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第一节 影响大肠杆菌生产重组蛋白产率的因素1

一、细胞和分子生物学考虑1

第一章 原核基因工程药物制备技术1

二、过程工程考虑2

第二节 基因工程大肠杆菌的培养2

一、培养基2

二、基本培养模式3

三、高细胞密度高表达发酵培养策略6

四、氧对基因表达的影响10

五、大规模培养问题11

六、未来发展趋势12

一、包含体制备及溶解14

第三节 包含体蛋白质复性14

二、包含体复性方法17

三、能量景观学说28

四、小结29

第四节 重组蛋白的制备色谱29

一、分析色谱与制备色谱29

二、色谱的类型29

三、制备色谱分离条件的优化31

四、柱层析的规模化放大32

第二章 新一代疫苗研究策略35

第一节 DNA疫苗35

二、DNA疫苗优化策略36

一、DNA疫苗免疫机制36

三、DNA疫苗的应用前景39

第二节 逆向疫苗学40

一、逆向疫苗学的诞生40

二、逆向疫苗学的范例42

三、逆向疫苗学在其他细菌疫苗研制中的应用43

四、逆向疫苗学在病毒中的应用44

五、传统和基因组途径疫苗研究的比较45

六、展望45

第三章 细菌性疫苗及其研制技术48

第一节 细菌性疫苗的现状与任务48

第二节 细菌性疫苗研制技术的发展阶段50

第三节 细菌性疫苗保护性抗原及其表位筛选技术51

一、B细胞、T细胞抗原表位的选择51

二、保护性抗原的筛选与鉴定52

第四节 细菌性基因工程疫苗研制技术54

一、重组疫苗54

二、载体疫苗54

三、核酸疫苗56

第五节 细菌性疫苗研制中的佐剂问题56

第六节 细菌性疫苗研制的发展趋势57

一、治疗性疫苗57

四、植物疫苗58

二、联合疫苗58

三、黏膜免疫58

第四章 大规模动物细胞培养技术的应用现状与发展趋势61

第一节 大规模细胞培养技术的形成和发展过程61

第二节 大规模细胞培养技术的应用现状和发展趋势62

一、细胞和表达系统62

二、培养基64

三、生物反应器66

四、过程监测和控制67

五、培养模式和操作方式69

六、品种和生产能力70

第五章 抗体工程76

一、抗体人源化77

第一节 抗体人源化及人源性抗体的制备77

二、人源性抗体的制备79

第二节 抗体亲和力的提高81

第三节 抗体高表达体系的建立82

一、抗体基因在宿主细胞染色体上整合位点的优化83

二、增加抗体基因拷贝数83

三、提高抗体基因转录、翻译水平84

四、宿主细胞的选择和修饰85

五、抗体轻、重链基因的均衡表达85

第四节 抗体应用前景展望86

第一节 肿瘤治疗性抗体在发展中所出现的问题及对策89

第六章 肿瘤治疗性抗体89

一、治疗性抗体共同存在的问题及对策90

二、治疗性抗体在肿瘤治疗中存在的问题及对策91

第二节 抗体在肿瘤治疗中的应用95

一、裸抗体95

二、靶向抗体99

三、抗独特型抗体肿瘤疫苗105

第七章 肿瘤血管特异靶标与抗血管药物研究108

第一节 肿瘤血管生成的生物学108

第二节 肿瘤血管靶标分子109

一、生长因子及生长因子受体110

二、内皮细胞特异抗原114

三、蛋白酶115

四、其他115

第三节 肿瘤血管特异靶标的发现116

一、血管组学（蛋白质组学／转录组学）技术117

二、噬菌体展示技术117

三、生物信息学118

第四节 抗血管药物的临床研究118

一、抗VEGF药物119

二、内源性抗血管药物119

四、蛋白酶抑制剂120

三、血管靶向药物120

第五节 结语121

第八章 端粒酶与肿瘤123

第一节 端粒酶的组成及其生物学功能124

一、端粒酶的组成成分124

二、端粒酶在肿瘤细胞中的作用124

第二节 端粒酶调控及其生物学意义125

一、hTERT基因的表达调控126

二、hTERT基因转录后水平的调控127

三、hTERT基因翻译后水平的调控127

第三节 针对端粒酶进行肿瘤治疗的研究130

一、靶向hTERT的端粒酶抑制剂130

第四节 抑制端粒酶的肿瘤治疗策略可能存在的问题131

二、靶向hTR的端粒酶抑制剂131

第九章 信号转导研究进展134

第一节 信号转导的研究历史134

第二节 信号转导系统的基本成分136

第三节 信号转导的基本规律140

第四节 与本实验室研究相关的一些重要的信号转导通路142

一、雌激素受体信号通络142

二、BRCAI参与的信号通路147

第五节 信号转导通路与疾病151

第六节 问题与展望152

第一节 自动化和微量化技术的发展是高通量筛选的硬件基础155

第十章 药物的高通量筛选155

第二节 多样性文库的发展为高通量筛选准备丰富的筛选材料156

第三节 筛选的生物学模型是高通量筛选的核心157

第四节 计算机技术的发展为高通量技术发展提供了新的发展机遇159

第十一章 生物药物新剂型161

第一节 前言161

