現代環境生物技術是現代生物技術與環境科學緊密結合形成的新興交叉學科。本書系統講述了現代生物技術的主要內容及其在環境學科中的重要應用。首先介紹了酶工程、基因工程、細胞工程和發酵工程的基本原理，然后分章介紹了生物技術在環境污染治理中的應用，內容涉及污染治理、污染預防、清潔能源、廢物資源化、環境生物監測與安全性評價等。本書既注重基本知識、基本概念的介紹，也注重該領域的最新發展。本書為教育部推薦研究生教學用書，可作為環境及相關專業高年級本科生及研究生的教材和教學參考書，也可供相關專業教師及科技人員參考。
《現代環境生物技術》一書第1版自2001年出版以來，承蒙廣大讀者厚愛，此書已成為多所大學高年級本科生、研究生教材或教學參考書。在幾年的使用過程中，我們不斷收到讀者對本書的肯定意見，也聽到了不少對本書的建議。我們在自己的教學過程中，也深深感受到學生們對本課程的熱情。他們以不懈的鉆研精神努力學習，關注現代環境生物技術的發展，對課程及本書的內容提出了許多建設性的意見。環境生物技術近年來隨著現代生物學理論及技術的發展，正處于快速發展階段，不斷產生著新的理論與方法。這些都促使我們鼓勵自己，盡所能改編此書，使其內容更加系統、豐富，更適合讀者的需求。
與此書的第1版相比，第2版我們重點做了以下修改：
（1） 增強了書的系統性與合理性，調整了一些章節中部分內容的順序，使讀者更容易學習與系統掌握生物技術的全貌。
（2） 增加了大量新內容，重點是近年來發展起來的一些新的理論與方法。
以此奉獻給讀者，希望為大家學習現代環境生物技術提供有益的幫助。
現代環境生物技術發展迅猛，我們十分清楚，無論如何努力，均不可能涵蓋所有相關內容。我們期望不斷對此書進行修改與完善。
作者在此衷心感謝讀者，悉心傾聽批評意見。
本書出版得到了光華基金會和清華大學核能與新能源技術研究院課程體系建設工作小組的支持，清華大學出版社為本書的出版提供了大力幫助，特此致謝。
第1章概述
1.1生物技術概論
1.1.1生物技術的定義
1.1.2傳統生物技術與現代生物技術
1.1.3現代生物技術的發展
1.1.4現代生物技術的特點及研究內容
1.1.5現代生物技術的應用
1.2環境生物技術概論
1.2.1環境生物技術的定義
1.2.2現代環境生物技術的發展
1.2.3環境生物技術的研究范圍
1.3本書內容
第2章酶工程
2.1概述
2.1.1對酶的認識歷程
2.1.2酶及其應用研究發展
2.1.3酶工程的研究內容
2.2酶的催化特性
2.3酶作用原理
2.3.1酶的分類及命名
2.3.2酶催化反應原理
2.3.3酶催化反應的影響因素
2.4酶催化反應動力學
2.4.1底物濃度對酶催化反應速度的影響
2.4.2Briggs和Haldane的穩態處理法
2.4.3關于米-門方程的討論
2.4.4米氏常數的意義
2.4.5米氏常數的求法
2.5酶的抑制作用
2.5.1抑制作用及其類型
2.5.2區分可逆和不可逆抑制作用的動力學方法
2.5.3競爭性抑制作用
2.5.4非競爭性抑制作用
2.5.5反競爭抑制作用
2.5.6底物抑制作用
2.6酶的生產及分離純化
2.6.1酶的生產
2.6.2酶的分離純化
2.7酶分子修飾
2.7.1酶分子的化學修飾
2.7.2酶分子的生物修飾
2.8酶固定化
2.8.1固定化方法
2.8.2固定化酶性質的變化
2.9酶反應器
2.9.1酶反應器的類型
2.9.2酶反應器的設計原則
2.10環境污染治理中的重要酶及應用舉例
2.10.1腈化物降解酶
2.10.2氨氧化酶
2.10.3酶在廢水處理中的應用
2.10.4酶在土壤修復中的應用
2.11酶工程發展展望
第3章基因工程
3.1基因工程的發展
3.2基因工程的分子生物學基礎
3.2.1DNA的結構與功能
3.2.2DNA的變性、復性與雜交
3.2.3遺傳信息的傳遞方向——中心法則
3.3基因工程概要
3.3.1基因工程的概念
3.3.2基因工程的實驗步驟
3.3.3基因工程操作的基本技術
3.4基因工程工具酶
3.4.1限制性內切酶
3.4.2連接酶
3.4.3修飾酶
3.5基因工程載體
3.5.1載體的必備條件
3.5.2載體的分類
3.5.3用于原核生物宿主的載體
3.5.4用于真核生物宿主的載體
3.5.5用于植物宿主的載體
3.5.6用于動物宿主的載體
3.6目的基因的獲得
3.6.1概述
3.6.2目的基因的獲得方法
