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生物反应器技术的发展与应用随着生物技术的不断发展，生物反应器技术已成为生物工程领域中一个重要的技术路线。
生物反应器是一种能够控制和维持生物化学反应的容器，可以模拟自然环境，提供营养物和辅助条件，使生物细胞在容器内进行代谢反应。
生物反应器技术既可以用于制备生物制品，也可以用于废水处理、污水净化、有机废弃物处理等工业领域。
一、生物反应器技术的发展历程生物反应器技术源于20世纪初期，最初仅能用于探究细胞新陈代谢的规律。
到了20世纪50年代，随着生物技术的逐步发展，生物反应器技术得到了一定的进步。
60年代，出现了第一个装配式生物反应器(Bioreactor)。
70年代，随着微生物发酵、细胞培养等领域的不断扩展，生物反应器得到了进一步的发展。
80年代以来，随着新材料和微电子技术的不断应用，生物反应器技术发展的速度更加迅猛，涌现出了各种类型和种类的反应器。
二、生物反应器技术的优势生物反应器技术具有以下优势：1.高度可控性:生物反应器内的环境参数(如温度、压力、氧气含量等)可以轻松地进行监测和控制。
这种高度可控的环境可以使细胞内的代谢反应得到优化，提高生产效率。
2.高产出:生物反应器可以通过对细胞的复制和快速生长，同时以最佳化环境控制方式来实现生产成品的高效和高产出。
3.多样性和可再生性:生物反应器可以适应不同的细胞类型和生产需求。
同时，细胞可在生物反应器环境中进行可控性的再生。
4.生态友好型:生物反应器多半采用天然的微生物进行生产。
对比传统的工业环境,微生物对环境的污染较少，相对于传统的化学工业生产过程更加环保。
5.资源利用率高：反应器内可以采用先进的废水处理等技术，实现资源的有效利用。
那些传统工业中的有机物采用作为生物反应器的底物，可以减少物质和能量的浪费。
三、生物反应器技术在工业领域的应用生物反应器技术在工业领域的应用已经比较广泛。
生物反应器可以用于生物物质的生产和废水处理。
1. 生物物质生产生物物质的生产是生物反应器的主要应用之一，可用于生造食品添加剂，医药等行业的制剂，如酵母发酵生产醇类、工业酵母发酵生产面团、压缩酵母等。
植物生物反应器的研究进展及发展方向姓名（内蒙古科技大学生物技术系）摘要利用转基因植物作为生物反应器生产外源蛋白,包括抗体、疫苗、药用蛋白等较之其他生产系统具有很多优越性。
本文简介了植物生物反应器的研究发展历史和现状, 并对植物生物反应器领域的发展作了一定的展望和讨论。
关键词植物抗体; 口服疫苗; 药用蛋白;转基因; 生物反应器植物生物反应器是生物反应器研究领域中的一大类, 是指通过基因工程途径, 以常见的农作物作为化学工厂，通过大规模种植生产具有高经济附加值的医用蛋白、工农业用酶、特殊碳水化合物、生物可降解塑料、脂类及其他一些次生代谢产物等生物制剂的方法[1]。
1 植物生物反应器研究内容1.1植物抗体(plantibody)抗体(antibody) 是动物体液中的一系列球蛋白,称为免疫球蛋白(Ig) 。
它们可介导动物的体液免疫反应。
在植物体内表达编码抗体或抗体片段(如Fab 片段和Fv 片段) ,获得的产物就称为植物抗体。
植物抗体最大的优点是使生产抗体更加方便和廉价。
尤其在生产单克隆抗体方面,利用植物生产要比杂交瘤细胞低廉的多。
据估计,在250 m2 的温室中利用苜蓿生产IgG的成本约为500～600美元/ g ,而利用杂交瘤细胞生产抗体的成本约为5 000 美元/g 。
因此,利用植物生产抗体具有广阔的市场前景。
目前,利用转基因植物表达的抗体包括完整的抗体分子、分泌型抗体IgA、IgG、单链可变区片段(scFv) 、Fab 片段、双特异性scFv 片段以及嵌合型抗体等不同类型的抗体。
植物不仅作为生物反应器器生产抗体用于医药产业,而且植物抗体介导的免疫调节在植物抗病育种上也很值得研究。
