基因工程技术是现代生物技术的集中体现，该技术自诞生以来取得的杰出成就深刻影响和促进了生命科学的发展和人类社会的进步。基因工程不仅是生物技术专业和生物工程专业的主要专业课，也是生物科学专业必须学习和掌握的基本理论知识和基本研究技能之一，因此该课程在所有相关学科中占有重要地位。本书本着“重视基础、拓展眼界、联系实际”的原则，对基因工程的基本概念和重要研究技术原理进行了系统、翔实的介绍。同时，部分内容结合教学实践需要，介绍了该学科最新进展，并提供了重要文献和进一步阅读指南。 本书以基因工程的研究步骤及实际操作中的需要为主线，共分12章，包括基因工程的基本概念、基因工程基本技术原理、基因克隆的酶学基础、载体、目的基因的克隆、外源基因的原核细胞表达系统、外源基因的真核细胞表达系统、转基因动物、转基因植物、人类疾病的基因治疗和合成生物学等。每章都有内容提要、思考题和参考文献，书后配有考研模拟复习题以利于巩固知识、进一步延伸阅读之用。 本书可作为师范院校、综合性大学、农林院校相关专业本科生教材，同时也可作为相关专业研究生和科技工作者的参考用书。
样章试读
目录
- 前言
第1章 绪论
1.1 基因工程的基本概念
1.2 基因工程的研究内容
1.3 基因工程诞生的基础
1.3.1 基因工程诞生的理论基础
1.3.2 技术上的三大突破
1.4 基因工程技术的诞生
1.5 基因工程的应用
1.5.1 原核细胞基因工程
1.5.2 植物基因工程
1.5.3 动物基因工程
1.5.4 基因治疗
1.5.5 理论研究
1.6 基因工程的安全性
1.7 我国的《基因工程安全管理办法》
思考题
参考文献
第2章 基因工程的基本技术
2.1 凝胶电泳技术
2.1.1 基本原理
2.1.2 琼脂糖凝胶电泳
2.1.3 聚丙烯酰胺凝胶电泳
2.1.4 脉冲场凝胶电泳
2.1.5 双向电泳技术
2.1.6 凝胶电泳片段的回收与纯化
2.2 分子杂交技术
2.2.1 分子杂交的原理
2.2.2 分子杂交的类型
2.3 PCR技术
2.3.1 PCR基本原理和反应过程
2.3.2 PCR反应的体系及其设计和优化
2.3.3 PCR产物的克隆
2.3.4 PCR技术的发展及其应用
2.4 DNA序列分析
2.4.1 Maxam-Gibert化学降解法
2.4.2 Sanger双脱氧链终止法
2.4.3 DNA序列分析的自动化
2.4.4 DNA序列的生物信息学分析
2.5 基因芯片及数据分析
2.5.1 基因芯片概念
2.5.2 技术原理
2.5.3 基因芯片的制备
2.5.4 基因芯片的应用
2.6 研究蛋白质与DNA相互作用的主要方法
2.6.1 酵母单杂交系统(可延伸双杂交)
2.6.2 凝胶阻滞试验(Gel-shift)
2.6.3 DNase Ⅰ足迹法
2.6.4 噬菌体展示技术
思考题
参考文献
第3章 基因工程的工具酶
3.1 限制性内切核酸酶
3.1.1 限制性内切核酸酶的发现与种类
3.1.2 限制性内切核酸酶的命名
3.1.3 Ⅱ型限制性内切核酸酶的基本特性
3.1.4 影响限制性内切核酸酶活性的因素
3.1.5 限制性内切核酸酶酶切DNA的方法
3.2 DNA连接酶
3.2.1 DNA连接酶的发现
3.2.2 DNA连接酶的种类
3.2.3 黏性末端DNA片段的连接
3.2.4 平末端DNA片段的连接
3.2.5 影响连接反应的因素
3.3 DNA聚合酶和反转录酶
3.3.1 大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ及其应用
3.3.2 E.coli DNA聚合酶Ⅰ的Klenow大片段酶及其应用
3.3.3 T_4噬菌体DNA聚合酶
3.3.4 T_7噬菌体DNA聚合酶与测序酶
3.3.5 反转录酶
3.4 修饰酶类
3.4.1 末端脱氧核苷酸转移酶
3.4.2 T_4多核苷酸激酶
3.4.3 碱性磷酸酶
3.5 其他工具酶
3.5.1 S1核酸酶
3.5.2 Bal 31核酸酶
3.5.3 核酸外切酶
3.5.4 RNA酶
思考题
参考文献
第4章 基因工程的克隆载体
4.1 质粒载体
4.1.1 质粒的一般生物学特性
4.1.2 质粒DNA的复制与拷贝数的控制
4.1.3 质粒DNA的分离与纯化
4.1.4 质粒载体的构建及类型
