現(xiàn)代微生物生物技術(shù)

1 緒論
1.1 生物技術(shù)與人類未來
1.2 生物技術(shù)對生命科學(xué)基礎(chǔ)研究的促進
1.3 生物技術(shù)新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
1.4 生物技術(shù)的定義
1.5 生物技術(shù)與微生物應(yīng)用
1.5.1 微生物研究基礎(chǔ)及其對現(xiàn)代生命科學(xué)的影響
1.5.2 微生物資源
2 微生物分子遺傳學(xué)基礎(chǔ)
2.1 微生物基因組
2.1.1 微生物基因組研究的意義
2.1.2 基因組測序研究概況
2.1.3 細菌基因組
2.1.4 古菌基因組
2.1.5 酵母基因組
2.1.6 微生物基因組測序與剖析
2.1.7 基因組和后基因組研究技術(shù)
2.2 基因及功能序列
2.2.1 基因
2.2.2 功能序列
2.3 染色體
2.4 質(zhì)粒
2.4.1 質(zhì)粒的基本特征
2.4.2 質(zhì)粒的命名
2.4.3 質(zhì)粒的功能與類型
2.4.4 質(zhì)粒的復(fù)制
2.4.5 質(zhì)粒的穩(wěn)定性及其消除的防止機制
2.4.6 質(zhì)粒的不相容性
2.5 噬菌體
2.5.1 噬菌體的特征
2.5.2 原噬菌體與溶原
2.5.3 入噬菌體
2.5.4 溶源噬菌體與寄主菌的致病性
2.6 轉(zhuǎn)座單元與轉(zhuǎn)座作用
2.6.1 插入序列
2.6.2 復(fù)合轉(zhuǎn)座子
2.6.3 溫和噬菌體Mu
2.6.4 真核基因組的轉(zhuǎn)座單元
2.7 DNA的橫向傳遞
2.7.1 轉(zhuǎn)化
2.7.2 轉(zhuǎn)導(dǎo)
2.7.3 接合
2.8 基因表達與調(diào)控
2.8.1 阻遏物與負調(diào)控
2.8.2 激活蛋白與正調(diào)控
2.8.3 生物合成途徑操縱子的表達與調(diào)控
2.8.4 病原微生物毒力基因表達調(diào)控
2.8.5 細菌通訊系統(tǒng)及其調(diào)控
2.9 DNA突變、損傷與修復(fù)
2.9.1 突變的定義和術(shù)語
2.9.2 突變的機制
2.9.3 突變率
2.9.4 突變體的類型
2.9.5 DNA損傷與修復(fù)
2.10 體內(nèi)遺傳重組
2.10.1 同源重組
2.10.2 位點專一重組
2.10.3 轉(zhuǎn)座重組
3 基因克隆與表達的載體與宿主系統(tǒng)
3.1 基因克隆的載體系統(tǒng)
3.1.1 以質(zhì)粒為基礎(chǔ)的克隆載體
3.1.2 以入噬菌體為基礎(chǔ)的克隆載體
3.1.3 柯斯質(zhì)粒、噬菌粒及其他先進載體
3.1.4 噬粒載體
3.2 大腸埃希菌表達系統(tǒng)
3.2.1 大腸埃希菌表達載體
3.2.2 各種大腸埃希菌表達系統(tǒng)的特點
3.2.3 高效表達外源基因的策略
3.3 枯草桿菌表達系統(tǒng)
3.3.1 枯草桿菌基因表達的特點
3.3.2 枯草桿菌表達載體
3.3.3 枯草桿菌宿主菌
3.3.4 DNA轉(zhuǎn)化枯草桿菌的方法
3.3.5 高效表達外源基因的策略
3.4 酵母表達系統(tǒng)
3.4.1 釀酒酵母表達系統(tǒng)
3.4.2 畢赤酵母表達系統(tǒng)
3.4.3 其他酵母表達系統(tǒng)
3.5 絲狀真菌表達系統(tǒng)
3.5.1 絲狀真菌表達載體
3.5.2 絲狀真菌的轉(zhuǎn)化
3.5.3 絲狀真菌高效表達外源基因的策略
3.6 大腸埃希菌表面展示
3.6.1 微生物細胞表面展示的概念和應(yīng)用范圍
3.6.2 革蘭陰性菌的表面展示
3.6.3 革蘭陽性菌表面展示系統(tǒng)
3.6.4 酵母表面展示
4 微生物育種技術(shù)
4.1 傳統(tǒng)誘變育種
4.1.1 誘變劑及其使用
4.1.2 誘變程序
4.2 同源重組與基因取代技術(shù)
4.2.1 基于抗藥性標記和自殺質(zhì)粒的取代方法
