现代环境生物技术PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 生物技术概论 1

1.1.1 生物技术的定义 3

1.1.2 生物技术的内容 3

1.1.3 生物技术的发展 3

1.1.4 生物技术的应用 5

1.2 环境生物技术 5

1.2.1 环境生物技术的产生 5

1.2.2 环境生物技术的研究范围 6

1.3 本书内容 7

第2章 酶工程 9

2.1 概述 9

2.1.1 人类对酶的认识历程 9

2.1.2 酶的定义 10

2.2 酶的催化特性 11

2.1.3 酶工程的研究内容 11

2.3 酶作用原理 16

2.3.1 酶的分类及命名 16

2.3.2 酶作用原理 18

2.3.3 酶促反应的影响因素 31

2.4 酶的生产及分离纯化 41

2.4.1 酶的生产 41

2.4.2 酶的分离纯化 43

2.5 酶分子修饰 60

2.5.1 酶分子的化学修饰 62

2.5.2 生物酶工程 63

2.6 酶固定化 65

2.6.1 固定化方法 66

2.6.2 固定化酶反应条件的变化 68

2.7 酶反应器 69

2.7.1 酶反应器的类型 69

2.8.1 主要应用领域 71

2.8 酶的应用 71

2.7.2 酶反应器的设计原则 71

2.8.2 酶在污染治理中的应用 72

2.9 酶工程的现状及发展展望 77

2.9.1 酶工程的现状 77

2.9.2 酶工程的发展展望 77

第3章 基因工程 79

3.1 概述 79

3.1.1 基因工程的诞生 79

3.1.2 基因工程的内容 80

3.2 基因工程的分子生物学基础 82

3.2.1 DNA的结构与功能 82

3.2.2 DNA的变性、复性与杂交 86

3.2.3 遗传信息的传递方向--中心法则 89

3.3 基因工程工具酶 91

3.3.1 限制性内切酶 92

3.3.3 基因工程中的修饰酶 95

3.3.2 连接酶 95

3.4 基因工程载体 98

3.4.1 定义 98

3.4.2 用于原核生物宿主的载体 98

3.4.3 用于真核生物宿主的载体 104

3.4.4 用于植物宿主的载体 106

3.4.5 用于动物宿主的载体 107

3.4.6 基因工程载体的必备条件 107

3.4.7 载体的分类 108

3.5 目的基因的获得 109

3.5.1 概述 109

3.5.2 基因的组成及分类 110

3.5.3 原核生物目的基因的获得 110

3.5.4 真核生物目的基因的获得 113

3.6 目的基因导入受体细胞 118

3.6.1 受体细胞 118

3.6.2 受体细胞的分类 118

3.6.3 目的基因导入克隆载体 119

3.7.1 生物学方法 122

3.7 重组体的筛选 122

3.7.2 核酸杂交法 124

3.7.3 印迹技术 127

3.8 DNA序列分析 129

3.8.1 Maxam-Gilbert化学降解法 129

3.8.2 Sanger双脱氧法 131

3.9 基因工程在环境污染治理中的应用 132

3.9.2 拓宽氧化酶的专一性 134

3.9.1 设计复合代谢途径 134

3.9.3 增强无机磷的去除 136

第4章 细胞工程 138

4.1 细胞工程基础知识 138

4.1.1 概述 138

4.1.2 细胞的大小及分类 139

4.1.3 细胞周期 142

4.2.1 概述 143

4.2 微生物细胞工程 143

4.2.2 微生物细胞融合的基础知识 144

4.2.3 原核细胞的原生质体融合 146

4.2.4 真核细胞的原生质体融合 148

4.3 植物细胞工程 148

4.3.1 植物组织培养 148

4.3.2 植物原生质体制备 153

4.3.3 植物原生质体培养 155

4.3.4 植物原生质体融合 156

4.4 动物细胞工程 157

4.4.1 动物细胞培养 157

4.4.2 动物细胞融合 158

4.4.3 单克隆抗体的制备 162

4.4.4 细胞拆合 165

4.6 抗污染型植物 167

4.5.2 芳香族降解菌的构建 167

4.5.1 纤维素降解菌原生质体融合 167

4.5 得用细胞融合技术构建环境工程菌 167

4.7 开发基于抗体的技术治理环境污染 168

4.7.1 抗体片段和最小识别单元 168

4.7.2 免疫分析和环境监测 169

4.7.3 去除微量有机污染物 170

第5章 发醇工程 171

5.1 概述 171

5.1.1 发酵的含义 171

5.1.2 发酵工业的历史回顾 171

5.2 发酵工程的内容 173

5.2.1 发酵类型 174

5.2.2 发酵方法 176

5.2.3 发酵过程 177

5.2.4 发酵工业的发展趋势 178

5.3.1 菌种分离、筛选的原则与步骤 179

5.3 优良菌种的选育 179

5.3.2 自然选育 182

5.3.3 诱变育种 182

5.4 发酵过程及其测量 192

5.4.1 发酵方式 192

5.4.2 发酵动力学 194

5.4.3 发酵过程检测 200

5.5 发酵生物反应器 202

5.6.1 概述 204

5.6 代谢控制发酵 204

5.6.2 代谢工程 205

5.7 发酵过程优化及控制 211

5.7.1 发酵过程模型 212

5.7.2 非结构模型 212

5.7.3 结构模型 213

5.7.4 发酵过程控制 214

5.8.2 固体废弃物处理 215

5.8 固态发酵及固体废弃物处理 215

5.8.1 固态发酵 215

5.9 下游处理 218

5.10 发酵与产物分离偶联技术 219

5.10.1 偶联中使用的分离技术 219

5.10.2 偶联技术的应用 219

第6章 污染治理生物技术 222

