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細胞工廠設計原理 版權信息
- ISBN：9787030797902
- 條形碼：9787030797902 ; 978-7-03-079790-2
- 裝幀：平裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
細胞工廠設計原理 內容簡介
本書針對合成生物制造的核心——高性能細胞工廠設計原理與方法所需的知識體系開展內容設置，主要從細胞工廠代謝的物質流、能量流和信息流設計，細胞工廠魯棒性底盤開發，數字化細胞工廠設計，細胞工廠高效構建、進化及篩選，細胞工廠應用及工程倫理等方面系統介紹了細胞工廠設計原理。本書共分為13章，其中，第1章簡述了細胞工廠發展與設計理念；第2章闡述了細胞工廠的熱力學與動力學驅動設計；第3、4章詳述了細胞工廠物聯網絡設計與信息調控網絡設計；第5、6章介紹了細胞工廠底盤設計與開發，以及智能抗逆設計；第7、8章介紹了生物逆合成與細胞途徑設計，以及細胞工廠設計軟件與數據庫；第9～11章詳述了細胞工廠的快速構建原理、定向進化原理與技術，以及性能快速表征與篩選原理；第12、13章總結了細胞工廠的典型應用案例及其涉及的生物安全與工程倫理。
細胞工廠設計原理 目錄
目錄第1章 細胞工廠發展與設計理念 11.1 微生物發酵的自然形成階段 11.1.1 微生物純培養 21.1.2 微生物培養優化 31.1.3 微生物發酵工藝 31.2 優良菌種的選育與進化階段 41.2.1 微生物自然選育 51.2.2 微生物誘變育種 51.2.3 微生物雜交育種 71.3 動植物細胞離體培養與應用階段 81.3.1 植物細胞培養與細胞工廠開發 81.3.2 動物細胞培養與細胞工廠開發 101.3.3 大規模動植物細胞培養中的共性工程問題 121.4 基因工程與細胞代謝調控階段 121.4.1 初期基因工程技術的應用 131.4.2 基因編輯技術的出現與應用 141.4.3 正向代謝工程與基因調控 151.4.4 反向代謝工程與系統生物學 171.5 合成生物學賦能的細胞工廠設計階段 191.5.1 新的研究范式——合成生物學 191.5.2 生物元件標準化與基因線路設計 201.5.3 途徑智能規劃與數字化細胞工廠 221.5.4 細胞工廠底盤設計 231.5.5 基于共培養體系的細胞工廠設計 241.5.6 細胞工廠的應用 25第2章 細胞工廠熱力學與動力學驅動設計 292.1 細胞工廠熱力學與動力學驅動概念與發展 292.2 細胞工廠熱力學與動力學驅動設計原理 302.2.1 細胞工廠中關鍵酶的熱力學與動力學驅動設計原理 302.2.2 細胞工廠中代謝途徑的動力學驅動設計原理 312.2.3 細胞工廠中輔因子與能量驅動設計原理 332.3 細胞工廠熱力學與動力學驅動設計技術 342.3.1 關鍵酶的熱力學與動力學驅動設計技術 342.3.2 代謝途徑的動力學驅動設計技術 392.3.3 輔因子與能量驅動設計技術 502.4 細胞工廠熱力學與動力學驅動設計技術常見問題與解決方案 592.5 細胞工廠熱力學與動力學驅動設計技術的應用 602.5.1 大腸桿菌細胞工廠合成阿魏酸的熱力學與動力學驅動設計 602.5.2 釀酒酵母細胞工廠合成阿魏酸的熱力學與動力學驅動設計 612.6 小結與展望 64第3章 細胞工廠物聯網絡設計 693.1 細胞工廠物質流關聯與控制基本理論 693.1.1 代謝設計：從簡單到復雜 693.1.2 流量優化：從靜態到動態 723.1.3 進化工程：從基因到菌株 743.1.4 機器學習：從設計到優化 753.2 分子水平物質流關聯與控制 763.2.1 轉錄水平調控工具 