4.2.2 基于溫度敏感復(fù)制子介導(dǎo)的取代
4.3 定向誘變(人工進化)
4.3.1 易錯PCR
4.3.2 DNA改組
4.3.3 交錯延伸法
4.3.4 定向選擇
4.4 定點誘變
4.4.1 借助噬菌體M13的定點誘變
4.4.2 借助質(zhì)粒的誘變
4.5 PCR誘變
4.5.1 PCR定點誘變
4.5.2 幾種堿基變化的PCR引入
4.5.3 PCR隨機誘變
4.6 轉(zhuǎn)座子誘變
4.6.1 染色體基因誘變
4.6.2 革蘭陰性細菌的轉(zhuǎn)座子誘變
4.6.3 克隆基因的功能分析
4.6.4 轉(zhuǎn)座子用于報告基因融合誘變
4.7 蛋白質(zhì)和酶基因誘變的策略
4.7.1 引入二硫鍵提高蛋白穩(wěn)定性的技術(shù)
4.7.2 改變天冬酰胺提高穩(wěn)定性技術(shù)
4.7.3 提高酶活性
4.7.4 改變酶的專一性
4.7.5 其他基因改造技術(shù)
4.8 基因敲除技術(shù)
4.8.1 利用同源重組進行基因敲除
4.8.2 利用轉(zhuǎn)座子進行基因敲除
4.8.3 基于PCR方法的基因敲除
4.8.4 噬菌體退火蛋白介導(dǎo)的寡核苷酸重組系統(tǒng)
4.8.5 RNAi引起的基因敲除
5 微生物發(fā)酵技術(shù)
5.1 發(fā)酵技術(shù)
5.1.1 分批發(fā)酵
5.1.2 補料分批發(fā)酵
5.1.3 半連續(xù)發(fā)酵
5.1.4 連續(xù)發(fā)酵
5.2 發(fā)酵工藝控制
5.2.1 培養(yǎng)基對發(fā)酵的影響
5.2.2 種子對發(fā)酵的影響
5.2.3 溫度對發(fā)酵的影響
5.2.4 pH對發(fā)酵的影響
5.2.5 攪拌與通風
5.2.6 泡沫的控制
5.3 固態(tài)發(fā)酵
5.3.1 固體發(fā)酵的特點
5.3.2 固體發(fā)酵的基本知識
5.3.3 固體發(fā)酵罐
5.4 基因工程菌發(fā)酵
5.4.1 工程菌的穩(wěn)定性
5.4.2 高密度培養(yǎng)
5.5 微生物混合培養(yǎng)技術(shù)
5.5.1 混合培養(yǎng)技術(shù)
5.5.2 混合培養(yǎng)的應(yīng)用
5.6 生物反應(yīng)器
5.6.1 通風發(fā)酵罐
5.6.2 厭氧發(fā)酵罐
5.7 發(fā)酵動力學(xué)
5.7.1 得率系數(shù)
5.7.2 反應(yīng)速率
5.7.3 細胞生長動力學(xué)
5.7.4 產(chǎn)物生成動力學(xué)
5.7.5 基質(zhì)消耗動力學(xué)
5.7.6 發(fā)酵過程動力學(xué)模擬與參數(shù)的估計
5.8 發(fā)酵過程優(yōu)化技術(shù)
5.8.1 單次單因子法
5.8.2 Plackett-Burman法
5.8.3 響應(yīng)面法
5.8.4 改進單純形法
6 醫(yī)藥微生物生物技術(shù)
6.1 人體正常菌群與致病菌
6.1.1 內(nèi)源性感染
6.1.2 外源性感染
6.2 微生物藥物的主要類型
6.2.1 微生物菌體醫(yī)藥
6.2.2 微生物產(chǎn)生的多糖
6.2.3 微生物次級代謝產(chǎn)物
6.2.4 微生物轉(zhuǎn)化藥物
6.3 現(xiàn)代微生物藥物篩選方法
6.3.1 高通量篩選系統(tǒng)及其特點
6.3.2 高通量生物過程技術(shù)
6.3.3 微生物提取物中快速檢測次級代謝物技術(shù)
6.4 現(xiàn)代篩選模型和方法
6.4.1 抗細菌抗生素篩選模型與方法
6.4.2 抗真菌抗生素篩選模型和方法
6.4.3 影響病原微生物毒力的抗生素篩選方法
6.4.4 抗病毒抗生素篩選模型和方法
6.4.5 抗腫瘤抗生素的篩選模型和方法
6.4.6 其他生理活性物質(zhì)篩選
6.5 微生物基因組學(xué)對微生物藥物篩選的影響
6.5.1 抗生素產(chǎn)生菌基因組學(xué)對新微生物代謝物發(fā)現(xiàn)的影響
