生物工程原理与技术

目录
序
前言
第一部分 原理篇
第1章 绪论
1.1 生物工程的定义
1.2 生物工程的发展历程
1.2.1 第一代生物工程
1.2.2 第二代(近代)生物工程
1.2.3 第三代(现代)生物工程
1.3 生物工程的主要研究内容
1.3.1 发酵工程
1.3.2 酶工程
1.3.3 细胞工程
1.3.4 基因工程
1.3.5 蛋白质工程
1.3.6 生物化学工程
1.4 生物工程的应用
1.4.1 农业生物技术
1.4.2 食品生物技术
1.4.3 医药生物技术
1.4.4 能源生物技术
1.4.5 生物材料技术
1.4.6 环境生物技术
1.4.7 海洋生物技术
1.5 生物工程的相关新兴技术
1.5.1 生物信息学
1.5.2 生物芯片
1.6 生物工程的发展趋势
第2章 发酵工程
2.1 前言
2.1.1 什么是发酵
2.1.2 发酵技术发展历程
2.1.3 发酵工程的定义与特点
2.1.4 发酵工业产品
2.2 发酵机制
2.2.1 天冬氨酸族氨基酸生物的合成途径
2.2.2 大肠杆菌生物合成天冬氨酸族氨基酸及调节机制
2.2.3 黄色短杆菌生物合成赖氨酸及调节机制
2.2.4 黄色短杆菌生物合成赖氨酸调节机制的改造
2.3 发酵工艺
2.3.1 发酵工艺的操作类型
2.3.2 发酵培养基及其选择
2.3.3 发酵对氧的需求和供给
2.3.4 种子培养
2.3.5 发酵工艺的控制
2.3.6 培养基灭菌
思考题
主要参考文献
第3章 酶工程
3.1 酶学的基础知识
3.1.1 酶是生物催化剂
3.1.2 酶的分类和命名
3.1.3 酶的作用原理
3.2 酶的生物合成法生产和酶的应用
3.2.1 酶的生物合成法生产
3.2.2 微生物发酵产酶
3.2.3 动植物细胞培养产酶
3.2.4 酶的分离纯化
3.2.5 酶制剂的应用
3.3 酶与细胞的固定化
3.3.1 酶与细胞的固定化方法
3.3.2 固定化酶和细胞的表征
3.3.3 固定化酶和细胞的性质
3.3.4 固定化酶和细胞的应用
3.4 酶反应动力学与酶反应器
3.4.1 酶反应动力学
3.4.2 固定化酶反应动力学
3.4.3 酶反应器类型
3.4.4 酶反应器的设计和选型
3.5 酶的化学修饰
3.5.1 酶化学修饰的类型
3.5.2 酶化学修饰的应用
3.6 非水介质中的酶催化
3.6.1 有机介质中酶催化的影响因素
3.6.2 有机介质中酶催化的特性及调控
3.6.3 有机介质中酶催化的应用
3.6.4 超临界流体中的酶催化
3.7 酶分子的定向改造和进化
3.7.1 定点突变
3.7.2 酶的体外定向进化
3.7.3 酶体外定向进化的应用
3.8 杂交酶
3.8.1 杂交酶的构建方法
3.8.2 杂交酶的应用
3.9 核酶
3.9.1 核酶／脱氧核酶的体外选择
3.9.2 核酶／脱氧核酶的应用
3.10 酶的人工合成和模拟
3.10.1 酶的人工合成和模拟的策略和方法
3.10.2 人工模拟酶的现状和展望
3.11 抗体酶
3.11.1 抗体酶概述
3.11.2 抗体酶的制备
3.11.3 抗体酶的应用前景
3.11.4 抗体酶的研究进展
3.12 酶标药物和端粒酶
3.12.1 酶标药物
3.12.2 端粒酶
思考题
主要参考文献
第4章 细胞工程
4.1 前言
4.1.1 细胞工程的定义
4.1.2 细胞工程的发展历史
4.1.3 细胞工程的主要研究内容
4.2 细胞工程技术
4.2.1 植物组织培养
4.2.2 植物细胞培养
4.2.3 动物细胞培养
4.2.4 干细胞与组织工程
4.2.5 细胞融合
4.2.6 染色体工程
4.2.7 胚胎工程
4.2.8 体细胞克隆
思考题
主要参考文献
第5章 基因工程
5.1 前言
5.2 基因工程的含义及其发展历史
5.2.1 基因工程的含义
5.2.2 基因工程的发展历史
5.3 基因工程的遗传学基础
5.3.1 原核和真核宿主表达系统
5.3.2 DNA的复制、RaNA的转录和蛋白质的翻译
5.3.3 基因操作所涉及的主要工具酶
5.4 基因操作的主要过程及相关技术
5.4.1 目的基因的获得
5.4.2 载体系统
5.4.3 目的基因和载体的连接
5.4.4 外源遗传物质向宿主的引入
5.4.5 克隆及其产物的鉴定
5.5 重组人胰岛素在大肠杆菌中的表达
思考题
主要参考文献
第6章 蛋白质工程
6.1 绪论
6.1.1 蛋白质生物功能的多样性
6.1.2 蛋白质合成与蛋白质工程
