生物反應工程

《生物反應工程》對酶與細胞參與的生物反應的速率及相關問題進行了充分的討論，並始終結合生物催化劑的特點。《生物反應工程》力圖反映生物工程是生物科學、化學和工程科學的交叉學科的特點，在建立描述生物反應速率的數學模型時，儘可能地結合生物學和化學原理，使學生能將這三方面的知識融會貫通。

《生物反應工程》可作為大學生物工程酶專業學生的專業基礎課教材。

第一章 緒論

1.1 生物反應工程的發展歷史

1.2 生物反應工程的範疇

1.2.1 酶催化反應動力學

1.2.2 高產細胞株的獲得和保持

1.2.3 細胞生長和代謝產物合成動力學

1.2.4 傳質對生物反應的影響

1.2.5 生物反應器和操作模式

1.3 生物反應工程的應用

1.3.1 酶催化反應工程的應用

1.3.2 細胞培養工程的應用

1.4 生物反應工程的展望

第二章 酶催化反應動力學

2.1 酶的來源、分類、命名及特徵

2.2 一種或兩種底物反應時單酶催化動力學

2.2.1 Michaelis-Menten動力學

2.2.2 Briggs-Haldane對Miclaaelis-Menten公式的改進

2.2.3 King和Altman的推導

2.2.4 可逆反應動力學、雙底物反應及輔因子活化

2.3 基元反應速率常數的確定

2.3.1 預穩態方法

2.3.2 鬆弛方法

2.4 酶催化反應的抑制

2.4.1 底物的活化和抑制作用

2.4.2 可逆抑制

2.4.3 不可逆抑制

2.5 影響酶活性的其他因素

2.5.1 溶液pH對酶催化反應動力學的影響

2.5.2 温度對酶活性的影響

2.5.3 其他影響酶活性的因素

2.6 酶失活機理和酶失活動力學

2.7 多底物酶催化反應動力學

2.7.1 多底物反應的反應機理

2.7.2 多底物酶催化反應的穩態動力學

2.8 變構酶

2.8.1 配基同蛋白質的結合

2.8.2 Monool-Claangeux-Wyman（MCW）模型

2.8.3 Koshland-N6methy-Filmer（KNF）模型

2.9 多相體系中的酶反應

練習題

第三章 應用酶催化及酶催化反應器

3.1 水解酶的應用

3.1.1 澱粉和纖維素的水解

3.1.2 蛋白水解酶

3.1.3 酯酶及其應用

3.1.4 混合酶、果膠酶及其他水解酶的應用

3.2 酶的其他用途

3.2.1 酶在醫藥中的應用

3.2.2 酶在工業中的應用

3.3 酶催化在手性化合物拆分和合成中的應用

3.3.1 手性化合物的拆分

3.3.2 手性合成

3.4 酶的固定化

3.4.1 包埋法

3.4.2 吸附法

3.4.3 共價鍵法

3.4.4 共價交聯法

3.5 固定化酶反應動力學

3.5.1 固定化酶單一粒子的總反應速率

3.5.2 球形粒子內的擴散-反應方程

3.5.3 同時存在膜擴散阻力和粒內傳質阻力時的有效因子

3.5.4 表面固定化酶的反應速率

3.6 固定化酶的活性和失活

3.6.1 固定化時真實酶活性保持率

3.6.2 固定化酶的失活速率

3.6.3 pH的影響

3.7 酶反應器

3.7.1 酶反應器設計原則

3.7.2 均相酶催化反應器

3.7.3 非均相酶反應器

3.8 酶電極和蛋白質芯片

3.8.1 酶電極

3.8.2 蛋白質芯片

練習題

第四章 細胞生物學基礎

4.1 細胞的基本知識

4.1.1 細胞的概念

4.1.2 微生物細胞的基本性質

4.1.3 微生物細胞的分類和應用

4.1.4 微生物細胞的結構和功能

4.2 細胞的增殖及調控

4.2.1 細胞週期

4.2.2 細胞週期各時相的動態變化

4.2.3 細胞週期的調控

4.2.4 細胞的分化與凋亡

練習題

第五章 細胞代謝的計量關係和能學

5.1 熱力學基礎

5.1.1 熱力學概念

5.1.2 自由能

5.2 代謝反應對：ATP和NAD

5.2.1 ATP-ADP對與其它高能化合物

5.2.2 NAD-NADH對與氧化還原反應

5.2.3 ATP和NAD的耦聯

5.3 代謝的組織和調節

5.3.1 代謝的網絡組織

5.3.2 代謝調節的類型

5.4 碳源的分解代謝

5.4.1 Embden-Meyerho-Parnes（EMP）途徑

5.4.2 呼吸

5.5 光合成

5.6 生物合成

5.6.1 小分子生物合成

5.6.2 大分子生物合成

5.7 跨膜傳遞

5.7.1 被動和促進擴散

5.7.2 主動傳遞

5.8 微生物的代謝產物

5.8.1 初級代謝產物

5.8.2 次級代謝產物

5.9 細胞增長和產物生成的計量關係

5.9.1 細胞的元素衡算方程

5.9.2 細胞生長的得率係數

5.9.3 生長得率和代謝產物產率的理論估計

5.9.4 細胞生長的反應熱及其產率係數

練習題

第六章 細胞生長動力學

6.1 細胞生長及其環境要求

6.1.1 細胞生長的特點

6.1.2 環境對細胞生長的影響

6.2 細胞生長動力學模型的分類和特點

6.2.1 結構模型和非結構模型

6.2.2 分立模型與非分立模型

6.2.3 隨機性模型和模糊模型

6.3 非結構動力學模型

6.3.1 Monod模型

6.3.2 其它非結構模型

6.3.3 多底物模型

6.3.4 細胞生長的底物抑制

6.3.5 絲狀微生物的生長模型

6.4 理想間歇培養中細胞生長、底物消耗和產物生成動力學

6.4.1 間歇培養時細胞的生長週期

6.4.2 細胞生長與底物消耗

……

第七章 生物反應器中的傳遞過程

第八章 生物反應器

第九章 基因重組細胞培養工程

第十章 動物細胞培養工程

第十一章 植物細胞培養工程