| 词条 | 生物工程专业综合大实验指导 |
| 释义 | 《生物工程专业综合大实验指导》是高校生物工程专业综合大实验课程的配套指导书，主要包括菌种选育、微生物反应过程的优化与放大、生物分离与提取、定量分析四部分内容，书中详细讲解了每个实验的基本原理、操作技巧及数据处理方法。 图书信息书 名： 生物工程专业综合大实验指导 作 者：李啸 出版社： 化学工业出版社 出版时间： 2009-10-1 ISBN: 9787122061829 开本： 16开 定价: 26.00元 内容简介全书主要分为菌种选育、微生物反应过程的优化与放大、生物分离与提取、定量分析四部分内容，书后摘编了与实验相关的附录与参考文献。编写中主要以部分微生物（细菌、放线菌和真菌）的筛选、发酵过程控制、产物提取与定量分析为主线，突出每个实验的基本原理、操作技能及数据处理方法。为适应“厚基础、重应用、高工程素质”的人才培育模式，目前，许多高校的生物工程专业均开设有综合大实验课程，教学用时为三周，本书即可为此课程提供成套的综合大实验内容。 本书可作为高等院校生物工程专业本科生和硕士生的实验教学用书，也可作为高等院校和师范院校的生物科学、生物技术和食品科学等专业本科生和硕士生的学习用书，还可供从事微生物发酵行业的企业和研究所人员参考。 图书序言一、现代生物工程的内涵 生物工程，是20世纪70年代初开始兴起的一门综合性应用学科，最初指的是医学工程、农业工程、环境工程、卫生工程、人体功能工程的总称，不涉及化学催化反应的内容。现代生物工程，一般认为是以生物学（微生物学、生物化学、分子生物学、细胞生物学、细胞生理学等）为基础，结合现代工程技术（化学工程、机械工程、计算机技术与软件工程等），充分运用分子生物学的最新成就，定向地改造生物（微生物、动物、植物等）及其功能，再通过全自动控制生物反应器对这类改造过的生物（如“基因工程菌”等）进行扩大培养，以生产对人类有用的代谢产物或发挥这些生物独特生理功能的一门新兴综合性应用学科。现代生物工程的应用领域非常广泛，包括农业、工业、医学、药物学、能源、环保、冶金、化工原料等，可概括为五大工程：基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和生物反应器工程。 现代生物工程、现代信息学和新材料学已被视为人类21世纪三大前沿学科，也是当前国际上优先发展的高技术领域之一。近年来，我国把生物工程纳入科学发展的重点，其目标就是解决十几亿人口的食物、医疗保健以及能源等重大问题。 二、生物工程专业学生应具备的素质和面临的机遇及挑战 加州理工大学冯·卡门说：“科学家研究已有世界，工程师创造未来的世界。”国外发达国家的高等工程教育面向实际，突出能力培养。国外许多高校十分重视对学生工程素质的培育，所谓工程素质，是指学生在掌握多学科知识的基础上，在生产实践中用系统的、全面的、发展的观点发现问题、分析问题和解决问题的综合能力。工程素质的内涵除本专业知识外，还包括市场意识、安全意识、环境意识、群体意识、管理意识和创新意识等。美国麻省理工学院提出了高等工科教育要“回归工程实践”的教育理念，并把工科院校培养的目标定为“能更好地服务于国家和世界的工程领袖”。 随着社会的进步，我国的高等教育逐渐实现了由精英教育向大众化教育的转型。招生规模的扩大虽然给越来越多的学生提供了接受高等教育的机会，由于一些地方高校教学资源短缺、专业定位不准确等多种因素的影响，使得工科类专业（包括生物工程专业）学生的工程素质呈下降趋势，而用人单位对大学生的实践能力要求越来越高，这样就造成了工科类本科生在就业竞争中处于不利地位。教育部在教高[2007]1号、2号文件中强调，“高度重视实践环节，提高学生实践能力”。党的十七大报告也明确指出：“提高自主创新能力，建设创新型国家，是国家发展战略的核心，是提高综合国力的关键。”由此可见，党和国家已经十分关注大学生实践和创新能力的培养。 现在，知识体系更新速度非常快，为适应与时俱进的时代浪潮，生物工程专业应该培养适应21世纪社会主义现代化建设需要的人才：德、智、体、美、劳全面发展；掌握较为广泛的生物、化学和工程学的基本理论及实验技能；具有良好的工程学基础、较强的学习能力、一定的创新意识和良好的科学素养，能在生物工程领域从事设计、生产、管理、新技术研究和产品开发。 