(共43张PPT)
生物工程药物与疫苗
1、根据酶在生物体内存在的部位，可分为胞内酶和胞外酶，下列酶中属于胞外酶的是
A．呼吸酶 B．光合酶
C．胰蛋白酶 D．解旋酶
复 习
3、（2005年黄冈模拟）图是含有淀粉的琼脂块上的实验装置，将该装置放在37℃的温度下，培养24h后，用碘液冲洗圆点处，各琼脂块的处理方法和实验结构见下表。下列说法正确的是
圆点 处理方法 结果
A 加入新鲜的唾液 红棕色
B 接种面包霉 红棕色
C 加入煮沸的唾液 蓝黑色
D 加入蔗糖酶 ？
E 加入新鲜唾液与质量分数为10％的盐酸的混合液 蓝黑色
A
B
E
D
C
A、面包霉能分泌淀粉酶，酶可在细胞外发挥作用
B、温度能影响酶的活性，温度越高，酶的催化活性越强
C、酶不仅具有高效性，还具有专一性，实验E就是最好的证明
D、酶的催化需要适宜的pH，据此推断表中的“？”处应该是蓝黑色
．人们为了尽快、彻底地去除衣物上的油渍污垢，常常使
用加酶洗衣粉，请回答下列问题：
（1）为洗去衣服上的奶渍，在加酶洗衣粉中加入哪些酶 __________________。
（2）用加酶洗衣粉时，为何用温水而不用沸水
____________________________________________。
（3）加酶洗衣粉属于_____________，它的生产包括
________________________________步骤。
（4）加酶洗衣粉的使用是否可以降低洗衣粉、洗涤剂对环境的污染程度 为什么
______。
_______________________________________________。
（5）加酶洗衣粉的使用属于酶制剂应用中的__________________。
蛋白质酶和脂肪酶
酶需要适宜催化作用的温度条件，温度过高使酶失活
固体酶制剂
酶的生产提取、分离纯化、合成酶制剂
可以
加酶洗衣粉比普通洗衣粉用量少、效率高，酶可在自然环境中降解
直接利用
P56页思索与练习
1．酶在生物体内的含量一低，工业生产所用的酶是如何获得的
酶在生物界普遍存在，因而可以从动物、植物、微生物等各种原料中提取酶，如从动物胰脏中可以提取胰蛋白酶、淀粉酶、核糖核酸酶，从木瓜中提取木瓜蛋白酶，从菠萝皮中提取菠萝蛋白酶。但动物、植物的来源总是有限的，不能适应生产上大量用酶的需要，所以目前工业上大多采用微生发酵法来获得大量的酶制剂。此法的优点在于微生物人工培养不受气候、地理等条件的限制，繁殖速度快，还可以根据需要选育菌种来提高产酶率。
2．在工业生产上，用酶催化的反应取代传统的化学反应，如用’酶法生葡萄糖取代酸解淀粉生产葡萄糖工艺，这对生产效率、产业工人和环境有什么意义
用酶法生产葡萄糖，可使粉状葡萄糖得率达100％，结晶葡萄糖率达80％，提高了葡萄糖的质量和产量，减轻了产业工人的工作量，减轻了对环境污染，对保护环境有重大意义。
第一课
一、生物工程药物
概念：
一般是指利用DNA重组技术或其他生物技术生产的药物。
如：
基因工程药物；
细胞工程药物；
发酵工程药物；
酶工程药物等。
（一）基因工程药物
传统制药业中胰岛素制备方法是怎样的？有何明显的不足？
有何比较好的方法来解决这个问题？请叙述该方法的大致过程？
若从猪、牛等动物的胰脏中提取；
产量有限，价格昂贵，可能导致过敏反应
利用基因工程、发酵工程进行生产
（一）基因工程药物
科技人员成功研制“基因重组人胰岛素”
我国生产的部分用胰岛素产品
