現代生物工程與技術概論（簡體書）

《生物工程生物技術系列:現代生物工程與技術概論》按照工業生產過程的邏輯，對生物工程與技術各學科按上游生物技術基礎、中游工業生物過程和下游生物工業加工過程進行闡述。重點對基因工程、動物細胞培養、植物細胞培養、微生物發酵、?/蛋白質、蛋白質工程、生物工業下游加工過程等各主要方向和環節，進行了全面、簡要的介紹。同時，較全面介紹了生物工程與技術在各領域中的應用。
《生物工程生物技術系列:現代生物工程與技術概論》作為高等院校生物工程、生物技術和生物制藥相關專業師生教學用書和參考書，也可供生物工程、生物技術和制藥領域的技術和管理人員閱讀參考。

張永奎、蘭先秋主編的《現代生物工程與技術概論》緊緊圍繞現代生物工程與技術的基本理論、原理，技術與生產過程的研究開發和應用等進行編寫，重點突出生物工程學科和專業的工程技術學科的特點。全書根據各部分內容的特性，將生物工程學科所包含的基因工程、?/蛋白質工程、細胞工程、發酵工程和生化分離工程等基本內容，重新構建分成上、中、下游三大部分，即：上游為生物工程與技術基礎，重點介紹細胞、基因、蛋白質的基本知識及其工程技術基礎；中游為工業生物過程，重點介紹生化產品的工業生產；下游為生化分離工程，介紹生化產品的分離純化。

現代生物工程與技術是20世紀70年代初發展起來的新興綜合性應用學科。它不僅結合了微生物學、細胞生物學、遺傳學、生物化學、生物學等傳統基礎學科的相關理論和技術，而且結合了分子生物學、基因工程、蛋白質工程等現代生物學理論與技術及其他相關的工程學原理和技術，以及其他的現代化工程技術手段，如計算機、自動控制、精密機械制造、大型設備制造和新型材料等的最新研究進展和成果等。因此，現代生物工程技術是涉及多學科、多領域的交叉性專業，不僅包括了多類基礎學科、技術學科和應用學科，更涉及生物技術的產業化加工過程，包括生物過程的上、中、下游加工過程，生物工程設備及過程控制等。目前，生物工程技術在醫療衛生、日常生活、農林業、畜牧業、化工、能源和環保、新材料、國防軍事等領域具有廣泛的應用和重要作用。
21世紀是生命科學的世紀。生物工程與技術已成為國際前沿高新技術關鍵性組成部分之一，并成為世界經濟實現可持續發展的重要基石，成為21世紀世界經濟的三大支柱產業之一。它的發展將逐步解決糧食緊缺、能源匱乏等世界四大難題，極大程度地改變世界，造福人類。為適應這一巨大轉變，教育部在大學本科專業目錄中新增了一級學科（生物工程專業）。教育部2010年在天津大學正式啟動了“卓越工程師教育培養計劃”。近年來，全國不少高校陸續在全校范圍內開設生物工程或生物技術方面的文化素質公共課。為滿足我國生物工程與技術領域專業人才培養的需要，以及使更多的讀者能較全面、正確地認識生物工程與技術的重要作用和基本內容，我們撰寫了《現代生物工程與技術概論》這本書，并力求使本書具有如下特點。
1強調基本原理、方法以及基本過程
本書緊緊圍繞現代生物工程與技術的基本理論、原理，技術與生產過程的研究開發和應用等進行編寫，重點突出生物工程學科和專業的工程技術學科的特點。全書根據各部分內容的特性，將生物工程學科所包含的基因工程、?/蛋白質工程、細胞工程、發酵工程和生化分離工程等基本內容，重新構建分成上、中、下游三大部分，即：上游為生物工程與技術基礎，重點介紹細胞、基因、蛋白質的基本知識及其工程技術基礎；中游為工業生物過程，重點介紹生化產品的工業生產；下游為生化分離工程，介紹生化產品的分離純化。

