生物工程綜合實(shí)驗(yàn)

前言

　　一般認(rèn)為，生物技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了傳統(tǒng)生物技術(shù)（釀造）、近代生物技術(shù)（微生物發(fā)酵）、現(xiàn)代生物技術(shù)（生物工程）三個(gè)階段。生物工程（bioengineering）是運(yùn)用生物學(xué)、化學(xué)和工程學(xué)等學(xué)科相結(jié)合的方法，利用生物體制造人類所需產(chǎn)品、改造環(huán)境的一門多學(xué)科交叉的應(yīng)用技術(shù)。生物工程已經(jīng)在食品、醫(yī)藥、輕工、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)、能源等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，已經(jīng)產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。20世紀(jì)70年代開始，轉(zhuǎn)基因技術(shù)、系統(tǒng)生物學(xué)、生物信息學(xué)、化學(xué)生物學(xué)、基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等學(xué)科或技術(shù)的建立與發(fā)展極大地推動(dòng)了生物工程的快速發(fā)展。研究對(duì)象從微生物擴(kuò)展到動(dòng)植物細(xì)胞、微藻，研究領(lǐng)域從陸地?cái)U(kuò)展到海洋、太空。在微生物工程（發(fā)酵工程）、酶工程、基因工程、細(xì)胞工程、生物反應(yīng)工程、生物分離工程等經(jīng)典生物工程技術(shù)基礎(chǔ)上，誕生了代謝工程、蛋白質(zhì)工程、組織工程等新型生物工程技術(shù)。目前，生物工程已經(jīng)成為與微電子技術(shù)、新材料技術(shù)和新能源技術(shù)并列的重要科學(xué)技術(shù)，對(duì)于解決人類面臨的糧食、健康、環(huán)境、能源等重大問(wèn)題將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。　　生物工程專業(yè)是我國(guó)眾多高校優(yōu)先和重點(diǎn)發(fā)展的學(xué)科專業(yè)之一，生物工程專業(yè)教材的系統(tǒng)化建設(shè)是培養(yǎng)高質(zhì)量生物工程專業(yè)人才的前提。目前生物工程一體化的系列教材相對(duì)欠缺。為滿足我國(guó)普通高等教育的需要，上海交通大學(xué)受科學(xué)出版社委托，組織上海交通大學(xué)、華南理工大學(xué)、東華大學(xué)等一批工作在生物技術(shù)、生物工程教學(xué)、科研第一線的教師編寫本套“生物技術(shù)與生物工程專業(yè)能力培養(yǎng)型系列教材”。全套計(jì)劃由12部教材組成，其中2部是在第一版基礎(chǔ)上的修訂版，《細(xì)胞工程》（第二版）人選普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。

內(nèi)容概要

本教材主要由13個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)組成；在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上，每個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)都以產(chǎn)品生產(chǎn)為主線，綜合利用多種實(shí)驗(yàn)技術(shù)，力爭(zhēng)使學(xué)生得到多方面的綜合訓(xùn)練；內(nèi)容上，涵蓋了發(fā)酵工程、基因工程、酶工程、細(xì)胞工程、生物分離工程及生物信息學(xué)等；應(yīng)用上，包括了醫(yī)藥、能源、食品等，特別是生物柴油、燃料乙醇、纖維素的利用等目前生物工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。教材突出生物工程實(shí)驗(yàn)的綜合性與現(xiàn)代性，適合作為生物工程(技術(shù))專業(yè)高年級(jí)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教科書。

