项目名称：具有重要生物活性的天然产物的化学合 成 首席科学家：马大为中国科学院上海有机化学研究 所 起止年限：2010年1月-2014年8月 依托部门：上海市科委
一、研究内容 本项目的关键科学问题是针对具有重要生物活性的复杂天然产物，发展高效和实用的合成路线，以及阐明它们的结构–活性关系和作用机制。 本项目的将选择一批具有抗癌、抗炎、抗病毒和免疫等活性的生物碱、环酯肽、皂甙和萜类天然产物为研究对象，在综合运用化学各学科新概念、新知识和新技术的基础上，根据目标分子的结构进行巧妙设计，发展高效、高选择性的合成策略，实现一系列具有生物活性复杂天然产物的化学合成。在合成方式上将重点发展基于串联反应、多组分反应、无保护基合成、原子经济性、催化反应的应用和仿生合成等新合成策略。通过合成建立天然产物和其类似物的化合物库，与生物学家合作进行活性测试，总结相关天然产物的结构-活性关系。在此基础上发展用于化学生物学研究的天然产物分子探针，以发现相应天然产物的作用靶点。对于所发现的活性和选择性更好的化合物，我们将深入探索其成为治疗重要疾病药物的可能性。在进行目标分子的合成和相关生物学研究的同时，也将关注合成中的反应方法学问题，发展一些高效、选择性好、具有普适性的新合成方法。本项目具体的研究内容的如下： 1.开展一些具有具有抗癌、抗炎、抗菌、抗病毒等活性，结果新颖，目前还没 有全合成的报道，有一定的合成挑战性的天然产物进行全合成研究，争取实现它们的第一次全合成。这样的工作也为加快后续的构效关系研究和结构优化打下基础。所涉及的目标分子包括具有抗癌、抗炎、抗菌、抗病毒等活性的生物碱类化合物PF1270A/ B/C, Longeracinphyllin A, Sie b oldine A和Haouamine A/B；环肽类化合物Piperazimycin A, Chloptosin和Celogentin C；皂甙和萜类化合物Sepositoside A, Solanoeclepin A, Micrandilactone
第一节“发酵技术” 一、课标要求 1、举例说出发酵技术在食品制作中的作用。 2、说明食品的腐败的原因。 3、运用食品保鲜的一般方法。 二、教学目标 1、知识目标 （1）、举例说明发酵技术在生活中的应用。 （2）、运用发酵技术制作一种传统食品。 （3）、体会生物学知识的应用价值，体验与生物学有关的知识。 2、能力目标 （1）、通过品尝酸奶，引出身边的发酵技术。 （2）、通过自制酸奶（或制酱，或酿米酒）的实践活动，了解微生物发酵技术的一般原理。（3）、通过制用沼气发酵装置，了解科学技术的关系。 （4）、通过调查发酵技术产品在生活中的应用的活动，了解发酵技术产品在生活中的应用，体会生物知识的应用价值。 3、情感目标 通过本节的教学，使学生正确认识、体验与生物发酵技术有关的职业。 三、教学重点 1、活动：品尝一杯自制的酸奶。 2、工业化的发酵产品。 四、教学难点 1、活动：制作沼气发酵装置。 2、工业化的发酵产品。 3、活动：调查发酵技术产品在生活中的应用。 五、课时安排 2课时 六、教学准备 1、生物技术成果的图片或多媒体课件。
2、生活中常见的发酵产品：调味品、米酒等。 3、师生各自制一份酸奶。 4、学生在家长的指导下自制一份米酒。 5、收集工业化的发酵产品：味精、抗生素、加酶洗衣粉等。课前学生调查家中厨房里的调味品。 七、教学过程 第一课时 教学内容教师活动学生活动 引入新课你们吃过面饱、酸奶吗？你们洗衣服时用过加酶洗衣粉吗？知道多莉绵的故事吗？通过多媒体或图片给学生展示。从而导入本章课题——《生物技术》。 出示面包、酸奶、醋等准备好的发酵食品，请同学们想一想生活中还有哪些发酵产品？从而引出本节课题——《发酵技术》。可见，了酵技术与我们的生产生活密可不分，有极重要的意义。教师指导学生观察图片或多媒体画面，让学生回答自己的感受，谈自己的生活体验。 指导学生看教材114页，并勾画生物技术的概念。 学生积极回答。甜面酱、豆腐乳。。。。。 （一）活动：品尝一杯自制的酸 你们还记得细菌和真菌等微生物的特点吗？ 你们家中厨房中有哪些发酵产品？ 你可能品尝过多种各有特色的酸奶，但你品尝过自制的酸奶吗？其实课前几天老师已经布置每一个小组的同学按照书中的操作步骤自制一份酸奶，今天老师和你们一样制作了一份酸奶，让我们一起来品尝一下自己的劳动成果，好吗？ （品尝学生自制的酸奶时，教师要提示学生品尝前一定要仔细观察酸奶的色泽和形态，确认质量合格后才能品尝）。 通过展平台或每小组一名学生进行对自制酸奶进行展示，并对每小组的酸奶进行评比。提问：（1）你们刚才品尝的酸奶是什么味？ （2）你们能否将刚才品尝的酸奶，制作的步骤讲给大家听呢？要求学生阅读教材115页活动：品尝一杯自制的酸奶。 （3）为什么要将牛奶煮开？ （4）煮开的牛奶为什么要冷却后，才可加入酸奶？
