1 生物技术总论 1
1.1 生物技术的含义 1
1.1.1 生物技术的定义 1
1.1.2 生物技术的种类及其相互关系 2
1.1.3 生物技术涉及的学科 3
1.2 生物技术发展简史 5
1.2.1 传统生物技术的产生 6
1.2.2 现代生物技术的发展 6
1.3 生物技术对经济社会发展的影响 6
1.3.1 改善农业生产，解决食品短缺 7
1.3.2 提高生命质量，延长人类寿命 9
1.3.3 解决能源危机，治理环境污染 11
1.3.4 制造工业原料，生产贵重金属 12
1.3.5 生物技术的安全及其对伦理、道德、法律的影响 13
复习思考题 14
主要参考文献 14
2 基因工程 15
2.1 基因工程概况 15
2.1.1 基因工程的含义 15
2.1.2 基因工程研究的理论依据 15
2.1.3 基因工程操作的基本技术路线 16
2.1.4 基因工程研究最突出的优点 16
2.2 DNA重组 16
2.2.1 DNA的一般性质 17
2.2.2 获得目的DNA片段的主要途径 21
2.2.3 DNA片段的连接 25
2.3 基因克隆载体 27
2.3.1 质粒载体 28
2.3.2 病毒（噬菌体）克隆载体 30
2.3.3 人工染色体载体——大DNA片段克隆载体 33
2.3.4 体内同源重组整合载体（系统） 35
2.4 目的基因的获得 37
2.4.1 目的基因的来源 37
2.4.2 分离目的基因的途径 38
2.5 目的基因导入受体细胞 42
2.5.1 受体细胞 42
2.5.2 重组DNA分子导入受体细胞 43
2.5.3 克隆子的筛选 45
2.6 重组子的鉴定 47
2.6.1 根据重组DNA分子特征鉴定重组子 47
2.6.2 根据目的基因转录产物mRNA鉴定重组子 50
2.6.3 根据目的基因翻译产物蛋白质（酶）、多肽鉴定重组子 50
2.7 基因工程的应用和安全性问题 51
2.7.1 基因工程的应用 51
2.7.2 基因工程的安全性问题 51
复习思考题 52
主要参考文献 53
3 细胞工程 54
3.1 细胞工程的基础知识与基本技术 54
3.1.1 基础知识 54
3.1.2 基本操作 54
3.2 植物细胞工程 55
3.2.1 植物组织培养 55
3.2.2 植物细胞培养和次生代谢物的生产 58
3.2.3 植物细胞原生质体制备与融合 60
3.2.4 单倍体植物的诱发与利用 64
3.2.5 人工种子的研制 66
3.2.6 植物脱病毒技术 68
3.3 动物细胞工程 70
3.3.1 动物细胞组织培养 70
3.3.2 动物细胞融合 72
3.3.3 淋巴细胞杂交瘤产生单克隆抗体技术 73
3.3.4 细胞核移植与动物克隆 75
3.3.5 染色体转移 80
3.3.6 干细胞研究 81
3.4 微生物细胞工程 84
3.4.1 原核细胞的原生质体融合 84
3.4.2 真菌的原生质体融合 85
复习思考题 86
主要参考文献 86
4 发酵工程 87
4.1 发酵工程概况 87
4.1.1 发酵类型 87
4.1.2 发酵技术的特点 89
4.1.3 发酵技术的应用 89
4.2 微生物发酵过程 90
4.2.1 发酵工业中的常用微生物 90
4.2.2 培养基 92
4.2.3 发酵的一般过程 94
4.3 液体深层发酵 96
4.3.1 发酵的操作方式 96
4.3.2 发酵工艺控制 99
4.3.3 发酵设备 101
4.3.4 下游加工过程 104
4.4 固体发酵 106
4.5 典型产品的发酵生产 107
4.5.1 抗生素发酵生产 107
4.5.2 氨基酸发酵生产 109
4.5.3 维生素发酵生产 110
复习思考题 111
主要参考文献 111
5 酶工程 113
5.1 酶的发酵生产 113
5.1.1 优良产酶菌种的筛选 114
5.1.2 基因工程菌（细胞）的构建 114
5.1.3 微生物酶的发酵生产 116
5.2 酶的分离纯化 118
5.2.1 酶制剂的制备 118
5.2.2 酶的纯化与精制 119
