生物反應工程原理

第1章 緒論
1.1 生物反應工程是生物技術產業化的橋梁
1.2 生物反應工程的主要研究內容
1.2.1 生物反應動力學
1.2.2 生物反應器及相關技術
1.2.3 生物反應過程的放大
1.3 生物反應工程的發展趨勢
1.3.1 從微觀角度揭示細胞內反應過程規律
1.3.2 在基礎生物學研究中發揮重要作用
1.3.3 揭示重組微生物與動、植物細胞等新型催化劑的生物過程規律

第2章 黴反應動力學
2.1 黴的基本特征
2.1.1 黴的作用體現為可降低反應活化能
2.1.2 中間復合物學說
2.1.3 黴催化反應特性
2.1.4 黴活力
2.1.5 黴作用高效率的機制
2.2 均相黴反應動力學
2.2.1 簡單的黴反應動力學
2.2.2 多底物黴反應動力學
2.2.3 有抑制劑的黴反應動力學
2.2.4 激活劑對黴促反應速度的影響
2.2.5 固定化黴反應動力學
2.3 固定化黴的性質
2.3.1 黴的固定化方法
2.3.2 固定化對黴性質的影響
2.3.3 影響固定化黴促反應的主要因素
2.3.4 黴固定化的效率評價
2.3.5 固定化黴促反應過程分析
2.4 黴的失活動力學
2.4.1 未反應時的熱失活動力學
2.4.2 反應時黴的熱失活動力學
2.4.3 失活動力學研究實例
2.5 非水相黴催化反應
2.5.1 非水相黴的特點
2.5.2 黴非水相催化的幾種類型
2.5.3 有機介質對黴性質的影響
2.5.4 有機介質黴催化反應的優點
2.5.5 有機介質中黴催化反應的條件及其控制
2.5.6 非水介質中黴催化反應在有機合成中的應用
2.6 輔助因子工程
2.6.1 黴的輔助因子及其作用
2.6.2 輔助因子的再生策略
2.7 黴反應工程應用

第3章 微生物反應質能平衡與計量
3.1 物質平衡
3.1.1 黑箱模型
3.1.2 元素平衡方程
3.2 微生物反應的呼吸商和還原度
3.3 微生物反應的得率系數
3.3.1 微生物反應的菌體得率
3.3.2 微生物反應的代謝產物得率
3.4 微生物反應的質量衡算
3.4.1 碳源衡算
3.4.2 碳元素衡算
3.4.3 氧衡算
3.5 微生物反應的能量代謝與計量
3.5.1 生物能學與熱力學基礎
3.5.2 微生物反應熱的計量
3.5.3 以總有效能量為基準的菌體得率

第4章 代謝網絡及其分析、設計基礎
4.1 代謝途徑與代謝網絡
4.1.1 代謝途徑及調控原理
4.1.2 代謝網絡的構建
4.2 代謝通量分析
4.2.1 代謝通量分析的基本理論
4.2.2 定系統的代謝通量
4.2.3 超定系統的代謝通量
4.2.4 不定系統的代謝通量——線性規劃
4.3 代謝控制分析
4.3.1 代謝控制分析的一些概念
4.3.2 代謝控制分析的基本理論
4.3.3 通量控制系數的確定
4.4 代謝網絡結構分析
4.4.1 代謝網絡的結構分析簡介
4.4.2 單一分支點處通量分布的控制
4.4.3 反應分組
4.5 代謝途徑優化
4.5.1 黴反應動力學
4.5.2 冪函數近似法
4.5.3 S系統方法
4.5.4 S系統的靈敏度分析
4.5.5 代謝途徑的s系統優化方法
4.6 代謝工程的應用
4.6.1 代謝通量分析的應用
4.6.2 代謝控制分析在微生物代謝工程中的應用——釀酒酵母發酵葡萄糖生產乙醇的代謝優化
4.6.3 代謝分析在動、植物細胞代謝中的應用——哺乳動物細胞培養的代謝通量分析

第5章 微生物反應動力學
5.1 細胞反應過程動力學模型
5.2 微生物生長非結構模型
5.2.1 細胞生長過程的速率與比速率
5.2.2 微生物生長動力學
5.2.3 多底物培養動力學模型
5.2.4 產物合成動力學
5.2.5 底物消耗動力學
5.3 微生物生長結構模型簡介
5.3.1 分室模型
5.3.2 控制模型
5.3.3 形態結構模型
5.3.4 遺傳結構模型
5.4 固態發酵微生物反應動力學
5.4.1 固態發酵微生物的特點
5.4.2 固態發酵菌體生長模型
5.4.3 固態發酵基質消耗模型
5.5 微生物致死和過濾動力學
5.5.1 高溫滅菌動力學
5.5.2 過濾除菌動力學

第6章 生物反應過程的傳遞
6.1 生物反應體系的流變學
6.1.1 生物反應體系的流變學性質
6.1.2 影響流變性質的因素
6.1.3 流體性質對生化過程的影響
6.2 生物反應體系中的流體流動模型
6.2.1 理想反應器的流動模型.
6.2.2 非理想反應器的流動模型
6.3 生物反應器中的攪拌與混合
6.3.1 混合的基本理論
6.3.2 宏觀流體與微觀流體
6.3.3 生物反應器中混合時間的測定
6.3.4 體系均一性對生物反應的影響
6.4 剪切應力對生物反應的影響
6.4.1 剪切應力的概念
6.4.2 剪切作用對生物過程的影響
6.4.3 低剪切反應器的設計
6.5 氣-液傳質動力學與氧的傳遞
6.5.1 氣-液傳質
6.5.2 攝氧率
6.5.3 體積傳質系數
6.5.4 有關傳質系數的關聯
6.5.5 界面面積的測定
6.6 熱量傳遞
6.6.1 傳熱原理
6.6.2 穩態傳熱
6.6.3 生化反應過程的傳熱

