生物工程下游技术（第三版）

第1篇生物反应器及大规模细胞培养001
第1章生物反应器002
1.1概述002
1.1.1生物反应器的定义002
1.1.2生物反应器的分类方法003
1.2生物反应器的类型004
1.2.1机械搅拌式生物反应器005
1.2.2固定床生物反应器008
1.2.3中空纤维生物反应器009
1.2.4气升式生物反应器009
1.2.5一次性生物反应器010
1.2.6光生物反应器011
1.3生物反应器的设计与放大012
1.3.1生物反应器的放大012
1.3.2生物反应器的规模缩小015
1.4生物反应器内流体混合与物质传递017
1.4.1生物反应器内的流体剪切力及流体混合017
1.4.2生物反应器内的气液传质018
参考文献023

第2章动物细胞大规模培养技术025
2.1动物细胞培养概述025
2.1.1发展历程025
2.1.2工业化应用026
2.2影响动物细胞培养过程的关键因素及培养基组成030
2.2.1动物细胞培养基成分及作用030
2.2.2常用培养基设计033
2.2.3国内外无血清培养基的工业化情况033
2.2.4营养物质与代谢副产物间的关系034
2.2.5培养环境因素036
2.3动物细胞大规模培养常用方法038
2.4动物细胞大规模培养操作方式041
2.4.1分批培养041
2.4.2流加培养043
2.4.3半连续培养047
2.4.4连续培养048
2.4.5灌注培养048
2.4.6动物细胞大规模培养用生物反应器简介056
参考文献057

第3章植物细胞培养技术060
3.1概述060
3.1.1发展历程与应用现状060
3.1.2植物细胞培养特性061
3.1.3发展前景061
3.2植物细胞培养方法062
3.2.1植物细胞悬浮培养062
3.2.2植物细胞固定化培养067
3.3植物细胞培养生产次生代谢物069
3.3.1基本程序070
3.3.2影响次生代谢物积累的因素071
3.3.3提高次生代谢物产量的途径073
3.4植物细胞培养生产重组蛋白质076
3.4.1宿主细胞076
3.4.2基本程序078
3.4.3提升重组蛋白质产量的措施079
参考文献080

第4章微生物发酵技术082
4.1微生物发酵技术历史及应用082
4.1.1微生物发酵技术发展历史082
4.1.2微生物发酵技术的应用084
4.2微生物发酵工程085
4.2.1育种085
4.2.2菌种增殖及培养条件的选择087
4.2.3发酵方法087
4.3基因重组微生物培养技术089
4.3.1概述089
4.3.2基因工程菌的培养091
4.3.3工程菌的稳定性095
4.3.4代谢副产物096
4.3.5高密度培养097
4.3.6培养过程的模拟099
参考文献102

第2篇目标产物的分离与纯化105
第5章细胞破碎、固液分离及原核表达蛋白质的复性技术106
5.1概述106
5.2细胞破碎106
5.2.1细胞破碎方法及机理107
5.2.2细胞破碎技术109
5.3固液分离115
5.3.1离心分离116
5.3.2双水相萃取117
5.3.3泡沫分离法119
5.3.4扩张床吸附技术121
5.4变性蛋白质复性技术124
5.4.1包含体125
5.4.2蛋白质复性126
5.5蛋白质折叠液相色谱法130
5.5.1凝胶排阻色谱法131
5.5.2离子交换色谱法133
5.5.3亲和色谱法133
5.5.4疏水相互作用色谱134
5.5.5各种色谱复性方法比较136
参考文献137

第6章膜分离技术及在生物工程中的应用140
6.1概述140
6.1.1膜分离原理140
6.1.2膜分离技术特点140
6.1.3膜的种类141
6.2膜分离技术类型与膜材料143
6.2.1膜分离技术类型143
6.2.2膜组件145
6.3浓差极化与膜污染及清洗方法146
6.3.1膜污染与浓差极化146
6.3.2影响膜污染的因素148
6.3.3膜污染控制149
6.3.4清洗方法151
6.4膜分离技术在生物工程中的应用153
参考文献157

第7章生物大分子色谱分离与纯化159
7.1基本理论159
7.1.1计量置换理论160
7.1.2短柱理论162
7.2装置和操作技术167
7.3色谱条件及色谱纯化工艺最优化168
7.4色谱饼170
参考文献173

