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第一章 绪论1

第一节 工业微生物育种在发酵工业中的地位1

第二节 工业微生物育种的进展1

第二章 遗传物质的基础4

第一节 染色体4

一、染色体形态4

二、原核生物及病毒染色体结构5

三、真核生物染色体结构6

四、染色体数目6

第二节 核酸8

一、核酸8

二、RNA8

三、DNA9

第三节 基因的组织与结构10

一、基因组10

二、基因11

三、遗传密码12

第三章 基因突变15

第一节 突变的分子机制15

一、基因突变16

二、染色体畸变和染色体组变18

第二节 突变引起遗传性状改变19

一、突变引起遗传性状改变19

二、突变型的种类21

第三节 突变体的形成24

一、突变体的形成过程25

二、突变的修复26

三、突变的表型效应31

四、表型延迟32

第四章 工业微生物育种诱变剂34

第一节 物理诱变剂34

一、物理诱变剂的生物学效应34

二、非电离辐射——紫外线35

三、电离辐射38

四、近年来发展的新型物理诱变剂40

第二节 化学诱变剂41

一、碱基类似物42

二、烷化剂45

三、脱氨剂（以亚硝酸为例）50

四、移码诱变剂52

五、羟化剂（以羟胺为例）53

六、金属盐类53

七、其他化学诱变剂54

八、化学诱变剂的安全操作54

第三节 生物诱变剂56

一、噬菌体56

二、基因诱变剂56

第五章 工业微生物产生菌的分离筛选59

第一节 含微生物样品的采集59

一、从土壤中采样59

二、根据微生物生理特点采样61

三、特殊环境下采样62

第二节 含微生物样品的富集培养62

一、控制培养基的营养成分63

二、控制培养条件63

三、抑制不需要的菌类64

第三节 好氧微生物的分离64

一、稀释涂布和划线分离法65

二、利用平皿中的生化反应进行分离65

三、组织分离法68

四、单细胞或单孢子分离法69

五、通过控制营养和培养条件进行分离69

第四节 厌氧微生物的分离71

一、厌氧培养中几种除氧方法71

二、红螺菌的分离72

三、反硝化细菌的分离73

四、脱氮硫杆菌的分离74

五、乳酸菌的分离74

第五节 野生型目的菌株的筛选和菌株鉴定76

一、初筛76

二、复筛77

三、菌株鉴定77

第六节 极端环境微生物的分离筛选78

一、极端环境微生物的采样、分离筛选78

二、极端微生物酶分子生物学研究82

第七节 生物可降解塑料（PHA）菌株的分离筛选83

一、生物可降解塑料概况83

二、获得生物可降解塑料的微生物途径和菌株分离方法84

三、PHA的合成机制和发酵特点86

第六章 工业微生物诱变育种88

第一节 诱变育种的试验设计和准备工作89

一、诱变前对出发菌株的了解90

二、全面了解菌种特性及其与生产性能的关系91

三、了解影响菌种生长发育的主要因素92

四、了解菌种有效产物中的各种组分在代谢合成过程中与培养条件的关系93

五、建立一个准确、简便、快速检测产物的方法94

六、研究最佳的菌种保藏培养基和培养条件94

第二节 诱变育种的步骤与方法94

一、出发菌株94

二、出发菌株的纯化97

三、单孢子（或单细胞）悬液的制备98

四、诱变剂及诱变剂量100

五、诱变剂的处理方式103

六、影响突变率的因素106

第三节 突变株的常规分离与筛选107

一、诱变育种的基本环节108

二、筛选的程序109

三、分离和筛选110

四、摇瓶液体培养115

五、产物活性测定116

六、摇瓶数据的调整和有关菌株特性的观察分析118

七、培养基和培养条件的调整118

八、变种的特性研究与鉴定119

九、诱变育种实例120

第四节 营养缺陷型菌株的筛选122

一、营养缺陷型菌株的分离和筛选123

二、营养缺陷型突变株的应用130

第五节 温敏突变株的筛选130

一、温敏突变株的特性130

二、温敏突变株的筛选方法131

三、温敏突变株在发酵工业中的应用133

第六节 抗噬菌体菌株的选育136

一、烈性噬菌体及其效价的测定136

二、温和性噬菌体及溶源菌138

三、抗噬菌体菌株的选育139

四、抗性菌株的特性研究140

五、抗噬菌体菌株选育的实例141

第七节 微生物发酵过程优化的正交法143

一、正交的含义143

二、正交试验设计方法143

三、正交试验结果145

第八节 微生物发酵过程优化的响应面法试验设计148

一、微生物发酵过程优化过程概述148

二、响应面法149

三、响应面法的应用实例150

第七章 工业微生物代谢控制育种155

第一节 概论155

一、初级代谢产物和初级代谢156

二、次级代谢产物和次级代谢156

三、初级代谢与次级代谢的关系156

第二节 初级代谢的调节控制157

一、酶合成的调节158

二、酶活性的调节161

三、反馈阻遏与反馈抑制的比较165

第三节 次级代谢的调节控制166

一、次级代谢产物的诱导调节167

