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海洋生物技術 版權信息
- ISBN：9787030728432
- 條形碼：9787030728432 ; 978-7-03-072843-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
海洋生物技術 內容簡介
本書涉及的范圍海洋微生物的分離與鑒定、海洋微生物的應用（單細胞蛋白、單細胞油脂、海洋微生物酶、活性物質）、海洋動物細胞培養、基因工程、遺傳育種、染色體操作技術、DNA疫苗開發、大型海藻育種技術和養殖技術、海洋生物遺傳多樣性的檢測、海洋生物資源（大型藻類、微藻、動物）純種保存、海洋環境監測技術和水處理、病害預防與檢測。
海洋生物技術 目錄
目錄
前言
**章 現代生物技術與海洋生物技術概論 1
**節 現代生物技術概論 1
第二節 海洋生物技術概論 8
思考題 12
本章主要參考文獻 12
第二章 海洋微生物生物技術 14
**節 海洋微生物的特點 14
第二節 海洋微生物的分離與鑒定 18
第三節 海洋未培養微生物資源的開發及應用 21
第四節 海洋微生物單細胞蛋白 29
第五節 海洋微生物單細胞油脂 33
第六節 海洋微生物酶 37
第七節 海洋微生物活性物質 41
第八節 海洋微生物基因工程 43
第九節 海洋微生物基因組學 45
思考題 51
本章主要參考文獻 52
第三章 海洋動物生物技術 53
**節 海洋動物資源概述 53
第二節 海洋動物細胞工程 54
第三節 海洋動物基因工程 59
第四節 海洋動物多倍體育種及性別控制 73
思考題 80
本章主要參考文獻 80
第四章 海洋植物生物技術 81
**節 海洋植物資源概述 81
第二節 海藻生物技術 83
第三節 大型海藻育種技術 91
思考題 99
本章主要參考文獻 99
第五章 海洋生物資源保護技術 101
**節 海洋生物資源保護概述 101
第二節 海洋微生物資源概述與保護 104
第三節 海洋動物資源概述與保護 108
第四節 海洋植物資源概述與保護 110
思考題 112
本章主要參考文獻 112
第六章 海洋環境保護生物技術 114
**節 海洋環境污染現狀 114
第二節 海洋環境質量生物監測技術 120
第三節 赤潮監測方法及治理技術 125
第四節 海水養殖水環境系統的優化處理 133
思考題 140
本章主要參考文獻 140
第七章 海洋水產動物病害檢測與防治技術 142
**節 海洋水產動物病害防治概況 142
第二節 病原快速檢測技術 145
第三節 疫苗免疫技術 153
第四節 免疫增強劑技術 159
第五節 海洋生物制藥技術 163
思考題 166
本章主要參考文獻 166
前言
**章 現代生物技術與海洋生物技術概論 1
**節 現代生物技術概論 1
第二節 海洋生物技術概論 8
思考題 12
本章主要參考文獻 12
第二章 海洋微生物生物技術 14
**節 海洋微生物的特點 14
第二節 海洋微生物的分離與鑒定 18
第三節 海洋未培養微生物資源的開發及應用 21
第四節 海洋微生物單細胞蛋白 29
第五節 海洋微生物單細胞油脂 33
第六節 海洋微生物酶 37
第七節 海洋微生物活性物質 41
第八節 海洋微生物基因工程 43
第九節 海洋微生物基因組學 45
思考題 51
本章主要參考文獻 52
第三章 海洋動物生物技術 53
**節 海洋動物資源概述 53
第二節 海洋動物細胞工程 54
第三節 海洋動物基因工程 59
第四節 海洋動物多倍體育種及性別控制 73
思考題 80
本章主要參考文獻 80
第四章 海洋植物生物技術 81
**節 海洋植物資源概述 81
第二節 海藻生物技術 83
第三節 大型海藻育種技術 91
思考題 99
本章主要參考文獻 99
第五章 海洋生物資源保護技術 101
