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| 內容簡介： |
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本书前两版广受欢迎，被众多院校用作学习生物工程知识的入门教材。新版分为生物工程原理和生物工程应用两大部分。第一部分（第一章到第八章）全面叙述了生物工程的基本原理和技术发展；第二部分（第九章到第十三章）介绍生物工程在农业、食品、医药、环境保护和能源开发等领域的应用情况，以及生物工程与社会伦理、生物工程的知识产权保护等相关知识。本书第三版在保持前两版结构体系的基础上，对所有内容进行了全面修订，删减了部分过时的资料，增加了生物工程新知识及其应用新进展，为初学者提供了全面的介绍、清晰的框架和深入学习的基础。本书既可以作为普通高等院校生物工程专业的导论课教材，也可以作为生物工程相关专业的选修课教材或非生物类专业的通识课教材，同时便于相关领域的营销、管理人员和其他自学者学习了解生物工程的基本知识。
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| 關於作者： |
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陶兴无，武汉轻工大学教授。教学经验丰富，为本科生和研究生讲授“生物工程设备”、“生物制药设备”、“生物工程与工艺学”、“发酵工艺学”、“发酵代谢调控”、“发酵产品工艺学”、“发酵（制药）工厂设计”和“生物工程概论”等课程。主持（参与）完成“魔芋葡甘聚糖降解工艺研究及其应用”等十余项国家和省市科技攻关课题。发表专业论文四十余篇；主编参编高校教材五部，其中两部获省部级二等奖。
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| 目錄：
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第一章 绪论 001～014
第一节 生物工程的基本概念 001
一、生物工程的定义 001
二、生物工程的研究领域及其相互关系 002
三、现代生物工程涉及的学科 002
第二节 生物工程的发展简史 003
一、传统生物技术时期 003
二、近代生物工程的形成和发展时期 005
三、现代生物工程的形成和发展时期 006
第三节 现代生物工程的应用 007
一、提高生命质量，延长人类寿命 008
二、改善农业生产，解决食品短缺 009
三、解决能源危机，治理环境污染 010
四、制造工业原料，生产贵重金属 010
第四节 现代生物工程对社会发展的影响 011
一、转基因食品的安全性问题 011
二、转基因生物对环境的危害 011
三、人权的保护问题 012
四、生物工程引发的其他社会问题 013
第二章 细胞生物学基础 015～033
第一节 细胞生物学发展简介 015
一、细胞的发现 015
二、细胞学说的创立 016
三、细胞生物学 016
第二节 细胞的基本特性 017
一、细胞的形态 017
二、细胞的基本功能 017
三、细胞结构上的相似性 018
第三节 细胞的类型、结构和功能 018
一、原核细胞 018
二、真核细胞 020
三、真核细胞与原核细胞的比较 022
四、病毒—非细胞的生命体 022
第四节 细胞的重要生命活动 024
一、细胞的繁殖 024
二、细胞分化 025
三、细胞的癌变和衰老 027
第五节 细胞的化学组成 029
一、水 029
二、无机盐 029
三、有机小分子 030
四、生物大分子 032
第三章 生物大分子的结构与功能 034～069
第一节 生物功能大分子—蛋白质 034
一、氨基酸和肽 034
二、蛋白质的分子结构 037
三、蛋白质结构与功能的关系 040
