生物技术概论（第六版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本书是作者累积多年投入生物科技领域的研究与教学心得，并参酌国内外生命科学与生物技术相关书籍及网站编撰而成。内容精简，十分适合做为大专院校非生物相关科系及高中职校做为课程教科书，亦适合推荐给生物科技与生物技术相关学系大学部学生研读。

　　全书共九章，第一章对生物技术加以界定，并认识传统与现代的生物技术，让读者对此一课程有概括性的了解；第二章分子生物技术则从细胞构造开始，阐明生物技术中最核心的染色体、DNA、基因等课题。后续各章分别介绍食品、动物与植物、医药、环境、海洋、奈米等领域的生物技术及其应用发展，最后一章则以生物技术在后基因体时代的发展做为总结。

　　第六版依生物技术相关的最新资讯加以修订、更新，如：基因重组或基因改良的应用、次世代基因定序的步骤、食品生物技术最新发展、免疫细胞疗法的介绍等等。

　　本书于各章章末设计有「小试身手」单元，包括选择题及问答题，方便教师与读者检验学习成果、提高学习效率。选择题解答附在书中，节省课堂上核对答案的时间，同时也方便自学读者研读。

 

现代材料科学基础：结构、性能与应用 本书简介 《现代材料科学基础：结构、性能与应用》（第三版）旨在为材料科学、工程学、化学以及物理学等相关领域的学生和研究人员提供一个全面、深入且与时俱进的教材。本书超越了传统材料学教科书中对基础概念的简单介绍，着重于阐述材料的微观结构如何决定其宏观性能，以及如何通过材料设计实现特定的工程目标。 本书结构清晰，内容涵盖了从原子尺度到宏观工程应用的全过程，尤其侧重于新兴材料和先进表征技术。 --- 第一部分：材料科学的基石 (The Foundations of Materials Science) 第一章：材料科学的范畴与发展 本章首先界定了材料科学的学科边界，探讨了其在现代工程和社会发展中的核心地位。我们将回顾材料科学从冶金学、陶瓷学到高分子化学等传统分支的演进历史，并展望纳米技术、生物相容性材料和智能材料等前沿领域。重点讨论了“结构-性能-加工-应用”的闭环思维模式在材料工程中的重要性。 第二章：晶体结构与空间几何 本章深入探讨了固体的原子排列规律。详细分析了常见的晶体结构，如简单立方 (SC)、体心立方 (BCC)、面心立方 (FCC) 及其对材料机械性能的影响。引入了晶格点、晶面指数（密勒指数）和晶向指数的概念，并阐述了如何使用X射线衍射 (XRD) 技术来确定晶体结构和晶粒尺寸。此外，本章也讨论了非晶态固体（玻璃）的结构特征，以及准晶体等非常规结构。 第三章：晶体缺陷与材料性能 材料的宏观性能往往由其微观缺陷所主导。本章系统地分类和描述了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）。我们重点分析了位错在塑性变形中的运动机制（滑移和攀移），并讨论了晶界对材料强度、电导率和腐蚀敏感性的影响。通过引入缺陷浓度与温度的关系，为后续的热力学分析奠定了基础。 第四章：材料的热力学与动力学 本章从统计力学和相平衡的角度审视材料体系。内容包括吉布斯自由能的概念、相图的构建与解读（如单组元和二元相图），以及扩散（Fick定律）在材料加工和性能演化中的关键作用。我们详细考察了扩散在固态反应、渗碳、以及半导体掺杂过程中的动力学规律，并结合阿伦尼乌斯方程分析了温度对反应速率的控制。 --- 第二部分：四大类工程材料的精要 本部分聚焦于金属、陶瓷、聚合物和复合材料的结构特性和应用潜力。 第五章：金属与合金 本章聚焦于金属材料的特性。首先回顾了纯金属的晶体结构和机械性能。随后深入探讨了合金化原理，特别是固溶强化、沉淀强化、晶界强化等强化机制。重点分析了铁碳合金体系（包括奥氏体、铁素体、渗碳体和马氏体），并详细阐述了热处理工艺（如退火、正火、淬火和回火）如何调控微观结构以实现所需性能。本章还包括对非铁金属合金（如铝合金、钛合金）在航空航天领域的应用实例。 第六章：陶瓷材料 陶瓷因其高硬度、耐高温和化学惰性而被广泛使用。