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生物反應器

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生物反應器能夠在更短的時間內將污染物進行有效降解。該生物反應器技術已經應用于有機污染土壤的生物修復中。生物反應器是利用酶或生物體(如微生物)所具有的生物功能,在體外進行生化反應的裝置系統,它是一種生物功能模擬機,如發酵罐、固定化酶或固定化細胞反應器等。生物反應器在酒類、醫藥生產、濃縮果醬、果汁發酵、有機污染物降解方面有重要應用。

生物反應器
生物反應器設計方法

生物反應器設計方法

利用自然存在的微生物或具有特殊降解能力的微生物接種至液相或固相的反應系統,即是生物反應器。到目前為止,“升降機型反應器”和“土壤泥漿反應器”為反應器中研究得zu...[查看全部]

生物反應器的優點和應用

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利用自然存在的微生物或具有特殊降解能力的微生物接種至液相或固相的反應系統,即是生物反應器。到目前為止,“升降機型反應器”和“土壤泥漿反應器”為反應器中研究得zui多的兩種。適當的營養、碳源和氧氣通過水相的流動來提供,從而使將土壤中污染物質降解的目的得以達到。生物反應器相比于固相系統有效降解污染物所需的時間更加的短。在有機污染土壤的生物修復中已經應用此生物反應器技術。


內容

盡管生物反應器聽起來有些陌生,然而其卻有相當簡單的基本原理。實際上,胃就是人體內部對食物進行加工的一個復雜生物反應器。在胃里各種酶對食物進行消化,使其成為我們可以吸收的營養成分。在體外對生物體的功能進行模擬,設計出來的用來對各種化學品進行生產或檢測的反應裝置,即是生物工程上的生物反應器。換種說法,生物反應器即是利用酶或生物體(如微生物)所具有的生物功能,在體外進行生化反應的裝置系統,是一種生物功能模擬機,例如固定化細胞反應器,固定化酶或者發酵罐等。

基于固定化酶的廣泛應用,人們發現,多功能的系列化反應系統為天然細胞本身所具有,利用酶或酶系的一條捷徑就是采用物理或化學方法固定化細胞。一個固定化細胞反應器猶如一臺“生命活動功能推動機”。在70年代開始了固定化細胞技術,和固定化酶相比較,其實際應用程度更加廣泛。例如固定化菌體柱床工藝被美國、歐洲、日本用來進行高果糖漿的大規模生產。


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優點

1.顯著的作用效果

2.使工業污染得以減少

3.低廉的成本

4.簡單的設備

5.較高的效率


應用

1.目的蛋白的翻譯后修飾問題。

2.轉基因表達產物的分離和純化問題。

3.轉基因的技術與方法問題。

4.倫理道德問題。

5.改良乳汁品質。

6.生產藥用蛋白。

7.外源基因在動物體內的位點整合問題。

8.乳蛋白基因表達組織特異性問題。


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生物反應器制造法

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生物反應器制造法

生物反應器根據生物反應器設計資料和有關技術要求來進行加工制作的方法,即是生物反應器制造法。由于生物反應過程的特殊性,所以有許多的特殊要求被賦予了生物反應器的制造。

生物反應器制造的特殊要求

1、使在“無菌條件”(沒有異源微生物或異種細胞、組織)下進行整個反應過程得以確保是其首要的原則。所以,反應器比較容易滅菌并且在滅菌后使無菌狀態得以保持非常有必要。生物反應器有著較為簡單的主體結構,清洗起來十分容易,盡可能減少反應器內的死角,防止藏垢積污,使徹底滅菌得到保證。要求;內壁和管道焊接部位平滑、無裂縫和塌陷。必須用蒸汽對所有閥門與接管處進行滅菌。攪拌器的軸封要嚴密,使泄漏盡量減少。

2、其次,生物反應器在滅菌及正常工作時,需要有一定的壓力(氣壓和液壓)保持于反應器內,所以為了使安全得以保證,反應器各部件需要具備一定的強度。在出廠前,通常需要對生物反應器進行水壓試驗,對嚴密程度和承壓能力是否滿足設計要求進行檢查。除此之外,設備材質可能給會對某些反應過程產生影響或者某些反應過程會腐蝕反應器,制作材料應當視具體情況來選擇合適的。通常選用碳綱或不銹鋼來作為生物反應器的材料,可以使用不銹鋼襯里或用復合不銹鋼來對大型反應器進行制作。


