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第一篇 细胞工程基础 3

第1章 细胞工程简介 3

1.1细胞工程／ 4

1.2细胞工程的发展历史／ 5

1.2.1探索期／ 5

1.2.2诞生期／ 6

1.2.3快速发展期／ 7

1.3细胞工程的应用／ 8

1.3.1动植物快速繁殖／ 8

1.3.2新品种培育／ 8

1.3.3细胞工程生物制品／ 8

1.3.4细胞疗法与组织修复／ 9

第2章 细胞工程理论基础 11

2.1细胞组成／ 12

2.1.1细胞的分子组成／ 12

2.1.2细胞的结构组成／ 15

2.2细胞周期与细胞分裂／ 23

2.2.1细胞周期／ 23

2.2.2细胞分裂方式／ 24

2.2.3细胞分裂的影响因素／ 27

2.2.4细胞衰老与细胞死亡／ 27

2.3细胞识别与细胞通讯／ 28

2.4细胞分化／ 29

2.4.1细胞全能性／ 29

2.4.2细胞分化／ 29

2.4.3细胞脱分化／ 30

2.4.4细胞再分化／ 30

2.4.5组织与器官／ 30

2.5生殖与发育／ 31

2.5.1植物有性生殖／ 31

2.5.2动物有性生殖／ 32

第3章 细胞工程基本技术 38

3.1实验室条件／ 39

3.1.1实验室基本组成／ 39

3.1.2实验用品及主要设备／ 39

3.2无菌技术／ 40

3.2.1培养用品清洗／ 40

3.2.2灭菌方法／ 41

3.2.3污染检测与控制／ 41

3.3显微技术／ 43

3.3.1光学显微镜／ 43

3.3.2电子显微镜／ 45

3.3.3显微操作术／ 46

3.4细胞观察与分析／ 47

3.4.1细胞计数与活力分析／ 47

3.4.2细胞固定与染色观察／ 48

3.4.3凋亡细胞观察／ 49

3.4.4染色体分析／ 50

3.5细胞分离／ 50

3.5.1细胞初步分离／ 50

3.5.2单个细胞的获得／ 50

3.6细胞保存与复苏／ 52

3.6.1细胞保存方法／ 52

3.6.2细胞复苏／ 54

第4章 细胞培养与代谢调控 56

4.1细胞培养／ 57

4.2细胞培养的操作方式／ 57

4.2.1分批式培养／ 57

4.2.2流加式培养／ 58

4.2.3半连续式培养／ 58

4.2.4连续式培养／ 58

4.2.5灌流式培养／ 59

4.3细胞培养动力学／ 59

4.3.1分批培养生长动力学／ 59

4.3.2分批培养基质消耗与产物生成动力学／ 61

4.4细胞代谢与调控／ 63

4.4.1代谢产物关系／ 63

4.4.2代谢工程／ 64

4.4.3逆代谢工程／ 69

第二篇 人工繁殖技术 73

第5章 植物人工繁殖 73

5.1植物人工繁殖／ 74

5.2植物组织培养／ 75

5.2.1发展历史／ 75

5.2.2培养基／ 76

5.2.3植物细胞分化与脱分化／ 79

5.2.4植物组织培养再生植株的途径／ 80

5.2.5植物组织培养的问题分析／ 83

5.3人工种子／ 85

5.3.1胚状体同步发育／ 86

5.3.2人工种皮制作／ 86

5.3.3人工胚乳配制／ 87

5.3.4包埋／ 87

5.3.5人工种子的贮存／ 87

5.3.6存在问题／ 88

5.4植物胚胎培养／ 88

5.4.1成熟胚与幼胚培养／ 88

5.4.2植物胚乳培养／ 89

5.4.3植物胚珠和子房培养／ 90

5.4.4试管受精／ 90

5.5脱毒植物培育／ 90

5.5.1植物脱毒方法／ 91

5.5.2脱毒植物鉴定／ 92

第6章 动物人工繁殖 95

6.1动物人工繁殖／ 96

6.2体外受精／ 96

6.2.1试管动物培育／ 97

6.2.2试管婴儿／ 103

6.3人工授精／ 105

6.3.1人工授精技术／ 106

6.3.2胚胎回收／ 106

6.3.3胚胎鉴定／ 107

