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第1章　基因工程概述 1

1.1 基因工程的概念与基本流程 1

1.1.1 基因工程的概念 1

1.1.2　基因工程的基本流程 1

1.2　基因工程的发展简史 3

1.2.1 基因工程诞生的背景 3

1.2.2 基因工程的诞生 4

1.2.3　基因工程的发展 4

1.3 基因工程的研究意义和应用 5

1.3.1 基因工程在功能基因组学研究中的应用 5

1.3.2 基因工程在工业领域的应用 6

1.3.3 基因工程在农业领域的应用 7

1.3.4 基因工程在医药领域的应用 9

1.4　趣味讨论：基因工程与克隆人的争论 10

本章小结 13

复习题 13

第2章　基因工程的工具酶与载体 14

2.1 工具酶 14

2.1.1 限制性核酸内切酶 14

2.1.2　DNA连接酶 18

2.1.3　DNA聚合酶类 21

2.1.4　碱性磷酸酶 22

2.1.5 末端脱氧核苷酸转移酶 23

2.1.6　其他工具酶 23

2.2 克隆载体 24

2.2.1 质粒载体 24

2.2.2　噬菌体载体 29

2.2.3 黏粒载体 32

2.2.4　人工微小染色体 33

2.3 表达载体 34

2.3.1　原核表达载体 34

2.3.2　真核表达载体 43

2.4 实例分析：一个表达双色荧光的转基因斑马鱼载体的构建 47

本章小结 50

复习题 50

第3章 目的基因的制备与鉴定 52

3.1 从基因文库获取目的基因 53

3.1.1 基因组文库的构建与筛选 53

3.1.2 cDNA基因文库的构建与筛选 56

3.2 从GENBANK基因组数据库获取目的基因 65

3.2.1　基因组数据库 66

3.2.2　计算机克隆目的基因 67

3.3 PCR获取与扩增目的基因 69

3.3.1 常规PCR 70

3.3.2 反向PCR 75

3.3.3 反转录PCR 76

3.3.4　实时荧光定量PCR 77

3.3.5 RACE-PCR 80

3.3.6 多重PCR 81

3.3.7 原位PCR 84

3.4 通过蛋白质工程改建目的基因 85

3.4.1 蛋白质工程的概念 85

3.4.2 蛋白质工程的定点突变技术 86

3.4.3 蛋白质工程的定向进化技术 88

3.5 目的基因的鉴定 90

3.5.1 目的基因导入受体细胞的方法 90

3.5.2 遗传表型检测法 91

3.5.3 酶切电泳检测法 96

3.5.4　核酸分子杂交 98

3.5.5 PCR扩增鉴定筛选 105

3.5.6　DNA序列测定 105

3.6 实例分析：一个人类新基因hhole的克隆与分析 109

3.6.1 人类新基因hhole的克隆 109

3.6.2 人类新基因hhole的生物信息学分析 113

本章小结 117

复习题 117

第4章　基因工程在基因功能研究中的应用 118

4.1 基因的表达谱研究技术 118

4.1.1 胚胎原位杂交技术 119

4.1.2　胚胎抗体染色技术 123

4.1.3 基因芯片技术 127

4.1.4　蛋白质组学技术 131

4.2 基因的突变研究技术 134

4.2.1 化学诱变 134

4.2.2 转座子全基因组诱变 135

4.3 基因敲除与基因敲减技术 138

4.3.1　基因敲除技术 138

4.3.2　RNA干扰技术 145

4.3.3　Morpholino干扰技术 149

4.4　基因过表达与异位表达技术 151

4.4.1 GAL4-UAS系统的构建 151

4.4.2 GAL4/UAS定时开启系统 152

4.5 基因的相互作用研究技术 153

4.5.1　凝胶迁移率阻滞技术 154

4.5.2 染色质免疫沉淀技术 155

4.5.3 酵母双杂交技术 155

4.5.4 免疫共沉淀技术 157

4.6 实例分析：HDAC1基因在小鼠心脏发育中的功能研究 159

本章小结 164

复习题 165

第5章　转基因植物 166

5.1　植物的转基因技术 166

5.1.1 目的基因的克隆 166

5.1.2　植物表达载体的选择 167

5.1.3　植物转化受体系统 167

5.1.4 外源基因导入植物的方法 168

5.2 转基因植物的筛选与检测 173

5.2.1　报告基因 174

5.2.2　分子生物学检测方法 176

5.3 转基因植物研究和生产现状 177

5.3.1 抗除草剂转基因作物 177

5.3.2 抗虫转基因作物 178

5.3.3 提高作物产量和品质的转基因作物 180

5.3.4　其他转基因作物 181

5.3.5　植物生物反应器 183

5.4 转基因植物的安全性 185

5.4.1 转基因安全性的由来 185

5.4.2 转基因安全性的争论 186

本章小结 190

复习题 191

第6章　转基因动物 192

6.1 动物的转基因技术 193

6.1.1 显微注射法 193

6.1.2　逆转录病毒法 199

6.1.3 胚胎干细胞法 201

6.1.4　体细胞核移植法 203

6.2 转基因动物的筛选与检测 207

6.2.1　报告基因 207

6.2.2　分子生物学检测方法 208

6.2.3 转基因动物整体表型的观察 210

6.3 转基因动物的现状与应用 210

6.3.1 转基因动物的现状 210

6.3.2 转基因动物在基因功能研究中的应用 210

6.3.3 转基因技术在动物育种中的应用 211

6.3.4 转基因动物在医学研究中的应用 212

6.3.5 动物生物反应器 213

本章小结 215

复习题 215

第7章　基因治疗 217

7.1 基因治疗的概念与策略 217

7.1.1 基因治疗的途径与策略 217

7.1.2 基因治疗的基本程序 218

7.1.3 基因治疗的现状与问题 220

7.2　基因治疗的载体 222

7.2.1　逆转录病毒载体 223

7.2.2　腺病毒载体 225

7.2.3　腺伴随病毒载体 227

7.2.4　单纯疱疹病毒载体 228

7.2.5 非病毒载体 229

7.3 重要疾病的基因治疗 230

7.3.1 遗传病的基因治疗 230

7.3.2 肿瘤的基因治疗 235

7.3.3 艾滋病的基因治疗 242

本章小结 246

复习题 246

第8章　基因工程药物 247

8.1 基因工程药物的发展概况 247

8.1.1 基因工程药物的发展简史与现状 247

8.1.2 基因工程药物的特点 254

8.1.3 基因工程药物的研发过程 255

8.2 基因工程制药的下游技术 256

8.2.1 基因工程菌的规模化培养 256

8.2.2 基因工程菌细胞的破碎 258

8.2.3 基因重组蛋白的分离与纯化 259

8.3 几种重要基因工程药物的研发概况 262

8.3.1 基因工程激素类药物 262

8.3.2 基因工程细胞因子类药物 265

8.3.3　基因工程抗体 270

8.3.4　基因工程疫苗 275

本章小结 281

复习题 281

参考文献 282