763.2.2 翻譯水平調控工具 793.2.3 翻譯后水平調控工具 813.2.4 其他分子水平調控工具 833.3 細胞水平物質流關聯與控制 853.3.1 細胞生長濃度調控 853.3.2 細胞生長速率調控 883.3.3 細胞生長形態調控 913.4 群體水平物質流關聯與控制 953.4.1 穩定群落調控 953.4.2 可變群落調控 973.4.3 群落結構從頭設計 993.5 小結與展望 104第4章 細胞工廠信息調控網絡設計 1104.1 細胞工廠信息調控網絡系統概述 1104.1.1 智能生物制造的 5M 策略 1104.1.2 調控細胞工廠的信息流進行過程控制 1144.2 細胞對環境信號的響應與調控 1144.2.1 細胞對環境中物理信號的響應與調控 1144.2.2 細胞對環境中化學信號的響應與調控 1174.2.3 群體感應系統 1224.3 生物過程信息數據采集與處理 1234.3.1 組學信息數據采集與分析 1234.3.2 反應器過程數據的采集與處理 1364.4 多尺度微生物過程優化理論 1404.4.1 發酵過程的多尺度參數相關分析研究 1404.4.2 基于多尺度參數相關分析的鳥苷發酵優化實踐 1424.5 小結與展望 142第5章 細胞工廠底盤設計與開發 1475.1 底盤細胞的概念與種類 1475.2 “自上而下”的底盤細胞設計與開發 1485.2.1 底盤細胞理性改造技術 1495.2.2 底盤細胞非理性改造技術 1605.3 “自下而上”的底盤細胞設計與開發 1655.3.1 底盤細胞的重頭設計原則 1665.3.2 底盤細胞的重頭構建技術 1695.4 常見的底盤細胞設計與構建 1715.4.1 模式微生物底盤細胞的設計與構建 1715.4.2 非模式微生物底盤細胞的設計與構建 1815.4.3 模式動植物底盤細胞的設計與構建 1865.5 小結與展望 189第6章 細胞工廠智能抗逆設計 1956.1 微生物抗逆性概述 1956.2 脅迫環境對細胞工廠的影響 1976.2.1 熱脅迫 1976.2.2 酸脅迫 1986.2.3 氧化脅迫 1996.2.4 滲透壓脅迫 2006.2.5 有機溶劑脅迫 2016.2.6 代謝物脅迫 2026.3 細胞工廠抗脅迫機制 2036.3.1 熱激應答系統 2036.3.2 抗氧化系統 2056.3.3 細胞膜防御系統 2086.3.4 蛋白質質量控制系統 2106.3.5 細胞群體脅迫響應機制 2126.4 提高細胞工廠抗逆適配性方法 2146.4.1 隨機突變和適應性進化 2156.4.2 細胞膜工程 2166.4.3 轉錄因子工程 2196.4.4 細胞區室化工程 2216.4.5 代謝物外排強化 2226.4.6 智能抗逆基因線路設計 2236.4.7 多重防御抗逆系統的構建 2256.5 小結與展望 226第7章 生物逆合成與細胞途徑設計 2357.1 逆合成算法預測生物合成途徑 2377.1.1 生物逆合成途徑預測流程 2387.1.2 結構相似化合物的搜索 2397.1.3 途徑反應規則 2427.2 途徑篩選指標與綜合評價 2487.2.1 途徑設計的可行性 2497.2.2 途徑設計與底盤宿主的適配性 2507.2.3 途徑設計的綜合評價 2527.3 反應的候選酶預測 2537.3.1 酶的介紹 2537.3.2 酶序列注釋的工作流程 2547.3.3 酶序列注釋工具 2557.3.4 酶注釋工具的應用案例 2597.4 生物合成途徑與調控元件的組合設計 2627.4.1 DoE 原理 2627.4.2 DoE優化途徑與元件組合空間 2637.5 小結與展望 263第8章 細胞工廠設計軟件與數據庫 2718.1 計算機輔助的細胞工廠設計與構建基礎：基因組尺度的代謝網絡模型 