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页数:494

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出版时间:2009-3

价格:180.00元

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isbn号码:9787811211320

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《现代生物工程技术与应用》 内容简介 本书系统梳理和深入剖析了当代生物工程领域的前沿技术、核心原理及其在各个行业的广泛应用。全书内容涵盖分子生物学基础、基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质工程、生物信息学等多个关键分支，旨在为读者提供一个全面、深入且与时俱进的知识体系。 第一部分：生物工程的理论基石与技术前沿 第一章：分子生物学基础回顾与重塑 本章首先回顾了构成生命活动的DNA、RNA、蛋白质的结构与功能，强调了中心法则在现代生物工程设计中的指导意义。随后，重点介绍了近年来在基因编辑技术（如CRISPR-Cas9系统及其变体）方面取得的突破性进展。详细阐述了这些技术的工作机制、精确性、脱靶效应的控制策略以及伦理考量。同时，探讨了高通量测序技术（NGS）如何从根本上改变了我们对基因组、转录组和蛋白质组的认知，并为后续的工程改造提供了海量数据支撑。 第二章：基因工程的精准化与规模化 本章聚焦于基因克隆、表达调控和基因递送系统的优化。内容包括但不限于：新型载体的设计与筛选（如病毒载体、非病毒载体，特别关注腺相关病毒AAV和慢病毒Lentivirus在基因治疗中的优化策略）；启动子和增强子的功能元件分析，以实现组织特异性和时间特异性表达；以及基因重组技术的自动化与高通量筛选平台建设，极大地加速了功能基因的发现和工程菌株的构建过程。 第三章：细胞工程与再生医学的飞跃 细胞工程是实现复杂生物系统构建的核心环节。本章详细讨论了干细胞（胚胎干细胞、诱导性多能干细胞iPSC、成体干细胞）的体外培养、定向分化技术及其在疾病建模和细胞替代治疗中的应用。重点阐述了类器官（Organoids）技术的发展，如何通过模拟体内微环境，实现对复杂器官功能的研究。此外，还深入分析了对培养基、支架材料以及生物反应器设计的要求，以确保细胞的活性、安全性和功能稳定性。 第二部分：工业化与应用驱动的技术体系 第四章：发酵工程的绿色化与智能化 发酵工程是生物制造的传统支柱，本章着重探讨如何利用现代生物技术提升其效率和可持续性。内容包括：代谢途径工程（Metabolic Engineering）在优化目标产物合成路径中的应用；合成生物学工具箱（如基因组重编程、模块化设计）在构建“超级细胞工厂”中的实践。针对工业发酵过程的控制，详细介绍了过程分析技术（PAT）的应用，包括在线监测发酵液中的关键代谢物、关键生物活性指标，并结合先进的模糊控制或模型预测控制（MPC）算法，实现发酵过程的精准调控，降低能耗和副产物生成。 第五章：蛋白质工程与酶催化的革命 本章聚焦于蛋白质的功能改造和理性设计。从氨基酸残基的微小变化如何影响蛋白质的稳定性、催化活性和特异性展开讨论。详细介绍定向进化（如错误倾向性PCR、DNA Shuffling）和理性设计（基于结构生物学和计算模拟）的方法论。重点分析了固定化酶技术在生物催化反应器中的应用，及其在手性药物合成、生物燃料生产等高附加值领域中取代传统化学催化剂的潜力。 第六章：生物信息学与大数据驱动的研发范式 生物工程的进步越来越依赖于强大的数据处理能力。本章阐述了生物信息学如何成为整合基因组、转录组、蛋白质组和代谢组数据的桥梁。内容包括：大规模生物数据的存储、管理与标准化；生物网络分析（Pathway Analysis）在识别关键调控节点中的作用；以及利用机器学习和深度学习算法，预测蛋白质结构、筛选先导化合物和优化生物反应器参数的前沿研究。 第三部分：跨界融合与未来展望 第七章：生物制造与生物材料的创新集成 本章探讨了生物技术与其他工程领域的交叉点。重点介绍生物可降解高分子材料（如PHA、PLA）的生物合成途径，以及如何通过基因工程修饰微生物以提高聚合物的分子量和性能。此外，还涵盖了利用合成生物学设计微生物“活体材料”，例如具有自修复、环境响应特性的智能生物材料的开发。 第八章：生物工程在环境与能源领域的应用 本书的最后部分关注生物工程如何应对全球性的可持续发展挑战。深入分析了微生物燃料电池（MFCs）的技术瓶颈与优化；生物降解技术在处理难降解污染物（如持久性有机污染物POPs）方面的进展；以及藻类生物工程在高效固碳和生物柴油生产中的巨大潜力与工程化障碍。 总结 《现代生物工程技术与应用》力求全面覆盖当前生物工程领域的核心技术栈和新兴热点，不仅注重基础理论的阐述，更强调工程化思维和工业化实现路径。本书适合高等院校生命科学、化学工程、制药工程等相关专业的师生，以及生物技术产业界的研究人员和工程师作为深入学习与参考的专业书籍。其内容结构严谨，技术描述详实，旨在推动生物制造向更高效、更精准、更绿色的方向发展。

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