基因工程药物生产的大致过程
基因工程药物生产的大致过程
基本过程概述：
获取目的基因→构建基因工程菌→
→工程菌大规模培养→ 产物分离纯化
→除菌过滤→半成品检测→ 成品加工
→成品检测
最主要环节：
构建工程菌
基因工程药物
转入基因的生物
细菌、动物、植物
（一）基因工程药物
生产干扰素的车间
我国自行生产的重组白细胞介素
（二）细胞工程药物
传统动植物药物的优点和面临的问题：
优点：
高效、低毒、副作用少等
面临的问题：
随着人产对来自珍稀濒危动植物的药物需求量增大，人们对野生生物资源的大规模猎取，采集和开发，导致了生态环境和环境和物种资源的破坏。
人们有没有找到解决这一矛盾的新方法？
细胞工程药物
指在细胞水平上的遗传操作，即通过细胞融合、核质移植、染色体移植等技术，改造并筛选特定的细胞株或细胞糸，再通过规模培养获得药物。
概 念
悬浮细胞培养
药物制剂
提取纯化产物
细胞培养的人参愈伤组织
人 参
1、植物细胞工程制药
（细胞株）
2、动物细胞工程制药
2、动物细胞工程制药
1、制药中应用到的工程技术：
动物细胞培养技术、基因工程、细胞融合技术等
2、动物细胞工程药物
乙肝疫苗
给流动儿童喂服小儿麻痹糖丸
练习
1、控制细菌合成抗生素的基因、控制放线菌主要性状的基因、控制病毒抗原特异性的基因依次在（ ）
①核区大型环状DNA ②质粒上③细胞染色体上④衣壳内的核酸上
A、①③④ B、①②④
C、②①③ D、②①④
D
2、生产单克隆抗体要用到的生物工程是（ ）
①基因工程 ②细胞工程 ③发酵工程 ④酶工程
A．①②③④ B．②③④
C．①②④ D．①③④
B
用大肠杆菌生产胰岛素需应用的生物工程的组合是 （ ） ①基因工程 ②细胞工程 ③发酵工程 ④酶工程 A.①②③ B．①②④
C．①③④ D．②③④
C
3、干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血中提取，每升人血只能提取0.05 μg，所以价格昂贵。现在美国加利福尼亚的基因公司用如下图的方式生产干扰素，试分析其原理和优点。
（1）从人的淋巴细胞中取出___________，使它同细菌质粒相结合，然后移植到酵母菌的细胞里，让酵母菌___________。
（2）酵母菌能用___________繁殖，速度很快，能大量生产___________，不但提高了产量，也降低了成本。
（3）酵母菌能产生干扰素，这个事实说明，人和酵母菌共用一套_________。
干扰素基因
表达干扰素
出芽生殖
密码子
干扰素
科研人员在观察SARS病
毒灭活疫苗细胞生长情况
科研人员观察SARS病毒灭活疫苗
生物工程疫苗
2、传统疫苗
减毒疫苗
丧失致病能力,毒性减弱或基本无毒的活菌或病毒。常用的有卡介苗、牛痘疫苗等。
接种一次且接种量少,免疫时间长,效果好。
1、疫 苗
是一类接种后能激发人体免疫反应来抵抗某些传染病的生物制品
强抗原病原微生物用理化方法灭活后制而成。常用的有：伤寒疫苗、狂犬疫苗等。
灭活疫苗
制备简单，保存时间长且相对较安全。
接种量大且需多次接种。
传统疫苗的不足：
解决之道
有些是用化学或物理方法，使病原微生物灭活制成的，但灭活的适宜程度不好把握；有些是让病毒先感染一种动物，使病毒的毒力减弱而制成的，但这样制备的疫苗，可能因病毒的回复突变，毒力增强而引起感染
基因工程疫苗
利用基因工程可以删除细菌和病毒中抗原物质的基因或基因片段，获得更彻底、遗传特性更稳定、不易发生毒力回复、安全性强的疫苗。
