1樓:匿名使用者
微生物製藥技術
工業微生物技術是可持續發展的乙個重要支撐,是解決資源危機、生態環境危機和改造傳統產業的根本技術依託。工業微生物的發展使現代生物技術滲透到包括醫藥、農業、能源、化工、環保等幾乎所有的工業領域,並扮演著重要角色。歐美日等國已不同程度地制定了今後幾十年內用生物過程取代化學過程的戰略計畫,可以看出工業微生物技術在未來社會發展過程中重要地位。
微生物製藥技術是工業微生物技術的最主要組成部分。微生物藥物的利用是從人們熟知的抗生素開始的,抗生素一般定義為:是一種在低濃度下有選擇地抑制或影響其他生物機能的微生物產物及其衍生物。
(有人曾建議將動植物**的具有同樣生理活性的這類物質如魚素、蒜素、黃連素等也歸於抗生素的範疇,但多數學者認為傳統概念的抗生素仍應只限於微生物的次級代謝產物。)近年來,由於基礎生命科學的發展和各種新的生物技術的應用,報道的微生物產生的除了抗感染、抗腫瘤以外的其他生物活性物質日益增多,如特異性的酶抑制劑、免疫調節劑、受體拮抗劑和抗氧化劑等,其活性已超出了抑制某些微生物生命活動的範圍。但這些物質均為微生物次級代謝產物,其在生物合成機制、篩選研究程式及生產工藝等方面和抗生素都有共同的特點,但把它們通稱為抗生素顯然是不恰當的,於是不少學者就把微生物產生的這些具有生理活性(或稱藥理活性)的次級代謝產物統稱為微生物藥物。
微生物藥物的生產技術就是微生物製藥技術。可以認為包括五個方面的內容:
第一方面 菌種的獲得
根據資料直接向有科研單位、高等院校、工廠或菌種保藏部門索取或購買;從大自然中分離篩選新的微生物菌種。
分離思路 新菌種的分離是要從混雜的各類微生物中依照生產的要求、菌種的特性,採用各種篩選方法,快速、準確地把所需要的菌種挑選出來。實驗室或生產用菌種若不慎汙染了雜菌,也必須重新進行分離純化。具體分離操作從以下幾個方面。
定方案:首先要查閱資料,了解所需菌種的生長培養特性。
取樣:有針對性地採集樣品。
增殖:人為地通過控制養分或培條件,使所需菌種增殖培養後,在數量上佔優勢。
分離:利用分離技術得到純種。
發酵效能測定:進行生產效能測定。這些特性包括形態、培養特徵、營養要求、生理生化特性、發酵週期、產品品種和產量、耐受最高溫度、生長和發酵最適溫度、最適ph值、提取工藝等。
第二方面 高產菌株的選育
工業上生產用菌株都是經過選育過的。工業菌種的育種是運用遺傳學原理和技術對某個用於特定生物技術目的的菌株進行的多方位的改造。通過改造,可使現存的優良性狀強化,或去除不良性質或增加新的性狀。
工業菌種育種的方法:誘變、基因轉移、基因重組。
育種過程包括下列3個步驟: (1)在不影響菌種活力的前提下,有益基因型的引入。(2)希望基因型的選出。(3)改良菌種的評價(包括實驗規模和工業生產規模)。
選擇育種方法時需綜合考慮的因素(1)待改良性狀的本質及與發酵工藝的關係(例如分批或者連續發酵試驗);(2)對這一特定菌種的遺傳和生物化學方面認識的明了程度;(3)經濟費用。如果對特定菌種的基本性狀及其工藝知曉甚少,則多半採用隨機誘變、篩選及選育等技術;如果對其遺傳及生物化學方面的性狀已有較深的認識,則可選擇基因重組等手段進行定向育種。
工業菌種具體改良思路:(1)解除或繞過代謝途徑中的限速步驟(通過增加特定基因的拷貝數或增加相應基因的表達能力來提高限速酶的含量;在代謝途徑中引伸出新的代謝步驟,由此提供乙個旁路代謝途徑。) (2)增加前體物的濃度。
(3)改變代謝途徑,減少無用副產品的生成以及提高菌種對高濃度的有潛在毒性的底物、前體或產品的耐受力。(4)抑制或消除產品分解酶。 (5)改進菌種外泌產品的能力。
(6)消除代謝產品的反饋抑制。如誘導代謝產品的結構類似物抗性。
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操作大致為:1、原料選擇與預處理
2、原料的粉碎
3、提取
4、分離純化
5、濃縮
6、結晶與重結晶
7、乾燥
簡述基因工程藥物生產的基本過程?
