2022年《生物分離與純化技術(shù)》授課教案

1、名師精編 優(yōu)秀教案生物分別與純化技術(shù)授課教案第一章 緒論 教學(xué)目的 ：熟識(shí)生物物質(zhì)的概念、種類和來源；明白分別純化技術(shù)及其基本原理；熟識(shí)分別純化工藝的優(yōu)化、放大和驗(yàn)證工作；把握分別純化的特點(diǎn)與一般步驟；明白生物分別純化技術(shù)的進(jìn)展歷史；熟識(shí)生物分別純化技術(shù)的進(jìn)展趨勢；教學(xué)重點(diǎn)：生物物質(zhì)的概念、種類和來源；分別純化工藝的優(yōu)化、放大和驗(yàn)證工作；分別純 化的特點(diǎn)與一般步驟；生物分別純化技術(shù)的進(jìn)展趨勢；教學(xué)難點(diǎn)：分別純化技術(shù)及其基本原理；分別純化工藝的優(yōu)化、放大和驗(yàn)證工作；教學(xué)課時(shí) ：4 學(xué)時(shí) 教學(xué)方法： 多媒體教學(xué) 教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié) 生物分別與純化的概念與原理 一、生物物質(zhì)的概念、種類和來源 1.生物

2、物質(zhì)：氨基酸及其衍生物類、活性多肽類、蛋白質(zhì)、酶類、核酸及其降解 物、糖、脂類、動(dòng)物器官或組織制劑、小動(dòng)物制劑、菌體制劑；名師精編 優(yōu)秀教案2.生物物質(zhì)來源：動(dòng)物器官與組織、植物器官與組織、微生物及其代謝產(chǎn)物、細(xì) 胞培育產(chǎn)物、血液、分泌物及其代謝物 二、生物分別純化概念 指從發(fā)酵液、 動(dòng)植物細(xì)胞培育液、 酶反應(yīng)液或動(dòng)植物組織細(xì)胞與體液等中分 離、純化生物產(chǎn)品的過程；三、生物分別純化技術(shù) 生物技術(shù) 上游：基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程及組織工程；下游：生物產(chǎn)品的回收 生物分別與純化技術(shù), 主要包括離心技術(shù)、 細(xì)胞破裂 技術(shù)、萃取技術(shù)、固相析出技術(shù)、色譜技術(shù)和膜分別技術(shù)等；四、分別純化基本原

3、理有效識(shí)別混合物中不同組分間物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)的差別, 利用能夠識(shí)別這些差別的分別介質(zhì)或擴(kuò)大這些差別的分別設(shè)備來實(shí)現(xiàn)組分間的分別或目標(biāo) 產(chǎn)物的純化；原理分別純化技術(shù)產(chǎn)物舉例帶電性電泳蛋白質(zhì)、核酸、氨基酸離子交換色譜氨基酸、有機(jī)酸、抗生素、蛋白質(zhì)、核酸化學(xué)性等電點(diǎn)沉淀蛋白質(zhì)、氨基酸電滲析氨基酸、有機(jī)酸、鹽、水離子交換色譜氨基酸、有機(jī)酸、抗生素、蛋白質(zhì)、核酸質(zhì)親和色譜蛋白質(zhì)、核酸生物功親和色譜名師精編優(yōu)秀教案蛋白質(zhì)、核酸能特性疏水色譜蛋白質(zhì)、核酸原理分別純化技術(shù)產(chǎn)物舉例離心 菌體、細(xì)胞碎片、蛋白質(zhì)分子大小、超濾 蛋白質(zhì)、多醣、抗生素外形 微濾 菌體、細(xì)胞透析 尿素、鹽、蛋白質(zhì)電滲析 氨基酸、有