基因工程疫苗
基因工程疫苗的生产
1、利用基因工程技术，将病原体的某个或某几个抗原基因转入适当的宿主细胞，进行表达，获得的表达产物，经分离、纯化后，用福马林和AL（OH）3吸附就可以作为疫苗使用。如：
乙肝疫苗
利用基因工程技术，将病原体的抗原基因转移到植物细胞的染色体DNA中，并使其表达，从而培育出生产疫苗的转基因植物，达到预防和治疗疾病的目的。
2、基因工程疫苗的生产：
小结
生物技
术药物
基因工程药物
细胞工程药物
植物细胞工程药物
动物细胞工程药物
基因工程疫苗
核酸疫苗
生物技
术疫苗
传统疫苗生产
基因工程疫苗生产
减毒疫苗
灭活疫苗
练习
1、流感病毒有不同的亚型，现有多种流感疫苗，有人注射了一种流感疫苗后，
在流感流行期间未患流感，但流感再次流行时，却患了流感。可能的原因是：（ ）
①流感病毒发生了突变 ②抗体在体内存留的时间短
③流行的流感病毒与注射的流感疫苗不是同种类型 ④流感使人的免疫系统受损
A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．①②
A
2、下列关于疫苗的叙述，正确的是（ ）
A．所有的疫苗都是安全的
B．一次使用疫苗可以预防一生
C．疫苗能迅速激发机体免疫反应 D．疫苗即可预防疾病，也可治疗疾病
c
3、利用基因工程获得疫苗与传统疫苗相比优点不包括（ ）
A．易发生毒力回复 B．安全性强 C．遗传特性稳定 D．便于大量生产
A
P64页思考与练习
1．为什么说重组DNA技术是基因工程药物生产中的核心技术
重组DNA技术是指在基因水平上的遗传工程。它的基本原理是用人工的方法将需要的某一种供体生物的遗传物质DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后把需要部分(即目的基因)与作为载体的DNA部分连接起来，或用人工方法合成目的基因与载体连接起来，然后与载体一起导人某一易生长、繁殖的受体细胞或微生物中，使之在新的遗传背景下进行功能性表达，生产出人类所需要的物质。如人胰岛素、人生长激素、干扰素、红细胞生成素等。因此，重组DNA技术是基因工程药物生的核心技术。
2．利用细胞工程生产药物的优势是什么
利用细胞工程生产药物，除了能将特定的动、植物细胞在离体情况下大量培养并从中获得所需要的产物外，更重要的是通过细胞融合、核质移植、染色体移植等技术，将遗传物质转移到受体细胞中形成杂交细胞，使之具有特殊的功能，同时避免了繁琐的分离、提纯、剪切、拼接等基因操作，提高效率。
3．你认为传统疫苗与基因工程疫苗各有什么优势 基因工程疫苗能取代传统疫苗吗
传统的病毒疫苗是以完整的病毒作为材料的。用于疫苗材料的病毒是经过减毒或灭活处理的，这样既可以达到刺激人体免疫系统产生抗体等具有保护效应的物质，又不引起疾病。减毒疫苗一般只需要接种一次且接种量少，而免疫持续时间长，效果好；灭活疫苗每次接种剂量大且需要多次接种，免疫力较差，但制备简单，保存时间较长，且相对较安全。
基因工程疫苗比传统疫苗的免疫途径更安全，不需要注射器之类的设备，可以避免因使用了消毒不彻底的注射器而使通过血液传染的疾病如艾滋病和乙型病毒性肝炎等大面积传播。应用转基因植物生产基因工程疫苗还具有以下优点：①疫苗抗原基因转入可食用的植物后，可供直接服用或饲喂动物，不需要像生产传统疫苗那样需要许多仪器设备，生产成本显著降低；②比传统免疫途径更有效，因为植物细胞中的疫苗抗原通过胃内的酸性环境时可受到细胞壁的保护，直接到达肠内黏膜诱导位，刺激黏膜和全身免疫
