生物工程概论(陶兴无)（第二版） 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

本书是学习生物工程知识的入门教材。全书分为生物工程原理和生物工程应用两大部分。部分（章到第八章）较为全面地叙述了生物工程的基本原理和技术发展；第二部分（第九章到第十四章）介绍生物工程在农业、食品、医药、环境保护等领域的应用情况，以及生物安全性、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。

本书第二版在保持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，仍秉承版的编写原则，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。本书既可以作为生物工程专业的总论教材，也可以作为相关交叉学科非生物工程专业的课程用书，同时方便相关领域的营销、管理人员和其他自学者学习了解生物工程的基本知识。

章绪论1

节生物工程的基本概念1

一、生物工程的定义1

二、生物工程的研究领域及其相互关系2

三、现代生物工程涉及的学科2

第二节生物工程的发展简史3

一、传统生物技术时期3

二、近代生物工程的形成和发展时期4

三、现代生物工程的形成和发展时期6

第三节现代生物工程的应用7

一、提高生命质量，延长人类寿命7

二、改善农业生产，解决食品短缺8

三、解决能源危机，治理环境污染8

四、制造工业原料，生产贵重金属9

第四节现代生物工程对社会发展的影响9

一、转基因食品的安全性问题9

二、转基因生物对环境的危害10

三、人权的保护问题10

四、生物工程引发的其他社会问题11

第二章细胞生物学基础13

节细胞生物学发展简介13

一、细胞的发现13

二、细胞学说的创立13

三、细胞生物学14

第二节细胞的基本特性14

一、细胞的形态14

二、细胞的基本功能15

三、细胞结构上的相似性15

第三节细胞的类型、结构和功能15

一、原核细胞16

二、真核细胞17

三、真核细胞的结构体系及功能18

四、真核细胞与原核细胞的比较19

五、病毒——非细胞的生命体19

第四节细胞的重要生命活动21

一、细胞的繁殖21

二、细胞分化22

三、细胞的癌变和衰老23

第五节细胞的化学组成25

一、水25

二、无机盐25

三、有机小分子26

四、生物大分子27

第三章生物大分子的结构与功能29

节生物功能大分子——蛋白质29

一、氨基酸和肽29

二、蛋白质的分子结构32

三、蛋白质结构与功能的关系34

四、蛋白质的结构测定36

五、蛋白质的理化性质37

六、蛋白质中的非氨基酸组分38

七、蛋白质的分离和纯化38

第二节生物遗传大分子——核酸40

一、核酸的化学组成及一级结构40

二、DNA的空间结构与功能42

三、RNA的结构与功能47

四、基因和基因组结构51

五、核酸的理化性质53

第三节碳水化合物55

一、单糖55

二、低聚糖55

三、多糖56

四、糖复合物56

五、糖类的生物功能56

第四节脂类与生物膜57

一、生物体内的脂类57

二、生物膜的化学组成57

三、生物膜的结构及功能59

第四章基因工程61

节基因工程的基本原理61

一、基因工程诞生的背景61

二、基因工程的诞生及其意义64

三、基因工程的基本概念及操作流程65

第二节重组DNA常用的工具酶66

一、限制性核酸内切酶66

二、DNA连接酶69

三、DNA聚合酶71

第三节重组DNA常用载体73

一、质粒载体74

二、λ噬菌体76

三、柯斯（cosmid）质粒载体77

四、人工染色体载体77

五、高等真核细胞的克隆载体79

第四节目的基因的获取及其与载体的连接80

一、目的基因的获取途径80

二、目的基因与载体的连接85

第五节重组DNA分子导入受体细胞87

一、受体细胞的选择87

二、重组体DNA分子转化或转染导入微生物细胞89

三、重组体DNA分子导入植物细胞89

四、重组体DNA分子导入哺乳动物细胞90

第六节重组体的筛选和克隆基因的表达91

一、重组体的筛选91

二、克隆基因的表达94

第五章蛋白质工程97

节蛋白质工程的基本概念97

一、蛋白质工程产生的背景97

二、蛋白质工程的基本流程98

三、蛋白质工程的特征98

四、蛋白质工程的研究内容99

第二节蛋白质的生物合成100

一、蛋白质合成中三类RNA的作用101

二、蛋白质的生物合成过程103

三、新生肽链的折叠105

第三节蛋白质结构预测106

一、预测蛋白质空间结构的意义106

二、蛋白质序列分析及结构预测策略107

三、蛋白质二级结构预测108

四、蛋白质三级结构预测110

第四节蛋白质的分子设计112

一、蛋白质分子设计的基础112

二、蛋白质分子设计的流程113

三、蛋白质分子设计的类型114

第六章酶 工 程117

节酶学基础117

一、酶的一般概念117

二、酶的分类与命名118

三、酶催化反应作用的特点119

第二节酶的结构与功能的关系120

一、酶的结构及其催化功能120

二、酶的活性中心120

三、酶的催化机制120

