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目录 1

绪论 1

0.1 基因工程的诞生及其发展史 2

0.1.1 基因工程产生的基础 2

0.1.2 基因工程的诞生 3

0.1.3 基因工程的快速发展 4

0.2 基因工程的研究内容及其应用 5

0.2.1 基因工程的研究内容 5

0.2.2 基因工程的应用 6

0.3 基因工程的安全性 10

0.3.1 基因工程早期的安全性争论 10

0.3.2 基因工程的安全性问题 11

0.3.3 基因工程技术应用的安全管理 12

思考题 13

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附 基因工程安全管理办法 14

第1章 基因工程的基础知识与基本技术 17

1.1 基因工程的基础知识 17

1.1.1 基因的结构特点 17

1.1.2 从DNA到蛋白质 21

1.1.3 基因研究进展 27

1.2 基因工程的基本技术 29

1.2.1 电泳技术 29

1.2.2 PCR技术 31

1.2.3 分子杂交 33

1.2.4 DNA序列分析 36

1.2.5 基因突变技术 37

思考题 40

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第2章 基因操作的工具酶 41

2.1 限制性核酸内切酶 41

2.1.1 寄主控制的限制与修饰作用 42

2.1.2 限制性核酸内切酶的分类与命名 43

2.1.3 Ⅱ型限制酶的特性与DNA的切割 45

2.1.4 影响限制性核酸内切酶活性的因素 49

2.2.2 连接酶对DNA分子的连接作用 50

2.2 DNA连接酶类 50

2.2.1 DNA连接酶 50

2.2.3 影响连接反应的因素 52

2.3 DNA聚合酶类 52

2.3.1 大肠埃细菌DNA聚合酶Ⅰ 52

2.3.2 Klenow聚合酶 53

2.3.3 T4DNA聚合酶 54

2.3.4 T7DNA聚合酶 54

2.3.5 Taq DNA聚合酶 54

2.3.6 逆转录酶 55

2.4 修饰酶类 55

2.4.2 碱性磷酸酶 56

2.4.1 S1核酸酶 56

2.4.3 T4多核苷酸激酶 57

2.4.4 末端脱氧核苷酸转移酶 57

思考题 58

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第3章 基因克隆的载体 59

3.1 质粒载体 60

3.1.1 质粒的生物学特性 60

3.1.2 理想质粒载体构建的基本原理和方法 63

3.1.3 大肠埃细菌的几种克隆载体的构建 69

3.2.1 噬菌体的生物学特性 77

3.2 噬菌体载体 77

3.2.2 λ噬菌体载体的构建 78

3.2.3 λ噬菌体载体的类型 82

3.3 柯斯质粒载体 85

3.3.1 柯斯质粒载体的组成 85

3.3.2 柯斯质粒载体的特性 85

3.3.3 使用柯斯质粒克隆载体的基本程序 86

3.4 单链DNA噬菌体（M13噬菌体）克隆载体 87

3.4.1 M13噬菌体的生物学特性 87

3.4.2 构建M13噬菌体克隆载体的策略和途径 88

3.4.3 M13克隆载体的应用 89

3.5.2 pUC118和pUC119噬菌粒载体 90

3.5.1 噬菌粒载体的概念 90

3.5 噬菌粒载体 90

3.6 人工染色体克隆载体 94

3.6.1 人工染色体克隆载体的含义和特点 94

3.6.2 酵母人工染色体克隆载体的构建 94

3.6.3 细菌人工染色体的构建 95

3.6.4 哺乳动物人工染色体 96

3.6.5 人工染色体克隆载体的应用 97

思考题 98

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4.1 基因克隆方案 99

4.1.1 含目的基因的DNA片段获得 99

第4章 DNA分子克隆 99

4.1.2 载体与目的DNA片段的体外重组 100

4.1.3 重组DNA分子导入宿主细胞 100

4.1.4 重组子的筛选 100

4.2 重组体的构建 102

4.2.1 黏末端连接 102

4.2.2 平末端连接 103

4.2.3 修饰黏末端连接 104

4.2.4 连接条件的优化 108

4.2.5 重组体构建的修饰 108

4.3 重组体导入宿主细胞 109

4.3.1 重组DNA分子的转化或转染 109

4.3.2 重组体的体外包装及λ噬菌体的转导 110

4.3.3 直接转化技术 111

4.4 重组体克隆的筛选与鉴定 112