反应，大大提高有效性；③易贮存和分发，不需要冷藏设备；④不仅提供了疫苗而且提供了营养，尤其是以水果作转基因的口服疫苗为广大儿童所喜欢。毫无疑问，基因工程疫苗较传统疫苗具有毒性低的优势，但是免疫效果还需进一步的提高。基因工程疫苗应该比目前应用的常规疫苗具备更多的优点，但要取代传，统疫苗，它必须具备安全性、生产工艺、免疫效力、免疫期、免疫途径、生产成本等的优势，并被有关管理部门和公众所接受。
再见(共14张PPT)
第二章 生物科学与工业
第2节 酶在工业生产中的应用
雕牌超效加酶洗衣粉
胰蛋白酶
溶菌酶
溶菌酶
一、酶及其类型
1、酶是什么呢？
酶的来源
生化效应
化学本质
基本组成单位
具体产生场所
有机物（蛋白质或RNA）
催化作用，降低活化能
活细胞产生
氨基酸或核糖核苷酸
核糖体或细胞核内转录
(4)、根据酶催化的反应和所起的作用：
氧化还原酶、水解酶、裂解酶、连接酶、转移酶和异构酶
（酶的国际统一分类法）
胞内酶
胞外酶
2、酶的类型
(1)、根据存在的部位：
（2）、根据酶催化的底物：淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等
(3)根据同一种酶的来源不同：枯草杆菌蛋白酶、木瓜蛋白酶等
优点：
缺点：
高效性
专一性
反应条件温和
大多数的酶是蛋白质，在不适宜的条件下容易变性、失活，稳定性差，在某些方面的应用有局限性。
3、酶的优缺点
问题：酶特别“娇嫩”，对环境条件的要求比较苛刻。这就给实际生产及应用造成麻烦。怎么解决这一问题呢？
3、酶制剂的生产
（1）酶制剂的慨念
（2）、酶催化有哪些特点？
（3）酶催化反应结束后，酶和其他产物混合在一起，分离比较麻烦，这不仅影响产品的纯度，而且酶不能分离出来重复使用，也造成了浪费。这个问题又是怎样解决呢？
4、酶的固定化——固定化酶
载体结合法
交 联 法
包 埋 法
酶经固定化处理后，稳定性较高，可以长期反复使用，有利于工业生产中转化反应的连续化和自动化。
二、酶在工业生产中的应用
1、葡萄糖的生产
2、果汁的生产
3、棉布的生产
4、造纸工业中的应用
5、半合成青霉素的生产
6、食品加工、洗涤剂
a－淀粉酶
果胶酶和纤维素酶
纤维素酶
酶代替化学脱墨
青霉素酰化酶
脂肪酶
7、酶在新能源开发中的应用前景
三、练习
1、能正确说明酶特性的是
A、酶大多数是蛋白质
B、酶是活细胞产生的，只能在生物体内发挥催化作用
C、酶的活性随温度的升高而不断升高
D、每一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应
（酶的化学本质）
2、多酶片中含有蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶，具有辅助消化的作用。其片剂是糖衣片，这样制作的目的是
A、补充体内糖类物质的供给
B、防治胃液的消化作用
C、经唾液的消化后即可迅速起作用
D、使其中各种酶缓慢地释放
3、（2005年黄冈模拟）图是含有淀粉的琼脂块上的实验装置，将该装置放在37℃的温度下，培养24h后，用碘液冲洗圆点处，各琼脂块的处理方法和实验结构见下表。下列说法正确的是
圆点 处理方法 结果
A 加入新鲜的唾液 红棕色
B 接种面包霉 红棕色
C 加入煮沸的唾液 蓝黑色