6.4细胞核移植／ 107

6.4.1发展历程／ 108

6.4.2细胞核移植克隆动物的技术路线／ 109

6.4.3胚胎细胞核移植克隆动物／ 112

6.4.4体细胞克隆动物／ 112

6.4.5影响核移植动物成功率的因素分析／ 114

6.5胚胎分割／ 115

6.6冷冻保存技术／ 116

6.6.1胚胎冷冻保存／ 116

6.6.2精子冷冻保存／ 118

6.6.3卵母细胞冷冻保存／ 119

6.7性别控制／ 120

6.7.1哺乳动物受精前性别控制／ 120

6.7.2胚胎移植前性别控制／ 121

第三篇 新品种培育技术 127

第7章 细胞重组与细胞融合 127

7.1细胞重组与细胞融合／ 128

7.1.1核体与胞质体／ 128

7.1.2微细胞／ 128

7.1.3核体、胞质体和微细胞的装配／ 129

7.2细胞质工程／ 129

7.2.1细胞破碎／ 129

7.2.2细胞器及细胞组分分离／ 130

7.2.3细胞器转移／ 131

7.2.4胞质杂种／ 131

7.3细胞融合／ 132

7.3.1融合材料／ 133

7.3.2细胞融合方法／ 134

7.3.3动物细胞融合／ 137

7.3.4植物原生质体融合／ 137

7.3.5融合细胞筛选／ 137

7.4人造细胞／ 139

第8章 新品种培育 142

8.1原生质体变异／ 143

8.2组织培养与诱变育种／ 143

8.3体细胞杂交／ 144

8.4多倍体与单倍体／ 145

8.4.1染色体工程／ 145

8.4.2多倍体育种／ 146

8.4.3单倍体育种／ 150

8.5雌核发育／ 154

8.5.1技术方法／ 154

8.5.2雌核发育的鉴别／ 155

8.5.3单亲纯合二倍体动物培育／ 155

8.5.4雌核发育的问题／ 155

8.6植物离体受精／ 155

8.6.1离体传粉／ 155

8.6.2体外受精／ 156

8.6.3植物离体受精在新品种培育中的意义／ 156

8.7胚胎嵌合／ 157

第四篇 生物制品生产 163

第9章 植物细胞代谢产物制备 163

9.1植物细胞培养的特点／ 164

9.2植物细胞培养技术／ 164

9.2.1培养基／ 164

9.2.2植物单细胞分离与初步培养／ 164

9.2.3继代培养／ 165

9.2.4植物细胞悬浮培养／ 166

9.2.5植物细胞固定化培养／ 168

9.3植物细胞培养制备代谢产物／ 172

9.3.1细胞株筛选／ 173

9.3.2培养方法／ 175

9.3.3植物次级代谢产物的生物合成／ 177

9.3.4次级代谢产物的分离提取／ 178

9.3.5提高植物次级代谢产物产量的途径／ 179

9.4植物组织培养制备代谢产物／ 183

9.4.1细胞分化与次生代谢产物／ 183

9.4.2毛状根培养生产次级代谢产物／ 183

9.4.3冠瘿组织培养生产次级代谢产物／ 186

9.5植物细胞与组织培养途径的比较／ 186

第10章 微藻培养及应用 189

10.1微藻特点与分类／ 190

10.1.1蓝藻门／ 190

10.1.2绿藻门／ 191

10.1.3金藻门／ 191

10.1.4红藻门／ 191

10.2微藻培养／ 192

10.2.1光能自养培养／ 192

10.2.2光自养大规模培养／ 193

10.2.3微藻的异养／兼性异养／ 196

10.2.4敞开式跑道池培养系统／ 197

10.2.5光生物反应器／ 197

10.3微藻应用／ 199

10.3.1微藻生物能源／ 200

10.3.2生物活性物质制备／ 202

10.3.3水产饵料／ 202

10.3.4微藻基因工程／ 202

10.3.5其他应用／ 202

第11章 动物细胞培养生物制药 205

11.1动物细胞培养的特点／ 206

11.1.1动物细胞体外生长特点／ 206

11.1.2遗传学特征／ 207

