第1章 概述 1
1.1生物技术概论 1
生物技术的定义 1
传统生物技术与现代生物技术 1
现代生物技术的发展 2
现代生物技术的特点及研究内容 3
现代生物技术的应用 5
1.2环境生物技术概论 6
环境生物技术的定义 6
现代环境生物技术的发展 7
环境生物技术的研究范围 7
1.3本书内容 8
第2章 酶工程 10
2.1概述 10
对酶的认识历程 10
酶及其应用研究发展 11
酶工程的研究内容 12
2.2酶的催化特性 13
2.3酶作用原理 17
酶的分类及命名 17
酶催化反应原理 19
酶催化反应的影响因素 19
2.4酶催化反应动力学 22
底物浓度对酶催化反应速度的影响 23
Briggs和Haldane的稳态处理法 24
关于米-门方程的讨论 27
米氏常数的意义 28
米氏常数的求法 30
2.5酶的抑制作用 34
抑制作用及其类型 34
区分可逆和不可逆抑制作用的动力学方法 34
竞争性抑制作用 35
非竞争性抑制作用 36
反竞争抑制作用 37
底物抑制作用 39
2.6酶的生产及分离纯化 40
酶的生产 40
酶的分离纯化 42
2.7酶分子修饰 59
酶分子的化学修饰 60
酶分子的生物修饰 61
2.8酶固定化 63
固定化方法 64
固定化酶性质的变化 67
2.9酶反应器 68
酶反应器的类型 68
酶反应器的设计原则 69
2.10环境污染治理中的重要酶及应用举例 70
腈化物降解酶 70
氨氧化酶 78
酶在废水处理中的应用 83
酶在土壤修复中的应用 89
2.11酶工程发展展望 100
第3章 基因工程 101
3.1基因工程的发展 101
3.2基因工程的分子生物学基础 103
DNA的结构与功能 103
DNA的变性、复性与杂交 107
遗传信息的传递方向——中心法则 110
3.3基因工程概要 111
基因工程的概念 111
基因工程的实验步骤 112
基因工程操作的基本技术 114
3.4基因工程工具酶 114
限制性内切酶 115
连接酶 118
修饰酶 119
3.5基因工程载体 121
载体的必备条件 121
载体的分类 122
用于原核生物宿主的载体 123
用于真核生物宿主的载体 128
用于植物宿主的载体 131
用于动物宿主的载体 131
3.6目的基因的获得 132
概述 132
目的基因的获得方法 132
原核生物目的基因的获得 133
真核生物目的基因的获得 135
3.7目的基因的转移 139
受体细胞及其分类 140
目的基因的导入方法 141
3.8重组体的筛选 144
传统生物学方法 144
核酸杂交法 146
印迹技术 149
3.9 DNA序列分析 151
Maxam-Gilbert化学降解法 152
Sanger双脱氧法 154
3.10基因工程微生物在污染治理中的应用 158
微生物基因改造的主要目标及手段 159
基因工程微生物的主要应用 162
第4章 细胞工程 169
4.1细胞工程基础知识 170
细胞的大小及分类 170
细胞周期 173
4.2微生物细胞工程 174
微生物细胞工程的主要内容 174
微生物细胞融合的基础知识 175
原核细胞的原生质体融合 177
真核细胞的原生质体融合 179
4.3植物细胞工程 179
植物组织培养 179
植物原生质体制备 184
植物原生质体培养 186
植物原生质体融合 186
4.4动物细胞工程 187
动物细胞培养 188
动物细胞融合 188
单克隆抗体的制备 192
细胞拆合 195
4.5细胞融合技术在污染治理中的应用 197
动物细胞融合技术的应用 197
植物细胞融合技术的应用 198
微生物细胞融合技术的应用 199
4.6抗性植物在生物修复中的应用 200
植物对非生物胁迫应答的机制 200
植物修复原理 201
重金属污染的植物修复 201
有机污染物的植物修复 202
4.7抗体技术在污染治理中的应用 204
抗体片段的开发 204
免疫分析和环境监测 205
去除微量持久性有机污染物 206
4.8微生物表面展示技术在重金属污染治理中的应用 206
微生物表面展示技术 206
重金属污染治理 207
第5章 发酵工程 211
5.1概述 211
发酵的含义 211
发酵工业的回顾 211
发酵工程的内容 213
发酵工程的应用 215
5.2发酵的基本过程 215
5.3菌种选育 216
菌种分离、筛选的原则与步骤 217
自然选育 219
诱变育种 220
5.4发酵工艺 227
发酵类型 227
发酵方法 229
发酵方式 230
5.5发酵生物反应器 232
5.6发酵过程监测 234
监测参数 234
监测技术 235
5.7发酵动力学 237
发酵动力学研究内容 237
发酵动力学研究方法 238
微生物生长动力学 238
产物形成动力学 241
5.8发酵过程优化及控制 242
发酵过程的建模 242
非结构模型 243
结构模型 243
发酵过程控制 244
5.9下游处理 245
5.10发酵与产物分离耦联技术 246
耦联方式 246
耦联技术的应用 246
5.11代谢控制发酵 249
代谢控制发酵的发展 249
代谢控制发酵的理论基础 250
代谢控制发酵的设计思路 253
5.12固态发酵及固体废弃物处理 255
固态发酵 255
固态发酵生物反应器类型及特征 256
堆肥 258
5.13发酵工业的发展趋势 260
第6章 污染治理生物技术 262
6.1生物处理技术概述 262
生物处理的基本原理 262
微环境的概念及意义 268