本章讨论了离子键和共价键在陶瓷结构中的主导作用，以及由此带来的高模量和脆性。内容涵盖了氧化物陶瓷（如氧化铝、氧化锆）、非氧化物陶瓷（如碳化硅、氮化硅）的制备技术（粉末冶金、烧结）和性能表征。特别关注了氧化锆的相变增韧机制，这是实现高性能结构陶瓷的关键。 第七章：聚合物科学 本章系统介绍了高分子材料的结构、形态和力学行为。讨论了单体、聚合反应类型（加聚与缩聚）、分子量分布对性能的影响。重点区分了热塑性聚合物和热固性聚合物的结构差异，并分析了结晶度、玻璃化转变温度 ($T_g$) 和软化点对材料使用范围的限制。本章还涉及弹性体（橡胶）的硫化交联网络结构及其超弹性行为。 第八章：复合材料的界面工程 复合材料（Composites）通过结合两种或多种不同材料的优点，实现性能的协同增强。本章集中于纤维增强复合材料（如碳纤维增强环氧树脂）和粒子增强复合材料。核心内容在于界面（Interface）的作用——界面如何有效传递载荷、如何影响材料的疲劳寿命和断裂韧性。深入分析了各向异性对复合材料宏观力学性能的复杂影响。 --- 第三部分：先进材料与功能性导向 本部分关注那些因其特定功能而非纯粹结构需求而被设计的材料。 第九章：半导体材料 本章是电子工程材料的基础。详细解释了半导体的能带理论，区分了本征半导体与外因性半导体（n型和p型掺杂）。深入讨论了半导体材料的载流子输运机制、PN结的形成与特性，以及薄膜生长技术在集成电路制造中的应用。重点覆盖了硅基材料的缺陷控制和III-V族化合物半导体的光电器件潜力。 第十-一章：磁性与电学材料 探讨了材料的电导率、介电常数和磁化行为背后的微观机制。在电学方面，分析了导体、绝缘体与半导体的区分，并介绍了铁电体和压电材料的偶极子排列特性。在磁性方面，本章细致区分了顺磁性、抗磁性、铁磁性（居里温度）和反铁磁性，并研究了磁畴结构对磁滞回线的影响，及其在数据存储和传感器中的应用。 第十二章：生物相容性材料与医学工程 随着生命科学的进步，材料在医疗领域的应用日益关键。本章探讨了生物材料的设计原则，包括生物惰性、生物活性和生物可降解性。内容涵盖了骨骼修复用的陶瓷涂层、血管支架用聚合物、以及药物缓释系统的设计策略。分析了材料表面与生物环境的相互作用（如蛋白质吸附和细胞反应）这一关键挑战。 第十三章：纳米材料与低维结构 本章聚焦于尺寸效应（Size Effect）如何改变材料的内在属性。介绍了量子点、纳米线、二维材料（如石墨烯和过渡金属硫化物）的合成方法（自下而上与自上而下）。着重分析了量子尺寸效应、表面能主导效应如何导致纳米颗粒在光学、催化和电子学方面展现出超越块体材料的特性。 --- 第四部分：材料的加工、测试与性能评估 第十四章：材料的加工工艺 成功的工程应用依赖于有效的加工技术。本章介绍了金属的塑性成形（轧制、锻造）、铸造技术、焊接过程中的冶金变化。对于陶瓷和聚合物，重点讲解了烧结、注塑成型和增材制造（3D打印）的原理及其对最终微观结构和残余应力的影响。 第十五章：材料的力学性能测试 详细阐述了表征材料机械性能的标准方法。包括拉伸试验（屈服强度、弹性模量、韧性）、硬度测试（布氏、洛氏、维氏）、冲击韧性（夏比试验）的原理与数据解读。深入分析了疲劳（S-N曲线、断裂起源）和蠕变（高温下的长期变形）现象，为结构可靠性评估提供理论支持。 第十六章：先进的材料表征技术 本章介绍了用于揭示材料微观结构的尖端工具。重点介绍扫描电子显微镜 (SEM)、透射电子显微镜 (TEM) 在形貌观察和晶格成像方面的应用。同时涵盖了能量色散X射线光谱 (EDS) 和波谱分析 (WDS) 在元素定性和定量分析中的作用，以及原子力显微镜 (AFM) 在表面形貌三维重建中的优势。 --- 总结与展望 本书的第三版通过整合经典理论与最新的研究进展，力求为读者搭建一个坚实的知识框架。它不仅教授“是什么”，更致力于阐明“为什么”和“如何设计”。通过贯穿始终的案例研究和深入的习题，读者将能够掌握从原子尺度理解和调控材料性能的能力，为未来在材料科学与工程领域的创新奠定坚实基础。