書籍目錄

叢書序 前言 綜合實(shí)驗(yàn)1 青霉素的發(fā)酵生產(chǎn)及半合成抗生素的制備 　實(shí)驗(yàn)1-1 青霉素的發(fā)酵生產(chǎn) 　實(shí)驗(yàn)1-2 發(fā)酵體系中氨態(tài)氮含量的測(cè)定 　實(shí)驗(yàn)1-3 青霉素效價(jià)的測(cè)定 　實(shí)驗(yàn)1-4 青霉素酰化酶產(chǎn)生菌的篩選 　實(shí)驗(yàn)1-5 青霉素?；傅拿富顪y(cè)定 　實(shí)驗(yàn)1-6 青霉素酰化酶的發(fā)酵生產(chǎn)與分離純化 　實(shí)驗(yàn)1-7 青霉素?；傅墓潭ɑ?　實(shí)驗(yàn)1-8 固定化青霉素?；复呋苽?-ADCA 綜合實(shí)驗(yàn)2 微生物發(fā)酵生產(chǎn)油脂及生物柴油的制備 　實(shí)驗(yàn)2-1 微生物發(fā)酵產(chǎn)油脂 　實(shí)驗(yàn)2-2 油脂的提取與成分分析 　實(shí)驗(yàn)2-3 酶法轉(zhuǎn)化生成生物柴油 綜合實(shí)驗(yàn)3 米超氧化物歧化酶提取與固定化酵母乙醇發(fā)酵 　實(shí)驗(yàn)3-1 玉米超氧化物歧化酶的提取 　實(shí)驗(yàn)3-2 超氧化物歧化酶(SOD)活力測(cè)定 　實(shí)驗(yàn)3-3 玉米粉的液化、糖化 　實(shí)驗(yàn)3-4 固定化酵母乙醇發(fā)酵 　實(shí)驗(yàn)3-5 乙醇發(fā)酵分析 綜合實(shí)驗(yàn)4 乳酸發(fā)酵及獼猴桃汁乳酸發(fā)酵飲料的制備 　實(shí)驗(yàn)4-1 乳酸菌的分離與篩選 　實(shí)驗(yàn)4-2 獼猴桃汁乳酸發(fā)酵飲料的制備 　實(shí)驗(yàn)4-3 細(xì)菌L-乳酸發(fā)酵 綜合實(shí)驗(yàn)5 黑曲霉發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸 　實(shí)驗(yàn)5-1 黑曲霉孢子的制備 　實(shí)驗(yàn)5-2 種子培養(yǎng) 　實(shí)驗(yàn)5-3 發(fā)酵罐的構(gòu)造認(rèn)識(shí)及空消 　實(shí)驗(yàn)5-4 薯干粉／玉米粉液體深層發(fā)酵 　實(shí)驗(yàn)5-5 檸檬酸發(fā)酵分析 　實(shí)驗(yàn)5-6 發(fā)酵液的中和、酸解 　實(shí)驗(yàn)5-7 粗檸檬酸溶液的脫色及離子交換凈化 　實(shí)驗(yàn)5-8 檸檬酸溶液的濃縮、結(jié)晶及干燥 綜合實(shí)驗(yàn)6 纖維素酶的固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)和分離純化 　實(shí)驗(yàn)6-1 纖維素酶產(chǎn)生菌的選育 　實(shí)驗(yàn)6-2 纖維素酶的活性測(cè)定 　實(shí)驗(yàn)6-3 固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶 　實(shí)驗(yàn)6-4 纖維素酶的分離純化 　實(shí)驗(yàn)6-5 纖維素酶糖化玉米芯發(fā)酵生產(chǎn)乙醇 綜合實(shí)驗(yàn)7 基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)重組核糖核酸酶A 　實(shí)驗(yàn)7-1 重組核糖核酸酶A表達(dá)載體構(gòu)建 　實(shí)驗(yàn)7-2 重組核糖核酸酶A誘導(dǎo)表達(dá) 　實(shí)驗(yàn)7-3 重組核糖核酸酶A親和純化 　實(shí)驗(yàn)7-4 重組核糖核酸酶A活性鑒定 綜合實(shí)驗(yàn)8 幾丁質(zhì)酶的發(fā)酵生產(chǎn)及異源表達(dá) 　實(shí)驗(yàn)8-1 幾丁質(zhì)酶產(chǎn)生菌的篩選 　實(shí)驗(yàn)8-2 產(chǎn)幾丁質(zhì)酶培養(yǎng)基的統(tǒng)計(jì)學(xué)優(yōu)化 　實(shí)驗(yàn)8-3 幾丁質(zhì)酶的分離純化 　實(shí)驗(yàn)8-4 幾丁質(zhì)酶的酶學(xué)性質(zhì) 　實(shí)驗(yàn)8-5 幾丁質(zhì)酶基因的克隆與異源表達(dá) 綜合實(shí)驗(yàn)9 木瓜蛋白酶的提取制備及殼聚糖的酶法水解 　實(shí)驗(yàn)9-1 木瓜蛋白酶的提取 　實(shí)驗(yàn)9-2 木瓜蛋白酶活力測(cè)定 　實(shí)驗(yàn)9-3 木瓜蛋白酶的分離純化 　實(shí)驗(yàn)9-4 木瓜蛋白酶水解殼聚糖 　實(shí)驗(yàn)9-5 設(shè)計(jì)　實(shí)驗(yàn) 綜合實(shí)驗(yàn)10 利用固定化酵母細(xì)胞生產(chǎn)1，6-二磷酸果糖 　實(shí)驗(yàn)10-1 酵母細(xì)胞的固定化 　實(shí)驗(yàn)10-2 固定化酵母催化磷酸化反應(yīng) 　實(shí)驗(yàn)10-3 固定化酵母細(xì)胞連續(xù)制備1，6-二磷酸果糖 　實(shí)驗(yàn)10-4 離子交換法提取1，6-二磷酸果糖 綜合實(shí)驗(yàn)11 螺旋藻氣升式光生物反應(yīng)器培養(yǎng)及藻藍(lán)蛋白的提取純化 　實(shí)驗(yàn)11-1 螺旋藻氣升式光生物反應(yīng)器培養(yǎng) 　實(shí)驗(yàn)11-2 螺旋藻藻藍(lán)蛋白的提取 　實(shí)驗(yàn)11-3 螺旋藻藻藍(lán)蛋白的純化 　實(shí)驗(yàn)11-4 SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳測(cè)定藻藍(lán)蛋白的相對(duì)分子質(zhì)量 綜合實(shí)驗(yàn)12 紅豆杉細(xì)胞培養(yǎng)及次級(jí)代謝產(chǎn)物的檢測(cè)分析 　實(shí)驗(yàn)12-1 紅豆杉細(xì)胞培養(yǎng) 　實(shí)驗(yàn)12-2 紅豆杉細(xì)胞培養(yǎng)物中紫杉烷的分離鑒定 　實(shí)驗(yàn)12-3 紅豆杉細(xì)胞提取物對(duì)腫瘤細(xì)胞的作用 綜合實(shí)驗(yàn)13 不同來(lái)源細(xì)菌的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系分析 　實(shí)驗(yàn)13-1 細(xì)菌總DNA提取與瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè) 　實(shí)驗(yàn)13-2 16S rDNA的PCR擴(kuò)增與瓊月旨糖凝膠電泳 　實(shí)驗(yàn)13-3 16S rDNA序列的克隆 　實(shí)驗(yàn)13-4 陽(yáng)性克隆的篩選 　實(shí)驗(yàn)13-5 系統(tǒng)發(fā)育樹分析 參考文獻(xiàn) 附錄1 培養(yǎng)基和試劑、溶液的配制 附錄2 緩沖液的配制 附錄3 硫酸銨飽和度的常用表