**節 海洋生物資源保護概述 101
第二節 海洋微生物資源概述與保護 104
第三節 海洋動物資源概述與保護 108
第四節 海洋植物資源概述與保護 110
思考題 112
本章主要參考文獻 112
第六章 海洋環境保護生物技術 114
**節 海洋環境污染現狀 114
第二節 海洋環境質量生物監測技術 120
第三節 赤潮監測方法及治理技術 125
第四節 海水養殖水環境系統的優化處理 133
思考題 140
本章主要參考文獻 140
第七章 海洋水產動物病害檢測與防治技術 142
**節 海洋水產動物病害防治概況 142
第二節 病原快速檢測技術 145
第三節 疫苗免疫技術 153
第四節 免疫增強劑技術 159
第五節 海洋生物制藥技術 163
思考題 166
本章主要參考文獻 166
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海洋生物技術 節選
**章 現代生物技術與海洋生物技術概論 **節 現代生物技術概論 當今六大高技術領域主要包括信息技術、生物技術、新材料技術、新能源技術、空間技術和海洋技術。生物與新醫藥是國家重點支持的高新技術領域，現代生物技術是生物與新醫藥產業發展的核心技術，主要包括基因工程、細胞工程、蛋白質工程、酶工程、發酵工程等，它們之間的關系如圖1-1所示。 圖1-1 基因工程、細胞工程、蛋白質工程、酶工程和發酵工程之間的相互關系 由圖1-1可知，各工程之間并非彼此孤立，而是相互滲透與融合。特別是各種組學（如基因組學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學和宏基因組學等）、生物芯片和生物信息學等重大科學技術的蓬勃發展，大大地擴展了生物技術的研究范圍。 生物技術是世界各國普遍關注和重視的熱點，2017年全球生物技術產業報告顯示，2016年美國生物技術產業產值占全球的46.5%，亞洲地區和太平洋沿岸地區（簡稱“亞太地區”）占24.9%，歐洲占18.0%，中東地區和其余地區分別占1.8%和8.8%。全世界有7000多種藥品和療法處于開發階段，預計2022年全球制藥研發總支出將達到1820億美元。 總之，世界生物技術發展已進入大規模產業化的起始階段，蓬勃興起和迅猛發展的生物醫藥、生物農業、生物能源、生物制造、生物環保等領域，正在促使生物產業成為世界經濟中繼信息產業之后又一個新的主導產業。 一、生物技術的定義 “生物技術”（biotechnology）是由英文“biological technology”組合而成，有時也稱為生物工程（bioengineering）。其主要是以現代生命科學為基礎，結合其他自然科學與工程學原理和技術，把生物體系與工程學技術有機結合在一起，依靠生物體（包括微生物、動植物個體或組織細胞和生物酶系等）作為生物反應器，按照預先的設計，定向地在不同水平上改造生物遺傳性狀或加工生物原料，產生對人類有用的新產品（或達到某種目的）的綜合性技術體系。生物技術涉及化學、細胞生物學、分子生物學等基礎理論和應用微生物、發酵工藝等應用工藝（圖1-2）。 圖1-2 生物技術基礎理論和應用工藝組成 隨著現代生物技術的不斷發展，各類產品進入千家萬戶，生物技術、生物工程、基因工程、細胞工程等術語漸被大眾所熟悉。一般而言，其包含相互聯系的3個基本要素：采用生命科學的基礎理論與技術，應用生物材料或生物體系，通過一定工程系統獲得產品或為社會提供服務。美國、歐洲、日本等國家和地區在全球生物醫藥產業中處于主導地位（表1-1）。在全球藥品市場中，美國、歐洲、日本三大區域藥品市場份額超過了80%。其中，美國生物醫藥技術全球領先，其開發的藥品數量和市場銷售額均占到全球35%以上。 