生物过程工程 基本概念 原著第2版PDF电子书下载

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DNA 33

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