2718.1.1 基因組尺度代謝網絡模型簡介 2728.1.2 模式菌種的基因組尺度代謝網絡模型的構建及應用 2828.2 生物信息學數據庫 2868.2.1 酶數據庫 2878.2.2 代謝數據庫 2878.2.3 自然語言處理在數據庫建設中的應用 2898.3 代謝途徑的設計算法與軟件 2898.3.1 基因組規模代謝網絡的設計 2898.3.2 全細胞網絡模型的設計算法與軟件 2978.4 生物元件的設計方法與軟件 3028.4.1 蛋白質設計方法與軟件 3028.4.2 轉錄和翻譯元件的設計方法與軟件 3098.5 小結與展望 312第9章 細胞工廠的快速構建原理 3219.1 細胞工廠快速構建的必要性 3219.2 細胞工廠快速構建方法 3229.2.1 元件快速構建 3229.2.2 轉錄單元和代謝途徑組裝 3309.2.3 基因組工程與合成基因組技術 3369.2.4 細胞工廠基因型快速驗證 3429.3 構建細胞工廠的過程自動化 3449.3.1 自動化合成生物技術 3449.3.2 工程化設施平臺設計與搭建 3449.3.3 DNA構建自動化 3529.3.4 底盤細胞操作自動化 3559.4 小結與展望 365第10章 細胞工廠定向進化原理與技術 36810.1 基因組進化與逆向代謝工程 36810.2 非理性細胞工廠定向進化技術 37010.2.1 基于基因組隨機突變的細胞工廠定向進化技術 37010.2.2 基于基因組混編的細胞工廠定向進化技術 37410.3 半理性細胞工廠定向進化技術 37610.3.1 基于全局轉錄調控因子的細胞工廠定向進化技術 37610.3.2 基于寡核苷酸重組的細胞工廠定向進化技術 37710.3.3 基于 RNAi 的細胞工廠定向進化技術 38010.3.4 基于 CRISPR 的細胞工廠定向進化技術 38110.4 細胞工廠突變文庫的高通量篩選技術 38410.5 逆向代謝工程：細胞工廠的進化分析與功能重構技術 38510.5.1 多組學分析技術及分子機制闡釋 38510.5.2 多重基因組編輯及重構技術 38910.6 細胞工廠定向進化技術應用 39010.6.1 細胞工廠魯棒性改造 39110.6.2 拓展細胞工廠的底物利用范圍 39310.6.3 提高產物合成水平 39710.7 小結與展望 399第11章 細胞工廠性能快速表征與篩選原理 40911.1 細胞工廠高通量表征與篩選基本理論 40911.2 基于自動化機械臂的高通量篩選與表征系統 41211.2.1 基本流程與主要設備 41311.2.2 集成工作站 41311.2.3 應用案例 41711.3 基于微流控技術的高通量篩選與表征系統 42111.3.1 液滴微流控系統 42211.3.2 單相微流控系統 42711.4 工業表型高通量表征技術 42911.4.1 代謝物生物傳感器 43011.4.2 光譜學技術 43711.4.3 質譜技術 43911.5 小結與展望 441第12章 細胞工廠的工程應用 44812.1 細胞工廠在各行業的工程應用 44812.2 細胞工廠在傳統發酵行業的工程應用 45012.2.1 氨基酸 45012.2.2 維生素 45512.2.3 抗生素 45812.3 細胞工廠在能源化工行業的工程應用 45912.3.1 有機醇 45912.3.2 有機酸 46312.3.3 有機胺（以戊二胺為例） 46812.3.4 聚羥基脂肪酸酯（PHA） 46912.4 細胞工廠在醫藥行業的工程應用 47212.4.1 萜類——青蒿素 47212.4.2 生物堿——阿片類 474
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