環(huán)境生物催化原理與應(yīng)用

第一章緒論(1)第一節(jié)環(huán)境生物催化的定義與分類(lèi)(1)一、 環(huán)境生物催化的定義(1)二、 環(huán)境生物催化的分類(lèi)(2)第二節(jié)環(huán)境生物催化的發(fā)展歷程與學(xué)科體系(3)一、 環(huán)境生物催化的發(fā)展歷程(4)二、 環(huán)境生物催化發(fā)展過(guò)程中的學(xué)科交叉(6)第三節(jié)環(huán)境生物催化技術(shù)的研究范圍與工程化特質(zhì)(10)一、 環(huán)境生物催化技術(shù)的研究范圍(10)二、 環(huán)境生物催化技術(shù)的工程化特質(zhì)(11)第四節(jié)環(huán)境生物催化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)(12)一、 瓶頸與挑戰(zhàn)(12)二、 新催化劑的研發(fā)(13)三、 集成與智能化(14)四、 可持續(xù)發(fā)展(14)五、 經(jīng)濟(jì)性與市場(chǎng)需求(15)第二章環(huán)境生物催化劑的起源與催化特點(diǎn)(17)第一節(jié)概述(17)第二節(jié)酶催化劑的起源與催化特點(diǎn)(17)一、 酶催化劑的起源及發(fā)展(17)二、 酶催化的特點(diǎn)(20)三、 影響酶催化的因素(22)第三節(jié)微生物催化劑(25)一、 微生物催化劑的起源及發(fā)展(25)二、 微生物催化的特點(diǎn)(25)三、 影響微生物催化的因素(26)第四節(jié)催化劑的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)(27)一、 活性(27)二、 選擇性(28)三、 穩(wěn)定性(28)第三章環(huán)境生物催化劑的來(lái)源與篩選(29)第一節(jié)環(huán)境微生物催化劑的來(lái)源與多樣性(29)第二節(jié)酶和產(chǎn)酶微生物的篩選策略(30)第三節(jié)酶和產(chǎn)酶微生物的篩選方法(31)一、 從商品酶庫(kù)或菌種保藏中心篩選(31)二、 自然環(huán)境中發(fā)現(xiàn)和篩選(33)三、 宏基因組文庫(kù)中篩選(36)四、 數(shù)據(jù)庫(kù)中篩選(40)五、 高通量篩選(41)第四節(jié)極端微生物與極端酶(48)一、 極端微生物的分類(lèi)及應(yīng)用(48)二、 極端酶的分類(lèi)及應(yīng)用(56)三、 極端酶的篩選與生產(chǎn)(62)四、 極端微生物與極端酶在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用(63)五、 極端微生物學(xué)的研究意義與發(fā)展趨勢(shì)(67)第四章環(huán)境生物催化劑的固定化(70)第一節(jié)固定化生物催化劑概述(70)一、 固定化技術(shù)的發(fā)展背景(70)二、 固定化生物催化劑的優(yōu)勢(shì)(71)三、 生物催化劑固定化的基本原則(72)第二節(jié)生物催化劑固定化載體材料(74)一、 載體材料的分類(lèi)(74)二、 載體材料的選擇(79)第三節(jié)生物催化劑的固定化方法(79)一、 吸附法(79)二、 包埋法(81)三、 共價(jià)結(jié)合法(81)四、 交聯(lián)法(82)五、 固定化技術(shù)的發(fā)展(83)第四節(jié)影響固定化生物催化劑活性的因素(83)第五章 環(huán)境生物催化劑的改造(84)第一節(jié)酶改造方法(84)一、 酶核酸改造(84)二、 酶蛋白改造(93)第二節(jié)酶設(shè)計(jì)改造工具(96)一、 同源建模(96)二、 分子對(duì)接(96)三、 分子動(dòng)力學(xué)模擬(97)四、 自由能計(jì)算(97)五、 在線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)服務(wù)(97)第三節(jié)工業(yè)環(huán)境下酶蛋白的適應(yīng)性改造(99)一、 高溫條件下酶蛋白的適應(yīng)性改造(99)二、 強(qiáng)酸或強(qiáng)堿條件下酶蛋白的適應(yīng)性改造(100)三、 高鹽條件下酶蛋白的適應(yīng)性改造(102)四、 有機(jī)溶劑中酶蛋白的適應(yīng)性改造(103)五、 高底物濃度條件下酶蛋白的適應(yīng)性改造(104)第六章環(huán)境生物催化研究中的生物信息學(xué)工具(106)第一節(jié)生物信息學(xué)概述(106)第二節(jié)生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)(107)一、 