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人工细胞工厂设计构建


作者:
元英进 总主编;赵广荣 主编;肖文海,王颖 副主编
定价:
46.00元
ISBN:
978-7-04-062643-8
版面字数:
480.00千字
开本:
16开
全书页数:
暂无
装帧形式:
平装
重点项目:
暂无
出版时间:
2025-10-09
物料号:
62643-00
读者对象:
高等教育
一级分类:
生物技术/生物工程

人工细胞工厂是通过对天然生物底盘细胞进行理性设计、工程化构建和系统化集成,赋予其特定的功能和用途,以满足人类日益增长的吃、穿、住、行、用等各方面的物质需求。本教材内容涵盖人工细胞工厂设计构建的基本原理、主要方法技术及在物质转化和物质生产中的应用,包括总论和各论。在总论部分,详述了代谢途径设计、代谢途径构建、人工细胞工厂优化和测试。在各论部分,以大肠杆菌、谷氨酸棒杆菌、枯草芽孢杆菌、嗜盐菌、放线菌、酿酒酵母、解脂耶氏酵母、毕赤酵母等微生物和混菌为例,详述了特种细胞工厂设计构建及医药产品、能源、材料、食品、大宗化学品等绿色高效生物制造。本教材由教学、科研一线工作者编写,适用于合成生物学本科专业的教学,也可作为生物科学、生物技术、生物工程、生物制药、制药工程、食品工程等相关本科专业的教学用书,还可作为医药、食品、农业、能源、材料、化学品、环境领域从事细胞工厂研发、生产和管理的人员的参考书。

  • 前辅文
  • 1 绪论
    • 1.1 人工细胞工厂
      • 1.1.1 概念
      • 1.1.2 类别
      • 1.1.3 发展历程
    • 1.2 人工细胞工厂的研发流程
      • 1.2.1 设计
      • 1.2.2 构建
      • 1.2.3 测试
      • 1.2.4 学习
    • 1.3 人工细胞工厂的应用领域
      • 1.3.1 化工领域
      • 1.3.2 能源领域
      • 1.3.3 材料领域
      • 1.3.4 农业与食品领域
      • 1.3.5 医药领域
    • 1.4 本教材的知识导图
  • 2 代谢途径设计
    • 2.1 概述
      • 2.1.1 代谢途径设计的基本流程
      • 2.1.2 代谢途径设计依赖的数据库
    • 2.2 基于约束的代谢途径设计
      • 2.2.1 通量平衡分析
      • 2.2.2 基于底盘代谢网络模型的代谢途径设计
      • 2.2.3 基于数据库的代谢途径设计
    • 2.3 基于图论的代谢途径设计
      • 2.3.1 基于图论方法进行代谢途径设计的原理
      • 2.3.2 流通代谢物移除
      • 2.3.3 代谢网络加权
      • 2.3.4 代谢物结构相似性
      • 2.3.5 原子映射
      • 2.3.6 组合方法
    • 2.4 逆生物合成代谢途径设计
      • 2.4.1 逆生物合成代谢途径设计的原理
      • 2.4.2 逆合成代谢途径设计的过程
      • 2.4.3 苯乙烯合成代谢途径设计
    • 2.5 代谢途径筛选原则与综合评价
      • 2.5.1 代谢途径筛选原则
      • 2.5.2 综合评价
  • 3 代谢途径构建
    • 3.1 游离表达设计与构建
      • 3.1.1 串联表达
      • 3.1.2 融合表达
      • 3.1.3 酶复合体表达
      • 3.1.4 模块表达
      • 3.1.5 正交表达
    • 3.2 染色体整合表达设计与构建
      • 3.2.1 染色体整合技术
      • 3.2.2 单位点整合表达
      • 3.2.3 多位点整合表达
      • 3.2.4 多拷贝整合表达
    • 3.3 调控回路设计与构建
      • 3.3.1 代谢途径调控的基本模式
      • 3.3.2 静态代谢途径调控回路
      • 3.3.3 动态代谢途径调控回路
      • 3.3.4 核糖开关调控
  • 4 人工细胞工厂优化
    • 4.1 细胞器工程
      • 4.1.1 线粒体
      • 4.1.2 过氧化物酶体
      • 4.1.3 内质网
      • 4.1.4 脂滴
    • 4.2 辅因子工程
      • 4.2.1 天然辅因子系统
      • 4.2.2 辅因子类型转换
      • 4.2.3 酶对辅因子偏好性的转换
      • 4.2.4 正交辅因子系统
      • 4.2.5 辅因子平衡开关
    • 4.3 全局转录调控工程
      • 4.3.1 全局转录装置工程
