生物工程与技术导论/普通高等教育“十二五”规划教材 [Introduction to Biochemical Engineering] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李春 编

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• 工程学
• 科学
• 入门

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122227553

版次：1

商品编码：11666475

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十二五”规划教材

外文名称：Introduction to Biochemical Engineering

开本：16开

出版时间：2015-04-01

用纸：胶版纸

页数：312

字数：4990

内容简介

　　《生物工程与技术导论/普通高等教育“十二五”规划教材》包含生物工程和生物技术两方面的内容，即既适用于生物类专业，也适用非生物类专业，将具有更广泛的读者群，《生物工程与技术导论/普通高等教育“十二五”规划教材》注重基础理论知识、工程应用技术相结合，体现了以理论知识强化工程基础，以工程技术实践理论知识特色；《生物工程与技术导论/普通高等教育“十二五”规划教材》编著了生物工程与生物技术发展过程的趣闻轶事，提高了对本领域重大理论与技术的背景与内容的理解，增加教材的可读性；教材强调工程技术应用的案例分析，与生产实践与经济需求紧密结合；《生物工程与技术导论/普通高等教育“十二五”规划教材》的编写老师，均来自国内生物工程与生物技术专业学科排名前列的著名高校，教材将首先在这些著名高校使用，形成示范效应；教材增加了当前的研究热点如合成生物学、社会经济需求热点如生物工程经济学与社会争论的焦点如生物安全、生物伦理与生物知识产权相关知识，所以《生物工程与技术导论/普通高等教育“十二五”规划教材》将具有很好的市场需求。预计全国400所开有生物类专业的高校每年生物学、生物技术、生物工程专业的学生约有2万册的需求量，再加其他非生物专业学生的通识教育的需求，共有3万册的需求量。

作者简介

　　李春，北京理工大学生命学院生物工程系，教授博导，2001年获天津大学生物化工博士学位，2003年清华大学生物化工博士后出站。2002年在日本东京工业大学生命理工学部进行合作研究。1995-1997年、2003-2005年于石河子大学工作，曾担任学院实验教学中心主任和院长。2005年以“百人计划”人才进入北京理工大学工作。2006年开始担任北京理工大学生命学院生物工程系教授、博士生导师、主任。近十五年承担了《微生物学》、《微生物代谢与调控》、《生物技术导论》、《蛋白质与酶工程》、《现代生物技术》、《现代微生物研究进展》等本科生和研究生的教学工作。2004年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”，2005年获享受政府特殊津贴专家，同年入选教育部“生物工程与技术专业教学指导分委员会”专家，并获教育部“霍英东青年基金”。目前担任中国工业生化与分子生物学分委员会理事、发酵工程专业委员会副主任委员，《中国生物工程杂志》理事，JMS、BEJ、JMCBE、ABB、《化工学报》等重要学术期刊的审稿人。北京理工大学理学与材料部副主任委员。先后主持完成科研项目10项，其中国家级4项；作为骨干参与完成科研项目6项。目前，在国内外学术刊物发表论文120余篇，其中SCI、EI收录近60篇。申请国家发明专利10项，获授权4项。获天津市自然科学二等奖1项，新疆兵团科技进步三等奖2项。指导本科生科技作品获全国大学生“挑战杯”一等奖1项、三等奖2项。
　　现主持国家级项目4项、省部级科研项目2项，其中国家自然科学基金面上项目2项，国家重大水专项课题1项，参与科技部“863”重点课题2项。

