生物工程下游技术第2章下游技术的理论基础ppt课件.ppt

第二章 下游技术的理论基础,第一节 下游技术中的物理学过程 第二节 下游技术中的化学过程 第三节 下游技术中的生物学过程,第一节 下游技术中的物理学过程,一、基础物性“分离”可利用各种物质固有性质的差异。物性差异越大，利用价值越大。二、分类 以物理学过程为基础的分离操作，大致可分为以下三类：1平衡分离过程 建立在相平衡关系上的。利用相的组成差别进行混合物体系的分离。表21为平衡分离的代表性单元操作。,第一节 下游技术中的物理学过程,2拟平衡(速度差)分离操作 在混合物体系本身所占有的空间之外加一个能引起物质 分离的势能场，在它的作用下，形成分离场（在混合物体系中，对某一特定的物质施加作用力，使其空间位置发生改变从而使该物质从混合物体系中分离出来）如表22所示。,3 非平衡分离操作 1、2以外均划归其中，利用物质移动速度差和广义的、基于“屏蔽效应”的分离操作。如表23所示。,第二节 下游技术中的化学过程,一、化学性分子识别 液液萃取：利用物质在溶剂中溶解度不同的分离。如果在萃取溶剂中加入对原料中目标物质有特异性作用的成分(萃取剂、抽提剂)，能达到高选择性。1分子间相互作用 分子间的相互作用力除了众所周知的范德华力、氢键力等，近年来备受注目的分子间作用力是疏水性相互作用力。2 分子识别 酶和底物的专一性结合。钥匙和锁的关系。只有底物分子才能进入这个口袋。酶分子正是通过对底物的多点识别才显示出它高效、专一的底物识别功能。,二、下游技术中的化学反应,选择性分离纯化：如柠檬酸工业中常用钙盐沉淀，以便于与发酵液中残糖及其他可溶性杂质的分离。利用草酸与Ca2+反应，生成不溶性钙盐可除去杂质Ca2+。ZnSO4和黄血盐用于除去杂氨基酸和杂蛋白。产品制造：氨基酸或短肽能络合或螯合某些金属离子生产保健产品。补充人体缺乏又不易被人体吸收的钙、铁、锌等微量元素，山梨醇和木糖醇可以通过葡萄糖和木糖经金属镍催化加氢工艺(高压)获得。,第三节 下游技术中的生物学过程,一、特异性相互作用(锁钥关系）,（一）可逆性结合作用（除共价结合外）,1离子间的相互作用 2氢键结合 3硫水性相互作用 4对金属原子配位 5弱共价键结合,影响蛋白质立体构象的环境因素,(1)热：热是影响蛋白质构象的最普通的因素。(2)温度：温度的上升，使原子、分子的热运动更活泼，离子间的相互作用、氢键、金属原子配位作用等变弱。但疏水性的相互作用因温度上升而加强。(3)PH：PH对离子间的作用影响很大，pH也对蛋白质侧链上的氨基酸残基的离解度影响很大。(4)静电性的环境变化：如在溶液中加入在水中能离解为阳离子和阴离子的强电解质(如食盐等无机盐)。溶液离子强度增加，离子间相互作用变弱，氢键也受到同样影响。(5)试剂：在试剂中，尿素、盐酸肌、十二烷基磺酸钠等会对蛋白质构象造成影响。,