的数量仅仅是供给细胞形成 产物，而不包括生成细胞所需的营养。所有上 述各项数量，是不易获得其精确的数字。
（2）组成微生物的元素包括C、H、O、 N、S、P、Mg和K（见下表），这些 元素都要在方程式中予以平衡
在培养基中有些元素的含量往往超过需 要量，如P和K。而其它元素含量则接近 最低值(如Zn，Cu等)。在许多培养基中 增加磷酸盐浓度，其用意是增加培养基 的缓冲容量，这一点，在设计培养基时 要引起注意。
方程式中的a2、b2、c2、d2、e2、nz、p2和q2都是化学 计算中的系数，PAA代表苯乙酸。解方程式．得：
生物工艺学教案及讲
生物工艺学教案及讲一、教学目标1. 了解生物工艺学的概念、发展和应用领域。
2. 掌握生物工艺学的基本原理和方法。
3. 能够分析生物工艺学在生物制药、生物化工、生物能源等领域的应用案例。
二、教学内容1. 生物工艺学的概念和发展生物工艺学的定义生物工艺学的历史发展生物工艺学与其他相关学科的关系2. 生物工艺学的基本原理微生物生理学和生物化学遗传学和分子生物学细胞工程和生物反应器3. 生物工艺学的方法和技术微生物培养和筛选基因克隆和基因表达生物反应器和生物分离工程4. 生物工艺学的应用领域生物制药：抗生素、疫苗、重组蛋白等生物化工：酶制剂、生物燃料、生物塑料等生物能源：生物质能、生物气、生物油等5. 生物工艺学的案例分析人类胰岛素的生产工艺生物燃料电池的制备和应用生物法生产生物柴油的工艺流程三、教学方法1. 讲授：讲解生物工艺学的概念、原理、方法和应用。
2. 案例分析：分析具体生物工艺学案例，让学生深入了解生物工艺学的实际应用。
3. 小组讨论：分组讨论生物工艺学案例，培养学生的思考和表达能力。
4. 实验实践：安排实验室参观或实验课程，让学生亲手操作，加深对生物工艺学的理解。
四、教学评估1. 课堂问答：通过提问的方式了解学生对生物工艺学的理解和掌握程度。
2. 课后作业：布置相关习题，巩固学生对生物工艺学知识的学习。
3. 小组报告：评估学生在小组讨论中的表现和报告质量。
4. 实验报告：评估学生在实验实践中的操作能力和对实验结果的分析能力。
五、教学资源1. 教材和参考书：推荐学生阅读生物工艺学的教材和参考书。
2. 网络资源：提供相关网站和在线课程，供学生自主学习。
3. 实验室资源：利用学校实验室的设备和资源，进行实验实践。
六、教学活动1. 导入新课：通过介绍生物工艺学的应用案例，引发学生对生物工艺学的兴趣。
2. 课堂讲授：讲解生物工艺学的基本原理、方法和应用领域。
3. 案例分析：分析具体生物工艺学案例，让学生深入了解生物工艺学的实际应用。
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第1讲绪论教学内容：1. 绪论§1-1 生物技术的定义和性质§1-2 生物技术的发展及应用概况§1-3 生物技术的发展趋势目的要求：1. 掌握生物工艺学的定义，特点，生物技术概念的范畴2. 了解生物技术的发展及应用概况3. 了解生物技术在各个领域的应用及发展趋势教学重点和难点：1、生物技术的定义，内涵2、生物技术的发展及应用概况教学方法：课堂讲授为主，自学结合内容提要及课时分配：1、生物技术的定义和性质（20′）2、生物技术的发展及应用概况（60′）3、生物技术的发展趋势（20′）作业：1. 由国际经济与发展组织（IECDO）提出的有关生物技术的定义有何特点？2. 教材中把生物技术的发展分为四个时期，它们各有哪些主要代表性技术和产品？主讲教师：授课班级：授课日期：2010.9.7导入新课：介绍生物工艺学的内涵，教材包括得主要内容，重点要学习的章节和内容，强调学习生物工艺学的重要意义。
1 绪论1.1 生物技术的定义⑴1919年匈牙利艾里基提出：“凡是以生物机体为原料，无论其用何种生产方法进行产品生产的生物技术”都属于生物技术；⑵20世纪70年代末，80年代初提出的定义倾向于：必须采用基因工程等一类具有现代生物技术内涵或以分子生物学为基础的技术；⑶国际经济合作与发展组织（IECDO）在1982年提出定义：应用自然科学和工程学的原理，依靠生物作用剂的作用，将物料进行加工以提供产品或用以为社会服务的技术；在国际经济合作与发展组织（IECDO）提出生物技术定义的特点：生物作用剂：指从活的或死的微生物、动物或植物的机体、组织、细胞、体液以致分泌物以及上组分中提取出来的生物催化剂——酶或其他生物活性物质；提供的产品：可以是工业、农业、医药、食品等产品；被作用的物料：可以是有关的生物机体或其中的有关器官，如细胞、体液以及极少量必须的无机物质；应用的自然科学：可以是生物学、化学、物理学等以及相关的分支学科，交叉学科；应用的工程学：可以是化学工程、机械工程、电气工程、电子工程；1.2 