四、影响酶催化反应速度的因素122

第三节化学酶工程124

一、酶分子的化学修饰124

二、固定化酶126

三、细胞的固定化128

第四节生物酶工程130

一、克隆酶131

二、突变酶132

三、从头设计酶133

四、进化酶134

五、杂合酶136

六、核酶和脱氧核酶137

第七章细胞工程139

节植物组织与细胞培养139

一、植物组织培养140

二、植物细胞培养147

第二节动物细胞与组织培养154

一、动物细胞与组织培养的基本概念154

二、动物细胞的体外培养生长特性155

三、动物细胞培养的营养和环境条件155

四、动物细胞培养技术157

五、细胞培养物的保存和复苏158

六、动物细胞的大规模培养159

第三节细胞工程的主要技术及其应用160

一、细胞融合160

二、染色体工程165

三、动物体细胞核移植技术和

克隆动物168

四、胚胎工程169

五、干细胞及组织工程172

第八章发酵工程179

节发酵工程概述179

一、发酵工程技术的发展历史179

二、发酵和发酵工程的定义180

三、发酵工程产品的类型180

四、发酵工程的基本内容181

第二节发酵工业用菌种182

一、工业上常见的微生物182

二、菌种的选育185

三、菌种的退化与复壮189

四、菌种的保藏191

第三节发酵生产过程193

一、培养基及其灭菌194

二、种子扩大培养195

三、发酵方式195

四、发酵工艺控制200

五、基因工程菌的发酵特性202

六、发酵产物的分离提取202

第四节发酵设备204

一、生化反应器的类型204

二、机械搅拌式发酵罐205

三、自吸式发酵罐205

四、气升式发酵罐205

五、塔式发酵罐206

六、发酵与产物分离偶联206

第九章生物工程在农业和食品方面的应用208

节利用转基因技术培育抗逆性农作物品种208

一、抗除草剂作物209

二、抗昆虫作物209

三、抗病害作物210

四、抗重金属镉的作物210

第二节利用转基因技术提高农作物产量和品质211

一、提高农作物产量211

二、提高大豆中蛋白质和氨基酸的含量211

三、改变油料作物的油脂组成及含量211

四、彩色棉花212

五、其他超级农作物品种212

第三节应用转基因技术生产经济动物213

一、应用转基因技术改善动物的生产性能213

二、改变代谢途径提高经济动物的产量214

三、利用胚胎技术加快家畜良种的繁殖214

四、转入抗病毒基因提高动物抗病能力215

第四节转基因食品215

一、已改良营养品质的植物转基因食品216

二、高产优质的肉、奶和畜类动物转基因食品216

三、富含功能性成分的转基因食品216

四、色香味独特的转基因食品添加剂217

五、可延长贮藏保鲜期的转基因果蔬食品217

第五节生物工程技术在食品工业中的应用217

一、利用基因工程、细胞工程技术改良食品资源218

二、利用现代微生物发酵工程技术改造传统的食品加工工艺218

三、酶工程食品工业中的应用219

第十章生物工程在医药方面的应用221

节生物技术药物221

一、生物技术药物的概念221

二、生物技术药物的种类223

三、生物技术药物的发展趋势227

第二节人类基因组计划228

一、人类基因组计划的内容228

二、人类基因组计划的研究结果230

三、人类基因组计划的意义231

四、后人类基因组学的研究232

第三节基因诊断与基因治疗233

一、基因诊断233

二、基因治疗239

第十一章生物工程在环保和能源开发方面的应用243

节污水的生物净化243

一、污水好氧生物处理工程技术243

二、污水厌氧生物处理工程技术245

第二节废气及大气污染的生物治理246

一、生物净化有机废气的基本原理246

二、生物过滤法247

三、生物吸收法248

四、生物滴滤法248

第三节固体废物的生物降解249

一、固体废弃物生物降解的基本原理249

二、好氧生物降解制堆肥250

三、厌氧发酵制沼气251

第四节环境污染的生物修复251

一、生物修复的概念及其原理252

二、生物修复的基本原理252

三、原位生物修复254

四、异位生物修复255

第五节生物工程在能源开发中的应用255

一、利用微生物开采石油255

二、燃料酒精256

三、植物石油256

四、生物柴油256

五、氢能257

第十二章生物安全性与基因武器258

节转基因技术对生态环境的潜在威胁258

一、转基因植物本身可能演变为农田杂草植物258

二、转基因植物可能通过基因漂流影响其他物种259

三、转基因植物可能对非目标生物造成危害260

四、转基因植物可能增加目标害虫的抗性261

五、重组基因片段的实验室安全问题261

第二节转基因食品对人体健康的影响262

一、外源基因的转移问题262

二、潜在的致敏性264

三、直接或潜在的毒性隐患265

四、可能改变食物原有的营养成分266

第三节转基因食品食用安全性评价266

一、转基因食品食用安全性评价的原则267

二、转基因食品食用安全性评价的内容269

第四节国外对转基因农产品的安全管理体系271

一、美国对转基因农产品的安全管理体系271