第1章緒論1
1.1生物工程含義1
1.2生物工程概述2
1.3生物工程的研究內容3
1.3.1基因工程3
1.3.2蛋白質工程4
1.3.3?工程4
1.3.4細胞工程5
1.3.5發酵工程6
1.3.6生化分離工程6
1.4生物工程的發展歷史7
1.5生物工程與社會經濟的發展8
1.5.1人類健康8
1.5.2農業8
1.5.3資源和能源9
1.5.4環境保護9
1.5.5合成生物學10
1.5.6化工領域10
1.6生物工程發展展望10
1.7怎樣學好這門課程11
思考題12
參考文獻12
第2章生物工程與技術基礎13
2.1細胞及其工程技術基礎13
2.1.1細胞基本知識13
2.1.2細胞培養的生理特性15
2.1.3培養細胞的獲取及改良16
2.1.4細胞融合26
2.1.5細胞拆合與細胞重組27
2.1.6細胞保存與復蘇28
2.2基因及其工程技術基礎30
2.2.1基因工程理論基礎30
2.2.2基因工程工具?和載體37
2.2.3基因工程基本過程及技術45
2.2.4轉基因技術及操作62
2.2.5工程菌(細胞)構建技術及操作64
2.3蛋白質及其工程技術基礎66
2.3.1蛋白質基本知識66
2.3.2蛋白質測序71
2.3.3蛋白質空間結構測定71
2.3.4蛋白質定點突變72
2.3.5蛋白質分子從頭設計73
2.3.6蛋白質修飾74
思考題77
參考文獻77
第3章工業生物過程79
3.1動物細胞培養79
3.1.1動物細胞體外培養特性80
3.1.2動物細胞培養的過程和條件81
3.1.3動物細胞大規模培養方法與操作方式87
3.1.4動物細胞大規模培養反應器93
3.1.5動物細胞培養工業過程實例96
3.1.6動物細胞培養現狀與展望99
3.2植物細胞培養100
3.2.1植物細胞體外培養特性100
3.2.2植物細胞培養基及其制備102
3.2.3植物細胞培養的基本過程105
3.2.4植物細胞大規模培養方法與操作方式105
3.2.5植物細胞大規模培養反應器108
3.2.6植物細胞培養工業過程實例111
3.2.7植物細胞培養展望113
3.3微生物發酵115
3.3.1微生物的營養與培養基116
3.3.2微生物發酵基本過程及操作118
3.3.3微生物發酵方法與操作方式121
3.3.4微生物發酵反應器和過程動力學125
3.3.5微生物發酵工業過程實例——青霉素的發酵生產127
3.3.6微生物發酵前景與展望130
3.4?工程132
3.4.1?反應動力學及影響?促反應的因素132
3.4.2?和細胞的固定化135
3.4.3?生物反應器142
3.4.4?的工業應用過程實例——固定化細胞法生產6氨基青霉烷酸143
3.4.5?工程應用前景145
思考題146
參考文獻146
第4章生物工業下游加工過程147
4.1生物工業下游加工過程的產生與發展147
4.1.1生物工業下游加工過程的基本含義和重要性147
4.1.2生物工業下游加工過程的發展歷程148
4.2生物工業下游加工過程的特點及一般工藝過程149
4.2.1生物分離過程的體系特殊149
4.2.2生物分離過程的工藝流程特點152
4.2.3生物工業下游加工過程的一般工藝過程153
4.3生物分離技術與工程的研究內容155
4.3.1生物分離過程主要目標產品的性質155
4.3.2生物分離工藝的設計與開發156
4.3.3生物分離操作過程的設備與優化156
4.3.4新型生物分離技術的研究和開發156
4.4生物工業下游加工過程的主要技術及特點156
4.4.1發酵液的預處理與固液分離技術156
4.4.2細胞破碎技術158
4.4.3初步分離純化技術159
4.4.4高度分離純化技術162
4.4.5其他新型分離技術164
4.4.6成品加工技術166
4.5生物工業下游加工過程中的技術應用167
4.5.1離心機在預處理中的應用167
4.5.2細胞破碎技術應用167
4.5.3納米過濾技術的應用167
4.5.4親和膜過濾技術的應用170
4.5.5反膠束萃取技術的應用171
4.5.6雙水相萃取技術的應用172
4.5.7超臨界流體萃取技術的應用174
4.5.8泡沫分離技術的應用175
4.5.9離子交換技術的應用175
4.5.10模擬移動床色譜技術的應用177
4.5.11擴展床吸附色譜(EBA)技術的應用177
思考題178
參考文獻178
第5章生物工程與技術的應用179
5.1醫藥衛生領域179
5.1.1藥物生產179
5.1.2疾病預防、診斷治療及醫藥學研究186
5.1.3器官移植187
5.1.4保健衛生188
5.2食品領域的應用188
5.2.1基因工程技術在食品加工中的應用188
5.2.2?工程技術在食品加工中的應用191
5.2.3發酵工程在食品領域中的應用192
5.2.4細胞工程在食品領域中的應用193
5.2.5蛋白質工程在食品領域中的應用193
5.2.6生物工程技術在食品安全檢測中的應用194
5.2.7生物工程技術在食品領域中的應用展望194
5.3化工領域的應用195
5.3.1生物催化劑在化工領域的應用195
5.3.2新型生物降解塑料的開發196
5.3.3生物工程技術在化工領域應用的發展趨勢197
5.4日用化工領域的應用197
5.4.1在化妝品生產中的應用197
5.4.2在香精香料生產中的應用199
5.4.3在生物表面活性劑生產中的應用200
5.4.4在洗滌劑用?生產中的應用201
5.5紡織領域的應用202
5.5.1在新型紡織材料開發上的應用202
5.5.2在化纖研發中的應用204
5.5.3在紡織物染整工藝前處理的應用205
5.5.4在紡織物整理中的應用206
5.6新材料領域的應用207
5.6.1在軍事材料方面的應用207
5.6.2在生物環境材料方面的應用207
5.6.3在生物醫用材料方面的應用208
5.7新能源領域的應用209
5.7.1在能源開發中的應用209
5.7.2生物質新能源的開發210
5.7.3面向未來的生物能源開發戰略213
5.8環境領域方面的應用213
5.8.1在環境保護領域中的應用213
5.8.2在預防環境污染上的應用216
5.8.3生物工程技術處理污染物的優越性216
5.9生物工程技術在農、林業領域的應用216
5.9.1在植物育種和繁殖中的應用216
5.9.2在動物育種繁殖和疫苗研制中的應用218
5.9.3在制漿造紙工業中的應用218
5.9.4農林業中的生物工程技術展望219
5.10生物工程技術在國防領域中的應用219
5.10.1在軍事領域中的應用219
5.10.2在軍事武器上的研究前景222
思考題222
參考文獻223