生物工程與技術(shù)導(dǎo)論

第一章 緒論
引言
知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
第一節(jié) 生物技術(shù)的發(fā)展
一、早期的生物技術(shù)與人類生存
二、傳統(tǒng)生物過程與經(jīng)驗(yàn)技能
三、現(xiàn)代生物技術(shù)的形成與發(fā)展
第二節(jié) 生物工程、生物技術(shù)專業(yè)的演變
一、生物技術(shù)的知識(shí)體系與生命科學(xué)
二、生物工程的知識(shí)體系與化學(xué)工程
三、生物工程/生物技術(shù)專業(yè)的成熟與發(fā)展
第三節(jié) 生物工程中的學(xué)科交叉
一、生物中的化學(xué)——生物化學(xué)、生物檢測(cè)
二、生物中的物理——生物物理
三、生物中的全局優(yōu)化——系統(tǒng)生物學(xué)
四、新生命與新生物功能的創(chuàng)造——合成生物學(xué)
第四節(jié) 生物工程與技術(shù)的應(yīng)用
一、優(yōu)化與集成是生物工程的靈魂
二、生物工程與人類健康
三、生物工程與能源
四、生物工程與環(huán)境
五、生物工程與材料
六、生物工程與安全
七、生物工程與農(nóng)業(yè)
思考題
參考文獻(xiàn)

第二章 碳代謝與代謝工程
引言
知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
第一節(jié) 糖與糖代謝
一、糖的獲取——光合作用
二、單糖與多糖
三、糖代謝
第二節(jié) 脂類與脂代謝
一、脂類簡(jiǎn)介
二、脂肪的分解代謝
三、脂肪酸的合成代謝
第三節(jié) 碳代謝與其他代謝的關(guān)聯(lián)
一、糖代謝與脂代謝的關(guān)系
二、碳代謝與蛋白質(zhì)代謝的關(guān)系
三、核酸與其他代謝的關(guān)系
第四節(jié) 代謝工程基本理論
一、基本概念
二、代謝通量及其分析
三、代謝網(wǎng)絡(luò)及其分析
四、代謝途徑設(shè)計(jì)與優(yōu)化
第五節(jié) 代謝途徑的調(diào)控
一、酶水平的代謝調(diào)控
二、轉(zhuǎn)錄水平的代謝調(diào)控
三、細(xì)胞水平的代謝調(diào)控
第六節(jié) 代謝工程的應(yīng)用
一、葡萄糖發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的代謝優(yōu)化
二、甘油代謝最大理論得率預(yù)測(cè)
思考題
參考文獻(xiàn)

第三章 蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)工程
引言
知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
第一節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)
一、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本組件
二、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的組織和主要類型
三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成與功能
第二節(jié) 蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)與預(yù)測(cè)
一、蛋白質(zhì)常用數(shù)據(jù)庫
二、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能預(yù)測(cè)
三、蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)的原理與原則
四、基于天然蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的分子設(shè)計(jì)
五、全新蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)
第三節(jié) 蛋白質(zhì)的修飾和表達(dá)
一、蛋白質(zhì)工程新技術(shù)策略
二、蛋白質(zhì)修飾的分子生物學(xué)途徑
三、蛋白質(zhì)修飾的化學(xué)途徑
四、重組蛋白質(zhì)表達(dá)的典型宿主
第四節(jié) 蛋白質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)
一、熱力學(xué)函數(shù)與蛋白質(zhì)構(gòu)象
二、蛋白質(zhì)突變、穩(wěn)定性與折疊
第五節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析
一、X射線晶體結(jié)構(gòu)分析
二、核磁共振波譜的溶液結(jié)構(gòu)解析
三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析其他技術(shù)
第六節(jié) 蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用
一、研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系
二、改變蛋白質(zhì)的特性
三、生產(chǎn)蛋白質(zhì)和多肽類活性物質(zhì)
四、設(shè)計(jì)合成酶絞手架控制代謝流
五、設(shè)計(jì)合成全新蛋白質(zhì)
思考題
參考文獻(xiàn)

