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第一章　微生物的生长 1

第一节　微生物生长的条件 1

一、微生物生长的物质条件 1

二、微生物生长的环境条件 4

第二节　培养基 10

一、培养基的分类 10

二、培养基的主要成分 13

三、培养基的灭菌 16

第三节　生长动力学 19

一、微生物的生长与繁殖 19

二、微生物生长的数学描述 22

参考文献 25

第二章　微生物的代谢 26

第一节　代谢的概念 26

第二节　微生物的初级代谢 27

一、糖代谢 27

二、氨基酸的合成代谢 33

三、核苷酸的合成代谢 38

第三节　微生物的次级代谢 40

一、次级代谢的意义 40

二、次级代谢产物的生物合成 41

三、青霉素和头孢菌素 42

第四节　重要的微生物代谢产物 44

一、醇、多元醇和有机酸 45

二、氨基酸 46

三、核苷酸及其类似物 47

四、抗生素 48

五、微生物多糖和聚酯 53

六、维生素 55

第五节　微生物代谢的调节 57

一、代谢调节概论 57

二、酶合成的调节——诱导与阻遏 60

三、酶活性的调节——激活和抑制 66

四、微生物代谢调节的模式 69

参考文献 72

第三章　微生物的遗传与遗传育种 73

第一节　遗传的物质基础 73

一、DNA是遗传物质 73

二、基因的表达 74

第二节　基因突变与诱变育种 83

一、基因突变 83

二、诱变育种 86

第三节　突变株的筛选 92

一、平皿快速检测法 92

二、形态变异的利用 93

三、抗药性定向筛选的利用 93

四、利用抗反馈抑制来筛选突变体 93

五、营养缺陷型的利用 94

六、计算机技术的应用 94

七、高通量的筛选方法 95

八、分析方法的利用 95

第四节　原生质体融合育种 95

一、原生质体制备 96

二、原生质体融合 98

三、融合子的筛选 99

四、基因组改组 100

参考文献 101

第四章　微生物基因工程 104

第一节　基因工程概论 104

一、基因工程的基本材料 104

二、基因工程的基本过程 107

第二节　工具酶 115

一、限制性核酸内切酶 115

二、聚合酶 115

三、连接酶、激酶及磷酸酶 120

四、核酸酶 121

五、蛋白水解酶（蛋白酶K） 124

六、溶菌酶 124

第三节 目的基因的获得 124

一、基因的化学合成 124

二、利用聚合酶链反应合成目的基因 125

三、通过构建基因文库筛选目的基因 125

第四节　基因工程菌的鉴定 128

一、分子杂交技术——细菌菌落或噬菌斑的原位杂交筛选法 129

二、从表达文库中筛选目的基因 130

三、DNA片段的序列分析 133

参考文献 137

第五章　微生物基因操作系统 138

第一节　大肠杆菌基因操作系统 138

一、载体 138

二、外源基因的导入 143

三、外源基因在大肠杆菌中的表达 143

第二节　芽孢杆菌基因操作系统 150

一、枯草杆菌表达系统 150

二、球形芽孢杆菌和短芽孢杆菌基因操作系统 154

第三节　链霉菌基因操作系统 154

一、链霉菌载体和遗传转化系统 154

二、链霉菌表达分泌系统 156

三、链霉菌表达系统的优缺点 159

第四节　其他原核生物基因操作系统 160

一、蓝藻基因操作系统 160

二、乳酸杆菌基因操作系统 160

三、双歧杆菌基因操作系统 161

第五节　酵母菌基因操作系统 161

一、酵母作为基因表达宿主所需要具备的条件 161

二、酿酒酵母基因操作系统 161

三、巴氏毕赤酵母表达系统 166

第六节　丝状真菌基因操作系统 171

一、概述 171

二、丝状真菌基因表达系统的宿主 171

三、载体和转化方法 172

四、细胞外蛋白的生产 173

参考文献 176

第六章　微生物酶工程 179

第一节　微生物的酶与生化反应 179

一、酶的基本概念 179

二、酶的动力学 185

第二节　重要的工业酶制剂 186

一、淀粉酶 186

二、糖化酶 188

三、蛋白酶 188

四、脂肪酶 189

五、其他重要的糖苷酶 189

第三节　生物转化 194

一、手性化合物的生物转化 194

二、甾体化合物的生物转化 197

第四节　辅因子与辅因子再生 198

一、ATP/NTP的再生 198

二、吡啶核苷酸辅因子的再生 199

三、固定化辅酶及辅酶再生 209

第五节　蛋白质工程与酶分子的改造 210

一、酶的化学修饰 210

二、定点突变 214

三、易错PCR 217

四、DNA改组 218

五、融合蛋白与杂合酶 221

第六节 固定化酶和固定化细胞 224

一、固定化酶 224

二、固定化细胞 234

参考文献 237

第七章　发酵工程 238

第一节　发酵工程的基本概念 238

一、发酵工程的产物 238

二、发酵的方式和种类 239

第二节　发酵过程与设备 241

一、种子扩大培养 241

二、发酵过程的无菌操作 242

三、发酵过程控制 244

四、微生物发酵设备 253

五、发酵过程的放大 257

第三节　发酵工程的后处理 259

一、后处理概述 259

二、发酵液的预处理及固-液分离 261

三、微生物细胞的破碎 264

四、膜分离 267

参考文献 268

第八章　微生物代谢工程 270

第一节　代谢工程概述 270

一、代谢工程的形成与发展 270

二、反向代谢工程与代谢组学 271

第二节　代谢网络 272

一、代谢网络的概念 273

二、代谢网络的节点 274

三、代谢网络的基本类型 275

四、代谢网络的响应 275

五、主要节点刚性的评估 276

第三节　代谢网络定量分析 280

一、代谢物流分析 280

二、代谢控制分析 288

第四节　代谢工程应用举例 293

一、头孢菌素C 293

二、维生素C 293

三、莽草酸 296

四、发酵木糖生产酒精 299

五、组合生物合成 302

参考文献 305