现代生物工程与技术概论(普通高等教育教材)/生物工程生物技术系列

张永奎、兰先秋主编的《现代生物工程与技术概论》按照工业生产过 程的逻辑，对生物工程与技术各学科按上游生物技术基础、中游工业生物 过程和下游生物工业加工过程进行阐述。重点对基因工程、动物细胞培养 、植物细胞培养、微生物发酵、酶/蛋白质、蛋白质工程、生物工业下游加 工过程等各主要方向和环节，进行了全面、简要的介绍。同时，较全面介 绍了生物工程与技术在各领域中的应用。 《现代生物工程与技术概论》作为高等院校生物工程、生物技术和生 物制药相关专业师生教学用书和参考书，也可供生物工程、生物技术和制 药领域的技术和管理人员阅读参考。

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第1章 绪论1 1.1 生物工程含义1 1.2 生物工程概述2 1.3 生物工程的研究内容3 1.3.1 基因工程3 1.3.2 蛋白质工程4 1.3.3 酶工程4 1.3.4 细胞工程5 1.3.5 发酵工程6 1.3.6 生化分离工程6 1.4 生物工程的发展历史7 1.5 生物工程与社会经济的发展8 1.5.1 人类健康8 1.5.2 农业8 1.5.3 资源和能源9 1.5.4 环境保护9 1.5.5 合成生物学10 1.5.6 化工领域10 1.6 生物工程发展展望10 1.7 怎样学好这门课程11 思考题12 参考文献12 第2章 生物工程与技术基础13 2.1 细胞及其工程技术基础13 2.1.1 细胞基本知识13 2.1.2 细胞培养的生理特性15 2.1.3 培养细胞的获取及改良16 2.1.4 细胞融合26 2.1.5 细胞拆合与细胞重组27 2.1.6 细胞保存与复苏28 2.2 基因及其工程技术基础30 2.2.1 基因工程理论基础30 2.2.2 基因工程工具酶和载体37 2.2.3 基因工程基本过程及技术45 2.2.4 转基因技术及操作62 2.2.5 工程菌(细胞)构建技术及操作64 2.3 蛋白质及其工程技术基础66 2.3.1 蛋白质基本知识66 2.3.2 蛋白质测序71 2.3.3 蛋白质空间结构测定71 2.3.4 蛋白质定点突变72 2.3.5 蛋白质分子从头设计73 2.3.6 蛋白质修饰74 思考题77 参考文献77 第3章 工业生物过程79 3.1 动物细胞培养79 3.1.1 动物细胞体外培养特性80 3.1.2 动物细胞培养的过程和条件81 3.1.3 动物细胞大规模培养方法与操作方式87 3.1.4 动物细胞大规模培养反应器93 3.1.5 动物细胞培养工业过程实例96 3.1.6 动物细胞培养现状与展望99 3.2 植物细胞培养100 3.2.1 植物细胞体外培养特性100 3.2.2 植物细胞培养基及其制备102 3.2.3 植物细胞培养的基本过程105 3.2.4 植物细胞大规模培养方法与操作方式105 3.2.5 植物细胞大规模培养反应器108 3.2.6 植物细胞培养工业过程实例111 3.2.7 植物细胞培养展望113 3.3 微生物发酵115 3.3.1 微生物的营养与培养基116 3.3.2 微生物发酵基本过程及操作118 3.3.3 微生物发酵方法与操作方式121 3.3.4 微生物发酵反应器和过程动力学125 3.3.5 微生物发酵工业过程实例——青霉素的发酵生产127 3.3.6 微生物发酵前景与展望130 3.4 酶工程132 3.4.1 酶反应动力学及影响酶促反应的因素132 3.4.2 酶和细胞的固定化135 3.4.3 酶生物反应器142 3.4.4 酶的工业应用过程实例——固定化细胞法生产6氨基青霉烷酸143 3.4.5 酶工程应用前景145 思考题146 参考文献146 第4章 生物工业下游加工过程147 4.1 生物工业下游加工过程的产生与发展147 4.1.1 生物工业下游加工过程的基本含义和重要性147 