Fecker 等将抗甜菜坏色黄脉病毒(BNYVV) 的外壳蛋白基因的scFv 转化烟草,产生的scFv 定位于细胞质中或通过末端的连接信号肽而分泌到质外体,结果发现转scFv 的植株出现症状的时间明显迟于对照。
Tavladoraki 等将抗菊芋斑驳病毒(AMCV) 的外壳蛋白基因的scFv 转入烟草后,发现感病率下降50～60 % ,出现症状的时间也明显迟于对照。
家蚕的选择强烈地改变了野生品种，改变了这种独特生物聚合物的非专用生物工厂。
蚕桑不仅可以成为目前生产天然丝绸和生物活性物质的生物技术动物，而且还可以作为工业转基因昆虫，采用适宜环境和生物保护的采后蚕茧加工方法，既可提高蚕茧的工艺参数，又可使其加工无浪费，扩大生产品种。
1.蚕业的高效种桑养蚕技术1.1利用先进的AD配方培育新的蚕生物技术建立昆虫大规模饲养的物质基础，利用当地原料开发AD含量，利用先进的AD配方培育新的蚕生物技术，筛选适合AD的家蚕品种。
用这些饲料可获得平均重量为1.7g 的茧。
在开发优化AD的过程中，对不可及的蛋白质、脂质、糖苷、矿物质、维生素、抗生素、抗氧化剂和其他生物刺激成分的潜在成分进行了测试。
采用物理、化学和生物技术方法，获得了桑叶粉、无花粉棉籽粉、脱臭大豆粉、分解小球藻和酵母、蚕蛹脱脂粉、丝胶浓缩粉、非传统蛋白质酸性和酶法水解产物和棉花纤维素、粗棉油及其含有天然toco-信息素的真品。
它们成为蛋白质和脂肪成分、淀粉、糖、维生素、矿物质和其他食品的替代品。
在天然-sito-甾醇、蜕皮甾醇和其他昆虫激素、多酚类物质、异戊二烯类化合物、类铝化合物、冠醚、多不饱和脂肪酸和有机酸、磷脂、甲状腺素酶、除臭剂-吸附剂、蛋白质-维生素-矿物复合物、噬菌体、抑菌剂、抗生素和其他生物活性物质(BAS)的数量中，在使用家蚕幼虫的筛选研究中测试了生物活性物质。
在所有这些实验中，幼虫有机体的精确生理反应最终反映在昆虫的行为和生物量的增加或减少上。
1.2桑叶分生组织培养方法在桑叶饲喂过程中，病虫幼虫和蛹的微生物区系差异很大(超过60种真菌)。
它们是引起家蚕和桑树病害的腐生、半腐生和致病品种。
此外，还解决了幼龄和老年幼虫膏状、多孔型和粒状消费形式的制备过程中的重要问题。
关于寻找不同品种桑蚕不平等适应的事实和原因的研究工作。
他们的个体在AD上的非同步发育，以及在AD和桑叶上维持的丝虫的比较繁殖力。
除蚕茧外，没有显著差异。
转基因家蚕的研究进展及应用前景摘要:转基因家蚕Bombyx mori是指利用分子生物学手段,将外源基因转移到家蚕染色体中,使之出现先前不具有的性状和产物,并且可以保持传代,在个体水平可以体现外源基因的功能,使外源基因获得大量表达。
关键词:家蚕;转基因;载体;报告基因;生物反应器Progress and application prospect of transgenic silkwormZHOU Qi—Sheng,Yu Qi,LIU Qing—Xin (Laboratory of Developmental Genetics,Shandong AgriculturalUniversity.Tai’an,Shandong 271018,China)Abstract:Transgenic silkworm,Bombyx mori was generated by transferring foreign genes to its chromosome with molecular biological techniques and creating new traits and products,which could keep the generationand reflect the function of foreign genes with high expressionKey words:Bombyx mori;transgene;vector;reporter gene; bioreactor家蚕是重要的经济昆虫,曾为中国传统政治、经济和文化作出了卓越的贡献,新世纪随着生命科学和生物技术的发展,家蚕因具有世代周期短、繁殖率高、遗传背景清楚,后代个体数量多、能大量饲养等优点而成为经典遗传学研究的模式生物之一。
