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第一章 概论 1

一、基因的概念及其分子与结构基础 1

二、基因克隆的概念与基本步骤 3

三、基因工程的研究内容 4

四、基因工程的安全性问题 6

第二章 核酸分子的结构与功能 9

第一节 核酸的化学 9

一、核酸的化学组成 9

二、碱基与核糖 9

三、核苷与核苷酸 10

四、核苷酸之间的连接 11

第二节 DNA的结构与功能 11

一、DNA的一级结构 11

二、DNA的二级结构 11

三、DNA的三级结构 16

第三节 RNA的结构与功能 17

一、核糖体RNA 17

二、mRNA与不均一核RNA（hnRNA） 18

三、转运RNA（tRNA） 20

四、其他RNA分子 21

第四节 核酸的变性、复性与杂交 22

一、变性 22

二、复性 23

三、核酸杂交 23

第三章 基因与基因组的结构与功能 25

第一节 基因的结构与功能 25

一、转位因子 25

二、断裂基因 27

四、重叠基因 29

三、假基因 29

一、病毒基因组的结构与功能特点 30

第二节 基因组的结构与功能 30

二、原核生物基因组 31

三、真核生物基因组 33

四、人类基因组 37

第四章 基因的表达与调控 41

第一节 基因表达调控的基本概念与原理 41

一、基因表达调控的概念及方式 41

二、基因表达调控的基本原理 41

第二节 原核生物的基因表达调控 44

一、操纵子的调控模式 44

二、翻译水平的调控 48

第三节 真核生物的基因表达调控 49

二、转录水平的调控 50

一、DNA水平的调控 50

三、转录后水平调控 53

四、翻译水平的调控 54

五、翻译后水平的调控 55

第五章 克隆操作中使用的工具酶 57

第一节 限制性核酸内切酶 57

一、限制性核酸内切酶的发现和生物功能 58

二、限制性核酸内切酶的命名与分类 58

第二节 DNA连接酶 62

第三节 DNA聚合酶 63

一、DNA聚合酶Ⅰ 63

二、Klenow聚合酶 64

五、T4DNA聚合酶 65

三、TaqDNA聚合酶 65

四、逆转录酶 65

六、T7DNA聚合酶 67

第四节 修饰酶 67

一、碱性磷酸酶 67

二、末端转移酶 68

三、T4多核苷酸激酶 69

四、S1核酸酶 69

第六章 基因工程相关技术 71

第一节 PCR技术 71

一、PCR技术基本原理 71

二、PCR技术的特点 73

三、引物的设计 74

四、PCR反应体系的组成及其条件的优化 75

五、扩增产物的检测分析 78

六、PCR常见问题及解决办法 80

第二节 DNA序列测定 80

一、Sanger双脱氧链终止法 81

二、Maxam-Gilbert化学修饰法 82

三、DNA序列分析自动化 83

第三节 DNA合成 84

一、化学合成法 84

二、酶促合成法 85

三、基因的自动化合成 86

四、化学合成寡聚核苷酸片段连接成完整基因的方法 86

五、人工合成的寡聚核苷酸片段的应用 86

六、人工合成基因的局限性 86

二、核酸探针的制备 87

一、核酸分子杂交技术的原理 87

第四节 核酸分子杂交技术 87

三、核酸探针的标记 88

四、核酸分子杂交技术 89

五、DNA芯片技术 93

第七章 基因克隆载体 95

第一节 质粒载体 95

一、质粒DNA的基本特性 95

二、质粒载体的基本要求 96

三、几种常用的质粒载体 96

第二节 噬菌体载体 102

一、噬菌体的一般生物学特性 103

二、λ噬菌体 103

四、噬菌粒 106

三、M13噬菌体 106

五、黏粒 108

第三节 酵母载体 108

一、酵母载体 108

二、酵母人工染色体 110

第四节 病毒载体 110

一、SV40病毒及SV40病毒载体 110

二、逆转录病毒载体 111

三、腺病毒及其载体 112

第八章 目的基因克隆 113

第一节 克隆基因的一般方法 113

一、化学合成法 113

二、逆转录PCR克隆目的基因 115

三、其他PCR方法克隆目的基因 115

一、黏性末端DNA片段的连接 117

第二节 目的基因片段与载体的连接 117

一、构建cDNA文库克隆目的基因 121

第三节 构建文库克隆目的基因 121

二、构建基因组文库克隆目的基因 126

第九章 目的基因克隆的其他方法 131

第一节 mRNA差异显示技术 131