3樓:匿名使用者
基因工程簡介
我們常常說基因是生物體進行生命活動的「藍圖」,這是因為生物體可以通過基因的特異性表達,來完成各種生命活動。例如,青黴菌能夠產生出對人類有用的抗生素——青黴素;豆科植物的根瘤菌能夠固定空氣中的氮;家蠶能夠吐出絲……那麼,人們能不能通過改造生物體的基因,定向地改變生物的遺傳特性呢?比如,通過對基因進行改造和重新組合,讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮,讓細菌「吐出」蠶絲,讓微生物生產出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物。
科學家們經過多年的努力,終於在20世紀70年代,創立了一種能夠定向改造生物的新技術——基因工程。那麼,什麼是基因工程呢?基因工程又是怎樣改變生物遺傳特性的呢?
一 基因工程的基本內容
基因工程又叫做基因拼接技術或dna重組技術。這種技術是在生物體外,通過對dna分子進行人工「剪下」和「拼接」,對生物的基因進行改造和重新組合,然後匯入受體細胞內進行無性繁殖,使重組基因在受體細胞內表達,產生出人類所需要的基因產物。通俗地說,就是按照人們的主觀意願,把一種生物的個別基因複製出來,加以修飾改造,然後放到另一種生物的細胞裡,定向地改造生物的遺傳性狀。
基因工程是在dna分子水平上進行設計施工的。dna分子的直徑只有2.0nm(粗細只有頭髮絲的十萬分之一),其長度也是極其短小的。
如流感嗜血桿菌的dna,長度只有0.83?m,即使是較大的大腸桿菌,其長度也只有1.
36?m。要在如此微小的dna分子上進行剪下和拼接,是一項非常精細的工作,必須要有專門的工具。
4樓:匿名使用者
基因工程是生物工程的乙個重要分支,它和細胞工程、酶工程、蛋白質工程和微生物工程共同組成了生物工程。 所謂基因工程(genetic engineering)是在分子水平上對基因進行操作的複雜技術,是將外源基因通過體外重組後匯入受體細胞內,使這個基因能在受體細胞內複製、轉錄、翻譯表達的操作。它是用人為的方法將所需要的某一供體生物的遺傳物質——dna大分子提取出來,在離體條件下用適當的工具酶進行切割後,把它與作為載體的dna分子連線起來,然後與載體一起匯入某一更易生長、繁殖的受體細胞中,以讓外源物質在其中「安家落戶」,進行正常的複製和表達,從而獲得新物種的一種嶄新技術。
基因工程是在分子生物學和分子遺傳學綜合發展基礎上於本世紀70年代誕生的一門嶄新的生物技術科學。一般來說,基因工程是指在基因水平上的遺傳工程,它是用人為方法將所需要的某一供體生物的遺傳物質--dna大分子提取出來,在離體條件下用適當的工具酶進行切割後,把它與作為載體的dna分子連線起來,然後與載體一起匯入某一更易生長、繁殖的受體細胞中,以讓外源遺傳物質在其中"安家落戶",進行正常複製和表達,從而獲得新物種的一種嶄新的育種技術。 這個定義表明,基因工程具有以下幾個重要特徵:
首先,外源核酸分子在不同的寄主生物中進行繁殖,能夠跨越天然物種屏障,把來自任何一種生物的基因放置到新的生物中,而這種生物可以與原來生物毫無親緣關係,這種能力是基因工程的第乙個重要特徵。第二個特徵是,一種確定的dna小片段在新的寄主細胞中進行擴增,這樣實現很少量dna樣品"拷貝"出大量的dna,而且是大量沒有汙染任何其它dna序列的、絕對純淨的dna分子群體。科學家將改變人類生殖細胞dna的技術稱為「基因系**」(germlinetherapy),通常所說的「基因工程」則是針對改變動植物生殖細胞的。
無論稱謂如何,改變個體生殖細胞的dna都將可能使其後代發生同樣的改變。 迄今為止,基因工程還沒有用於人體,但已在從細菌到家畜的幾乎所有非人生命物體上做了實驗,並取得了成功。事實上,所有用於**糖尿病的胰島素都來自一種細菌,其dna中被插入人類可產生胰島素的基因,細菌便可自行複製胰島素。
基因工程技術使得許多植物具有了抗病蟲害和抗除草劑的能力;在美國,大約有一半的大豆和四分之一的玉公尺都是轉基因的。目前,是否該在農業中採用轉基因動植物已成為人們爭論的焦點:支持者認為,轉基因的農產品更容易生長,也含有更多的營養(甚至藥物),有助於減緩世界範圍內的飢荒和疾病;而反對者則認為,在農產品中引入新的基因會產生***,尤其是會破壞環境。
誠然,仍有許多基因的功能及其協同工作的方式不為人類所知,但想到利用基因工程可使番茄具有抗癌作用、使鮭魚長得比自然界中的大幾倍、使寵物不再會引起過敏,許多人便希望也可以對人類基因做類似的修改。畢竟,胚胎遺傳病篩查、基因修復和基因工程等技術不僅可用於**疾病,也為改變諸如眼睛的顏色、智力等其他人類特性提供了可能。目前我們還遠不能設計定做我們的後代,但已有借助胚胎遺傳病篩查技術培育人們需求的身體特性的例子。
比如,運用此技術,可使患兒的父母生乙個和患兒骨髓匹配的孩子,然後再通過骨髓移植來**患兒。隨著dna的內部結構和遺傳機制的秘密一點一點呈現在人們眼前,特別是當人們了解到遺傳密碼是由 rna轉錄表達的以後,生物學家不再僅僅滿足於探索、提示生物遺傳的秘密,而是開始躍躍欲試,設想在分子的水平上去干預生物的遺傳特性。 如果將一種生物的 dna中的某個遺傳密碼片斷連線到另外一種生物的dna鏈上去,將dna重新組織一下,就可以按照人類的願望,設計出新的遺傳物質並創造出新的生物型別,這與過去培育生物繁殖後代的傳統做法完全不同。
這種做法就像技術科學的工程設計,按照人類的需要把這種生物的這個「基因」與那種生物的那個「基因」重新「施工」,「組裝」成新的基因組合,創造出新的生物。這種完全按照人的意願,由重新組裝基因到新生物產生的生物科學技術,就稱為「基因工程」,或者說是「遺傳工程」。 【基因工程的基本操作步驟】1.
獲取目的基因是實施基因工程的第一步。2.基因表達載體的構建是實施基因工程的第二步,也是基因工程的核心。
3.將目的基因匯入受體細胞是實施基因工程的第三步。4.
目的基因匯入受體細胞後,是否可以穩定維持和表達其遺傳特性,只有通過檢測與鑑定才能知道。這是基因工程的第四步工作。基因工程的前景科學界預言,21世紀是乙個基因工程世紀。
基因工程是在分子水平對生物遺傳作人為干預,要認識它,我們先從生物工程談起:生物工程又稱生物技術,是一門應用現代生命科學原理和資訊及化工等技術,利用活細胞或其產生的酶來對廉價原材料進行不同程度的加工,提供大量有用產品的綜合性工程技術。
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