转基因家蚕是指利用分子生物学手段,将外源基因转移到家蚕染色体中,使之出现先前不具有的性状和产物,并且可以保持传代,在个体水平可以体现外源基因的功能,使外源基因获得大量表达。
生物反应器工程的进展及应用前景随着生物技术和生物工程技术的发展，生物反应器工程也越来越受到人们的关注。
生物反应器是一种将微生物、细胞或酶等生物体系与物理化学体系联系起来，实现生物过程的转换和放大的设备。
它广泛应用于制药、食品、化工等领域，可用于生产药品、饮料、乳制品、酒精、食品添加剂等多种产品。
本文将探讨生物反应器工程的进展及应用前景。
一、生物反应器工程的发展历程生物反应器工程作为一门交叉学科，源于20世纪50年代初期的微生物发酵工程。
20世纪60年代末至70年代初，在生物工程和生物技术的推动下，生物反应器工程开始成为一个研究领域，逐渐形成了自己的研究体系和学科体系。
随着生物技术的飞速发展和工业化需求的增加，生物反应器工程逐渐成为一门独立的学科，成为生物化学、化工、环保工程等领域的重要组成部分。
二、生物反应器工程的进展1. 设备结构创新随着现代计算机技术和传感器技术的发展，生物反应器的结构不断被改进。
计算机模拟、分析和模型控制大大提高了反应器的性能和效率，从而提高了生产效率和质量。
同时，反应器的形式也得到了广泛的改进，如批量、连续、半连续和离散反应器等。
2. 微观反应器的发展微观生物反应器是新型反应器的研究方向之一。
微小的反应器可以为微生物的生长和代谢提供一种环境，从而提高反应器的效率和转化率。
同时，微观反应器可以为不同的微生物提供不同的温度、pH值、氧气和营养物质，从而优化微生物的生长和代谢。
微观反应器在微生物代谢的研究、新型药物结构的发现和制造、缩短生物反应器的反应时间等方面具有广泛的应用前景。
三、生物反应器的应用前景1. 药物开发及制造生物反应器在制药领域的应用越来越广泛。
通过生物反应器工程可以生产出诸如生物药物、口服药物、治疗癌症的药物等等。
这些药物在生产过程中，可以通过生物反应器工程的手段来控制它们的制造，以便使可得到更具品质管理的产品。
生物反应器工程的重要性对于制药领域的质量安全以及新型药物的研发十分重要。
生物反应器的现状及发展趋势
一、生物反应器的现状
随着科技的发展，生物反应器技术的应用已经发展到了一个新的水平，成为当前工业生物技术领域的关键设备。
目前，生物反应器的技术已经大
大改善，更多的生物反应器设备可用于处理大量应用项目，包括蛋白质及
脂肪酸的制备，生物燃料、医药、精细化学品的制备等。
生物反应器不仅
结构简单，而且操作简便，可以有效地提高工艺的效率，提高产品的品质、混合性、制备效率和产量。
现在，生物反应器已经成为最新的生物技术领域的一个重要研究方向，广泛应用于医药、食品、化工、能源、精细化工等行业。
现在，许多新型
生物反应器也已经出现，如微流体技术、多孔介质反应器技术、纳米材料
反应器技术等。
在生物反应器设备上，把细胞从培养液中分离出来，将细
胞与培养基完全分离，可以大大提升工艺的灵活性，可以降低细胞活力的
破坏，获得更高的产品收率。
二、生物反应器的发展趋势
随着生物技术的发展，生物反应器的发展在不断受到关注，未来几年
也将有更多的新技术出现。
家蚕生物反应器的研究进展及发展前景(1)摘要：目前,家蚕生物反应器的研究和开发主要是以BmNPV为载体,在家蚕体液中表达多种有用蛋白,其表达量比其它生化微生物高出许多倍;但是利用转基因家蚕生物反应器表达外源蛋白比家蚕BmNPV表达系统有着更大的优越性。