      • 4.3.2 CRISPR系统调控工程
    • 4.4 进化工程
      • 4.4.1 适应性实验室进化
      • 4.4.2 随机突变实验室进化
      • 4.4.3 定向突变实验室进化
  • 5 人工细胞工厂测试
    • 5.1 概述
      • 5.1.1 人工细胞工厂性能
      • 5.1.2 常规培养筛选技术
      • 5.1.3 微孔板培养筛选技术
      • 5.1.4 高通量培养分选技术
    • 5.2 微流控分选技术
      • 5.2.1 荧光激活细胞分选
      • 5.2.2 荧光激活液滴分选
      • 5.2.3 拉曼激活单细胞液滴分选
    • 5.3 仪器分析技术
      • 5.3.1 高通量质谱技术
      • 5.3.2 液相色谱——质谱技术
      • 5.3.3 光谱技术
  • 6 人工大肠杆菌细胞工厂
    • 6.1 概述
      • 6.1.1 细胞结构与功能布局
      • 6.1.2 基因组与遗传特点
      • 6.1.3 生理与代谢特点
      • 6.1.4 应用与研究进展
    • 6.2 常用元件与构建工具
      • 6.2.1 常用元件
      • 6.2.2 常用载体
      • 6.2.3 遗传转化方法
      • 6.2.4 构建工具
    • 6.3 琥珀酸细胞工厂
      • 6.3.1 理化性质及应用
      • 6.3.2 琥珀酸细胞工厂设计
      • 6.3.3 琥珀酸细胞工厂构建
      • 6.3.4 发酵工艺优化
    • 6.4 L-苯丙氨酸细胞工厂
      • 6.4.1 L-苯丙氨酸的理化性质及应用
      • 6.4.2 L-苯丙氨酸细胞工厂设计
      • 6.4.3 L-苯丙氨酸细胞工厂构建
      • 6.4.4 发酵工艺优化
    • 6.5 1,4-丁二醇细胞工厂
      • 6.5.1 1,4-丁二醇的理化性质及应用
      • 6.5.2 1,4-丁二醇细胞工厂设计
      • 6.5.3 1,4一丁二醇细胞工厂构建
      • 6.5.4 发酵工艺优化
    • 6.6 异戊二烯细胞工厂
      • 6.6.1 异戊二烯的理化性质及应用
      • 6.6.2 异戊二烯细胞工厂设计
      • 6.6.3 异戊二烯细胞工厂构建
      • 6.6.4 发酵工艺优化
  • 7 人工谷氨酸棒杆菌细胞工厂
    • 7.1 概述
      • 7.1.1 细胞结构与功能布局
      • 7.1.2 基因组与遗传特点
      • 7.1.3 生理与代谢特点
      • 7.1.4 应用与研究进展
    • 7.2 常用元件与构建工具
      • 7.2.1 常用元件
      • 7.2.2 常用载体
      • 7.2.3 遗传转化方法
      • 7.2.4 构建工具
    • 7.3 L-谷氨酸族细胞工厂
      • 7.3.1 L-精氨酸理化性质及应用
      • 7.3.2 L-精氨酸细胞工厂设计
      • 7.3.3 L-精氨酸细胞工厂构建
      • 7.3.4 发酵工艺优化
    • 7.4 L-天冬氨酸族细胞工厂
      • 7.4.1 L-赖氨酸理化性质及应用
      • 7.4.2 L-赖氨酸细胞工厂设计
      • 7.4.3 L-赖氨酸细胞工厂构建
      • 7.4.4 发酵工艺优化
    • 7.5 支链氨基酸细胞工厂
      • 7.5.1 L-缬氨酸的理化性质及应用
      • 7.5.2 L-缬氨酸细胞工厂设计
      • 7.5.3 L一缬氨酸细胞工厂构建
      • 7.5.4 发酵工艺优化
  • 8 人工枯草芽孢杆菌细胞工厂
    • 8.1 概述
      • 8.1.1 细胞结构与功能布局
      • 8.1.2 基因组与遗传特点
      • 8.1.3 生理与代谢特点
      • 8.1.4 应用与研究进展
    • 8.2 常用元件与构建工具
      • 8.2.1 常用元件
      • 8.2.2 常用载体
      • 8.2.3 遗传转化方法
      • 8.2.4 构建工具
    • 8.3 蛋白质产品细胞工厂
      • 8.3.1 优化表达系统
      • 8.3.2 优化信号肽
      • 8.3.3 增加蛋白质转运通道
      • 8.3.4 过表达信号肽酶
      • 8.3.5 协调分子伴侣的表达水平
    • 8.4 核苷细胞工厂
      • 8.4.1 核苷理化性质及应用
      • 8.4.2 尿苷生物合成途径