表1-1 全球前20名的生物醫藥企業（董莉等，2020） 二、分類和特點 關于生物技術的分類，通常有兩種觀點：①按照生物學科發展的大致歷程，根據生物技術發展過程的技術特征，生物技術分為傳統生物技術、近代生物技術和現代生物技術；②從生物產業發展的角度看，也可把生物技術分為傳統生物技術和現代生物技術。 （一）傳統生物技術 1. 傳統生物技術的概念指應用釀造發酵、培育新種等傳統的方法生產有用物質；狹義的傳統生物技術主要是指以發酵產品為主干的工業微生物技術體系；而廣義概念則包括任何一種以活的有機體及其組成部分制作或改進產品，改良動植物和微生物的技術。 1000多年前，人類已經開始用發酵的方法制備酒、醋、醬等，此階段屬于生物技術的經驗階段。19世紀，人們有意識地大規模利用酵母發酵，并形成產業。20世紀初，生物技術這一概念被正式提出。1928年，青霉素的發現使生物技術從單純的食品、飼料制備擴展到生產抗生素產品，該產業至今長盛不衰。20世紀五六十年代，生物技術擴展到氨基酸發酵和酶制劑工業等領域。 2. 傳統生物技術的特點 （1）主要通過微生物初級發酵獲得產品，局限在微生物發酵和化學工程領域。 （2）沒有改變微生物的遺傳物質，也沒有產生新的遺傳性狀。 （3）生產過程簡單，上游主要是微生物的發酵培養及產品轉化，通過誘變選育良種，下游主要是對產品進行純化。 （4）生產周期長，費用高，產量低，效率差。 （二）現代生物技術 1. 現代生物技術的概念指以生物化學或分子生物學方法改變細胞或分子的遺傳性質，這是在根本上控制了生物的代謝或生理，以達到生產有用物質的目的。 自1953年起，分子遺傳學開始興起并迅速發展，推動了DNA轉移和重組技術、轉基因技術、克隆技術等新型分子操作技術的發展，并在此基礎上逐步形成了基因工程、細胞工程、酶工程和發酵工程等。20世紀末，隨著計算生物學、化學生物學與合成生物學的興起，又催生出系統生物技術（systems biotechnology），包括生物信息技術、納米生物技術與合成生物技術等。 2. 現代生物技術階段的特點 （1）高水平：學科具有先進性，是知識、技術密集型產業，處于分子水平、新技術前沿。 （2）高綜合：跨學科專業，位于多學科發展的交叉點上，涉及的行業多、范圍廣。 （3）高投入：與其他技術比較，在資金、人員、設備、試劑及研發上投資大。 （4）高競爭：各國、各行業、各單位之間，在技術、時效性、知識及人才上競爭激烈。 （5）高風險：上述原因造成一定風險，加上技術風險帶來高風險。 （6）高效益：應用性強，有目的產品，易于商業化。例如，干擾素的投入雖然高達數百萬美元，但產值數年達30億美元，用于治病將產生巨大經濟和社會效益。生物技術在解決人類面臨眾多難題上是沒有任何產業可比的。 （7）高智力：具有創新性和突破性，可按人類需要定向改變和創造生物的遺傳特性，要求在人才、計劃、設計、工藝和產品上與眾不同。從認識、利用、再造階段上升到改造和創造階段。 （8）高控性：采用工程學手段，易自動化、程控化及連續化生產。 （9）低污染：生物技術以生物資源為對象，生物資源具有再生性，是再生資源。具有不受限制、污染小、周期短的優點。 三、主要的現代生物技術工程 （一）基因工程 基因工程原稱為遺傳工程（genetic engineering），是在微觀領域（分子水平），根據分子生物學和遺傳學原理，設計并實施把一個生物體中有用的目的DNA（遺傳信息）轉入另一個生物體中，使后者獲得新的需要的遺傳性狀或表達所需要的產物，*終實現該技術的商業價值。文獻上常見到DNA重組、分子克隆、基因克隆、遺傳工程等名詞與基因工程混用，事實上它們的主要內容相似，不同之處在于所突出的內容有異。 基因工程又有狹義與廣義之分。其中，狹義基因工程，主要是指將一種或多種生物體的基因片段與載體在體外進行剪切重組，然后轉入另一生物體中，使其能按照人們的意愿遺傳并表達出所需要的性狀，因此其主要包括四大要素—供體、載體、工具酶和受體；而廣義基因工程，則主要為DNA重組技術的產業化設計與應用，包括上游技術和下游技術兩大部分。