5.2.3 酶的纯度与酶活力 122
5.2.4 酶制剂的保存 122
5.3 酶分子的改造 122
5.3.1 酶分子修饰 123
5.3.2 酶的蛋白质工程 123
5.3.3 生物酶的人工模拟 125
5.4 生物催化剂的固定化 126
5.4.1 酶的固定化方法 127
5.4.2 细胞的固定化方法 129
5.4.3 固定化酶（细胞）的性质 130
5.4.4 固定化酶（细胞）的指标 131
5.5 酶反应器 131
5.5.1 酶反应器的基本类型 132
5.5.2 酶反应器的设计原则 134
5.5.3 酶反应器的性能评价 134
5.5.4 酶反应器的操作 134
5.6 生物传感器 135
5.6.1 生物传感器的原理 136
5.6.2 生物传感器的分类 137
5.6.3 生物传感器的发展前景 138
5.7 酶的应用 138
5.7.1 酶应用的领域 138
5.7.2 酶应用的典型例子 139
复习思考题 141
主要参考文献 142
6 蛋白质工程 143
6.1 蛋白质结构基础 143
6.1.1 蛋白质结构的基本构件 143
6.1.2 蛋白质的高级结构 146
6.1.3 蛋白质分子之间的相互作用 148
6.1.4 蛋白质结构与功能的关系 148
6.2 蛋白质工程的研究方法 149
6.2.1 蛋白质工程的研究策略 149
6.2.2 蛋白质全新设计 150
6.2.3 改变现有蛋白质的结构 151
6.3 蛋白质工程的应用实例 153
6.3.1 胰蛋白酶 153
6.3.2 金属硫蛋白 153
6.3.3 人白细胞介素-2 153
6.3.4 组织纤维蛋白溶酶原激活因子 153
6.3.5 枯草杆菌蛋白酶 154
6.4 蛋白质组学 154
复习思考题 155
主要参考文献 155
7 生物技术与农业 157
7.1 生物技术与种植业 157
7.1.1 生物技术在诱导植物雄性不育中的应用 157
7.1.2 生物技术培育抗逆性作物品种 158
7.1.3 转基因作物品质改良 162
7.1.4 植物细胞工程的应用 162
7.1.5 生物农药及生物控制 164
7.2 生物技术与养殖业 166
7.2.1 动物分子育种技术 166
7.2.2 动物繁殖新技术 171
7.2.3 生物技术在动物饲料工业上的应用 175
7.2.4 畜禽基因工程疫苗 177
7.2.5 动物生物反应器 178
7.2.6 核移植技术及其在养殖业中的应用 179
7.2.7 胚胎干细胞技术及其在养殖业中的应用 180
复习思考题 181
主要参考文献 182
8 生物技术与食品 183
8.1 生物技术与食品生产 183
8.1.1 单细胞蛋白 183
8.1.2 食品和饮料的发酵生产 188
8.1.3 酶与食品加工 192
8.1.4 新型甜味剂 193
8.1.5 其他食品添加剂 194
8.1.6 转基因食品 195
8.1.7 在农副产品深加工和综合利用方面的应用 196
8.2 生物技术与食品包装 197
8.2.1 酶工程在食品包装中的应用 197
8.2.2 基因工程在食品包装中的应用 198
8.2.3 包装检测指示剂在食品包装中的应用 198
8.2.4 生物信息技术在包装检测中的应用 198
8.3 生物技术与食品检测 199
8.3.1 免疫学技术的应用 199
8.3.2 分子生物学技术的应用 200
8.3.3 生物传感器技术的应用 202
8.4 转基因食品的检测 202
8.4.1 转基因食品的PCR检测 203
8.4.2 转基因食品的ELISA检测 203
8.4.3 转基因食品的生物芯片检测 204
8.5 生物技术与未来食品工业 204
8.5.1 新时代食品工业呈现的新特点 204
8.5.2 现代生物技术在未来食品工业上的应用 205
复习思考题 206
主要参考文献 206
9 生物技术与人类健康 208
9.1 生物技术与疫苗 208
9.1.1 疫苗概述 208
9.1.2 免疫系统及疫苗的作用机制 210