生物技术的发展及应用概况生物技术的发展分为四个时期：经验生物技术时期；近代生物技术的形成和发展时期；近代生物技术的全盛时期，现代生物技术的建立和发展时期；1.2.1 经验生物技术时期（人类出现到19世纪中期）生物技术的发展和利用可以追溯到1000多年（甚至4000多年）以前如酒类的酿造，豆粮轮作的方法等，主要产品有果酒、酸奶、啤酒、大豆酿酱油，多种植物配制剂——麻沸散等。
经验生物技术时期的技术为其后生物技术相关理论的建立创造了条件。
1.2.2 近代生物技术建立时期（19世纪中期至20世纪40年代）这一时期的诞生是与显微镜的诞生和微生物的发展以及微生物学的问世密切相关的。
20世纪初，人们发现某些梭菌能够引起丙酮、丁醇的发酵，随之引发了一系列初级代谢产物的生产。
这一时期是人类有意识地利用某些微生物进行生产的时期，这一时期的发酵产物的特点：都属于微生物形成的初级代谢产物，发酵以厌氧发酵居多，发酵产品主要为某些有机溶剂。
这一时期进行大规模生产的发酵产品有乳酸、酒精、面包酵母、柠檬酸和蛋白酶等。
1.2.3 近代生物技术全盛时期（20世纪40年代至20世纪70年代末）1929年Flemming发现了青霉素，从此生产技术产品中增加一大类新的产品——抗生素。
第二次世界大战促进许多科学家和工程师齐心协力，攻克许多难关，实现了青霉素的工业化生产。
20世纪40年代，抗生素工业成为生物发酵工业技术的支柱产业。
这一时期生物技术的发展主要成就有：青霉素的发现及其开发概况、酶反应过程和生物转化的过程的开发概况等，为基因工程的建立和新的生物技术时期的来临创造条件。
区分初级代谢产物和次级代谢产物初级代谢产物：指微生物处于对数生长期所形成的产物，主要是与细胞生长有关的产物，如氨基酸、核酸、蛋白质、碳水化合物以及能量代谢有关的副产品，如乙醇、丙酮、丁醇等。
次级代谢产物：次生代谢物的产生与产生这种产物的微生物本身的生长和生命活动并不是密切相关的，它们一般产生于微生物生长的稳定期，他们的结构往往非常复杂。
1.2.4 现代生物技术建立和发展时期（20世纪70年代末开始）现代生物技术时期是以分子生物学的理论为先导，基因工程的技术开始能作为生物技术新产品的一种开发手段或关键技术后算起的。
80年代以来，随着重组DNA技术的发展，人们可以按人类社会的需要，定向培养出有用的菌株，这为发酵工程技术引入了遗传工程的技术，使生物技术进入了一个新的阶段。
基因工程的应用首先集中于许多多肽或蛋白质的生化药物中，如胰岛素、干扰素等。
这一时期生物技术的发展主要有：单克隆抗体的发展和应用；动、植物细胞培养技术的应用；杂交技术在动植物生产中的应用；转基因植物和动物的研究和开发，克隆动物的发展及取得的成就等方面。
1.3 生物技术的发展趋势1.3.1. 深入开展人类后基因组学的研究，逐步掌握人类生、老、病、死的自然规律有关后基因组学的研究概括讲就是：首先要将完成图的碱基对序列中所有的基因识别出来，其次要鉴别每一个基因的生物化学结构和性质，最后要搞清所有基因与人类生、老、病、死的关系。
后基因组学的研究主要包括：结构基因组学、功能基因组学、蛋白质组学。
1.3.2. 逐步深入的开展基因诊断和基因治疗研究基因诊断是通过基因工程的手段对生物体的基因组DNA片段及其转录产物进行定性和定量分析；基因治疗是以正常基因通过病毒载体原位转入病人体内以取代原来缺陷或病变的基因，也可以是使原来丧失表达能力或使原来丧失表达能力或使机体产生免疫基因已达到抗肿瘤、抗病毒的目的。
1.3.3 加强各种生物技术新药物的研究开发加强对重组激素、重组细胞因子、从足溶血栓物质、治疗性抗体的研究开发。
1.3.4. 人类干细胞培养或胚胎工程的发展人类干细胞可分为两类：全能性干细胞和多能性干细胞；前者能发育成完整的个体，后者只能发育成人体某一脏器或组织，如肝脏、肾脏、心脏或骨胳、皮肤、肌肉等。
人类胚胎干细胞来自早期胚胎，这些全能型干细胞后来发育成多能性干细胞。
转基因动物的发展，克隆动物的发展成就转基因动物是通过基因工程手段获得在基因中整合了外源基因的动物。
