第七章 基因工程菌的发酵生产.ppt

1、生 物 工 艺 学,北京联合大学生物化学工程学院,院 系： 生物医药系 教研室： 生物工程,生物工艺学,第七章 基因工程菌的发酵生产,生物工艺学,上章重点 发酵过程中的代谢变化与控制参数 温度对发酵的影响及控制 PH值对发酵的影响及其控制 溶解氧对发酵的影响及其控制 菌体浓度与基质对发酵的影响及其控制 CO2和呼吸商 泡沫对发酵的影响及其控制 发酵终点的判断,生物工艺学,第七章 基因工程菌的发酵生产,基因工程菌：主要是指以微生物为操作对象，通过基因工程技术获得的表达外源基因或过量表达或抑制表达自身基因的工程生物。也称为重组菌。 特点： 发酵产物比常规菌更纯粹和单一 能大幅度提高产物的含量 能合

2、成生产外源基因编码的产物,生物工艺学,第一节 基因工程菌的稳定性 基因工程菌在传代过程中经常出现质粒不稳定的现象,可分为： 质粒的复制不稳定 基因工程菌复制时出现一定比例不含质粒的子代菌的现象。 原因：在复制过程中，不正常的起始和终止、延伸时的断裂及错配等都会造成质粒的不稳定，并产生单链质粒和高相对分子质量畸形质粒。 质粒的分配不稳定 指在细胞分裂时，出现一定比例不含质粒子代菌的现象。 原因：没有par基因。 质粒的结构不稳定 外源基因从质粒上丢失或碱基重排、缺失所致工程菌性能的改变。 原因：质粒DNA的缺失、插入、突变、重排。 。,生物工艺学,影响质粒稳定性的因素 （1）培养基的组成对质粒稳

3、定性的影响 （2）发酵操作方式对质粒稳定性的影响 （3）发酵培养条件对质粒稳定性的影响 温度对质粒稳定性的影响 pH值对质粒稳定性的影响 溶解氧和搅拌对质粒稳定性的影响,生物工艺学,提高质粒稳定性的措施 （1）选择合适的宿主菌和合适的载体 （2）选择适宜的培养方式 （3）控制合适的发酵培养基和适宜的培养条件 （4）固定化技术,生物工艺学,第二节 基因工程菌的培养工艺 培养基的组成与培养条件 碳源 氮源 无机盐 生长因子 营养缺陷型互补标记和抗生素选择标记的相应成分 接种量,生物工艺学,基因工程菌发酵的工艺过程 （1）基因工程菌的筛选鉴定 筛选单细胞克隆 鉴定单细胞克隆 表达量筛选 鉴定表达产物

4、的正确性 质粒稳定性试验 分析方法 质粒的丢失率 结构稳定性的分析 （2）基因工程菌的保存与菌种的扩大培养 （3）基因工程菌的发酵操作方式与发酵培养,生物工艺学,基因工程菌的培养设备 （1）发酵罐的组成：发酵罐体、搅拌器、温控、灭菌系统、空气无菌过滤系统、残留气体处理装置、参数测量与控制系统、以及培养液配制及连续操作装置等。 （2）基因工程菌对发酵设备的要求,生物工艺学,高密度发酵 （1）定义： 一般是指培养液中工程菌的菌体浓度在50DCW/L以上，理论上的最高值可达200DCW/L。 （2）优势： 提高菌体密度 提高产物的细胞水平 减少了生物反应器的体积 提高单位体积设备生产能力 降低生物量

5、的分离费用 缩短生产周期 降低生产成本 提高生产效率,生物工艺学,（3）影响高密度发酵的因素 培养基 溶氧浓度 pH 温度 代谢副产物,生物工艺学,（4）实现高密度发酵的方法 发酵条件的改进 培养基的选择 建立流加式培养方式 提高供氧能力 构建出产乙酸能力低的工程化宿主菌 阻断乙酸产生的主要途径 对碳代谢流进行分流 引入血红蛋白基因 构建蛋白水解酶活力低的工程化宿主菌,生物工艺学,第三节 基因工程菌发酵过程的检测与控制 发酵培养的检测与控制参数 生物学参数的检测与控制 （1）菌体形态观察 （2）菌种真实性试验 （3）菌体浓度检测与控制 （4）杂菌污染的检测与控制 （5）噬菌体污染的检测与控制 物理化学参数的检测与控制,生物工艺学,第四节 工程菌的防护及基因工程产物的提取 基因重组菌外漏的防范 （1）接种 （2）机械密封 （3）取样 （4）排气 （5）排液 基因工程产物的提取,生物工艺学,本章重点 基因工程菌的定义 基因工程菌特点 基因工程菌质粒的不稳定 影响质粒稳定性的因素 提高质粒稳定性的措施 基因工程菌培养基的组成与培养条件 基因工程菌发酵的工艺过程 质粒稳定性的分析 实现高密度发酵的方法 基因工程菌发酵过程的检测与控制 基因重组菌外漏的防范 基因工程产物的提取,生物工艺学,课后习题 1、影响质粒稳定性的因素