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1 绪论1

1.1 生物工程的概念及特点1

1.2 生物工程的研究内容2

1.2.1 发酵工程2

1.2.2 细胞工程3

1.2.3 基因工程4

1.2.4 酶工程6

1.2.5 生物反应工程7

2 微生物与发酵工程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 微生物按结构特征的分类11

2.2 微生物的培养条件与培养基11

2.2.1 微生物的培养条件11

2.2.2 培养基15

2.3 常见的工业微生物19

2.3.1 细菌19

2.3.2 放线菌20

2.3.3 真菌21

2.4 微生物常见的发酵过程26

2.4.1 分批发酵26

2.4.2 补料-分批发酵28

2.4.3 半连续发酵28

2.4.4 连续发酵28

2.5 发酵条件的影响及其控制29

2.5.1 培养基对发酵的影响及其控制29

2.5.2 培养基的灭菌情况对发酵的影响30

2.5.3 种子的培养对发酵的影响30

2.5.4 温度对发酵的影响31

2.5.5 pH对发酵的影响32

2.5.6 溶解氧对发酵的影响33

2.5.7 发酵终点的判断34

参考文献35

3 细胞工程36

3.1 细胞工程简介36

3.1.1 细胞工程发展简史36

3.1.2 细胞工程主要应用38

3.2 植物细胞培养技术38

3.2.1 植物细胞的培养条件39

3.2.2 植物细胞的悬浮培养39

3.2.3 植物细胞或原生质体的固定化培养45

3.2.4 植物细胞培养与次级代谢产物制备46

3.3 植物组织培养技术48

3.3.1 植物组织的培养方式49

3.3.2 植物组织培养的问题分析51

3.3.3 植物组织培养与次级代谢产物制备52

3.4 动物细胞培养技术54

3.4.1 动物细胞的培养条件54

3.4.2 动物细胞的原代与传代培养57

3.4.3 动物细胞的培养方式61

3.4.4 动物细胞的冻存和复苏63

3.4.5 动物细胞生物制药65

3.5 细胞工程操作技术69

3.5.1 细胞融合69

3.5.2 细胞核移植72

3.5.3 染色体工程75

3.5.4 胚胎工程79

参考文献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 基因工程的发展简史83

4.1.3 基因工程的研究内容87

4.1.4 基因工程的研究意义87

4.2 基因工程的工具酶88

4.2.1 限制性核酸内切酶88

4.2.2 DNA连接酶93

4.2.3 DNA聚合酶95

4.2.4 修饰酶类97

4.3 基因工程的载体99

4.3.1 质粒克隆载体100

4.3.2 噬菌体载体102

4.3.3 柯斯质粒载体103

4.3.4 YAC载体103

4.4 DNA重组技术的基本过程104

4.4.1 目的基因的制取105

4.4.2 目的基因与载体DNA的连接107

4.4.3 DNA重组体导入受体细胞109

4.4.4 重组体的筛选111

4.5 基因工程的技术及应用114

4.5.1 外源基因在大肠杆菌中的表达114

4.5.2 外源基因在酵母中的表达116

4.5.3 转基因动物119

4.5.4 转基因植物122

4.5.5 基因治疗124

参考文献126

5 酶与酶工程127

5.1 酶工程概述127

5.1.1 酶与酶工程的概念127

5.1.2 酶的分类、命名和结构特征127

5.1.3 酶的活力和活力单位129

5.2 酶的生产130

5.2.1 动植物细胞培养产酶130

5.2.2 微生物发酵产酶134

5.2.3 提高酶产量的方法137

5.3 酶的分离纯化138

5.3.1 酶分离纯化的一般程序138

5.3.2 酶分离提取的条件139

5.3.3 酶溶液的制备139

5.3.4 酶的分离纯化140

5.3.5 酶的结晶143

5.3.6 酶的制剂与保存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 固定化酶的形态和性质148

5.5 酶的分子修饰149

5.5.1 酶的化学修饰149

5.5.2 酶的物理修饰152

5.6 酶的应用152

5.6.1 酶在轻工领域的应用152

5.6.2 酶在食品领域的应用154

5.6.3 酶在医药领域的应用154

5.6.4 酶在环境污染治理领域的应用157

5.6.5 酶在能源开发领域的应用158

参考文献160

6 生物反应工程161

6.1 酶催化反应动力学161

6.1.1 均相酶催化反应动力学161

6.1.2 抑制作用的酶催化反应动力学167

6.1.3 固定化酶催化反应动力学172

6.1.4 影响酶催化活性的因素175

6.2 细胞生长反应动力学178

6.2.1 细胞反应过程计量学179

6.2.2 细胞生长动力学的非结构模型182

6.2.3 底物消耗与产物生成动力学189

6.2.4 细胞反应动力学的结构模型194

6.3 生物反应器的操作模型196

6.3.1 反应器操作基础197

6.3.2 分批式操作197

6.3.3 流加式操作200

6.3.4 连续式操作201

6.4 生物反应器的传递过程205

6.4.1 生物反应体系的流变学特性205

6.4.2 生物反应器的传递过程209

6.4.3 体积传质系数的测定及其影响因素212

6.4.4 溶氧方程与溶氧速率的调节219

参考文献219

7 生物工程常见基础设备220

7.1 灭菌除菌设备220

7.1.1 连消塔220

7.1.2 维持罐222

7.1.3 空气过滤器222

7.2 分离提纯设备225

7.2.1 精馏装置226

7.2.2 萃取装置229

7.2.3 蒸发装置233

7.2.4 干燥装置238

7.2.5 过滤装置242

7.2.6 离心装置244

7.3 微生物发酵设备246

7.3.1 通风发酵设备247

7.3.2 嫌气发酵设备252

7.4 酶生物反应器259

7.4.1 搅拌罐式反应器259

7.4.2 填充床式反应器260

7.4.3 流化床式反应器261

7.4.4 鼓泡式反应器262

7.4.5 膜式反应器262

参考文献263

8 生物工程学科前沿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 可再生资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 热固性塑料的生物降解269

8.1.7 总结与展望269

8.2 生物质能概述270

8.2.1 生物质能简介270

8.2.2 生物质能利用的主要技术270

8.2.3 几种重要的生物质能271

8.2.4 生物质能展望276

8.3 天然生物活性物质开发277

8.3.1 生物活性物质简介277

8.3.2 多糖类天然活性物质的开发277

8.3.3 黄酮类化合物的开发278

8.4 干细胞与组织工程285

8.4.1 干细胞285

8.4.2 胚胎干细胞285

8.4.3 成体干细胞287

8.4.4 组织工程289

8.5 酶制剂在食品工业的应用292

8.5.1 食品酶在食品生产中的应用292

8.5.2 酶技术在食品安全检测中的应用297

8.6 生物芯片技术298

8.6.1 生物芯片的分类298

8.6.2 生物芯片技术的应用现状299

8.6.3 生物芯片技术的发展趋势302

8.7 生物制药303

8.7.1 生物药物的定义303

8.7.2 生物药物的特性303

8.7.3 生物药物的分类304

8.7.4 生物药物的发展过程306

8.7.5 生物药物研究的新进展306

8.8 油藏极端环境石油烃厌氧生物降解产甲烷308

8.8.1 油藏石油烃降解过程内源微生物种类及功能309

8.8.2 油藏条件对微生物的影响313

8.8.3 降解产生中间代谢产物及终产物314

8.8.4 残余油生物气化研究现状315

参考文献316