D 加入蔗糖酶 ？
E 加入新鲜唾液与质量分数为10％的盐酸的混合液 蓝黑色
A
B
E
D
C
A、面包霉能分泌淀粉酶，酶可在细胞外发挥作用
B、温度能影响酶的活性，温度越高，酶的催化活性越强
C、酶不仅具有高效性，还具有专一性，实验E就是最好的证明
D、酶的催化需要适宜的pH，据此推断表中的“？”处应该是蓝黑色
4、根据酶在生物体内存在的部位，可分为胞内酶和胞外酶，下列酶中属于胞外酶的是
A．呼吸酶 B．光合酶
C．胰蛋白酶 D．解旋酶(共34张PPT)
第1节 微生物发酵与食品生产
从社会中来……
我们经常食用的食品中有哪些
是由微生物发酵生产而来的？
P49页思考与练习第一题举例说出利用微生物发酵生产的5种食品
微生物的应用
酒类：包括果酒、啤酒、白酒及其他酒均是利用酿酒酵母，在厌氧条件下进行发酵，将葡萄糖转化为酒精生产的。
醋：除了白醋是由化学合成的食品级醋酸勾兑的外，其他的则是由醋酸菌在好氧条件下发酵，将固体发酵产生的酒精转化为醋酸生产的。
酱油：以大豆为主要原料，其他有麦麸、小麦、玉米等，将原料经粉碎制成固体培养基，在好氧条件下，利用产生蛋白酶的霉菌，如黑曲霉进行发酵。
一、发酵生产的历史
阅读教材(p40-41页)中有关“发酵生产的历史”的内容，并思考：
1.发酵工程历经了哪些阶段？
微生物的应用
酸奶：牛奶在厌氧条件下，由乳酸菌发酵，将乳糖分解，并进一步发酵产生乳酸和其他有机酸，以及一些芳香物质和维生素等；同时蛋白质也部分水解。
面包：现在的面包均是利用活性干酵母（面包酵母）经活化后，与面粉混合发酵，再加入各种添加剂，经烤制生产的。
泡菜：（乳酸菌）
腐乳：（毛霉、青霉、酵母、曲霉等）
发酵工业经历了哪几个阶段？特点？
⑴原始发展阶段
⑵传统发酵工业阶段
⑶现代发酵工业阶段
⑷生物技术产业阶段
发酵技术原始，顶多是家庭小制 作，技术进步缓慢，完全是经验式的，并不知道其中的原理
人们开始了解发酵现象的本质 ，采用开放式的发酵方式，生产过程较为简单，对生产设备要求不高，规模一般不大
生产技术要求高；生产规模大；技术发展速度快；菌种的生产能力大幅度提高，新产品、新技术、新设备的应用达到前所未有的程度
利用构建的具有特殊生产能力的基因工程菌来进行生产
2.从中你可以得到什么启示？
微生物发酵不仅仅使食物发霉、变质，还可以把原料转变成人们所需产品，生产出营养丰富，口味独特食物。我国发酵历史悠久,随着生物工程技术发展，微生物发酵将为人类提供更多、更新的现代发酵食品。
二、发酵与发酵食品
发酵概念:
发酵是指在一定条件下利用微生物的生命活动大量生成和积累特定代谢产物或菌体的过程。
那么，微生物发酵需要什么条件呢？
而把农副产品原料利用发酵方法生产和加工制作的食品统称为发酵食品。
发酵食品慨念
二、微生物发酵需要条件的探究
微生物的发酵需要糖类，当有糖类存在时酵母菌能进行发酵。
实验内容：
探究酵母菌发酵所需要的条件
假设
呼吸作用复习：
典题讲解
号瓶 内容物 结果
1 温水、酵母
2 温水、酵母和5mL盐水
3 温水、酵母和5mL糖水
4 温水、酵母和30mL糖水
5 温水、5mL糖水
实验记录表
无气体产生
无气体产生
有气体产生
有大量气体产生
无气体产生
思考：
1、为什么要加入温水？
2、设置3号和4号瓶的目的是什么？为什么要设置5号瓶？
3、如果在瓶中加入牛奶则结果有何不同？
面包的制作过程
1、传统发酵技术的作用
防止食物腐败
口感更好
营养更好
