生物化工.doc

近年诺贝尔化学奖的获奖情况 2009 年,用 X 射线晶体学方法,研究核糖体的构型和核糖体功能的机理。 2008 年,发现并推广使用绿色荧光蛋白。 2007 年,固体表面化学过程研究。 2006 年,在真核转录的分子基础研究。 2005 年, 在有机化学的烯烃复分解反应研究。 2004 年, 发现了泛素调节的蛋白质降解。 2003 年, 在细胞膜通道领域作出了“开创性贡献”。 2002 年, 对生物大分子进行识别和结构分析的方法。生物化工是生物学技术和化学工程技术相互融合的新型学科,它以生物来源的物质为原料,通过生物活性物质为催化剂使其转化,或用其他生物技术参照化工技术进行制备、纯化,从而得到我们预期的产品。生物化工的特点 1 )以生物为对象,常以有生命的活细胞或酶为催化剂,不依靠地球上的有限资源,着眼于再生资源的利用。(2 )常温常压下连续化生产,工艺简单,节约能源,减少环境污染。(3 )定向地按人们的需要创造新物种、新产品和有经济价值的生命类物质,开辟了生产高纯度、优质、安全可靠的生物制品的新途径。(4 )生物化工为生物技术提供了高效率的反应器、新型分离介质、工艺控制技术和后处理技术,扩大了生物技术的应用范围。生物化学( Biochemistry )的概念是 19 世纪末正式提出的。现代生物化学的开始: 18 世纪下半叶法国著名化学家拉瓦锡研究燃烧现象,进而研究呼吸作用达尔文孟德尔巴斯德《物种起源》《遗传定律》《发酵理论》发展第一阶段第一阶段从 19 世纪末到 20 世纪 30 年代,主要是静态的描述性阶段,对生物体各种组成成分进行分离、纯化、结构测定、合成及理化性质的研究。测定了很多糖和氨基酸的结构, 确定了糖的构型, 并指出蛋白质是肽键连接的。确立了酶是蛋白质这一概念。通过食物的分析和营养的研究发现了一系列维生素,并阐明了它们的结构。与此同时,人们又认识到另一类数量少而作用重大的物质——激素。第二阶段约在 20 世纪 30~ 50 年代,主要特点是研究生物体内物质的变化,即代谢途径,所以称动态生化阶段。其间突出成就是确定了糖酵解、三羧酸循环以及脂肪分解等重要的分解代谢途径。对呼吸、光合作用以及腺苷三磷酸(ATF) 在能量转换中的关键位置有了较深入的认识。而对生物合成途径的认识要晚得多,在 50~ 60 年代才阐明了氨基酸、嘌岭、嘧啶及脂肪酸等的生物合成途径。第三阶段是从 20 世纪 50 年代开始( 以发现 DNA 的双螺旋结构为典型代表) ,主要特点是研究生物大分子的结构与功能。生物化学在这一阶段的发展,以及物理学、技术科学、微生物学、遗传学、细胞学等其他学科的渗透,产生了分子生物学,并成为生物化学的主体。最早的生物化工——酿酒中国的白酒酿造历史悠远古巴比伦人(苏美尔人)发明了啤酒波斯人发明了葡萄酒生物化工的发展史就是发酵工业的发展史?原始发展阶段?早期发酵工业阶段?现代发酵工业阶段发酵生产与化学工程相结合,促成了发酵工业的第一次飞跃。这使有机酸、维生素、激素等都可以用发酵法大规模生产。也是生物化工的真正开始! 代谢控制发酵技术的发展使得发酵工业产生了第二次飞跃,其技术核心是生物技术。目前,代谢控制发酵技术已经用于核苷酸、有机酸和部分抗生素的生产中。 20 世纪 70 年代以后, 基因工程、细胞工程等生物工程技术的开发, 使发酵工程进入了定向育种的阶段。发酵工业已走向全盛时代。 20 世纪 80 年代以来,随着学科之间的渗透和交叉,数学、动力学、化学工程原理和计算机技术开始被用于发酵过程的研究。目前,自动记录和自动控制发酵过程的全部参数已经被应用于生产。生物化工已经进入了第三次飞跃目前生物化工的范畴在医药工业上: 胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物。 2. 在食品工业上:含醇饮料、乳制品、调味品、添加剂。 3. 在化学工业上:氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。 4. 在农业上:生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂,食用菌及药用真菌等。 5. 在环境方面:废弃物的处理、环境净化等。生物化工传统化工原料生物基质、化石资源以化石资源为主效率常温下高效, 高转化率, 可进行立体专一催化可在高温、高压下应用, 也可以达到高转化率对环境影响可持续发展, 环境友好技术会对环境造成污染生物化工的困境?对生物催化剂———酶的研究还很欠缺, 酶的制造、提纯成本较高, 研究经费投入高?对于初级代谢产物的代谢途径以及各个代谢途径之间的相互影响不清晰?工业化的方法少,没有模型化的方法?只能生产与生物生长代谢相关的有机化学品糖的概念碳水化合物通式: C n (H 2 O) m 如:葡萄糖 C 6 (H 2 O) 6, 麦芽糖 C 12 (H 2 O) 11。生物学定义:多羟基(多元醇)醛、多羟基***和它们