生物物质的分离技术概述

生物物质的分离技术概述第四章2022/11/23本章内容4.1生物技术与生物分离4.2生物分离过程的特点4.3生物分离技术和原理2022/11/23参考教材：《生物分离工程》第二版孙彦编著2022/11/231.生物技术生物技术（biotechnology）即有机体的操作和应用有机体生产有用物质、改善人类生存环境的技术。2022/11/23生物技术的历史进程1953年，Watson和Crick提出DNA双螺旋结构1972年，美国斯坦福大学构建了第一个重组DNA分子1996年，克隆羊“多利”诞生在英国的罗斯林研究所1990-2006，人类基因组计划2022/11/23现在迎来了生物技术后基因组时代，蛋白质组学、药物基因组学、生物信息学、系统生物学等研究蓬勃兴起，为生物技术的发展注入了巨大的升级和活力。2022/11/232.生物分离生物技术的主要目标是生物物质的高效生产，而分离纯化是生物产品工程（bioproductengineering）的重要环节。因此，生物分离（bioseparation）是生物技术的重要组成部分。2022/11/23

在生物技术领域，一般讲生物产品的生产过程称为生物加工过程（bioprocess），包括优良生物物种的选育、基因工程、细胞工程、生物反应过程（酶反应、微生物发酵、动植物细胞培养等）及目标产物的分离纯化过程，后者又称为下游加工过程（downstreamprocessing）。2022/11/23生物加工过程优良生物物种的选育生物反应生产粗原料目标产物的分离纯化过程

《基因工程》《遗传与育种》《生物反应工程》《发酵工程》生物分离工程2022/11/23下游加工过程的沿革第一代（传统产业）19世纪60年代-20世纪50年代酒精，丙酮，丁醇第二代生物技术产品20世纪40年代

抗生素，氨基酸，有机酸，酶制剂，单细胞蛋白第三代20世纪70年代中期动物细胞培养植物细胞培养基因工程发酵产品2022/11/23生物产品生产过程示意图2022/11/23生物分离过程包括：目标产物的提取（isolation）、浓缩（concentration）、纯化（purification）及成品化（productpolishing）等过程。其特征主要体现在生物产物的特殊性、复杂性和对生物产品要求的严格性上，其结果导致分离过程成本往往占整个生产过程成本的大部分。2022/11/23

例子：大多数工业酶的分离过程成本约占生产过程的70%（天冬酰胺酶85%，基因重组蛋白质药物85-90%）小分子生物产物的分离成本较低，（青霉素50%，乙醇14%）高效分离技术，设计合理降低成本2022/11/233.生物物质生物物质种类繁多，包括小分子化合物、生物大分子、细胞和具有复杂结构与构成成分的生物体组织，在大小、形态和性质上具有广泛的分布。2022/11/23生物医药诊断试剂

生物物质来源包括自然界存在的各种生物资源，但现代生物技术主要通过生物反应过程生产各种有用生物物质。精细生物化学品大宗生物化学品生物材料生物能源人工器官药物输送载体功能食品添加剂、饲料、化妆品功能食品添加剂、饲料、化妆品人工器官药物输送载体功能食品添加剂、饲料、化妆品2022/11/23生物制品抗生素有机酸氨基酸、多肽、蛋白质（酶、抗体）核苷酸、聚核苷酸、核酸病毒糖类脂类生物碱糖苷2022/11/23现代生物技术产品的主体是蛋白质药物。细胞因子：干扰素、生长因子、红细胞生成素激素：胰岛素、生长激素抗体药物：单克隆抗体、抗体片断、基因工程抗体酶类药物溶血栓药物：尿激酶、组织纤溶酶原激活剂2022/11/23在功能基因组学和蛋白质组学研究的推动下，蛋白质药物将获得更大的发展。