抗癌蛋白K52生产设计方案

生物技术课程作业——抗癌蛋白K52生产设计方案生产设计方案1生产条件和要求1.1抗癌蛋白K52的最适PH为6.8；1.2抗癌蛋白K52在体外、37℃、生理盐浓度条件下，酶活半衰期为48小时；在干燥的结晶状态、4℃条件下，酶活半衰期为90天；1.3要求年常量为360吨，一个生产周期约40天，一个产地可容纳3个发酵罐；1.4要求所制备出的工程菌发酵，可使生产单位在每吨发酵液中能够提取0.05吨K52蛋白。2生产流程2.1工程菌制备蛋白质一级结构和氨基酸序列测定合成mRNA反转录出cDNA使用PCR仪对目的基因进行扩增选择受体要求：能够大规模工业化发酵生产，能够对合成的K52蛋白进行多级结构的加工，故选择酵母菌目的基因与载体结合，形成重组载体携带目的基因的酵母菌生产效能测定具有生产效能的工程酵母菌购买K52蛋白样品工程菌所满足的条件：（1）能够进行大规模发酵生产；（2）发酵所学要的原料廉价；（3）目的基因能够在工程菌内大量表达并合成K52蛋白质。2.2发酵生产流程3问题思考3.1如何制备高产工程菌制备高产工程菌，可以遵循以下途径和方法：1、K52蛋白必然具备高于二级结构的空间结构，因此，选择的得目的基因受体必须满足能够对目的基因表达产生的肽链进行修饰，形成空间结构，使发酵得到的产品具有生物活性，故选择酵母菌；2、受体酵母菌的选择：选择已经被用于常规工业发酵生产的酵母菌菌种，保证生长繁殖能力旺盛和遗传特性稳定；3、重组载体导入受体酵母菌：导入后选育出目的基因导入较多，而且表达能力强的酵母菌作为菌种，进行发酵生产。实验室获得的工程菌逐级放大发酵。总结生产工艺和生产管理方法按照工艺流程和管理制度组织发酵生产分离纯化产品加工：制成符合临床注射治疗使用的高纯度K52蛋白晶体3.2选择什么类型和容积的发酵设备合理发酵设备的选择及理由如下：1、类型：由于未知K52蛋白在工程菌体内合成之后能否分泌到细胞外，而且该蛋白在体外、37℃、生理盐浓度条件下，酶活半衰期为48小时，在干燥的结晶状态、4℃条件下，酶活半衰期为90天；而一个生产周期为40天，所以可假设K52蛋白不能够分泌，发酵的初级产品是酵母菌的细胞体，所以需要在有氧条件下进行发酵，需要采用分批式发酵，故选择通用式发酵罐，其可通入空气，可进行搅拌。2、容积：已知年产要求为360t，生产周期为40天，产地可容纳3个发酵罐，每吨发酵液的产率为0.05t经过计算，每个生产周期需要800t发酵液，每个发酵罐需要承担267t的发酵液，故选择300t容量的发酵罐进行发酵生产。综合以上，故选择通用式发酵罐进行分批连续式发酵，以保证产率和在保持K52蛋白活性时间内完成所有的生产过程。3.3发酵过程应注意哪些问题和发酵参数发酵过程中需要注意的问题和发酵参数有：1、参数：在发酵过程中，需要测定和控制发酵罐内的温度、PH值、溶氧量、营养物质浓度和酵母菌的密度。在发酵过程中，需要保证酵母菌能够高效的生长繁殖，并保证目的基因的表达，必须使温度、PH值、溶氧量、营养物质浓度保持在酵母菌声场繁殖的最适范围内，才能保证得到最多的酵母菌菌体；而发酵得到胞体对适合的时期是稳定期，必须根据观测酵母菌个体浓度来确定发酵中的酵母菌所处于的生长周期；2、注意的问题：发酵所用的发酵液成分需要保证酵母菌的生长繁殖，同时也需要加入合成K52蛋白所需要的各种成分；由于得到的发酵初级产品是含有K52的酵母菌菌体，所以在酵母菌大量繁殖到稳定期时，必须维持稳定期较长时间，使得K52蛋白在稳定期内大量在胞内积累。3.4下游加工可采用哪些具体方法根据以上可知，发酵得到的初级产品是酵母菌细胞体，需要将K52蛋白从胞体中分离出来，需要进行一下的下游处理过程：1、细胞体和培养基的分离：在发酵液中加入絮凝剂，酵母菌菌体凝聚，滤去发酵液；2、在菌体中加入生理盐水，调节PH值为6.8，温度为37摄氏度，使用高压匀浆器进行匀浆，匀浆后使用离心的方法，将细胞碎片沉淀分离；3、蛋白质为极性分子，所以可用离子交换的方法进行K52蛋白的提取和纯化；3.5产品如何精制、包装、保存较好经过离子交换后，可使用分子质量为10000的超滤膜再次对K52进行纯化处理，使其达到更高的纯度，由于K52在干燥的结晶状态、4℃条件下，酶活半衰期为90天，所以产品最终的保存方式最好选用这一条件，所以可用冷冻干燥法对产品进行进一步提纯和结晶；包装可选用类型青霉素的干燥密封玻璃瓶进行晶体储存，需要注明生产日期和半衰期，但需要完善的是产品需要在4℃条件下保存和运输，使用时必须现配先用，以保证疗效。