四、蛋白质的结构测定 042
五、蛋白质的理化性质 042
六、蛋白质中的非氨基酸组分 044
七、蛋白质的分离和纯化 044
第二节 生物遗传大分子—核酸 046
一、核酸的化学组成及一级结构 046
二、DNA的空间结构与功能 048
三、RNA的结构与功能 054
四、基因和基因组结构 058
五、核酸的理化性质 061
第三节 糖类 063
一、单糖 063
二、寡糖 064
三、多糖 064
四、糖复合物 064
五、糖类的生物功能 064
第四节 脂类与生物膜 065
一、生物体内的脂类 065
二、生物膜的化学组成 066
三、生物膜的结构及功能 068
第四章 基因工程 070～114
第一节 基因工程的基本原理 070
一、基因工程诞生的背景 070
二、基因工程的诞生及其意义 073
三、基因工程的基本概念及操作流程 074
第二节 重组DNA常用的工具酶 076
一、限制性内切核酸酶 076
二、DNA连接酶 079
三、DNA聚合酶 081
第三节 重组DNA常用载体 084
一、质粒载体 085
二、λ噬菌体 087
三、柯斯质粒载体 088
四、人工染色体载体 089
五、高等真核细胞的克隆载体 091
第四节 目的基因的获取及其与载体的连接 091
一、目的基因的获取途径 092
二、目的基因与载体的连接 097
第五节 重组DNA分子导入受体细胞 099
一、受体细胞的选择 099
二、重组DNA分子转化或转染导入微生物细胞 102
三、重组DNA分子导入植物细胞 102
四、重组DNA分子导入哺乳动物细胞 103
第六节 重组体的筛选和克隆基因的表达 104
一、重组体的筛选 104
二、克隆基因的表达 107
第七节 合成生物学 109
一、合成生物学的概念与发展 110
二、合成生物学的层次化结构设计 111
三、生物模块的标准化 112
四、合成生物学技术的应用 113
第五章 蛋白质工程 115～136
第一节 蛋白质工程的基本概念 115
一、蛋白质工程产生的背景 116
二、蛋白质工程的基本流程 116
三、蛋白质工程的特征 117
四、蛋白质工程的研究内容 118
第二节 蛋白质的生物合成 119
一、蛋白质合成中三类RNA的作用 119
二、蛋白质的生物合成过程 123
三、新生肽链的折叠 124
第三节 蛋白质结构预测 126
一、预测蛋白质空间结构的意义 126
二、蛋白质序列分析及结构预测策略 127
三、蛋白质二级结构预测 128
四、蛋白质三级结构预测 130
第四节 蛋白质分子设计 132
一、蛋白质分子设计的基础 133
二、蛋白质分子设计的流程 134
三、蛋白质分子设计的类型 135
第六章 酶工程 137～160
第一节 酶学基础 137
一、酶的一般概念 137
二、酶的分类与命名 138
三、酶催化反应作用的特点 139
第二节 酶的结构与功能的关系 140
一、酶的结构及其催化功能 140
二、酶的活性中心 141
三、酶的催化机理 141
四、影响酶催化反应速度的因素 143
第三节 化学酶工程 145
一、酶分子的化学修饰 145
二、固定化酶 148
三、细胞的固定化 151
第四节 生物酶工程 153
一、克隆酶 153
二、突变酶 154
三、从头设计酶 155
四、进化酶 156
五、杂合酶 158
六、核酶和脱氧核酶 159
第七章 细胞工程 161～204
第一节 植物组织与细胞培养 161
一、植物组织培养 162
二、植物细胞培养 170
第二节 动物细胞与组织培养 177
一、动物细胞与组织培养的基本概念 177
二、动物细胞的体外培养生长特性 178
三、动物细胞培养的营养和环境条件 179
四、动物细胞培养技术 180
五、细胞培养物的保存和复苏 182
六、动物细胞的大规模培养 183
第三节 细胞工程的主要技术及其应用 184
一、细胞融合 184