浅谈对发酵工程专业的认识 当今世界是一个快速发展的时代，众所周知，科学技术的进步是经济发展的重要指标。而生物科技是其中的一个重要组成部分。通过微生物的发酵工程构成了生物科技的核心。所谓发酵工程，是以微生物通过上游（分子改造，代谢工程等）、中游（发酵优化，智能控制等）、下游（分离纯化，清洁生产等）各种生物学操作，以得到人们所需要的一系列产品（细胞，代谢产物）的综合性科学。从生物发酵工程角度来说，这一专业的发展与经济全球化存在着相辅相成的关系。即经济的快速发展，推动了发酵工程专业的交流和创新，提供了发酵工程进一步前进的良好平台。发酵工程的应用领域非常广泛，包括农业、工业、医学、药物学、能源、环保、冶金、化工原料、动植物、净化等。它必将对人类社会的政治、经济、军事和生活等方面产生巨大的影响，为世界面临的资源、环境和人类健康等问题的解决提供美好的前景。 1. 发酵工程简介 发酵工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。发酵不仅仅体现在食品领域，还存在于医药品、化妆品、能源、环境等领域。因此，发酵对于我们生活的方方面面都有着重要的影响，有光明的应用前景。 对于发酵工程而言，是指利用微生物的生长繁殖和代谢活动来大量生产人们所需要的产品过程的理论和工程技术体系，是生物工程与生物技术科学的重要组成部分。发酵工程也称微生物工程，该技术体系主要包括菌种选育和保藏、菌种的扩大生产、微生物代谢产物的发酵生产和分离纯化制备。进一步可以分为上游、中游和下游。 现代发酵工程的发展，是生物科学与数学、物理学、化学等科学之间相互交叉、渗透和相互促进的结果。发酵工程与有关科学的高度的双向渗透和综合，也已经成为当代生物科学的一个显著特点和发展趋势。 2. 上游领域(分子改造，代谢工程等) 发酵工程的上游领域是整个发酵过程的基础，随着近年来分子生物学的蓬勃发展，系统代谢工程定向改造目的产品生产菌株已经成为发酵领域的发展趋势。因此，上游领域主要集中在分子改造和代谢工程等相关方面。
食品技术进展讲座报告
【摘要】生物质的生物转化与利用在生物质能源开发、生物质材料制备和生物活性药物制取等领域已取得了丰厚的研究成果，本文以上几个方面进行了综述，并对生物质资源生物转化的方式与途径进行了分析。 【关键词】生物质生物转化生物能源生物材料生物活性药物 【前言】建立在石油、煤炭及天然气等化石资源基础上的现代化学工业，一度成为满足人类生活和保障社会经济发展的重要基础工业。但由于化石资源的过度开发与利用累计的效应，相继也出现了诸多问题，化石资源储量的有限性，诱发了化石资源的渐趋枯竭问题；化石资源转化过程中产生的环境污染物，导致区域性和全球性环境、生态问题；另外，众多由化石资源而来的化学合成品的不可降解性，使用之后的残留物成为危害环境的世界性公害。为控制或减少化石资源的使用、降低环境和生态成本，各国政府纷纷颁布政策法规，鼓励开发利用可再生资源，尤其是生物质资源[1]，因此生物质资源的转化与利用也成为当今各国化学化工领域研究的热点问题 [2]。从理论上讲，生物质资源的转化与利用主要有以下4种方式：生物质资源的物理转化与利用、生物质资源的物理化学转化与利用、生物质资源的化学转化与利用和生物质资源的生物转化与利用。实践证明，前3种方式都不同程度地存在着转化与利用条件苛刻、资源利用率较低和环境污染等问题，而生物质资源的生物转化与利用的条件比较温和，并能实现多级循环利用，不仅不会对环境造成危害，而且还有利于改善已经被破坏了的环境与生态。本文主要从生物质资源的生物转化与利用在生物质能源开发、生物质材料制备和生物活性药物制取等领域研究现状进行了概述和前瞻。 【正文】 1 生物质生物转化生物质能源 生物质资源是由生物直接或间接利用绿色植物光合作用而形成的有机物。它包括所有的植物、动物或微生物，以及由这些生物产生的排泄物和代谢物。各种生物质资源中都含有能量，可以转化为能与环境协调发展的可再生能源，即生物质能。利用生物转化技术能将生物质资源转化为各种洁净的“含能体能源”，如沼气、燃料乙醇、生物氢和生物油等。因此，对生物质资源生物转化能源的研究成为目前能源研究领域的重要课题。 1.1生物质资源生物转化沼气[3]-[6] 沼气是有机物在厌氧条件下经微生物分解发酵而生成的一种可燃性气体。主要原料：人畜禽粪便、秸秆、农业有机废弃物、农副产品加工的有机废水、工业废水、城市污水和垃圾、水生植物和藻类等有机物质。 在各种可供开发的生物质资源中，农作物秸秆是最为丰富的一种富含有机质(80％—90％的生物质资源)。早在20世纪80年代，我国以植物秸秆为发酵原料生产沼气的技术就在户用沼气池中有过应用，后来由于产气效果不理想及出料难等问题没有解决而逐渐停滞。近年来，随着生物技术的进步以及农业主产区秸秆资源的过剩和部分地区农民就地焚烧秸秆带来环境问题，植物秸秆生物转化沼气研究重新引起重视。以沼气为纽带综合开发利用生物质资源的途径，即种、养、沼、加工业相结合的物质循环模式是最有实效的，三个效益（经济、社会、生态环境）的观点是开发农业废弃物资源化全过程的出发点和归宿。[3] 如今的沼气建设重点是由户用沼气池转移到大中型沼气池，沼气工程以产气为主要发展为处理有机废弃物治理环境，沼气残留综合利用为主。在沼气残留物综合利用的研究中，要从单纯的有机肥效果向饲料添加剂和提取生物粪活性物质发展。用高科技方法研究沼气工作的设计、设备、发酵工艺及综合利用。使之成
《发酵技术》八年级生物下册教案 1、知识目标：通过探究活动，学会制作酸奶的方法并能解释原因；尝试利用发酵技术制作食品。 2、能力目标：描述酒精发酵过程，明确发酵原理；通过实验提高学生的动手能力 3、情感目标：培养学生对生物的浓厚兴趣；通过对祖国传统工艺的介绍激发学生爱国情感 1、学会制作酸奶的方法并能解释原因。 2、认识发酵现象是由微生物引起的，说出发酵技术的应用。 3、举例说出发酵技术在生活中的应用。 4、发酵过程的控制 1、教师准备相关图片、动画、视频资料 2、学生做预习