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轉基因生物反應器的優勢與應用

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通過基因工程技術手段往受體中轉入外源基因進行高效表達,從而使具有重要應用價值的表達產物獲得的生命系統,稱為轉基因生物反應器。轉基因生物反應器分為轉基因動物反應器、轉基因植物反應器和轉基因微生物反應器三類。


“反應器”表明了其為一種定向的生產系統,其是出于將某種產品獲取的目的而定向構建和改造的裝置。而定向構建和改造的裝置,只不過對于轉基因生物反應器來說,這種裝置是一個具有自組織、自復制、自調節、自適應能力的生命系統。所以,轉基因生物反應器如同一個活的發酵罐,可以進行自我調節。因此其被比喻成“分子農場”。也就是說,一頭轉基因羊就是一個動物生物反應器,一棵轉基因植物就是一個植物生物反應器。


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優勢

和相對較為傳統的生物反應器相比,轉基因生物反應器的優點相當的獨特。比如利用轉基因動物來進行藥物的生產。人們僅僅需要將一群健康的、攜帶有一種或幾種重要人類基因的牛或羊喂養在整潔的棚圈里,并且每一頭牛或羊就如同一座生產活性蛋白的藥物工廠,能夠對廉價的人體活性蛋白藥物進行獲取,因此在食品、醫藥、化工和環保等領域轉基因生物反應器的應用前景非常的廣闊。而轉基因植物反應器具有無污染、可持續發展的特點,其生產僅僅是對光、空氣、水、土壤等條件進行利用,由于植物本身作為自然界的一部分,對自然界中的各種循環有所參與。所以具有較低的生產成本,生產過程也僅僅是簡單的種植植物的過程,種植面積決定了其規模。


應用

如今各種外源基因的表達產物利用動植物細胞、組織或器官作為生物反應器進行制備已經隨著轉基因技術的發展慢慢地變成了生命科學技術研究中zui具前景的高新技術之一。到目前為止,已經生產應用于多個不同的領域。轉基因生物反應器具有十分廣泛的應用前景。能夠用來進行人類蛋白酶類藥物、疫苗、細胞因子等產品的大規模生產。轉基因動物細胞生物反應器、轉基因動物生物反應器和轉基因植物生物反應器為主要的三類。然而到目前為止,依然有比較大的爭議

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轉基因生物反應器的分類

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通過基因工程技術手段往受體中轉入外源基因進行高效表達,從而使具有重要應用價值的表達產物獲得的生命系統,稱為轉基因生物反應器。轉基因生物反應器分為轉基因動物反應器、轉基因植物反應器和轉基因微生物反應器三類。


分類

1、轉基因植物反應器

從而一些具有商業價值的物質僅僅可以從稀有植物乃至其他生物體獲得,如今隨著生物技術的發展,已經有可能通過栽培作物來進行生產,植物體通過基因工程正在成為具有重要經濟價值的異源蛋白(包括藥用蛋白)的生物反應器。按照不完全統計,到目前為止,國內外已經在植物中成功表達了幾十種藥用蛋白質或多肽人的細胞因子、單克隆抗體、生長激素、干擾索、促紅細胞生成素、表皮生長因子以及能夠作為疫苗用的抗原蛋白等均包含其中。


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2、轉基因動物反應器

轉基因動物是人們根據自己的意愿有目的地往動物細胞內導人外源基因,通過穩定的整合動物基因組,向后代動物傳遞生物性狀。轉基因動物反應器是指目標產物從轉基因動物體液或血液中收獲的生命系統。往動物的受精卵或早期胚胎內導入編碼活性蛋白的基因。來對轉基因動物進行制備,并且在動物體內(乳汁、血液等)高效表達外源基因,然后對目的產物進行提取。

3、轉基因微生物反應器

自從誕生了DNA重組技術直到現在,作為現代生物技術核心的基因工程技術發展的相當的迅速。因為微生物具有相對比較簡單的結構,能夠迅速地進行繁殖以及培養起來非常的容易,作為轉基因的對象而且非常的來良好。能夠在大腸桿菌等工程菌中導人通過適當改建后的目的基因,基因蛋白通過原核生物來表達。

對于細菌或細胞基因工程的生物反應器都是以傳統發酵工程技術為基礎的,載體使用細菌或動植物細胞,通過高密度發酵培養、分離純化從而使所需要的目的產物獲得,通過這些步驟來使第一代基因藥物慢慢形成。通常各種新型的、具有不同功能的基因菌的構建與篩選、發酵培養、分離和純化等為主要的過程。


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