11.2动物细胞培养条件／ 208

11.2.1培养基／ 208

11.2.2生长条件／ 211

11.2.3培养工具／ 212

11.3动物细胞培养方式／ 213

11.3.1贴壁培养／ 213

11.3.2固定化培养／ 214

11.3.3悬浮培养／ 214

11.3.4动物细胞小规模培养／ 214

11.4动物细胞原代培养／ 215

11.4.1组织块原代培养／ 215

11.4.2细胞原代培养／ 216

11.5动物细胞传代培养／ 217

11.5.1传代培养方法／ 218

11.5.2传代培养过程分析／ 219

11.6细胞系与细胞株／ 220

11.6.1分离纯化与保存／ 221

11.6.2适合工业化生产的细胞株／ 221

11.7动物细胞大规模培养／ 223

11.7.1转瓶（管）培养系统／ 223

11.7.2微载体培养／ 223

11.7.3中空纤维生物反应器培养／ 228

11.7.4大规模培养方式／ 230

11.7.5动物细胞大规模培养的问题分析／ 232

11.8动物细胞生物制药／ 235

11.8.1病毒疫苗／ 235

11.8.2干扰素／ 236

11.8.3单克隆抗体／ 238

第12章 转基因生物反应器 248

12.1转基因生物反应器／ 249

12.1.1转基因技术／ 249

12.1.2转基因生物反应器／ 249

12.2转基因动物细胞生物反应器／ 250

12.2.1转基因方法／ 251

12.2.2载体系统／ 254

12.2.3转染细胞筛选／ 255

12.2.4外源基因表达／ 256

12.3转基因动物生物反应器／ 259

12.3.1转基因方法／ 260

12.3.2转基因动物鉴定／ 263

12.3.3转基因动物生物反应器／ 263

12.3.4基因改良动物／ 265

12.3.5转基因动物存在的问题／ 266

12.4转基因植物生物反应器／ 266

12.4.1转基因方法／ 267

12.4.2转基因植物的检测／ 270

12.4.3基因改良植物／ 271

12.4.4转基因植物的安全性问题／ 273

第五篇 细胞疗法与组织修复 277

第13章 干细胞 277

13.1干细胞／ 278

13.1.1自我更新特征／ 278

13.1.2增殖特征／ 279

13.1.3分化特征／ 279

13.2胚胎干细胞／ 280

13.2.1胚胎干细胞分化潜能评价／ 280

13.2.2胚胎干细胞的鉴定／ 280

13.2.3胚胎干细胞的分离／ 282

13.2.4胚胎干细胞的体外培养／ 283

13.2.5胚胎干细胞的体外诱导分化／ 284

13.2.6存在问题／ 286

13.3成体干细胞／ 287

13.3.1神经干细胞／ 288

13.3.2造血干细胞／ 289

13.3.3间质干细胞／ 290

13.3.4问题分析／ 290

第14章 组织工程 293

14.1组织工程／ 294

14.2基本要素／ 294

14.2.1种子细胞／ 294

14.2.2支架材料／ 295

14.2.3细胞因子／ 298

14.3技术路线与方法／ 301

14.3.1细胞接种与培养／ 301

14.3.2细胞生长因子的控制释放／ 302

14.3.3组织工程生物反应器／ 302

14.4组织工程产品／ 303

14.4.1组织工程皮肤／ 303

14.4.2组织工程骨／ 304

14.4.3组织工程肌腱／ 305

14.4.4组织工程血管／ 306

14.4.5问题分析／ 306

14.4.6其他组织工程产品／ 307

参考文献／ 310

附录1 植物细胞与组织培养常用的培养基／ 312

附录2 动物细胞培养常用的培养基与BSS溶液／ 314

附录3 细胞工程大事记／ 317

附录4 重要科学家简介／ 323

附录5 细胞工程相关词汇／ 329

重要概念索引／ 343