第二节 生物药物新剂型研究相关问题162

一、处方前研究162

二、稳定性研究162

三、分析与定量167

四、药物动力学研究168

第三节 生物药物的新型注射给药系统169

一、微粒系统170

二、纳米粒系统174

三、无针头注射给药系统175

四、其他注射给药系统176

第四节 生物药物的口服给药剂型177

一、生物药物口服给药的特点177

二、克服口服吸收屏障178

三、克服消化道酸和酶的降解179

四、口服给药新剂型180

第五节 生物药物的黏膜给药剂型183

一、鼻黏膜给药184

二、肺黏膜给药186

三、口腔黏膜给药189

四、直肠黏膜给药190

五、眼黏膜给药192

第六节 经皮给药系统194

一、脂质体194

二、传递体194

三、离子导入195

四、电致孔195

五、超声波致孔195

第十二章 微生物基因组学和功能基因组学研究198

第一节 微生物全基因组测序策略199

一、基因组随机文库构建和测序199

二、序列组装和缺口填充200

三、基因组注释201

第二节 微生物基因组学研究的现状202

一、模式微生物研究202

二、最小基因组研究203

三、病原微生物基因组研究203

四、工业微生物基因组研究203

六、比较基因组学研究204

第三节 微生物功能基因组学研究的现状204

五、生物信息学研究204

一、未知功能基因的鉴定205

二、药物靶位及疫苗抗原研究206

三、致病性研究207

四、微生物生物学功能图谱研究208

第四节 展望209

第十三章 重组工程——基因功能研究的有力工具213

第一节 体内同源重组系统213

第二节 噬菌体编码的重组系统214

一、Rec编码的RecET系统214

二、λ噬菌体编码的Red系统214

三、其他重组工程系统及其功能比较216

第三节 重组工程的基本功能217

一、靶向修饰染色体DNA——基因剔除与敲入217

二、靶向修饰质粒DNA218

三、体内克隆——Gap-Repair方式获取目的基因218

四、重叠引物介导的DNA重组219

五、单链DNA重组220

六、消除筛选标记220

第四节 重组工程的应用221

一、BAC克隆的修饰221

二、一步法筛选基因组文库并构建基因打靶载体223

三、建立条件剔除打靶载体223

四、大肠杆菌染色体序列的突变、修复与克隆224

第五节 在其他微生物研究中的应用225

一、修饰病毒基因组DNA225

二、修饰致病性细菌基因组DNA225

第十四章 组织工程229

第一节 组织工程种子细胞229

一、自体种子细胞230

二、同种异体种子细胞231

三、干细胞231

第二节 细胞外基质234

一、自然来源的支架材料235

二、合成支架材料237

三、纳米材料239

四、用于组织工程的新肽生物材料支架240

五、组织工程相关生物材料的修饰241

第三节 生物反应器242

一、机械搅拌式生物反应器242

二、气升式生物反应器243

三、膜式生物反应器243

四、旋转壁式生物反应器244

第四节 构建复合组织或器官245

一、骨组织工程245

二、软骨组织工程249

三、皮肤组织工程251

四、血管组织工程253

五、心脏组织工程255

六、神经组织工程256

第五节 中国的组织工程学研究进展257

一、组织工程种子细胞的研究258

二、支架材料研究258

三、组织工程化组织构建研究259

第六节 组织工程面临的问题与挑战260

第十五章 植物组织细胞工程265

第一节 植物组织细胞工程的发展简史267

一、植物组织细胞工程的创立阶段267

二、植物组织细胞培养技术的发展阶段269

三、植物组织细胞培养技术的应用研究阶段270

第二节 植物细胞的形态、次级代谢和生理特点271

一、植物细胞的形态和结构271

二、植物细胞的次级代谢产物与天然药物272

三、体外培养的植物细胞的生理特点274

第三节 植物细胞组织培养的基本程序和基本技术276

一、植物细胞培养的基本过程276

二、植物材料的准备278

三、培养基及其组成279

第四节 植物细胞培养提高次级代谢产物产量策略282

二、优化培养基组成283

一、筛选高产稳定细胞系283

三、优化培养环境288

第五节 提高次级代谢产物产量的几种特殊技术292

一、诱导子292

二、通透化294

三、两相培养法294

四、两步培养法294

五、植物细胞固定化培养295

六、毛状根培养298

第六节 植物细胞的放大培养301

一、搅拌式生物反应器303

二、气升式生物反应器304

三、鼓泡塔生物反应器305

四、转鼓式生物反应器305

五、几种常用植物细胞反应器性能比较305

第七节 植物细胞培养实例：水母雪莲细胞的诱导和培养306

一、稳定高产黄酮水母雪莲细胞系的建立306

二、水母雪莲细胞悬浮培养的条件优化309

三、生物反应器高密度培养水母雪莲细胞系TUIP-8311

