本書將生物工程所涉及的五大工程,即發(fā)酵工程、細胞工程、基因工程、酶工程和生物反應(yīng)器工程等相關(guān)內(nèi)容進行有機融合和精心編撰,從生物工程學(xué)科的重要理論基礎(chǔ)入手,*后例舉了該學(xué)科的前沿內(nèi)容。全書內(nèi)容共分為八章:第1章緒論,第2章微生物與發(fā)酵工程,第3章細胞工程,第4章基因工程,第5章酶與酶工程,第6章生物反應(yīng)工程,第7章生物工程設(shè)備,第8章生物工程學(xué)科前沿。本書體系新穎、內(nèi)容全面、語言通順、簡明、理論與應(yīng)用并重。
★本書可作為高等學(xué)校工科生物工程相關(guān)專業(yè)的教材或教學(xué)參考書,也可作為工科非生物專業(yè)普及生物工程基礎(chǔ)知識的教學(xué)參考書。
張晶,女,遼寧石油化工大學(xué)化學(xué)化工與環(huán)境學(xué)部生物工程系教授、碩士研究生導(dǎo)師。
主要研究方向:生物資源開發(fā)、生物制劑的研發(fā)、環(huán)境影響評價、污染物處理及資源化。
主講本科課程:微生物學(xué)、環(huán)境工程微生物學(xué)、工業(yè)微生物育種學(xué)、免疫學(xué)、生物工藝學(xué)、環(huán)境影響評價、生物化學(xué)等。2011年被評為校名師。
主講研究生課程:發(fā)酵工程、生物制藥工程。指導(dǎo)的碩士研究生王晨瑜所撰寫的畢業(yè)論文《龍膽多糖的制備及生物活性分析》,獲遼寧省優(yōu)秀碩士學(xué)位論文。
近年來主持及參加國家級、省級和市級科研項目15項,1項通過省級鑒定,5項通過市級鑒定,其中2項獲遼寧省科技進步二等獎,1項獲撫順市科技進步一等獎,2項獲撫順市科技進步二等獎,主持市科委項目3項,主編教材一部《水處理生物學(xué)》,申請發(fā)明專利1項《一種利用啤酒廢酵母制造富含有益金屬元素酵母粉的方法,發(fā)表論文30余篇.
1緒論(1)
1.1生物工程的概念及特點(1)
1.2生物工程的研究內(nèi)容(2)
1.2.1發(fā)酵工程(2)
1.2.2細胞工程(3)
1.2.3基因工程(4)
1.2.4酶工程(6)
1.2.5生物反應(yīng)工程(7)
2微生物與發(fā)酵工程(9)
2.1微生物概述(9)
2.1.1什么是微生物(9)
2.1.2微生物的特性(9)
2.1.3微生物按結(jié)構(gòu)特征的分類(11)
2.2微生物的培養(yǎng)條件與培養(yǎng)基(11)
2.2.1微生物的培養(yǎng)條件(11)
2.2.2培養(yǎng)基(15)
2.3常見的工業(yè)微生物(19)
2.3.1細菌(19)
2.3.2放線菌(20)
2.3.3真菌(21)
2.4微生物常見的發(fā)酵過程(26)
2.4.1分批發(fā)酵(26)
2.4.2補料-分批發(fā)酵(28)
2.4.3半連續(xù)發(fā)酵(28)
2.4.4連續(xù)發(fā)酵(28)
2.5發(fā)酵條件的影響及其控制(29)
2.5.1培養(yǎng)基對發(fā)酵的影響及其控制(29)
2.5.2培養(yǎng)基的滅菌情況對發(fā)酵的影響(30)
2.5.3種子的培養(yǎng)對發(fā)酵的影響(30)
2.5.4溫度對發(fā)酵的影響(31)
2.5.5pH對發(fā)酵的影響(32)
2.5.6溶解氧對發(fā)酵的影響(33)
2.5.7發(fā)酵終點的判斷(34)
參考文獻(35)
3細胞工程(36)
3.1細胞工程簡介(36)
3.1.1細胞工程發(fā)展簡史(36)
3.1.2細胞工程主要應(yīng)用(38)
3.2植物細胞培養(yǎng)技術(shù)(38)
3.2.1植物細胞的培養(yǎng)條件(39)
3.2.2植物細胞的懸浮培養(yǎng)(39)
3.2.3植物細胞或原生質(zhì)體的固定化培養(yǎng)(45)
3.2.4植物細胞培養(yǎng)與次級代謝產(chǎn)物制備(46)
3.3植物組織培養(yǎng)技術(shù)(48)
3.3.1植物組織的培養(yǎng)方式(49)
3.3.2植物組織培養(yǎng)的問題分析(51)
