生物工程與技術導論

第一章 緒論
引言
知識網絡
第一節(jié) 生物技術的發(fā)展
一、早期的生物技術與人類生存
二、傳統(tǒng)生物過程與經驗技能
三、現(xiàn)代生物技術的形成與發(fā)展
第二節(jié) 生物工程、生物技術專業(yè)的演變
一、生物技術的知識體系與生命科學
二、生物工程的知識體系與化學工程
三、生物工程/生物技術專業(yè)的成熟與發(fā)展
第三節(jié) 生物工程中的學科交叉
一、生物中的化學——生物化學、生物檢測
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
四、新生命與新生物功能的創(chuàng)造——合成生物學
第四節(jié) 生物工程與技術的應用
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、生物工程與農業(yè)
思考題
參考文獻

第二章 碳代謝與代謝工程
引言
知識網絡
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聯(lián)
一、糖代謝與脂代謝的關系
二、碳代謝與蛋白質代謝的關系
三、核酸與其他代謝的關系
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、代謝網絡及其分析
四、代謝途徑設計與優(yōu)化
第五節(jié) 代謝途徑的調控
一、酶水平的代謝調控
二、轉錄水平的代謝調控
三、細胞水平的代謝調控
第六節(jié) 代謝工程的應用
一、葡萄糖發(fā)酵生產乙醇的代謝優(yōu)化
二、甘油代謝最大理論得率預測
思考題
參考文獻

第三章 蛋白質與蛋白質工程
引言
知識網絡
第一節(jié) 蛋白質結構基礎
一、蛋白質結構的基本組件
二、蛋白質結構的組織和主要類型
三、蛋白質結構的形成與功能
第二節(jié) 蛋白質分子設計與預測
一、蛋白質常用數(shù)據庫
二、蛋白質結構與功能預測
三、蛋白質分子設計的原理與原則
四、基于天然蛋白質結構的分子設計
五、全新蛋白質設計
第三節(jié) 蛋白質的修飾和表達
一、蛋白質工程新技術策略
二、蛋白質修飾的分子生物學途徑
三、蛋白質修飾的化學途徑
四、重組蛋白質表達的典型宿主
第四節(jié) 蛋白質的物理化學性質
一、熱力學函數(shù)與蛋白質構象
二、蛋白質突變、穩(wěn)定性與折疊
第五節(jié) 蛋白質結構解析
一、X射線晶體結構分析
二、核磁共振波譜的溶液結構解析
三、蛋白質結構解析其他技術
第六節(jié) 蛋白質工程的應用
一、研究蛋白質結構與功能的關系
二、改變蛋白質的特性
三、生產蛋白質和多肽類活性物質
四、設計合成酶絞手架控制代謝流
五、設計合成全新蛋白質
思考題
參考文獻

第四章 酶與酶工程
引言
知識網絡
第一節(jié) 酶學基礎
一、酶與酶工程發(fā)展簡史
二、酶的分類與命名
三、酶的結構與作用特點
四、酶的作用機制
五、酶促反應動力學
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) 酶與酶工程的應用
一、酶與酶工程的應用概況
二、酶與酶工程的應用進展
思考題
參考文獻

第五章 核酸與基因重組技術
引言
知識網絡
第一節(jié) 核酸
一、核酸承載遺傳信息
二、核酸的結構
三、基因
第二節(jié) 基因重組技術
一、重組技術的發(fā)明
二、重組工具酶與載體
三、重組核酸轉化與篩選
四、PCR技術
五、如何克隆目標基因
第三節(jié) 基因重組技術前沿
一、基因磚技術
二、無縫重組技術
第四節(jié) 基因重組技術的應用
思考題
參考文獻

第六章 基因線路與合成生物學
引言
知識網絡
第一節(jié) 合成生物學基礎
一、合成生物學的概念與發(fā)展
二、合成生物學的層次化結構設計
三、生物模塊的標準化
四、合成生物系統(tǒng)的邏輯拓撲結構
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、蛋白質元件與裝置
第三節(jié) 合成生物學工具
一、DNA測序
二、DNA合成
三、生物區(qū)域化
第四節(jié) 合成生物技術的應用
一、合成生物途徑生產藥物與新能源
二、合成生物系統(tǒng)
三、無細胞合成生物技術生產化學品
第五節(jié) 國際遺傳工程機器競賽
一、iGEM簡介
二、部分獲獎作品簡介
思考題
參考文獻

