生命科学与工程PDF电子书下载

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第1章 生命的化学组成—分子 1

第1节 构成生命的元素 1

第2节 醣类和脂类 2

一、醣类 2

二、脂类 4

第3节 核苷酸 5

一、DNA 6

二、RNA 6

第4节 蛋白质 8

一、蛋白质的构形 8

二、蛋白质的功能 12

第5节 有机分子的工程应用 16

一、生质能源 16

二、人工合成糖类及脂质 17

三、生物催化剂 18

第2章 生命的遗传密码—基因 21

第1节 遗传物质的确立 21

第2节 遗传密码与蛋白质合成 22

一、DNA 22

二、RNA的世界—种类、形状及功能 23

三、分子生物学的中心教条 24

四、蛋白质的生化合成、修饰及降解 26

第3节 基因 30

一、染色体 30

二、基因的结构 32

三、基因体的讯息 33

四、遗传学、DNA修饰及表现遗传学 35

第4节 遗传密码的病变及修复 37

一、DNA突变 37

二、自由基破坏DNA 38

三、DNA的修复 38

四、遗传性疾病 40

第5节 基因的工程应用 40

一、基因工程 40

二、聚合酶链锁反应 42

三、人类基因体计画 43

四、亲缘鉴定之工程应用 44

第3章 生命的基本单元—细胞 47

第1节 美丽的生物世界 47

一、细菌 48

二、古生菌 48

三、真核生物 48

四、病毒 49

第2节 细胞构造与胞器的功能 49

一、细胞的发现 49

二、细胞的基本构造与胞器的功能 51

三、细胞膜的基本构造与功能 54

第3节 细胞的生理功能 57

一、细胞分裂与分生 58

二、细胞周期 58

三、细胞分化 59

四、细胞的死亡—凋亡与坏死 60

五、细胞的能量代谢作用 61

第4节 研究细胞的特有工具 64

一、细胞离析法 64

二、电泳法 65

三、免疫萤光染色法 65

四、量子点 66

五、流式细胞仪 66

六、光学显微镜与电子显微镜 67

第5节 细胞的工程应用 68

一、微生物工程—发酵与食品工业 68

二、细胞培养 69

第4章 生命的完整呈现—个体 73

第1节 细胞构成的微环境系统 73

一、细胞微环境的组成 74

二、细胞与微环境的连结 74

三、细胞与外界的沟通 76

第2节 组织、器官及系统 78

一、人体的四大组织 78

二、人体系统的建构 80

三、器官的共通特性 83

第3节 个体的恒定性 84

第4节 个体的讯息传递 84

第5节 组织与器官的修护 85

一、组织创伤癒合的机转 86

二、创伤治疗 90

三、组织再生 92

四、组织晶片 92

第5章 脑与神经系统 95

第1节 脑与神经系统的演化 95

一、神经系统的演化 96

二、脑的演化 97

第2节 神经元与神经系统 98

一、神经细胞与神经胶细胞 98

二、神经讯息的传递 99

三、中枢与周边神经系统 101

第3节 脑的功能 104

一、感觉与运动 105

二、脑与自主系统 105

第4节 脑与神经系统的疾病 107

一、帕金森氏症 107

二、阿茲海默症 108

三、妥瑞氏症 108

四、精神分裂症 109

五、忧郁症 109

六、癫痫症 109

七、多发性硬化症 110

第5节 神经系统的工程应用 110

一、非侵入式脑部影像技术 110

二、神经医学—修复与再生 112

三、脑机介面 112

四、人工智慧与类神经网路 114

第6章 感觉系统Ⅰ体感觉及特殊感觉 117

第1节 生物的感觉系统 117

第2节 人体的感觉系统 118

一、体感觉 118

二、特殊感觉 121

三、传递途径 126

第3节 感觉系统的疾病 126

一、受器病变 127

二、传导神经病变 128

第4节 感觉系统的工程应用 128

一、助听器与电子耳 129

二、电子鼻 130

三、电子舌 131

第7章 感觉系统Ⅱ视觉 135

第1节 眼睛的多样性 135

一、无脊椎动物 136

二、脊椎动物 137

第2节 人类的视觉系统 137

一、眼睛的构造与功能 137

二、视觉路径 141

第3节 眼部的相关疾病与检测 141

一、常见的视力问题 141

二、结膜、角膜与巩膜的疾病 142

三、水晶体组织疾病 143

四、玻璃体组织疾病 143

五、视网膜与视神经的疾病 144

六、眼部相关的检测仪器 146

第4节 视觉系统的工程应用 148

一、屈光矫正 148

二、人工眼角膜 150

三、人工水晶体 151