3、相关实验材料的准备 1、教师描述：我们在平时吃早饭时会吃腐乳，学校楼下还经常会有人叫卖桂花酒酿（板书）（酒、醋、酱油、馒头等） 教师：刚才我在黑板上写下的这些食品都有一个共同点，大家知道是什么吗？ 问：我们经常会听别人说到发酵，究竟什么是发酵呢？ （发酵：某些微生物厌氧呼吸的一种方式） 教师描述：果酒暴露在空气中为什么会变酸，水果放久了为什么会有酒味，发酵的本质到底是什么？ 答：发酵指的是某些微生物在缺乏氧气的情况进行的一种特殊的呼吸。通过这种呼吸不同的微生物会产生不同的产物。 教师描述：比如在果酒中含有乳酸菌，在缺乏氧气的情况下，乳酸菌会发酵产生乳酸，使酒变酸。而水果中的酵母菌发酵会产生酒精，所以水果放久了会有酒味。以上这两种情况是我们所不希望发生
的，大家可以想一下乳酸菌和酵母菌的这两种发酵产物我们可以如何加以利用呢？ 2、学生根据教师提出的问题进行相互之间的交流。 3、教师提问果酒的制作过程以及原理。 4、学生自己看课本后回答问题。 5、教师根据学生的回答做出点评和补充。 6、教师演示果酒的制作过程，在时间和条件允许的情况下，也可以请学生上台尝试。 7、教师提问不同风味的腐乳的制作过程并向学生展示他们的不同，引起学生的兴趣。 8、学生根据课本回答问题。 9、教师补充一些课本上没有的知识。
1.天然药物化学是运用现代科学理论与方法研究天然药物中化学成 分的一门学科。 2.有效成分是指天然药物中具有一定的生物活性，能代表天然药物 临床疗效的单一化合物。 3.苷类又称配糖体是由糖和糖的衍生物等与另一非糖物质通过端基 碳原子联接而成的化合物。 4.黄酮类化合物是两个具有酚羟基的苯环通过中央三碳原子相互连 接而成的一些列化合物。 5.挥发油又称精油是一类具有芳香气味的油状液体的总称。 6.从药材中提取天然活性成分的方法有溶剂提取法，水蒸气蒸馏法， 升华法。 7.溶剂提取法的原理是根据“相似着相容” 8.溶剂的极性强弱顺序是石油醚〈二硫化碳〈四氯化碳〈三氯乙烯 〈苯〈二氯化碳〈乙醚〈三氯甲烷〈乙酸乙酯〈丙酮〈乙醇〈甲醇〈乙腈〈水〈乙酸 9.溶剂法的分类 a)浸渍法的特点是适用于有效成分遇热不稳定的或大量淀粉，树 胶，果胶，粘液质的药材。 b)渗漉法， c)煎煮法的特点是含挥发性成分或有效成分遇热易分解的药材 不宜用此法。 d)回流提取法的特点是对热不稳定的成分不宜用此法。
e)连续回流提取法的特点是受热易分解的成分不宜此法。 10.吸附柱色谱法用于物质的分离 a)吸附色谱法中硅胶，氧化铝柱色谱在实际工作中用的最多 b)洗脱用溶剂的极性宜逐渐增加，但跳跃不能太大。 c)为了避免发生化学吸附，酸性物质宜用硅胶，碱性物质宜用氧 化铝进行分离 11.苷类分为飞（一）氧苷：醇苷，酚苷，氰苷，酯苷，吲哚苷(二)S- 苷（三）N-苷（四）C-苷：碳苷具有在各类溶剂中溶剂度均小，难于水解获得原甘元等特点。 12.苷键谁难易程度是C-苷>S-苷>O-苷>N-苷 13.过碘酸裂解法反应的特点 a)过碘酸裂解法亦称Smith将接法是一个反应条件温和，易得到 原苷元，通过反应产物可以推测糖的种类，糖与糖的连接方式 以及氧环大小的一种苷键裂解方法。 b)适用的情况是苷元结构不稳定的苷和C-苷 c)不适用的情况是苷元也有1,2-二元醇。 14.内酯的性质是香豆素类化合物分子中具有内酯结构具有内酯 性质：遇到碱溶液可以开环，形成溶于水的顺式邻羟基桂皮酸盐； 酸化后又立即合环，形成不溶于水的香豆素类成分 15.还原实验 a)盐酸-镁粉反应鉴别黄酮类化合物最常用的颜色反应 b)四氢硼钠反应NaBH4是对二氢环酮类化合物主属性较高的还
过去几十年，以天然产物为基础研制和开发新药一直是化学界和医药界关注的重点领域。天然产物虽然在整个已知化合物中的比例很小，但以之为基础发展成为新药的比例却很大。根据2007年的统计，1981－2006年间国际上批准的药物中超过50%来源于天然产物、天然产物的衍生物或模拟天然产物药效基团的合成化合物。化学合成一直是增加化合物结构多样性的重要手段，根据天然产物自身的化学结构和生物活性等信息，组合化学合成又极大的丰富了化合物合成的数量[1]，但由于合成的目标化合物特异性不强，还没有给新药筛选带来所期望的亮点。 天然产物的生物合成和组合生物合成研究进展 王岩1，虞沂2，3，赵群飞2，孔毅1*，刘文2* （1. 中国药科大学生命科学与技术学院，南京 210009；2. 中国科学院上海有机化学研究所生命有机国家 重点实验室，上海 200032； 3.上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢重点实验室，上海 200030）摘 要：天然产物一直在药物的发现和发展过程中发挥着重要作用。化学合成作为增加天然产物结构多样性的传统方法，工艺繁杂。组合生物合成正逐渐成为药物研发的重点，与化学合成相比，其目标产物可以由重组菌株发酵大量生产，因而降低了生产成本和环境污染。本文综述了以生物合成为基础的组合生物合成研究策略，并以几种天然产物的研究为例介绍了相关的研究进展。 