基因工程PDF电子书下载

上篇　理论部分 3

1 绪论 3

1.1　基因工程发展简史 3

1.1.1　基因工程的理论基础 5

1.1.2　基因工程的技术源泉 5

1.2　基因工程的研究内容 6

1.2.1 基因工程的概念 6

1.2.2　基因工程的研究内容 7

1.2.3　基因工程的基本流程 8

1.3　基因工程的应用 9

1.3.1　基因工程在工业领域的应用 9

1.3.2　基因工程与农业 9

1.3.3　基因工程在医药领域中的应用 10

2　基因工程的分子生物学基础 13

2.1 核酸的结构与功能 13

2.1.1　遗传物质与DNA 14

2.1.2 DNA的结构与功能 16

2.1.3 RNA的结构与功能 21

2.1.4　核酸的理化性质及其应用 23

2.2　基因与基因组 24

2.2.1　基因及其结构 25

2.2.2　基因组 28

2.3 中心法则与基因表达调控 33

2.3.1 中心法则与生物信息的传递 33

2.3.2　基因的表达与调控 37

2.4 自然界的基因转移和重组 45

2.4.1 接合作用 45

2.4.2　转化及转导 46

2.4.3　转座 46

2.4.4　基因重组 47

3　基因工程工具酶 49

3.1 限制性核酸内切酶 49

3.1.1　细菌的限制-修饰系统 50

3.1.3 限制性内切酶的分类 51

3.1.2　限制性内切酶的命名 51

3.1.4 限制性内切酶的识别序列的特征 52

3.1.5　限制性内切酶的切割方式 52

3.1.6　同裂酶和同尾酶 54

3.1.7　限制性内切酶识别序列出现的几率及酶切片段的估算 54

3.1.8　影响限制性内切酶活性的因素 54

3.2 DNA连接酶 56

3.2.1　作用机制及特点 56

3.2.2 DNA连接酶的分类 56

3.3 DNA聚合酶 57

3.3.1 DNA聚合酶I 57

3.3.2 Klenow片段 58

3.3.3 T4 DNA聚合酶 58

3.3.5　反转录酶 59

3.3.6　Taq DNA聚合酶 59

3.3.4 T7 DNA聚合酶 59

3.4　其他DNA修饰酶 60

3.4.1　碱性磷酸酶 60

3.4.2　核酸酶（核酸外切酶） 60

3.4.3 S1核酸酶 60

3.4.4 DNA酶（DNase） 60

3.4.5 RNA酶（RNase） 60

3.4.7　末端脱氧核苷酸转移酶 61

3.4.6 T4多聚核苷酸激酶 61

3.5　核酸探针的标记 62

3.5.1 探针 62

3.5.2　核酸探针标记物的选择 63

3.5.3　探针的标记策略 63

4　基因操作的主要技术 65

4.1 核酸的提取与纯化 65

4.1.1　碱裂解法抽提质粒DNA 67

4.1.2　密度梯度离心法提取质粒DNA 67

4.1.3 mRNA的分离与纯化 68

4.2 DNA的凝胶电泳 69

4.2.1 电泳的基本原理 69

4.2.2　琼脂糖凝胶电泳 70

4.2.3　脉冲场电泳 71

4.3　分子杂交技术 72

4.3.1 Southern印迹杂交 74

4.3.2 Northern印迹杂交 74

4.3.3 Western印迹杂交 74

4.4　基因扩增技术 75

4.4.1 聚合酶链式反应（PCR） 75

4.4.2 NASBA技术 81

4.5 DNA测序技术 82

4.5.1 Sanger双脱氧链终止法 83

4.5.2 Maxam-Gilbert化学修饰法 84

4.5.3 DNA序列分析自动化 84

4.5.4 DNA杂交测序法 85

4.6　基因文库构建 86

4.6.1　基因文库技术 86

4.6.2　基因文库构建 87

4.7 DNA与蛋白质相互作用研究策略 89

4.7.1　凝胶阻滞试验 90

4.7.2 DNase I足迹法 90

4.8　蛋白质与蛋白质相互作用研究策略 91

4.8.1　酵母双杂交技术 92

4.8.2　噬菌体表面呈现技术 93

4.8.3　分离的泛素系统 94

4.8.4　λ分子对接计算机模拟法 95

5　基因工程载体 96

5.1　质粒载体 96

5.1.1　与构建克隆载体相关的质粒的性质 96