四、人工玻璃体 151

五、人工眼 151

第8章 运动系统 155

第1节 运动系统的演化 155

一、生物的运动方式 155

二、人类运动系统的演化 157

第2节 人类的运动系统 158

一、骨骼 159

二、关节 162

三、肌肉 163

第3节 运动系统的伤害与治疗 166

一、骨骼的伤害与治疗 166

二、关节的伤害与治疗 168

三、肌肉的伤害与治疗 168

第4节 运动系统的工程应用 169

一、人工骨头 170

二、人工关节 172

三、人工肌肉 174

四、人工肌腱与韧带 174

五、仿生手臂与机械人套装 176

第9章 循环系统 179

第1节 生物的循环系统 179

一、循环系统的类型 180

二、循环系统的演化 181

第2节 人类的循环系统 182

一、心脏 182

二、血管 185

三、血液 187

四、循环路径 192

五、淋巴系统 193

第3节 循环系统的疾病 193

一、心脏疾病 194

二、血管疾病 195

三、血液疾病 197

第4节 循环系统的工程应用 198

一、心脏疾病的治疗 198

二、血液疾病的治疗 203

三、检测技术 207

第10章 呼吸系统 211

第1节 生物的呼吸作用 211

第2节 人类的呼吸系统 213

一、呼吸器官介绍 213

二、呼吸系统与循环系统的整合 215

三、人体呼吸的功能 215

第3节 呼吸系统的疾病与治疗 220

第4节 呼吸系统的工程应用 226

一、人工咽喉 227

二、人工声带 227

三、人工气管 228

四、人工心肺 228

五、人工鳃 230

第11章 消化与排泄系统 233

第1节 消化系统 233

一、生物的消化构造与功能 233

二、人类的食物与营养 234

三、人类的新陈代谢 235

四、人类的消化系统 236

第2节 排泄系统 242

一、生物的排泄构造与功能 242

二、人类的排泄系统 243

第3节 消化与排泄系统的相关疾病与检测 246

一、口腔 246

二、消化道 246

三、肝脏与胰脏 249

四、肾脏、膀胱及尿道 251

第4节 消化与排泄系统的工程应用 252

一、牙齿 253

二、食道 254

三、胰脏 255

四、肾脏 256

五、肝脏 259

六、膀胱 260

第12章 生殖、发育及老化 263

第1节 生物的生殖类型 263

一、无性生殖 264

二、有性生殖 264

第2节 胚胎发育 267

第3节生殖相关的工程应用 270

一、生殖相关检查 270

二、人工生殖技术 272

三、体细胞複制生物个体 273

第4节 老化与其成因 274

一、细胞周期 275

二、端粒 275

三、干细胞 276

四、老化的成因 277

第5节 人口问题与高龄化社会 280

一、人口问题 280

二、高龄照护 282

第13章 防御与免疫系统 285

第1节 生物的防御与免疫系统概论 285

第2节 人体的防御与免疫系统 286

一、参与人体防御机制的细胞与器官 287

二、人体的非特异性防御机制 289

三、人体的特异性防御机制 291

四、免疫反应的调控 297

第3节 免疫反应与疾病 298

一、过敏反应 298

二、自体免疫疾病 300

三、免疫不全疾病 300

四、肿瘤免疫反应 301

第4节 免疫的工程应用 303

一、疫苗 303

二、抗体药物 305

三、移植抗排斥技术 307

第14章 生物系统的流体力学与生物力学 309

第1节 循环系统的流体力学 309

一、循环系统与细胞外环境的调控 309

二、血液流动及血流分布的调控 311

三、血液的驱动—心脏 312

四、血液动力学—流场分析 314

五、动脉、静脉及微循环的血流特性 318

第2节 呼吸系统的流体力学 322

一、弹性阻力 322

二、呼吸道阻力 323

第3节 骨骼肌肉的生物力学 325

一、脊椎 326

二、髋关节 328

三、膝关节 330

第15章 疾病与治疗 337

第1节 疾病的介绍 337

一、病原体疾病 337

二、遗传性疾病 341

三、肿瘤 343

四、机能失调性疾病 344

第2节 疾病的治疗 346

一、疾病治疗的种类 346

二、药物的生理作用 349

三、药物的疾病治疗 353

第3节 药物传输系统 355

一、药物控制与释放 355

二、药物的传输 357

三、药物剂型与设计 358

四、投药剂型设计范例 359

五、个人给药 361

六、开发新药物 361

第16章 生物医学材料 365