内页插图

目录

第一章 绪论
引言
知识网络
第一节 生物技术的发展
一、早期的生物技术与人类生存
二、传统生物过程与经验技能
三、现代生物技术的形成与发展
第二节 生物工程、生物技术专业的演变
一、生物技术的知识体系与生命科学
二、生物工程的知识体系与化学工程
三、生物工程/生物技术专业的成熟与发展
第三节 生物工程中的学科交叉
一、生物中的化学——生物化学、生物检测
二、生物中的物理——生物物理
三、生物中的全局优化——系统生物学
四、新生命与新生物功能的创造——合成生物学
第四节 生物工程与技术的应用
一、优化与集成是生物工程的灵魂
二、生物工程与人类健康
三、生物工程与能源
四、生物工程与环境
五、生物工程与材料
六、生物工程与安全
七、生物工程与农业
思考题
参考文献

第二章 碳代谢与代谢工程
引言
知识网络
第一节 糖与糖代谢
一、糖的获取——光合作用
二、单糖与多糖
三、糖代谢
第二节 脂类与脂代谢
一、脂类简介
二、脂肪的分解代谢
三、脂肪酸的合成代谢
第三节 碳代谢与其他代谢的关联
一、糖代谢与脂代谢的关系
二、碳代谢与蛋白质代谢的关系
三、核酸与其他代谢的关系
第四节 代谢工程基本理论
一、基本概念
二、代谢通量及其分析
三、代谢网络及其分析
四、代谢途径设计与优化
第五节 代谢途径的调控
一、酶水平的代谢调控
二、转录水平的代谢调控
三、细胞水平的代谢调控
第六节 代谢工程的应用
一、葡萄糖发酵生产乙醇的代谢优化
二、甘油代谢最大理论得率预测
思考题
参考文献

第三章 蛋白质与蛋白质工程
引言
知识网络
第一节 蛋白质结构基础
一、蛋白质结构的基本组件
二、蛋白质结构的组织和主要类型
三、蛋白质结构的形成与功能
第二节 蛋白质分子设计与预测
一、蛋白质常用数据库
二、蛋白质结构与功能预测
三、蛋白质分子设计的原理与原则
四、基于天然蛋白质结构的分子设计
五、全新蛋白质设计
第三节 蛋白质的修饰和表达
一、蛋白质工程新技术策略
二、蛋白质修饰的分子生物学途径
三、蛋白质修饰的化学途径
四、重组蛋白质表达的典型宿主
第四节 蛋白质的物理化学性质
一、热力学函数与蛋白质构象
二、蛋白质突变、稳定性与折叠
第五节 蛋白质结构解析
一、X射线晶体结构分析
二、核磁共振波谱的溶液结构解析
三、蛋白质结构解析其他技术
第六节 蛋白质工程的应用
一、研究蛋白质结构与功能的关系
二、改变蛋白质的特性
三、生产蛋白质和多肽类活性物质
四、设计合成酶绞手架控制代谢流
五、设计合成全新蛋白质
思考题
参考文献

第四章 酶与酶工程
引言
知识网络
第一节 酶学基础
一、酶与酶工程发展简史
二、酶的分类与命名
三、酶的结构与作用特点
四、酶的作用机制
五、酶促反应动力学
第二节 酶的固定化
一、酶的固定化策略
二、辅酶的固定化
三、固定化酶的表征
第三节 非水相酶催化
一、非水相酶催化概述
二、非水相酶催化的反应类型
三、非水相酶催化的影响因素
第四节 酶与酶工程的应用
一、酶与酶工程的应用概况
二、酶与酶工程的应用进展
思考题
参考文献

第五章 核酸与基因重组技术
引言
知识网络
第一节 核酸
一、核酸承载遗传信息
二、核酸的结构
三、基因
第二节 基因重组技术
一、重组技术的发明
二、重组工具酶与载体
三、重组核酸转化与筛选
四、PCR技术
五、如何克隆目标基因
第三节 基因重组技术前沿
一、基因砖技术
二、无缝重组技术
第四节 基因重组技术的应用
思考题
参考文献

