目录 3
第一部分 分子生物技术基础 3
第一章 分子生物技术的革命 3
重组DNA技术 3
分子生物技术的出现 5
分子生物技术的商业化 8
关注和影响 9
总结 11
参考文献 11
复习题 11
第二章 分子生物技术中的生物系统 13
原核生物和真核生物 13
大肠杆菌 14
酿酒酵母 15
原核生物和真核生物的分泌途径 16
真核生物细胞的培养 18
总结 18
参考文献 19
复习题 19
第三章 DNA、RNA及蛋白质的合成 20
DNA的结构 20
DNA的复制 23
解码遗传信息：RNA和蛋白质 25
翻译 29
细菌中mRNA转录的调控 32
真核生物中mRNA转录的调控 35
总结 37
参考文献 38
复习题 38
第四章 重组DNA技术 40
限制性内切核酸酶 41
质粒克隆载体 48
质粒克隆载体pBR322 49
转化和筛选 50
其他质粒克隆载体 52
构建和筛选基因文库 54
建立基因文库 54
DNA杂交筛选 57
免疫学检测法筛选 60
蛋白质活性法筛选 61
克隆编码真核生物蛋白质的DNA序列 62
克隆大片段DNA的载体 66
λ噬菌体载体 66
黏性质粒 68
大容量的细菌载体系统 69
原核生物基因转移 71
将DNA转入大肠杆菌 71
电穿孔 71
接合作用 71
总结 72
参考文献 73
复习题 74
亚磷酰胺法 75
DNA的化学合成 75
第五章 DNA的化学合成、测序和扩增 75
应用合成的寡核苷酸 79
DNA测序技术 85
双脱氧法进行DNA测序 85
DNA自动化测序 87
M13噬菌体作为测序载体 88
引物步移法 89
PCR 90
PCR进行基因合成 92
循环测序 94
总结 94
参考文献 95
复习题 96
第六章 原核生物基因表达的调控 97
调节型强启动子控制下的基因表达 97
调节型启动子 98
增加蛋白质产量 100
大规模系统 100
其他微生物中的表达 102
融合蛋白 103
融合蛋白的切割 103
融合蛋白的应用 104
表面展示 106
单向串联基因排列 108
翻译表达载体 109
蛋白质折叠 112
增强蛋白质的稳定性 112
克服缺氧 114
应用蛋白酶缺陷的宿主品系 114
细菌的血红蛋白 114
宿主染色体DNA整合 115
去除选择性标记基因 117
增加分泌 118
L型细菌 119
代谢负荷 121
总结 123
参考文献 124
复习题 126
第七章 异源蛋白在真核生物细胞中的表达 128
酿酒酵母表达系统 130
酿酒酵母载体 131
外源蛋白在酿酒酵母中的细胞内表达 133
酿酒酵母分泌表达异源蛋白质 134
巴斯德毕赤酵母及其他酵母表达系统 135
杆状病毒——昆虫细胞表达系统 137
杆状病毒表达载体系统 138
提高重组杆状病毒的产量 139
大肠杆菌-昆虫细胞杆状病毒穿梭载体的构建 140
昆虫细胞中哺乳动物前体蛋白的糖基化和加工 141
哺乳动物细胞表达系统 142
哺乳动物细胞表达载体的选择性标记系统 144
总结 146
参考文献 147
复习题 149
第八章 定向诱变及蛋白质工程 150
定向诱变过程 151
利用M13 DNA进行的寡核苷酸定向诱变 151
利用质粒DNA进行寡核苷酸定点诱变 153
PCR扩增进行寡核苷酸诱变 154
利用简并寡核苷酸引物随机诱变 155
核苷酸类似物随机诱变 156
易错PCR 157
DNA重排 158
含有特殊氨基酸的突变蛋白 159
蛋白质工程 159
加入二硫键 160
将天冬酰胺改变为其他氨基酸 162
减少自由巯基的数目 163
增加酶活力 163
改变金属辅助因子的需求 165
降低酶的敏感性 166
改变蛋白质特异性 167
增加酶的稳定性和专一性 169
改变多重性质 169
总结 171
参考文献 172
复习题 173
第二部分 微生物系统的分子生物技术 177
第九章 分子诊断 177
酶联免疫吸附分析 178
免疫诊断方法 178
单克隆抗体 179
杂交细胞的形成与筛选株的鉴定 180
产生特异性抗体杂交细胞株的鉴定 181
DNA诊断系统 182
杂交探针 182
疟疾的诊断 183
检测克氏锥虫 185
