东华大学应用化学专业导论-酶处理技术简介

1、专业导论授课老师：钟 毅办 公 室：3号学院楼5079室联系方法：67792707 E-mail： 酶处理技术简介生物技术（Biological Techniques) 二十一世纪是信息时代,是知识经济时代。知识经济时代有以六大技术为标志的高新科学技术群：电子信息、生物技术、新材料、新能源、海洋技术、航空航天技术。 生物技术是当今六大高新技术之一。我国把它列为六大高新技术之首。生物技术是世界各国普遍关注和重视的热点，如19731977年全世界约有400多家生物工程公司，到1992年单美国就创办2000多家生物技术公司，预计全球的生物技术市场在2012年超过144亿美元 。 2000年世界生物技

2、术产值估算超过6000亿美元。生物技术对解决当今社会许多重大问题，如人口、食物、能源、环境污染、人类健康等问题的解决发挥了极重要的作用。一、生物技术的定义及其用途 生物技术是一门重要的应用科学。 （一）生物技术的概念（Biological Techniques) 定义：以生命科学为基础，利用生物体系和工程原理，生产生物制品和创造具有特定性状的新品系或新物种的科学技术。 与生物技术有关的学科：生物学、分子生物学、细胞生物学、生物化学、微生物学、遗传育种学、数理化 形成和发展有赖于：化学工程学、电子学、计算机、材料科学、发酵工程科学（二）生物技术的内容：1、包括： 基因工程 细胞工程 酶工程 发酵

3、工程 蛋白质工程：运用基因工程全套技术 改变蛋白质结构的技术。 染色体工程：探索基因在染色体上的定位，异源基因导入、 染色体结构改变。 生化工程：生物反应器及产品的分离、提纯技术。生物反应器： 利用酶或生物体（微生物、动植物细胞）具有的功能，在生物体外进行化学反应的装置系统。2、基因工程 在基因水平上操作并改变生物遗传的技术，它的核心是重组DNA技术。基因工程包括： 体外DNA重组 体内基因操作 基因化学合成等 基因工程主要用酶作工具，切割 DNA，将DNA片段连接到载体（质粒、病毒等），形成遗传物质的新组合，然后再转移到寄主细胞中扩增和表达。基因工程特点： 较复杂，难度较大，但它是分子生物学

4、的生长点，有发展前途，能提高其他工程的层次。3、细胞工程 应用细胞培养、细胞融合等细胞生物学方法，以改善品种，生产生物制品及其组分的技术。包括： 植物组织培养 生产植物次生代谢产物的 细胞培养 植物种质的保存和保持 作物试管微型繁殖（快速繁殖、育种、无病毒） 体细胞无性系突变体 初级代谢产物：维持细胞生长必需的代谢产物，它包括合成代谢的中间产物及终产物。 次生代谢产物：由初级代谢产物衍生而来，对生物的生存、生长、繁殖无关的那类代谢产物。4、酶工程：在一定生物反应装置中利用酶的催化作用，将相应的原料转化成有用物质的技术。内容： 酶的分离和提纯 酶的开发与利用 酶制剂的生产 固定化酶和固定化细胞技

5、术 酶反应器的研究与设计 酶电极的研究与应用 酶分子的修饰改造 酶抑制剂和激活剂的研究应用 酶的人工模拟 具有催化功能的大分子合成5、发酵工程 培养活细胞以取得生物体或代谢产物的技术。 四大工程互相联系，其中基因工程是生物技术的生长点、细胞工程是生物技术基础、酶工程是生物技术核心、发酵工程是生物技术工业化必由之路。二、生物技术的发展历史（2）生物技术的演变过程及其特征： 1857年发现了发酵现象； 20世纪初（1939年），用发酵法生产丙酮、丁醇制炸药； 1942年发现青霉素； 1953年提出DNA的双螺旋结构模型； 1970年发现限制性DNA内切酶、连接酶； 1973年基因重组成功； 197