第六章 基因线路与合成生物学
引言
知识网络
第一节 合成生物学基础
一、合成生物学的概念与发展
二、合成生物学的层次化结构设计
三、生物模块的标准化
四、合成生物系统的逻辑拓扑结构
第二节 元件与基因线路
一、RNA元件与装置
二、DNA元件与装置
三、蛋白质元件与装置
第三节 合成生物学工具
一、DNA测序
二、DNA合成
三、生物区域化
第四节 合成生物技术的应用
一、合成生物途径生产药物与新能源
二、合成生物系统
三、无细胞合成生物技术生产化学品
第五节 国际遗传工程机器竞赛
一、iGEM简介
二、部分获奖作品简介
思考题
参考文献

第七章 微生物与发酵工程
引言
知识网络
第一节 微生物基础
一、微生物的特点
二、微生物分类及主要类型
三、微生物的纯化、退化、复壮与保藏
四、微生物的营养
五、影响微生物生长的因素
六、微生物的培养方式
第二节 发酵工程的概述
一、发酵工程的产生与发展
二、发酵工程的范围
三、发酵工程的基本流程
第三节 发酵过程优化
一、发酵培养基优化
二、培养环境优化
三、发酵过程调控优化
第四节 发酵过程的跨尺度调控策略
一、发酵过程的多尺度
二、代谢流为基础的多尺度研究方法
第五节 发酵工程的应用
思考题
参考文献

第八章 细胞与细胞工程
引言
知识网络
第一节 细胞基础
一、细胞的基本概念
二、细胞的结构与功能
三、细胞周期与细胞分裂
四、细胞分化与细胞全能性
第二节 细胞工程
一、植物细胞工程
二、动物细胞工程
第三节 细胞工程的应用
一、细胞工程在植物方面的应用
二、细胞工程在动物方面的应用
思考题
参考文献

第九章 生物反应器工程基础
引言
知识网络
第一节 生物反应动力学
一、细胞生长反应动力学
二、固定化生物反应动力学
第二节 生物反应器的设计与操作
一、生物反应器的分类与选型
二、生物反应器的设计要求
三、生物反应器的操作模式
第三节 生物反应器的传递和混合特性
一、生物反应器的流体流动特性
二、生物反应器的传质特性
三、生物反应器的传热特性
四、生物反应器的混合特性
第四节 动植物细胞培养生物反应器
一、动物细胞培养生物反应器
二、植物细胞培养生物反应器
第五节 生物反应器的放大
一、经验放大法
二、直接放大法
三、其他放大方法
思考题
参考文献

第十章 生物分离工程基础
引言
知识网络
第一节 生物分离工程概述
一、生物分离的特点
二、生物分离的基本原理
第二节 生物分离的一般过程
一、发酵液的预处理
二、产物的提取
三、产物的纯化
第三节 生物分离的主要技术
一、萃取
二、过滤与离心分离
三、膜分离
四、吸附与离子交换分离
五、色谱分离
六、电泳分离技术
七、结晶
第四节 生物分离工程应用
一、双水相萃取分离生物工程产品
二、反胶团萃取分离生物工程产品
三、膜分离生物工程产品
思考题
参考文献

第十一章 生物工程经济学
引言
知识网络
第一节 生物工程产业的发展历史
第二节 国内外生物工程产业的发展现状
第三节 生物工程经济学的基本要素
一、经济效益的概念
二、投资
三、现金流量及现金流量图
四、固定资产的折旧
五、成本和费用
六、销售收入、税金和利润
第四节 生物工程经济评价方法
一、项目经济评价的概念
二、项目经济评价的类别
三、项目经济评价的方法
第五节 生物工程项目经济分析与评价
一、可行性研究
二、盈亏平衡分析
三、生物工程项目的财务性评价
第六节 基因工程菌生产多聚阳离子抗菌肽经济学分析实例
一、固定资产投资
二、固定成本
三、变动成本
四、盈亏平衡分析
五、利润分析
思考题
参考文献

