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第一章 概论 1

一、基因工程的概念与基本步骤 1

二、基因工程技术的发展历程 2

三、基因工程的研究内容 5

第二章 基因与基因表达调控 7

第一节 基因的结构与功能 7

一、基因的分子基础 7

二、结构基因的基本结构 8

三、原核生物基因结构与调控模式 8

四、真核生物基因结构与调控模式 9

五、特殊结构与功能的基因 11

第二节 基因组的结构与功能 13

一、病毒基因组的结构与功能特点 13

二、原核生物基因组的结构与功能特点 14

三、真核生物基因组的结构与功能特点 15

四、线粒体基因组 15

五、人类基因组 16

第三节 基因的表达与调控 17

一、基因表达调控的（基本）原理 18

二、原核生物的基因表达调控 20

三、真核生物的基因表达调控 24

本章小结 29

思考题 30

第三章 核酸的分离与分析 31

第一节 核酸的分离纯化 31

一、核酸分离提取的原则与要求 31

二、核酸提取的主要步骤 31

三、质粒DNA的分离纯化 33

四、基因组DNA的制备 35

五、RNA的提取 35

六、核酸的定量 36

第二节 核酸的凝胶电泳 37

一、琼脂糖凝胶电泳 37

二、聚丙烯酰胺凝胶电泳 38

三、凝胶电泳分离后核酸片段的回收及纯化 39

第三节 聚合酶链式反应（PCR） 40

一、PCR技术的基本原理及特点 40

二、PCR反应体系与条件优化 42

三、PCR技术拓展与应用 45

第四节 核酸分子杂交技术 47

一、核酸杂交的原理 47

二、核酸探针的制备 47

三、核酸杂交种类与方法 53

本章小结 59

思考题 59

第四章 核酸分子的酶切、连接和修饰 61

第一节 DNA分子的酶切 61

一、限制性核酸内切酶 61

二、限制性内切酶切割DNA的方法 64

三、影响限制性内切酶活性的因素 66

四、DNA酶切的应用 68

第二节 DNA分子的连接 68

一、连接酶 69

二、黏性末端DNA片段的连接 70

三、平末端DNA片段的连接 70

四、影响连接反应的因素 72

第三节 DNA分子的修饰 73

一、DNA修饰酶 73

二、T4多聚核苷酸激酶对DNA的修饰作用 74

三、碱性磷酸酶对DNA的修饰作用 75

本章小结 75

思考题 76

第五章 基因工程载体 77

第一节 质粒载体 77

一、质粒的一般生物学特性 77

二、理想质粒载体的必备条件 78

三、常用的质粒载体 79

第二节 噬菌体载体 82

一、噬菌体载体的生物学特性 82

二、λ噬菌体载体 83

第三节 其他载体 88

一、酵母载体 89

二、人工染色体载体 91

第四节 表达载体 94

一、原核表达载体 94

二、真核表达载体 95

本章小结 100

思考题 101

第六章 目的基因克隆 102

第一节 PCR扩增法获得目的基因 102

一、RT-PCR法 102

二、其他PCR法 104

第二节 基因的合成 109

一、DNA合成的原理 109

二、人工合成基因 110

第三节 基因组DNA的克隆 112

一、基因组文库的构建和检测 112

二、大片断文库在环境基因组中的应用 115

第四节 cDNA文库构建及筛选 116

一、RNA提取与质量鉴定 116

二、cDNA文库构建 119

三、cDNA文库的质量评价 120

第五节 差异克隆技术 121

一、mRNA差异显示技术（DDRT-PCR） 121

二、抑制性差减杂交 123

第六节 DNA诱变 124

一、定点突变 125

二、随机突变 128

第七节 转化、筛选与鉴定 129

一、重组DNA导入受体细胞 129

二、重组子的筛选与鉴定 133

三、DNA序列测定 136

本章小结 139

思考题 140

第七章 原核细胞基因工程 141

第一节 原核表达体系 141

一、宿主菌 141

二、原核表达载体 143

三、密码子偏好 148

四、质粒拷贝数 149

第二节 原核表达策略 149

一、包含体型表达 149

二、分泌型表达 150

三、融合型表达 150

四、其他表达 151

第三节 基因工程菌的大规模培养 152

一、基因工程菌发酵的特点 152

二、基因工程菌的深层培养方式 153

三、相关发酵的反应器 155

第四节 原核表达产物的分离纯化 156

一、分离纯化的目标与策略 156

二、分离纯化的一般过程 158

三、包含体的溶解和重组蛋白的复性 160

四、分泌蛋白质的浓缩 161

第五节 基因工程菌不稳定性及对策 162

一、基因工程菌不稳定性产生的原因 162

二、改善基因工程菌不稳定性的方法 163

第六节 原核表达应用举例 165

本章小结 166

思考题 166

第八章 酵母基因工程 168

第一节 酵母基因工程表达体系 168