关键词：天然产物；生物合成；组合生物合成 中图分类号：TQ041 文献标识码：A 文章编号：1001-8571(2008)06-0275-08 Advance in Biosynthesis and Combinatorial Biosynthesis of Natural Products WANG Yan 1，YU Yi 2,3，ZHAO Qun-fei 2，KONG Yi 1*，LIU Wen 2* ( 1. School of Life Science & Technology, China Pharmaceutical University, Nanjing 210009, China; 2. State Key Laboratory of Bio-Organic and Natural Product Chemistry, Shanghai Institute of Organic Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200032, China ; https://www.doczj.com/doc/095931188.html,boratory of Microbial Metabolism, and School of Life Science & Biotechnology, Shanghai Jiaotong Univer-sity, Shanghai 200030,China) Abstract: Natural products have played critical roles in the drug discovery and development. While it remains problematic to economically synthesize natural products and generate their analogs via chemical routes mainly due to the complex structures, combinatorial biosynthesis is attracting more and more attentions in both academic and industrial fields, the target molecules can be produced by a recombinant organism that is amenable for large-scale fermentation, thereby lowering the production cost and reducing the environmental concerns associated with conventional chemical syntheses. This article briefly introduced the principle and strategy of combinatorial biosynthesis, highlighted by the biosynthesis and metabolic engineering of a few pharmaceutically important natural products. Key words: natural products; biosynthesis; combinatorial biosynthesis 随着非典、禽流感、手足口病等新型疾病不断出现，多药耐药性、高耐药性病原菌在临床上日益多见，天然产物的发酵积累和活性鉴定等方面的压力加大，促使不少大型制药公司开始探索相对快捷的新方法[2]。在这种形势下，“组合生物合成”方法逐渐应用起来。虽然目前开展的有关组合生物合成的研究还局限于微生物来源的复杂天然产物，但应用该方法建立的化合物结构类似物库已经为筛选新药提供了更加广阔的空间[3-5]。天然产物在结构上的多样性是其生物活性多样化的基础，而化合物结构多样性的产生则来源于生物合成机制的多样化，组合生物合成就是从天然产物的生物合成机制出发，创造 收稿日期：2008-09-01 作者简介：王岩，硕士，主要从事 *通讯作者：孔毅，yikong668@https://www.doczj.com/doc/095931188.html, ；刘文，wliu@https://www.doczj.com/doc/095931188.html,
红霉素的生物合成与衍生物的研究进展 崔小清微生物与生化药学21140811040 摘要红霉素及其衍生物属于大环内酯类抗生素，近年来作为抗菌药物被广泛使用在临床、养殖业和农业中。作为抗生素类生物合成的一种模式化合物，本文对红霉素的生物合成机制和红霉素衍生物的研究进展进行了概述，并对其前景作了展望。 Biosynthesis of Erythromycin and Research progress of its Derivatives Abstract Erythromycin and its Derivatives are belong to macrolide antibiot ics, recently, they,as Antimicrobial agents, are Widely used in clinical, aquaculture and agriculture. Being a model compound of antibiotic biosynthesis, research progress on erythromycin biosynthesis mechanism and erythromycin derivatives were reviewed, and the prospects were studied. 红霉素( erythromycin) 作为人类发现的第一个大环内酯类抗菌药物，它的临床应用可追溯到20世纪50 年代，红霉素等大环内酯类抗生素主要用于治疗由革兰氏阳性菌引起的多种感染，不良反应为对消化道的刺激作用[1]，在临床和畜用上都具有良好的治疗效果，属人畜共用药物，由于红霉素在动物体内代谢时间较长，因此不可避免地在动物体内产生残留，其毒、副作用给人蓄带来危害[2]。