      • 8.4.3 尿苷细胞工厂设计与构建
      • 8.4.4 发酵工艺优化
    • 8.5 核黄素细胞工厂
      • 8.5.1 核黄素理化性质及应用
      • 8.5.2 核黄素生物合成途径
      • 8.5.3 核黄素细胞工厂设计与构建
      • 8.5.4 发酵工艺优化
    • 8.6 2,3-丁二醇细胞工厂
      • 8.6.1 2,3-丁二醇的理化性质及应用
      • 8.6.2 2,3一丁二醇生物合成途径
      • 8.6.3 2,3-丁二醇细胞工厂设计与构建
      • 8.6.4 发酵工艺优化
  • 9 人工嗜盐菌细胞工厂
    • 9.1 概述
      • 9.1.1 细胞结构与功能布局
      • 9.1.2 基因组与遗传特点
      • 9.1.3 生理与代谢特点
      • 9.1.4 应用和研究进展
    • 9.2 常用元件与构建工具
      • 9.2.1 常用元件
      • 9.2.2 常用载体
      • 9.2.3 构建工具
    • 9.3 PHB细胞工厂
      • 9.3.1 PHB的理化性质及应用
      • 9.3.2 PHB细胞工厂设计
      • 9.3.3 PHB细胞工厂构建
      • 9.3.4 发酵工艺优化
    • 9.4 P34HB细胞工厂
      • 9.4.1 P34HB的理化性质及应用
      • 9.4.2 P34HB细胞工厂设计
      • 9.4.3 P34HB细胞工厂构建
      • 9.4.4 发酵工艺优化
    • 9.5 PHBV细胞工厂
      • 9.5.1 PHBV的理化性质及应用
      • 9.5.2 PHBV细胞工厂设计
      • 9.5.3 PHBV细胞工厂构建
      • 9.5.4 发酵工艺优化
  • 10 人工放线菌细胞工厂
    • 10.1 概述
      • 10.1.1 细胞结构与功能布局
      • 10.1.2 基因组与遗传特点
      • 10.1.3 生理与代谢特点
      • 10.1.4 应用及研究进展
    • 10.2 常用元件与构建工具
      • 10.2.1 常用元件
      • 10.2.2 常用载体
      • 10.2.3 遗传转化方法
      • 10.2.4 构建工具
    • 10.3 红霉素细胞工厂
      • 10.3.1 红霉素的活性及应用
      • 10.3.2 红色糖多孢菌
      • 10.3.3 红霉素生物合成途径
      • 10.3.4 红霉素细胞工厂设计
      • 10.3.5 红霉素细胞工厂构建
      • 10.3.6 红霉素发酵工艺优化
    • 10.4 靛蓝啶细胞工厂
      • 10.4.1 靛蓝啶的理化性质及应用
      • 10.4.2 靛蓝啶的生物合成途径
      • 10.4.3 靛蓝啶细胞工厂设计
      • 10.4.4 靛蓝啶细胞工厂构建
      • 10.4.5 发酵工艺优化
  • 11 人工酿酒酵母细胞工厂
    • 11.1 概述
      • 11.1.1 细胞结构与功能布局
      • 11.1.2 基因组与遗传特点
      • 11.1.3 生理与代谢特点
      • 11.1.4 应用与进展
    • 11.2 常用元件与构建工具
      • 11.2.1 常用元件
      • 11.2.2 常用载体
      • 11.2.3 遗传转化方法
      • 11.2.4 构建工具
    • 11.3 乙醇细胞工厂
      • 11.3.1 乙醇理化性质及应用
      • 11.3.2 燃料乙醇细胞工厂设计
      • 11.3.3 燃料乙醇细胞工厂构建
      • 11.3.4 发酵工艺优化
    • 11.4 香茅醇细胞工厂
      • 11.4.1 理化性质及应用
      • 11.4.2 香芳醇细胞工厂设计
      • 11.4.3 香茅醇细胞工厂构建
      • 11.4.4 发酵工艺优化
    • 11.5 二氢青蒿酸细胞工厂
      • 11.5.1 理化性质及应用
      • 11.5.2 二氢青蒿酸的细胞工厂设计
      • 11.5.3 二氢青蒿酸细胞工厂构建
      • 11.5.4 发酵工艺优化
    • 11.6 长春碱细胞工厂
      • 11.6.1 理化性质及应用
      • 11.6.2 长春碱细胞工厂设计
      • 11.6.3 长春碱前体细胞工厂构建
      • 11.6.4 发酵工艺优化
  • 12 人工解脂耶氏酵母细胞工厂
    • 12.1 概述