第8章无机基质高效色谱填料175
8.1概述175
8.2无机基质色谱填料176
8.2.1常见无机基质176
8.2.2无机基质的填料结构178
8.2.3硅胶表面修饰和功能化179
8.3无机基质正相色谱填料182
8.3.1正相色谱填料种类与性质182
8.3.2常见正相色谱填料183
8.3.3正相硅胶应用案例184
8.4无机基质反相色谱填料184
8.4.1反相色谱填料种类与性质184
8.4.2常见反相色谱填料185
8.4.3反相硅胶应用案例186
8.5无机基质亲水作用色谱填料187
8.5.1亲水作用色谱填料的种类与性质188
8.5.2常见的亲水作用色谱填料188
8.6无机基质离子交换色谱填料189
8.6.1离子交换色谱填料的种类与性质189
8.6.2以硅胶为基质的离子交换色谱填料的制备190
8.7无机基质手性色谱填料190
8.7.1手性色谱填料种类与性能191
8.7.2常见以硅胶为基质的手性色谱填料192
8.7.3硅胶基质手性色谱填料应用案例193
8.8无机基质体积排阻色谱填料193
8.8.1体积排阻色谱填料种类与性能194
8.8.2常见以硅胶为基质的体积排阻色谱填料195
8.9无机基质色谱填料研发新进展195
参考文献197

第9章有机聚合物基质色谱填料199
9.1概述199
9.2聚合物基质反相色谱填料200
9.2.1聚合物反相色谱常用基质201
9.2.2聚合物反相色谱填料与硅胶反相色谱填料的互补性203
9.3聚合物基质离子交换色谱填料205
9.3.1聚合物离子交换色谱常用基质206
9.3.2聚合物离子交换色谱介质应用209
9.4聚合物基质疏水相互作用色谱填料209
9.4.1常用聚合物疏水作用色谱填料介绍209
9.4.2疏水色谱技术的应用211
9.5聚合物基质亲和色谱填料211
9.5.1常见聚合物基质亲和色谱填料212
9.5.2聚合物基质亲和色谱填料与传统糖类基质亲和色谱填料对比214
9.6聚合物基质色谱填料性能评价216
9.6.1填料理化性质的表征216
9.6.2色谱填料性能的表征216
参考文献217

第10章排阻色谱219
10.1概述219
10.1.1排阻色谱发展历史219
10.1.2排阻色谱分离原理219
10.2多糖基质排阻色谱介质及使用方法222
10.2.1排阻色谱介质223
10.2.2排阻色谱介质选择依据229
10.3排阻色谱在生物工程产品纯化中应用230
10.3.1生物大分子的分离纯化230
10.3.2蛋白质分子量测定234
10.3.3蛋白质复性235
10.3.4浓缩蛋白质溶液236
10.3.5测定蛋白质构象转化点236
参考文献238

第11章离子交换色谱240
11.1概述240
11.2蛋白质样品的离子交换作用241
11.2.1溶液中蛋白质带电状况241
11.2.2离子交换过程243
11.2.3离子交换色谱的蛋白质保留机理246
11.3离子交换色谱介质结构及种类247
11.3.1离子交换色谱介质结构247
11.3.2离子交换色谱介质分类248
11.3.3常见离子交换介质产品249
11.4离子交换色谱使用条件选择250
11.4.1离子交换介质种类选择250
11.4.2柱子选择252
11.4.3流动相选择253
11.4.4洗脱模式257
11.4.5流速、检测波长及操作温度选择258
11.4.6流动相样品处理和上样量258
11.4.7使用步骤258
11.5离子交换色谱在生物工程纯化中的应用261
11.5.1单克隆抗体纯化261
11.5.2去除内毒素261
11.5.3血管抑素3A工程蛋白柱复性与纯化262
11.5.4蔗糖酶不同离子交换介质纯化263
11.5.5兽用疫苗纯化264
11.5.6基因重组人血红蛋白纯化266
11.5.7基因重组人血清白蛋白纯化266
参考文献268

