Biotechnology And The Environment Including Biogeotechnology pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Nova Science Pub Inc

作者:Zaikov, G. E. (EDT)

出品人:

页数:182

译者:

出版时间:

价格:150

装帧:Pap

isbn号码:9781594541209

丛书系列:

图书标签:

Biotechnology
Environmental Science
Biogeotechnology
Environmental Biotechnology
Sustainable Development
Environmental Engineering
Microbiology
Ecology
Bioremediation
Pollution Control

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具体描述

《细胞工厂：微生物驱动的绿色化学与可持续发展》内容简介本书深入探讨了利用微生物（细菌、真菌、藻类等）及其代谢产物，在工业规模上实现可持续化学品生产、污染治理和资源循环的革命性潜力。它并非关注宏观的生物技术在环境整体应用中的广谱性，而是聚焦于“细胞工厂”这一核心概念，详述了从分子机制到工程应用的转化路径。第一部分：微生物的分子生物学基础与工程化改造本部分奠定了理解细胞工厂工作原理的理论基础。我们将详细剖析核心微生物（如大肠杆菌、酿酒酵母、丝状真菌等）的中心代谢途径，包括糖酵解、三羧酸循环（TCA）、戊糖磷酸途径以及氮、硫、磷等元素的代谢流向。重点解析了影响目标产物合成的关键酶促反应及其调控机制。随后，本书全面介绍了现代合成生物学和代谢工程工具箱。内容涵盖基因组编辑技术（CRISPR-Cas9及其变体，TALENs），高通量筛选技术（如流式细胞术分选、基于报告基因的筛选），以及基因组尺度的调控元件（启动子、终止子、调控RNA）的设计与优化。通过具体的案例研究，展示如何通过理性设计和随机诱变相结合的方式，提高目标产物（如生物燃料、平台化学品、高性能聚合物单体）的产量、速率和滴度。第二部分：生物基平台化学品的构建与优化本部分聚焦于利用微生物将可再生生物质转化为高附加值的化学中间体，这是实现传统石油化学品替代的关键。我们将细致分析以下关键平台分子的生物合成路径： 1. 生物燃料前体：探讨丁醇、异戊烯醇、以及长链脂肪酸衍生的生物柴油的合成路线。重点分析了如何克服产物对细胞毒性、以及如何将C5和C6糖类高效地导入合成途径。 2. 有机酸的生物制造：详细阐述琥珀酸、乳酸、衣康酸、以及3-羟基丙酸的生物发酵工艺。特别讨论了异源宿主中实现高光学纯度产物（如L-乳酸或D-乳酸）的菌株构建策略，以及发酵过程中pH和氧化还原电位的精确控制。 3. 萜类与聚酮类化合物：剖析利用重组酵母或细菌高效合成医药中间体和特种香精香料（如阿耳忒弥辛、番茄红素）的途径。这包括对MVA（甲羟戊酸）途径和MEP（甲基红醇）途径的代谢流重定向技术。第三部分：酶工程与生物催化剂的开发尽管细胞工厂是主体，但高效的生物催化剂是其核心驱动力。本部分深入探讨了定向进化、理性设计和蛋白质工程技术在优化工业酶中的应用。内容包括：酶的稳定性与活性提升：如何通过点突变、序列重排或固定化技术提高酶在非生理条件（高温、高底物浓度、有机溶剂环境）下的催化效率和操作寿命。非天然反应的引入：介绍如何通过酶的“驯化”或引入新型辅因子再生系统，使微生物能够催化传统上需要苛刻化学条件的反应，例如C-H键的活化或复杂的氧化还原反应。多酶级联反应系统：探讨如何将多个酶集成到一个反应器或单个细胞内，实现复杂化学品的“一锅法”合成，简化下游纯化步骤。第四部分：生物转化在污染控制与资源回收中的应用本部分侧重于微生物在环境修复和循环经济中的具体应用，但聚焦于“生物转化过程的工程化”，而非泛泛的环境影响评估。 1. 难降解有机物的生物降解：详细分析特定微生物群落（如白腐菌、产甲烷菌）对多环芳烃、氯代芳烃和内分泌干扰物的代谢途径。重点讨论如何通过生物强化（Bioaugmentation）和生物刺激（Biostimulation）技术，优化污染物在实际环境中的降解速率。 2. 重金属的生物固定与回收：阐述微生物对重金属的生物吸附、生物还原和生物沉淀机制。探讨了利用工程化微生物对电子废弃物（E-waste）或工业废水中的贵金属（如金、钯）进行选择性富集和生物湿法冶金的可行性。 3. 碳捕获与资源化（CCU）：探讨利用自养微生物（如产氢菌、蓝细菌）将工业排放的二氧化碳转化为高价值化学品（如聚羟基脂肪酸酯PHAs、甲醇或生物质）的生物反应器设计与优化。第五部分：生物过程放大与下游分离挑战成功的细胞工厂不仅依赖于优良的菌株，更依赖于稳健的工业发酵过程和高效的后处理技术。本部分详细讨论了从实验室小试到中试、再到工业化放大的关键工程问题：生物反应器设计：气液传质、热量传递、剪切力控制在不同类型反应器（如气升式、搅拌釜式、膜生物反应器MBR）中的应用与优化。过程分析技术（PAT）：介绍如何利用在线传感技术（如拉曼光谱、近红外光谱）实时监控发酵过程中的关键质量属性（CQA），实现过程的智能调控。下游分离技术：针对高稀释度、复杂基质中的目标产物，探讨了先进的分离技术，包括膜分离（纳滤、反渗透）、反应性萃取、模拟移动床色谱（SMB）以及结晶过程的优化，以降低分离能耗和成本。本书旨在为生物化工、环境工程和合成生物学领域的专业研究人员、工程师和高级学生提供一本深度聚焦于“细胞驱动的绿色制造”的实用性参考书。