一、基本原理和方法 131

二、DDRT-PCR的特点 132

第二节 差别杂交和扣除杂交克隆的目的基因 134

一、差别杂交 134

二、扣除杂交 134

第三节 代表性差别分析技术克隆目的基因 136

一、基本原理 136

二、RDA和cDNA-RDA的特点 137

一、SSH的主要原理 139

第四节 抑制性减法杂交技术 139

二、SSH的基本过程 140

三、SSH技术的优越性 141

四、SSH的主要缺陷 142

第十章 重组体的筛选与鉴定 143

第一节 重组DNA导入受体细胞 143

一、自然条件下的转化现象 143

二、受体细胞的选择 144

三、转化方法 145

四、转化率及其影响因素 147

第二节 重组体的筛选与鉴定 148

一、根据遗传表型的筛选方法 148

二、依赖重组子结构特征的筛选法 151

第一节 原核生物基因表达的特点 154

第十一章 外源基因在原核细胞中的表达 154

第二节 大肠杆菌表达系统 155

一、大肠杆菌表达载体的表达元件 155

二、大肠杆菌表达载体的选用 159

三、重组DNA表达载体的构建和表达 162

四、提高外源基因表达水平的措施 164

五、包涵体 165

第三节 芽孢杆菌表达系统 166

一、芽孢杆菌基因表达的特点 166

二、芽孢杆菌表达系统 167

三、存在的问题 169

第四节 链霉菌基因表达系统 169

一、链霉菌的生物学特征 170

二、链霉菌基因表达的特点 170

三、链霉菌基因表达系统 172

四、影响链霉菌中基因表达的因素 174

五、链霉菌作为表达系统的优缺点及发展趋势 175

第十二章 外源基因在真核细胞中的表达 177

第一节 酵母表达系统 177

一、酵母表达系统 177

二、酵母表达系统的应用 180

三、酵母表达系统新的应用方向 182

第二节 昆虫表达系统 183

一、杆状病毒表达系统 183

二、家蚕核型多角体病毒（BmNPV）表达系统 188

第三节 哺乳动物细胞表达系统 189

一、哺乳动物细胞表达系统的构成 189

三、基因的导入方法 194

二、常用的细胞表达系统 194

四、外源基因在哺乳细胞的表达和基因表达产物的检测 197

五、进展与展望 198

第十三章 基因工程菌的大规模培养 202

第一节 基因工程菌发酵的特点 202

一、发酵产物生成的代谢途径不同 202

二、基因工程菌遗传不稳定性 202

三、基因工程菌发酵的其他特点 204

第二节 基因工程菌的深层培养方式 204

一、分批培养 204

二、补料分批培养 205

三、连续培养 205

一、机械搅拌发酵罐 206

第三节 基因工程菌发酵生物反应器 206

五、固定化培养 206

四、透析培养 206

二、气升式发酵罐 208

第四节 基因工程菌的发酵条件和控制 210

第十四章 转基因动物细胞的大规模培养 214

第一节 动物细胞培养特点 214

第二节 规模培养用动物细胞的要求与特性 215

一、规模培养用动物细胞的要求 215

二、常用动物细胞的特性 216

第三节 动物细胞培养条件与培养基 217

一、动物细胞培养条件 217

二、培养基 218

第四节 动物细胞的大规模培养方法与操作方式 220

一、动物细胞的大规模培养方法 220

二、动物细胞培养的操作方式 222

第五节 动物细胞生物反应器 223

第十五章 外源基因表达产物的分离纯化与质量控制 226

第一节 分离纯化的目标和策略 226

一、产品的纯度、安全性和成本考虑 226

二、纯化策略 226

第二节 分离纯化的一般过程 227

一、细胞抽提与重组蛋白质的回收 228

二、包涵体的溶解和重组蛋白质的复性 229

三、分泌蛋白质的浓缩 229

四、柱层析分离方法 230

五、选择分离纯化方法的依据 233

六、分离纯化工艺的放大 234

一、定量分析 235

第三节 重组蛋白质的分析鉴定和质量控制 235

二、纯度分析 236

三、重组蛋白质的鉴定 237

四、基因工程药物的质量控制 238

第十六章 转基因动物 240

第一节 转基因动物的原理与方法 240

一、转基因动物的原理 240

二、制备转基因动物的方法 240

三、各种转基因动物研究现状 244

四、转基因动物的应用 245

五、转基因动物研究存在的问题 247

附录 基因工程安全管理办法 249

主要参考文献 253

一些有用的网址 253