第12章亲和色谱269
12.1概述269
12.1.1亲和色谱发展历程269
12.1.2亲和色谱特点270
12.2亲和色谱分离原理及操作270
12.2.1分离原理270
12.2.2基本操作步骤271
12.3亲和色谱介质组成、分类及影响分离因素273
12.3.1亲和色谱介质组成273
12.3.2亲和色谱分类276
12.3.3影响亲和色谱分离的因素278
12.4亲和色谱在生物大分子纯化中的应用279
12.4.1蛋白质A/G为亲和配体的抗体纯化279
12.4.2单克隆抗体作为亲和配体纯化蛋白质282
12.4.3金属螯合亲和色谱纯化重组蛋白质282
12.4.4染料亲和色谱纯化蛋白质284
12.4.5其它新型亲和色谱纯化技术284
12.4.6亲和色谱应用中的问题及解决策略286
参考文献287

第13章疏水作用色谱和反相色谱289
13.1疏水色谱概述289
13.1.1基本原理289
13.1.2作用机理291
13.2疏水色谱介质组成及分离条件选择292
13.2.1介质基本组成292
13.2.2常用介质292
13.2.3分离蛋白质时的条件选择293
13.2.4操作过程297
13.3反相色谱概述299
13.3.1蛋白质在反相色谱中的作用机理299
13.3.2反相色谱分离条件选择300
13.4疏水色谱与反相色谱的异同303
13.4.1疏水色谱与反相色谱分离机理相同303
13.4.2疏水色谱与反相色谱介质配体303
13.4.3疏水色谱与反相色谱流动相组成与洗脱能力比较303
13.4.4温度影响303
13.4.5疏水色谱与反相色谱的应用304
13.5疏水色谱及反相色谱在蛋白质纯化中的应用305
13.5.1疏水色谱在蛋白质纯化中的应用305
13.5.2反相色谱在蛋白质纯化中的应用309
参考文献311

第14章制备色谱及工艺优化313
14.1概论313
14.1.1制备色谱的定义313
14.1.2蛋白质制备色谱纯化工艺现状313
14.1.3制备色谱与传统分析色谱异同314
14.2制备色谱评估参数315
14.2.1负载量315
14.2.2评估参数316
14.3制备色谱最佳纯化条件建立316
14.3.1色谱技术之间相容性选择原则317
14.3.2最佳纯化条件建立319
14.4蛋白质色谱纯化的工艺优化324
14.4.1色谱纯化工艺建立前应遵循的基本原则324
14.4.2蛋白质纯化基本工艺流程325
14.5制备色谱在蛋白质纯化方面的应用327
14.5.1血液制品纯化327
14.5.2基因重组人血清白蛋白纯化329
14.5.3胰岛素纯化330
14.5.4疫苗纯化331
14.5.5单克隆抗体药物纯化332
参考文献332

第3篇目标产物分析检测及质量控制334
第15章电泳技术335
15.1薄层电泳335
15.1.1薄层电泳原理335
15.1.2薄层电泳应用335
15.2凝胶电泳336
15.2.1凝胶电泳原理336
15.2.2凝胶电泳应用337
15.2.3二维凝胶电泳341
15.3毛细管电泳344
15.3.1毛细管电泳原理345
15.3.2毛细管电泳分类345
15.3.3毛细管电泳应用346
15.4自由流电泳347
15.4.1载体自由流电泳347
15.4.2无载体自由流电泳348
15.4.3自由流电泳应用349
参考文献350

第16章生物质谱技术351
16.1生物质谱原理351
16.2生物质谱技术应用351
16.2.1蛋白质定性分析351
16.2.2蛋白质鉴定方法353
16.2.3蛋白质磷酸化分析方法360
16.2.4蛋白质糖基化分析方法361
16.2.5蛋白质定量分析364
参考文献368

第17章蛋白质产品分析技术370
17.1蛋白质含量测定370
17.1.1紫外吸收法370
17.1.2考马斯亮蓝法371
17.1.3双缩脲法371
17.1.4福林酚试剂法372
17.1.5二辛可宁酸法373
17.2蛋白质氨基酸序列、肽谱、二硫键及纯度分析374
17.2.1蛋白质氨基酸序列分析374
17.2.2蛋白质肽谱分析375
17.2.3蛋白质二硫键分析376
17.2.4蛋白质纯度分析377
17.3生物药品中的痕量杂质检测技术377
17.3.1生物药品中杂质的来源及分类377
17.3.2生物技术产品中痕量无机杂质分析检测技术379
17.3.3生物技术产品中痕量有机杂质分析检测技术381
17.4生物技术产品中大分子杂质检测技术384
17.4.1痕量DNA残留检测技术384
17.4.2生物药物中蛋白质类杂质检测方法及质量控制386
17.4.3生物制品生物安全性检查389
参考文献389