家蚕生物反应器研究和开发已近20年历史，表达了数百种外源基因，由于表达量不高及产物分离纯化难度和成本问题，至今未能进入产业化；家蚕转基因生物反应器有过比较好的尝试，改进转基因技术提高外源基因的整合率是今后主攻方向。
本文综述了家蚕BmNPV表达系统的研究现状及转基因家蚕生物反应器的研究进展及发展前景。
关键词：家蚕生物反应器BmNPV表达系统转基因家蚕发展前景ThereearchprogreofilkwormbioreactoranddevelopmentpropectAbtract：Currently,theilkwormbioreactorofreearchanddevelopmentimainly Keyword:Bomby某moribioreactor,BmNPVe某preionytem,Trangenic ilkworm,Developmentpropect前言：养蚕业起源于我国，是我国的传统产业，在长达5000多年的生产实践中，为我国的经济发展和中外文化交流作出了巨大贡献，在国民经济中占有重要地位。
家蚕(Bomby某mori）属于鳞翅目蚕蛾科，为开放式血管系统，纤薄而强韧的表皮层包围着一个充满血淋巴及各种器官的空间。
几千年来，人们利用家蚕能吐丝结茧这一生物机能，大量生产生丝。
家蚕丝因具有柔软舒适、透气保温、吸湿散湿性能好、珍珠般光泽、染色性强等优良理化特性，被誉为“纤维皇后”，其织出的华丽丝绸深受人们喜爱。
并且随着科学技术的发展，很多新的技术和试验方法在家蚕新用途和基础研究中得到应用和推广。
家蚕除用作生产蚕茧以抽取蚕丝这一传统用途外，作为生物反应器而生产高价值物质等新用途也不断被开发研究出来。
作为真核生物，家蚕生物反应器有着原核生物不可比拟的优点：外源基因的表达产物在家蚕体内后期加工完善，活性高，所以利用家蚕生产具特异性或经济价值高的蛋白质，已成为研究的一个焦点。
另外，由于家蚕饲养历史悠久，遗传背景清楚，以其为材料研究生物体基因组的精细结构、功能和基因的表达调控比其它动植物更具优势；转基因技术还可以缩短家蚕育种周期，在短时间内获得拥有目的性状的家蚕纯合体。
家蚕易于饲养,成本低廉。
家蚕1天内可合成3.69mg外源蛋白【1】,血淋巴具有储存蛋白的能力,淋巴内含有蛋白分解酶的抑制物,对目的蛋白起到保护作用,且外源蛋白又很容易从家蚕体液中分离纯化出来,还可以将家蚕直接磨碎用作药物或食品添加剂【2】因此,用家蚕生物反应器生产有用蛋白具有很大的优越性。
可以预见在不远的将来家蚕生物反应器给社会带来的效益将不可估量。
1、家蚕生物反应器概述生物反应器，是指利用酶或生物体（如微生物、动植物细胞）所具有的特殊功能，在体外进行生物化学反应的装置系统。
而“家蚕生物反应器”，主要是指将特定的重组杆状病毒（基因）植入家蚕（Bomby某mori）的蚕蛹体内进行培养，蚕蛹会主动对植入基因进行转录和翻译，自然合成对人类有用的生物活性物质（如生物药品、生物疫苗、保健食品等），通过高新技术(如超低温冷冻、低温干燥、高速离心等)，将生物活性成分萃取并制成相关剂型，来用于人类疾病的预防、保健和治疗。
2、家蚕生物反应器的建立方法家蚕生物反应器主要有两种形式；转基因家蚕(trangenicilkworm)和杆状病毒表达载体系统(BaculoviruE某preionVectorSytem，BEVS)。
本篇综述主要介绍了家蚕杆状病毒表达系统和转基因家蚕在近几年的研究进展及发展前景。
2.1基于杆状病毒的家蚕生物反应器家蚕杆状病毒表达系统最早是由Maeda于1984年开发出来，由于该系统潜在的诸多优势，为生产人类急需的蛋白类药物、基因工程疫苗和基因工程杀虫剂等提供了崭新的途径，因而近年来受到广泛关注。