部分专家将生物工程视为对未来有较大影响力的朝阳行业，许多地区已将生物工程作为高新技术产业进行发展，因此，生物工程专业的学生正面临着各种各样的机遇：生命奥秘的探究空间越来越大；基因工程药物（如促红细胞生成素）的市场销售额连续多年实现跳跃式增长；就业市场越来越广阔。面对诸多机遇的同时，许多挑战也摆在面前：生物合成药物及相关产品的科技含量越来越高；能源危机和扩大生产之间的矛盾越来越尖锐；庞大的生物工程就业队伍与市场对高工程素质的人才需求之间的矛盾不断升级。基于此，生物工程专业应该培养“厚基础、重实践、强能力、高素质”的应用型人才。 三、生物工程专业开设综合大实验的目的、意义及主要内容 生物工程专业开设综合大实验正是强化学生实践环节、提高学生动手能力的有效手段之一。通过为期三周的综合大实验的训练，学生可在实验设计能力、动手能力、创新能力、团队合作精神等方面有大幅提高，不但为其后续的毕业课题研究打下坚实的基础，还可增强学生的就业市场竞争力。 全书主要分为菌种选育、微生物反应过程的优化与放大、生物分离与提取、定量分析四部分内容，书后摘编了与实验相关的附录与参考文献。 菌种选育包括：林可链霉菌菌株选育综合大实验；酵母菌选育综合大实验；大肠杆菌选育综合大实验；蛋白酶和淀粉酶产生菌的筛选综合大实验。 微生物反应过程的优化与放大的内容包括：微生物反应过程的优化与调控原理；微生物反应过程的优化与控制实验。 生物分离与提取的内容包括：生物分离方法、分离设备和分离原理介绍；发酵液成分的分离与提取；DNA的提取与定量测定；天然药物的提取实验。 定量分析的内容包括：发酵液的常规参数检测大实验；酶的活力测定大实验；白酒的主要成分检测大实验；啤酒的成分及卫生学指标检测大实验。 本课程建议安排在短学期连续进行，全部实验可在二至三周内完成。各院校生物工程专业可根据实际情况并按照本书的内容选择成套实验。 本书得以完成，全靠所有参编者的共同努力。尽管我们竭力使本书能满足所有相关读者的需求，但由于编者水平有限，不足及疏漏之处在所难免，恳请同行、读者批评指正。 图书目录第一部分 菌种选育1-1 微生物菌种选育方式与原理 1-2 菌种选育实验 实验1-1 林可链霉菌菌株选育综合大实验 实验1-2 酵母菌选育综合大实验 实验1-2-1 酵母菌营养缺陷型的筛选 实验1-2-2 酵母菌原生质体融合 实验1-2-3 酵母菌呼吸缺陷型的筛选 实验1-2-4 质粒DNA转化啤酒酵母 实验1-3 大肠杆菌选育综合大实验 实验1-3-1 大肠杆菌营养缺陷型的筛选 实验1-3-2 质粒DNA转化感受态大肠杆菌 实验1-4 蛋白酶和淀粉酶产生菌的筛选综合大实验 实验1-4-1 碱性蛋白酶高产菌株的选育 实验1-4-2 产淀粉酶菌株的紫外诱变及平板初筛 第二部分 微生物反应过程的优化与放大2-1 微生物反应过程的优化与调控原理 2-2 微生物反应过程的优化与控制实验 实验2-1 林可霉素生物合成过程的优化与控制 实验2-2 红霉素生物合成过程的优化与控制 实验2-3 新霉素发酵综合实验 实验2-4 全麦芽啤酒的生产 实验2-5 苏云金芽孢杆菌的发酵控制 实验2-6 酸乳的发酵 实验2-7 以红薯为原料发酵生产L-乳酸 实验2-8 液态发酵生产纤维素酶的过程优化与控制 实验2-9 固态产β-葡萄糖苷酶的生产过程控制 第三部分 生物分离与提取实验3-1 生物分离方法、分离设备和分离原理介绍 3-2 发酵液成分的分离与提取 实验3-1 红霉素的提取 实验3-2 硫酸新霉素的提取 实验3-3 利福霉素的提取 实验3-4 L-乳酸的提取 实验3-5 溶菌酶的提取 3-3 DNA的提取与定量测定 实验3-6 大肠杆菌质粒DNA的提取与定量测定 实验3-7 林可链霉菌基因组DNA的提取与定量测定 实验3-8 酿酒酵母DNA的提取与定量测定 3-4 天然药物的提取实验 实验3-9 大孔树脂柱层析在开口箭甾体皂苷分离中的应用 第四部分 定量分析实验4-1 发酵液的常规参数检测大实验 实验4-1 生物量的测定 实验4-2 