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第一部分 基础篇3

第1章 绪论3

1.1 生物技术的含义3

1.1.1 生物技术概念、内容及特点3

1.1.2 生物技术涉及的学科5

1.2 生物技术的发展史6

1.3 生物技术的应用与发展前景9

1.3.1 生物技术的应用9

1.3.2 生物技术的发展前景14

1.4 生物技术的安全性及伦理和法律问题15

1.4.1 生物技术的安全性16

1.4.2 生物技术的伦理法律问题18

第2章 基因工程22

2.1 基因工程的含义22

2.2 基因工程工具酶23

2.2.1 限制性核酸内切酶23

2.2.2 DNA连接酶25

2.2.3 DNA聚合酶26

2.2.4 其他工具酶28

2.3 基因工程载体29

2.3.1 质粒载体29

2.3.2 λ噬菌体载体32

2.3.3 柯氏质粒载体33

2.3.4 其他载体33

2.4 目的基因的获得34

2.4.1 化学合成法34

2.4.2 限制性酶切直接分离法36

2.4.3 构建基因组文库或cDNA基因文库分离法36

2.4.4 PCR法扩增目的基因38

2.5 目的基因与载体的重组42

2.5.1 黏性末端连接法42

2.5.2 平齐末端连接法42

2.5.3 防止线性载体的自身环化45

2.6 受体细胞45

2.6.1 原核生物细胞45

2.6.2 真核生物细胞46

2.7 重组DNA导入受体细胞46

2.7.1 化学转化法46

2.7.2 物理导入法47

2.7.3 生物转染法48

2.8 重组子的筛选与鉴定50

2.8.1 根据载体标记基因筛选51

2.8.2 根据形成噬菌斑筛选51

2.8.3 根据重组DNA分子特征鉴定52

2.9 外源基因表达55

2.9.1 原核与真核表达系统的差异56

2.9.2 外源基因正确表达的条件56

2.10 目的基因表达产物的检测57

2.10.1 外源基因转录产物的检测法57

2.10.2 蛋白质凝胶电泳检测法58

2.10.3 免疫学检测法58

第3章 酶工程60

3.1 概述60

3.1.1 酶工程的主要内容60

3.1.2 酶工程的研究历史和进展61

3.2 酶的来源63

3.2.1 动植物组织及微生物来源的酶63

3.2.2 基因工程酶64

3.2.3 发酵生产酶64

3.3 酶和细胞的固定化技术65

3.3.1 固定化酶65

3.3.2 细胞的固定化方法71

3.3.3 固定化酶及细胞的性质及评价指标71

3.4 生物传感器73

3.4.1 生物传感器的概念及原理73

3.4.2 生物传感器的类型73

3.4.3 生物传感器的特点及应用74

3.5 酶分子的修饰和改造75

3.5.1 酶分子的化学修饰75

3.5.2 酶的定向进化76

第4章 蛋白质工程78

4.1 蛋白质的分子设计78

4.1.1 蛋白质分子设计的原则78

4.1.2 蛋白质分子设计的种类79

4.1.3 蛋白质分子设计的过程79

4.2 蛋白质的修饰82

4.2.1 蛋白质修饰的类型82

4.2.2 蛋白质修饰应注意的问题84

4.3 蛋白质分子设计的方法84

4.3.1 易错PCR85

4.3.2 DNA改组和外显子改组85

4.3.3 随机引物体外重组法87

4.3.4 杂合酶87

4.3.5 交错延伸重组88

4.4 蛋白质空间结构的测定方法89

4.5 蛋白质工程的应用89

第5章 发酵工程92

5.1 发酵中菌种的选育及保藏92

5.1.1 微生物发酵的菌种92

5.1.2 产生特殊物质菌种的筛选94

5.1.3 发酵中高产菌株的选育95

5.1.4 菌种的保藏与复壮99

5.2 发酵工程中的培养基100

5.2.1 培养基的成分100

5.2.2 培养基的类型102

5.2.3 培养基配置的原则103

5.2.4 最佳培养基的确定105

5.3 种子的扩大培养105

5.3.1 种子的制备过程105

5.3.2 种子质量的控制措施107

5.3.3 谷氨酸发酵菌种的扩大培养（实例）107

5.4 发酵罐108

5.4.1 厌氧发酵罐108

5.4.2 好氧发酵罐110

