Research and Applications in Bacteriocins pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Taylor & Francis

作者:Gillor, Osnat 编

出品人:

页数:218

译者:

出版时间:

价格:$ 279.11

装帧:HRD

isbn号码:9781904933236

丛书系列:

图书标签:

• Bacteriocins
• Antimicrobial peptides
• Food preservation
• Biotechnology
• Microbiology
• Food safety
• Probiotics
• Dairy industry
• Pharmaceuticals
• Alternative to antibiotics

深入探索蛋白质工程与合成生物学的前沿：下一代生物制品的设计与优化 本书名称：《前沿生物分子工程与合成生物学：从理性设计到功能实现》 --- 内容概要 本书系统性地梳理了当前生命科学领域中最具颠覆性的两大支柱——蛋白质工程（Protein Engineering）与合成生物学（Synthetic Biology）——的理论基础、核心技术、创新应用及其未来发展趋势。本书旨在为生命科学家、生物工程师、药物研发人员以及高年级本科生和研究生提供一份兼具深度与广度的参考指南，重点关注如何通过精确的分子设计和系统级的生物体改造，实现具有特定功能的新型生物实体和生物系统。 全书结构围绕“理性设计—高效构建—功能验证—系统应用”的闭环展开，确保内容紧跟学术界和工业界最前沿的突破。 --- 第一部分：蛋白质工程的基石与进阶设计策略 (Foundations and Advanced Design Strategies in Protein Engineering) 本部分深入剖析了蛋白质作为功能分子机器的设计原理，并详细介绍了实现这些设计的计算和实验工具。 第一章：蛋白质结构、功能与设计原理的再审视 本章回顾了蛋白质一级、二级、三级及四级结构的复杂性，重点阐述了序列-结构-功能关系的复杂拓扑结构。探讨了天然蛋白质进化出的精妙机制，为人工设计提供了蓝图。内容涵盖了结构生物学的核心技术（如冷冻电镜、高分辨率X射线晶体学）如何为理性设计提供精确的原子级输入。 第二章：计算蛋白质设计（Computational Protein Design, CPD）的新范式 CPD是当前蛋白质工程的核心驱动力。本章详述了基于能量函数（如物理模型、机器学习势能）的从头设计（De Novo Design）方法，包括位点定向突变扫描、骨架重构和环区优化技术。重点讨论了深度学习模型（如AlphaFold2和RosettaFold的应用）如何革新了结构预测，并将其反向应用于高精度功能性蛋白质的理性设计，特别是如何预测和优化蛋白质-蛋白质相互作用界面。 第三章：定向进化与高通量筛选技术的融合 尽管理性设计取得巨大进步，但随机搜索空间依然广阔。本章详细介绍了新一代的定向进化（Directed Evolution）技术，包括基于DNA重组的DNA Shuffle、片段组合（Fragment Assembly）的高效变体生成，以及超越传统筛选的微流控（Microfluidics）和单细胞排序技术在超大文库筛选中的应用。重点分析了如何结合计算预测结果，指导进化路径，实现“智能进化”。 第四章：新型生物元件的设计与优化 本章聚焦于非天然氨基酸（nnAAs）的整合与新型肽类药物的设计。讨论了琥珀酰化（Succinyl-CoA）途径等非天然氨基酸的遗传密码子重编码技术，以及如何利用这些“增强型”氨基酸赋予蛋白质新的化学反应性、荧光特性或生物相容性。在肽类设计方面，重点分析了提高生物利用度和稳定性的构象限制策略。 --- 第二部分：合成生物学：构建复杂智能生物系统的工程学方法 (Synthetic Biology: Engineering Complex and Intelligent Biological Systems) 本部分将视角从单个分子提升至细胞和系统层面，关注如何将工程学原理应用于生物体的设计与构建。 第五章：合成生物学的核心元件与标准库的构建 本章系统介绍了合成生物学的基本构建模块（BioBricks）的定义、特性和标准化工作。深入讨论了启动子（Promoters）、核糖体结合位点（RBS）、终止子（Terminators）等基因表达元件的定量表征与调控动态范围的量化。阐述了如何建立“即插即用”的元件库，以降低系统构建的复杂性。 第六章：代谢途径的重构与调控网络的设计 代谢工程是合成生物学最成熟的应用领域之一。本章详细介绍了通量平衡分析（Flux Balance Analysis, FBA）和随机微分方程模型在预测代谢流向中的作用。重点阐述了如何通过基因组编辑（如CRISPR/Cas系统的高级应用）在微生物宿主中重构非天然或增强的生物合成途径，用于生产高价值化学品和生物燃料。 第七章：细胞间的通讯与群体感应系统的工程化 本章关注如何将细胞视为可编程的逻辑门。详细介绍了群体感应（Quorum Sensing, QS）系统的解析与重建，以及如何设计能实现复杂逻辑判断（如AND, OR, NOT门）的基因逻辑电路。讨论了如何利用这些电路实现智能诊断、靶向治疗或环境传感的群体协同行为。 第八章：合成基因组学与细胞操作系统的搭建 本部分探索构建全新或高度定制化细胞系统的极限。本章涵盖了全基因组合成（Genome Synthesis）的最新进展，以及如何设计具有最小化或全新功能集的合成细胞（Minimal Cells）。此外，重点分析了利用新型跨物种的基因表达系统（如非标准核酸碱基配对），突破天然生物体遗传边界的方法。 --- 第三部分：前沿应用的集成与未来展望 (Integration of Frontier Applications and Future Outlook) 本书的最后一部分将前两部分的理论与技术应用于实际的生物制造、医疗健康和环境治理领域，并展望该领域的未来方向。 第九章：生物制造的下一代平台：从细胞工厂到无细胞系统 本章比较了细胞工厂（Cell Factories）与无细胞（Cell-Free）系统在蛋白质、酶和复杂分子生产中的优势与劣势。重点介绍无细胞体系中反应器的优化、能量供应的耦合技术，以及其在快速体外诊断（IVD）和现场生物制造中的潜力。 第十章：精准医疗中的智能生物系统：诊断与治疗的整合 本章展示了工程化生物系统在医疗领域的创新应用。包括设计能响应肿瘤微环境（如低氧、高乳酸）的“智能”细胞疗法（如CAR-T细胞的逻辑门优化），以及基于合成电路的活体生物传感器（In Vivo Biosensors），用于实时监测体内代谢物或疾病标志物。 第十一章：生物信息学、自动化与开放科学 成功的生物工程依赖于数据和自动化。本章探讨了高通量自动化平台（如液体处理机器人和自动化合成工作站）如何加速实验迭代，以及生物信息学（Bioinformatics）工具在管理和分析海量组学数据中的关键作用。最后，讨论了开放获取硬件和标准化数据共享对推动合成生物学普及化的重要性。 --- 总结： 《前沿生物分子工程与合成生物学：从理性设计到功能实现》不是对现有技术的简单罗列，而是一部强调工程思维和系统整合的指南。它将引导读者从分子层面深入理解如何精确地雕刻生命物质，并将其组装成具有预定功能的复杂生物机器，为下一代生物技术突破奠定坚实的理论和实践基础。本书的深度和广度确保了它成为该交叉学科领域内不可或缺的权威参考书。

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