二、次级代谢产物碳源分解调节167

三、次级代谢产物氮源分解调节168

四、次级代谢反馈调节169

五、磷酸盐的调节170

六、细胞膜透性的调节171

第四节 代谢调节控制育种171

一、组成型突变株的选育172

二、抗分解调节突变株的选育173

三、营养缺陷型在代谢调节育种中的应用177

四、渗漏缺陷型在代谢调节育种中的应用181

五、抗反馈调节突变株的选育182

六、细胞膜透性突变株的选育191

七、其他抗性突变株的选育192

第八章 工业微生物杂交育种193

第一节 微生物杂交193

一、杂交的意义193

二、微生物杂交育种基本程序193

三、杂交过程中亲本和培养基的选择194

四、杂交育种的遗传标记195

五、杂交育种方法197

第二节 放线菌杂交育种197

一、放线菌细胞结构与繁殖197

二、放线菌杂交概况和原理198

三、放线菌的杂交技术201

第三节 酵母菌的杂交育种206

一、酵母菌的细胞结构和菌落形态207

二、酵母菌的生活史和繁殖方式207

三、酵母菌的杂交207

第四节 霉菌杂交育种209

一、霉菌的细胞结构和繁殖210

二、霉菌杂交的原理和杂交技术210

三、高产重组体的筛选219

第九章 工业微生物原生质体育种和原生质体融合育种221

第一节 原生质体育种221

一、原生质体再生育种221

二、原生质体诱变育种222

三、原生质体转化育种225

四、原生质体融合育种225

五、其他微生物原生质体育种225

第二节 微生物原生质体融合育种226

一、直接亲本及其遗传标记的选择228

二、原生质体制备与再生228

三、原生质体融合236

四、融合体再生239

五、融合重组体检出与遗传特性分析242

六、原生质体融合的应用245

第三节 细菌原生质体融合育种246

一、概述246

二、细菌原生质体融合育种一般程序248

三、细菌原生质体融合育种技术248

第四节 放线菌原生质体融合育种252

一、放线菌细胞壁组成、结构及水解253

二、放线菌原生质体融合育种技术253

第五节 酵母菌原生质体融合育种257

一、酵母菌细胞壁结构和遗传标记257

二、酵母菌原生质体融合育种技术258

第六节 霉菌原生质体融合育种261

一、霉菌原生质体融合育种程序262

二、培养基及相关溶液262

三、霉菌原生质体融合的关键步骤262

第十章 微生物基因组改组育种268

第一节 微生物基因组改组育种意义和原理268

一、基因组改组育种概述268

二、基因组改组育种技术基本原理269

第二节 基因组改组育种技术及应用实例271

一、基因组改组育种技术271

二、基因组改组育种技术应用实例272

第十一章 基因工程育种276

第一节 概述276

一、基因工程在微生物育种中的应用276

二、基因工程原理和步骤278

第二节 基因工程载体279

一、质粒载体280

二、λ噬菌体载体286

三、柯斯质粒载体289

第三节 基因工程所用的酶291

一、限制性内切核酸酶291

二、DNA聚合酶293

三、依赖于DNA的RNA聚合酶295

四、连接酶、激酶及磷酸酶296

五、核酸酶296

第四节 基因工程的主要步骤297

一、DNA的制备297

二、目的基因的产生与分离299

三、DNA的连接301

四、重组体导入大肠杆菌301

五、含重组质粒的细菌菌落的鉴定303

六、目的基因的表达304

第五节 基因定位诱变306

一、定位诱变方法307

二、将变异基因送回染色体310

第十二章 分子定向进化育种313

第一节 理性设计313

一、寡核苷酸引物介导的定点突变314

二、PCR介导的定点突变315

三、盒式突变317

第二节 非理性设计——蛋白质（酶）分子定向进化技术317

一、蛋白质（酶）分子定向进化的发展317

二、蛋白质（酶）分子定向进化策略318

三、定向进化文库的筛选方法327

四、酶分子工程的应用和发展前景328

第十三章 高通量筛选技术331

第一节 常用仪器设备331

一、微孔板331

二、微孔板恒温振荡培养器332

三、多通道移液器332

四、连续移液器332

五、多道连续移液器333

六、全自动移液工作站333

七、酶标仪（微板光度计）334

八、流式细胞仪334

九、条形码335

十、数据分析软件336

第二节 高通量筛选技术中的常用方法337

一、微孔板的使用和光学检测法337

二、工程菌菌体裂解337

三、报告基因338

四、流式细胞术341

五、蛋白质芯片342

第三节 高通量筛选应用实例343

一、漆酶的筛选343

二、OmpT蛋白酶的筛选344

第十四章 工业微生物菌种复壮与保藏346

第一节 菌种的退化与复壮346

一、菌种退化的原因347

二、菌种退化的防止349

三、菌种的复壮及其方法352

第二节 工业微生物菌种的保藏353

一、菌种保藏353

二、菌种保藏注意事项364

三、目前国内外主要菌种保藏机构365

参考文献368