4、機(jī)酸、鹽、水凝膠色譜 鹽、分子大小不同的蛋白質(zhì)萃取 氨基酸、有機(jī)酸、抗生素、蛋白質(zhì)、香料鹽析 蛋白質(zhì)、核酸溶解度、揮 結(jié)晶 氨基酸、有機(jī)酸、抗生素、蛋白質(zhì)發(fā)性 蒸餾 乙醇、香精等電點(diǎn)沉淀 蛋白質(zhì)、氨基酸有機(jī)溶劑沉淀 蛋白質(zhì)、核酸其次節(jié) 分別純化策略一、生物分別純化技術(shù)的特點(diǎn)1.環(huán)境復(fù)雜、分別純化困難2.含量低、工藝復(fù)雜名師精編 優(yōu)秀教案3.穩(wěn)固性差、操縱要求嚴(yán)格 4.目標(biāo)產(chǎn)物最終的質(zhì)量要求很高 5.終極產(chǎn)品純度的均一性與化學(xué)分別上純度的概念并不完全相同 二、 分別純化方法挑選的原就1.技術(shù)路線、工藝流程盡量簡潔化；2.盡可能采納低成本的材料與設(shè)備；3.將完整工藝流程劃分為不同的工序；4.留意時(shí)

5、效性；5.采納成熟技術(shù)和牢靠設(shè)備；6.預(yù)備好書面標(biāo)準(zhǔn)操作程序等技術(shù)文件；7.檢測純化過程中產(chǎn)物產(chǎn)量和活性三、分別純化的原材料挑選與成品儲(chǔ)存 1.原材料的挑選 1來源2與目標(biāo)產(chǎn)物含量相關(guān)的因素 合適的生物品種合適的組織器官生物材料的種屬特異性 合適的生長發(fā)育階段合適的生理狀態(tài) 2.自然生物材料的采后處理自然生物材料需要處理的緣由名師精編 優(yōu)秀教案細(xì)胞自溶導(dǎo)致目標(biāo)產(chǎn)物失活或降解；易受微生物污染導(dǎo)致目標(biāo)產(chǎn)物失活或降解；易受光照、氧氣等的作用導(dǎo)致其分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變；一般植物材料需進(jìn)行適當(dāng)?shù)母稍锖笤賰?chǔ)存,脫水或制成丙酮粉在低溫下儲(chǔ)存；3.成品的儲(chǔ)存 1影響生物產(chǎn)品儲(chǔ)存的主要因素動(dòng)物材料需經(jīng)清洗后速凍、 有機(jī)

6、溶劑空氣溫度水分光線 pH 儲(chǔ)存期2蛋白質(zhì)和酶制品的儲(chǔ)存方法低溫下儲(chǔ)存制成干粉或結(jié)晶儲(chǔ)存儲(chǔ)存時(shí)添加愛護(hù)劑四、分別純化的預(yù)備工作1.軟件材料的預(yù)備2.硬件材料的預(yù)備五、分別純化的基本步驟六、分別純化技術(shù)的綜合運(yùn)用與工藝放大名師精編 優(yōu)秀教案一種合格產(chǎn)品要運(yùn)用多種分別設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行純化,緣由為：在每個(gè)工序中依據(jù)現(xiàn)有設(shè)備條件和目標(biāo)產(chǎn)物的性質(zhì)、種分別純化手段；規(guī)格、用途不同可采納多每種分別純化操作本身各項(xiàng)影響加工成效的因素都直接影響分別純化的成效 和成本；各工序間具有復(fù)雜的相互影響作用；1.建立在制品、半制品成品上的檢測方法是工藝優(yōu)化的前提 2.明確優(yōu)化工藝的評判標(biāo)準(zhǔn),處理好收率、純度、經(jīng)濟(jì)性之間的平