微生物催化降解的必要条件 268
影响生物降解的因素 269
生物处理过程控制 270
生物处理过程的重要结构 271
6.2废水生物处理新技术 276
生物脱氮除磷 276
高效生物膜处理系统 290
膜-生物反应器 295
序批式反应器 297
升流式厌氧污泥床 299
折流式厌氧反应器 300
6.3生物修复技术 301
生物修复技术基础 301
土壤污染的生物修复技术 304
地下水污染的生物修复技术 308
生物修复技术进展 311
6.4固体废弃物生物处理及处置技术 313
概述 313
堆肥 313
填埋技术 314
6.5大气污染的生物治理技术 317
生物法净化有机废气的原理 317
有机废气生物处理的工艺与应用 317
二氧化碳的微生物固定 320
生物法净化有机废气的现状及需解决的问题 325
6.6有害有机污染物的现代生物处理技术 326
有害有机污染物降解的生态学基础 326
卤代烃类降解 330
农药降解 336
洗涤剂降解 340
石油污染物治理 341
6.7重金属的生物处理技术 345
生物吸附原理 346
生物吸附剂 350
生物吸附的影响因素 351
生物吸附动力学 353
生物吸附应用中需注意的问题 354
重金属阴离子的生物吸附 357
重金属污染的植物修复 358
第7章 污染预防生物技术 360
7.1化石燃料的生物脱硫 360
硫的形态及脱硫方法 360
脱硫微生物及脱硫机理 363
微生物脱硫工艺及其特性 369
微生物脱硫的经济性分析 374
微生物脱硫的现状及发展 375
7.2化石燃料的生物脱氮 376
化石燃料中的含氮芳香族化合物 377
含氮污染物的生物转化 377
生物技术用于化石燃料脱氮 379
7.3生物制浆与生物漂白 380
概述 380
生物制浆 380
生物漂白 381
生物漂白的几种酶 381
发展趋势 390
7.4矿冶生物技术——微生物湿法冶金 391
湿法冶金所用微生物 392
微生物湿法冶金原理 394
难浸金矿石的微生物处理 394
微生物湿法冶金的机理 396
微生物湿法冶金的分子生物学研究 398
7.5生物合成替代化工合成 399
第8章 生物技术与能源 403
8.1概述 403
8.2微生物与石油开采 405
油藏微生物 406
微生物采油的发展历史 408
微生物勘探石油 409
微生物二次采油 410
微生物三次采油 410
微生物采油机理 411
采油微生物的选育及性能评价 412
油藏微生物分子生态学研究 414
8.3有机废弃物生产乙醇 415
燃料乙醇的优势 415
木质纤维的组成及其利用 417
纤维素生物质的预处理及水解 421
利用淀粉和其他含糖废液生产乙醇 428
利用纤维素生产乙醇的发酵工艺 432
生物质发酵生产乙醇的发展前景 435
8.4微生物燃料电池 437
微生物燃料电池工作原理 437
微生物燃料电池中的微生物代谢反应 438
微生物燃料电池中的电子传递机制 440
8.5微生物制氢 442
光合微生物产氢 443
厌氧发酵产氢 449
固定化微生物产氢 451
生物产氢的前景展望 454
8.6微生物产甲烷 455
产甲烷的生化机理 455
厌氧反应热力学分析 456
厌氧消化过程的微生物学 458
实际应用 459
第9章 废物资源化生物技术 461
9.1可生物降解塑料PHAs 461
PHAs的结构及性质 461
合成PHAs的主要微生物 464
合成途径及关键酶 466
PHAs生产工艺 471
PHAs合成的代谢工程 476
PHB的降解及PHB解聚酶 480
PHB生产的前景及展望 481
9.2生产单细胞蛋白 482
概述 482
单细胞蛋白的化学组成 483
生产单细胞蛋白的微生物 485
生产单细胞蛋白的原料 488
单细胞蛋白生产工艺 489
单细胞蛋白生产中应该考虑的问题 493
单细胞蛋白的安全性与营养评价 494
第10章 环境生物监测与安全性评价 496
10.1生物传感器简介 496
生物传感器的基本组成和工作原理 496
生物传感器的分类 497
生物传感器的特点 499
10.2生物传感器在环境监测中的应用 499
BOD生物传感器 499
免疫传感器 506
DNA生物传感器 511
其他生物传感器 514
10.3 PCR技术 518
概述 518
PCR反应原理 519
PCR反应的五要素 520
PCR反应体系与反应条件 522
PCR反应特性 524
PCR技术的发展 527
PCR技术在环境检测中的应用 531
10.4 DNA芯片技术 532
概述 532
DNA芯片的类型 533
DNA芯片的构建 534
DNA芯片的作用原理 538
DNA芯片的功能 539
DNA芯片信号检测系统及数据分析 540
DNA芯片技术的应用 542
10.5分子标记技术 548
分子标记的概念及种类 548
DNA指纹图谱分析 549
变性梯度凝胶电泳法 552
10.6荧光原位杂交技术 552
基本原理及特点 552
FISH的发展历程 553
FISH的主要步骤 554
探针及其标记 554
FISH技术检测水体中大肠菌群 555
10.7分子生物学方法在废水微生物研究中的应用 557
分子生物学方法提供的信息 557
在废水微生物研究中的应用 559
10.8现代生物技术的安全性问题 562
生物安全简介 562
转基因生物安全 563
生物入侵及其控制 564
10.9现代生物技术的伦理问题 567
生态伦理问题 567
社会伦理问题 568
参考文献 570