現(xiàn)代環(huán)境生物技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境科學(xué)緊密結(jié)合形成的新興交叉學(xué)科。本書系統(tǒng)講述了現(xiàn)代生物技術(shù)的主要內(nèi)容及其在環(huán)境學(xué)科中的重要應(yīng)用。首先介紹了酶工程、基因工程、細(xì)胞工程和發(fā)酵工程的基本原理，然后分章介紹了生物技術(shù)在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用，內(nèi)容涉及污染治理、污染預(yù)防、清潔能源、廢物資源化、環(huán)境生物監(jiān)測與安全性評價等。本書既注重基本知識、基本概念的介紹，也注重該領(lǐng)域的最新發(fā)展。本書為教育部推薦研究生教學(xué)用書，可作為環(huán)境及相關(guān)專業(yè)高年級本科生及研究生的教材和教學(xué)參考書，也可供相關(guān)專業(yè)教師及科技人員參考。
《現(xiàn)代環(huán)境生物技術(shù)》一書第1版自2001年出版以來，承蒙廣大讀者厚愛，此書已成為多所大學(xué)高年級本科生、研究生教材或教學(xué)參考書。在幾年的使用過程中，我們不斷收到讀者對本書的肯定意見，也聽到了不少對本書的建議。我們在自己的教學(xué)過程中，也深深感受到學(xué)生們對本課程的熱情。他們以不懈的鉆研精神努力學(xué)習(xí)，關(guān)注現(xiàn)代環(huán)境生物技術(shù)的發(fā)展，對課程及本書的內(nèi)容提出了許多建設(shè)性的意見。環(huán)境生物技術(shù)近年來隨著現(xiàn)代生物學(xué)理論及技術(shù)的發(fā)展，正處于快速發(fā)展階段，不斷產(chǎn)生著新的理論與方法。這些都促使我們鼓勵自己，盡所能改編此書，使其內(nèi)容更加系統(tǒng)、豐富，更適合讀者的需求。
與此書的第1版相比，第2版我們重點做了以下修改：
（1） 增強(qiáng)了書的系統(tǒng)性與合理性，調(diào)整了一些章節(jié)中部分內(nèi)容的順序，使讀者更容易學(xué)習(xí)與系統(tǒng)掌握生物技術(shù)的全貌。
（2） 增加了大量新內(nèi)容，重點是近年來發(fā)展起來的一些新的理論與方法。
以此奉獻(xiàn)給讀者，希望為大家學(xué)習(xí)現(xiàn)代環(huán)境生物技術(shù)提供有益的幫助。
現(xiàn)代環(huán)境生物技術(shù)發(fā)展迅猛，我們十分清楚，無論如何努力，均不可能涵蓋所有相關(guān)內(nèi)容。我們期望不斷對此書進(jìn)行修改與完善。
作者在此衷心感謝讀者，悉心傾聽批評意見。
本書出版得到了光華基金會和清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院課程體系建設(shè)工作小組的支持，清華大學(xué)出版社為本書的出版提供了大力幫助，特此致謝。
第1章概述
1.1生物技術(shù)概論
1.1.1生物技術(shù)的定義
1.1.2傳統(tǒng)生物技術(shù)與現(xiàn)代生物技術(shù)
1.1.3現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展
1.1.4現(xiàn)代生物技術(shù)的特點及研究內(nèi)容
1.1.5現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用
1.2環(huán)境生物技術(shù)概論
1.2.1環(huán)境生物技術(shù)的定義
1.2.2現(xiàn)代環(huán)境生物技術(shù)的發(fā)展
1.2.3環(huán)境生物技術(shù)的研究范圍
1.3本書內(nèi)容
第2章酶工程
2.1概述
2.1.1對酶的認(rèn)識歷程
2.1.2酶及其應(yīng)用研究發(fā)展
2.1.3酶工程的研究內(nèi)容
2.2酶的催化特性
2.3酶作用原理
2.3.1酶的分類及命名
2.3.2酶催化反應(yīng)原理
2.3.3酶催化反應(yīng)的影響因素
2.4酶催化反應(yīng)動力學(xué)
2.4.1底物濃度對酶催化反應(yīng)速度的影響
2.4.2Briggs和Haldane的穩(wěn)態(tài)處理法
2.4.3關(guān)于米-門方程的討論
2.4.4米氏常數(shù)的意義
2.4.5米氏常數(shù)的求法
2.5酶的抑制作用
2.5.1抑制作用及其類型
2.5.2區(qū)分可逆和不可逆抑制作用的動力學(xué)方法