第七章 微生物與發(fā)酵工程
引言
知識網絡
第一節(jié) 微生物基礎
一、微生物的特點
二、微生物分類及主要類型
三、微生物的純化、退化、復壯與保藏
四、微生物的營養(yǎng)
五、影響微生物生長的因素
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)酵過程調控優(yōu)化
第四節(jié) 發(fā)酵過程的跨尺度調控策略
一、發(fā)酵過程的多尺度
二、代謝流為基礎的多尺度研究方法
第五節(jié) 發(fā)酵工程的應用
思考題
參考文獻

第八章 細胞與細胞工程
引言
知識網絡
第一節(jié) 細胞基礎
一、細胞的基本概念
二、細胞的結構與功能
三、細胞周期與細胞分裂
四、細胞分化與細胞全能性
第二節(jié) 細胞工程
一、植物細胞工程
二、動物細胞工程
第三節(jié) 細胞工程的應用
一、細胞工程在植物方面的應用
二、細胞工程在動物方面的應用
思考題
參考文獻

第九章 生物反應器工程基礎
引言
知識網絡
第一節(jié) 生物反應動力學
一、細胞生長反應動力學
二、固定化生物反應動力學
第二節(jié) 生物反應器的設計與操作
一、生物反應器的分類與選型
二、生物反應器的設計要求
三、生物反應器的操作模式
第三節(jié) 生物反應器的傳遞和混合特性
一、生物反應器的流體流動特性
二、生物反應器的傳質特性
三、生物反應器的傳熱特性
四、生物反應器的混合特性
第四節(jié) 動植物細胞培養(yǎng)生物反應器
一、動物細胞培養(yǎng)生物反應器
二、植物細胞培養(yǎng)生物反應器
第五節(jié) 生物反應器的放大
一、經驗放大法
二、直接放大法
三、其他放大方法
思考題
參考文獻

第十章 生物分離工程基礎
引言
知識網絡
第一節(jié) 生物分離工程概述
一、生物分離的特點
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)酵液的預處理
二、產物的提取
三、產物的純化
第三節(jié) 生物分離的主要技術
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
七、結晶
第四節(jié) 生物分離工程應用
一、雙水相萃取分離生物工程產品
二、反膠團萃取分離生物工程產品
三、膜分離生物工程產品
思考題
參考文獻

第十一章 生物工程經濟學
引言
知識網絡
第一節(jié) 生物工程產業(yè)的發(fā)展歷史
第二節(jié) 國內外生物工程產業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
第三節(jié) 生物工程經濟學的基本要素
一、經濟效益的概念
二、投資
三、現(xiàn)金流量及現(xiàn)金流量圖
四、固定資產的折舊
五、成本和費用
六、銷售收入、稅金和利潤
第四節(jié) 生物工程經濟評價方法
一、項目經濟評價的概念
二、項目經濟評價的類別
三、項目經濟評價的方法
第五節(jié) 生物工程項目經濟分析與評價
一、可行性研究
二、盈虧平衡分析
三、生物工程項目的財務性評價
第六節(jié) 基因工程菌生產多聚陽離子抗菌肽經濟學分析實例
一、固定資產投資
二、固定成本
三、變動成本
四、盈虧平衡分析
五、利潤分析
思考題
參考文獻

第十二章 生物技術倫理與知識產權
引言
知識網絡
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、我國生物安全工作涉及的主要事項
四、我國對生物安全工作的基本要求
第二節(jié) 生物技術倫理
一、倫理概述
二、生物技術與倫理的關系
三、醫(yī)學中不同生物技術的倫理問題
四、生物技術應當承擔的倫理義務
第三節(jié) 生物技術的知識產權保護
一、知識產權基本概述
二、生物技術所涉及的知識產權
三、侵犯知識產權的基本方式和保護途徑
四、知識產權的國際化保護
思考題

參考文獻