二、欧盟对转基因农产品的安全管理体系273

三、日本对转基因农产品的安全管理体系274

四、其他发达国家对转基因农产品的安全管理275

五、主要发展中国家对转基因农产品的安全管理276

第五节中国对转基因农产品的安全管理体系279

一、转基因生物安全监管法律体系形成279

二、转基因生物安全的管理机构280

三、转基因食品安全的主要管理制度280

四、转基因食品的安全分析和监管体系281

第六节基因武器282

一、生物武器的发展历史282

二、基因武器主要种类283

三、基因武器的特点285

四、基因武器的遏制及防范对策286

第十三章生物工程与社会伦理288

节人类胚胎干细胞研究中的生命伦理288

一、胚胎干细胞的不同来源及其伦理288

二、生殖性克隆的伦理289

三、治疗性克隆的伦理290

第二节人类基因组研究引发的社会伦理291

一、对基因隐私权的侵犯291

二、产生基因歧视问题292

三、基因治疗带来的伦理疑虑292

四、基因增强的危害性问题293

第三节现代生物技术研究应遵循的伦理原则294

一、尊重原则294

二、不伤害原则295

三、公正原则和平等互利原则295

四、可持续发展原则296

五、责任原则296

第十四章生物工程的知识产权保护298

节生物工程知识产权的类型298

一、专利权的保护298

二、植物新品种的保护299

三、其他形式的保护300

第二节基因的专利保护302

一、基因是属于发现还是发明302

二、基因专利的保护范围303

第三节转基因生物的专利保护304

一、转基因植物专利保护304

二、转基因动物专利保护305

三、转基因微生物的专利保护306

参考文献308

无

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前言

前言

本书版自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的专业作为学科专业课教材，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，本书第二版在保持版的结构体系的基础上，对部分生物工程原理（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

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世纪由于信息技术的进步，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、计算机技术的象征——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。新世纪人们把关注更多地投向了生物工程产业(BT)。BT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医学生理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。解决这三大难题的惟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(IT)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，更需要一本浅显易懂的入门书，这是作者编撰的初衷。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的，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，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。课堂主要讲授部分，第二部分供自学使用。仅需了解生物工程基本内容的读者，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”，

书籍介绍

《生物工程生物技术系列：生物工程概论（第二版）/普通高等教育“十三五”规划教材》是学习生物工程知识的入门教材。全书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）较为全面地叙述了生物工程的基本原理和技术发展；第二部分（第九章到第十四章）介绍生物工程在农业、食品、医药、环境保护等领域的应用情况，以及生物安全性、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。

《生物工程生物技术系列：生物工程概论（第二版）/普通高等教育“十三五”规划教材》第二版在保持第一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，仍秉承第一版的编写原则，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。《生物工程生物技术系列：生物工程概论（第二版）/普通高等教育“十三五”规划教材》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、管理人员和其他自学者学习了解生物工程的基本知识。