酸度和pH值的测定 实验4-3 总糖、还原糖和葡萄糖含量的测定 实验4-4 氨基氮和铵离子含量的测定 实验4-5 溶磷含量的测定 实验4-6 生物效价的测定 实验4-7 用在线溶氧电极测发酵体系临界溶氧浓度 实验4-8 发酵废液COD的测定 4-2 酶的活力测定大实验 实验4-9 纤维素酶活力的测定 实验4-10 α-淀粉酶活力的测定 实验4-11 蛋白酶活力的测定 实验4-12 糖代谢途径关键调控酶活力的测定 4-3 白酒的主要成分检测大实验 实验4-13 甲醇含量的测定 实验4-14 醛类（甲醛、乙醛和糠醛）含量的测定 实验4-15 杂醇油含量的测定 实验4-16 铅含量的测定 实验4-17 氰化物含量的测定 实验4-18 己酸乙酯含量的测定 4-4 啤酒的成分及卫生学指标检测大实验 实验4-19 酒精度的测定及原麦汁浓度的计算 实验4-20 双乙酰含量的测定 实验4-21 苦味质含量的测定 实验4-22 二氧化碳含量的测定 实验4-23 细菌总数及大肠菌群的检测 附录一、常用单位换算数据 二、高压蒸汽灭菌常用压力、温度与时间 三、实验室中常用的化学杀菌剂和消毒剂 四、常用缓冲液的配制 五、分子生物学常用试剂的配制 六、常用培养基 参考文献 图书文摘第一部分 菌种选育 1.1 微生物菌种选育方式与原理 菌种选育就是采用各种手段，改变菌种的遗传性状，经筛选获得新的适合生产的菌株，以稳定和提高产品质量或得到新的产品。优良的微生物菌种是发酵工业的基础和关键，要使发酵工业产品的种类、产量和质量有较大的改善，首先必须选育性能优良的生产菌种。 育种的手段较多，有定向培育、诱变育种、杂交育种、细胞融合和基因工程育种等技术。目前，对于微生物工作者而言，诱变育种仍是一种最有效和实用的方法。 1.1.1 工业菌种分离筛选 自然界中微生物资源极其丰富，土壤、水、空气、动植物及其腐败残骸均为微生物栖居和生长繁殖的主要场所。自然界工业菌种分离筛选的主要步骤是：采样、增殖培养、纯种分离和生产性能测定。 1.1.1.1 采样 菜园和耕作层土壤是有机质较多的土层，常以细菌和放线菌为主；果园树根土层中，酵母菌含量较高；动植物残体及霉腐土层中，分布着较多的霉菌；豆科植物根系土中存在根瘤菌；河流湖泊的淤泥中存在产甲烷菌；油田和炼油厂周围土层中存在分解石油的微生物；水体中存在具有光合作用能力的微生物及兼性或专性厌氧微生物等。 选好采土样地点后，用小铲子去除表土，取适量离地面5～15cm处的土样，盛于灭菌的容器中，密封，并标明时间、地点和相关环境参数。 1.1.1.2 增殖培养 一般在培养基中添加特殊的养分或抗菌物质，使所需菌种的数量相对增加；这种方法称为增殖培养或富集培养。 ...... a.恒化器法：在培养基中添加不能起诱导作用的低浓度底物，接入诱变处理后的菌悬液进行培养，此时出发菌株由于无法合成相应的诱导酶而不能分解该底物，生长速率极慢。而群体中少数组成型变异株则可合成有关的酶，分解利用该底物，生长速率较快。为了提高组成酶变异株的优势，可应用恒化器培养技术，即在恒化器中不断加入低浓度的新鲜基质而逐渐增大组成酶变异株的优势。 b.循环培养法：利用不含诱导物的培养环境和含有诱导物的培养环境进行交替循环培养待分离的菌悬液，从而使组成酶变异株得到富集。当菌悬液被接种到不含诱导物而含有其他可利用碳源的培养基中时，出发菌株和组成酶变异株均能较好地生长，但前者不能合成有关的水解酶，而后者能合成有关的水解酶。再将它们转接入含诱导物的培养基中时，组成酶变异株能迅速利用诱导底物进行生长繁殖，而出发菌株需经历一个诱导合成酶的阶段，最终导致两种菌株的生长不同步。重复上述步骤循环培养，则组成酶变异株所占的比例将逐渐增大。 c.诱导抑制剂法：有些化合物能阻止某些诱导酶的合成，这些化合物称为诱导抑制剂。如α-硝基苯基-β-岩藻糖苷对大肠杆菌的β-半乳糖苷酶的诱导合成有抑制作用。当在诱导物和诱导抑制剂同时存在的培养环境中培养待分离菌群时，诱导型菌株不能产生诱导酶，无法正常生长，只有组成型变异株能够利用底物进行生长繁殖。 |
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