对红霉素类抗生素的分析一直是药物分析中令人注目的研究课题，因此，自红霉素问世以来，红霉素衍生物的研究一直是抗菌药物研究的重要领域之一。 霉素最早于1952 年从红色糖多孢菌(Saccharopolyspora erythraea)，当时命名为红霉素链霉菌（Streptomyces erythreus)的发酵产物里分离得到。红霉素A 是发酵液的主要产物, 结构上由一个十四元环内酯及在大环内酯上接合两个糖基组成.目前关于红霉素的生物化学方面的研究有许多报道，包括生物合成途径的阐明、关键酶结构的鉴定和催化机制的推导，以及产生菌的全基因组测序等，这为红霉素的组合生物合成提供了丰富的理论基础。也正因为如此，红霉素成为当今组合生物合成研究最为热点的模式化合物。由于大部分天然产物的结构十分复杂，采用化学方法进行合成或结构修饰往往非常困难[3]，近年来发展的组合生
生物转化在中药中的应用概述中药的开发长期以来都局限于从现有药材中寻找有效成分，但是随着药物筛选技术的发展，特别是高通量筛选技术的出现，从现有资源中发现结构新颖并有药用价值的化合物已经越来越难了。此外，一部分中药有效成分的水溶性或稳定性不好，又或者毒副作用太强，严重影响了它们的应用。要解决以上问题,最有效的途径便是进行中药化学成分的结构转化。 1.生物转化 传统的中药化学成分的结构转化方法为化学转化，但是由于中药化学成分的结构比较复杂，分子中往往有多个手性中心，用化学方法进行结构转化选择性差，极易发生氧化、环化和聚合等副反应。近年来，中药有效成分的生物转化方法由于其自身的种种优点而被广泛采用。药物生物转化是指药物在体内经历的化学结构的变化过程。大部分药物经生物转化后药理活性降低甚至消失，最终随尿和粪便排除体外，但也有一些药物通过生物转化后药理活性增强或毒性增加。因此，药物生物转化不仅影响药物作用的强弱和持续时间的长短，而且还会影响药物治疗的安全性，具有重要的现实意义。对于创新药物，需了解其在体内的生物转化情况。通过药物生物转化研究，发现并确定产生药理作用的物质基础，掌握药物生物转化规律，对于设计更合理的给药途径、给药方法、给药剂量，以及对制剂处方的设计、工艺改革和临床都具有指导意义。药物生物转化的主要部位在肝脏，肝外生物转化场所有：消化道、肺、皮肤、脑、鼻黏膜、肾脏等，也可被肠内细菌转化。肝脏外器官的生物转化活性比肝脏要低得多，所以至今为止对药物生物转化的研究大多以肝脏为主。 1.1 生物转化的研究方法 一般的生物转化研究过程是先将所使用的生物体系接种于培养液中进行预培养,调节生物体的生长状态,使其中的酶系具有较高的反应活性,然后投加底物。底物可以固体粉末的形式加入,亦可以适量的溶剂溶解后加入。若底物为脂溶性成分,可以用乙醇、丙酮、二甲基亚砜等有机溶剂溶解,但有机溶剂在培养液中的终浓度不宜超过1%,以免影响酶的活性。底物的加入量一般为每升培养液中加入30-100mg。转化时间一般为2-8d,有的则需持续十余天。生物转化是一个动
7.1.1《发酵技术》教案 教学目标 知识目标： 1.举例说出发酵技术在食品制作中的作用。 2.描述酒精发酵过程，明确酒精发酵的原理。 能力目标： 1.通过探究活动，学会制作酸奶的方法并能解释原因。 2.通过小组探究、收集资料、汇报探究结果等活动，提高学生探究学习的能力，合作交往的能力，收集、整理资料的能力和口头表达能力。 情感目标：通过对祖国传统工艺的介绍激发学生爱国情感。 教学重点 1.活动：品尝一杯自制的酸奶。 2.工业化的发酵产品。 教学难点 1.活动：参观了解传统酿酒工艺的过程 2.工业化的发酵产品。 3.活动：调查发酵技术产品在生活中的应用。 教学方法 多媒体教学法；启发式教学法；学生自学讨论；搜集和整理资料 课前准备 1.教师准备相关图片、动画、视频资料 2.学生做预习 3.相关实验材料的准备 课时安排 1课时 教学过程 一、导入新课 你们吃过面饱、酸奶吗？你们洗衣服时用过加酶洗衣粉吗？知道多莉绵的故事吗？通过多媒体或图片给学生展示。从而导入本章课题——《生物技术》。
出示面包、酸奶、醋等准备好的发酵食品，请同学们想一想生活中还有哪些发酵产品？从而引出本节课题——《发酵技术》。可见，了酵技术与我们的生产生活密可不分，有极重要的意义。（视频播放：发酵食品的养生） 教师指导学生观察图片或多媒体画面，让学生回答自己的感受，谈自己的生活体验。 指导学生看教材了解掌握什么是乳酸发酵。 二、新课学习 乳酸发酵 引言：你可能品尝过多种各有特色的酸奶，但你品尝过自制的酸奶吗？其实课前几天老师已经布置每一个小组的同学按照书中的操作步骤自制一份酸奶，今天老师和你们一样制作了一份酸奶，让我们一起来品尝一下自己的劳动成果，好吗？ （品尝学生自制的酸奶时，教师要提示学生品尝前一定要仔细观察酸奶的色泽和形态，确认质量合格后才能品尝）。 通过展平台或每小组一名学生进行对自制酸奶进行展示，并对每小组的酸奶进行评比。 提问：（1）你们刚才品尝的酸奶是什么味？ （2）你们能否将刚才品尝的酸奶，制作的步骤讲给大家听呢？要求学生阅读教材115页活动：品尝一杯自制的酸奶。 （3）为什么要将牛奶煮开？ （4）煮开的牛奶为什么要冷却后，才可加入酸奶？ （5）加入酸奶的作用是什么？ （6）为什么酸奶和牛奶的口味、形态不同？ （7）你能举出一种利用相同原理制用的食品或饲料吗？（教师要在学生回答的过程中给予肯定的指导）。 教师小结：酸奶的制作需要乳酸菌的参与，温度适宜，没有氧气条件，可以使牛奶中的营养物质产生乳酸所致。四川泡菜、青贮饲料等根据同样的发酵原理。
