Książka wprowadza studentów kierunków technicznych wyższych uczelni w zagadnienia biochemii i mikrobiologii, a studentom biotechnologii przybliża termodynamikę i kinetykę zjawisk transportowych, reakcji enzymatycznych oraz wzrostu drobnoustrojów i proliferacji komórek zwierzęcych.
Omówiono w niej wykorzystanie osiągnięć biochemii i biologii molekularnej w modelowaniu bioreaktorów i biosystemów. Treść podzielono na trzy części, w których poszczególne zagadnienia przedstawiono kolejno na trzech poziomach ujęcia tematu: molekularnym, mikroskopowym i makroskopowym.
W pierwszej części (poziom molekularny) podano podstawy biochemii i biologii molekularnej, m.in. wiadomości o enzymach komórki, reakcjach metabolicznych w niej zachodzących, inżynierii genetycznej z elementami genomiki i proteomiki, a także inżynierii metabolicznej.
W drugiej części (poziom mikroskopowy) opisano zagadnienia mikrobiologii różnych drobnoustrojów, grzybów, komórek roślinnych i zwierzęcych, hodowli drobnoustrojów oraz modelowanie ich biosystemów.
W trzeciej części (poziom makroskopowy) przedstawiono wpływ środowiska na przebieg hodowli komórek roślinnych i zwierzęcych w bioreaktorach lub w naturalnych bioukładach, a także zasady modelowania i projektowania bioreaktorów.
Książka skierowana do studentów wydziałów : chemii, inżynierii chemicznej i procesowej, biotechnologii uczelni technicznych, rolniczych oraz uniwersytetów, a także pracownikom naukowym tych wydziałów, inżynierom zatrudnionym w przemyśle chemicznym, spożywczym i biotechnologicznym.
Rozdziały:
1. Wstęp
1.1. Krótka historia biotechnologii
1.2. Definicja biotechnologii i inżynierii biochemicznej
1.3. Makro- i mikroanaliza bioprocesu
1.4. Wielostopniowa struktura bioprocesu
CZĘŚĆ I. POZIOM MOLEKULARNY
2. Biologia komórki
2.1. Klasyfikacja świata ożywionego
2.2. Komórka podstawową jednostką wszystkich organizmów
2.3. Komórka jako fabryka chemiczna
2.4. Hierarchiczna budowa komórki
3. Podstawy biochemii
3.1. Wiązania chemiczne
3.2. Węglowodany
3.3. Lipidy
3.4. Aminokwasy
3.5. Białka
3.6. Nukleotydy
3.7. Kwasy nukleinowe
3.8. Podstawowy paradygmat biochemii
3.9. Struktura genu i jego ekspresja
4. Enzymy
4.1. Rola enzymów i ich oznaczanie
4.2. Struktura enzymów
4.3. Kinetyka reakcji enzymatycznych
4.4. Inhibicja reakcji enzymatycznych
4.5. Wpływ warunków środowiskowych na kinetykę reakcji enzymatycznych
5. Metabolizm
5.1. Wprowadzenie
5.2. Transport przez membrany komórkowe
5.3. Katabolizm
5.4. Metabolizm procesów anaerobowych
5.5. Anabolizm
5.6. Metabolizm organizmów autotroficznych – fotosynteza
5.7. Regulacja przemian metabolicznych
5.8. Przepływ informacji – przekazywanie sygnałów
5.9. Cykl komórkowy
6. Inżynieria genetyczna i elementy genomiki
6.1. Rys historyczny rozwoju genetyki i biologii molekularnej
6.2. Naturalny transfer genów u bakterii
6.3. Plazmidy
6.4. Enzymy jako podstawowe narzędzia inżynierii genetycznej
6.5. Systemy wektorowe do klonowania