4.1.5 重要的大肠杆菌质粒载体
4.1.6 质粒载体的稳定性问题
4.2 噬菌体载体
4.2.1 噬菌体的一般生物学特性
4.2.2 λ噬菌体载体
4.2.3 单链DNA噬菌体载体
4.3 柯斯质粒载体
4.3.1 柯斯质粒载体的构建及其特点
4.3.2 柯斯克隆
4.3.3 柯斯克隆的改良
4.4 噬菌粒载体
4.4.1 噬菌粒载体的概念
4.4.2 pUC118和pUC119噬菌粒载体
4.4.3 pBluescript噬菌粒载体
4.5 人工染色体克隆载体
4.5.1 构建大容量载体的必要性
4.5.2 人工染色体的必需成分
4.5.3 酵母人工染色体载体
4.5.4 细菌人工染色体载体
4.5.5 P1人工染色体
4.5.6 人类人工染色体
4.5.7 植物人工染色体
思考题
参考文献
第5章 目的基因的获取与改造
5.1 DNA的人工合成
5.1.1 人工合成DNA的原理
5.1.2 人工合成DNA的应用
5.2 从基因文库获取目的基因
5.2.1 基因组文库的构建与筛选
5.2.2 cDNA文库的构建与筛选
5.2.3 基因组文库与cDNA文库的区别
5.3 PCR技术与目的基因的分离
5.3.1 目的基因的直接扩增和克隆
5.3.2 目的基因的cDNA的克隆
5.4 电子克隆获取目的基因
5.4.1 电子克隆的基本原理
5.4.2 利用EST数据库进行电子克隆
5.4.3 利用基因组数据库进行电子克隆
5.4.4 全长cDNA的判断
5.5 根据基因差异表达获得目的基因
5.5.1 mRNA差异显示技术
5.5.2 cDNA代表性差异分析
5.5.3 抑制差减杂交技术
5.6 目的基因的改造
5.6.1 基因突变与人工诱变技术
5.6.2 基因定点诱变
5.6.3 基因随机突变
思考题
参考文献
第6章 目的基因的导入与重组体的鉴定
6.1 重组DNA向原核细胞的导入
6.1.1 原核受体细胞的种类及特点
6.1.2 转化
6.1.3 重组质粒DNA分子转化大肠杆菌
6.1.4 重组λ噬菌体DNA分子转导大肠杆菌
6.2 重组DNA导入真核细胞
6.2.1 真核受体细胞
6.2.2 重组DNA分子导入酵母细胞
6.2.3 重组DNA分子导入植物细胞
6.2.4 重组DNA分子导入哺乳动物细胞
6.3 重组体克隆的筛选与鉴定
6.3.1 载体遗传标记筛选法
6.3.2 依赖于重组子结构特征分析的筛选法
6.3.3 核酸分子杂交检测法
6.3.4 免疫化学检测法
6.3.5 翻译筛选法
6.3.6 亚克隆法
6.3.7 插入失活法
6.3.8 电子显微镜作图检测法
6.3.9 转录产物作图
6.3.10 基因表达产物分析法
6.3.11 DNA序列测定法
思考题
参考文献
第7章 外源基因的原核表达系统
7.1 原核表达系统的特点
7.1.1 原核生物的转录
7.1.2 原核生物的翻译
7.2 原核细胞表达体系
7.2.1 大肠杆菌表达体系
7.2.2 芽孢杆菌表达体系
7.2.3 链霉菌表达体系
7.2.4 蓝藻表达体系
7.3 提高外源基因表达水平的措施
7.3.1 优化表达载体的设计
7.3.2 避免使用稀有密码子
7.3.3 提高外源基因mRNA的稳定性
7.3.4 提高表达蛋白的稳定性,防止其降解
7.3.5 减轻细胞的代谢负荷,提高外源基因的表达水平
7.3.6 优化发酵条件
7.4 利用原核细胞生产真核蛋白质的实例
7.4.1 干扰素基因工程
7.4.2 生长激素基因工程
7.4.3 生长激素释放抑制因子基因工程
7.4.4 胰岛素基因工程
7.4.5 α-淀粉酶基因工程
7.5 目的蛋白的纯化
7.5.1 组氨酸标签
7.5.2 GST-标签
7.5.3 MBP标签
7.5.4 IMPACT
7.5.5 TAP-标签
思考题
参考文献
第8章 外源基因的真核表达系统
8.1 真核细胞表达体系的特点
8.1.1 利用真核细胞作宿主系统的优点
8.2 酵母表达系统
8.2.1 酵母基因表达载体的构成
8.2.2 酵母基因表达载体的种类
8.2.3 酵母基因表达系统宿主菌
8.2.4 在酵母中高效表达外源基因的策略
8.3 昆虫或昆虫细胞表达体系
8.3.1 以重组杆状病毒为载体的昆虫表达体系
8.3.2 杆状病毒表达系统的效率与加工能力