      • 12.1.1 细胞结构与功能布局
      • 12.1.2 基因组与遗传特点
      • 12.1.3 生理与代谢特点
      • 12.1.4 应用与进展
    • 12.2 常用元件与构建工具
      • 12.2.1 常用元件
      • 12.2.2 常用表达载体
      • 12.2.3 构建工具
    • 12.3 油脂细胞工厂
      • 12.3.1 微生物油脂
      • 12.3.2 油脂细胞工厂设计
      • 12.3.3 油脂细胞工厂构建
      • 12.3.4 发酵工艺优化
    • 12.4 β-胡萝卜素细胞工厂
      • 12.4.1 β-胡萝卜素理化性质及应用
      • 12.4.2 β-胡萝卜素细胞工厂设计
      • 12.4.3 β-胡萝卜素细胞工厂构建
      • 12.4.4 发酵工艺优化
  • 13 人工毕赤酵母细胞工厂
    • 13.1 概述
      • 13.1.1 细胞结构与功能布局
      • 13.1.2 基因组与遗传特点
      • 13.1.3 生理与代谢特点
      • 13.1.4 应用与进展
    • 13.2 常用元件与构建工具
      • 13.2.1 常用元件
      • 13.2.2 常用载体
      • 13.2.3 遗传转化方法
      • 13.2.4 构建工具
    • 13.3 3-羟基丙酸细胞工厂
      • 13.3.1 3-羟基丙酸的理化性质及应用
      • 13.3.2 3-羟基丙酸生物合成途径
      • 13.3.3 3-羟基丙酸细胞工厂设计
      • 13.3.4 3-羟基丙酸细胞工厂构建
      • 13.3.5 发酵工艺优化
    • 13.4 长链脂肪酸细胞工厂
      • 13.4.1 理化性质及应用
      • 13.4.2 脂肪酸细胞工厂设计
      • 13.4.3 脂肪酸细胞工厂构建
      • 13.4.4 发酵工艺优化
    • 13.5 洛伐他汀细胞工厂
      • 13.5.1 理化性质及应用
      • 13.5.2 洛伐他汀生物合成途径
      • 13.5.3 洛伐他汀细胞工厂设计
      • 13.5.4 洛伐他汀细胞工厂构建
      • 13.5.5 发酵工艺优化
  • 14 化学品混菌细胞工厂
    • 14.1 概述
      • 14.1.1 混菌细胞工厂的优势
      • 14.1.2 化学品混菌细胞工厂进展
    • 14.2 混菌细胞工厂设计
      • 14.2.1 代谢途径分配原则
      • 14.2.2 中立混菌细胞工厂
      • 14.2.3 互利共生混菌细胞工厂
    • 14.3 2-苯乙醇混菌细胞工厂
      • 14.3.1 2-苯乙醇的理化性质及其应用
      • 14.3.2 2-苯乙醇生物合成途径
      • 14.3.3 2-苯乙醇混菌细胞工厂设计
      • 14.3.4 2-苯乙醇混菌细胞工厂构建
      • 14.3.5 发酵工艺优化
    • 14.4 丁醇混菌细胞工厂
      • 14.4.1 丁醇的理化性质及其应用
      • 14.4.2 丁醇的生物合成途径
      • 14.4.3 单菌细胞工厂的性能
      • 14.4.4 丁醇混菌细胞工厂设计
      • 14.4.5 发酵工艺优化
  • 15 天然产物混菌细胞工厂
    • 15.1 概述
      • 15.1.1 混菌合成天然产物的优势与挑战
      • 15.1.2 天然产物混菌细胞工厂研究进展
    • 15.2 红景天苷混菌细胞工厂
      • 15.2.1 理化性质及应用
      • 15.2.2 双大肠杆菌细胞工厂设计
      • 15.2.3 双大肠杆菌细胞工厂构建
      • 15.2.4 双大肠杆菌细胞工厂发酵工艺优化
    • 15.3 水飞蓟宾混菌细胞工厂
      • 15.3.1 理化性质及应用
      • 15.3.2 水飞蓟宾生物合成途径
      • 15.3.3 双大肠杆菌底盘细胞设计与构建
      • 15.3.4 三大肠杆菌细胞工厂设计与构建
    • 15.4 氧化紫杉烷混菌细胞工厂
      • 15.4.1 理化性质及应用
      • 15.4.2 氧化紫杉烷的生物合成途径
      • 15.4.3 大肠杆菌——酿酒酵母细胞工厂设计与构建
      • 15.4.4 大肠杆菌一一酿酒酵母细胞工厂发酵工艺优化
  • 索引

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