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第一章 绪论1

第一节 生物技术的定义和性质1

第二节 生物技术的发展及应用概况2

一、经验生物技术时期(从人类出现到19世纪中期)2

二、近代生物技术建立时期(19世纪50年代至20世纪40年代)3

三、近代生物技术的全盛时期(20世纪40年代初到20世纪70年代末)5

四、现代生物技术建立和发展时期(从20世纪70年代末开始)11

第三节 生物技术的发展趋势17

第四节 有关生物技术的参考书目22

一、生物技术综合性参考书22

二、生物技术中有关生物学基础和工艺类性质的参考书23

三、与生物技术相关的工程技术方面的参考书26

四、有关生物技术的工具书27

第二章 微生物代谢及其调节28

第一节 微生物初级代谢28

一、葡萄糖代谢28

二、多糖和单糖的利用31

三、脂肪酸、脂烃和芳香烃的氧化33

四、氮的循环和氨基酸的降解34

五、硫代谢35

六、核苷酸的降解和有机磷的代谢36

七、聚合物的氧化37

第二节 代谢调节与协调39

一、遗传控制39

二、酶活性的调节39

三、酶合成的调节41

第三节 代谢系统的分子控制机制45

一、作为调节性组分的σ因子46

二、DNA结合蛋白：激活剂与阻遏物46

三、二元调节系统46

四、RNA水平的调节机制：衰减器模型47

第四节 微生物次级代谢48

一、微生物次级代谢的特性48

二、前体50

三、次级代谢物的生物合成56

参考文献59

第三章 基因工程61

第一节 概述61

一、基因工程的基本概念61

二、基因工程的发展历史63

三、基因工程的研究意义64

第二节 用于DNA重组的工具酶66

一、限制性核酸内切酶67

二、T4-DNA连接酶68

三、其他用于DNA重组的工具酶69

第三节 分子克隆的载体系统71

一、质粒载体71

二、入噬菌体DNA载体74

三、考斯质粒载体75

四、M13噬菌体DNA载体77

第四节 基因重组克隆的单元操作78

一、DNA的体外重组78

二、重组分子的转化与扩增81

三、转化子和重组子的筛选与鉴定83

第五节 目的基因的克隆87

一、鸟枪法87

二、cDNA法88

三、PCR法89

四、合成法91

五、基因文库的构建92

第六节 外源基因的高效表达94

一、提高外源基因的剂量95

二、强化外源基因的转录96

二、强化外源基因的转译97

四、促进表达产物的分泌98

五、阻断表达产物的降解99

六、提高重组子的稳定性100

第七节 重组微生物的构建与应用101

一、利用重组大肠杆菌生产人胰岛素101

二、利用重组大肠杆菌生产人生长激素103

三、利用重组大肠杆菌生产人干扰素105

四、利用重组酵母菌生产乙肝疫苗106

五、利用基因转化技术改良抗生素生产菌107

第八节 高等植物基因工程107

一、高等植物的载体转化系统107

二、利用植物转基因技术研究基因的表达与调控110

三、利用转基因植物生产重组异源蛋白110

四、转基因技术在植物品种改良中的应用111

第九节 高等动物基因工程113

一、转基因导入动物体内的方法113

二、利用动物转基因技术研究基因的表达与功能115

三、转基因技术在动物遗传性状改良中的应用116

四、利用转基因动物从产生物大分子117

第十节 第二代基因工程118

一、蛋自质工程的基本概念118

二、基因的定向诱变118

三、蛋白质工程的设计思想122

第四章 代谢工程124

第一节 概述124

第二节 代谢工程应用实例125

一、扩展菌种的生产特性125

二、提高溶解氧的利用效率126

三、改变对营养的要求127

四、代谢流方向的改变127

五、改变酶反应的调节129

六、解除中间代谢物供应的限制130

七、其他方面的应用130

第三节 代谢网络的特性130

一、代谢控制分析130

二、代谢网络的刚性134

第四节 代谢流分布的估计138

一、反应动力学模型法138

二、物料平衡法143

三、信号流程图法147

第五节 反向代谢工程149

一、透明颤菌血红蛋白(VHb)150

二、动物细胞的细胞周期控制151

三、反向遗传学151

参考文献151

第五章 生物反应器155

第一节 概述155

一、生物反应器的衡算方程155

二、生物反应器的基本类型155

第二节 工业用生物反应器158

一、机械搅拌式反应器158

二、气升式反应器165

三、其他型式的生物反应器169

第三节 生物反应器的连续操作模式174

一、不带循环的单罐连续操作174

二、带循环的连续培养176

三、流加培养177

四、连续培养中的动态学178

第四节 生物反应器的放大183

一、相似性183

二、放大准则184

参考文献185

第六章 微生物培养技术原理187

第一节 种子的制备187

一、生产种子的重要性与要求187

二、影响种子质量的因素187

第二节 培养(发酵)工艺188

一、分批(间歇)培养(发酵)188

二、补料(流加)-分批培养(发酵)192

三、半连续培养(发酵)195

四、连续培养(发酵)195

第三节 影响培养(发酵)的各种因素及其控制200

一、培养基201

二、灭菌情况204

三、种子质量204

四、温度对发酵的影响205

五、pH的影响208