5.1.2　构建质粒克隆载体的基本策略 97

5.1.3　质粒克隆载体的构建 98

5.2.1　λ噬菌体克隆载体 101

5.2　λ噬菌体载体 101

5.2.2 cosmid克隆载体 105

5.2.3 M13噬菌体克隆载体 108

5.3 大分子DNA克隆载体 110

5.3.1　细菌人工染色体 110

5.3.2　酵母人工染色体 110

5.4　病毒载体 112

5.4.1 CaMV克隆载体 112

5.4.2　烟草花叶（TMV）克隆载体 113

5.4.3 SV40克隆载体 114

5.4.4　反转录病毒克隆载体 115

5.4.5　痘苗病毒克隆载体 117

5.5　基因打靶载体 117

6 目的基因的分离与克隆 120

6.1 目的基因的化学合成 121

6.2　通过PCR相关技术获取目的基因 124

6.2.1 目的基因的直接克隆 125

6.2.2 目的基因的间接克隆 127

6.3　通过建立基因文库分离目的基因 130

6.4　基因的图位克隆 133

6.4.1　染色体步移法 133

6.4.2　染色体登陆 134

6.5　转座子标签法克隆目的基因 135

6.6 mRNA差异显示表达分析法克隆特异性表达基因 136

6.7　基于EST序列的电子克隆 138

6.8 从靶蛋白入手分离编码该蛋白的基因 140

7　基因的体外重组和转化 141

7.1 DNA片段的体外连接 141

7.1.1　黏性末端的连接 141

7.1.2　平齐末端的连接 146

7.1.3 PCR产物的连接 150

7.1.4 DNA体外连接应注意的事项 152

7.2　重组体导入细胞 153

7.2.1 感受态细胞的制备 153

7.2.2　重组DNA分子的转化与农杆菌介导转化法 155

7.4　重组克隆载体导入哺乳动物细胞的转染 156

7.3　重组λ噬菌体DNA的体外包装与转导 156

8　重组体的筛选和鉴定 159

8.1　遗传学检测法 159

8.1.1 利用载体提供的表型特征筛选重组体 159

8.1.2　利用插入序列提供的表型特征筛选 164

8.2 DNA电泳检测法 165

8.2.1　酶切检测 165

8.2.2 PCR检测 166

8.3　核酸分子杂交检测 166

8.4　免疫化学类检测法 167

8.4.1　放射免疫测定法 168

8.4.2　免疫沉淀检测法 169

8.5.1　杂交抑制的转译 170

8.5.2　杂交释放的转移 170

8.5　转译筛选法 170

9　克隆基因的表达及其产物的检测 172

9.1 克隆基因在原核细胞中的表达 172

9.1.1　克隆基因在原核细胞中的表达过程 172

9.1.2　克隆基因在原核细胞中的表达调控 173

9.1.3　克隆基因的原核表达系统 175

9.2　克隆基因在真核细胞中的表达 180

9.2.1 克隆基因在真核细胞中的表达过程 180

9.2.2　克隆基因在真核细胞中的表达调控 181

9.2.3　克隆基因的真核表达系统 183

9.3　克隆基因表达产物的检测 186

9.3.1 外源基因转录产物的检测 186

9.3.2　外源基因翻译产物的检测 186

10　基因工程安全与规范 189

10.1　转基因技术的成就与风险 189

10.1.2　星联玉米事件 190

10.1.3 内布拉斯加州大豆事件 190

10.1.1 普兹塔依（Pusztai）事件（又称转基因马铃薯事件） 190

10.1.4　巴西坚果事件 191

10.2　转基因生物与食品安全 191

10.3　转基因生物与环境安全 192

10.4　转基因生物技术存在争议的若干问题 195

10.4.1　食品安全争议 195

10.4.2　营养富集争议 195

10.4.3　药食关系争议 195

10.4.4　生态影响争议 196

10.4.5　基因污染争议 196

10.4.6　全球监管争议 196

10.4.7　机遇泡沫争议 197

10.5　基因工程的安全管理 197

10.5.1　基因工程研究实验室的安全管理准则 197

10.5.2　基因工程产品的法规 198

11.1　转基因动物技术的发展 201

1 1 转基因动物技术 201

下篇　应用部分 201