9.1.3 病毒性疾病的疫苗 212
9.1.4 细菌性疾病的疫苗 219
9.1.5 寄生虫病疫苗 221
9.1.6 DNA疫苗 221
9.1.7 避孕疫苗 222
9.1.8 治疗性疫苗 223
9.2 生物技术与疾病诊断 223
9.2.1 ELISA技术与单克隆抗体 224
9.2.2 DNA诊断技术 226
9.3 生物技术与生物制药 233
9.3.1 抗生素及其他天然药物 234
9.3.2 基因工程药物 235
9.3.3 治疗性抗体 238
9.4 生物技术与生物疗法 240
9.4.1 基因治疗 240
9.4.2 干细胞的利用 244
9.5 人类基因组计划 245
9.5.1 HGP产生的背景 245
9.5.2 HGP的任务 246
9.5.3 HGP的研究进展 246
9.5.4 HGP对医学发展的影响 247
9.5.5 基因资源的保护 248
9.5.6 我国的HGP计划 249
复习思考题 250
主要参考文献 251
10 生物技术与能源 252
10.1 微生物技术与石油开采 252
10.1.1 微生物勘探石油 252
10.1.2 微生物二次采油 253
10.1.3 微生物三次采油 254
10.2 未来石油的替代物——乙醇 255
10.2.1 生产乙醇燃料的意义及其生化机制 255
10.2.2 乙醇替代汽油的实例 256
10.2.3 乙醇代替石油所用的原材料和面临的困难 257
10.2.4 纤维素发酵生产乙醇 258
10.3 植物“石油” 259
10.3.1 产“石油”的树 259
10.3.2 油料植物 260
10.3.3 藻类产油 260
10.4 传统可再生能源——甲烷 261
10.4.1 生产甲烷的生化机制 261
10.4.2 应用举例 262
10.5 未来的新能源 263
10.5.1 氢能 263
10.5.2 生物燃料电池 265
复习思考题 267
主要参考文献 268
11 生物技术与环境 269
11.1 污水处理 270
11.1.1 稳定塘法 271
11.1.2 人工湿地处理系统法 272
11.1.3 污水处理土地系统法 272
11.1.4 活性污泥处理法 273
11.1.5 生物膜处理法 276
11.2 大气净化 276
11.2.1 生物净气塔 277
11.2.2 渗滤器 277
11.2.3 生物滤池 277
11.3 固体废弃物的生物处理 278
11.3.1 固体垃圾的生物处理 278
11.3.2 矿渣的生物淋溶处理 281
11.4 污染环境的生物修复 282
11.4.1 生物修复概述 282
11.4.2 生物修复的方法 283
11.4.3 生物修复技术的应用 284
11.5 环境污染监测与评价的生物技术 287
11.5.1 指示生物 287
11.5.2 核酸探针和PCR技术 288
11.5.3 生物芯片 288
11.5.4 生物传感器及其他 289
复习思考题 290
主要参考文献 290
12 对生物技术发明创新的保护 292
12.1 专利保护 292
12.1.1 申请专利的必备条件 292
12.1.2 生物基因的专利保护 293
12.1.3 专利保护的缺陷 300
12.2 商业秘密 301
12.2.1 商业秘密的要件 301
12.2.2 我国关于保护商业秘密的相关法律规定 302
12.3 生物技术发明的其他保护形式 303
12.4 生物技术专利保护的负面影响 305
复习思考题 307
主要参考文献 307
13 生物技术安全性及其应对措施 308
13.1 转基因生物的安全性 309
13.1.1 转基因微生物 309
13.1.2 转基因作物及食品 313
13.1.3 转基因动物 322
13.2 动物克隆 323
13.2.1 动物克隆技术与克隆人 323
13.2.2 干细胞研究 328
13.3 生物武器 332
13.4 人类基因的研究、应用与影响 334
复习思考题 336
主要参考文献 337