高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革教材:生物工程技術(shù)與綜合實(shí)驗(yàn)
定 價(jià):40 元
- 作者:楊洋 編
- 出版時(shí)間:2013/5/1
- ISBN:9787301223598
- 出 版 社:北京大學(xué)出版社
- 中圖法分類:Q81
- 頁(yè)碼:299
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
《高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革教材:生物工程技術(shù)與綜合實(shí)驗(yàn)》共兩篇,上篇為生物工程技術(shù),下篇為生物工程實(shí)驗(yàn)。主要內(nèi)容包括緒論、基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、酶工程、生物反應(yīng)器和實(shí)驗(yàn)等方面的基本操作技術(shù)。應(yīng)用上,包括了醫(yī)藥、能源、食品等,特別是生物能源、纖維素的利用等是目前生物工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。教材突出生物工程實(shí)驗(yàn)的綜合性與創(chuàng)新性,適合作為生物技術(shù)和生物工程專業(yè)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教科書;同時(shí)可供從事相關(guān)專業(yè)的科研技術(shù)人員學(xué)習(xí)和參考。
生物工程綜合實(shí)驗(yàn)是實(shí)現(xiàn)生物工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。在教學(xué)改革中,將零散的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)從理論教學(xué)中脫離出來(lái),設(shè)立一門獨(dú)立的生物工程綜合實(shí)驗(yàn)課;將原來(lái)隸屬于各門理論課的實(shí)驗(yàn)課剝離,重新整合、設(shè)計(jì)成“獨(dú)立”的實(shí)驗(yàn)課程體系,進(jìn)而與理論課程體系并駕齊驅(qū),成為在人才培養(yǎng)目標(biāo)上并重的既緊密聯(lián)系又相對(duì)獨(dú)立的兩個(gè)支柱。經(jīng)過(guò)修訂后的生物工程本科教學(xué)計(jì)劃中,獨(dú)立開設(shè)了一門生物工程綜合實(shí)驗(yàn)課,課程安排在專業(yè)理論教學(xué)結(jié)束后,分兩個(gè)階段進(jìn)行:第一階段在第六學(xué)期末,在學(xué)習(xí)完生物化學(xué)、微生物學(xué)、基因工程、微生物工程原理、生物工業(yè)下游技術(shù)、生物工程設(shè)備等必修課程后,是生物工程專業(yè)本科生集中進(jìn)行的一次生物工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)操作。在這一階段,要求學(xué)生掌握生物工程的基本實(shí)驗(yàn)操作和步驟,鞏固所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)。第二階段在第七學(xué)期中,根據(jù)學(xué)生自主選擇的專業(yè)方向,結(jié)合專業(yè)方向開設(shè)的課程,設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣愛好,結(jié)合后續(xù)教學(xué)環(huán)節(jié),如畢業(yè)設(shè)計(jì)或論文和將來(lái)自己可能的工作方向,選修其中的任何一個(gè)方向或多個(gè)方向。實(shí)驗(yàn)課的課時(shí)安排則集中連續(xù)進(jìn)行,使前一次實(shí)驗(yàn)為后一次實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣,保證實(shí)驗(yàn)的連續(xù)性,從而可得出比較準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容覆蓋了生物操作的上、中、下游的全過(guò)程,包括了好氧發(fā)酵、厭氧發(fā)酵等發(fā)酵類型,以及基因工程、細(xì)胞工程、酶工程和生物制藥等操作技術(shù)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容同時(shí)將過(guò)去簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。
本書分為生物工程技術(shù)(上篇)和生物工程實(shí)驗(yàn)(下篇)兩部分,并對(duì)生物工程實(shí)驗(yàn)中涉及的實(shí)驗(yàn)技術(shù)、反應(yīng)原理、流程安排等問題進(jìn)行了較為詳細(xì)的闡述。全書內(nèi)容豐富,緒論部分對(duì)生物工程學(xué)主要進(jìn)展進(jìn)行了鳥瞰式的敘述;其他章節(jié)的內(nèi)容涉及基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、酶工程、生物反應(yīng)器的技術(shù)理論及實(shí)驗(yàn),還包括生物制藥技術(shù)及生物工程綜合大實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容。本書在介紹不同的實(shí)驗(yàn)技術(shù)時(shí),選取了各學(xué)科中有代表性的實(shí)驗(yàn)方法和研究技術(shù),并結(jié)合科研、教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行了比較和分析;附錄還列出了一些常用試劑、緩沖溶液等的配制方法及一些常用數(shù)據(jù)和縮略語(yǔ)等。全書層次清晰,內(nèi)容安排合理,針對(duì)性和應(yīng)用性強(qiáng)。本書可供生物技術(shù)、生物工程及相關(guān)領(lǐng)域本科生及研究人員進(jìn)行學(xué)習(xí)和參考。
