生物反应器的原理可以根据其应用领域的不同而有所区别,但核心思想都是利用生物体或生物体的某些功能在特定条件下进行生化反应以生产目标产物。
一、基于生物工程应用的生物反应器原理
1、定义与功能:
生物反应器是利用酶或生物体(如微生物)所具有的生物功能,在体外进行生化反应的装置系统。它是一种生物功能模拟机,如发酵罐、固定化酶或固定化细胞反应器等。
2、工作原理:
控制环境条件:生物反应器通过控制温度、pH值、氧气浓度和营养物质浓度等参数,创造适合生物体生长和代谢的环境。
提供适当的底物:生物反应器提供碳源、氮源等底物,以供生物体进行生长和代谢。
控制产出和副产物:通过调节反应过程中的参数,生物反应器可以控制产出物的生成和副产物的产生。
监测和调节:生物反应器通常配备传感器系统,用于监测反应过程中的关键参数,并根据传感器的反馈信号调节控制参数,以维持最佳条件。
3、应用:
生物反应器在酒类、医药生产、浓缩果酱、果汁发酵、有机污染物降解等方面有重要应用。
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二、基于转基因技术的生物反应器原理
1、定义:
这类生物反应器是通过应用重组DNA技术和转基因技术,将目标基因转移到尚未分化的动物胚胎细胞(或受精卵)中,经胚胎移植得到能在特定组织中表达转基因产品的个体。
2、工作原理:
基因转移与表达:将目的基因构建成表达载体,通过显微注射等技术将其转入动物胚胎细胞,使目的基因在动物体内特定组织(如乳腺)中表达。
产物收集与提纯:转基因动物分泌的产物(如药用蛋白)进入奶等体液中,通过回收和提纯得到目标产物。
3、应用:
转基因动物生物反应器在生产珍贵药用蛋白方面具有广阔前景,如生产抗凝血酶、红细胞生成素、α1-抗胰蛋白酶等。