2.1.1杆状病毒的家蚕生物反应器简述对于家蚕而言，其核型多角体病毒（Bomby某morinuclearpolyhedroiviru，BmNPV)是一种杆状病毒，病毒基因组为环状双链DNA，约130kb，含有100多个编码基因。
这种多角体蛋白基因具有强启动子，在感染末期多角体蛋白量达到被感染细胞内全部蛋白质的20%~30%【3】。
BmNPV多角体蛋白基因在感染末期有选择地进行表达，它所编码的多角体蛋白与病毒粒子的形成没有直接关系，只起到包埋病毒粒子的作用。
多角体蛋白基因即使部分或全部被外源基因取代，仍能形成有感染性的病毒粒子因此，可以将外源基因通过基因操作技术替换BmNPV基因中的多角体蛋白基因，从而使重组BmNPV在蚕体细胞内大量表达外源蛋白。
家蚕杆状病毒表达系统就是家蚕BmNPV表达系统，其有较强的启动子，可同时表达两种以上的外源蛋白。
外源蛋白表达水平高，产物的天然性质好且稳定，宿主范围狭窄，安全性好；它没有哺乳类细胞培养系统外源蛋白生产效率低、设备条件要求高等问题，也没有大肠杆菌的内毒素、表达产物糖苷化及生物活性低等缺陷，因而被广泛应用。
2.1.2家蚕重组BmNPV载体的构建目前，用于构建BmNPV的载体有两类，一类是单独表达外源基因（即非融合基因）的载体，另一类是以融合基因（即部分多角体蛋白编码序列与外源基因连接）形成的表达载体【1】【4】。
家蚕BmNPV表达系统首先利用多角体蛋白基因启动子及其他一些基因元件构建转移载体，将外源基因插入到多角体蛋白基因启动子下游形成重组质粒DNA，再把这一重组质粒DNA与野生型病毒基因组一起共感染家蚕细胞系，通过细胞内同源重组，使外源基因置换多角体蛋白基因，再进一步通过空斑筛选等方法分离、纯化出重组型病毒。
其中共转染家蚕细胞的方法主要有磷酸钙介导法、DEAE2葡萄糖介导法、polybrene介导转染法、原生质体融合法和电穿孔法等。
2.1.3家蚕细胞中外源基因的表达【5】重组的BmNPV经过构建并进行鉴定确认后，注射到上簇后6~9天的蚕蛹中，同时以野生型BmNPV为对照，放置于周转箱内室温（25℃）保存，4~5天后重组病毒在蚕蛹体内得到充分繁殖，目的蛋白得到充分表达。
此时就可以收集其血淋巴，经过常规的离心、沉淀、透析或色谱纯化等手段分离纯化外源蛋白。
收集时注意将盛放蚕蛹的周转箱放置于-18℃左右的冰柜中，或者冷冻24小时，直到蚕蛹体完全冻僵为止，然后集中放置在冷库中冷存备用。
2.1.4家蚕核型多角体病毒作为表达载体与其它动物病毒表达系统相比较其优越性在于【1】:(1)家蚕核多角体病毒的基因组为超螺旋的闭环双链DNA,容易切割、连接、重组和交换,便于加工和改造;(2)多角体基因编码区为非必要区,易为外源基因插入,允许插入外源基因的容量大,可同时表达两种以上的外源蛋白;(3)在强有力的多角体蛋白启动子的调控下,外源基因的表达水平高;(4)杆状病毒质粒既能表达原核基因又能表达各种真核基因、这些真核基因在昆虫细胞、可利用信号肽将目的蛋白分泌到胞外,还能有效地进行蛋白质翻译后的加工、转运、糖基化、脂酰化和磷酸化等,表达产物的抗原性、酶活力等生物学活性与天然蛋白质相比毫不逊色;(5)重组BmNPV不仅能在细胞培养液中表达,还能在蚕体内表达,血淋巴中含有蛋白分解酶的抑制物,表达产物稳定;(6)杆状病毒具有严格的宿主专一性,它对脊椎动物或植物均无致病性,也不能在非宿主细胞中繁殖或与之发生整合,是一种比较安全的表达载体。