8.3.3 一类稳定转化的昆虫表达系统
8.4 哺乳动物细胞基因表达系统
8.4.1 哺乳动物基因表达载体的组成特征
8.4.2 哺乳动物基因表达载体
8.4.3 哺乳动物基因表达宿主细胞
8.4.4 提高哺乳动物基因表达系统表达效率的因素
思考题
参考文献
第9章 转基因动物
9.1 转基因动物发展简史
9.2 转基因动物技术
9.2.1 外源基因导入动物细胞的方法
9.2.2 转基因动物技术的新发展
9.3 转基因动物的制备和检测
9.3.1 以显微注射小鼠为例介绍转基因动物的制备
9.3.2 转基因的鉴定和表达水平检测
9.4 转基因动物研究中出现的问题及其对策
9.4.1 转基因动物效率极低
9.4.2 难以控制转基因在寄主基因组的行为
9.4.3 大部分转基因表达水平极低
9.4.4 转基因表达特征及提高转基因表达的策略
9.5 转基因动物的应用
9.5.1 在生产和生活中的应用
9.5.2 在生物制药方面的应用——动物生物反应器
9.5.3 在疾病研究中的应用
9.5.4 在基础研究中的应用
9.6 转基因动物的安全性及其未来
9.6.1 食品安全性
9.6.2 环境安全性
思考题
参考文献
第10章 转基因植物
10.1 转基因植物概述
10.2 转基因植物的基因转化方法
10.2.1 转基因植物受体系统
10.2.2 农杆菌介导的植物基因转化技术
10.2.3 DNA直接导入的基因转化技术
10.2.4 花粉管通道法介导的基因转化技术
10.3 转基因植物的检测方法
10.3.1 基于报告基因/选择标记基因的转基因植物检测方法
10.3.2 基于报告基因的转基因植物的外源基因表达检测
10.3.3 外源目的基因整合的鉴定
10.4 抗虫转基因植物
10.4.1 来源于微生物的抗虫基因
10.4.2 来源于植物的抗虫基因的应用
10.5 抗细菌转基因作物
10.5.1 裂解细菌细胞壁
10.5.2 破坏细菌细胞膜
10.5.3 解除细菌毒素的毒性作用
10.5.4 引入对细菌毒素不敏感的靶酶
10.5.5 增强植物本身的防卫蛋白合成
10.6 抗病毒转基因作物
10.6.1 利用非病毒来源的抗病毒基因策略
10.6.2 利用病毒来源基因的抗病毒策略
10.7 抗除草剂转基因作物
10.7.1 增加靶标酶或靶标蛋白的拷贝数
10.7.2 作用靶标酶的修饰
10.7.3 分离能解除除草剂毒性的酶基因
10.7.4 新型除草剂的发展方向
10.8 抗逆境转基因作物
10.8.1 抗干旱胁迫策略
10.8.2 抗寒冻胁迫策略
10.8.3 抗盐碱胁迫策略
10.9 植物生物反应器
10.9.1 植物生物反应器的优点
10.9.2 植物生物反应器的研究现状
10.9.3 植物生物反应器存在的问题
10.10 转基因沉默的原因及对策
10.10.1 转基因沉默的原因
10.10.2 控制转基因沉默的策略
10.11 转基因植物的安全性评价
10.11.1 转基因植物食品的安全性评价
10.11.2 转基因植物生态环境的安全性评价
思考题
参考文献
第11章 基因治疗
11.1 基因治疗的基本概念
11.2 基因治疗的发展简史与现状
11.3 基因治疗的策略
11.3.1 根据基因导入体内的方式
11.3.2 根据导入基因发生作用的方式
11.4 基因治疗的流程
11.4.1 目的基因的准备
11.4.2 靶细胞
11.4.3 载体的选择
11.4.4 转移技术
11.5 基因治疗的应用
11.5.1 肿瘤的基因治疗
11.5.2 单基因病的基因治疗
11.5.3 艾滋病等感染性疾病的基因治疗
11.6 基因治疗的前景
11.6.1 基因治疗面临的问题和挑战
11.6.2 基因治疗的发展方向
思考题
参考文献
第12章 合成生物学与基因工程
12.1 合成生物学
12.1.1 合成生物学的定义
12.1.2 合成生物学的研究内容
12.1.3 合成生物学的工程本质
12.1.4 合成生物学的意义
12.1.5 合成生物学的应用
12.2 合成生物学与基因工程
12.2.1 合成生物学与基因工程的差异
12.2.2 合成生物学与基因工程相似之处
思考题
参考文献
附录 总复习题
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