3.3.3植物組織培養(yǎng)與次級代謝產(chǎn)物制備(52)
3.4動物細胞培養(yǎng)技術(shù)(54)
3.4.1動物細胞的培養(yǎng)條件(54)
3.4.2動物細胞的原代與傳代培養(yǎng)(57)
3.4.3動物細胞的培養(yǎng)方式(61)
3.4.4動物細胞的凍存和復(fù)蘇(63)
3.4.5動物細胞生物制藥(65)
3.5細胞工程操作技術(shù)(69)
3.5.1細胞融合(69)
3.5.2細胞核移植(72)
3.5.3染色體工程(75)
3.5.4胚胎工程(79)
參考文獻(82)
4基 因 工 程(83)
4.1基因工程概述(83)
4.1.1基因工程的概念(83)
4.1.2基因工程的發(fā)展簡史(83)
4.1.3基因工程的研究內(nèi)容(87)
4.1.4基因工程的研究意義(87)
4.2基因工程的工具酶(88)
4.2.1限制性核酸內(nèi)切酶(88)
4.2.2DNA連接酶(93)
4.2.3DNA聚合酶(95)
4.2.4修飾酶類(97)
4.3基因工程的載體(99)
4.3.1質(zhì)?寺≥d體(100)
4.3.2噬菌體載體(102)
4.3.3柯斯質(zhì)粒載體(103)
4.3.4YAC載體(103)
4.4DNA重組技術(shù)的基本過程(104)
4.4.1目的基因的制取(105)
4.4.2目的基因與載體DNA的連接(107)
4.4.3DNA重組體導(dǎo)入受體細胞(109)
4.4.4重組體的篩選(111)
4.5基因工程的技術(shù)及應(yīng)用(114)
4.5.1外源基因在大腸桿菌中的表達(114)
4.5.2外源基因在酵母中的表達(116)
4.5.3轉(zhuǎn)基因動物(119)
4.5.4轉(zhuǎn)基因植物(122)
4.5.5基因治療(124)
參考文獻(126)
5酶與酶工程(127)
5.1酶工程概述(127)
5.1.1酶與酶工程的概念(127)
5.1.2酶的分類、命名和結(jié)構(gòu)特征(127)
5.1.3酶的活力和活力單位(129)
5.2酶 的 生 產(chǎn)(130)
5.2.1動植物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶(130)
5.2.2微生物發(fā)酵產(chǎn)酶(134)
5.2.3提高酶產(chǎn)量的方法(137)
5.3酶的分離純化(138)
5.3.1酶分離純化的一般程序(138)
5.3.2酶分離提取的條件(139)
5.3.3酶溶液的制備(139)
5.3.4酶的分離純化(140)
5.3.5酶的結(jié)晶(143)
5.3.6酶的制劑與保存(144)
5.4酶的固定化(145)
5.4.1固定化酶概述(145)
5.4.2酶的固定化方法(146)
5.4.3固定化酶的形態(tài)和性質(zhì)(148)
5.5酶的分子修飾(149)
5.5.1酶的化學(xué)修飾(149)
5.5.2酶的物理修飾(152)
5.6酶的應(yīng)用(152)
5.6.1酶在輕工領(lǐng)域的應(yīng)用(152)
5.6.2酶在食品領(lǐng)域的應(yīng)用(154)
5.6.3酶在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用(154)
5.6.4酶在環(huán)境污染治理領(lǐng)域的應(yīng)用(157)
5.6.5酶在能源開發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用(158)
參考文獻(160)
6生物反應(yīng)工程(161)
6.1酶催化反應(yīng)動力學(xué)(161)
6.1.1均相酶催化反應(yīng)動力學(xué)(161)
6.1.2抑制作用的酶催化反應(yīng)動力學(xué)(167)
6.1.3固定化酶催化反應(yīng)動力學(xué)(172)
6.1.4影響酶催化活性的因素(175)
6.2細胞生長反應(yīng)動力學(xué)(178)
6.2.1細胞反應(yīng)過程計量學(xué)(179)