第四章 酶與酶工程
引言
知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
第一節(jié) 酶學(xué)基礎(chǔ)
一、酶與酶工程發(fā)展簡(jiǎn)史
二、酶的分類與命名
三、酶的結(jié)構(gòu)與作用特點(diǎn)
四、酶的作用機(jī)制
五、酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
第二節(jié) 酶的固定化
一、酶的固定化策略
二、輔酶的固定化
三、固定化酶的表征
第三節(jié) 非水相酶催化
一、非水相酶催化概述
二、非水相酶催化的反應(yīng)類型
三、非水相酶催化的影響因素
第四節(jié) 酶與酶工程的應(yīng)用
一、酶與酶工程的應(yīng)用概況
二、酶與酶工程的應(yīng)用進(jìn)展
思考題
參考文獻(xiàn)

第五章 核酸與基因重組技術(shù)
引言
知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
第一節(jié) 核酸
一、核酸承載遺傳信息
二、核酸的結(jié)構(gòu)
三、基因
第二節(jié) 基因重組技術(shù)
一、重組技術(shù)的發(fā)明
二、重組工具酶與載體
三、重組核酸轉(zhuǎn)化與篩選
四、PCR技術(shù)
五、如何克隆目標(biāo)基因
第三節(jié) 基因重組技術(shù)前沿
一、基因磚技術(shù)
二、無縫重組技術(shù)
第四節(jié) 基因重組技術(shù)的應(yīng)用
思考題
參考文獻(xiàn)

第六章 基因線路與合成生物學(xué)
引言
知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
第一節(jié) 合成生物學(xué)基礎(chǔ)
一、合成生物學(xué)的概念與發(fā)展
二、合成生物學(xué)的層次化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
三、生物模塊的標(biāo)準(zhǔn)化
四、合成生物系統(tǒng)的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
第二節(jié) 元件與基因線路
一、RNA元件與裝置
二、DNA元件與裝置
三、蛋白質(zhì)元件與裝置
第三節(jié) 合成生物學(xué)工具
一、DNA測(cè)序
二、DNA合成
三、生物區(qū)域化
第四節(jié) 合成生物技術(shù)的應(yīng)用
一、合成生物途徑生產(chǎn)藥物與新能源
二、合成生物系統(tǒng)
三、無細(xì)胞合成生物技術(shù)生產(chǎn)化學(xué)品
第五節(jié) 國(guó)際遺傳工程機(jī)器競(jìng)賽
一、iGEM簡(jiǎn)介
二、部分獲獎(jiǎng)作品簡(jiǎn)介
思考題
參考文獻(xiàn)

第七章 微生物與發(fā)酵工程
引言
知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
第一節(jié) 微生物基礎(chǔ)
一、微生物的特點(diǎn)
二、微生物分類及主要類型
三、微生物的純化、退化、復(fù)壯與保藏
四、微生物的營(yíng)養(yǎng)
五、影響微生物生長(zhǎng)的因素
六、微生物的培養(yǎng)方式
第二節(jié) 發(fā)酵工程的概述
一、發(fā)酵工程的產(chǎn)生與發(fā)展
二、發(fā)酵工程的范圍
三、發(fā)酵工程的基本流程
第三節(jié) 發(fā)酵過程優(yōu)化
一、發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化
二、培養(yǎng)環(huán)境優(yōu)化
三、發(fā)酵過程調(diào)控優(yōu)化
第四節(jié) 發(fā)酵過程的跨尺度調(diào)控策略
一、發(fā)酵過程的多尺度
二、代謝流為基礎(chǔ)的多尺度研究方法
第五節(jié) 發(fā)酵工程的應(yīng)用
思考題
參考文獻(xiàn)

第八章 細(xì)胞與細(xì)胞工程
引言
知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
第一節(jié) 細(xì)胞基礎(chǔ)
一、細(xì)胞的基本概念
二、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能
三、細(xì)胞周期與細(xì)胞分裂
四、細(xì)胞分化與細(xì)胞全能性
第二節(jié) 細(xì)胞工程
一、植物細(xì)胞工程
二、動(dòng)物細(xì)胞工程
第三節(jié) 細(xì)胞工程的應(yīng)用
一、細(xì)胞工程在植物方面的應(yīng)用
二、細(xì)胞工程在動(dòng)物方面的應(yīng)用
思考題
參考文獻(xiàn)