第八节 展望312

一、转基因植物细胞生产外源蛋白313

二、抓住机遇，建立有示范效应和巨大效益的植物细胞培养产业化项目314

第一节 概述319

第十六章 代谢工程319

第二节 代谢工程的应用321

一、在氨基酸发酵中的应用321

二、在木糖乙醇发酵工程菌构建中的应用323

三、在重组大肠杆菌改良中的应用324

四、在维生素C发酵中的应用327

五、在D-核糖工程菌构建中的应用329

六、通过引入透明颤菌血红蛋白基因提高生物性能330

七、在农作物改良中的应用330

第三节 展望331

第十七章 代谢工程原理334

一、代谢网络335

第一节 代谢网络与代谢工程的一些基本概念335

二、代谢网络的构建336

三、代谢通量339

四、载流途径和代谢主流340

五、代谢工程341

第二节 代谢网络与代谢工程的关系341

一、网络刚性341

二、代谢网络与载流途径341

第三节 代谢通量分析342

一、基本理论342

二、代谢通量分析的计算特点343

第四节 代谢控制分析的动力学分析344

第五节 代谢工程技术实践与代谢通量分析及计算346

一、代谢工程技术346

二、代谢通量分析的基础348

三、自由度348

四、用来求解通量方程的一些方法349

五、调控约束349

六、仅需少数几个控制系数350

七、代谢工程菌株的通量计算350

八、用大肠杆菌工程菌生产色氨酸350

九、色氨酸生产对其他通量的影响353

十、在约束条件下最大的色氨酸通量355

十一、控制系数和调控约束的测定356

十二、结论356

第十八章 基因打靶技术的研究进展363

第一节 基因打靶技术的概念363

第二节 胚胎干细胞技术的发展363

第三节 基于同源重组技术的基因打靶策略的研究进展365

一、完全基因剔除的策略365

二、大规模随机基因剔除－基因诱捕367

三、精细突变的引入368

四、时空上可调节的基因打靶368

六、基因敲入法研制转基因小鼠371

五、染色体组大片段的删除和重排371

七、小鼠以外物种中基因打靶技术的研究进展372

第四节 基因打靶技术在生物医学研究中的应用前景374

一、基因打靶技术在基因功能研究中的应用374

二、应用基因打靶技术研制人类疾病动物模型374

三、应用基因打靶技术改良动物品系和研制动物反应器375

第十九章 转基因动物技术378

第一节 转基因动物技术的发展378

第二节 转基因动物技术的研究现状379

一、显微注射法380

二、逆转录病毒载体法381

三、胚胎干细胞法384

四、精子载体法385

五、利用体细胞核移植制备转基因动物388

六、体细胞的基因打靶与NT制备转基因动物技术390

七、YAC和BAC的转基因技术393

第三节 转基因动物技术的主要用途395

一、利用转基因动物建立人类疾病和药物筛选模型396

二、研究基因的功能和作用397

三、转基因动物在病毒研究方面的应用398

四、利用转基因技术改良动物品种和生产性能399

五、利用转基因动物生产人用器官移植的异体供体400

六、利用转基因动物生产人药用蛋白和营养保健蛋白401

七、利用转基因动物技术生产人抗体402

第四节 存在问题和发展前景403

二、新的转基因技术展望404

一、转基因技术与其他生物新技术结合404

三、转基因动物生物反应器的展望405

四、转基因家畜的前景406

第二十章 生物信息学进展411

第一节 生物信息学的产生及发展现状411

第二节 数据库与数据库搜索412

一、核酸序列数据库412

二、蛋白质序列数据库412

三、结构数据库412

第三节 序列比对413

四、基因组数据库413

五、数据库检索与分析系统413

第四节 蛋白质结构预测415

一、二级结构的预测415

二、蛋白质三级结构的预测416

第五节 药物设计417

第六节 基因芯片417

第七节 基因组研究418

一、基因预测418

二、基因表达分析419

四、基因组功能注释420

三、SNP分析420

五、基因查寻421

第八节 生物进化与生物计算机422

第二十一章 蛋白质结构预测与分子设计425

第一节 蛋白质二级结构的预测426

一、Chou-Fasman法426

二、GOR法427

三、物理化学方法427

第二节 蛋白质空间结构的预测427

一、理论计算方法预测蛋白质的结构427

二、利用结构类型识别预测蛋白质的结构428

三、同源蛋白质结构预测429

第三节 蛋白质分子设计431

第二十二章 仿生学的研究及其应用前景434

第一节 动物奇特的功能与仿生学435

第二节 目前仿生学的研究状况438

一、仿生结构与力学439

二、仿生材料与微系统442

三、仿生功能器件及控制444

四、分子仿生445

五、人工智能与认知447

第三节 仿生学的发展趋势448

第四节 军事仿生技术研究451

第五节 仿生学对生命科学研究方法的启示455