3.6.3原核生物目的基因的獲得
3.6.4真核生物目的基因的獲得
3.7目的基因的轉移
3.7.1受體細胞及其分類
3.7.2目的基因的導入方法
3.8重組體的篩選
3.8.1傳統生物學方法
3.8.2核酸雜交法
3.8.3印跡技術
3.9DNA序列分析
3.9.1MaxamGilbert化學降解法
3.9.2Sanger雙脫氧法
3.10基因工程微生物在污染治理中的應用
3.10.1微生物基因改造的主要目標及手段
3.10.2基因工程微生物的主要應用
第4章細胞工程
4.1細胞工程基礎知識
4.1.1細胞的大小及分類
4.1.2細胞周期
4.2微生物細胞工程
4.2.1微生物細胞工程的主要內容
4.2.2微生物細胞融合的基礎知識
4.2.3原核細胞的原生質體融合
4.2.4真核細胞的原生質體融合
4.3植物細胞工程
4.3.1植物組織培養
4.3.2植物原生質體制備
4.3.3植物原生質體培養
4.3.4植物原生質體融合
4.4動物細胞工程
4.4.1動物細胞培養
4.4.2動物細胞融合
4.4.3單克隆抗體的制備
4.4.4細胞拆合
4.5細胞融合技術在污染治理中的應用
4.5.1動物細胞融合技術的應用
4.5.2植物細胞融合技術的應用
4.5.3微生物細胞融合技術的應用
4.6抗性植物在生物修復中的應用
4.6.1植物對非生物脅迫應答的機制
4.6.2植物修復原理
4.6.3重金屬污染的植物修復
4.6.4有機污染物的植物修復
4.7抗體技術在污染治理中的應用
4.7.1抗體片段的開發
4.7.2免疫分析和環境監測
4.7.3去除微量持久性有機污染物
4.8微生物表面展示技術在重金屬污染治理中的應用
4.8.1微生物表面展示技術
4.8.2重金屬污染治理
第5章發酵工程
5.1概述
5.1.1發酵的含義
5.1.2發酵工業的回顧
5.1.3發酵工程的內容
5.1.4發酵工程的應用
5.2發酵的基本過程
5.3菌種選育
5.3.1菌種分離、篩選的原則與步驟
5.3.2自然選育
5.3.3誘變育種
5.4發酵工藝
5.4.1發酵類型
5.4.2發酵方法
5.4.3發酵方式
5.5發酵生物反應器
5.6發酵過程監測
5.6.1監測參數
5.6.2監測技術
5.7發酵動力學
5.7.1發酵動力學研究內容
5.7.2發酵動力學研究方法
5.7.3微生物生長動力學
5.7.4產物形成動力學
5.8發酵過程優化及控制
5.8.1發酵過程的建模
5.8.2非結構模型
5.8.3結構模型
5.8.4發酵過程控制
5.9下游處理
5.10發酵與產物分離耦聯技術
5.10.1耦聯方式
5.10.2耦聯技術的應用
5.11代謝控制發酵
5.11.1代謝控制發酵的發展
5.11.2代謝控制發酵的理論基礎
5.11.3代謝控制發酵的設計思路
5.12固態發酵及固體廢棄物處理
5.12.1固態發酵
5.12.2固態發酵生物反應器類型及特征
5.12.3堆肥
5.13發酵工業的發展趨勢
第6章污染治理生物技術
6.1生物處理技術概述
6.1.1生物處理的基本原理
6.1.2微環境的概念及意義
6.1.3微生物催化降解的必要條件
6.1.4影響生物降解的因素
6.1.5生物處理過程控制
6.1.6生物處理過程的重要結構
6.2廢水生物處理新技術
6.2.1生物脫氮除磷
6.2.2高效生物膜處理系統
6.2.3膜-生物反應器
6.2.4序批式反應器
6.2.5升流式厭氧污泥床
6.2.6折流式厭氧反應器
6.3生物修復技術
6.3.1生物修復技術基礎
6.3.2土壤污染的生物修復技術
6.3.3地下水污染的生物修復技術
6.3.4生物修復技術進展
6.4固體廢棄物生物處理及處置技術
6.4.1概述
6.4.2堆肥
6.4.3填埋技術
6.5大氣污染的生物治理技術
6.5.1生物法凈化有機廢氣的原理
6.5.2有機廢氣生物處理的工藝與應用
6.5.3二氧化碳的微生物固定
6.5.4生物法凈化有機廢氣的現狀及需解決的問題
6.6有害有機污染物的現代生物處理技術
6.6.1有害有機污染物降解的生態學基礎
6.6.2鹵代烴類降解
6.6.3農藥降解
6.6.4洗滌劑降解
6.6.5石油污染物治理
6.7重金屬的生物處理技術
6.7.1生物吸附原理
6.7.2生物吸附劑
6.7.3生物吸附的影響因素
6.7.4生物吸附動力學
6.7.5生物吸附應用中需注意的問題