非放射性杂交方法 185
分子信标 186
DNA指纹 187
随机扩增DNA多态性 189
细菌生物传感器 190
镰刀状细胞贫血 191
遗传疾病的分子诊断 191
筛选囊肿性纤维化 191
PCR/OLA方法 192
挂锁探针 194
荧光标记的PCR引物作遗传图 194
总结 195
参考文献 196
复习题 197
第十章 治疗药剂 199
药物 201
分离干扰素的cDNA 201
人干扰素 201
人生长激素 202
TNF-α 203
优化基因表达 204
通过肠道细菌产生和传递药物 205
酶 205
DNA酶Ⅰ 205
藻酸盐裂解酶 206
苯丙氨酸氨裂合酶 207
α1-抗胰蛋白酶 208
单克隆抗体作为治疗药物 208
抗体的结构和功能 210
防止器官移植的排斥 211
治疗脑肿瘤 211
化学连接单克隆抗体 211
人单克隆抗体 213
人-鼠杂合的单克隆抗体 214
在大肠杆菌中产生抗体 216
噬菌体组合文库 216
CDR序列重排 219
单链抗体 219
核酸作为治疗药物 220
反义RNA 221
反义寡核苷酸 222
核酶 224
RNA-DNA杂合分子 226
RNA干扰 226
抗体基因 227
遗传性疾病的治疗 228
人类基因治疗 231
药物前体激活疗法 235
总结 236
参考文献 237
复习题 240
第十一章 疫苗 242
亚单位疫苗 244
单纯疱疹病毒 244
口蹄疫 245
多肽疫苗 245
基因免疫：DNA疫苗 248
减毒疫苗 251
霍乱 251
沙门菌 252
利什曼原虫 253
单纯疱疹病毒 254
疫苗载体 255
抗病毒疫苗 255
抗细菌疫苗 258
细菌作为抗原呈递系统 260
总结 261
参考文献 261
复习题 263
第十二章 重组微生物生产商业化产品 265
限制性内切酶 265
生物小分子 268
L-抗坏血酸的合成 268
靛蓝的微生物合成 271
氨基酸的合成 272
油脂的清除 274
抗生素 275
克隆抗生素合成基因 276
合成新抗生素 278
聚酮类抗生素 279
改进抗生素生产 283
抗菌肽 284
生物高分子 284
野油菜黄单胞菌工程化进行黄原胶的廉价生产 285
分离黑色素合成基因 286
在微生物细胞中生产动物黏附聚合物 287
微生物合成聚羟基脂肪酸酯 288
橡胶的微生物合成 288
总结 290
参考文献 290
复习题 292
第十三章 生物修复和生物量利用 294
异型生物质的微生物降解 294
生物降解途径中的基因操作 298
通过质粒转换的操作 298
通过基因变异的操作 299
淀粉和糖的利用 304
商业产品：果糖和乙醇 305
改进乙醇的生产 306
改进果糖的生产 308
运动发酵单胞菌 310
青饲料发酵 312
纤维素的应用 313
木质纤维素的组分 313
原核生物纤维素酶基因的分离 315
真核生物纤维素酶基因的分离 316
纤维素酶基因的操作 318
总结 319
参考文献 320
复习题 321
第十四章 植物促生菌 323
固氮作用 324
固氮酶 325
固氮酶的组分 325
固氮酶基因簇的基因工程 326
糖原合成酶突变体 329
控制含氧量 330
氢化酶 330
氢的代谢 330
氢化酶基因的遗传工程 331
结瘤 332
结瘤生物之间的竞争 332
结瘤基因的遗传工程 332
依靠自由生长细菌促进植物生长 337
降低植物压力 338
植物修复 340
病原体的生物控制 341
铁载体 342
抗生素 343
酶类 345
冰核形成和抗冻蛋白 345
乙烯 347
根部定殖作用 348
总结 348
参考文献 349
复习题 351
第十五章 微生物杀虫剂 352
苏云金芽孢杆菌的杀虫毒素 353
作用方式及其用途 353
分离毒素基因 356
苏云金芽孢杆菌毒素基因工程 357
防止耐受的形成 363
遗传工程改良生物防治 364
作为生物防治剂的杆状病毒 365
作用方式 365
遗传工程改良生物防治 366
总结 368
参考文献 369
复习题 371
第十六章 重组微生物大规模生产蛋白质 373
微生物培养的原理 374
