生物物質(zhì)的分離技術(shù)概述第四章2022/11/23本章內(nèi)容4.1生物技術(shù)與生物分離4.2生物分離過(guò)程的特點(diǎn)4.3生物分離技術(shù)和原理2022/11/23參考教材：《生物分離工程》第二版孫彥編著2022/11/231.生物技術(shù)生物技術(shù)（biotechnology）即有機(jī)體的操作和應(yīng)用有機(jī)體生產(chǎn)有用物質(zhì)、改善人類生存環(huán)境的技術(shù)。2022/11/23生物技術(shù)的歷史進(jìn)程1953年，Watson和Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)1972年，美國(guó)斯坦福大學(xué)構(gòu)建了第一個(gè)重組DNA分子1996年，克隆羊“多利”誕生在英國(guó)的羅斯林研究所1990-2006，人類基因組計(jì)劃2022/11/23現(xiàn)在迎來(lái)了生物技術(shù)后基因組時(shí)代，蛋白質(zhì)組學(xué)、藥物基因組學(xué)、生物信息學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)等研究蓬勃興起，為生物技術(shù)的發(fā)展注入了巨大的升級(jí)和活力。2022/11/232.生物分離生物技術(shù)的主要目標(biāo)是生物物質(zhì)的高效生產(chǎn)，而分離純化是生物產(chǎn)品工程（bioproductengineering）的重要環(huán)節(jié)。因此，生物分離（bioseparation）是生物技術(shù)的重要組成部分。2022/11/23

在生物技術(shù)領(lǐng)域，一般講生物產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程稱為生物加工過(guò)程（bioprocess），包括優(yōu)良生物物種的選育、基因工程、細(xì)胞工程、生物反應(yīng)過(guò)程（酶反應(yīng)、微生物發(fā)酵、動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)等）及目標(biāo)產(chǎn)物的分離純化過(guò)程，后者又稱為下游加工過(guò)程（downstreamprocessing）。2022/11/23生物加工過(guò)程優(yōu)良生物物種的選育生物反應(yīng)生產(chǎn)粗原料目標(biāo)產(chǎn)物的分離純化過(guò)程

《基因工程》《遺傳與育種》《生物反應(yīng)工程》《發(fā)酵工程》生物分離工程2022/11/23下游加工過(guò)程的沿革第一代（傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)）19世紀(jì)60年代-20世紀(jì)50年代酒精，丙酮，丁醇第二代生物技術(shù)產(chǎn)品20世紀(jì)40年代

抗生素，氨基酸，有機(jī)酸，酶制劑，單細(xì)胞蛋白第三代20世紀(jì)70年代中期動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)植物細(xì)胞培養(yǎng)基因工程發(fā)酵產(chǎn)品2022/11/23生物產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程示意圖2022/11/23生物分離過(guò)程包括：目標(biāo)產(chǎn)物的提取（isolation）、濃縮（concentration）、純化（purification）及成品化（productpolishing）等過(guò)程。其特征主要體現(xiàn)在生物產(chǎn)物的特殊性、復(fù)雜性和對(duì)生物產(chǎn)品要求的嚴(yán)格性上，其結(jié)果導(dǎo)致分離過(guò)程成本往往占整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程成本的大部分。2022/11/23

例子：大多數(shù)工業(yè)酶的分離過(guò)程成本約占生產(chǎn)過(guò)程的70%（天冬酰胺酶85%，基因重組蛋白質(zhì)藥物85-90%）小分子生物產(chǎn)物的分離成本較低，（青霉素50%，乙醇14%）高效分離技術(shù)，設(shè)計(jì)合理降低成本2022/11/233.生物物質(zhì)生物物質(zhì)種類繁多，包括小分子化合物、生物大分子、細(xì)胞和具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)與構(gòu)成成分的生物體組織，在大小、形態(tài)和性質(zhì)上具有廣泛的分布。2022/11/23生物醫(yī)藥診斷試劑

生物物質(zhì)來(lái)源包括自然界存在的各種生物資源，但現(xiàn)代生物技術(shù)主要通過(guò)生物反應(yīng)過(guò)程生產(chǎn)各種有用生物物質(zhì)。精細(xì)生物化學(xué)品大宗生物化學(xué)品生物材料生物能源人工器官藥物輸送載體功能食品添加劑、飼料、化妝品功能食品添加劑、飼料、化妝品人工器官藥物輸送載體功能食品添加劑、飼料、化妝品2022/11/23生物制品抗生素有機(jī)酸氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)（酶、抗體）核苷酸、聚核苷酸、核酸病毒糖類脂類生物堿糖苷2022/11/23現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)品的主體是蛋白質(zhì)藥物。細(xì)胞因子：干擾素、生長(zhǎng)因子、紅細(xì)胞生成素激素：胰島素、生長(zhǎng)激素抗體藥物：?jiǎn)慰寺】贵w、抗體片斷、基因工程抗體酶類藥物溶血栓藥物：尿激酶、組織纖溶酶原激活劑2022/11/23在功能基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)研究的推動(dòng)下，蛋白質(zhì)藥物將獲得更大的發(fā)展。