6.6. Metody wprowadzania rekombinowanych cząsteczek DNA do organizmów i niestabilność rekombinantów
6.7. Biblioteki genów
6.8. Reakcja łańcuchowa polimerazy (PCR)
6.9. Metody sekwencjonowania DNA
7. Proteomika
7.1. Wprowadzenie
7.2. Analiza proteomu
7.3. Elektroforeza dwuwymiarowa
7.4. Identyfikacja białek
7.5. Bazy danych struktur białkowych
8. Inżynieria metaboliczna
8.1. Wprowadzenie
8.2. Analiza strumieni metabolitów
8.3. Analiza fluksomu metodą izotopomeryczną
8.4. Regulacja i kontrola strumieni metabolitów
8.5. Dotychczasowe i perspektywiczne zastosowania inżynierii metabolicznej
CZĘŚĆ II. POZIOM MIKROSKOPOWY
9. Elementy mikrobiologii
9.1. Drzewo filogenetyczne i podział drobnoustrojów
9.2. Wirusy
9.3. Bakterie
9.4. Grzyby
9.5. Pierwotniaki
9.6. Glony
9.7. Komórki zwierzęce
9.8. Komórki roślinne
10. Hodowla drobnoustrojów
10.1. Niezbędne warunki wzrostu
10.2. Stechiometria metabolizmu (wzrostu)
10.3. Fizjologia i dynamika wzrostu drobnoustrojów
10.4. Kinetyka wzrostu biomasy
10.5. Rozszerzone modele niestrukturalne
10.6. Kinetyka biosyntezy produktów mikrobiologicznych
10.7. Kinetyka wzrostu organizmów eukariotycznych
11. Modelowanie biosystemów
11.1. Modele strukturalne
11.2. Modele genetycznie strukturalne
11.3. Symulacje komputerowe funkcjonowania komórki
11.4. Modele morfologiczno – strukturalne
11.5. Wprowadzenie do biologii systemów
CZĘŚĆ III. POZIOM MAKROSKOPOWY
12. Bioreaktory
12.1. Idealne reaktory biochemiczne i ich klasyfikacja
12.2. Rodzaje pracy bioreaktorów
12.3. Bioreaktor okresowy
12.4. Chemostat
12.5. Bioreaktor o działaniu półciągłym
12.6. Porównanie bioreaktorów
12.7. Stan nieustalony pracy bioreaktorów
13. Procesy transportowe w bioreaktorach
13.1. Reologia zawiesin biologicznych i mieszanie w bioreaktorach
13.2. Międzyfazowy transport masy w bioreaktorach
13.3. Transport ciepła w bioreaktorach
13.4. Sterylizacja termiczna
14. Bioreaktory z unieruchomioną biomasą lub enzymami
14.1. Wprowadzenie
14.2. Metody unieruchamiania enzymów
14.3. Szybkość dyfuzyjnego ruchu masy z jednoczesną reakcją chemiczną
14.4. Wpływ dyfuzji zewnętrznej
14.5. Wpływ dyfuzji wewnętrznej
14.6. Uogólniony czynnik efektywności biokatalizatora
14.7. Transport substratu do wnętrza aglomeratu komórek z jednoczesną reakcją biochemiczną
14.8. Bioreaktory enzymatyczne i z unieruchomioną biomasą
14.9. Bioreaktory do fermentacji w fazie stałej
14.10.Bioreaktory membranowe
15. Modelowanie populacji mieszanych
15.1. Wprowadzenie
15.2. Klasyfikacja oddziaływań
15.3. Analiza matematyczna współzawodnictwa
15.4. Analiza matematyczna drapieżnictwa
16. Fotobioreaktory
17. Bioreaktory do hodowli komórek roślinnych
17.1. Bioreaktory zawiesinowe
17.2. Bioreaktory do korzeni
18. Bioreaktory do hodowli komórek zwierzęcych
18.1. Prowadzenie procesów hodowli komórek zwierzęcych w bioreaktorach
18.2. Modelowanie dynamiki zmian populacji komórek zwierzęcych
18.3. Zastosowanie bioreaktorów w inżynierii tkankowej
19. Bioprocesy zintegrowane z separacją produktów
20. Zakończenie – Inżynieria biologiczna
|