6.7.6重金屬陰離子的生物吸附
6.7.7重金屬污染的植物修復
第7章污染預防生物技術
7.1化石燃料的生物脫硫
7.1.1硫的形態及脫硫方法
7.1.2脫硫微生物及脫硫機理
7.1.3微生物脫硫工藝及其特性
7.1.4微生物脫硫的經濟性分析
7.1.5微生物脫硫的現狀及發展
7.2化石燃料的生物脫氮
7.2.1化石燃料中的含氮芳香族化合物
7.2.2含氮污染物的生物轉化
7.2.3生物技術用于化石燃料脫氮
7.3生物制漿與生物漂白
7.3.1概述
7.3.2生物制漿
7.3.3生物漂白
7.3.4生物漂白的幾種酶
7.3.5發展趨勢
7.4礦冶生物技術——微生物濕法冶金
7.4.1濕法冶金所用微生物
7.4.2微生物濕法冶金原理
7.4.3難浸金礦石的微生物處理
7.4.4微生物濕法冶金的機理
7.4.5微生物濕法冶金的分子生物學研究
7.5生物合成替代化工合成
第8章生物技術與能源
8.1概述
8.2微生物與石油開采
8.2.1油藏微生物
8.2.2微生物采油的發展歷史
8.2.3微生物勘探石油
8.2.4微生物二次采油
8.2.5微生物三次采油
8.2.6微生物采油機理
8.2.7采油微生物的選育及性能評價
8.2.8油藏微生物分子生態學研究
8.3有機廢棄物生產乙醇
8.3.1燃料乙醇的優勢
8.3.2木質纖維的組成及其利用
8.3.3纖維素生物質的預處理及水解
8.3.4利用淀粉和其他含糖廢液生產乙醇
8.3.5利用纖維素生產乙醇的發酵工藝
8.3.6生物質發酵生產乙醇的發展前景
8.4微生物燃料電池
8.4.1微生物燃料電池工作原理
8.4.2微生物燃料電池中的微生物代謝反應
8.4.3微生物燃料電池中的電子傳遞機制
8.5微生物制氫
8.5.1光合微生物產氫
8.5.2厭氧發酵產氫
8.5.3固定化微生物產氫
8.5.4生物產氫的前景展望
8.6微生物產甲烷
8.6.1產甲烷的生化機理
8.6.2厭氧反應熱力學分析
8.6.3厭氧消化過程的微生物學
8.6.4實際應用
第9章廢物資源化生物技術
9.1可生物降解塑料PHAs
9.1.1PHAs的結構及性質
9.1.2合成PHAs的主要微生物
9.1.3合成途徑及關鍵酶
9.1.4PHAs生產工藝
9.1.5PHAs合成的代謝工程
9.1.6PHB的降解及PHB解聚酶
9.1.7PHB生產的前景及展望
9.2生產單細胞蛋白
9.2.1概述
9.2.2單細胞蛋白的化學組成
9.2.3生產單細胞蛋白的微生物
9.2.4生產單細胞蛋白的原料
9.2.5單細胞蛋白生產工藝
9.2.6單細胞蛋白生產中應該考慮的問題
9.2.7單細胞蛋白的安全性與營養評價
第10章環境生物監測與安全性評價
10.1生物傳感器簡介
10.1.1生物傳感器的基本組成和工作原理
10.1.2生物傳感器的分類
10.1.3生物傳感器的特點
10.2生物傳感器在環境監測中的應用
10.2.1BOD生物傳感器
10.2.2免疫傳感器
10.2.3DNA生物傳感器
10.2.4其他生物傳感器
10.3PCR技術
10.3.1概述
10.3.2PCR反應原理
10.3.3PCR反應的五要素
10.3.4PCR反應體系與反應條件
10.3.5PCR反應特性
10.3.6PCR技術的發展
10.3.7PCR技術在環境檢測中的應用
10.4DNA芯片技術
10.4.1概述
10.4.2DNA芯片的類型
10.4.3DNA芯片的構建
10.4.4DNA芯片的作用原理
10.4.5DNA芯片的功能
10.4.6DNA芯片信號檢測系統及數據分析
10.4.7DNA芯片技術的應用
10.5分子標記技術
10.5.1分子標記的概念及種類
10.5.2DNA指紋圖譜分析
10.5.3變性梯度凝膠電泳法
10.6熒光原位雜交技術
10.6.1基本原理及特點
10.6.2FISH的發展歷程
10.6.3FISH的主要步驟
10.6.4探針及其標記
10.6.5FISH技術檢測水體中大腸菌群
10.7分子生物學方法在廢水微生物研究中的應用
10.7.1分子生物學方法提供的信息
10.7.2在廢水微生物研究中的應用
10.8現代生物技術的安全性問題
10.8.1生物安全簡介
10.8.2轉基因生物安全
10.8.3生物入侵及其控制
10.9現代生物技術的倫理問題
10.9.1生態倫理問題
10.9.2社會倫理問題
參考文獻
新書資訊