二、染色体工程 189
三、动物体细胞核移植技术和克隆动物 192
四、胚胎工程 193
五、干细胞及组织工程 196
第八章 发酵工程 205～235
第一节 发酵工程概述 205
一、发酵工程技术的发展历史 205
二、发酵和发酵工程的定义 206
三、发酵工程产品的类型 207
四、发酵工程的基本内容 208
第二节 发酵工业用菌种 208
一、工业上常见的微生物 208
二、菌种的选育 212
三、菌种的退化与复壮 216
四、菌种的保藏 218
第三节 发酵生产过程 220
一、培养基及其灭菌 221
二、种子扩大培养 222
三、发酵方式 223
四、发酵工艺控制 227
五、基因工程菌的发酵特性 229
六、发酵产物的分离提取 230
第四节 发酵设备 232
一、生化反应器的类型 232
二、机械搅拌式发酵罐 233
三、自吸式发酵罐 233
四、气升式发酵罐 234
五、塔式发酵罐 234
六、发酵与产物分离偶联 235
第九章 生物工程在农业和食品方面的应用 236～250
第一节 利用转基因技术培育抗逆性农作物品种 236
一、抗除草剂作物 237
二、抗昆虫作物 237
三、抗病害作物 238
四、抗重金属镉的作物 239
第二节 利用转基因技术提高农作物产量和品质 239
一、提高农作物产量 239
二、提高大豆中蛋白质和氨基酸的含量 240
三、改变油料作物的油脂组成及含量 240
四、彩色棉花 241
五、其他超级农作物品种 241
第三节 应用转基因技术生产经济动物 242
一、应用转基因技术改善动物的生产性能 242
二、改变代谢途径提高经济动物的产量 243
三、利用胚胎技术加快家畜良种的繁殖 244
四、转入抗病毒基因提高动物抗病能力 244
第四节 转基因食品 245
一、已改良营养品质的植物转基因食品 245
二、高产优质的肉、奶和畜类动物转基因食品 246
三、富含功能性成分的转基因食品 246
四、色香味独特的转基因食品添加剂 247
五、可延长贮藏保鲜期的转基因果蔬食品 247
第五节 生物工程在食品工业中的应用 247
一、利用基因工程、细胞工程技术改良食品资源 248
二、利用现代发酵工程改造传统的食品加工工艺 248
三、酶工程技术在食品工业中的应用 249
第十章 生物工程在医药方面的应用 251～281
第一节 生物技术药物 251
一、生物技术药物的概念 251
二、生物技术药物的种类 253
三、生物技术药物的发展趋势 257
第二节 疫苗 259
一、新型冠状病毒疫苗 259
二、治疗性肿瘤疫苗 262
三、结核疫苗 264
第三节 人类基因组计划 266
一、人类基因组计划的内容 266
二、人类基因组计划的研究结果 267
三、人类基因组计划的意义 268
四、后人类基因组学的研究 270
第四节 基因诊断与基因治疗 271
一、基因诊断 272
二、基因治疗 278
第十一章 生物工程在环境保护和能源开发方面的应用 282～299
第一节 污水的生物净化 282
一、污水好氧生物处理技术 283
二、污水厌氧生物处理技术 284
第二节 废气及大气污染的生物治理 285
一、生物净化有机废气的基本原理 286
二、生物过滤法 287
三、生物吸收法 288
四、生物滴滤法 288
第三节 固体废弃物的生物降解 289
一、固体废弃物生物降解的基本原理 290
二、好氧生物降解制堆肥 290
三、厌氧发酵制沼气 291
第四节 环境污染的生物修复 292
一、生物修复的概念和分类 292
二、生物修复的基本原理 293
三、原位生物修复 295
四、异位生物修复 296
第五节 生物工程在能源开发中的应用 296
一、利用微生物开采石油 296
二、生物基燃料乙醇 297
三、植物石油 297
四、生物柴油 298
五、氢能 299
第十二章 生物工程与社会伦理 300～310