7、穩(wěn) 應(yīng)將處理體積大、 加工成本低的工序盡量前置, 而價(jià)格昂貴、精制工序易放 在工藝流程的后段； 隨產(chǎn)物純度的提高, 對工藝流程下游加工所用的設(shè)備、試劑 的要求亦提高；七、分別純化的中試放大 1.中試放大具備的條件 確定并系統(tǒng)鑒定了生物材料的資源 目標(biāo)產(chǎn)物的收率穩(wěn)固即重復(fù)性好,質(zhì)量牢靠工藝路線和操作條件已經(jīng)確定,檢測方法并且已經(jīng)建立了原料、 半制品、 產(chǎn)品的的分析已經(jīng)進(jìn)行過物料平穩(wěn)預(yù)算,并且建立了“三廢 ”的處理和監(jiān)測方法確立了中試規(guī)模及所需原材料的規(guī)格和數(shù)量建立了教完善的安全生產(chǎn)預(yù)警措施和方法2.中試放大中力求解決及留意的問題1進(jìn)一步確定生產(chǎn)中所需原輔料的規(guī)格和來源名師精編 優(yōu)秀教案2進(jìn)一步確

8、定生產(chǎn)設(shè)備的選型與設(shè)備材料的質(zhì)量 3進(jìn)一步確定分別純化操作的條件限度 4討論和建立原輔材料、中間體及產(chǎn)品質(zhì)量的分析方法和手段 3.中試放大的方法 體會(huì)放大法、相像放大法、數(shù)學(xué)模型放大法、步步為營法、一竿子插究竟法 4.中試放大的關(guān)鍵環(huán)節(jié) 工藝路線及各工序操作步驟 設(shè)備材質(zhì)與型號的挑選 原輔材料、中間體的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 操作條件 物料衡算 安全生產(chǎn)與 “三廢”防治 原輔材料、中間體及產(chǎn)品的理化和生物學(xué)測定 消耗定額、原料成本、操作工時(shí)與生產(chǎn)周期等的運(yùn)算 八、生物藥品生產(chǎn)工藝的驗(yàn)證 1.驗(yàn)證的概念 證明任何程序、生產(chǎn)過程、設(shè)備、物料、活動(dòng)或系統(tǒng)的確能達(dá)到預(yù)期結(jié)果的有文 件明的一系列活動(dòng)；2.藥品生產(chǎn)驗(yàn)證

9、的主要內(nèi)容 設(shè)備與廠房和公用設(shè)施驗(yàn)證、工藝驗(yàn)證、清潔驗(yàn)證、分析方法驗(yàn)證、運(yùn)算機(jī)驗(yàn)證 3.生產(chǎn)工藝驗(yàn)證 關(guān)鍵工藝步驟的驗(yàn)證名師精編 優(yōu)秀教案關(guān)鍵工藝參數(shù)的驗(yàn)證 工藝一樣性驗(yàn)證 第三節(jié) 生物分別純化技術(shù)的進(jìn)展 一、生物分別純化技術(shù)的進(jìn)展歷史 1.古代釀造業(yè) 包括釀酒、制醬 油、醋、酸奶和干酪等,都是家庭作坊式的,產(chǎn)物基本不經(jīng)過 后處理而直接使用；2.原始分別純化時(shí)期（第一代生物技術(shù)產(chǎn)品）主要指 19 世紀(jì) 60 歲月到 20 世紀(jì) 40 歲月青霉素等抗生素顯現(xiàn)之前的生物技術(shù) 產(chǎn)業(yè)；3.傳統(tǒng)分別純化方法推廣使用時(shí)期傳統(tǒng)其次代生物技術(shù)產(chǎn)品 以青霉素產(chǎn)品的顯現(xiàn)為代表； 這一時(shí)期的特點(diǎn)是產(chǎn)品類型多, 分子結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,對分別純化提出了更高要求；這期間引進(jìn)吸取了大量的近代化學(xué)工業(yè)的分別技 術(shù),據(jù)報(bào)道有 80 的化工單元操作技術(shù)被引進(jìn)生物工業(yè)；4. 快速進(jìn)展時(shí)期 第三代生物技術(shù)產(chǎn)品 一般認(rèn)為以 20 世紀(jì) 70 歲月末崛起的DNA 重組技術(shù)及細(xì)胞融合技術(shù)為代表；如乙肝疫苗、 干擾素等一批對人類