2.5.3競爭性抑制作用
2.5.4非競爭性抑制作用
2.5.5反競爭抑制作用
2.5.6底物抑制作用
2.6酶的生產(chǎn)及分離純化
2.6.1酶的生產(chǎn)
2.6.2酶的分離純化
2.7酶分子修飾
2.7.1酶分子的化學(xué)修飾
2.7.2酶分子的生物修飾
2.8酶固定化
2.8.1固定化方法
2.8.2固定化酶性質(zhì)的變化
2.9酶反應(yīng)器
2.9.1酶反應(yīng)器的類型
2.9.2酶反應(yīng)器的設(shè)計原則
2.10環(huán)境污染治理中的重要酶及應(yīng)用舉例
2.10.1腈化物降解酶
2.10.2氨氧化酶
2.10.3酶在廢水處理中的應(yīng)用
2.10.4酶在土壤修復(fù)中的應(yīng)用
2.11酶工程發(fā)展展望
第3章基因工程
3.1基因工程的發(fā)展
3.2基因工程的分子生物學(xué)基礎(chǔ)
3.2.1DNA的結(jié)構(gòu)與功能
3.2.2DNA的變性、復(fù)性與雜交
3.2.3遺傳信息的傳遞方向——中心法則
3.3基因工程概要
3.3.1基因工程的概念
3.3.2基因工程的實驗步驟
3.3.3基因工程操作的基本技術(shù)
3.4基因工程工具酶
3.4.1限制性內(nèi)切酶
3.4.2連接酶
3.4.3修飾酶
3.5基因工程載體
3.5.1載體的必備條件
3.5.2載體的分類
3.5.3用于原核生物宿主的載體
3.5.4用于真核生物宿主的載體
3.5.5用于植物宿主的載體
3.5.6用于動物宿主的載體
3.6目的基因的獲得
3.6.1概述
3.6.2目的基因的獲得方法
3.6.3原核生物目的基因的獲得
3.6.4真核生物目的基因的獲得
3.7目的基因的轉(zhuǎn)移
3.7.1受體細(xì)胞及其分類
3.7.2目的基因的導(dǎo)入方法
3.8重組體的篩選
3.8.1傳統(tǒng)生物學(xué)方法
3.8.2核酸雜交法
3.8.3印跡技術(shù)
3.9DNA序列分析
3.9.1MaxamGilbert化學(xué)降解法
3.9.2Sanger雙脫氧法
3.10基因工程微生物在污染治理中的應(yīng)用
3.10.1微生物基因改造的主要目標(biāo)及手段
3.10.2基因工程微生物的主要應(yīng)用
第4章細(xì)胞工程
4.1細(xì)胞工程基礎(chǔ)知識
4.1.1細(xì)胞的大小及分類
4.1.2細(xì)胞周期
4.2微生物細(xì)胞工程
4.2.1微生物細(xì)胞工程的主要內(nèi)容
4.2.2微生物細(xì)胞融合的基礎(chǔ)知識
4.2.3原核細(xì)胞的原生質(zhì)體融合
4.2.4真核細(xì)胞的原生質(zhì)體融合
4.3植物細(xì)胞工程
4.3.1植物組織培養(yǎng)
4.3.2植物原生質(zhì)體制備
4.3.3植物原生質(zhì)體培養(yǎng)
4.3.4植物原生質(zhì)體融合
4.4動物細(xì)胞工程
4.4.1動物細(xì)胞培養(yǎng)
4.4.2動物細(xì)胞融合
4.4.3單克隆抗體的制備
4.4.4細(xì)胞拆合
4.5細(xì)胞融合技術(shù)在污染治理中的應(yīng)用
4.5.1動物細(xì)胞融合技術(shù)的應(yīng)用
4.5.2植物細(xì)胞融合技術(shù)的應(yīng)用
4.5.3微生物細(xì)胞融合技術(shù)的應(yīng)用
4.6抗性植物在生物修復(fù)中的應(yīng)用
4.6.1植物對非生物脅迫應(yīng)答的機(jī)制
4.6.2植物修復(fù)原理
4.6.3重金屬污染的植物修復(fù)
4.6.4有機(jī)污染物的植物修復(fù)
4.7抗體技術(shù)在污染治理中的應(yīng)用
4.7.1抗體片段的開發(fā)
4.7.2免疫分析和環(huán)境監(jiān)測
4.7.3去除微量持久性有機(jī)污染物
4.8微生物表面展示技術(shù)在重金屬污染治理中的應(yīng)用
4.8.1微生物表面展示技術(shù)
4.8.2重金屬污染治理
第5章發(fā)酵工程
5.1概述
5.1.1發(fā)酵的含義
5.1.2發(fā)酵工業(yè)的回顧
5.1.3發(fā)酵工程的內(nèi)容
5.1.4發(fā)酵工程的應(yīng)用
5.2發(fā)酵的基本過程
5.3菌種選育
5.3.1菌種分離、篩選的原則與步驟
5.3.2自然選育
5.3.3誘變育種
5.4發(fā)酵工藝
5.4.1發(fā)酵類型
5.4.2發(fā)酵方法
5.4.3發(fā)酵方式
5.5發(fā)酵生物反應(yīng)器
5.6發(fā)酵過程監(jiān)測
5.6.1監(jiān)測參數(shù)
5.6.2監(jiān)測技術(shù)