4.1.2 生物工业下游加工过程的发展历程148 4.2 生物工业下游加工过程的特点及一般工艺过程149 4.2.1 生物分离过程的体系特殊149 4.2.2 生物分离过程的工艺流程特点152 4.2.3 生物工业下游加工过程的一般工艺过程153 4.3 生物分离技术与工程的研究内容155 4.3.1 生物分离过程主要目标产品的性质155 4.3.2 生物分离工艺的设计与开发156 4.3.3 生物分离操作过程的设备与优化156 4.3.4 新型生物分离技术的研究和开发156 4.4 生物工业下游加工过程的主要技术及特点156 4.4.1 发酵液的预处理与固液分离技术156 4.4.2 细胞破碎技术158 4.4.3 初步分离纯化技术159 4.4.4 高度分离纯化技术162 4.4.5 其他新型分离技术164 4.4.6 成品加工技术166 4.5 生物工业下游加工过程中的技术应用167 4.5.1 离心机在预处理中的应用167 4.5.2 细胞破碎技术应用167 4.5.3 纳米过滤技术的应用167 4.5.4 亲和膜过滤技术的应用170 4.5.5 反胶束萃取技术的应用171 4.5.6 双水相萃取技术的应用172 4.5.7 超临界流体萃取技术的应用174 4.5.8 泡沫分离技术的应用175 4.5.9 离子交换技术的应用175 4.5.10 模拟移动床色谱技术的应用177 4.5.11 扩展床吸附色谱(EBA)技术的应用177 思考题178 参考文献178 第5章 生物工程与技术的应用179 5.1 医药卫生领域179 5.1.1 药物生产179 5.1.2 疾病预防、诊断治疗及医药学研究186 5.1.3 器官移植187 5.1.4 保健卫生188 5.2 食品领域的应用188 5.2.1 基因工程技术在食品加工中的应用188 5.2.2 酶工程技术在食品加工中的应用191 5.2.3 发酵工程在食品领域中的应用192 5.2.4 细胞工程在食品领域中的应用193 5.2.5 蛋白质工程在食品领域中的应用193 5.2.6 生物工程技术在食品安全检测中的应用194 5.2.7 生物工程技术在食品领域中的应用展望194 5.3 化工领域的应用195 5.3.1 生物催化剂在化工领域的应用195 5.3.2 新型生物降解塑料的开发196 5.3.3 生物工程技术在化工领域应用的发展趋势197 5.4 日用化工领域的应用197 5.4.1 在化妆品生产中的应用197 5.4.2 在香精香料生产中的应用199 5.4.3 在生物表面活性剂生产中的应用200 5.4.4 在洗涤剂用酶生产中的应用201 5.5 纺织领域的应用202 5.5.1 在新型纺织材料开发上的应用202 5.5.2 在化纤研发中的应用204 5.5.3 在纺织物染整工艺前处理的应用205 5.5.4 在纺织物整理中的应用206 5.6 新材料领域的应用207 5.6.1 在军事材料方面的应用207 5.6.2 在生物环境材料方面的应用207 5.6.3 在生物医用材料方面的应用208 5.7 新能源领域的应用209 5.7.1 在能源开发中的应用209 5.7.2 生物质新能源的开发210 5.7.3 面向未来的生物能源开发战略213 5.8 环境领域方面的应用213 5.8.1 在环境保护领域中的应用213 5.8.2 在预防环境污染上的应用216 5.8.3 生物工程技术处理污染物的优越性216 5.9 生物工程技术在农、林业领域的应用216 5.9.1 在植物育种和繁殖中的应用216 5.9.2 在动物育种繁殖和疫苗研制中的应用218 5.9.3 在制浆造纸工业中的应用218 5.9.4 农林业中的生物工程技术展望219 5.10 生物工程技术在国防领域中的应用219 5.10.1 在军事领域中的应用219 5.10.2 在军事武器上的研究前景222 思考题222 参考文献223