5.5 发酵过程112

5.5.1 微生物代谢产物类型112

5.5.2 发酵操作方式113

5.5.3 发酵工艺的控制115

5.6 发酵生产的下游加工122

5.7 谷氨酸发酵生产（实例）123

第6章 动物细胞工程125

6.1 组织细胞培养125

6.1.1 动物细胞培养技术125

6.1.2 动物细胞培养的应用129

6.2 动物细胞融合130

6.2.1 诱导细胞融合的方法131

6.2.2 细胞融合的过程131

6.3 细胞工程抗体133

6.3.1 抗体的结构与特点134

6.3.2 单克隆抗体的制备136

6.3.3 基因工程抗体139

6.4 干细胞141

6.4.1 干细胞的分类141

6.4.2 干细胞的调控142

6.4.3 干细胞研究的概况144

第7章 植物细胞工程147

7.1 植物细胞培养148

7.1.1 植物单细胞的分离149

7.1.2 植物单细胞培养149

7.1.3 植物细胞悬浮培养150

7.1.4 植物细胞生长量和活力的测定152

7.1.5 植物细胞培养的应用152

7.2 植物体细胞杂交154

7.2.1 植物原生质体的分离154

7.2.2 植物原生质体培养157

7.2.3 植物细胞融合158

7.3 植物组织与器官培养159

7.3.1 植物组织和器官培养的基本程序159

7.3.2 植物胚胎培养及离体授粉161

7.3.3 植物花药和花粉培养163

第二部分 应用篇169

第8章 动物胚胎生物工程169

8.1 胚胎移植技术169

8.1.1 胚胎移植技术发展简史及意义169

8.1.2 胚胎移植程序170

8.2 胚胎冷冻技术173

8.2.1 胚胎冷冻技术简史及意义173

8.2.2 胚胎冷冻方法173

8.2.3 卵母细胞的冷冻保存174

8.3 体外受精技术175

8.3.1 体外受精技术简史及意义175

8.3.2 体外受精技术程序175

8.3.3 显微受精技术179

8.4 性别控制技术180

8.4.1 性别控制的意义180

8.4.2 性别控制方法180

8.5 胚胎嵌合技术183

8.5.1 胚胎嵌合技术简史及意义183

8.5.2 胚胎嵌合方法184

8.5.3 嵌合体分析185

8.6 核移植技术185

8.6.1 核移植技术程序186

8.6.2 体细胞克隆技术的应用187

8.7 胚胎干细胞技术189

8.7.1 胚胎干细胞研究简史及应用189

8.7.2 胚胎干细胞分离培养方法190

8.8 动物胚胎分割技术192

8.8.1 胚胎分割技术简史及意义192

8.8.2 胚胎分割方法193

8.9 动物遗传修饰技术194

8.9.1 动物转基因技术194

8.9.2 基因打靶技术198

8.9.3 RNA干扰技术204

第9章 植物转基因技术及其应用209

9.1 植物转基因技术209

9.1.1 物理法209

9.1.2 化学介导法212

9.1.3 生物诱导法213

9.1.4 种质系统介导法216

9.2 植物转基因技术的应用217

9.2.1 抗虫性基因的转移218

9.2.2 抗病性基因的转移219

9.2.3 抗除草剂基因的转移219

9.2.4 抗逆性基因的转移220

9.2.5 利用转基因植物生产疫苗221

9.2.6 利用转基因技术改良品质221

第10章 动、植物分子育种223

10.1 动、植物分子育种的发展223

10.2 基因定位及数量遗传性状的发展224

10.2.1 基因定位及方法224

10.2.2 数量遗传性状及其发展224

10.3 分子标记辅助育种225

10.3.1 基本概念225

10.3.2 分子标记辅助选择方法226

10.4 动物分子育种227

10.4.1 分子育种在猪中的应用227

10.4.2 分子育种在反刍动物中的应用229

10.4.3 分子育种在鸡中的应用231

10.5 植物分子育种232

10.5.1 植物分子育种的概念及特点232

10.5.2 植物分子育种方法233

10.5.3 分子育种在水稻中的应用233

10.5.4 分子育种在玉米中的应用235

第11章 生物技术疫苗及制药238