6.2 蛋白质分子的结构基础
6.2.1 蛋白质的一级结构
6.2.2 蛋白质的二级结构
6.2.3 蛋白质的三级、超二级和四级结构
6.3 蛋白质的折叠和表达
6.3.1 蛋白质的折叠
6.3.2 蛋白质在大肠杆菌中的表达
6.4 蛋白质的分子设计和改造
6.4.1 蛋白质结构与功能的预测分析
6.4.2 蛋白质分子设计
6.5 蛋白质工程中的定点突变
6.6 融合蛋白的构建
6.7 蛋白质工程的应用
6.7.1 医用蛋白质工程
6.7.2 工业用酶的蛋白质工程
6.7.3 病毒疫苗的蛋白质工程
6.7.4 抗体的蛋白质工程
6.7.5 分子生物学基础研究及其他
思考题
主要参考文献
第7章 生物分离工程
7.1 目标产物捕获
7.1.1 原料液的预处理
7.1.2 细胞破碎
7.1.3 蛋白质的复性
7.1.4 目标产物的初步纯化
7.1.5 膨胀床吸附层析技术
7.2 高度纯化和精制阶段
7.2.1 凝胶过滤层析
7.2.2 离子交换柱层析
7.2.3 反相层析和疏水作用层析
7.2.4 亲和层析
7.2.5 其他类型的层析
7.3 分离工艺的建立
思考题
主要参考文献
第二部分 技术篇
第8章 生物信息学技术
8.1 生物信息学概览
8.1.1 什么是生物信息学
8.1.2 研究内容
8.1.3 计算机在生物信息学中的作用
8.1.4 生物信息学和Internet
8.1.5 万维网
8.1.6 生物信息学站点
8.2 数据库检索
8.2.1 Entrez以及NCBI数据库
8.2.2 PubMed
8.2.3 GenBank
8.2.4 通过Entrez检索NCBI数据库示例
8.2.5 PubMed文献检索
8.2.6 GenBank序列检索
8.3 序列存储与序列文件格式
8.3.1 序列存储
8.3.2 RAW序列格式
8.3.3 FASTA序列格式
8.3.4 GenBank序列文件
8.3.5 多序列比对文件格式
8.3.6 PDB结构文件格式
8.3.7 序列格式转换
8.3.8 软件以及网站
8.4 BLAST及多序列比对
8.4.1 BLAST简介
8.4.2 通过WWW服务执行BLAST搜索
8.4.3 Clustal多序列比对
8.5 测序及大规模基因组分析
8.5.1 基因组计划
8.5.2 基因组测序策略
8.5.3 测序质量控制
8.5.4 单步测序
8.5.5 基因注释
8.5.6 基因注释工具和资源
8.6 蛋白质序列分析和结构预测
8.6.1 基于氨基酸组成的蛋白质识别
8.6.2 蛋白质结构数据的获得和浏览
8.6.3 为何预测蛋白质结构
8.6.4 何谓蛋白质结构预测
8.6.5 通过比较建模预测蛋白质结构
思考题
主要参考文献
第9章 生物芯片技术
9.1 生物芯片技术概述
9.1.1 生物芯片和生物芯片技术的概念
9.1.2 生物芯片技术的发展背景
9.2 生物芯片的主要类型
9.2.1 DNA芯片
9.2.2 蛋白质芯片
9.2.3 细胞芯片
9.2.4 组织芯片
9.2.5 小分子化合物微阵列芯片
9.3 生物芯片技术的基本方法和流程
9.3.1 芯片微阵列的制备
9.3.2 待检测样品的制备和标记
9.3.3 反应
9.3.4 荧光信号的检测和数据分析
9.4 生物芯片技术的新发展
9.5 生物芯片的应用
9.5.1 生物芯片在分子生物学研究中的应用
9.5.2 生物芯片的实际应用
9.6 生物芯片研究的展望
思考题
主要参考文献
第10章 能源生物技术
10.1 生物制氢
10.1.1 微生物氢代谢与微生物氢酶
10.1.2 生物质发酵制氢
10.1.3 光合生物制氢
10.1.4 生物制氢展望
10.2 生物质制沼气
10.2.1 产沼气微生物与机制
10.2.2 产沼气反应器
10.2.3 生物质制沼气工艺与应用
10.2.4 生物质制沼气展望
10.3 生物质制燃料酒精
10.3.1 燃料酒精生产的微生物及原理
10.3.2 燃料酒精的生产工艺
10.3.3 燃料酒精应用展望
思考题
主要参考文献
第11章 生物材料技术
11.1 生物材料技术总论
11.1.1 生物医用材料的定义
11.1.2 人体生理环境概述
11.1.3 材料的生物相容性及评价方法
11.1.4 生物材料分类
11.2 生物金属材料技术
11.2.1 不锈钢
11.2.2 钴合金
11.2.3 钛及钛合金
11.2.4 金、银、铂、钽、铌、锆合金
11.2.5 形状记忆合金
11.2.6 生物金属材料的进展