第十二章 生物技术伦理与知识产权
引言
知识网络
第一节 生物安全
一、生物安全概述
二、生物安全工作中的基本原则
三、我国生物安全工作涉及的主要事项
四、我国对生物安全工作的基本要求
第二节 生物技术伦理
一、伦理概述
二、生物技术与伦理的关系
三、医学中不同生物技术的伦理问题
四、生物技术应当承担的伦理义务
第三节 生物技术的知识产权保护
一、知识产权基本概述
二、生物技术所涉及的知识产权
三、侵犯知识产权的基本方式和保护途径
四、知识产权的国际化保护
思考题

参考文献

前言/序言

生命科学的宏伟画卷：分子、细胞与生命的奥秘 人类对生命的探索从未停止。从古人对繁衍、治愈的朴素认知，到现代科学对生命本质的精微剖析，生命科学的疆域不断拓展，为我们揭示了宇宙中最奇妙的存在——生命。本书旨在带领读者走进生命科学的殿堂，领略其博大精深的内涵，理解生命活动的根本规律，并展望其在现代社会中日益重要的作用。 第一篇：生命的基石——分子层面 生命活动，无论多么复杂，其最终都可以追溯到分子的层面。这一篇我们将深入探究构成生命体的基本分子，理解它们是如何协同工作，维持生命的运行。 生命的语言：核酸的奥秘 DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）是生命的遗传物质，它们以独特的双螺旋结构存储着生命的蓝图。我们将详细介绍核酸的化学结构，包括其组成单位——核苷酸的奥秘，以及碱基配对（A-T，G-C）如何确保遗传信息的精确复制。我们将探索DNA的复制过程，了解酶在其中扮演的关键角色，以及DNA损伤与修复的机制。同时，RNA的多样性——mRNA、tRNA、rRNA——及其在蛋白质合成中的不同功能也将得到深入剖析。从基因的转录到翻译，我们将一步步揭示遗传信息如何从DNA转化为具有生命活力的蛋白质。 生命的工人：蛋白质的多元世界 蛋白质是生命活动的主要执行者，它们执行着几乎所有生命过程。我们将学习蛋白质的氨基酸序列如何决定其三维结构，而三维结构又如何赋予蛋白质特定的功能。从结构蛋白（如胶原蛋白、角蛋白）到催化生命反应的酶，再到信号传递中的激素和受体，蛋白质的世界丰富多彩。我们将深入了解酶催化的机制，包括活性位点、底物特异性以及调控方式。此外，蛋白质的折叠、修饰以及它们与其他分子的相互作用，也是我们探讨的重点，这将帮助我们理解疾病的发生与发展，以及药物的作用原理。 生命的能量载体与信号分子：碳水化合物与脂质 碳水化合物，作为生命的直接能量来源，其多样性不容忽视。从简单的单糖（如葡萄糖）到复杂的淀粉和纤维素，我们将了解它们在能量储存、细胞识别和结构支持中的作用。脂质，作为构成细胞膜的重要成分，其疏水性特性使其在分隔细胞内外环境、能量储存以及信号传导中扮演着不可或缺的角色。我们将探讨不同类型的脂质，如脂肪酸、甘油三酯、磷脂和类固醇，以及它们在细胞功能中的重要性。 第二篇：生命的单位——细胞层面 细胞是生命的基本结构和功能单位。了解细胞的组成、结构和生命活动，是理解生命整体运作的关键。 细胞的边界与内部世界：细胞膜与细胞器 细胞膜，作为细胞的“守门员”，其磷脂双分子层结构及其嵌入的蛋白质，共同构成了选择性通透的屏障，控制着物质的进出。我们将探讨细胞膜的流动镶嵌模型，以及物质跨膜运输的方式（被动运输和主动运输）。紧接着，我们将踏入细胞的内部，探索各种细胞器的功能：为细胞提供能量的线粒体，负责蛋白质合成和修饰的内质网和高尔基体，以及承担消化和废物处理的溶酶体。