楚雄师范学院化学与生命科学系 生物技术专业《发酵工程》（理论）课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：031106009 课程中文名称：发酵工程 课程英文名称：Fermentation Engineering 课程性质：共同学科课程选修 使用专业：生物技术、葡萄酒专业 开课学期：第6学期 总学时：36 总学分：2 预修课程：无机及分机化学、有机化学、微生物、分子生物学、生物化学 课程简介：本课程是生物技术专业的必修课。课程系统讲授发酵工程基本概念、基本理论和分析方法，主要内容包括：工业微生物菌种选育、工业发酵培养基设计、发酵工业无菌技术、种子扩大培养、发酵动力学、氧的供需、发酵生理及其过程控制、发酵罐的放大与设计、基因工程菌发酵、发酵产品的提取与精制、发酵工业清洁生产、发酵工厂设计、发酵经济学、发酵产品生产原理与技术应用，以及发酵工程在现代生物化工中的应用等方面。 教材建议：余龙江，《发酵工程原理与技术应用》，北京，化学工业出版社，2006年。 参考书：李艳主编，《发酵工程原理与技术》，高等教育出版社，2007年。 李艳，《发酵工业概论》，中国轻工业出版社，2002年。 姚汝华，《微生物工程工艺原理》，华南理工大学出版社，2005年。 熊宗贵，《发酵工艺原理》，中国医药科技出版社，2000年。 毛忠贵，《生物工业下游技术》，中国轻工业出版社，2002年。 梅乐和等，《生化生产工艺学》，科学出版社，2007年。 俞俊棠等，《生物工艺学》，华东化工大学出版社，1992年。 贺小贤，《生物工艺原理》，化学工业出版社，2003年。 二、课程性质、目的及总体教学要求 课程的基本特性：发酵工程具有涉及领域宽、涵盖范围广、基础性强的特点，就其学科性质而言它又是一门实践性较强的学科。通过本课程的学习，使学生在微生物学、生物化学等课程的基础上，系统的掌握发酵工程的基本理论、基本知识和基本技能，建立较深刻的微生物学观点，形成科学的思维方式。同时要求学生能了解现代发酵工程理论和技术的新发展。
植物天然产物合成生物学研究 摘要：天然产物，特别是来自植物的天然产物，一直是合成生物学的研究热点。通过合成生物学的思路与技术，在微生物细胞中快速高效地获得珍稀植物的活性 成分，不仅大大降低了天然药物的生产成本，也为保护珍稀植物资源、药用植物 开发、药物开发提供了新的途径。鉴于此，文章对植物天然产物合成生物学方面 的内容进行了研究，以供参考。 关键词：植物天然产物；合成生物学；微生物细胞工厂 1合成生物学研究的战略意义 英国《自然》（Nature）杂志于2000年对人工合成基因线路的研究成果进行 了报道，自此之后，世界范围内对于合成生物的研究引起了广泛关注，合成生物 学被被世界公认为具有十分广阔的应用前景，其可在制药、化工、能源、农业及 医学中发挥巨大作用。近些年来，伴随科技水平的不断进步，合成生物学也获得 了较大的发展空间，研究的主流由单一生物部件的设计发展为多种基本部件和模 块间的整合。在当今信息技术和生物学高度发展的背景之下，合成生物学也随之 形成，其形成顺应了自然的规律和时代的发展。其将从对自然生命过程编码信息 的解读和注释，发展到能在人为目标指导下、对该过程重新编写的高度，从而挑 战对复杂生物体和复杂生命体系“描述—解释—预测—控制”的核心认识问题。 全球多项预测报告都将合成生物学未来市场的发展及其对全球经济带来的影 响提升到了战略高度。早在2004年美国MIT出版的《技术评论》就把合成生物 学选为将改变世界的十大技术之一；2010年，合成生物学位列《科学》杂志评出 的十大科学突破第2名和《自然》杂志盘点的12件重大科学事件第4名。2013 年国际著名咨询机构麦肯锡公司将合成生物学评为能够引起人类生活以及全球经 济发生革命性进展的颠覆性科技。2014年，世界经济合作与发展组织（OECD） 发布《合成生物学政策新议题》报告，认为合成生物学领域前景广阔，建议各国 政府把握机遇，引入资金，以创新方式推动代表未来生物技术革命的合成生物学 的发展。我国《“十三五”国家科技创新规划》《“十三五”生物技术创新专项规划》都将合成生物技术列为“构建具有国际竞争力的现代产业技术体系”所需的“发展引 领产业变革的颠覆性技术”之一；《国家自然科学基金“十三五”学科发展战略报告 生命科学》将“生命及生物学过程的设计与合成”列为重要的交叉研究优先资助领 域之一。 2植物天然产物合成生物学研究路线 2.1特征元件挖掘与优化 除启动子、终止子等主要控制基因表达的基因元件外，鉴定和优化植物天然 产物生物合成途径中的关键基因元件是应用合成生物学技术革新天然产物生产方 式的核心和源头。 植物天然产物生物合成途径的解析，目前主要采取基因组或转录组-异源重建 的方法进行挖掘。近年来，基于基因测序技术和生物信息学的发展，吗啡、甘草酸、人参皂苷、丹参酮、葫芦素、罗汉果苷、依托泊苷和长春花碱等重要植物天 然产物生物合成途径的解析取得突破。一批重要类型的基因功能元件被挖掘和鉴定，其中被称为“万能生物催化剂”的细胞色素P450酶的催化机制被深入研究。然而，自然界中存在的有重要价值的植物天然产物（如青蒿素和吗啡等）就有上万种。由于各种制约因素，在这样一个相当丰富的群体中，只有极少数分子的生物 合成过程机制得到解析。因此，开发高效、可靠和低成本的方法平台，进行规模
产蛋白酶菌种的分离筛选及发酵 一、实验流程 二、实验安排 1、2班分为2大组，分别进行平行实验。由各组自行安排实验时间，其中13、14、15三周在指定时间集中实验。几个重要时间节点为：10周正式进入实验程序；第13周获得目标菌株1株；14周完成种子的摇瓶培养；15周分别完成上罐发酵；16周实验收尾工作。 三、发酵工程实验日程表