第一节 人类胚胎干细胞研究中的生命伦理 300
一、胚胎干细胞的不同来源及其伦理 300
二、生殖性克隆的伦理 302
三、治疗性克隆的伦理 302
第二节 人类基因组研究引发的社会伦理 303
一、对基因隐私权的侵犯 303
二、产生基因歧视问题 304
三、基因治疗带来的伦理疑虑 305
四、基因增强的危害性问题 306
第三节 现代生物技术研究应遵循的伦理原则 307
一、尊重原则 307
二、不伤害原则 308
三、公正原则和平等互利原则 308
四、可持续发展原则 309
五、责任原则 309
第十三章 生物工程的知识产权保护 311～321
第一节 生物工程知识产权的类型 311
一、专利权的保护 312
二、植物新品种的保护 312
三、其他形式的保护 313
第二节 基因的专利保护 315
一、基因是属于发现还是发明 316
二、基因专利的保护范围 317
第三节 转基因生物专利保护 318
一、转基因植物专利保护 318
二、转基因动物专利保护 319
三、转基因微生物专利保护 320
参考文献 322
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前言
本书第二版自2015年6月出版以来，被许多高等院校选作生物工程专业的导论课教材、生物工程相关专业的选修课教材或非生物类专业的通识课教材，受到众多读者的好评，多次重印，并获得中国石油和化学工业优秀出版物奖·教材奖二等奖。
本版入选石油和化工行业“十四五”规划教材，在保持第二版结构体系的基础上，对所有内容进行了全面更新，删除了部分过时的内容，增加了生物工程新知识及其应用新进展，例如在“第四章 基因工程”中新增一节“合成生物学”，在“第十章 生物工程在医药方面的应用”中新增一节“疫苗”，以反映生物工程学科的新动态。本版仍秉承第二版的编写原则，兼具系统性和先进性，力求简明易懂、生动具体，为初学者提供生物工程学科的全面介绍和深入学习的基础。
本版充分体现党的二十大精神，融入了大量思政元素，力求在传授专业知识的同时，引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观，落实立德树人根本任务。本版尤其注重体现我国在生物工程领域的成就，例如在“疫苗”一节中全面介绍我国在新冠疫苗研发中的重大贡献，从而弘扬爱国情怀，树立民族自信，激励学生为实现中华民族伟大复兴的中国梦贡献智慧和力量。
全书由武汉轻工大学曾驰副教授修订完成，并经陶兴无教授审读。
在本书编写过程中参考了大量文献，在此对这些文献的作者表示衷心的感谢。同时，还要感谢支持帮助本书编写、出版和使用的读者、编辑和各位同仁。
本书的编写得到了武汉轻工大学食品科学与工程一流学科建设揭榜项目和武汉轻工大学教材建设基金资助项目的支持。
限于作者水平，本书难免存在不妥之处，恳请读者批评指正。
编者
2024年5月于武汉
第一版前言
21世纪是生命科学的世纪，是信息科学的世纪。2000年，在瑞士召开的世界经济论坛上，美国前总统克林顿和英国首相布莱尔在他们的报告中，从政治家的角度列举了两项将影响21世纪社会发展的技术：一个是信息科学技术，另外一个就是由基因组研究作为标志的生命科学技术。著名的物理学家、诺贝尔奖获得者杨振宁先生，在回顾20世纪的科学成果时曾说过，19世纪是物理学的世纪，它推动了整个自然科学的发展；20世纪信息技术的进步，使物理学在很多方面得到进一步的发展；但21世纪将是生命科学的世纪。青年学生崇拜的偶像、计算机技术的推动者——比尔·盖茨也认为，影响21世纪整个人类社会经济发展的不仅有信息科学技术，还应该有生命科学技术。
现在很多人称20世纪影响科学发展的重要的三个突出成就是发现相对论、量子力学、DNA双螺旋结构；20世纪影响人类的三大科学工程是曼哈顿计划（导致了原子弹的发明）、阿波罗登月计划（使人类开始了空间探测的时代）、人类基因组计划。自20世纪90年代以来，随着人类基因组计划等各类生物基因组计划的相继展开，生物工程的发展呈现出前所未有的活力。新世纪人们把关注点更多地投向了生物工程产业。生物工程产业迅速崛起，已成为国际市场竞争的新领域，并展现出十分诱人的前景。