植物细胞特有的细胞壁、叶绿体和液泡，也将得到详细介绍，揭示它们在支持、能量转化和维持渗透压方面的特殊作用。 细胞的生命律动：物质代谢与能量转换 生命活动离不开能量。我们将深入探讨细胞如何获取和利用能量。光合作用，是绿色植物和某些微生物将光能转化为化学能的过程，其光反应和暗反应的机理将一一呈现。呼吸作用，则是细胞将有机物分解，释放能量的过程，我们将详细解析糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化等关键代谢途径。此外，我们还将探讨细胞内的其他重要代谢途径，如脂肪和蛋白质的代谢，以及它们如何相互联系，形成一个庞大而精密的代谢网络。 细胞的繁衍与分化：细胞周期与细胞信号 生命得以延续，依赖于细胞的繁殖。我们将详细讲解细胞周期，包括G1、S、G2和M期，以及有丝分裂和减数分裂的过程。染色体的行为、纺锤体的形成以及细胞质的分裂，将帮助我们理解遗传物质如何精确地在子代细胞中传递。同时，细胞也需要感知和响应外界环境的变化，这一过程依赖于精密的细胞信号传导机制。我们将了解信号分子的识别、信号转导通路中的激酶级联反应以及最终的细胞响应，这对于理解细胞生长、分化和死亡至关重要。 第三篇：生命的整合与多样性——系统层面 个体生命体的形成和运作，是分子和细胞活动在更高层次上的整合。我们将从系统层面，审视生命的复杂性与多样性。 生命的蓝图与演化：遗传与进化 基因的表达调控是理解生命活动差异性的关键。我们将探讨基因的启动子、增强子以及转录因子等调控元件，理解基因如何根据细胞类型、发育阶段和环境信号被精确开启或关闭。同时，遗传变异是进化的驱动力。我们将学习不同类型的遗传变异，如点突变、插入、缺失和染色体畸变，以及它们如何影响基因功能和生物体的性状。进化论，特别是自然选择学说，将帮助我们理解物种如何通过适应环境而演变，形成丰富多彩的生命世界。 生命的运行网络：生理与稳态 每个生命体都是一个复杂的系统，各个器官和组织协同工作，维持着内部环境的相对稳定，即内环境稳态。我们将以人体为例，探索消化系统、循环系统、呼吸系统、神经系统和内分泌系统等重要生理系统的组成和功能。例如，消化系统如何将食物分解为可吸收的营养物质；循环系统如何运输氧气、营养和废物；神经系统如何传递信息和控制行为；内分泌系统如何通过激素调节身体各项功能。这些系统的协同运作，保证了生命体的正常生存和繁衍。 生命的相互依存：生态学与生物多样性 生命并非孤立存在，而是相互依存，构成错综复杂的生态系统。我们将了解生态学的基本概念，包括种群、群落和生态系统。我们将探讨不同生态系统（如森林、草原、海洋）的特点，以及其中的生物如何与非生物环境相互作用。食物链和食物网揭示了能量和物质在生态系统中的流动。生物多样性，即地球上生命形式的丰富程度，是维持生态系统稳定性和功能的重要基础。我们将探讨生物多样性的意义，以及当前面临的威胁（如栖变化、污染和过度开发）。 结语 生命科学的领域浩瀚无垠，本书仅是引领读者窥探其冰山一角。从分子的精巧构造，到细胞的生命律动，再到整个生命系统的复杂运作，我们努力呈现一个生动而富有逻辑的生命科学图景。希望通过本书的学习，读者能够对生命产生更深刻的理解和敬畏，激发探索生命奥秘的热情，并认识到生命科学在解决人类面临的健康、环境和资源等重大问题中的重要作用。这趟探索生命的旅程，才刚刚开始。