本教材由廣西大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院生物工程系楊洋主編。各部分編寫工作分工如下:生物工程技術(shù)(上篇)第一、第二單元由粟桂嬌編寫,第三單元由閻欲曉、莫柏立編寫,第四單元由莫柏立編寫,第五單元由楊洋編寫;生物工程實(shí)驗(yàn)(下篇)中基因工程實(shí)驗(yàn)(第一單元)由陸堅(jiān)、盧春花編寫,細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)(第二單元)由粟桂嬌編寫,發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)(第三、四單元)由粟桂嬌、閻欲曉、朱萍編寫,酶工程實(shí)驗(yàn)(第五單元)由莫柏立、杜麗琴、蔣承建編寫,生物制藥技術(shù)(第六單元)由盧潔、蒙健宗編寫,生物工程綜合大實(shí)驗(yàn)(第七單元)由粟桂嬌、閻欲曉、杜麗琴編寫。本教材在編寫過(guò)程中,得到了學(xué)校、出版社的大力支持和幫助,謹(jǐn)在此一并表示衷心感謝。
由于編者水平有限,書中定會(huì)存在錯(cuò)誤,敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
上篇 生物工程技術(shù)
緒論
第一單元 基因工程
第一節(jié) 基因工程概述
第二節(jié) 基因工程實(shí)施的四大要素
第三節(jié) 基因工程實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)及操作要點(diǎn)
第二單元 細(xì)胞工程
第一節(jié) 細(xì)胞工程概述
第二節(jié) 細(xì)胞培養(yǎng)的基本原理與技術(shù)
第三節(jié) 植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)
第四節(jié) 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)
第五節(jié) 組織細(xì)胞的培養(yǎng)方法
第三單元 發(fā)酵工程
第一節(jié) 發(fā)酵工程概述
第二節(jié) 菌種與種子擴(kuò)大培養(yǎng)
第三節(jié) 培養(yǎng)基及其制備
第四節(jié) 培養(yǎng)基與設(shè)備滅菌
第五節(jié) 發(fā)酵工藝控制
第六節(jié) 下游加工過(guò)程
第四單元 酶工程
第一節(jié) 酶的性質(zhì)和活力測(cè)定
第二節(jié) 酶的生產(chǎn)和制備
第三節(jié) 酶細(xì)胞和原生質(zhì)體的固定化
第四節(jié) 酶工程研究進(jìn)展
第五單元 生物反應(yīng)器
第一節(jié) 酶反應(yīng)器
第二節(jié) 細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器
第三節(jié) 發(fā)酵設(shè)備
第四節(jié) 生物反應(yīng)器的檢測(cè)及控制
下篇 生物工程實(shí)驗(yàn)
第一單元 基因工程
實(shí)驗(yàn)1 黃單胞菌基因組DNA的提取
實(shí)驗(yàn)2 瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA
實(shí)驗(yàn)3 質(zhì)粒DNA的提取
實(shí)驗(yàn)4 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴(kuò)增DNA片段
實(shí)驗(yàn)5 DNA的限制性內(nèi)切酶酶切
實(shí)驗(yàn)6 重組DNA分子的構(gòu)建
實(shí)驗(yàn)7 化學(xué)轉(zhuǎn)化法感受態(tài)大腸桿菌的制備與轉(zhuǎn)化
實(shí)驗(yàn)8 重組質(zhì)粒DNA的PCR驗(yàn)證
實(shí)驗(yàn)9 核酸分子的轉(zhuǎn)移:Southern印跡和電泳轉(zhuǎn)移
第二單元 細(xì)胞工程
實(shí)驗(yàn)10 細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)
實(shí)驗(yàn)11 植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)
實(shí)驗(yàn)12 家蠶細(xì)胞傳代培養(yǎng)
實(shí)驗(yàn)13 家蠶細(xì)胞融合
實(shí)驗(yàn)14 PEG誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合
第三單元 發(fā)酵工程
實(shí)驗(yàn)15 液體發(fā)酵法生產(chǎn)鏈霉素
實(shí)驗(yàn)16 鹽酸慶大霉素生產(chǎn)全流程實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)17 離子交換法提取谷氨酸實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)18 搖瓶溶氧系數(shù)的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)19 發(fā)酵罐溶氧速率測(cè)定實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)20 面包酵母分批與流加培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)
