生物工程下游技术第2章-下游技术的理论基础ppt课件.ppt

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1、第二章第二章 下游技术的理论基础下游技术的理论基础 第一节第一节 下游技术中的物理学过程下游技术中的物理学过程 第二节第二节 下游技术中的化学过程下游技术中的化学过程 第三节第三节 下游技术中的生物学过程下游技术中的生物学过程 第一节第一节 下游技术中的物理学过程下游技术中的物理学过程一、基础物性一、基础物性 “分离分离”可利用各种物质固有性质的差异。物性差异越大，利用价可利用各种物质固有性质的差异。物性差异越大，利用价值越大。值越大。二、分类二、分类 以物理学过程为基础的分离操作，大致可分为以下三类：以物理学过程为基础的分离操作，大致可分为以下三类：1平衡分离过程平衡分离过程 建立在相平衡关

2、系上的。利用相的组成差别进行混合物体系的分离。建立在相平衡关系上的。利用相的组成差别进行混合物体系的分离。表表21为平衡分离的代表性单元操作。为平衡分离的代表性单元操作。第一节第一节 下游技术中的物理学过程下游技术中的物理学过程2拟平衡拟平衡(速度差速度差)分离操作分离操作 在混合物体系本身所占有的空间之外加一个能引起物质在混合物体系本身所占有的空间之外加一个能引起物质 分离的势能分离的势能场，在它的作用下，形成分离场（场，在它的作用下，形成分离场（在混合物体系中，对某一特定的物质在混合物体系中，对某一特定的物质施加作用力，使其空间位置发生改变从而使该物质从混合物体系中分离施加作用力，使其空间

3、位置发生改变从而使该物质从混合物体系中分离出来出来）如表）如表22所示。所示。 3 非平衡分离操作非平衡分离操作 1、2以外均划归其中，利用物质移动速度差和广义的、基于以外均划归其中，利用物质移动速度差和广义的、基于“屏蔽效屏蔽效应应”的分离操作。如表的分离操作。如表23所示。所示。第二节第二节 下游技术中的化学过程下游技术中的化学过程一、化学性分子识别一、化学性分子识别 液液萃取：利用物质在溶剂中溶解度不同的分离。液液萃取：利用物质在溶剂中溶解度不同的分离。 如果在萃取溶剂中加入对原料中目标物质有特异性作用如果在萃取溶剂中加入对原料中目标物质有特异性作用的成分的成分(萃取剂、抽提剂萃取剂、抽

4、提剂)，能达到高选择性。，能达到高选择性。1分子间相互作用分子间相互作用 分子间的相互作用力除了众所周知的范德华力、氢键力等，近年来分子间的相互作用力除了众所周知的范德华力、氢键力等，近年来备受注目的分子间作用力是疏水性相互作用力。备受注目的分子间作用力是疏水性相互作用力。2 分子识别分子识别 酶和底物的专一性结合。钥匙和锁的关系。只有底物分子才能进入酶和底物的专一性结合。钥匙和锁的关系。只有底物分子才能进入这个口袋。酶分子正是通过对底物的多点识别才显示出它高效、专一这个口袋。酶分子正是通过对底物的多点识别才显示出它高效、专一的底物识别功能。的底物识别功能。二、下游技术中的化学反应二、下游技术

5、中的化学反应选择性分离纯化：选择性分离纯化： 如柠檬酸工业中常用钙盐沉淀，以便于与发酵液中残如柠檬酸工业中常用钙盐沉淀，以便于与发酵液中残糖及其他可溶性杂质的分离。糖及其他可溶性杂质的分离。 利用草酸与利用草酸与Ca2+反应，生成不溶性钙盐可除去杂质反应，生成不溶性钙盐可除去杂质Ca2+ 。ZnSO4和黄血盐用于除去杂氨基酸和杂蛋白。和黄血盐用于除去杂氨基酸和杂蛋白。产品制造：产品制造： 氨基酸或短肽能络合或螯合某些金属离子生产保健产氨基酸或短肽能络合或螯合某些金属离子生产保健产品。补充人体缺乏又不易被人体吸收的钙、铁、锌等微量元品。补充人体缺乏又不易被人体吸收的钙、铁、锌等微量元素，山梨醇和

6、木糖醇可以通过葡萄糖和木糖经金属镍催化加素，山梨醇和木糖醇可以通过葡萄糖和木糖经金属镍催化加氢工艺氢工艺(高压高压)获得。获得。第三节第三节 下游技术中的生物学过程下游技术中的生物学过程一、特异性相互作用一、特异性相互作用(锁钥关系）锁钥关系）（一）可逆性结合作用（除共价结合外）（一）可逆性结合作用（除共价结合外） 1离子间的相互作用离子间的相互作用 2氢键结合氢键结合 3硫水性相互作用硫水性相互作用 4对金属原子配位对金属原子配位 5弱共价键结合弱共价键结合影响蛋白质立体构象的环境因素影响蛋白质立体构象的环境因素(1)热热： 热是影响蛋白质构象的最普通的因素。热是影响蛋白质构象的最普通的因素

7、。(2)温度温度： 温度的上升，使原子、分子的热运动更活泼，离温度的上升，使原子、分子的热运动更活泼，离子间的相互作用、氢键、金属原子配位作用等变弱。但疏子间的相互作用、氢键、金属原子配位作用等变弱。但疏水性的相互作用因温度上升而加强。水性的相互作用因温度上升而加强。(3)PH ： PH对离子间的作用影响很大，对离子间的作用影响很大，pH也对蛋白质侧链也对蛋白质侧链上的氨基酸残基的离解度影响很大。上的氨基酸残基的离解度影响很大。(4)静电性的环境变化静电性的环境变化： 如在溶液中加入在水中能离解为阳如在溶液中加入在水中能离解为阳离子和阴离子的强电解质离子和阴离子的强电解质(如食盐等无机盐如食盐等无机盐)。溶液离子强。溶液离子强度增加，离子间相互作用变弱，氢键也受到同样影响。度增加，离子间相互作用变弱，氢键也受到同样影响。(5)试剂试剂： 在试剂中，尿素、盐酸肌、十二烷基磺酸钠等会在试剂中，尿素、盐酸肌、十二烷基磺酸钠等会对蛋白质构象造成影响。对蛋白质构象造成影响。