生物制品的发展.ppt

1、,生物制品的发展简史,一、经典生物技术阶段 (Classics Biotechnology Stage) （8000年前20世纪30年代）,（一）特点(Specialty ) 1.人们在自觉不自觉地利用各种生物（微生物、动物、植物等），使之为人类生产各种产品为人类服务，通过实践积累经验，掌握了一些古老的生物技术。如酿酒、制醋、发面等等。,2.在长期的生产实践活动中，人们对生物的认识逐渐深化 3.在实践探索中形成了一些有代表性的生物制品 （如疫苗、酒精、乳酸、丙酮、柠檬酸、淀粉酶等）但尚未形成生物制品学科。,（二）代表(Representative ) 1.80005000年前就出现了酿酒、制醋

2、、泡菜等酿造技术。 2.1857年，利用实验方法证明了酒精发酵是活酵母菌的作用,3.公元1000年宋真宗时期，进行自体免疫治疗 ，15世纪， 人痘法传至中东，改为皮下； 1796年英国医生 Jenner， Edward给人接种牛痘病毒疫苗（Cowpox） 预防天花（早近800年）； 法国学者Pasteur, Louis在1885年发明减毒的狂犬疫苗，接着又发明了减毒的畜炭疽菌苗、禽霍乱菌苗等（早近890年）。,4.免疫机制研究的起动 1883年俄，Mezunukob. 发现了白细胞的吞噬并提出细胞免疫学说； 1890年德，Bejering创造了用白喉抗毒素治疗白喉，这世界上最早的抗体治疗的记载

3、。 1897年德，Ehrlich提出了，以抗体为主的体液免疫学说，引出了两种学说争论不休。 1903年英，Wright在研究吞噬C时，发现了调理素，才将两个学说统一起来了。,1905年开始使用马的白喉抗毒素血清法治疗白喉病时，发现了血清病（发烧、皮疹、水肿、关节痛、蛋白尿等）；血型不符引起输血反应等。开始了免疫应答的病理反应与医学免疫学研究。 1916年，世界上第一部免疫学杂志（Journal of Immunology）,5.19世纪-20世纪30年代，陆续出现了许多产品的工业发酵，开创了工业M的新世纪。生产出的新产品有：乳酸、酒精、丙酮、丁醇、柠檬酸、淀粉E等。 这些产品的特点： 生产过程

4、比较简单，大多数属于嫌气性发酵或表面培养，生产设备要求也不高。 产品的化学结构也较简单，属M的初级代谢产物。,二、近代生物技术阶段(Recent Biotechnology Stage),（20世纪30年代1953年）,（一）特点 (Specialty) 1.生物制品的产品类型多了。除初级代谢产物（primary metabolites）还有次级代谢产物（second metabolites ）、生物转化（biotransformation ） 产品、酶反应（enzyme reaction）等产品。,2.生产技术要求高了； 3.生产设备规模巨大；,近代生物技术阶段,4.技术发展速度快，以发酵工

5、业中提高产品的产量与质量所需的关键物质菌种为例，其活力与性能均得到了惊人的提高。,5.由于生命科学与化工学科的相互渗透与交叉，生物学家和化工学者的联合开发研究发酵过程，一个新兴学科-生化工程诞生了，并得到了迅速发展。,近代生物技术阶段,二）代表(Representative) 1. 1929年英国伦敦圣玛丽学院细菌学博士、讲师Fleming发现了青霉菌可产生 青霉素（penicillin）， 1940年澳Florey、英国剑桥大学Chain等分别提纯了青霉素，又经临床证明了 其卓越的抗感染且低毒的疗效。 2. 链霉素（1944，美Waksman,s. streptomycin）,四环素（tet

6、racycline）、 土霉素（terramycin or oxytetracycline）、红霉素(erythromycin)、金霉素（aureomycin）等抗生素相继问世，兴起了抗生素工业。,近代生物技术阶段,3. 20世纪50年代出现了多种Aa发酵工业（Glu、Gly、Arg、Leu等）。 4. 20世纪60年代出现了多种酶制剂与V、甾体激素（steroid hormone）等工业制品。 5. 许多固体发酵法改为深层发酵（deep layer fermentation）培养法，即表面 培养（surface layer culture）法生产产品改为沉没培养（sinking cultur

7、e）法。 6. 出现了更多品种的人、畜疫苗，多克隆Ab与抗血清的广泛应用。,近代生物技术阶段,三、现代生物技术阶段（1953年-今）(Modern Biotechnology Stage) 又可分： 代谢控制发酵技术阶段（53-60年） 开拓发酵原料时期（60-70年代） 基因工程阶段（70年代以来）,（一）特点 (Specialty) 1.由于M学、G学、BC学的融合使得生命科学进入了分子生物学时代，DNA分子结构的揭秘功能的研究，带动了基因工程技术的诞生。 2.由于产生了基因工程技术，许多新的生物制品就不断出现。如：利用E.coli生产人的基因重组激素（Somatostatin）、人胰岛（

8、insulin）等 。,现代生物技术阶段,3.许多新技术不断涌现，带动了一批新一代的生物制品。如： 1）细胞或原生质体融合技术出现，1975年英国的Milstein & Kohler等发明了杂交瘤(hybridoma)技术，即用脾脏的BLc（可产Ab）与高速繁殖的鼠骨髓瘤Cell进行融合杂交瘤CMcAb用于人疾病的诊断与治疗第二代Ab； 2）后来的基因工程Ab，则为第三代Ab。如嵌合Ab、改形Ab、小分子Ab，以及完全人源化的Ab（由于开始兴起的鼠源化McAb易引起人的过敏反应，所以，最终应追寻的目标为人源化的McAb）等。统称为基因工程Ab或第三代Ab。 3）细胞工程中的细胞培养(cell

9、culture)技术。,现代生物技术阶段,4）酶的固定化技术(inmobilized enzyme technology )虽是1953年Grubhofer & Schleith提出的，但仅近30年来才广泛应用。如目前广泛用固定化异构E于果萄糖浆的生产，用固定化酰化E生产6-氨基青霉烷酸。 5)在发酵工程中出现了一些发酵新技术(new fermentation technology)、新型发酵设备(new fermentation equipment)、控制装置(controller) 等，如高密度发酵、连续发酵、动植物细胞培养的新型发酵罐和自动控制装置等等。,现代生物技术阶段,6）现代生物反

10、应工程(Bioreaction engineering)和 分离工程技术(Separation technology) 7）蛋白工程技术(Protein technology)、 代谢途径工程技术(Metabolic pathway technology) 8）海洋生物技术(Marine biotechnology)、 宇航生物技术(Space biotechnology)等。,现代生物技术阶段,pSC101,EcoRI,DNA,EcoRI,EcoRI,T4 DNA 连接酶(ligase),转化细胞,将质粒转入大肠杆菌,图12 Boyer和Cohen的DNA重组实验,EcoRI酶解,EcoRI酶解,重组DNA,（二）代表(Representative),Korenberg Meselson Stahel,分离得到DNA多聚酶I，用它在试管内合成得到DNA,1958年,论证了DNA的复制过程包括双螺旋互补链的分离,1957年,Watson, Crick,提出了DNA互补双