生物工程不仅仅属于生物学家。过去几十年获得诺贝尔生理学或医学奖和化学奖的科研成果，有相当多的成就是以生命科学为主体内容的，而奖项得主中相当一部分是化学家和物理学家出身。越来越多的物理学家、化学家、数学家、计算机专家、人文科学家和社会科学家等相关人士都在关注生物工程的发展。人口、资源、环境是21世纪人类所面临的三大难题和挑战。解决这三大难题的唯一有效途径是发展生物工程。近十几年来，无论是各国政府的发展策略还是企业风险投资，都把生物产业放在了优先发展的地位。在美国，人类基因组计划的政府投资达30亿美元，而私人机构的投入经费实际上已远远超过30亿美元。
与信息产业一样，生物技术是高新技术，不仅需要大批的生物工程专门人才，而且需要其他行业和学科更多人的参与。与20世纪80年代普及推广计算机知识类似，创办、整合生物工程（生物技术）专业成为我国高校最为时尚的举措之一。据统计，至2003年我国拥有生物工程专业的高校119所，且呈继续增长的趋势。同时，全国各级各类学校普遍在非生物工程专业中增设生物工程概论作为必修或选修公共课。社会上从事相关行业的决策、投资、管理、生产和经营者也迫切需要了解或掌握生物工程的基本知识和最新进展。
当前有关生物工程的专业书籍很多，但对初涉生物工程领域又想尽快了解其基本概念和全貌的读者来说，需要一本浅显易懂的入门书，这是作者编撰本书的初衷。本书是作者在武汉工业学院多年讲授全校公共选修课生物工程概论讲义的基础上，由陶兴无（武汉工业学院）、刘志国（武汉工业学院）和田俊（华中科技大学）三位同志共同编写而成，陶兴无任主编。郑卫平、杨孝坤、欧燕青、闵伶俐、周明英等同志也为书稿的顺利完成做了大量文字工作。
本书可作为非生物工程专业公共课或生物工程专业的总论教材，并适合具备高中以上文化程度的读者自学。全书共14章，第一部分（前8章）为生物工程原理，第二部分（后6章）为生物工程应用。课堂主要讲授第一部分，第二部分供自学使用。仅需了解生物工程应用基本内容的读者，也可只选学第二部分。由于生物工程进展“与时俱进”，内容“日新月异”，在编写过程中参考了大量最新文献资料，除书末所列部分主要参考文献外，其余未一一列出。在此，谨向这些作者表示最诚挚的感谢。
由于作者水平所限，不足之处难免，敬请读者指正。
陶兴无
2005年1月于武汉
第二版前言
本书第一版自2005年8月出版后，已被许多高等院校作为公共课教材或生物工程及食品化工、医药材料等与生物工程相关专业的学科专业课教材，部分高校还指定本书为硕士研究生入学考试复习参考书，受到众多读者的好评。
本书第一版从编写至今的十年，是生物工程飞速发展的时期，新理论新技术层出不穷，应用领域也日新月异，逐步深入。因此，本书第二版在保持第一版结构体系的基础上，对第一部分生物工程原理（第一章到第八章）所有内容进行全面修订，删减了部分过时的资料，增加了本学科新知识；对第二部分生物工程应用（第九章到第十四章）的全部内容进行了更新。本书再版仍然保持第一版的编写原则，既可以作为生物工程专业的总论教材，也可以作为相关交叉学科的非生物工程专业的课程用书，同时方便相关领域的营销、管理、行政人员和自学者学习了解生物工程的基本知识。
在本书编写过程中参考了大量文献，在此对这些文献的作者表示衷心的感谢！同时，还要感谢支持帮助本书编写、出版和使用的读者、编辑和各位同仁。
本书第二版修订工作全部由武汉轻工大学（原武汉工业学院）陶兴无完成。限于作者水平，本书在内容取舍、编写方面难免存在不妥之处，恳请读者批评指正。
陶兴无
2014年8月于武汉
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