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 教學目的 ：熟識生物物質(zhì)的概念、種類和來源；明白分別純化技術(shù)及其基本原理；熟識分別純化工藝的優(yōu)化、放大和驗證工作；把握分別純化的特點與一般步驟；明白生物分別純化技術(shù)的進展歷史；熟識生物分別純化技術(shù)的進展趨勢；教學重點：生物物質(zhì)的概念、種類和來源；分別純化工藝的優(yōu)化、放大和驗證工作；分別純 化的特點與一般步驟；生物分別純化技術(shù)的進展趨勢；教學難點：分別純化技術(shù)及其基本原理；分別純化工藝的優(yōu)化、放大和驗證工作；教學課時 ：4 學時 教學方法： 多媒體教學 教學內(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、動物器官或組織制劑、小動物制劑、菌體制劑；名師精編 優(yōu)秀教案2.生物物質(zhì)來源：動物器官與組織、植物器官與組織、微生物及其代謝產(chǎn)物、細 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、 動植物細胞培育液、 酶反應(yīng)液或動植物組織細胞與體液等中分 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、理有效識別混合物中不同組分間物理、化學和生物學性質(zhì)的差別, 利用能夠識別這些差別的分別介質(zhì)或擴大這些差別的分別設(shè)備來實現(xiàn)組分間的分別或目標 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、有機酸、抗生素、蛋白質(zhì)、核酸化學性等電點沉淀蛋白質(zhì)、氨基酸電滲析氨基酸、有機酸、鹽、水離子交換色譜氨基酸、有機酸、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、細胞透析 尿素、鹽、蛋白質(zhì)電滲析 氨基酸、有

4、機酸、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、有機酸、抗生素、蛋白質(zhì)發(fā)性 蒸餾 乙醇、香精等電點沉淀 蛋白質(zhì)、氨基酸有機溶劑沉淀 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1.環(huán)境復雜、分別純化困難2.含量低、工藝復雜名師精編 優(yōu)秀教案3.穩(wěn)固性差、操縱要求嚴格 4.目標產(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

5、效性；5.采納成熟技術(shù)和牢靠設(shè)備；6.預(yù)備好書面標準操作程序等技術(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存 1.原材料的挑選 1來源2與目標產(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)秀教案細胞自溶導致目標產(chǎn)物失活或降解；易受微生物污染導致目標產(chǎn)物失活或降解；易受光照、氧氣等的作用導致其分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變；一般植物材料需進行適當?shù)母稍锖笤賰Υ?脫水或制成丙酮粉在低溫下儲存；3.成品的儲存 1影響生物產(chǎn)品儲存的主要因素動物材料需經(jīng)清洗后速凍、 有機

6、溶劑空氣溫度水分光線 pH 儲存期2蛋白質(zhì)和酶制品的儲存方法低溫下儲存制成干粉或結(jié)晶儲存儲存時添加愛護劑四、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)的綜合運用與工藝放大名師精編 優(yōu)秀教案一種合格產(chǎn)品要運用多種分別設(shè)備和技術(shù)進行純化,緣由為：在每個工序中依據(jù)現(xiàn)有設(shè)備條件和目標產(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)化工藝的評判標準,處理好收率、純度、經(jīng)濟性之間的平

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 目標產(chǎn)物的收率穩(wěn)固即重復性好,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 體會放大法、相像放大法、數(shù)學模型放大法、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)量標準 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)品的理化和生物學測定 消耗定額、原料成本、操作工時與生產(chǎn)周期等的運算 八、生物藥品生產(chǎn)工藝的驗證 1.驗證的概念 證明任何程序、生產(chǎn)過程、設(shè)備、物料、活動或系統(tǒng)的確能達到預(yù)期結(jié)果的有文 件明的一系列活動；2.藥品生產(chǎn)驗證

9、的主要內(nèi)容 設(shè)備與廠房和公用設(shè)施驗證、工藝驗證、清潔驗證、分析方法驗證、運算機驗證 3.生產(chǎn)工藝驗證 關(guān)鍵工藝步驟的驗證名師精編 優(yōu)秀教案關(guān)鍵工藝參數(shù)的驗證 工藝一樣性驗證 第三節(jié) 生物分別純化技術(shù)的進展 一、生物分別純化技術(shù)的進展歷史 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.原始分別純化時期（第一代生物技術(shù)產(chǎn)品）主要指 19 世紀 60 歲月到 20 世紀 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； 這一時期的特點是產(chǎn)品類型多, 分子結(jié)構(gòu)較為復雜,對分別純化提出了更高要求；這期間引進吸取了大量的近代化學工業(yè)的分別技 術(shù),據(jù)報道有 80 的化工單元操作技術(shù)被引進生物工業(yè)；4. 快速進展時期 第三代生物技術(shù)產(chǎn)品 一般認為以 20 世紀 70 歲月末崛起的DNA 重組技術(shù)及細胞融合技術(shù)為代表；如乙肝疫苗、 干擾素等一批對人類