实验一产蛋白酶微生物菌株的分离 【实验材料】 1、采样样品 食堂泔脚等残存蛋白质丰富的环境周围的土壤或其它蛋白质腐败材料。 2、培养基 （1）增殖培养基：蛋白胨10 g/L，牛肉膏3 g/L，氯化钠5 g/L，pH 7.0～7.2，0.1MPa，灭菌20min。 （2）分离纯化培养基：酪蛋白10 g/L，Na2HPO4 6 g/L，KH2PO4 3 g/L，NaCl 0.5 g/L，NH4Cl 1 g/L，FeSO4 0.025 g/L，酵母膏0.2 g/L，MgSO4 0.24 g/L，CaCl2 0.011 g/L，溴百里香酚兰0.05 g/L，琼脂20 g/L，pH 7.0～7.2，0.1MPa，灭菌20min。 （3）菌种保存培养基：蛋白胨10g/L，牛肉膏3 g/L， NaCl 5g/L，琼脂 20g/L，pH 7.0～7.2，0.1MPa, 灭菌20min。 （4）无菌水：90 mL无菌水/250 mL三角瓶; 9 mL无菌水/试管6支。 3、实验器材 刮铲、一次性手套、无菌小塑料袋、试管、三角瓶、培养皿、吸管、接种环和涂布棒等。 4、实验设备 涡旋振荡器、超净工作台、高压灭菌锅、振荡培养箱、恒温培养箱、（数码）显微镜。【实验步骤】 1、采样 分别取食堂泔脚池周边土壤，腐烂基质或其它可能含有蛋白酶生产菌的生物制剂10g 装入无菌小塑料袋，在超净工作台上将样品混合均匀从中称取1g作为待增殖的采样样品。 2、增殖培养 1g待增殖的采样样品加入50 mL增殖培养基/250 mL三角瓶中，涡旋振荡器上振荡
天然产物类似物库的组合合成 【摘要】天然产物是药物先导化台物的重要来源。组合化学技术在天然产物的研究中起着越来越重要的作用。目前巳构建并合成了许多以天然产物为模板的化合物库，为基于天然产物的药物研究开辟了广阔的空间。 【关键词】天然化合物组合合成组合化学 一、引言 利用天然产物作为药物来治疗人类疾病可以追溯到距今约4 000 多年前。此后,有机合成药物逐渐成为临床治疗药物的主要来源,尤其是合成一些具有生物活性的天然结构化合物更吸引了人们的注意力。组合化学的出现,加快了合成化合物的速度, 通过高通量筛选,可以加快药物先导化合物发现的进程。因而采用组合化学的方法合成以天然活性化合物为模板分子的化学库,将会对药物发展产生巨大的影响。 现代分离分析技术及微量快速大规模的筛选方法的发展为天然药物的研究提供了有效的手段。尽管如此，如何从含有结构复杂的天然产物中找到具有特定生物活性的化合物仍然是一项很困难的工作。组合化学技术具有强大的制备能力，能生成大量的不同结构类型的化合物，可以进一步研究天然产物的结构活性关系．发现活性更好、毒副作用更小的天然产物的衍生物或类似物。因此，组合化学的应用将使天然产物的研究进入一个新的发展阶段。 二、以天然产物为模板的化合物库的构建方法和策略 构建以天然产物为模板的化合物库，能够为高通量药物筛选提供大量含有丰富结构多样性的化合物。以化合物库所提供的大量的构效关系信息为基础，研究人员可以对药物的药理活性和药代动力学性质进行研究，对结构进行修饰或优化，提供简便有效的合成方法，从而得到药物先导化合物甚至药物本身。 人们已经合成了许多以天然产物为模板的化合物库。目前，天然产物化合物库的合成所采用的是比较成熟的组台化学方法。化合物库的合成大多以生物合成的中间体为起点。该方法的优点是可以方便快速地产生化合物库，而且可以在保留天然产物的母体结构的前提下对中间体结构进行修饰。通过引入不同的取代基，可以避免因母体结构的改变使活性丧失．但是，由于所修饰的部位和引入基团的种类受到天然产物前体结构的限制，使分子多样性受到一定程度的限制。 目前应用组合化学方法已经构建并合成了多种类型的天然产物化合物库。 三、天然化合物的组合合成 1．糖类 糖类广泛分布于生物体内，占植物体干重的80％一90％，在生物合成反应以及许多基本生命过程中起着十分重要的作用。糖类尤其是糖与非糖物质结合而成的甙不少具有重要的生理活性。对糖类的研究一直是一个热点和难点领域。随着合成方法的发展，合成了一些糖化合物库。Hong等用液相方法合成了包括了72个化合物的水溶性半乳糖甙库，用于考察对由细菌毒素产生的对受体结合过程的抑制作用[1](图式2)。以不同的基团x和R，平行合成了3个化合物库。他们通过
微生物发酵工程的应用与展望 The application of microbial fermentation engineering and prospect 罗施镇 （12制药工程班学号：201200605015） 摘要：文章简述了发酵工程概念、技术原理以及发酵工程在当代生活中的应用和未来发展方向。 关键词：微生物；发酵工程；应用 Abstract: The article has summarized the fermentation engineering concept, technology principle and the application of fermentation engineering in contemporary life and its development direction in future. Key words：microorganisms；fermentation engineering；application 1前言 生物工程和技术被认为是21世纪的主导技术，作为新技术革命的标志之一，已受到世界各国的普遍重视。