天津科技大学：《生物反应工程》课程教学资源（PPT课件）第八章 生物反应工程领域的拓展

第八章 生物反应工程领域的拓展

第八章 生物反应工程领域的拓展

主要内容 1、质粒复制与表达的动力学 2、超临界相态下的生物反应 3、菌体形态在发酵过程中的变化 4、界面微生物生长模型 5、双液相生物生长进展

主要内容 1、质粒复制与表达的动力学 2、超临界相态下的生物反应 3、菌体形态在发酵过程中的变化 4、界面微生物生长模型 5、双液相生物生长进展

8.1 质粒复制与表达的动力学 8.1.1 λdv质粒的概述 8.1.2 动力学模型的几点假设 8.1.3 质粒复制动力学 8.1.4 基因表达动力学

8.1 质粒复制与表达的动力学 8.1.1 λdv质粒的概述 8.1.2 动力学模型的几点假设 8.1.3 质粒复制动力学 8.1.4 基因表达动力学

8.2 温和压力提高生物催化效率 一、研究背景 二、变压生物转化 三、加压提高生物应激代谢物的合成 四、几点思考

8.2 温和压力提高生物催化效率 一、研究背景 二、变压生物转化 三、加压提高生物应激代谢物的合成 四、几点思考

一、研究背景 • 生物催化（biocatalysis）是指利用酶或有机体（细胞、 细胞器）作为催化剂对底物进行催化反应，该反应过程又 被称为生物转化。 • 压力是除温度、化学组分外，影响化学反应的重要热力学 参量

一、研究背景 • 生物催化（biocatalysis）是指利用酶或有机体（细胞、 细胞器）作为催化剂对底物进行催化反应，该反应过程又 被称为生物转化。 • 压力是除温度、化学组分外，影响化学反应的重要热力学 参量

研究背景（1） 压力生物技术的分类 • 超高压生物技术（>100MPa） • 超临界生物反应（10～100MPa） • 温和压力（Mild pressure)下的生物催化反应——变压 生物转化（0.1～1.0MPa）

研究背景（1） 压力生物技术的分类 • 超高压生物技术（>100MPa） • 超临界生物反应（10～100MPa） • 温和压力（Mild pressure)下的生物催化反应——变压 生物转化（0.1～1.0MPa）

研究背景（2） 压力影响生物反应的几个方面 • 反应速率和平衡常数 • 酶的蛋白结构，影响其底物专一性和催化活性 • 影响微生物的细胞形态、生理乃至遗传特性的产生

研究背景（2） 压力影响生物反应的几个方面 • 反应速率和平衡常数 • 酶的蛋白结构，影响其底物专一性和催化活性 • 影响微生物的细胞形态、生理乃至遗传特性的产生

压力对化学反应的影响遵循Le Chatelie法则 • 如果一个反应的活化体积为——300ml/mol，100Mpa压力下 反应速率提高了约200,000倍。 • α胰凝乳蛋白酶 ( ) ( ) V V V G P T RT K P T  = 平 − 始 =  /  −  ln /  V RT K P T / ( ln / ) *  = −   G = E + PV −TS 研究背景（3）

压力对化学反应的影响遵循Le Chatelie法则 • 如果一个反应的活化体积为——300ml/mol，100Mpa压力下 反应速率提高了约200,000倍。 • α胰凝乳蛋白酶 ( ) ( ) V V V G P T RT K P T  = 平 − 始 =  /  −  ln /  V RT K P T / ( ln / ) *  = −   G = E + PV −TS 研究背景（3）

研究背景（4） 反 应 的 活 化 体 积 一 些 生 物 化 学 Abe F. et al. (1999)

研究背景（4） 反 应 的 活 化 体 积 一 些 生 物 化 学 Abe F. et al. (1999)

利用压力提高生物催化效率的部分实例 • 温和压力下的酶促反应合成药物（酯化布洛芬、某些多 肽等） • 加压生物氧化法处理有机废水（加速BOD降解） • 加压原位发酵分离技术（酒精发酵等） • 加压发酵提高产品品质（啤酒发酵等） 研究背景（5）

利用压力提高生物催化效率的部分实例 • 温和压力下的酶促反应合成药物（酯化布洛芬、某些多 肽等） • 加压生物氧化法处理有机废水（加速BOD降解） • 加压原位发酵分离技术（酒精发酵等） • 加压发酵提高产品品质（啤酒发酵等） 研究背景（5）