第九章 生物反應(yīng)器工程基礎(chǔ)
引言
知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
第一節(jié) 生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
一、細(xì)胞生長(zhǎng)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
二、固定化生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
第二節(jié) 生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與操作
一、生物反應(yīng)器的分類與選型
二、生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)要求
三、生物反應(yīng)器的操作模式
第三節(jié) 生物反應(yīng)器的傳遞和混合特性
一、生物反應(yīng)器的流體流動(dòng)特性
二、生物反應(yīng)器的傳質(zhì)特性
三、生物反應(yīng)器的傳熱特性
四、生物反應(yīng)器的混合特性
第四節(jié) 動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器
一、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器
二、植物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器
第五節(jié) 生物反應(yīng)器的放大
一、經(jīng)驗(yàn)放大法
二、直接放大法
三、其他放大方法
思考題
參考文獻(xiàn)

第十章 生物分離工程基礎(chǔ)
引言
知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
第一節(jié) 生物分離工程概述
一、生物分離的特點(diǎn)
二、生物分離的基本原理
第二節(jié) 生物分離的一般過程
一、發(fā)酵液的預(yù)處理
二、產(chǎn)物的提取
三、產(chǎn)物的純化
第三節(jié) 生物分離的主要技術(shù)
一、萃取
二、過濾與離心分離
三、膜分離
四、吸附與離子交換分離
五、色譜分離
六、電泳分離技術(shù)
七、結(jié)晶
第四節(jié) 生物分離工程應(yīng)用
一、雙水相萃取分離生物工程產(chǎn)品
二、反膠團(tuán)萃取分離生物工程產(chǎn)品
三、膜分離生物工程產(chǎn)品
思考題
參考文獻(xiàn)

第十一章 生物工程經(jīng)濟(jì)學(xué)
引言
知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
第一節(jié) 生物工程產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷史
第二節(jié) 國(guó)內(nèi)外生物工程產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
第三節(jié) 生物工程經(jīng)濟(jì)學(xué)的基本要素
一、經(jīng)濟(jì)效益的概念
二、投資
三、現(xiàn)金流量及現(xiàn)金流量圖
四、固定資產(chǎn)的折舊
五、成本和費(fèi)用
六、銷售收入、稅金和利潤(rùn)
第四節(jié) 生物工程經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法
一、項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的概念
二、項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的類別
三、項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的方法
第五節(jié) 生物工程項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)分析與評(píng)價(jià)
一、可行性研究
二、盈虧平衡分析
三、生物工程項(xiàng)目的財(cái)務(wù)性評(píng)價(jià)
第六節(jié) 基因工程菌生產(chǎn)多聚陽離子抗菌肽經(jīng)濟(jì)學(xué)分析實(shí)例
一、固定資產(chǎn)投資
二、固定成本
三、變動(dòng)成本
四、盈虧平衡分析
五、利潤(rùn)分析
思考題
參考文獻(xiàn)

第十二章 生物技術(shù)倫理與知識(shí)產(chǎn)權(quán)
引言
知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
第一節(jié) 生物安全
一、生物安全概述
二、生物安全工作中的基本原則
三、我國(guó)生物安全工作涉及的主要事項(xiàng)
四、我國(guó)對(duì)生物安全工作的基本要求
第二節(jié) 生物技術(shù)倫理
一、倫理概述
二、生物技術(shù)與倫理的關(guān)系
三、醫(yī)學(xué)中不同生物技術(shù)的倫理問題
四、生物技術(shù)應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的倫理義務(wù)
第三節(jié) 生物技術(shù)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)
一、知識(shí)產(chǎn)權(quán)基本概述
二、生物技術(shù)所涉及的知識(shí)產(chǎn)權(quán)
三、侵犯知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基本方式和保護(hù)途徑
四、知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)際化保護(hù)
思考題

參考文獻(xiàn)