6.5.2 利用微生物基因組學(xué)確定新的藥物作用靶位或建立新的篩選模型
6.5.3 釀酒酵母基因組學(xué)在藥物篩選中的應(yīng)用
6.6 病毒介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移體系
6.6.1 反轉(zhuǎn)錄病毒介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移
6.6.2 腺病毒介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移
6.6.3 腺聯(lián)病毒介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移
6.6.4 單純皰疹病毒介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移
6.6.5 其他病毒介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移
6.7 基因工程疫菌與菌苗
6.7.1 基因工程疫苗的種類
6.7.2 基因工程菌苗
6.7.3 目前疫苗使用中面臨的問題
7 環(huán)境微生物技術(shù)
7.1 廢水處理的微生物技術(shù)
7.1.1 水體有機污染物的好氧微生物處理
7.1.2 水體有機污染物的厭氧微生物處理技術(shù)
7.1.3 水體中氮磷的微生物脫除技術(shù)
7.2 生物修復(fù)技術(shù)的微生物應(yīng)用
7.2.1 原位微生物修復(fù)基本原理及影響因素
7.2.2 地表水污染微生物修復(fù)
7.2.3 地下水污染微生物修復(fù)
7.2.4 土壤污染微生物修復(fù)
7.2.5 微生物修復(fù)技術(shù)的不足與發(fā)展前景
7.3 固體廢棄物處理技術(shù)
7.3.1 固體廢棄物的堆肥處理技術(shù)
7.3.2 固體有機廢物的衛(wèi)生填埋技術(shù)
7.4 大氣污染物的微生物凈化
7.4.1 氣體有機污染物的微生物處理
7.4.2 氣體無機污染物的微生物處理
7.5 有毒有害污染物治理的現(xiàn)代方法
7.5.1 鹵代有機化合物的微生物降解
7.5.2 化學(xué)農(nóng)藥的微生物降解
7.5.3 洗滌劑的微生物降解
7.6 重金屬污染的生物處理方法
7.6.1 重金屬的微生物吸附
7.6.2 重金屬的微生物轉(zhuǎn)化
7.7 煤炭的微生物脫硫
7.7.1 煤炭的脫硫方法比較
7.7.2 煤炭的微生物脫硫概述
7.7.3 微生物脫硫的原理
7.7.4 微生物脫硫工藝
7.7.5 煤炭微生物脫硫的現(xiàn)狀和前景
7.8 微生物制漿與漂白技術(shù)
7.8.1 生物制漿
7.8.2 生物漂白
7.9 廢棄資源的微生物綜合利用原理
7.9.1 廢物生產(chǎn)單細胞蛋白
7.9.2 有機廢棄物生產(chǎn)乙醇
7.9.3 固體有機廢棄物生產(chǎn)甲烷
7.9.4 有機廢物產(chǎn)氫
8 農(nóng)業(yè)微生物生物技術(shù)
8.1 附生微生物
8.1.1 根際微生物
8.1.2 葉際微生物
8.2 植物內(nèi)生菌
8.2.1 植物內(nèi)生菌在生物技術(shù)研究中的應(yīng)用
8.2.2 根癌土壤桿菌在植物生物技術(shù)中的應(yīng)用
8.3 菌根
8.3.1 外生菌根
8.3.2 內(nèi)生菌根
8.3.3 蘭科植物菌根
8.3.4 杜鵑石楠型菌根
8.4 微生物農(nóng)藥
8.4.1 微生物殺蟲劑
8.4.2 微生物殺菌劑
8.4.3 微生物除草劑
8.4.4 農(nóng)用抗生素
8.4.5 真菌病毒
8.5 微生物肥料
8.5.1 固氮微生物肥料
8.5.2 磷細菌肥料
8.5.3 鉀細菌肥料
8.5.4 抗生菌肥料
8.6 微生物飼料
8.6.1 單細胞蛋白與菌體蛋白
8.6.2 微生物秸稈發(fā)酵飼料
8.6.3 微生物飼料添加劑
8.7 水產(chǎn)微生物制劑