评分☆☆☆☆☆

这次阅读体验，我最直接的感受是作者在引导读者理解复杂概念时所展现出的耐心和清晰度。比如，书中在讲解发酵工程的某些步骤时，并没有直接抛出技术细节，而是先花了相当篇幅去铺垫相关的生物学原理，然后再逐步引入工程学上的考量，比如如何优化环境条件、如何控制反应速率等等。这种循序渐进的教学方式，让我这种跨学科背景的读者也能较快地跟上思路。而且，书中穿插的一些案例分析，也让理论知识变得更加生动具体。我记得其中一个关于抗生素生产的案例，不仅讲解了工艺流程，还简要提到了市场需求和经济效益的考量，这让我意识到生物工程不仅仅是技术问题，也与实际应用紧密相连。整体而言，这本书就像一位经验丰富、循循善诱的老师，耐心地引领我一步步走入生物工程的世界。

评分☆☆☆☆☆

我最喜欢这本书的一点在于它对实践应用场景的侧重。在介绍各种生物工程技术时，作者并非仅仅停留在理论层面，而是花费了大量笔墨去描绘这些技术是如何在现实世界中发挥作用的。无论是对生物医药的贡献，还是在环境保护、农业生产等方面的应用，书中都给出了详实的例子。这让我能够跳脱出书本的象牙塔，看到生物工程的实际价值和广阔前景。比如，关于基因工程在改良农作物方面的介绍，就让我对如何利用生物技术解决粮食安全问题有了更深刻的认识。这种理论与实践相结合的讲解方式，极大地激发了我对生物工程领域探索的兴趣，也让我更加清晰地认识到这个学科所能带来的社会效益。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给我留下了深刻的第一印象，那种严谨又不失活力的配色，以及上面清晰的字体，都传递出一种专业而可靠的感觉。我当时正好处在对生物工程这个领域充满好奇的阶段，想要寻找一本能够系统性地梳理学科脉络、介绍核心概念的入门读物。在书店里翻阅时，这本书的篇幅适中，排版也比较舒适，文字内容并没有一开始就过于晦涩难懂，反而用一种比较平缓的语速引人入胜。我尤其喜欢其中对一些基础概念的解释，感觉作者在试图用最直观的方式去阐述那些相对抽象的原理，这对于初学者来说无疑是非常友好的。虽然我还没有深入阅读，但仅从这本书的整体外观和初步的翻阅体验来看，它似乎能够很好地满足我对生物工程领域初步认知构建的需求，让我对接下来的学习充满期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常朴实，没有过多的华丽辞藻，但却能将复杂的科学原理表达得清晰易懂。在阅读过程中，我感觉作者像是直接与我对话，用一种非常平等的姿态去分享知识，而不是居高临下地进行说教。对于一些术语的解释，也非常到位，往往会在第一次出现时就给出详细的定义，并且在后续的章节中反复提及，加深读者的记忆。我尤其赞赏的是，作者在阐述过程中，并没有回避可能存在的争议和挑战，而是客观地呈现了生物工程领域发展至今所面临的机遇与难题。这种诚恳的态度，让我对这本书的信任度倍增，也让我能够以一种更全面、更辩证的眼光去理解生物工程。

评分☆☆☆☆☆

这本书在结构安排上给我留下了深刻的印象，它并非简单地罗列知识点，而是呈现出一种逻辑严谨的层层递进关系。开篇的宏观介绍，为整个学科打下了坚实的基础，随后逐步深入到各个分支领域，从基因工程到酶工程，再到发酵工程和生物分离工程，每一个章节都像是一个精心搭建的模块，与前后的内容紧密衔接。我特别欣赏的是，作者在过渡章节的处理上非常自然，让你在从一个领域转向另一个领域时，不会感到突兀，反而能清晰地看到它们之间的内在联系和共性。这种整体性的视角，让我能够更全面地理解生物工程作为一个综合性学科的魅力，而不是零散地学习各个技术点。这种编排方式，也为我后续更深入的研究打下了扎实的知识体系基础。