6.2.2細胞生長動力學(xué)的非結(jié)構(gòu)模型(182)
6.2.3底物消耗與產(chǎn)物生成動力學(xué)(189)
6.2.4細胞反應(yīng)動力學(xué)的結(jié)構(gòu)模型(194)
6.3生物反應(yīng)器的操作模型(196)
6.3.1反應(yīng)器操作基礎(chǔ)(197)
6.3.2分批式操作(197)
6.3.3流加式操作(200)
6.3.4連續(xù)式操作(201)
6.4生物反應(yīng)器的傳遞過程(205)
6.4.1生物反應(yīng)體系的流變學(xué)特性(205)
6.4.2生物反應(yīng)器的傳遞過程(209)
6.4.3體積傳質(zhì)系數(shù)的測定及其影響因素(212)
6.4.4溶氧方程與溶氧速率的調(diào)節(jié)(219)
參考文獻(219)
7生物工程常見基礎(chǔ)設(shè)備(220)
7.1滅菌除菌設(shè)備(220)
7.1.1連消塔(220)
7.1.2維持罐(222)
7.1.3空氣過濾器(222)
7.2分離提純設(shè)備(225)
7.2.1精餾裝置(226)
7.2.2萃取裝置(229)
7.2.3蒸發(fā)裝置(233)
7.2.4干燥裝置(238)
7.2.5過濾裝置(242)
7.2.6離心裝置(244)
7.3微生物發(fā)酵設(shè)備(246)
7.3.1通風發(fā)酵設(shè)備(247)
7.3.2嫌氣發(fā)酵設(shè)備(252)
7.4酶生物反應(yīng)器(259)
7.4.1攪拌罐式反應(yīng)器(259)
7.4.2填充床式反應(yīng)器(260)
7.4.3流化床式反應(yīng)器(261)
7.4.4鼓泡式反應(yīng)器(262)
7.4.5膜式反應(yīng)器(262)
參考文獻(263)
8生物工程學(xué)科前沿(264)
8.1生物降解塑料及其生物降解(264)
8.1.1生物降解塑料(264)
8.1.2塑料降解概述(264)
8.1.3脂肪族聚酯的生物降解(265)
8.1.4可再生資源合成塑料的生物降解(267)
8.1.5共混聚合物塑料的生物降解(268)
8.1.6熱固性塑料的生物降解(269)
8.1.7總結(jié)與展望(269)
8.2生物質(zhì)能概述(270)
8.2.1生物質(zhì)能簡介(270)
8.2.2生物質(zhì)能利用的主要技術(shù)(270)
8.2.3幾種重要的生物質(zhì)能(271)
8.2.4生物質(zhì)能展望(276)
8.3天然生物活性物質(zhì)開發(fā)(277)
8.3.1生物活性物質(zhì)簡介(277)
8.3.2多糖類天然活性物質(zhì)的開發(fā)(277)
8.3.3黃酮類化合物的開發(fā)(278)
8.4干細胞與組織工程(285)
8.4.1干細胞(285)
8.4.2胚胎干細胞(285)
8.4.3成體干細胞(287)
8.4.4組織工程(289)
8.5酶制劑在食品工業(yè)的應(yīng)用(292)
8.5.1食品酶在食品生產(chǎn)中的應(yīng)用 (292)
8.5.2酶技術(shù)在食品安全檢測中的應(yīng)用(297)
8.6生物芯片技術(shù)(298)
8.6.1生物芯片的分類 (298)
8.6.2生物芯片技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 (299)
8.6.3生物芯片技術(shù)的發(fā)展趨勢(302)
8.7生物制藥(303)
8.7.1生物藥物的定義(303)
8.7.2生物藥物的特性(303)
8.7.3生物藥物的分類(304)
8.7.4生物藥物的發(fā)展過程(306)
8.7.5生物藥物研究的新進展(306)
8.8油藏極端環(huán)境石油烴厭氧生物降解產(chǎn)甲烷(308)
8.8.1油藏石油烴降解過程內(nèi)源微生物種類及功能(309)
8.8.2油藏條件對微生物的影響(313)
8.8.3降解產(chǎn)生中間代謝產(chǎn)物及終產(chǎn)物(314)
8.8.4殘余油生物氣化研究現(xiàn)狀(315)
參考文獻(316)