5.7發(fā)酵動力學(xué)
5.7.1發(fā)酵動力學(xué)研究內(nèi)容
5.7.2發(fā)酵動力學(xué)研究方法
5.7.3微生物生長動力學(xué)
5.7.4產(chǎn)物形成動力學(xué)
5.8發(fā)酵過程優(yōu)化及控制
5.8.1發(fā)酵過程的建模
5.8.2非結(jié)構(gòu)模型
5.8.3結(jié)構(gòu)模型
5.8.4發(fā)酵過程控制
5.9下游處理
5.10發(fā)酵與產(chǎn)物分離耦聯(lián)技術(shù)
5.10.1耦聯(lián)方式
5.10.2耦聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用
5.11代謝控制發(fā)酵
5.11.1代謝控制發(fā)酵的發(fā)展
5.11.2代謝控制發(fā)酵的理論基礎(chǔ)
5.11.3代謝控制發(fā)酵的設(shè)計思路
5.12固態(tài)發(fā)酵及固體廢棄物處理
5.12.1固態(tài)發(fā)酵
5.12.2固態(tài)發(fā)酵生物反應(yīng)器類型及特征
5.12.3堆肥
5.13發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展趨勢
第6章污染治理生物技術(shù)
6.1生物處理技術(shù)概述
6.1.1生物處理的基本原理
6.1.2微環(huán)境的概念及意義
6.1.3微生物催化降解的必要條件
6.1.4影響生物降解的因素
6.1.5生物處理過程控制
6.1.6生物處理過程的重要結(jié)構(gòu)
6.2廢水生物處理新技術(shù)
6.2.1生物脫氮除磷
6.2.2高效生物膜處理系統(tǒng)
6.2.3膜-生物反應(yīng)器
6.2.4序批式反應(yīng)器
6.2.5升流式厭氧污泥床
6.2.6折流式厭氧反應(yīng)器
6.3生物修復(fù)技術(shù)
6.3.1生物修復(fù)技術(shù)基礎(chǔ)
6.3.2土壤污染的生物修復(fù)技術(shù)
6.3.3地下水污染的生物修復(fù)技術(shù)
6.3.4生物修復(fù)技術(shù)進(jìn)展
6.4固體廢棄物生物處理及處置技術(shù)
6.4.1概述
6.4.2堆肥
6.4.3填埋技術(shù)
6.5大氣污染的生物治理技術(shù)
6.5.1生物法凈化有機(jī)廢氣的原理
6.5.2有機(jī)廢氣生物處理的工藝與應(yīng)用
6.5.3二氧化碳的微生物固定
6.5.4生物法凈化有機(jī)廢氣的現(xiàn)狀及需解決的問題
6.6有害有機(jī)污染物的現(xiàn)代生物處理技術(shù)
6.6.1有害有機(jī)污染物降解的生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)
6.6.2鹵代烴類降解
6.6.3農(nóng)藥降解
6.6.4洗滌劑降解
6.6.5石油污染物治理
6.7重金屬的生物處理技術(shù)
6.7.1生物吸附原理
6.7.2生物吸附劑
6.7.3生物吸附的影響因素
6.7.4生物吸附動力學(xué)
6.7.5生物吸附應(yīng)用中需注意的問題
6.7.6重金屬陰離子的生物吸附
6.7.7重金屬污染的植物修復(fù)
第7章污染預(yù)防生物技術(shù)
7.1化石燃料的生物脫硫
7.1.1硫的形態(tài)及脫硫方法
7.1.2脫硫微生物及脫硫機(jī)理
7.1.3微生物脫硫工藝及其特性
7.1.4微生物脫硫的經(jīng)濟(jì)性分析
7.1.5微生物脫硫的現(xiàn)狀及發(fā)展
7.2化石燃料的生物脫氮
7.2.1化石燃料中的含氮芳香族化合物
7.2.2含氮污染物的生物轉(zhuǎn)化
7.2.3生物技術(shù)用于化石燃料脫氮
7.3生物制漿與生物漂白
7.3.1概述
7.3.2生物制漿
7.3.3生物漂白
7.3.4生物漂白的幾種酶
7.3.5發(fā)展趨勢
7.4礦冶生物技術(shù)——微生物濕法冶金
7.4.1濕法冶金所用微生物
7.4.2微生物濕法冶金原理
7.4.3難浸金礦石的微生物處理
7.4.4微生物濕法冶金的機(jī)理
7.4.5微生物濕法冶金的分子生物學(xué)研究
7.5生物合成替代化工合成
第8章生物技術(shù)與能源
8.1概述
8.2微生物與石油開采
8.2.1油藏微生物
8.2.2微生物采油的發(fā)展歷史
8.2.3微生物勘探石油
8.2.4微生物二次采油
8.2.5微生物三次采油
8.2.6微生物采油機(jī)理
8.2.7采油微生物的選育及性能評價
8.2.8油藏微生物分子生態(tài)學(xué)研究
8.3有機(jī)廢棄物生產(chǎn)乙醇
8.3.1燃料乙醇的優(yōu)勢