六、溶氧的影响208

七、二氧化碳的影响209

八、比生长速率的影响与控制209

第四节 过程计算机监控211

一、设定参数212

二、状态参数212

三、间接参数213

四、离线发酵分析214

五、在线发酵仪器的研究进展215

六、计算机在发酵监控方面的应用215

七、生物过程的建模215

八、发酵过程估算技术216

参考文献217

第七章 基因重组菌培养220

第一节 基因重组菌的稳定性220

一、培养过程中重组菌稳定性对群体组成变化的影响220

二、培养条件对稳定性的影响222

第二节 影响外源基因表达的因素225

一、培养基226

二、比生长速率227

三、培养条件228

四、外源基因表达的诱导强度228

五、代谢副产物的影响229

第三节 发酵过程的优化和控制229

一、高密度培养229

二、代谢副产物生成的防止230

三、发酵过程的控制233

四、展望235

参考文献236

第八章 生物催化技术239

第一节 概述239

第二节 生物催化剂的筛选和制备241

一、生物催化剂的筛选与改良241

二、生物催化剂的发酵和下游加工247

三、生物催化剂的固定化249

第三节 生物催化剂的性能及其表征251

一、酶催化的动力学与机理251

二、生物催化剂的稳定性与稳定化255

三、固定化对酶动力学和性质的影响257

第四节 非常规介质中的生物催化257

一、几种典型的非水介质系统257

二、非水溶剂的选择原则261

三、有机相酶催化的新特性262

第五节 生物催化剂的应用263

一、酶作为最终产品的应用263

二、酶作为加工助剂的应用265

三、酶在食品与饮料生产中的应用266

四、酶作为工业催化剂的应用267

参考文献270

第九章 植物细胞培养273

第一节 植物细胞培养发展历史273

第二节 植物细胞培养特性与基本培养技术273

一、植物细胞培养特性273

二、基本培养技术274

第三节 快速繁殖275

第四节 植物细胞遗传、生理、生化和病毒方面的研究275

第五节 有用代谢物的生产277

一、为何要用植物细胞培养技术277

二、产品研究开发现状278

三、育种279

四、影响因子280

第六节 大量培养技术287

一、生物反应器的选型、设计与开发287

二、反应器操作条件288

三、过程开发与反应器操作策略291

第七节 小结和展望293

参考文献293

第十章 动物细胞培养299

第一节 概述299

一、动物细胞培养的发展历史299

三、通过动物细胞培养得到的产品300

第二节 细胞培养物的特性301

一、细胞的贴壁依赖性生长301

二、细胞培养物302

三、细胞的生长和死亡303

四、常用细胞系305

第三节 培养基和添加剂306

一、培养基的物理性质306

二、细胞培养基的基本组成307

三、血清309

四、无血清和无蛋白培养基311

第四节 细胞培养的基本方法313

一、动物细胞培养基本工艺313

二、维持培养和放大培养314

三、细胞计数316

四、细胞保存316

第五节 细胞培养用生物反应器317

一、动物细胞培养用生物反应器的型式317

二、细胞培养生物反应器的控制系统321

三、生物反应器中的细胞培养模式322

第六节 动物细胞的代谢324

一、葡萄糖的代谢325

三、谷氨酰胺的代谢326

三、其他氨基酸的代谢328

四、代谢流分析328

第七节 组织工程329

一、体外重建人体组织的培养329

二、组织工程的研究进展331

第八节 杂交瘤技术332

一、细胞融合用的细胞332

二、细胞融合333

三、杂交瘤细胞的选择性培养和克隆333

参考文献335

第十一章 海洋生化工程及其在海水养殖中的应用337

第一节 海洋生化工程概论337

一、海洋生物资源开发的重要性337

二、我国海洋生物技术发展的若干分析339

三、海洋生化工程这一交叉学科的产生背景340

四、海洋生化工程定义和研究范畴340

五、海洋生化工程特点分析341

第二节 海洋生化工程在藻类生物技术开发中的应用343

一、海洋生化工程在大型海藻生物技术中的应用343

二、海洋生化工程在微藻生物技术中的应用343

第三节 海洋生化工程在海珍品工厂化养殖中的应用351

一、海珍品工厂化养殖现状及存在问题351

二、海珍品循环水式工厂化养殖系统中的海洋生化工程问题分析352

三、海水工厂化养殖系统中的在线检测与计算机控制353

参考文献356

第十二章 生物技术产品的分离和纯化359

第一节 概述359

第二节 细胞破碎和固液分离361

一、细胞破碎技术361

二、固液分离364

第三节 包涵体产物的分离367

一、包涵体的分离和变性溶解368

二、变性蛋白的纯化和复性技术369

第四节 液-液萃取370

一、溶剂萃取370

二、双水相萃取373

三、反胶束萃取374

四、超临界萃取375

第五节 沉淀376

一、盐析沉淀376

二、等电点沉淀377

三、溶析沉淀378

第六节 膜分离378

一、膜分离技术概述378

二、超滤380

三、微滤384

第七节 层析385

一、层析分离基本原理387

二、层析过程390

二、离子交换层析393

四、疏水作用层析397

五、亲和层析399

六、固定化金属离子亲和层析406

七、凝胶过滤层析409

参考文献412