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生工与化工前沿课程陈述

2022-07-13 18:01:45 | 作者:乐虎国际电子游戏平台

  工业生物技能赤色生物技能redbiotechnology医药生物技绿色生物技能greenbiotechnology农业生物技能1996年转基因大豆玉米和油菜相继上市白色生物技能whitebiotechnology工业生物技能2000年聚乳酸的上市2003年白色生物技能已影响全球5的化学品商场约500亿美金的商场值估计2015年全国际的化工职业将有16产值源自白色生物技能金额高达3050亿美元

  • 可挖掘石油储量仅供人类运用40年; 天然气约60年,煤炭200-300年。 • 资源干涸 • 环境污染日益加剧 可再生生物资源为质料 可再生生物动力为动力 环境友好

  • 2003年,白色生物技能已影响全球5%的化学 品商场(约500亿美金的商场值) • 估计,2015年,全国际的化工职业将有1/6产值 源自白色生物技能,金额高达3050亿美元。

  • 工业生物技能指以微生物或酶为催化剂进行物 质转化,大规划选用生物体系出产人类必需的 动力与化学品的先进技能,面向资源、环境、 动力、人口与健康、资料和农业等范畴的可持 续开展。

  • 2001年,OECD在一些国家和区域进行了生物技能用于改造传统 工业的21个实验。实验首要是测验生物技能对传统重污染工业的 绿色改造功率: 改造纸浆和造纸职业方面,削减漂白进程10-15%的氯排放; 漂白进程的能耗下降40%; 纺织业方面,削减14-18%的水耗量,与用水有关和空气散热 方面费用削减50-60%,漂白构成的能耗下降9-14%; 塑料产品出产,削减20-80%对不行再生资源的需求,并且产 品绿色可降解; 化学制药职业,VB2的出产,削减80%CO2排放量,削减67% 的污水排放量;头孢类抗生素的出产,削减50%的CO2排放量, 节省20%的动力消耗,节水75%。

  • OECD即经济协作开展安排。 • OECD成立于1961年,其前身是欧洲经济协作安排(OEEC),现在 共有30个成员国,包含澳大利亚、奥地利、比利时、加拿大、捷 克、丹麦、芬兰、法国、德意志、希腊、匈牙利、冰岛、爱尔兰、 意大利、日本、韩国、卢森堡、墨西哥、荷兰、新西兰、挪威、 波兰、葡萄牙、斯洛伐克、西班牙、瑞典、瑞士、土耳其、英国、 美国等30个成员国。还包含国际动力署理安排、核能署理安排、 欧洲交通部长会议、开展中心、教育研讨和立异、Club du Sahel 等6个半自治的署理安排。 • 包含了简直全部发达国家,国民出产总值占全国际三分之二。 • OECD的功用首要是研讨剖析和猜测国际经济的开展走向,协调成 员国联系,促进成员国协作,常常为成员国拟定国内方针和确认 在区域性、国际性安排中的态度供给协助。

  • 2005年9月,国家科技部我国生物技能开展中 心安排了“首届国际生物经济高度论坛”。 • 2006年公布的《国家中长期科学和技能开展规 划大纲》中把“新一代工业生物技能”作为 “前沿技能”列入规划。

  国际工业生物技能的研讨热门 • 工业催化剂 • 功用基因组学与代谢工程 • 体系生物学

  生物催化剂快速定向改造技能已被用于上百个酶的 进化。如:枯草杆菌蛋白酶E在有机溶液中活性进步了170 倍;-内酰氨酶的耐抗菌素浓度进步了32000倍;卡那霉 素核苷酸搬运酶在60-65度的热稳定性进步了200倍。

  功用更好(选择性、热稳定性、溶剂耐受性等)、催 化规划更广、催化速度更快、出产本钱更低。

  pH菌等。嗜高温菌首要使用于食物工业和洗涤剂工业 (已筛选出30多属中的70多种嗜高温菌);嗜低温菌 有助于进步热敏性产品的产值;嗜盐菌用于含盐体系 催化剂。 • 最近的研讨会集在与工业生物催化相关的极点酶的认 定上,包含:酯酶/脂肪酶、糖苷酶、醛缩酶、腈水解 酶/酰胺酶、消旋酶等。

  • 对一些传统化学催化困难的进程具有重要意义。 • 经过改动溶剂和相条件,能够得到不同空间结构和光 学特性的聚合物。为了进步酶活性和运用寿命,可采 用化学修饰、外表改性、固定化等多种办法。

