生物过程工程 基本概念 原著第2版PDF|Epub|txt|kindle电子书版本下载

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第1章 什么是生物过程工程师3

前言3

生物技术和生物过程工程3

生物学家和工程师在研究方法上的区别4

青霉素的故事：生物学家和工程师如何一起工作4

生物过程：监管限制8

建议进一步阅读的文献9

习题9

第2章 生物学基础概要13

所有细胞都是一样的吗13

微生物多样性13

细胞命名14

病毒15

原核生物16

真核生物19

细胞结构23

前言23

氨基酸和蛋白质23

碳水化合物：单糖和多糖28

类脂、脂肪和甾类化合物31

核酸：RNA和DNA33

细胞营养37

前言37

常量营养素38

微量营养素39

生长培养基40

小结40

建议进一步阅读的文献41

习题42

第3章酶43

前言43

酶的作用机理44

酶动力学45

前言45

简单酶动力学的机理模型46

通过实验确定Michaelis-Menten型动力学的速率参数47

更复杂的酶动力学模型49

pH和温度的影响54

不溶性底物56

固定化酶系统56

酶固定化方法57

固定化酶系统中的扩散限制59

静电作用和空间作用对固定化酶系统的影响63

酶的大规模生产64

医用酶和工业用酶64

小结67

建议进一步阅读的文献68

习题68

第4章 细胞是如何运转的73

前言73

中心法则73

DNA复制：细胞信息的保存和传播74

转录：信息的传输76

翻译：从信息到产物78

遗传密码：通用信息78

翻译：机器如何运转79

翻译后加工：使产物变得有用80

代谢调节82

基因水平的控制：哪些蛋白质被合成？83

代谢途径控制85

细胞如何感知其外部环境86

小分子跨细胞膜的运输机制86

细胞受体在代谢和细胞分化中的作用88

小结89

附录：复杂途径调节的实例89

建议进一步阅读的文献91

习题91

第5章 主要代谢途径93

前言93

生物能学93

葡萄糖代谢：糖酵解和三羧酸循环95

呼吸98

好氧葡萄糖代谢的控制位点99

含氮化合物的代谢99

氮的固定化100

烃代谢100

生物合成概述101

厌氧代谢概述103

自养代谢概述104

小结105

建议进一步阅读的文献106

习题106

第6章 细胞如何生长108

前言108

间歇生长108

细胞浓度的定量109

分批培养的生长类型和动力学111

环境条件如何影响生长动力学116

微生物生长产热119

量化生长动力学120

前言120

用非结构非隔离模型预测比生长速率121

瞬态特性模型126

控制论模型130

在连续培养中细胞如何生长130

前言130

连续培养的特殊装置130

理想恒化器132

恒化器的作用136

与理想状态的偏离136

小结137

建议进一步阅读的文献137

习题138

第7章 微生物生长和产物生成的化学计量学142

前言142

其他定义142

化学计量学计算143

元素平衡143

还原度144

得率系数的理论预测147

小结148

建议进一步阅读的文献148

习题148

第8章 如何改变细胞的遗传信息150

前言150

通过诱变和筛选来进化出理想的生物化学活性150

突变是如何发生的150

筛选理想的突变株151

基因转移和重排的自然机制153

基因重组153

转化154

转导154

附加体与接合155

转座子：内部基因转移156

基因工程细胞156

基因工程中的基本元件157

高等生物的基因工程160

基因组学161

实验技术161

计算机技术163

小结164

建议进一步阅读的文献165

习题165

第9章 悬浮和固定化培养的生物反应器操作要素169

前言169

选择培养方法169

间歇和连续反应器的改进171

可循环的恒化反应器171

多阶段恒化器体系172

补料操作177

灌注体系179

固定化细胞体系180

前言180

活性细胞固定化181

被动固定化：生物膜183

固定化细胞体系的扩散限制184

固定化细胞体系中生物反应器需要考虑的问题187

固态发酵189

小结191

建议进一步阅读的文献192

习题192

第10章 生物反应器的选择、放大、操作和控制195

前言195

放大及其困难195

前言195

反应器类型的概括195

关于通气、搅拌和热量传递的一些讨论199

放大202

缩小205

生物反应器检测方法与控制209

前言209

实际发酵的测量仪器209

获得信息的使用211

过程流体的灭菌213

前言及细胞死亡动力学213

液体的灭菌215

气体的灭菌217

小结219

建议进一步阅读的文献219

习题220

第11章 产物的回收和纯化223

回收和纯化产物的策略223

不溶性产物的分离224

过滤224

离心227

凝聚和絮凝229

细胞破碎230

机械破碎方法230

非机械破碎231

可溶性产物的分离231

液体萃取232

双水相萃取234

沉淀235

吸附236

透析238

反渗透239

超滤和微滤240

错流过滤和微滤241

色谱244

电泳250

电渗析251

最后的纯化步骤252

结晶252

干燥252

反应与分离过程的集成253

小结254

建议进一步阅读的文献254

习题255

第12章 动物细胞培养中的生物过程要素259

动物细胞的构造及生物化学特性259

动物细胞培养方法261

用于动物细胞培养的生物反应器要素266

动物细胞培养的产品269

单克隆抗体269

免疫生物调节因子269

病毒疫苗269

激素269

酶270

杀虫剂270

全细胞及组织培养270

小结270

建议进一步阅读的文献271

习题271

第13章 植物细胞培养中的生物过程要素272

为何进行植物细胞培养272

植物细胞培养与微生物细胞培养的比较273

生物反应器要素275

悬浮培养生物反应器275

使用细胞固定化的反应器277

用于活体组织的生物反应器278

植物细胞组织培养的经济性279

小结280

建议进一步阅读的文献280

习题281

第14章 基因工程菌的利用282

前言282

产品如何影响过程决策282

选择宿主-载体系统的原则283

概述283

大肠杆菌284

革兰阳性细菌286

低等真核细胞286

哺乳动物细胞287

昆虫细胞-杆状病毒系统288

转基因动物289

转基因植物和植物细胞培养290

策略的比较290

过程限制：遗传不稳定性291

分配丢失291

质粒的结构不稳定性293

宿主细胞突变293

生长速率控制的不稳定性293

质粒设计中避免工艺过程问题的要素294

宿主-载体相互作用和遗传不稳定性的预测296

基因操作过程的监管限制303

代谢工程305

蛋白质工程306

小结308

建议进一步阅读的文献308

习题310

第15章 生物过程工程在医学中的应用312

前言312

组织工程312

什么是组织工程？312

商业组织培养过程313

使用病毒载体的基因治疗314

病毒传染模型314

反转录病毒的大量生产316

生物反应器317

干细胞和造血作用317

体外人工肝318

小结318

建议进一步阅读的文献319

习题319

第16章 混合培养320

前言320

混合培养中相互作用的主要分类320

描述混合培养相互作用的简单模型323

自然界的混合培养326

混合培养的工业应用328

生物废水处理：混合培养工业应用举例329

概述329

生物废物处理工艺331

改进的废水处理系统338

将废水转化为有用产品341

小结342

建议进一步阅读的文献342

习题343

第17章 结语345

附录传统工业生物过程346

厌氧生物过程346

乙醇生产346

乳酸生产348

丙酮-丁醇的生产349

有氧过程351

柠檬酸生产过程351

面包酵母的生产352

青霉素的生产353

高果糖浆生产355

建议进一步阅读的文献357

索引358