Ch 1 生物技术概论
1-1 何谓生物技术
1-2 传统生物技术
1-3 现代生物技术

Ch 2 分子生物技术
2-1 细胞构造
2-2 遗传物质染色体的构造
2-3 DNA双股螺旋的构造
2-4 DNA复制（遗传讯息的传递）
2-5 蛋白质
2-6 基因调控
2-7 DNA重组技术
2-8 基因库的建立与筛选
2-9 DNA分析法

Ch 3 食品生物技术
3-1 食品生物技术的内涵
3-2 特用化学品及食品生物技术产业
3-3 基因改造食品的检验法
3-4 几丁质与几丁聚醣

Ch 4 动物与植物生物技术
4-1 动物生物技术
4-2 植物生物技术
4-3 生物防治在农业方面的应用

Ch 5 医药生物技术
5-1 人类基因体计画
5-2 基因治疗
5-3 免疫作用
5-4 干细胞
5-5 组织工程
5-6 制药与生物技术
5-7 药物基因体学
5-8 中草药

Ch 6 环境生物技术
6-1 环境生物技术与五大演进期的关联性
6-2 环境生物技术的应用领域
6-3 生物技术应用于环境监测
6-4 生物技术应用于废污水的处理
6-5 生物技术应用于废气的处理
6-6 生物技术应用于废弃物产生与污染防制
6-7 生物技术应用于生物复育
6-8 生物技术应用于能源产生

Ch 7 海洋生物技术
7-1 水产养殖
7-2 海洋天然物

Ch 8 奈米生物技术
8-1 奈米生物技术概述
8-2 生命科学领域
8-3 生物医学领域
8-4 国外的产业化奈米生物技术
8-5 全球奈米生物技术的发展现况
8-6 奈米生物技术的未来发展趋势

Ch 9 后基因体时代
9-1 功能基因体学
9-2 蛋白质体学
9-3 结构生物学
9-4 生物资讯
9-5 生物晶片


 

序言

　　「生物技术概论」的内容是整理自国内外生命科学与生物技术相关书籍及网站，并加入编着者自身投入生物科技领域的研究与教学心得而成。本书除了介绍在生物技术领域当中相当重要的基因重组技术外，对于新兴领域之奈米生物技术、环境生物技术、能源生物技术及海洋生物技术等亦有所着墨。其目的是希望莘莘学子能够以更宏观的角度来认识生物技术，并更加了解生物技术的内涵。本书除了适合当作生物科技与生物技术相关学系大学部学生的参考用书外，亦可作为非生物相关科系的通识课程教科书。

　　本书自付梓至今，受到许多大专院校及高职农校相关科系的支持与採用，特此感激。为使读者获得完整的生物技术相关知识，广纳各方建议与指正后予以再版，第六版内容主要是勘正疏误及更新生物技术相关的最新资讯，如：基因重组或基因改良的应用、次世代基因定序的步骤、食品生物技术最新发展、免疫细胞疗法的介绍等。本书各章章末设计有「小试身手」单元，包括选择题及问答题，以方便考试、复习及教学之用。