4.4.1 表型特征筛选（遗传检测法） 113

4.4.2 菌落（噬菌斑）原位杂交筛选 120

4.4.3 免疫学方法筛选 124

4.4.4 结构分析筛选 127

4.4.5 转译筛选 129

思考题 131

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5.1.1 亚磷酸三酯法 132

5.1 化学合成法获得目的基因 132

第5章 目的基因的获取 132

5.1.2 基因的组装 133

5.2 PCR技术获取目的基因 134

5.2.1 反转录PCR 134

5.2.2 依据基因部分序列信息获得基因全长序列 136

5.3 筛选基因文库获取目的基因 139

5.3.1 基因文库的构建 139

5.3.2 cDNA文库的构建 141

5.3.3 筛选基因文库获取目的基因 143

5.4.1 转座子标签法的基本原理 144

5.4.2 转座子标签法的应用 144

5.4 转座子标签法获得目的基因 144

5.5 图位克隆获得目的基因 145

5.5.1 染色体步移 146

5.5.2 染色体登陆 146

5.6 mRNA差别显示技术获得差异表达的基因 147

5.6.1 mRNA差别显示技术原理 147

5.6.2 mRNA差别显示技术的应用分析 147

5.7 酵母双杂交系统分离目的基因 147

5.7.1 酵母双杂交技术的基本原理 147

5.7.2 酵母双杂交系统的组成成分 149

5.8.1 利用EST数据库发现新基因 150

5.8.2 通过蛋白家族的保守性分离目的基因 150

5.8 生物信息技术分离和鉴定目的基因 150

5.7.3 酵母双杂交技术的实验程序 150

5.9 获取目的基因方法的选择策略 151

思考题 152

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第6章 克隆基因的表达 153

6.1 克隆基因表达的基本规律 154

6.1.1 克隆基因表达的过程 154

6.1.2 克隆基因表达的调控元件 156

6.2 克隆基因的表达系统 161

6.2.1 大肠埃细菌表达系统 161

6.2.2 酵母表达系统 165

6.3.1 影响克隆基因表达的因素 169

6.3 克隆基因高效表达的策略 169

6.3.2 大肠埃细菌高效表达外源基因的策略 171

6.3.3 克隆基因表达产物的利用 174

思考题 176

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第7章 基因工程相关技术 178

7.1 基因信息分析技术 178

7.1.1 核酸序列的检索 178

7.1.2 核酸序列的基本分析 180

7.1.3 基因的电子表达谱分析 183

7.1.4 核酸序列的电子基因定位分析 185

7.1.5 基于核酸序列比对分析的功能预测 186

7.1.6 cDNA序列的开放读码框分析 188

7.1.7 引物设计 188

7.2 基因芯片技术 190

7.2.1 基因芯片的技术原理 191

7.2.2 基因芯片的制备 191

7.2.3 靶序列的标记和杂交 195

7.2.4 基因芯片的应用 196

思考题 198

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第8章 转基因生物技术简介 199

8.1.1 植物基因转化系统 200

8.1 转基因植物技术 200

8.1.2 转基因植物的筛选与检测 204

8.1.3 植物基因工程表达载体的改进和优化 205

8.1.4 植物基因工程应用 206

8.2 转基因动物技术 210

8.2.1 培育转基因动物的基本操作过程 210

8.2.2 外源基因导入动物细胞的方法 211

8.2.3 转基因动物的研究成果及应用 217

8.3 杆状病毒与昆虫细胞表达系统 224

8.3.1 杆状病毒的分子生物学特性 224

8.3.2 杆状病毒表达系统的优点 226

8.3.3 杆状病毒载体 226

8.3.5 利用虫体生产重组蛋白 229

8.3.4 昆虫培养细胞表达系统在外源蛋白生产上的应用 229

8.4 蓝藻基因工程 230

8.4.1 蓝藻基因工程的概况 230

8.4.2 蓝藻基因工程的载体构建 231

8.4.3 蓝藻遗传转化 233

8.4.4 用作外源基因表达的宿主蓝藻 233

8.4.5 基因筛选与检测 234

8.4.6 蓝藻基因工程的应用 234

思考题 235

推荐参考书 235

参考文献 236

英文专业名词索引 237