基因工程是當前生物技術中影響*大、發展*為迅速、*具有突破性的領域，其基本原理如圖1-3所示。 圖1-3 基因工程基本原理示意圖 （二）細胞工程 細胞工程是指應用細胞生物學和分子生物學方法，借助工程學的試驗方法或技術，在細胞水平上研究改造生物遺傳特性和生物學特性，以獲得特定的細胞、細胞產品或新生物體的有關理論和技術方法的學科。 廣義的細胞工程包括所有的生物組織、器官及細胞的離體操作和培養技術，狹義的細胞工程則是指細胞融合和細胞培養技術。 根據研究對象不同，細胞工程可分為：①微生物細胞工程，如原生質體融合、試管菌。②植物細胞工程，包括組織培養、胚胎培養、快速繁殖、單倍體育種、人工種子、植物轉基因技術和植物染色體工程等。③動物細胞工程，包括干細胞技術、動物胚胎工程、動物轉基因技術、細胞融合與單克隆抗體、動物核移植技術和動物染色體工程等。 細胞工程一些常見的技術手段：①細胞融合技術；②工程細胞移植；③細胞拆分；④染色體導入及細胞器導入技術；⑤胚胎細胞植入。當前，單克隆抗體（簡稱單抗）開發利用成績突出，在診斷與治療中已得到廣泛應用（圖1-4）。 圖1-4 單克隆抗體制備示意圖 干細胞是一類具有自我復制能力的多潛能細胞，在一定條件下，可以分化成多種功能細胞。干細胞根據所處的發育階段分為胚胎干細胞和成體干細胞；干細胞根據其發育潛能，又可分為三類，即全能干細胞、多能干細胞和單能干細胞。干細胞的主要特征：①是未分化的早期細胞；②具有分化成各種特定細胞的能力；③可無限地分裂增殖；④其子細胞有兩種命運，保持為干細胞或分化為特定細胞。當今，干細胞技術是現代生物技術中*為活躍的前沿技術之一，隨著進一步發展與應用，其將在細胞治療中展示強大的生命力。 動物胚胎工程是以生殖細胞和胚胎細胞為對象進行的細胞工程操作，其根據人們需求，對哺乳動物早期胚胎進行一定的體外操作，主要技術包括體外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎培養、胚胎冷凍保存和性別控制等，其是現代動物生物技術重要技術領域。 動物轉基因技術即把新的遺傳信息（DNA序列）用特定技術導入胚胎早期受精卵，經發育后，外源遺傳信息分布到所有體細胞中去，使動物帶有新遺傳信息，所得動物稱為轉基因動物。主要過程為：①提取人所需要蛋白質基因、cDNA；②基因重組（cDNA＋控制基因＋載體）；③分離、培養人工受精的卵細胞（如牛）；④把重組體轉入受精的卵細胞；⑤植入子宮，使之發育為個體（每一個體細胞均含有新的基因）；⑥活化植入新基因，使之表達（如在乳腺中表達）；⑦提取目的基因表達產物，進行驗證（定性、定量）；⑧進行安全性及臨床試驗。要點為：①必須有外源新基因轉移；②在早期生殖細胞整合；③發育成新個體中有外源基因正常表達；④可遺傳后代。 （三）蛋白質工程與酶工程 蛋白質工程是在利用X衍射和晶體分析技術了解蛋白質三維空間結構和功能關系基礎上，借用計算機和分子設計輔助技術，在DNA分子水平上操作更換或改變其序列，達到改變蛋白質分子氨基酸序列，從而改變蛋白質分子形狀及功能，使之具有新遺傳學特性的目的。 “后基因組時代”將是“蛋白質組學時代”，即從對基因信息的研究轉向對蛋白質信息的研究，包括研究蛋白質結構、功能與應用及蛋白質相互關系和作用。蛋白質工程就是在對蛋白質的化學、晶體學、動力學等結構與功能認識的基礎上，對蛋白質進行人工改造與合成，*終獲得商業化的產品。蛋白質工程的基本原理，如圖1-5所示。 酶工程是指在給定的生產工藝和生物反應器中，利用酶、細胞器或細胞所具有的特異催化功能，或對酶進行修飾改造提高酶的轉化率，把對應的原料高效地轉化成所需要的物質。其是酶學和工程學相互滲透結合形成的一門新的技術科學，是酶學、微生物學的基本原理與化學工程有機結合而產生的邊緣科學。 圖1-5 蛋白質工程的基本原理示意圖
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