11.1 生物技术疫苗238

11.1.1 基因工程疫苗239

11.1.2 核酸疫苗240

11.1.3 抗独特性疫苗241

11.1.4 病毒型疫苗241

11.2 生物技术制药244

11.2.1 微生物发酵制药244

11.2.2 细胞工程制药246

11.2.3 基因工程制药248

第12章 分子诊断254

12.1 分子诊断概况254

12.2 分子诊断方法255

12.2.1 核酸杂交法255

12.2.2 PCR法255

12.2.3 遗传多态性连锁分析法257

12.2.4 连接酶链式反应法258

12.2.5 DNA测序法258

12.2.6 荧光原位杂交法259

12.2.7 酶联免疫吸附检测法259

12.3 分子诊断芯片技术260

12.3.1 基因芯片技术260

12.3.2 蛋白质芯片技术262

12.4 分子诊断的应用266

12.4.1 恶性肿瘤的分子诊断266

12.4.2 遗传病的分子诊断268

12.4.3 细菌性传染病及病毒性疾病的分子诊断269

第13章 基因治疗272

13.1 基因治疗概述272

13.1.1 基因治疗现状272

13.1.2 基因治疗概念及分类274

13.2 基因治疗的策略275

13.2.1 基因治疗的方式275

13.2.2 基因治疗的途径275

13.2.3 基因治疗的反义技术277

13.3 基因治疗的载体277

13.3.1 逆转录病毒载体278

13.3.2 慢病毒载体279

13.3.3 腺病毒相关病毒载体279

13.3.4 单纯疱疹病毒载体280

13.3.5 痘苗病毒载体281

13.3.6 非病毒载体281

13.4 基因治疗中外源基因的导入法及应用281

13.4.1 介导DNA转移的物理方法281

13.4.2 介导DNA转移的生物学法283

13.5 基因治疗的应用284

13.5.1 肿瘤的基因治疗284

13.5.2 遗传性疾病的基因治疗286

13.5.3 心血管疾病的基因治疗287

13.5.4 艾滋病的基因治疗288

13.5.5 基因治疗存在的问题289

第14章 生物技术与食品290

14.1 生物技术在食品生产中的应用290

14.1.1 发酵食品的生产290

14.1.2 功能性食品的发酵生产292

14.1.3 食品添加剂的发酵生产292

14.1.4 生物酶与食品加工294

14.1.5 转基因食品294

14.2 生物技术在食品检测中的应用295

14.2.1 免疫学检测法295

14.2.2 分子生物学检测法296

14.3 生物技术在转基因食品检测中的应用298

14.3.1 外源DNA检测298

14.3.2 外源蛋白质检测299

14.4 生物技术在食品存包装储存中的应用299

14.4.1 发酵酶制剂在食品包装中的应用300

14.4.2 转基因技术在食品包装储存中的应用300

第15章 生物技术与环境302

15.1 环境污染的生物处理302

15.1.1 污水的生物处理302

15.1.2 大气污染的生物处理304

15.1.3 固体垃圾的生物处理306

15.2 重金属及石油污染的生物处理307

15.2.1 重金属污染的生物处理307

15.2.2 石油污染的生物处理308

15.2.3 水体石油污染治理308

15.3 基因工程菌处理污染309

15.3.1 降解芳香烃的工程菌309

15.3.2 降解除草剂的工程菌310

15.3.3 农药的生物降解310

15.4 生物技术检测环境污染311

15.4.1 生物检测法311

15.4.2 生物传感器检测法311

15.4.3 PCR技术检测法311

15.4.4 基因芯片检测法312

第16章 生物技术与能源313

16.1 生物技术生产能源313

16.1.1 生物技术生产沼气和生物柴油313

16.1.2 生物技术生产乙醇317

16.1.3 生物技术植物产油318

16.2 生物技术开采能源320

16.2.1 微生物开采石油320

16.2.2 微生物脱硫法开采煤322

16.3 未来能源325

16.3.1 氢气热325

16.3.2 生物燃料电池327

参考文献330