8.3.2木質(zhì)纖維的組成及其利用
8.3.3纖維素生物質(zhì)的預(yù)處理及水解
8.3.4利用淀粉和其他含糖廢液生產(chǎn)乙醇
8.3.5利用纖維素生產(chǎn)乙醇的發(fā)酵工藝
8.3.6生物質(zhì)發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的發(fā)展前景
8.4微生物燃料電池
8.4.1微生物燃料電池工作原理
8.4.2微生物燃料電池中的微生物代謝反應(yīng)
8.4.3微生物燃料電池中的電子傳遞機(jī)制
8.5微生物制氫
8.5.1光合微生物產(chǎn)氫
8.5.2厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫
8.5.3固定化微生物產(chǎn)氫
8.5.4生物產(chǎn)氫的前景展望
8.6微生物產(chǎn)甲烷
8.6.1產(chǎn)甲烷的生化機(jī)理
8.6.2厭氧反應(yīng)熱力學(xué)分析
8.6.3厭氧消化過程的微生物學(xué)
8.6.4實際應(yīng)用
第9章廢物資源化生物技術(shù)
9.1可生物降解塑料PHAs
9.1.1PHAs的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)
9.1.2合成PHAs的主要微生物
9.1.3合成途徑及關(guān)鍵酶
9.1.4PHAs生產(chǎn)工藝
9.1.5PHAs合成的代謝工程
9.1.6PHB的降解及PHB解聚酶
9.1.7PHB生產(chǎn)的前景及展望
9.2生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白
9.2.1概述
9.2.2單細(xì)胞蛋白的化學(xué)組成
9.2.3生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的微生物
9.2.4生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的原料
9.2.5單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)工藝
9.2.6單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)中應(yīng)該考慮的問題
9.2.7單細(xì)胞蛋白的安全性與營養(yǎng)評價
第10章環(huán)境生物監(jiān)測與安全性評價
10.1生物傳感器簡介
10.1.1生物傳感器的基本組成和工作原理
10.1.2生物傳感器的分類
10.1.3生物傳感器的特點
10.2生物傳感器在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用
10.2.1BOD生物傳感器
10.2.2免疫傳感器
10.2.3DNA生物傳感器
10.2.4其他生物傳感器
10.3PCR技術(shù)
10.3.1概述
10.3.2PCR反應(yīng)原理
10.3.3PCR反應(yīng)的五要素
10.3.4PCR反應(yīng)體系與反應(yīng)條件
10.3.5PCR反應(yīng)特性
10.3.6PCR技術(shù)的發(fā)展
10.3.7PCR技術(shù)在環(huán)境檢測中的應(yīng)用
10.4DNA芯片技術(shù)
10.4.1概述
10.4.2DNA芯片的類型
10.4.3DNA芯片的構(gòu)建
10.4.4DNA芯片的作用原理
10.4.5DNA芯片的功能
10.4.6DNA芯片信號檢測系統(tǒng)及數(shù)據(jù)分析
10.4.7DNA芯片技術(shù)的應(yīng)用
10.5分子標(biāo)記技術(shù)
10.5.1分子標(biāo)記的概念及種類
10.5.2DNA指紋圖譜分析
10.5.3變性梯度凝膠電泳法
10.6熒光原位雜交技術(shù)
10.6.1基本原理及特點
10.6.2FISH的發(fā)展歷程
10.6.3FISH的主要步驟
10.6.4探針及其標(biāo)記
10.6.5FISH技術(shù)檢測水體中大腸菌群
10.7分子生物學(xué)方法在廢水微生物研究中的應(yīng)用
10.7.1分子生物學(xué)方法提供的信息
10.7.2在廢水微生物研究中的應(yīng)用
10.8現(xiàn)代生物技術(shù)的安全性問題
10.8.1生物安全簡介
10.8.2轉(zhuǎn)基因生物安全
10.8.3生物入侵及其控制
10.9現(xiàn)代生物技術(shù)的倫理問題
10.9.1生態(tài)倫理問題
10.9.2社會倫理問題
參考文獻(xiàn)
新書資訊