概述(107)二、 核酸序列數(shù)據(jù)庫(kù)(110)三、 蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫(kù)(112)四、 基因組數(shù)據(jù)庫(kù)(114)五、 生物大分子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)(116)六、 項(xiàng)數(shù)據(jù)庫(kù)(118)第三節(jié)生物信息學(xué)在環(huán)境生物催化領(lǐng)域的應(yīng)用(119)一、指導(dǎo)生物催化劑基因的發(fā)現(xiàn)與獲取(120)二、指導(dǎo)現(xiàn)有生物催化劑的改性研究(121)第四節(jié)生物信息學(xué)工具應(yīng)用的基本策略(122)第七章環(huán)境生物催化研究中的分子生物學(xué)工具(124)第一節(jié)核酸的分離和純化(124)一、 核酸提取分離的主要步驟(125)二、 DNA提取技術(shù)(126)三、 RNA提取技術(shù)(126)四、 核酸凝膠電泳(127)第二節(jié)基因的檢測(cè)與確認(rèn)(127)一、 DNA、RNA的定量(127)二、 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增技術(shù)(128)三、 DNA測(cè)序技術(shù)(137)第三節(jié)基因克隆技術(shù)(140)一、 基因克隆常用的工具酶(142)二、 目的基因獲取(144)三、 載體(145)四、 重組DNA的構(gòu)建(148)五、 宿主細(xì)胞(150)六、 重組DNA導(dǎo)入宿主細(xì)胞(152)七、 重組子的篩選(153)八、 陽(yáng)性重組子的驗(yàn)證分析(157)第四節(jié)目的基因的表達(dá)(157)一、 目的基因表達(dá)機(jī)制(158)二、 目的基因表達(dá)的影響因素(159)三、 目的基因表達(dá)系統(tǒng)(164)第八章生物催化技術(shù)在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用(165)第一節(jié)污染物凈化中的生物催化技術(shù)原理(165)第二節(jié)污染物生物凈化的微生物學(xué)基礎(chǔ)(166)一、 微生物的新陳代謝(166)二、 微生物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)(167)第三節(jié)廢水生物處理(168)一、 廢水生物處理的基本原理(169)二、 廢水生物處理的活性污泥法(174)三、 廢水生物處理的生物膜法(183)四、 廢水生物處理的厭氧法(189)五、 廢水生物脫氮除磷技術(shù)(195)第四節(jié)廢氣生物處理(202)一、 廢氣生物處理原理(203)二、 廢氣生物處理工藝(203)三、 含硫廢氣的生物處理(208)四、 含氮化合物的生物處理(209)五、 二氧化碳的生物處理(210)第五節(jié)固體廢棄物的生物處理(212)一、 堆肥化處理(212)二、 厭氧發(fā)酵(215)三、 填埋(217)第九章生物催化技術(shù)在廢棄物資源化與生物能源開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用(220)第一節(jié)生物質(zhì)與生物質(zhì)能(221)一、 生物質(zhì)(221)二、 生物質(zhì)能(221)三、 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化途徑(222)第二節(jié)有機(jī)廢棄物資源化(222)一、 有機(jī)廢水發(fā)酵制氫(222)二、 有機(jī)廢棄物發(fā)酵產(chǎn)甲烷(226)三、 有機(jī)廢棄物發(fā)酵制醇(228)四、 有機(jī)廢棄物生產(chǎn)生物可降解塑料(233)五、 有機(jī)廢棄物生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白與飼料(236)第三節(jié)生物燃料電池(239)一、 生物燃料電池概述(239)二、 生物燃料電池的工作原理(240)三、 生物燃料電池的類(lèi)型(241)四、 影響生物燃料電池性能的因素(242)五、 生物燃料電池的應(yīng)用(243)第四節(jié)微生物采油(243)一、 微生物采油概述(243)二、 微生物采油的原理(244)三、 微生物采油工藝及應(yīng)用(245)第五節(jié)微生物冶金(246)一、 微生物冶金概述(246)二、 微生物冶金技術(shù)的分類(lèi)(247)三、 微生物冶金技術(shù)的應(yīng)用(249)參考文獻(xiàn)(251)