11.2　转基因动物技术的研究现况 202

11.2.1　显微注射法 203

11.2.2　逆转录病毒载体法 205

11.2.3　胚胎干细胞（ES）法 207

11.2.4　精子载体法（SMGT） 207

11.2.5　利用体细胞核移植制备转基因动物 211

11.2.6　体细胞的基因打靶与NT制备转基因动物技术 214

11.2.7 YAC和BAC的转基因技术 216

11.3　转基因动物技术的主要用途 219

11.3.1　利用转基因动物建立人类疾病和药物筛选模型 219

11.3.2　研究基因的功能和作用 220

11.3.3　转基因动物在病毒研究方面的应用 222

11.3.4　利用转基因技术改良动物品种和生产性能 222

11.3.5　利用转基因动物生产人用器官移植的异体供体 223

11.3.6　利用转基因动物生产人药用蛋白和营养保健蛋白 224

11.3.7　利用转基因动物技术生产人抗体 226

11.4.1　转基因技术与其他生物新技术结合 227

11.4　存在问题和发展前景 227

11.4.2　新的转基因技术展望 228

11.4.3　转基因动物生物反应器的展望 229

11.4.4　转基因家畜的前景 230

11.5　结语 231

12　转基因植物 233

12.1 概述 233

12.1.1　植物基因工程的研究内容 233

12.1.2　植物基因工程的发展现状和前景 234

12.1.3　转基因植物的安全问题 236

12.2　植物目的基因的转化 238

12.2.1 植物基因工程的载体和受体 238

12.2.2　根癌农杆菌Ti质粒载体介导的转化系统 240

12.2.3　植物病毒载体介导的转染系统 246

12.2.4　基因枪转化系统 249

12.2.5　植物遗传转化的其他方法 251

12.3.1 概述 253

12.3　转基因植物的检测与鉴定 253

12.3.2　植物基因工程中常用的报告基因 254

12.3.3　转基因植物的检测 256

12.4　转基因技术在植物中的应用 259

12.4.1　利用转基因植物生产重组异源蛋白 259

12.4.2　转基因技术在植物品种改良中的应用 259

13　基因工程药物 264

13.1 基因工程药物发展概况 264

13.1.1　基因工程药物发展简史 264

13.1.2　基因工程药物现状 265

13.1.3　我国基因工程药物的发展 265

13.1.4　基因工程制药的特点 265

13.2　基因工程药物 266

13.2.1　基因工程激素类药物 266

13.2.2　基因工程细胞因子类药物 269

13.2.3　基因工程抗体 272

13.2.4　基因工程受体 273

13.2.5　基因工程疫苗 274

14　基因芯片 276

14.1 基因芯片的基本概念、分类、工作原理和流程 277

14.1.1　基因芯片定义 277

14.1.2　基因芯片分类及特点 277

14.1.3　工作原理 278

14.2　基因芯片的制作 279

14.2.1　芯片的设计 279

14.2.2　片基处理 280

14.2.3　探针合成 280

14.2.4　点样后处理 282

14.3　芯片实验的主要步骤 283

14.4　芯片实验结果评估 285

14.5　基因芯片的生物信息学分析和数据采掘 286

14.5.1 概述 286

14.5.2　生物信息学数据库分类 287

14.5.3　基于基因芯片的数据分析 288

14.6　基因芯片应用 292

14.7 MIAME规则 294

14.8　芯片行业介绍 295

14.9　基因芯片相关网站介绍 297

15　人类基因组计划 298

15.1 DNA测序 298

15.1.1　完成DNA测序的研究机构 298

15.1.3 DNA测序与拼装 299

15.1.2 DNA测序的原理 299

15.1.4 DNA序列的解读 301

15.2　后基因组时代 301

15.2.1　疾病诊断和预测 302

15.2.2　疾病的基因干预和治疗 304

15.2.3　药理基因组学 305

15.2.4　遗传顾问 306

附录A　基因工程研究人员软件解决方案 307

参考文献 309