第1节 生医材料的范畴 365

一、生医材料的定义与特性 365

二、生物相容性和生物机能性 366

三、材料和生物体的介面现象 367

四、人工器官 369

五、仿生学 369

第2节 生医材料的种类与应用 370

一、医用金属材料 371

二、生物活性陶瓷材料 372

三、医用高分子材料 373

第3节 生物机能性高分子材料 374

一、水胶高分子 374

二、环境应答高分子 375

三、抗血栓性材料 377

四、生物分解性材料 382

五、奈米药物载体 384

六、高分子材料在人体的应用与设计 386

第17章 组织工程与再生医学 389

第1节 组织工程 389

一、细胞 390

二、讯息因子 392

三、组织支架 395

第2节 再生医学 396

一、再生医学的范畴 396

二、细胞培养 397

三、体外再生 397

四、体内再生 397

五、器官重建的生物反应器 398

第3节 组织工程与再生医学的应用 398

一、皮肤 400

二、硬骨 402

三、软骨 403

四、血管 403

五、血液 404

六、角膜 406

七、视网膜 408

八、神经 409

九、心肌 409

十、胰脏 410

十一、肝脏 410

第18章 奈米生物科技 413

第1节 奈米科技 413

一、奈米的定义 413

二、奈米科技的发展 414

三、奈米科技与生物科技 414

第2节 自然界中的奈米现象与其应用 415

一、出淤泥而不染的自洁效应—莲花 415

二、飞簷走壁的神奇功夫—壁虎 416

三、瑰丽动人的彩羽—蝴蝶 418

四、定向识途的生物罗盤—生物磁性 418

五、天然的基因载体—病毒 419

第3节 奈米科技在医学上的应用 419

一、生物奈米元件 420

二、生物奈米感测与诊断技术 424

三、药物传输系统与药物奈米化技术 428

第4节 单分子检测与应用 432

第5节 奈米生物科技的展望 435

第19章 生物感测与生物晶片科技 437

第1节 生物感测器的介绍 437

一、生物界的感测器 437

二、生物感测系统 438

第2节 生物感测器的种类与分类 438

一、生物感测元件的种类 438

二、生物感测器的作用机制 439

三、换能器的种类 440

第3节 固定化技术 444

第4节 生物感测器的范例 446

一、酵素感测器 446

二、血氧浓度感测器 448

三、细胞感测器 449

四、微生物感测器 449

五、微型生物感测器 451

第20章 生医光电与影像科技 459

第1节 电磁波概论 459

第2节 雷射的原理与应用 461

第3节 生医光电观测与影像处理概论 462

第4节 显微技术 463

一、光学显微技术 464

二、电子显微技术 468

第5节 非辐射造影技术 469

一、内视镜技术 469

二、血管微导管 471

三、红外线技术 471

四、超音波造影 472

五、磁共振造影 477

第6节 辐射造影技术 478

一、X光射线技术 478

二、电脑断层造影 482

第7节 核子医学 487

第21章 生医系统与生物资讯 491

第1节 生医系统学概论 491

第2节 生医系统学的应用范围 492

一、基础医学 492

二、临床诊断 493

三、复健医学 493

四、新药研发 493

第3节 生医资料的取得方式 494

一、DNA相关资讯 495

二、蛋白质辨识与蛋白质体学 496

三、蛋白质结构 497

四、蛋白质与蛋白质交互作用 499

五、资料呈现 500

第4节 生物资讯的分析方法 500

一、资料库的建立 500

二、资料探勘 503

第5节 生医系统的工程范例 505

一、血糖 505

二、癌症 505

三、新药 506

四、系统生物学 507

第22章 生态与环境科技 511

第1节 生态系范畴 511

一、生态系的概念 511

二、生态中的能量流动 513

第2节 生态系内化学元素的循环 514

一、水循环 514

二、碳循环 515

三、氮循环 515

四、磷循环 517

五、硫循环 518

第3节 人类对生态系统的冲击 519

一、对大气的冲击 519

二、对地表资源的冲击 522

三、对生物圈的冲击 523

第4节 生物科技在永续发展上的应用 525

一、农业发展 526

二、环境发展 526

中英索引对照 531

英中索引对照 549

图表来源 567

致谢 569

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