章節(jié)摘錄

　　乙醇（酒精）是用途最廣和用量最大的有機(jī)溶劑之一。發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇由于原料來(lái)源于可再生的植物，所以乙醇被視為可長(zhǎng)期持續(xù)供應(yīng)的清潔能源，加上世界正面臨的能源危機(jī)和環(huán)境污染，使得燃料乙醇發(fā)酵研究和產(chǎn)業(yè)化具有很大的戰(zhàn)略意義和社會(huì)效益。　?。ǘ┤剂弦掖嫉陌l(fā)酵生產(chǎn)　　1.燃料乙醇的生產(chǎn)原料　　燃料乙醇的生產(chǎn)原料有三類：一是糖類，來(lái)自甘蔗、甜菜等；二是谷物淀粉類，來(lái)自玉米、稻谷等；三是纖維素類，來(lái)自秸稈、蔗渣等。用糖類生產(chǎn)乙醇是工藝最為簡(jiǎn)單、成本最為低廉的方法，目前在南美洲如巴西、阿根廷等廣泛使用。以谷物淀粉作原料是目前北美和歐洲等國(guó)廣泛使用的方法。以植物秸稈等纖維素為原料生產(chǎn)乙醇是最具挑戰(zhàn)性的課題。不同的原料發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇，生產(chǎn)方式略有不同，因而各有其優(yōu)缺點(diǎn)?！　?.燃料乙醇發(fā)酵微生物　　乙醇發(fā)酵微生物包括代謝葡萄糖的酵母、代謝葡萄糖的細(xì)菌及代謝木糖的微生物。常用于葡萄糖發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的酵母有：啤酒酵母、葡萄汁酵母、裂殖酵母及克魯維酵母等。這些酵母均屬兼性厭氧菌，在酵母生長(zhǎng)期需要一定的氧氣，在乙醇發(fā)酵階段則需要厭氧條件以提高乙醇產(chǎn)率。通過(guò)酵母發(fā)酵生產(chǎn)乙醇時(shí)，發(fā)酵液pH為3～4，因此染菌機(jī)會(huì)較少，且除乙醇外幾乎沒(méi)有副產(chǎn)物。但酵母大多不耐高溫，且不能直接利用淀粉或纖維素為原料進(jìn)行發(fā)酵。通過(guò)細(xì)菌發(fā)酵生產(chǎn)乙醇時(shí)，代謝速度快，發(fā)酵周期短，且生成的菌體約為酵母的一半，所以乙醇的得率較高。例如，運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌（zymomonas mobilis）的生長(zhǎng)速率、底物消耗速率、產(chǎn)物生成速率都高于酵母發(fā)酵，而細(xì)胞產(chǎn)率則低于酵母。

圖書封面

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