一、酵母基因表达宿主系统 168

二、酵母表达载体 171

三、转化方法 173

第二节 常见酵母基因表达系统 174

一、酿酒酵母表达系统 174

二、毕赤酵母表达系统 176

第三节 影响外源基因表达的因素 179

一、转录水平控制 179

二、表达载体的拷贝数和稳定性 179

三、其他因素 180

四、酵母表达系统的新的应用方向 180

第四节 酵母基因工程应用举例 181

一、利用重组酵母生产乙肝疫苗 181

二、利用重组酵母生产人血清白蛋白 182

本章小结 183

思考题 183

第九章 动物基因工程 184

第一节 动物细胞基因工程 184

一、动物细胞表达体系 184

二、动物细胞表达载体的构建与优化 188

三、动物细胞转化方法与筛选 191

第二节 转基因动物 194

一、转基因动物概念 194

二、哺乳动物的转基因操作 194

三、外源基因的整合与表达 199

第三节 动物转基因技术的应用前景 202

一、基因功能的研究 202

二、在农业上的应用 203

三、在医学上的应用 204

本章小结 205

思考题 206

第十章 植物基因工程 207

第一节 植物基因工程中的转基因受体 207

一、高等植物的遗传学特性 207

二、愈伤组织受体系统 208

三、原生质体 209

四、种质受体系统 209

五、胚状体受体系统 210

六、直接分化芽受体系统 210

第二节 植物基因工程载体 210

一、植物基因工程载体的种类和特性 210

二、植物基因工程载体的构建 211

第三节 高等植物基因的表达系统 215

一、外源基因的四环素诱导系统 215

二、外源基因的乙醇诱导系统 216

三、外源基因的类固醇诱导系统 217

第四节 植物转基因方法 218

一、根癌农杆菌介导法 218

二、基因枪法 220

三、花粉管通道法 222

四、其他转基因方法 223

第五节 转基因植物筛选与鉴定 225

一、生物学筛选 225

二、标记基因的表达检测 225

三、目的基因及其表达的分子鉴定 227

第六节 植物基因工程应用举例 228

一、基因工程生产转基因黄金水稻 228

二、抗虫害的转基因植物 228

三、抗除草剂植物的育种 229

本章小结 229

思考题 230

第十一章 基因工程相关新技术 231

第一节 生物信息学 231

一、生物信息学概述 231

二、生物信息学数据库 231

三、生物信息的检索及策略 232

四、序列比对分析 232

五、核酸序列分析 234

六、蛋白质结构分析 236

第二节 芯片技术 238

一、基因芯片的原理 238

二、基因芯片的种类 238

三、基因芯片制作技术的基本步骤 240

四、基因芯片技术的应用 241

第三节 蛋白质组学与酵母双杂交 242

一、蛋白质组学 242

二、酵母双杂交 245

本章小结 247

思考题 247

第十二章 重组DNA技术的应用 248

第一节 DNA与疾病诊断 248

一、基因诊断的含义 248

二、基因诊断的原理及特点 249

三、基因诊断的方法 249

四、基因诊断的应用 252

五、问题及展望 254

第二节 疾病的基因治疗 254

一、基因治疗的概念及内容 255

二、基因治疗的分子机制 255

三、载体系统 256

四、基因治疗的策略与方法 256

五、疾病的基因治疗示例 257

六、问题及展望 259

第三节 传染病的防治 259

一、新发和再发传染病的特征 260

二、传染病防治的新策略及研究内容 260

三、基因工程疫苗 261

四、基因工程抗体 264

五、DNA重组技术在传染病防治中应用的前景与展望 264

第四节 蛋白质工程 265

一、蛋白质工程的概念与研究内容 265

二、蛋白质工程分子设计的理性策略 266

三、蛋白质定向改造的方法 266

四、蛋白质工程的应用 266

五、蛋白质工程前景与展望 268

第五节 途径工程 268

一、途径工程的基本概念 268

二、途径工程的基本原理 269

三、途径工程的基本过程 269

四、途径工程的研究内容 270

五、途径工程前景及展望 272

本章小结 272

思考题 272

第十三章 基因工程产品的管理、专利及安全性 273

第一节 实验室管理要求 273

一、实验室生物安全管理的概念和依据 273

二、实验室生物安全管理的硬件要求 274

三、一般实验室的基本生物安全规程 275

第二节 基因工程产品的释放、管理与要求 275

一、基因工程产品的释放 275

二、基因工程产品的管理 277

三、基因工程产品的管理要求与具体措施 278

第三节 专利管理 280

一、基因工程产品的专利保护的必要性 280

二、基因工程产品专利保护的争议 281

三、对基因产品实现专利保护的条件——三性要求 283

本章小结 284

思考题 284

索引 285

参考文献 288