更易消化
2、现代发酵技术的作用
生产效率高
质量易控制
确保安全
三、发酵生产过程探密
以味精生产为例
味精是日常生活中不可缺少的调味剂，它的化学成分是什么？
谷氨酸钠
(谷氨酸和Na2CO3中和而成)
三、发酵生产过程探密
1、菌种的选育
菌种：
如何获得：
谷氨酸棒状杆菌、
黄色短杆菌
先从自然界中分离出来，然后用诱变育种、细胞工程和基因工程等现代生物技术处理，得到高产菌种
注意：还必须做好菌种的保藏工作
2、扩大培养
为何要进行扩大培养？目的？
因为发酵罐的体积很大，需要接入的菌种量很多(总体积：几立方米～几十立方米)。所以要经过“种子培养罐”培养，达到一定数量后，再接入到发酵罐中，即先经过扩大培养再接种。目的是为了提高发酵效率，缩短生产时间。
（三）培养基的配制
生长因子
无机盐
水
氮源
碳源
酸碱度
成 分
是细胞内各种化学反应的进行场所
合成自身物质
提供能量，最常用的是糖类
是微生物细胞生长繁殖和生物合成不可缺的物质。分为无机氮和有机氮两种
提供不可缺少的矿质元素
如：酵母膏、动物肝脏浸出液、麦芽汁
根据不同的微生物进行调节
菌种不同，培养基的配方也不同
4、灭菌和接种
配制好培养液后，是否可以立即加入菌种？
为什么要灭菌？如何灭菌才算彻底？
防止杂菌污染，对发酵过程造成不良影响；杀死所有杂菌的细胞体、芽孢和孢子。
注意：接种的操作也必须在无菌条件下进行
5.发酵罐内发酵
加料口
放料口
无菌空气入口
排气口
冷却水进口
冷却水出口
PH检测及控制装置
搅拌器
5、发酵罐内发酵条件
谷氨酸棒状杆菌发酵的基本条件
温度 30～37℃
pH 7～8
时间 28～32h
6、分离、提纯产物
根据产品的不同，分离提纯产物的方法一样吗？味精生产中所需的产物又属于哪种情况呢？
产物若为微生物细胞本身：
过滤、沉淀等方法将菌体分离
产物若为微生物的代谢产物：
提取、分离和纯化等方法
味精生产中产品的形成：
将谷氨酸从培养液中分离出来，通常每升培养液中能得到谷氨酸50～100g，提取出来的谷氨酸用适量的NaCO3溶液中和，形成谷氨酸纳结晶，在经过过滤、浓缩、离心等步骤，便成了味精。
现代化的发酵车间
发酵食品的生产主要内容
从自然界分离的菌种
诱变育种
基因工程
细胞工程
生产用菌种
扩大培养
发酵罐
发酵条件控制
原料
培养基配制
微生物菌体
代谢产物
产品
接种
灭菌
分离 提纯
P49页答案：
1、面包、酸奶、啤酒、乳酪、面酱、腐乳、豆豉、霉干菜、酸菜、泡菜、葡萄酒、酱油、食醋、酸味剂、甜味剂等。
2、传统发酵技术的一个重要作用是防止食物腐败，另一个重要作用是使口感平淡的原料发生感官的、物理的和营养方面的变化，使口感更好、营养更好、更易消化。
3、通常，微生物所需的主要营养物质有水、碳源、生长因子和无机盐等。
练习
4、下列属于发酵工程的过程依次是（ ）
① 提取目的基因 ② 发酵过程 ③ 动物细胞融合 ④ 菌种的选育 ⑤固定化
⑥ 灭菌 ⑦ 扩大培养 ⑧ 植物组织培养 ⑨ 培养基配制 ⑩ 分离提纯
A、①⑦⑥⑤⑩ B、①④⑥⑦⑤⑩ C、④⑥⑦⑤⑩ D、④⑨⑥⑦②⑩
D
5、在用微生物发酵法生产味精的过程中，要对发酵罐( )
A、严格密封 B、不断通人二氧化碳
C、先通风后密封 D、不断通人无菌空气
D
6、用大肠杆菌生产胰岛素应用的生物工程的组合是( )
①基因工程 ②细胞工程 ③发酵工程 ④酶工程
A、①②③ B、①②④ C、①③④ D、②③④
C
再见
