农业生物反应器.pptx

2025/6/81第六章农业生物反应器

2025/6/82本章内容第一节生物反应器的含义第二节动物生物反应器第三节植物生物反应器

第一节生物反应器的含义2025/6/8301生物反应器指能够生产外源蛋白的转基因生物体。03创制生物反应器的根本目的：02细菌、酵母、植物、昆虫、动物或动物细胞都是很好的生产系统。04→→获得相应基因产品。

生物反应器评价2025/6/84各系统都有其特定的优势和劣势。01原核生物和植物：基因改造容易、成本低，繁殖速度快。但所生产的蛋白生物活性不完善。02昆虫生物反应器：产量往往不高。03转基因动物：生产的蛋白具有生物活性，且纯化简单、投资少、成本低，对环境没有污染。但获得较困难。04最有前途的生产系统还是转基因动物。05

第二节动物生物反应器2025/6/85利用转基因动物生产人们所需要的蛋白质产物，这种转基因动物被称为动物生物反应器或者动物个体表达系统。

基因产品的制备一、研究意义2025/6/8601细菌发酵法（传统法），如人胰岛素、干扰素及生长素等。但某些蛋白质无法生产。03动物反应器，生产蛋白类活性物质的首选。02动物细胞培养法，规模有限，难批量生产。

二、利用程序2025/6/87价值基因→动物受精卵或早期胚胎→转基因动物→基因高效表达→分离提取目的基因产物。

三、应用类型及前景2025/6/8801040203血液生物反应器乳腺生物反应器本体生物反应器输卵管生物反应器

1、本体生物反应器2025/6/89转基因动物身体→→外源蛋白。需要杀死动物。01.转基因蚕和蝇等昆虫，特色的生物反应器。02.但不适于哺乳类大动物。03.

2、血液生物反应器2025/6/810动物血液→→外源蛋白。优点：①血液可再生；②采血较容易；③无须杀死动物。肝脏→→外源蛋白质→→血液。缺点：①采血量受限制；某些外源蛋白质进入血液会影响动物的健康。0103020405

转基因动物→→人血红蛋白应用优势2025/6/81101解决血液来源问题；02避免血液途径的疾病感染。03转人血红蛋白基因猪，成分完全相同。

3、乳腺生物反应器2025/6/81204030102动物乳汁→→外源蛋白，最理想最成功。乳汁产量大；蛋白质含量高；采集方便，易于机械化。乳腺与循环系统相对独立。动物本身不受外源活性蛋白成分的影响。乳汁中蛋白质含量为30～35g/L，奶牛年产奶1000L，奶山羊年产奶200L。

乳腺生物反应器的应用2025/6/813转基因牛或羊，生产昂贵基因药物。1荷兰：转乳铁蛋白基因牛，婴儿免疫力。红细胞生成素转基因牛，肿瘤治疗。2英国：1-抗胰蛋白酶（ATT）转基因羊，治疗囊性纤维化和肺气肿。3美日：凝血酶原转基因牛，临床。4

4、输卵管生物反应器2025/6/8141动物蛋清→→外源蛋白。2利用鸡蛋生产重组蛋白的研究正在开展。3鸡的成熟期短，饲养管理简单；250枚/年，成本低廉；蛋清蛋黄分离，提取简单。4转禽类白血病病毒的外壳蛋白基因的转基因鸡。

第三节植物生物反应器2025/6/81501020304植物具有易于生长；管理粗放；技术要求低的特点。总费用更为低廉。主要目的：生产具有商业价值的蛋白质及具有特殊化学性质的物质。美国，植物基因药物90亿美元/年。

全世界年需求：一、生产糖类物质2025/6/816蔗糖1×108t，淀粉1×108t。01基因工程植物，提高含糖量和淀粉含量。02

1、不含直链淀粉的高淀粉马铃薯2025/6/817反义RNA技术，转直链淀粉合成酶基因，得到完全不含直链淀粉的马铃薯。烘烤食品。01将细菌ADP葡糖焦磷酸化酶基因转入马铃薯，淀粉含量提高60％。02

2、生产环化糊精的马铃薯2025/6/81801环化糊精糖基转移酶基因02↓03转基因马铃薯04↓05表达环状糊精06比化学合成的成本要低得多

3、生产果糖的烟草和马铃薯2025/6/819STEP4STEP3STEP2STEP1转基因合成新糖类。烟草和马铃薯本身不含果糖，将枯草杆菌果糖转移酶基因转入后，可获得果糖。转基因烟草：果糖占植株干重的3～8％；转基因马铃薯：果糖含量，叶片的1～3％，块茎的1％～7％。

4、生产甘露醇的烟草2025/6/820231大肠杆菌的甘露醇-1-磷酸脱氢酶基因，转入烟草，甘露醇含量6μmol/g。海藻糖，食品鲜味添加剂。酵母提取，成本每公斤200美元。Mogen公司和Calgene公司正在尝试在转基因植物中生产海藻糖。

二、生产生物降解塑料的原料2025/6/8211转基因植物生产聚β羟基丁酯（PHB），以生物降解塑料取代化学塑料，根治“白色污染”。21992，美国，转基因拟南芥，PHB含量1％，植株生长受抑制。31994，美国，