批式发酵 374
补料批式发酵 376
连续发酵 376
发酵过程效率的最优化 378
高密度细胞培养 379
生物反应器 380
典型的大规模发酵系统 382
串联气升式反应器中的两步法发酵 383
单个搅拌槽式反应器的两步发酵法 384
批式与补料批式发酵 385
微生物细胞的收获 386
微生物细胞的破碎 387
下游加工 389
蛋白质溶解 390
质粒DNA的大规模生产 390
总结 391
参考文献 392
复习题 393
第三部分 真核生物系统 397
第十七章 植物基因工程：方法篇 397
利用土壤农杆菌的Ti质粒进行植物转化 397
Ti质粒衍生的载体系统 400
植物转基因的物理方法 403
微粒轰击 404
报告基因在转化植物细胞中的应用 406
植物基因表达的操作 407
不同启动子的分离和应用 407
定向诱变植物的DNA 409
定向诱变植物的RNA 409
外源DNA插入叶绿体的基因组 410
分泌外源蛋白 411
无标记转基因植物的培育 412
从核DNA中剔除标记基因 413
从叶绿体DNA中剔除标记基因 414
总结 414
参考文献 415
复习题 417
第十八章 植物基因工程：应用篇 418
培育抗虫、抗病和抗除草剂的植物 418
抗虫植物 418
抗病毒植物 425
抗除草剂植物 430
抗真菌、抗细菌植物 432
抗胁迫和抗衰老植物的培育 434
氧化胁迫 435
盐胁迫 436
果实催熟和花朵枯萎 438
花色素基因的操作 439
植物营养成分的改变 442
氨基酸 442
脂类 443
维生素 444
铁 446
食用植物味道和外观的改变 447
防止褪色 447
甜度 448
淀粉 449
植物生物反应器 451
聚合物 452
抗体 452
植物中的外源蛋白 453
口服疫苗 453
植物产量 455
增加铁含量 455
改变木质素含量 456
增加氧含量 456
总结 457
参考文献 458
复习题 461
第十九章 转基因动物 463
转基因小鼠：方法学 464
DNA显微注射法 465
逆转录病毒转染法 465
工程化胚胎干细胞法 467
Cre-loxP重组系统用于遗传改良 469
利用大容量载体转基因 471
转基因小鼠的应用 474
阿尔茨海默病的转基因模型 474
转基因小鼠作为检测系统 475
条件控制基因表达 477
条件性控制细胞死亡 478
通过核转移克隆家畜 479
转基因牛、绵羊、山羊和猪 480
转基因鸟类 484
转基因鱼类 485
总结 487
参考文献 488
复习题 491
第二十章 人类分子遗传学 492
人类遗传方式 493
遗传连锁和基因图谱 494
人类基因连锁的检测和计算 496
人类染色体遗传图谱 499
遗传多态性 499
限制性片段长度多态性 500
短串联重复多态性 502
全面的人类连锁图谱 504
致病基因在染色体上的定位 506
辐射杂种细胞图 507
全基因组BAC图谱 507
人类基因组序列 509
人类基因突变的检测 510
单链构象分析 510
变性梯度凝胶电泳 511
异源双链分析 512
错配的化学切割 513
DNA直接测序 513
确定基因的功能 514
总结 517
参考文献 517
复习题 518
第二十一章 规范分子生物技术的运用 521
第四部分 分子生物技术的规范和专利申请 521
重组DNA技术的规范 522
规范食品及食品添加剂 523
凝乳酶 523
色氨酸 524
牛生长激素 525
人工释放转基因生物 526
减少冰冻伤害的丁香假单胞菌 526
其他转基因生物的野外试验 528
关于转基因作物的争论 530
人类基因治疗 533
建立体细胞基因治疗的政策 533
缺陷基因在后代中的积累 535
克隆人 536
人类生殖细胞基因治疗 536
总结 537
参考文献 538
复习题 539
第二十二章 生物技术发明专利的申请 540
专利的申请 541
不同国家专利的申请 543
DNA序列的专利申请 544
多细胞生物的专利申请 544
专利申请与基础研究 545
总结 546
参考文献 546
复习题 547
附录 名词术语解释 548