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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