  • 催化剂改造 酶的改善技能首要会集于——依据酶结构 和催化机理的理性分子规划;依据随机骤变、 DNA重排等技能的定向进化。

  • 虽然生物催化技能远景宽广,但开展还遭到现有生物技 术开展水平和研讨水平的限制。

  现在已定性的酶有3000多种,其间产品酶200种,但 工业上使用的仅50多种,很多工业出产的只要10多种。

  • 代谢工程 是在对细胞内代谢途径网络体系分 析的基础上,进行定向的、有意图的改动,以 更好的了解和使用细胞代谢进行化学转化、能 量传递和超分子拼装。 • 经过对不同细胞菌体进行遗传改动并调查辨认 发生的生理呼应,找出基因组-生理学之间的关 系。依据功用基因组信息,能够进行代谢网络 重建、优化与规划,从而经过代谢工程改善细 胞菌体功用。

  (基因、mRNA、蛋白质等)的构成,以及在特定条件 下这些组分间的相互联系的学科。

  心单个的基因和蛋白质,它要研讨全部的基因、全部 的蛋白质、组分间的全部相互联系。明显,体系生物 学是以整体性研讨为特征的一种大科学。

  • 传统的以石油为质料的化学工业发生变化,向条件温文、 以可再生资源为质料的生物加工进程搬运; • 使用生物技能出产有特别功用,功用和环境友好的化工新 资料,特别是出产一些用化学办法无法出产或本钱高以及 对环境发生不良影响的新型资料,如壳聚糖等。 • 使用生物出产工艺代替传统工艺,如生物可降解高分子的 出产。 • 传统的发酵工业已由基因重组菌代替或改进; • 生物催化成为化工产品组成的支柱。

  • 近年来,在微生物资源、基因组学、蛋白质组学、代 谢工程、酶蛋白分子等研讨范畴出现快速成长的气势; • 首要产品:丙稀酰胺、谷氨酸、柠檬酸、VC、青霉素、 黄原胶、L-苹果酸等。 • 生物动力方面:酒精产值300多万吨,仅次于巴西、美 国列国际第三。 • 总体水平与国际水平距离:估计国外未来5年内将有一 批产品至少在中试规划上用工程菌出产。 • 我国大多研讨仍停留在前期的单基因操作阶段,而生 物动力、生物资料和精密化学品的生物制作技能和研 究水平落后于发达国家10-20年。

  首要工业生物技能范畴的研制现状 • 生物动力 • 生物资料 • 生物基产品

  • 生物质动力将成为未来动力的重要组成部分。 • 2015年,全球总能耗将有40%来自生物质动力。 • 我国能耗占国际总消耗量的20%以上。

  • 生物质能是太阳能以化学能方式储存在生物质 体内的一种才能方式,它以生物质为载体,直 接或直接地来源于植物的光协作用。 • 我国的生物质能首要源于农业废弃物、农林产 品加工废弃物、薪柴、城市日子废物等。

  • 散布广泛且产值巨大。仅次于煤、油、天然气列第四位的动力。 每年全球生物质经过光协作用发生的有机物达1800×108 t (3×1021 J),是全球总能耗量的10倍,而作为动力的使用量 还不到1%。 • 可再生性好。 • 绿色动力。能够削减有害气体及烟尘排放量和温室气体增量; 还可削减公害,如出产、日子废物堆积引起的很多占用犁地现 象和对景象的影响。

  • 生物乙醇:抱负的汽油代替品,美国运送燃料的2%。 美国以玉米为质料出产; 巴西以甘蔗为质料; 欧盟以小麦或大麦。 美国开发纤维废料出产酒精,构建了把秸秆中五碳糖发酵 成酒精的重组大肠杆菌。 • 生物柴油:优质的石油柴油代替品,美国运送燃料的0.01%。 欧盟是最大生物柴油出产和消费区域。以油菜为质料出产, 或以大豆、油菜籽等油料作物为质料。 • 沼气:厌氧条件下生成的以甲烷为主的可燃气体。能够归纳利 用有机废物和农作物秸秆,对水土资源再生有促进作用。 • 生物制氢:使用微生物代谢产氢。

  • 2000年,生物柴油和乙醇占欧盟柴油和汽油消费总量 的1%,2003年生物柴油产值超越143万吨。 • 美国动力部拟定将于2025年以生物燃油代替30%液体 运送燃料、以生物基产品代替25%化石质料制品。 • 2003年5月14日,欧盟委员会经过“促进运送生物燃油 出产指令”。要求生物燃油消费量在2005年有必要占各 成员国轿车燃油消费量的2%,到2010年 达5.75%。

  • 广义的生物资料:全部与生物体相关的使用性 资料或由生物体组成的资料。 • 狭义的生物资料:生物医用资料,即能够用来 制作各种人工器官和制作与人工生理环境相接 触的医疗用具和制品的资料。

