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第一章 绪论1

1.1 生物反应工程研究的目的1

1.2 生物反应工程学科的形成与发展现状3

1.3 生物反应工程的主要内容4

1.3.1 生物反应动力学4

1.3.2 生物反应器及其操作5

1.3.3 生物反应过程的放大与缩小5

1.4 生物反应工程的学习方法6

复习题7

参考文献7

第二章 生物反应工程的工程学基础8

2.1 单位与因次8

2.2 流体的物理性质9

2.3 物料与热量衡算15

2.4 物系的平衡关系16

2.5 速率的概念17

2.6 经济核算及优化的概念17

复习题18

参考文献18

第三章 酶促反应动力学19

3.1 酶促反应动力学的生物学基础19

3.1.1 酶的基本概念20

3.1.2 酶的稳定性与应用特点22

3.1.3 酶的固定化技术22

3.2 均相酶促反应动力学25

3.2.1 均相酶促反应动力学基础25

3.2.2 单底物酶促反应动力学27

3.3 固定化酶促反应动力学42

3.3.1 固定化酶促反应动力学基础43

3.3.2 固定化酶促反应中的过程分析45

3.4 酶的失活动力学51

3.4.1 未反应时酶的热失活动力学51

3.4.2 反应中酶的热失活动力学53

3.5 多底物酶促反应动力学55

3.5.1 双底物酶促反应55

3.5.2 多底物酶促反应57

3.6 非水介质中的酶促反应70

3.6.1 双液相酶促反应70

3.6.2 超临界相态下的酶促反应73

复习题75

参考文献78

第四章 微生物反应动力学81

4.1 微生物的基本概念81

4.1.1 微生物的分类与命名81

4.1.2 微生物的化学组成82

4.1.3 生长特性83

4.1.4 微生物反应的特点84

4.1.5 影响微生物反应的环境因素85

4.2 微生物反应过程的物量和能量衡算87

4.2.1 微生物反应过程的物量衡算87

4.2.2 微生物反应过程的得率系数90

4.2.3 微生物反应过程的能量衡算94

4.3 微生物反应动力学98

4.3.1 细胞生长速率99

4.3.2 细胞生长的非结构模型100

4.3.3 基质消耗动力学105

4.3.4 代谢产物的生成动力学108

4.3.5 细胞死亡动力学110

复习题113

参考文献115

第五章 微生物反应器操作116

5.1 分批式操作118

5.1.1 生长曲线118

5.1.2 状态方程式120

5.1.3 反复分批式培养122

5.2 流加式操作124

5.2.1 无反馈控制的流加式操作125

5.2.2 有反馈控制的流加式操作127

5.3 连续式操作129

5.3.1 恒化器法连续操作130

5.3.2 恒浊器培养140

5.3.3 固定化微生物细胞的连续培养140

5.3.4 连续培养中的杂菌污染与菌种变异141

5.4 其他培养与操作方法142

5.4.1 生物反应与分离耦合操作142

5.4.2 基因工程菌的高密度培养147

5.4.3 界面微生物培养151

5.4.4 微生物的双液相发酵155

5.4.5 加压下的微生物培养158

复习题160

参考文献162

第六章 动植物细胞培养165

6.1 动物细胞培养165

6.1.1 动物细胞培养的特性165

6.1.2 动物细胞生长模型168

6.1.3 动物细胞培养方法169

6.1.4 动物细胞培养的应用171

6.2 植物细胞培养172

6.2.1 植物细胞培养的特性172

6.2.2 植物细胞生长模型174

6.2.3 植物细胞培养方法177

6.2.4 植物细胞培养的应用180

复习题181

参考文献182

第七章 生物反应器中的传质过程184

7.1 生物反应体系的流变学特性184

7.1.1 流体的流变学特性185

7.1.2 微生物培养液的流变学特性186

7.2 流体力学分析方法187

7.3 生物反应器中的传递过程188

7.3.1 氧传递理论概述189

7.3.2 细胞膜内的传质过程191

7.4 体积传质系数的测定及其影响因素192

7.4.1 体积传质系数的测定192

7.4.2 影响kLa的因素194

7.5 发酵系统中的氧传递202

7.5.1 氧传递的并联模型203

7.5.2 发酵系统中的氧衡算——串联模型203

7.5.3 菌丝团（菌丝球）中氧的传递模型204

7.6 溶氧方程与溶氧速率的调节206

7.6.1 溶氧方程206

7.6.2 单位溶解氧功耗207

7.6.3 溶氧速率的调节207

复习题208

参考文献209

第八章 生物反应器210

8.1 生物反应器设计基础210

8.1.1 生物反应器设计的特点与生物学基础210

8.1.2 生物反应器中的混合213

8.1.3 生物反应器中的传热213

8.2 酶反应器215

8.2.1 酶反应器及其操作参数215

8.2.2 理想的酶反应器218

8.2.3 CSTR型与CPFR型反应器性能的比较220

8.3 通风发酵设备226

8.3.1 通用式发酵罐226

8.3.2 气升式和鼓泡式反应器235

8.3.3 通风固态发酵设备239

8.4 微藻培养光生物反应器239

8.4.1 开放式培养系统239

8.4.2 封闭式光生物反应器241

8.4.3 光生物反应器光照系统与传递现象243

8.5 生物反应器的比拟放大245

8.5.1 生物反应器放大的目的及方法245

8.5.2 通用式发酵罐的放大实例247

复习题249

参考文献251

第九章 生物反应工程进展252

9.1 质粒复制与表达的动力学252

9.2 代谢工程257

9.2.1 基本概念257

9.2.2 代谢工程原理及理论基础258

9.2.3 代谢通量分析261

9.2.4 代谢控制分析262

9.2.5 后基因组时代的代谢工程263

9.3 系统生物学264

9.3.1 系统生物学的研究框架265

9.3.2 系统生物学的研究平台266

9.3.3 网络相关系统生物学模型269

9.4 合成生物学273

9.4.1 合成生物学概念273

9.4.2 合成生物学的研究内容274

9.4.3 合成生物学的应用277

复习题279

参考文献279

复习题答案282

主要符号一览表297

主要名词汇总300