总之,BmNPV表达系统对基因的无性繁殖和表达来说是一种快速、稳定、可靠的系统2.2.基于转基因的家蚕生物反应器研究现状及应用前景家蚕是研究真核生物基因表达调控的理想模式生物之一，又是一种重要的经济昆虫．因此，开展家蚕转基因研究具有重大的理论意义和经济效益．戎锐等【6】对家蚕转基因的研究作过总结，唐恒立等与1994年构建天蚕YAC文库，获得含天蚕丝素基因及上下游调控序列44Okb.李振刚等在1995年将天蚕丝素基因YAC克隆显微注入家蚕卵,天蚕丝素基因整合人家蚕基因组并在F2代中表达.家蚕转基因研究近几年又有了新的进展．Marhall【7】直接将外源基因置于丝心蛋白启动子的调控下，利用家蚕丝腺作为表达外源基因的生物反应器．张峰等【8】为改进蚕丝性能，首先在IE启动子调控下的gfp基因两端装配家蚕丝心蛋白重链基因的5＇和3＇序列，对重链基因进行打靶，希望获得不能吐丝的转基因家蚕，而后对这种转基因家蚕实施第二次基因打靶，引人其它性能优良的丝蛋白基因．结果从5000条蚕中筛选出3条具有荧光斑点的家蚕，Southern杂交证明对重链进行定向改良是可行的．但获得的转基因家蚕不能吐丝．赵昀等【9】改变了基因打靶的策略，人工合成一段丝心蛋白基因，使之与gfp基因融合后，装配在家蚕丝心蛋白重链基因的5＇和3＇序列之间，重新对重链基因进行打靶，卵孵化、发育和结茧后，用紫外灯检查，在约54O0个茧中有73个“亮茧”，茧蛋白在ELISA反应中可以与gfp的多克隆抗体反应．“亮茧”对应的蚕蛾进行交配、制种．对其后代进行了基因鉴定，Southern杂交的结果表明，gfp基因和人工合成丝心蛋白样基因都存在于家蚕基因组DNA中且发生了预期的同源重组事件．上述结果说明“亮茧”这一表型能用于筛选转基因蚕，融合基因已通过同源重组进人家蚕基因组．张峰等将线性化的含核酶基因的重组质粒PGL2Rz用基因枪导人家蚕早期受精卵中(G0代)．检测了G1代五龄蚕血淋巴的荧光素酶活性，并且从G2代开始通过家蚕核多角体病毒(NPV)攻击来筛选抗性较高的家蚕进行传代．在G4代获得一区NPV抗性强度比对照组高10倍的转基因家蚕．对该区五龄蚕基因组DNA的PCR检测和Southern杂交证明，核酶基因多拷贝地整合在家蚕染色体上．利用RT-PCR能检测到蛹期核酶的表达．研究结果表明已经获得了抗NPV的核酶转基因蚕．陈秀等【10】构建含新霉素抗性基因(neomycinreitancegene，noeR)的重组质粒pFN，经HindⅢ酶切后，用基因枪将DNA片段导人家蚕早期受精卵中(G0代)．孵化的G1、G2代蚁蚕均经含新霉素的人工饲料添食24h后，筛选出新霉素抗性的个体(能正常生长发育的)改为桑叶饲养．于G2代的5龄第2d从后部丝腺抽提总DNA，再以noeR的cDNA为探针进行Southern杂交检测．结果表明noeR基因已转人家蚕DNA中，获得了含／leo的转基因蚕．桂慕燕等【11】以含家蚕丝心蛋白重链基因同源片段的质粒pG350为出发质粒，插人增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因，构建成以EGFP为报告基因的同源重组质粒载体pMD-Fib—IE—EGFP，通过PCR及酶切鉴定表明EGFP以正确的方式插人到原始质粒中，通过脂质体介导法转染胃癌细胞能发出很强的绿色荧光，表明该质粒能够在真核细胞中表达，为进一步建立完善的家蚕转基因系统平台提供基因材料．朱成钢等【12】认为家蚕(Bomby某mori)的丝心蛋白启动子是自然界中最强的启动子之一，若能使外源基因在丝心蛋白启动子控制下得到表达，将具有重要的意义．研究从蚕蛹中提取家蚕基因组DNA，用PCR的方法克隆了丝心蛋白轻链基因的5kb和0．5kb两个片段．DNA序列分析表明，不同蚕品种2～7外显子范围内DNA序列同源性达95．7％．用PCR 的方法在GFP基因前端加上凝血酶的识别序列，并克隆到轻链基因的5kb 和0．5kb两个片段中间，使GFP基因具有正确的读码框，能和轻链蛋白融合表达．将这一融合的DNA大片段克隆到pBacPAK8转移载体上，构建成一种新型的转基因家蚕打靶载体pBacFL53TG，用于家蚕丝腺生物反应器的研究．2000年，Tamura等人利用显微注射法将携带有绿色荧光蛋白(EGFP)报告基因的pi翻妙Bac转座表达载体导入到家蚕早期胚胎1501，成功获得了表达EGFP的转基因蚕。