11.3 生物无机材料技术
11.3.1 生物惰性无机材料
11.3.2 生物活性无机材料
11.3.3 生物可降解无机材料
11.3.4 生物无机材料的进展
11.4 生物高分子材料技术
11.4.1 非生物可降解高分子材料
11.4.2 生物可降解高分子材料
11.4.3 生物高分子材料的进展
11.5 生物复合材料技术
11.5.1 生物医用复合材料的界面与复合准则
11.5.2 生物无机与无机复合材料
11.5.3 生物无机与有机高分子复合材料
11.5.4 生物无机与金属复合材料
11.6 组织工程与生物材料技术
11.6.1 组织工程与生物材料的关系
11.6.2 细胞与生物材料间的相互作用
11.6.3 细胞载体材料与结构
11.7 其他生物材料技术
11.7.1 仿生材料技术
11.7.2 环境材料技术
思考题
主要参考文献
第12章 食品生物技术
12.1 生物技术与食品原材料及资源开发
12.1.1 动物性食品原料改良
12.1.2 植物性食品原料改良及资源开发
12.1.3 微生物菌种改良及资源开发
12.1.4 生物技术与食品添加剂开发
12.1.5 转基因食品的安全性
12.2 生物技术与食品加工
12.2.1 生物技术在乳和乳酪生产中的应用
12.2.2 肉制品工业中的生物技术
12.2.3 焙烤工业与酶
12.2.4 生物技术在饮料和果汁生产中的应用
12.2.5 酶在淀粉和糖工业中的应用
12.2.6 油脂加工中的酶技术
12.3 生物传感器
12.3.1 生物传感器的定义与分类
12.3.2 生物传感器的制造技术
12.4 生物传感器检测食品感官特性
12.4.1 食品鲜度的测定
12.4.2 食品滋味及熟度的测定
12.5 生物传感器分析食品成分
12.5.1 食品中糖类的测定
12.5.2 食品中氨基酸类的测定
12.5.3 食品中有机酸的测定
12.5.4 食品中维生素的测定
12.5.5 生物传感器与食品卫生检测
12.6 生物技术与食品保藏
12.6.1 生物代谢过程与农产品保鲜
12.6.2 利用发酵技术保藏食品
12.6.3 生物保鲜技术应用于食品保藏
思考题
主要参考文献
第13章 生物制药技术
13.1 生物药物与生物制药
13.2 微生物制药
13.2.1 微生物药物
13.2.2 微生物制药
13.3 基因工程药物
13.3.1 特点
13.3.2 基因工程药物生产的基本过程与关键技术
13.3.3 基因工程药物举例
13.4 转基因动植物制药
13.4.1 转基因动物制药
13.4.2 转基因植物制药
13.5 细胞工程药物
13.6 新型生物药物
13.6.1 核酸疫苗
13.6.2 反义药物
13.6.3 基因工程抗体
思考题
主要参考文献
第14章 农业生物技术
14.1 生物农药
14.1.1 微生物杀虫剂
14.1.2 其他生物杀虫剂
14.1.3 农用抗生素
14.2 生物固氮与微生物肥料
14.2.1 共生固氮细菌
14.2.2 联合固氮细菌
14.2.3 其他固氮微生物
14.3 微生物与植物的相互作用
14.3.1 细菌诱导的植物系统抗性
14.3.2 可提高植物抗病性的真菌和病毒
14.3.3 细菌的促生长作用
14.3.4 微生物的群体感应与信号分子
14.4 农作物生物技术
14.4.1 原生质体融合技术
14.4.2 多倍体技术
14.4.3 组织培养技术与优良植物快速繁殖技术
14.4.4 作物基因工程
思考题
主要参考文献
第15章 环境生物技术
15.1 前言
15.2 废水生物处理技术
15.2.1 好氧废水生物处理技术
15.2.2 厌氧废水生物处理技术
15.2.3 现代生物废水脱磷脱氮技术
15.3 生物修复
15.3.1 生物修复的概念和现状
15.3.2 水体污染的生物修复
15.3.3 土壤污染的生物修复
15.3.4 展望
15.4 环境生物检测
15.4.1 生物监测的原理和特点
15.4.2 传统生物监测
15.4.3 现代生物监测技术
思考题
主要参考文献
第16章 海洋生物技术
16.1 定义与发展历史
16.2 研究与应用领域
16.2.1 海水养殖生物技术
16.2.2 海洋天然产物
16.2.3 海洋生物材料
16.3 海洋生物技术应用
16.3.1 海洋基因工程
16.3.2 海洋细胞工程
16.3.3 海洋酶工程
16.3.4 海洋微生物工程
16.3.5 海洋生物制品举例
思考题
主要参考文献