  组成办法:生物以葡萄糖组成乳酸,然后化学法高分子 聚合反应组成聚乳酸。 出产厂家:2001年美国的CargillDow公司年产14万吨 (NATURE WORKS);2005年销量10万吨;日本JVC公司、 三菱公司、富士通公司以玉米塑料出产DVD光盘、电池 包装和电脑外壳等。

  • 聚羟基脂肪酸酯(PHA):生物医用资料和生物可降 解包装资料。某些微生物在非平衡成长状态下的组成 物。

  特性:PHB高熔点、拉伸强度大,耐紫外线,生物相 容性好,不含任何有毒物质等。 用处:作为新的医学资料,英国ICI公司将PHB作为无 需撤除的外科资料。 制备:构建高表达基因工程菌;经过转基因植物构建 组成PHA。

  出产厂家:奥地利林茨化学工业公司,英国帝国化学 工业公司ICI(Zeneca)

  涤纶的稳定性和锦纶的柔软性 防污功用好 易于染色 手感柔软 干爽、挺括、杰出的抗腐蚀性

  • PTT纤维资料:聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维。 • PTT纤维与PET(聚对苯二甲酸乙二酯)纤维、PBT(聚对苯二 甲酸丁二酯)纤维同属聚酯纤维,由同类聚合物纺丝而成。 • 出产工艺:生物组成1,3-丙二醇,与对苯二甲酸缩聚。 • Du pont和Genecer公司出产。估计2020年全球PTT需求量约为 100万吨。 不久的将来,PTT纤维将代替涤纶和锦纶成为21世纪大型纤维。

  • • • • • • • • • 德国F.Hoffman-L-Roche公司 核黄素 德国/奥地利BIOCHEMIE公司 7-氨基头孢烷酸 荷兰DSM公司 头孢氨苄 日本田边制药公司(Tananbe Seiyaku) 氨基酸 日本三菱丽阳公司 酶法组成丙稀酰胺 英国Avecia公司 S-氯丙酸 英国CIBA公司 酶催化组成丙烯酸 英国巴辛屯公司(Baxenden)酶催化组成聚酯 美国Cargill Dow公司 聚合物 估计2020年,全国际将有50%的有机化学品和资料产自生 物质质料。

  • 酶、香料、化妆品、润滑剂、抗生 素、杀虫剂、氨基酸、维生素、抗 氧化剂及其他化学制品等。 • 可降解化妆品包装(PHA)可降解 唇膏

  • 转基因药物:基因工程乙肝疫苗。DNA疫苗、 口服植物型疫苗、医治性乙肝疫苗有望成为新 的研讨热门。 • “中科红”海湾扇贝

  • 1985年我国出产了国际上榜首批转基因鱼。 • 或许存在的安全性问题——

  遗传和生态安全性:外源基因的分散导致种质资 源的紊乱,某些野生种或许因不具备竞争力而灭 亡,要挟物种的遗传多样性;损坏原有的种群生 态平衡。

  • 转基因食物的安全性——直接影响/直接影响 直接影响:营养成分、毒性或添加食物过敏性物 质的或许性; 直接影响:引发基因骤变或改动代谢途径,致使 产品或许含有新的不知道成分或改动现有成分的含量。

  • 转基因食物的安全问题,科学家持不同观念。有些专 家支撑,有些人认为是一种潜在的祸患。

  • 全球转基因作物已达5870万公顷,比2001年增长了12%, 触及全球16个国家。 • 美国榜首,栽培面积3900万公顷(66%);阿根廷第二, 栽培面积1350万公顷(23%);加拿大第三,6%;中 国第四,4%,最大数量是转基因棉花。 • 现在出产最多的转基因作物依次是大豆(62%)、玉米 (21%)、棉花(12%)。 • 转基因咖啡:安全、低咖啡因含量,甘旨。(日本正在 研讨中)

  • “蓝色妖姬”最早来自荷兰。是一种加工花卉.它是 用一种对人体无害的染色剂和助染剂调组成着色剂。

  • 粉赤色牵牛花受污后开出紫色花。 • 花期比一般种类长3倍的康乃馨。 • 转基因改动花朵形状:转基因非洲菊,花朵大且丰满; 色彩也发生变化(厦门集美后溪的全国首家转基因花 卉中试基地)。 • 可驱蚊虫的花草(研讨中)

  相知是一种宿命,心灵的交汇让咱们有诉不尽的浪漫情怀; 相守是一种许诺,人世轮回中,永久铭记咱们这段美丽的爱情故事!


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