8.8 微生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)廢棄物再利用中的作用
8.8.1 堆肥
8.8.2 種植藥用、食用大型真菌
8.8.3 制備沼氣
8.8.4 處理乳清
9 微生物與能源
9.1 微生物采油
9.1.1 基本原理
9.1.2 微生物采油技術(shù)
9.1.3 采油微生物菌種的篩選
9.1.4 微生物采油技術(shù)研究進展
9.2 微生物生產(chǎn)乙醇
9.2.1 乙醇糖發(fā)酵原理
9.2.2 木質(zhì)纖維素的預(yù)處理
9.2.3 木質(zhì)纖維素的糖化
9.2.4 發(fā)酵生產(chǎn)乙醇
9.2.5 展望
9.3 微生物產(chǎn)甲烷
9.3.1 產(chǎn)甲烷微生物
9.3.2 厭氧消化系統(tǒng)的作用機制
9.3.3 影響沼氣發(fā)酵的主要因素
9.3.4 實際應(yīng)用
9.4 微生物產(chǎn)氫
9.4.1 發(fā)酵細菌產(chǎn)氫
9.4.2 藍細菌和綠藻產(chǎn)氫
9.4.3 古細菌產(chǎn)氫
9.4.4 酶法產(chǎn)氫
9.4.5 光合細菌產(chǎn)氫
9.4.6 生物質(zhì)氣化制氫
9.5 其他微生物能源的開發(fā)與利用
9.5.1 微生物電池
9.5.2 產(chǎn)石油微生物
10 微生物與生物催化
10.1 生物催化
10.1.1 生物催化的定義
10.1.2 生物催化的研究內(nèi)容
10.1.3 生物催化的發(fā)展趨勢
10.2 固定化生物催化
10.2.1 固定化方法
10.2.2 固定化生物催化劑的性質(zhì)
10.3 非水相生物催化
10.3.1 非水相生物催化的介質(zhì)系統(tǒng)
10.3.2 非水相中酶學(xué)的性質(zhì)
10.3.3 非水相中生物催化的反應(yīng)類型
10.4 化學(xué)品的生物催化合成
10.4.1 酰胺和羧酸
10.4.2 醇
10.4.3 氰醇
10.4.4 氨基酸
10.5 藥物的生物催化合成
10.5.1 手性藥物的生物催化合成
10.5.2 藥物中間體的生物催化合成
10.6 分子酶工程
10.6.1 化學(xué)修飾
10.6.2 定向進化
11 微生物檢測新技術(shù)
11.1 特異性酶反應(yīng)技術(shù)原理及其應(yīng)用
11.1.1 微生物特異性酶反應(yīng)檢測技術(shù)的原理
11.1.2 微生物特異性酶的類型及其底物種類
11.1.3 特異性酶反應(yīng)的底物
11.1.4 特異性酶反應(yīng)的操作和優(yōu)缺點
11.1.5 特異性酶檢測培養(yǎng)基在常見臨床和衛(wèi)生食品微生物檢測中的應(yīng)用
11.1.6 微生物特異性酶反應(yīng)檢測技術(shù)展望
11.2 基于核酸的微生物檢測新技術(shù)
11.2.1 微生物核酸分子檢測的理論基礎(chǔ)
11.2.2 核酸雜交技術(shù)
11.2.3 熒光原位雜交技術(shù)
11.2.4 以PCR為基礎(chǔ)的檢測技術(shù)
11.2.5 基因芯片技術(shù)
11.2.6 基因芯片技術(shù)在微生物檢測中的應(yīng)用
11.3 免疫傳感器技術(shù)
11.3.1 免疫傳感器
11.3.2 免疫傳感器技術(shù)在微生物檢測中的應(yīng)用
12 微生物宏基因組技術(shù)
12.1 微生物物種與基因多樣性
12.2 宏基因組文庫的構(gòu)建
12.2.1 宏基因組文庫的概念
12.2.2 樣品的來源
12.2.3 樣品中DNA的提取和純化
12.2.4 DNA的部分酶切和與載體連接、轉(zhuǎn)化
12.3 宏基因組文庫的篩選
12.3.1 基于功能的篩選
12.3.2 基于序列的篩選
12.3.3 提高篩選效率的方法
12.4 宏基因組技術(shù)在生物技術(shù)上的應(yīng)用
12.4.1 海洋微生物宏基因組文庫的構(gòu)建和幾丁質(zhì)降解酶的篩選
12.4.2 土壤微生物宏基因組表達文庫篩選新型抗生素和新型代謝產(chǎn)物