　　本书在内容编撰上力求严谨，并且经过再三审校，以求内容之正确及完整，但若仍有遗漏之处，敬祈各方专家学者不吝赐教，提供宝贵意见。是所企盼，不胜感谢。
　
 

评分☆☆☆☆☆

作为一名在读的生物学研究生，我对于生物技术的理论和实践都有着更深入的理解需求。这本书以其严谨的学术态度和广阔的知识视野，为我提供了非常宝贵的学习资源。它在介绍各种核心技术，如基因工程、蛋白质工程、发酵工程等时，不仅仅停留在基本原理层面，而是深入到相关的分子机制、反应条件优化以及工业化生产的关键技术环节。我特别喜欢它在描述某些复杂技术时，会配以精美的图示和流程图，这极大地帮助我理解抽象的概念，并清晰地勾勒出技术实现的整个过程。此外，书中还涵盖了生物技术在医药、农业、环境、食品等多个领域的最新应用进展，这让我能够及时了解行业的前沿动态，并为我的科研方向选择提供重要的参考。这本书的参考文献列表也非常详尽，为我进一步深入研究提供了丰富的学术指引。总而言之，这本书是我进行生物技术领域深度学习和拓展知识边界的必备参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的惊喜在于它对生物技术伦理和社会影响的深刻反思。在学习过程中，我们常常会沉浸在技术本身的奇妙和强大之中，却忽略了随之而来的挑战和争议。而这本书并没有回避这些复杂的问题，而是以一种非常客观和全面的视角，探讨了基因改造食品的安全性、人类基因编辑的道德界限、以及生物技术在贫富差距和公平分配方面可能带来的影响。作者通过引用大量的研究报告、政策法规以及社会讨论，让我意识到，生物技术的进步并非没有代价，我们在享受技术带来的便利时，也必须审慎地思考其潜在的风险，并积极寻求平衡之道。我尤其对其中关于“基因歧视”的讨论印象深刻，这让我开始反思，当我们拥有了改变基因的能力时，如何确保不被用作新的社会排斥工具。这本书不仅仅是一本技术手册，更是一本引导读者进行深度思考的哲学读物，它让我认识到，作为生物技术的参与者或受益者，我们都有责任去关注和解决这些重要的社会议题，确保技术的发展能够真正造福全人类。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，就像是在体验一场波澜壮阔的科学史诗。它不仅仅是冰冷的技术讲解，更是将生物技术的发展脉络娓娓道来，让我看到了科学家们如何从最初的萌芽，一步步探索、突破，最终催生出改变世界的巨大力量。我被那些在黑暗中摸索、在困境中坚持的科学家精神所深深打动，也为那些看似渺小的发现如何最终汇聚成改变人类命运的洪流而感到震撼。书中对每个重要转折点的阐述都充满了人文关怀，让我看到了科学发展背后的人文情怀和时代背景。我能够想象到，在过去的几十年里，有多少人为了推动生物技术的发展付出了巨大的努力，他们的智慧、汗水甚至生命，共同铸就了我们今天所看到的辉煌。这本书让我不仅仅是学习了知识，更是一种精神的洗礼，让我对科学事业充满了敬意，也对未来充满信心，相信只要我们坚持探索，人类的智慧终将能够解决更多的问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实用性超乎我的想象，它完全可以作为一名初入生物技术行业的从业者的“上岗指南”。书中对于生物技术在各个产业的实际应用，如药物研发、基因检测服务、生物肥料生产、环保污水处理等方面，都进行了非常具体和细致的介绍。它不仅解释了技术原理，更着重于讲述了这些技术是如何在现实世界中落地、如何进行商业化运作、以及在这个过程中会遇到哪些挑战和机遇。我从中学习到了很多关于项目管理、法规遵从、市场分析等方面的知识，这些都是我在学校里很难接触到的。而且，书中还提供了一些实际案例的分析，让我能够更加直观地理解技术与商业的结合点，以及如何将科学创新转化为有价值的产品和服务。这对于我这样的想要将所学知识投入到实际工作中的人来说，无疑是巨大的帮助。读完这本书，我感觉自己对生物技术行业的整体运作有了更清晰的认识，也更加明确了自己未来职业发展的方向。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是生物技术领域的一座灯塔，对于我这样想要踏入这个行业又有些茫然的初学者来说，它的出现简直是及时雨。从最基础的定义和历史演进，到如今最前沿的基因编辑和合成生物学，这本书都做了非常详尽的梳理。我特别喜欢它在介绍新技术时，不仅仅是简单罗列，而是深入浅出地解释了其背后的科学原理，以及在不同领域的应用前景。比如，当我了解到CRISPR-Cas9技术如何在癌症治疗、农业育种等方面展现出惊人的潜力时，我感到无比震撼，也对未来充满了期待。书中丰富的案例分析更是让我觉得生物技术不再是遥不可及的理论，而是实实在在能够改变我们生活、解决现实问题的强大工具。而且，它的语言风格非常易懂，即使是对于没有深厚生物学背景的读者，也能够循序渐进地掌握核心概念。我常常会因为对某个概念产生了浓厚的兴趣，然后翻阅后面的内容，发现书中已经做了非常好的铺垫和拓展，这种层层递进的结构设计，让学习过程充满了成就感，也让我能够更加自信地去探索更深入的生物技术知识。