克隆动物是指通过无性繁殖的手段复制而诞生的动物，其外形和生理性状均与其供体细胞相同的动物。
加速对人类功能基因的研究开发由于功能基因对人类的健康以及药物研究开发的关系密切，因此各国科学家相互争先把已知的功能基因进行相当深入的研究以获得发明专利权。
基因农作物为农作物方面的发展前景转基因农作的重点发展方向是：抗虫害的转基因农作物；寻找新的抗病毒基因并将其转入一些重要农作物中；抗干旱、抗盐碱、抗重金属、抗水涝、抗寒冻等的转基因农作物；加强与环境保护学科的合作研究主要集中在对环境污染的生物治理。
积极开展海洋生物技术的研究大力发展与生物技术相关的工程技术学科的研究小结：内容包括三个部分：生物技术的定义和性质；生物技术的发展及应用概况；生物技术的发展趋势。
重点掌握生物技术的定义质；生物技术的发展的四个时期及代表产品和技术，了解生物技术的发展趋势。
第二讲菌种的来源教学内容：2-1 菌种的来源§2-1-1 微生物的特点§2-1-2 常见的工业微生物及作用§2-1-3 典型微生物新种分离筛选过程§2-1-4 微生物选择性分离的原理和发展目的要求：1. 掌握典型微生物新种分离筛选过程，微生物选择性分离的原理和发展；2. 了解常见的工业微生物及其用途教学重点和难点：1、典型微生物新种分离筛选过程2、微生物选择性分离的原理和发展教学方法：课堂讲授为主，自学结合内容提要及课时分配：1、微生物的特点（5′）2、常见的工业微生物及作用（15′）3、典型微生物新种分离筛选过程（30′）4、微生物选择性分离的原理和发展（50′）作业：1. 微生物选择性分离的方法及原理？主讲教师：授课班级：生物08班授课日期：2010.9.9导入新课：课堂提问：初级代谢产物、次级代谢产物。
生物反应过程原理篇2. 菌种选育2.1 菌种的来源：2.1.1 微生物的特点微生物的资源非常丰富，广泛分布于土壤，水和空气中，尤其土壤中最多。
有的微生物从自然界中分离出来就能被利用，有的需要对分离到的微生菌种进行人工诱变，得到突变株才能被利用。
微生物的特点是：种类多，分布广；生长迅速，繁殖速度快；代谢能力强；适应性强，容易培养。
2.1.2 常见的工业微生物⑴细菌工业常用细菌有：枯草芽孢杆菌，醋酸杆菌，棒状杆菌，端杆菌等；用途：用于生产淀粉酶，乳酸，氨基酸和肌苷等。
⑵酵母菌工业常用酵母菌有：啤酒酵母，假丝酵母，类酵母等。
用途：酿酒，制造面包，生产脂肪酶以及生产可食用，药用和饲料用酵母菌蛋白等。
⑶霉菌工业常用霉菌有：藻状菌纲的根霉，毛霉，犁头霉，子囊霉纲的红曲霉，半知菌类的曲霉，青霉等。
用途：多种酶制剂，抗生素，有机酸及辎体激素等。
⑷放线菌工业常用放线菌有：链霉菌属，小单孢菌属和诺长菌属等。
用途：产生抗生素，微生物中发现的抗生素，有60%来自放线菌。
⑸担子菌通常所说的菇类微生物。
用途：多糖，橡胶物质和抗癌药物的开发。
⑹藻类自然界分布极广的一类自养微生物。
人类保健食品和饲料，（螺旋藻）环境治理，产生能源。
2.1.3 典型的微生物新种分离筛选过程分离微生物新种的具体过程大体可分为采样、增殖、纯化和性能测定2.2.4 微生物选择性分离的原理和发展在过去的半个世纪里曾筛选出许多产生新的有用的刺激代谢产物的菌种，这些菌种多半是利用经验式的筛选方法获得的。
大多数的抗生素均由放线菌纲产生。
下面介绍以放线菌为主的分离方法原理的发展。
选择性分离方法大致分为五个步骤：①含微生物材料的选择；②材料的预处理；③所需菌种的分离；④菌种的培养；⑤菌种的选择和纯化。
以上任何一个阶段都可以引入选择压力。
⑴微生物材料的选择在选择菌种来源时，存在以下一些标准：①对于天然材料，如土壤的选择，来源越是广泛的样品，含有目的微生物的可能性就越大，越有可能获得新的菌种；②可寻找已适应相当苛刻的环境压力的微生物类群；③在酸性土壤圈的放线菌类群与紧接下层的中性圈的放线菌类群有很大的不同；④自然环境的菌群可因为人类活动而改变；⑤更新的生态环境有待于进一步开发。
⑵材料的预处理为了提高菌种的分离效果，人们设计了各种处理材料的方法，有物理方法、化学方法和生物方法。
为提高菌种的分离效果，设计各种与处理方法。
物理方法：加热，过路，离心，沉淀池中搅拌。
化学方法：加几丁质或碳酸钙提高PH。
诱饵法：花粉，蛇皮，人的头发，涂石蜡的棒。
⑶所需菌种的分离所需菌种的分离效率取决于分离培养基的养分、pH和加入的选择性抑制剂。
一般凭经验而不是绝对的选择。