6.1 生物处理技术概述 222

6.1.1 生物处理的基本原理 222

6.1.2 微环境的概念及意义 228

6.1.3 微生物催化降解的必要条件 228

6.1.4 影响生物降解的因素 229

6.1.5 生物处理过程控制 230

6.1.6 生物处理过程的重要结构 231

6.2 废水生物处理新技术 236

6.2.1 生物脱氮除磷 236

6.2.2 高效生物膜处理系统 250

6.2.3 膜生物反应器 255

6.2.4 序批式反应器 257

6.2.5 升流式厌氧污泥床 259

6.2.6 折流式厌氧反应器 259

6.3 生物修复技术 261

6.3.1 概述 261

6.3.2 土壤污染的生物修复技术 264

6.3.3 地下水污染的生物修复技术 269

6.3.4 生物修复技术进展 271

6.4 固体废弃物生物处理及处置技术 273

6.4.1 概述 273

6.4.2 堆肥 274

6.4.3 填埋技术 274

6.5 大气污染的生物治理技术 277

6.5.1 生物法净化有机废气的原理 277

6.5.2 有机废气生物处理的工艺研究与应用 278

6.5.3 二氧化碳的微生物固定 280

6.5.4 生物法净化有机废气的现状及需解决的问题 286

6.6 有害有机污染物的现代生物处理技术 287

6.6.1 有害有机污染物降解的生态学基础 287

6.6.2 卤代烃类降解 290

6.6.3 农药降解 297

6.6.4 洗涤剂降解 301

6.6.5 石油污染物治理 302

6.7 重金属的生物处理技术 306

6.7.1 生物吸附原理 307

6.7.2 生物吸附剂 308

6.7.3 生物吸附的影响因素 309

6.7.4 生物吸附动力学 311

6.7.5 生物吸附的应用--生物吸附柱的操作 312

6.7.6 重金属阴离子的生物吸附 315

6.7.7 重金属污染的植物修复 315

7.1.1 概述 318

第7章 污染预防生物技术 318

7.1 煤的生物脱硫 318

7.1.2 煤中硫的形态 319

7.1.3 脱硫方法及其比较 319

7.1.4 煤炭脱硫的微生物 319

7.1.5 微生物脱硫的机理 321

7.1.6 微生物脱硫工艺 324

7.2 化石燃料的微生物脱氮 328

7.2.1 化石燃料中的芳香氮化合物 329

7.2.2 含氮污染物的去除 330

7.2.3 生物技术用于化石燃料脱氮 331

7.3 生物制浆 332

7.4 矿冶生物技术--微生物湿法冶金 334

7.4.1 湿法冶金所用微生物 334

7.4.2 浸出工艺 336

7.4.3 难浸金矿石的微生物处理 338

7.5 生物合成替代化工合成 339

第8章 生物技术与能源 344

8.1 微生物与石油开采 344

8.1.1 微生物勘探石油 344

8.1.2 微生物二次采油 345

8.1.3 微生物三次采油 345

8.2 有机废弃物生产乙醇 347

8.2.1 概述 347

8.2.2 木质纤维的利用 348

8.2.3 用淀粉和其他含糖废液生产乙醇 354

8.2.4 纤维素酒精生物转化过程分析 358

8.3 微生物产氢 360

8.3.1 生物产氢的微生物 360

8.3.2 固定化细胞产氢 361

8.4 微生物产甲烷 364

8.4.1 生产甲烷的生化机理 364

8.4.2 厌氧反应热力学分析 366

8.4.3 厌氧消化过程的微生物学 369

8.4.4 实际应用 370

第9章 废物资源化生物技术 372

9.1 可生物降解塑料PHAs 372

9.1.1 概述 372

9.1.2 合成PHAs的主要微生物 375

9.1.3 合成途径及关键酶 377

9.1.4 PHAs生产工艺 382

9.1.5 PHB的降解及PHB解聚酶 386

9.1.6 PHB生产的前景及展望 387

9.2 生产单细胞蛋白 388

9.2.1 概述 388

9.2.2 微生物蛋白的营养价值 389

9.2.3 生产单细胞蛋白的微生物 391

9.2.4 生产单细胞蛋白的原料 393

9.3.5 单细胞蛋白生产工艺 395

9.3.6 单细胞蛋白生产中应该考虑的问题 398

第10章 环境生物监测与安全性评价 400

10.1 生物传感器 400

10.1.1 概述 400

10.1.2 生物传感器的基本组成和工作原理 400

10.1.3 生物传感器的分类 402

10.1.4 生物传感器的特点 403

10.1.5 生物传感器在环境监测中的应用 404

10.2 DNA生物传感器及其在环境监测中的应用 408

10.2.1 核酸杂交生物传感器的原理 409

10.2.2 污染物的检测 410

10.3 PCR技术 411

10.3.1 PCR的反应原理 412

10.3.2 PCR反应条件 413

10.3.3 PCR技术的发展 414

10.4 荧光原位杂交技术 416

10.3.4 PCR技术在环境检测中的应用 416

10.5 DNA芯片技术 418

10.5.1 DNA芯片的类型 419

10.5.2 DNA芯片的构建 419

10.5.3 DNA芯片作用原理 421

10.5.4 微芯片的性能 421

10.5.5 DNA芯片信号检测系统 422

10.5.6 DNA芯片技术的应用 423

10.7 现代生物技术的伦理问题 425

10.6 现代生物技术的安全性问题 425

附录1 酶的分类和编号的简单说明 427

附录2 氨基酸的缩写符号和相对分子质量 434

附录3 常用蛋白质的相对分子质量 435

附录4 pBR322质粒的限制性片段及其大小 436

附录5 常用培养基和抗菌素 437

附录6 基因工程安全管理办法 440

参考文献 444