第四單元 發(fā)酵產(chǎn)品制作
實(shí)驗(yàn)21 淡色啤酒釀制
實(shí)驗(yàn)22 白酒釀制
實(shí)驗(yàn)23 柑橘渣微生物發(fā)酵生產(chǎn)飼料蛋白
實(shí)驗(yàn)24 發(fā)酵法釀制食醋
實(shí)驗(yàn)25 小曲酒餅的制作
實(shí)驗(yàn)26 小曲白酒的制作
實(shí)驗(yàn)27 醬油種曲的制作
實(shí)驗(yàn)28 醬油的制作
實(shí)驗(yàn)29 葡萄酒的制作
實(shí)驗(yàn)30 糯米甜酒的釀制
……
因此,對(duì)流動(dòng)狀態(tài)的分析與研究是反應(yīng)器選型、設(shè)計(jì)和優(yōu)化的基礎(chǔ)。連續(xù)操作具有以下特點(diǎn):①連續(xù)操作有利于過(guò)程的研究與分析;②對(duì)連續(xù)反應(yīng)可進(jìn)行高效的過(guò)程控制;③連續(xù)操作的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定;④生產(chǎn)效率較高;⑤控制穩(wěn)定,操作費(fèi)用也較低;⑥對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)時(shí)同步產(chǎn)生的代謝副產(chǎn)物的生成不能控制;⑦操作周期長(zhǎng),容易受到雜菌污染;⑧需要使用費(fèi)用較高的檢測(cè)手段和控制設(shè)備。
生物反應(yīng)器使用連續(xù)操作的主要目的是利用其產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)效率較高、適合于大批量生產(chǎn)的特點(diǎn)。已成功應(yīng)用的典型例子有:使用氣升式反應(yīng)器的大規(guī)模單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn),固定化葡萄糖異構(gòu)酶催化的高果糖漿的生產(chǎn),對(duì)廢水的生物處理過(guò)程等。
(1)攪拌罐型反應(yīng)器。包括連續(xù)式攪拌罐、多級(jí)連續(xù)攪拌罐、攪拌罐超濾器聯(lián)合裝置、多釜串聯(lián)半連續(xù)操作等。無(wú)論分批式還是連續(xù)式混合罐型的反應(yīng)器,都具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、溫度和pH易控制,能夠處理膠體底物和不溶性底物、催化劑更換方便等優(yōu)點(diǎn)。但是催化劑顆粒容易被攪拌槳葉的剪切力破壞。
。2)固定床型反應(yīng)器。把催化劑填充在固定床(填充床)中的反應(yīng)器叫做固定床型反應(yīng)器。這是一種使用最廣泛的固定化酶反應(yīng)器,具有單位體積的催化劑負(fù)荷量高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易放大、剪切力小、催化效率高等優(yōu)點(diǎn),特別適合于存在底物抑制的催化反應(yīng)。不足的是溫度和pH難于控制,底物和產(chǎn)物會(huì)產(chǎn)生軸向分布,易引起相應(yīng)的酶失活的程度也呈軸向分布,更換催化劑相當(dāng)麻煩,柱內(nèi)壓降大,底物需加壓后才能進(jìn)入。操作方式可以是底物溶液從底部向頂部流動(dòng),也可以是上進(jìn)下出的流動(dòng)方式。這類反應(yīng)器包括填充床、帶循環(huán)的固定床、列管式固定床等。
。3)流化床型反應(yīng)器。流化床型反應(yīng)器是一種裝有較小顆粒的垂直塔式反應(yīng)器,如流化床。底物以一定流速?gòu)南孪蛏狭鬟^(guò),使固定化酶顆粒在流動(dòng)中維持懸浮狀態(tài)并進(jìn)行反應(yīng),這時(shí)的固定化酶顆粒和流體可以被看做是均勻混合的流體。具有傳熱與傳質(zhì)特性好、不堵塞、能處理粉狀底物、壓降較小等優(yōu)點(diǎn),也很適合需要排氣、供氣的反應(yīng)。但它需要較高的流速才能維持粒子的充分流態(tài)化,而且放大較困難。
。4)膜式反應(yīng)器。膜式反應(yīng)器是利用膜的分離功能,使酶或細(xì)胞截留在反應(yīng)器系統(tǒng)中,同時(shí)完成生物反應(yīng)和產(chǎn)物分離過(guò)程的生物反應(yīng)器。膜分離過(guò)程可以達(dá)到以下目的:①增大反應(yīng)速率;②提高反應(yīng)的選擇性和轉(zhuǎn)化率;③截留生物催化劑;④減少總過(guò)程的工藝步驟。根據(jù)膜反應(yīng)器的不同特征,按如下分類:①底物和產(chǎn)物通過(guò)膜的傳質(zhì)推動(dòng)力的不同,可分為壓差推動(dòng)和濃度差推動(dòng)的膜反應(yīng)器;②膜材料的特性不同,可分為微濾膜反應(yīng)器、反滲透膜反應(yīng)器、超濾膜反應(yīng)器和透析膜反應(yīng)器,以及對(duì)稱膜和非對(duì)稱膜反應(yīng)器等;③膜反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)型式不同,可分為全板膜、螺旋卷繞膜、管狀膜及中空纖維膜等反應(yīng)器;④反應(yīng)和分離的耦合方式不同,可分為循環(huán)式和一體式膜反應(yīng)器。
在選擇膜反應(yīng)器時(shí),從過(guò)程經(jīng)濟(jì)的角度而言,一般考慮兩個(gè)重要特性:①膜的選擇性,即將混合物中的組分分離開來(lái)的能力;②膜的效率(生產(chǎn)能力),即在一定操作條件下可達(dá)到的滲透量的通量。
3.半間歇半連續(xù)操作反應(yīng)器
此類反應(yīng)器的主要特征是:反應(yīng)過(guò)程中,反應(yīng)物連續(xù)或間歇加入,產(chǎn)物一次性或間斷性排出。半連續(xù)操作既有間歇操作的非穩(wěn)態(tài)的分批特性,也有連續(xù)操作的連續(xù)加料與出料的特性。
……