生物工程将为解决人类所面临的环境、资源、人口、粮食等危机和压力提供最有希望的解决途径，发酵工程和化学工业，医药、食品、能源、环境保护等领域关系密切，它的开发具有很大的经济效益。 1发酵工程概述 1.1发酵工程的概念 发酵工程又称微生物工程，是利用微生物制造原料与工业产品并提供服务的技术，是生物技术的基础工程。用于产品制造的基因工程、细胞工程和酶工程等的实施，几乎与发酵工程紧密相连。 现代发酵工业已经形成完整的工业体系，包括抗生素、氨基酸、维生素、有机算、有机溶剂、多糖、酶制剂、单细胞蛋白、基因工程药物、核酸类及其他生物活性物质等。 1.2发酵工程发展的简介 20世纪20年代的酒精、甘油和丙酮等发酵工程，属于厌氧发酵。从那时起，发酵工程又经历了几次重大的转折，在不断地发展和完善。
天然药物化学总结 第一章“总论”小结 第一节 绪论：要求掌握天然药物化学的概念，天然药物化学的研究内容。 一、天然药物化学(natural pharmaceutical chemistry)： 是运用现代科学理论、方法与技术，研究天然药物中化学成分的一门实验学科。 二、研究内容： 各类天然药物中具有生物活性或具有防病治病作用的化学成分即有效成分的结构特征、理化性质、提取分离方法、结构测定，及生物合成途径和必要的化学结构修饰或改造。 结构特征：每类成分所具有的结构的一些特点 理化性质：溶解度、极性、酸碱性，鉴别反应等 有效成分提取分离方法： 提取方法：溶剂法、水蒸气蒸馏法、升华法等 分离方法：萃取、pH 梯度萃取法、色谱法等 有效成分的结构鉴定： 理化方法：颜色反应、理化常数衍生物制备 波谱法：UV 、IR 、NMR 、MS 等 第二节 生物合成：要求熟悉天然药物化学成分的主要的生物合成途径. 主要的生物合成途径 1、醋酸-丙二酸途径（acetate-malonate pathway, AA-MA 途径） 以乙酰辅酶A 、丙酰辅酶A 、异丁酰辅酶A 等为起始物，丙二酸单酰辅酶A 起到延伸碳链的作用。这一途径主要生成脂肪酸类、酚类、醌类、聚酮类等化合物。 醌类和聚酮类化合物合成示意图： 上述多酮环合则生成各种醌类化合物或聚酮类化合物。 2、甲戊二羟酸途径（mevalonic acid pathway, MV A 途径） 该途径由乙酰辅酶A 出发，生成甲戊二羟酸，再进一步生成：焦磷酸二甲烯丙酯（DAPP ）、焦磷酸异戊烯酯(IPP)等异戊烯基单位, 经过互相连接以及氧化、还原、脱羧、环合或重排等反应，最后生成具有C5单位（异戊烯基单位）的化合物，如萜类及甾体化合物就是通过这个途径生成的。 起始物质为MV A ，在A TP 作用下，按如下路线合成。 CH 3CO SCoA ＋3COOH CH 2CO SCoA CH 3CO CH 2CO CH 2CO CH 2CO Enz 乙酰辅酶A 丙二酸单酰辅酶A HOOC OH O 2ATP 2ADP O P 2O 5H 2O P 2O 5H 2ADP ATP CO 2HOOC O P 2O 5H 2HO 甲戊二羟酸（MVA ）甲戊二羟酸-5-焦磷酸 焦磷酸异戊烯酯焦磷酸二甲烯丙酯
发酵工程的研究进展 【前言】发酵工程是泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程。它包括厌氧发酵的生产过程（如酒精、乳酸、丙酮丁醇等）和有氧发酵的生产过程（如氨基酸、柠檬酸、抗生素等）。广义的概念：生物学(微生物学、生物化学)和工程学(化学工程)结合。狭义的发酵概念：微生物培养和代谢过程。 发酵技术是人类最早通过实践掌握的生产技术之一，产品也很多，以传统食品来说，东方有酱、酱油、醋、白酒、黄酒等，西方有啤酒、葡萄酒、奶酪等。这些发酵食品都是数千年来凭借人类的智慧和经验，在没有亲眼看到微生物的情况下，巧妙地利用微生物生产的产品。 【关键词】发酵发展应用 1、发酵工程的内容 1.1 定义 发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。 1.2现代发酵工程 人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。 现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。 现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。 1.3组成 从广义上讲，发酵工程由三部分组成：是上游工程，中游工程和下游工程。 1.3.1 上游工程：包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等。 1.3.2 中游工程：主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。这里要有严格的无菌生长环境，包括发酵开始前采用高温高压对发酵原料和发酵罐以及各种连接管道进行灭菌的技术；在发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气过滤技术；在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速度的计算机控制技术；还有种子培养和生产培养的不同的工艺技术。 此外，根据不同的需要，发酵工艺上还分类批量发酵：即一次投料发酵；流加批量发酵：即在一次投料发酵的基础上，流加一定量的营养，使细胞进一步的生长，或得到