6、5年形成单克隆抗体。（1）生物技术的发端 人类农业活动的开始发端 制酱、制醋、酿酒最初的发酵技术生物技术特点： 以高科技为背景的高新技术； 材料可更新、可循环、简单便宜，甚至可废物利用； 常温下快速反应，耗能少； 物料转化率高； 工艺过程留下的废物可降解且无毒； 产品涉及人类各方面（生活和生存的各方面）。三、生物技术的应用 七十年代以来，各种生物技术产品相继出台。并产生巨大经济效益。（一）农业 1、提高作物产量、改良品质 （1）选育作物优良品种：82年转抗卡那霉基因到烟草成功，提抗药性8倍,现已有4500多种作物转基因获得成功。 包括粮作、烟草、经作、菜、牧草、瓜果、花卉、树木的抗基、高蛋白含

7、量基因、固氮基因等。（2）快繁：甘蔗一块生长锥培养143天，产生1737株苗。（3）脱毒：茎尖无毒部分培养产生无毒苗。（4）人工种子：各国30多种作物可产生人工种子。（5）固氮（6）制无毒高效农药、除草剂（7）产生新物种 2、发展畜牧业（1）胚胎工程： 胚胎移殖 胚胎切割 胚胎嵌合体 性别控制 核移植 体外受精（2）转基因动物（3）饲料（4）疫苗（二） 食品1、利用微生物生产单细胞蛋白质2、微藻的培养3、DNA重组技术使大肠杆菌生产无壳鸡蛋4、定做新蛋白质5、发酵法生产6、人工合成（三） 医药 应用广泛，特别是贵重药物生产、疫苗生产、新的诊病技术、新的治疗方法有特殊意义。 1、基因工程生产药物

8、（1）生长激素（2）生长激素释放抑制素（3）胰岛素（4）干扰素2、细胞工程生产药物3、发酵法、酶法生产抗生物质4、疾病诊治检测（1）单克隆抗体的应用： 抗体：由抗原刺激在生物体内产生、并与抗原进行特异性结合的一类蛋白质的总称。 抗原：能诱导动物产生抗体的任何化学物质。 抗原抗体反应有高度专一性、一种抗体只能与它相应的抗原相结合。 抗原刺激 抗体 单克隆抗体用途：A、诊病B、治疗疾病C、提纯D、检测E、单抗体内定位识别识别5、基因疗法 通过基因移植（或修复）的方法，消除（或修补）人体内的“坏”或“致病”基因，植入“好的”基因或“抗病”基因，使疾病得到治疗。6、生物信息学技术（四） 能源、环境污染

9、1、解决能源危机（1）改变石油开采途径（2）生物量的利用 生物量：生物体及伴随其活动生成的有机物的总称。 A、燃烧 B、微生物作用 在常温下湿物质产生：乙醇、沼气C、碳氢化合物 某些植物（特别是大戟属植物）汁液中含有碳氢化合物可作石油代用品或作提取石油化学工业的各种原材料代用品。D、光合放氢特殊情况下：绿藻 放氢 蓝藻 放氢 细菌 放氢E、生物电池 生物燃料电池：利用酶或微生物将没有电活性燃料转化为电活性燃料。如甲醇、甲醛、氢，加上电极后，燃料物质在氧化还原过程中自由能变电流。2、消除环境污染 生命活动是合成与分解周而复始，生命把原子及简单分子合成复杂分子。生物死后，细菌、酵母菌、霉菌等微生物

10、又把其分解成简单的分子和原子。环境污染： 生物圈（人、动物） 产生的废弃物； 人类开发产生的污染：农药、石油企业、工厂废水、气、渣。防污染途径： 生化过程代替化学合成过程； 生物农药代替化学农药，以虫治虫，菌治菌； 阻止有害三废物质过度产生，尽量再循环利用。 治理污染： 物理法：燃烧 化学法：燃烧发电 生物法：微生物、酶降解有毒有害物质。（五） 采矿、工业 1、采矿 2、工业 3、国防 纺织品的前处理工艺概述 生物方法在纺织品前处理各种工艺中的应用三、酶处理技术简介 纺织品的前处理工艺概述退浆工艺烧毛工艺精炼工艺漂白工艺退浆工艺上浆工艺概述退浆工艺概述传统退浆方法氧化退浆碱精炼退浆溶解退浆低温等离子处理联合退浆漂白工艺漂白工艺概述传统漂白剂的种类和使用方法次氯酸盐亚氯酸钠过氧化氢其他漂白工艺臭氧连续漂白高醋酸漂白高锰酸钾漂