第7章 生物反應器工程
7.1 生物反應器的概念、分類與設計基礎
7.1.1 生物反應器的概念
7.1.2 生物反應器的分類
7.1.3 生物反應器的設計基礎
7.2 機械攪拌式生物反應器
7.2.1 結構特點及操作
7.2.2 攪拌功率的計算
7.2.3 機械攪拌式生物反應器的應用
7.3 氣升式生物反應器
7.3.1 氣升式生物反應器的結構特點及操作
7.3.2 氣升式生物反應器的應用
7.4 膜生物反應器
7.4.1 膜生物反應器的結構特點及操作
7.4.2 膜生物反應器的應用
7.5 管式生物反應器
7.5.1 管式生物反應器的結構特點及操作
7.5.2 管式生物反應器的應用
7.6 生物傳感器及過程控制
7.6.1 生物反應過程的重要相關參數
7.6.2 典型生物傳感器
7.6.3 生物反應過程控制
7.7 生物反應器的放大
7.7..1 放大對細胞代謝的影響
7.7.2 放大過程的重要步驟
7.7.3 放大原則與經驗放大方法

第8章 發酵過程設計
8.1 生物過程設計基礎與選擇原則
8.2 分批反應過程
8.2.1 分批反應過程曲線
8.2.2 分批反應過程優化
8.3 連續反應過程
8.3.1 連續過程的動力學特點
8.3.2 連續反應過程的動力學響應(過程參數變化對平衡的影響)
8.3.3 細胞回流連續過程
8.3.4 連續反應過程的優化
8.3.5 連續反應過程的應用
8.4 流加反應過程
8.4.1 流加過程動力學
8.4.2 流加過程控制技術
8.5 廢水生物處理工藝
8.5.1 sbr生物反應過程
8.5.2 uasb生物反應過程

第9章 重組微生物反應工程.
9.1 重組微生物的構建——基因工程與代謝工程
9.2 重組微生物的反應動力學基礎
9.2.1 重組微生物的發酵特點
9.2.2 重組微生物的質粒穩定性問題
9.2.3 影響質粒載體穩定性的因素
9.2.4 質粒丟失動力學
9.2.5 解決質粒不穩定性問題的策略
9.3 重組蛋白的高表達
9.3.1 異源蛋白在重組微生物中高表達的基本策略
9.3.2 異源蛋白在酵母中的重組表達
9.4 利用重組微生物生產細胞代謝產物
9.4.1 重組微生物生產細胞代謝產物的形式
9.4.2 利用重組大腸桿菌生產可生物降解材料
9.4.3 利用重組微生物生產透明質酸
9.4.4 利用重組大腸桿菌生產胰島素
9.4.5 利用重組釀酒酵母生產生物乙醇
9.5 抗逆性重組微生物的構建與應用
9.5.1 重組黴和重組細胞的抗逆性
9.5.2 重組黴的抗逆性改造研究
9.5.3 重組細胞的抗逆性改造研究
9.6 重組微生物培養過程中的關鍵問題
9.7 重組微生物的綜合評價

第10章 動、植物細胞反應工程
10.1 動、植物細胞工程概論
10.1.1 動、植物細胞概述
10.1.2 動、植物細胞工程的地位及主要技術組成
10.1.3 動、植物細胞工程的應用
10.2 動物細胞反應原理
10.2.1 細胞分類和細胞系
10.2.2 細胞的壞死與凋亡
10.2.3 動物細胞生長動力學
10.2.4 動物細胞培養工藝
10.2.5 哺乳動物外源蛋白質表達宿主細胞改造
10.3 動物細胞反應過程關鍵技術
10.3.1 培養基
10.3.2 細胞培養的基本條件和常規操作
10.3.3 細胞培養生物反應器
10.4 動物細胞培養技術的應用
10.4.1 細胞生物學基礎研究
10.4.2 細胞作為毒性實驗及安全性實驗的工具
10.4.3 細胞培養在病毒學及病毒疫苗生產中的應用
10.4.4 細胞工程學研究手段的建立及應用
10.4.5 遺傳疾病的產前檢查
10.4.6 細胞培養藥物測試
10.5 植物細胞反應原理
10.5.1 培養體系的流變學特性
10.5.2 植物細胞培養體系的混合
10.5.3 剪切應力對懸浮培養細胞的影響
10.5.4 植物細胞培養動力學
10.6 植物細胞反應過程關鍵技術
10.6.1 細胞固定化
10.6.2 植物細胞培養反應器
10.6.3 植物細胞培養規模的放大
10.7 植物細胞培養技術的應用
10.7.1 食品添加劑相關產品
10.7.2 利用植物細胞培養進行植物無性系快速繁殖
10.7.3 在藥物生產方面的應用
10.7.4 利用植物細胞生物轉化
10.7.5 其他
10.7.6 植物細胞培養技術應用前景