第1章 绪论 1
1.1 生物工程与生物技术的含义 1
1.2 生物技术的产生 1
1.2.1 传统生物技术 2
1.2.2 近代生物技术 2
1.2.3 现代生物技术 2
1.3 生物工程的基本内容 2
1.3.1 基因工程 2
1.3.2 细胞工程 3
1.3.3 酶工程 3
1.3.4 发酵工程 3
1.3.5 蛋白质工程 3
1.3.6 五大生物工程技术之间的关系 3
1.4 生物技术涉及的学科及其技术 4
1.5 现代生物技术的应用与产业化 5
1.5.1 生物技术在各个领域的应用 5
1.5.2 应用生物技术的产业化及其基本特征 7
1.6 现代生物技术的发展现状 8
1.7 现代生物技术对于人类生活、社会生存的重要影响 10
思考题 11
第2章 基因工程 12
2.1 基因工程的概念 12
2.2 DNA的结构与功能 13
2.2.1 DNA的化学组成和分子结构 13
2.2.2 基因的分子结构 15
2.2.3 基因的功能 16
2.3 基因工程的“施工”步骤 18
2.4 目的基因的分离与合成 19
2.4.1 反向转录法 20
2.4.2 从细胞基因组中直接分离 20
2.4.3 用PCR技术从基因组中扩增出目的基因 21
2.5 基因工程工具酶 21
2.5.1 限制性内切酶 22
2.5.2 连接酶 23
2.5.3 其他基因工程工具酶 23
2.6 基因克隆载体 23
2.6.1 质粒克隆载体 24
2.6.2 病毒（噬菌体）克隆载体 24
2.6.3 人工染色体克隆载体 25
2.7 目的基因导入受体细胞 25
2.7.1 受体细胞 25
2.7.2 重组DNA导入受体细胞途径 26
2.8 基因工程的发展趋势 27
思考题 30
第3章 细胞工程 31
3.1 基本概念 31
3.1.1 细胞的基本结构 31
3.1.2 细胞分裂 32
3.2 植物细胞工程 34
3.2.1 植物细胞的全能性 34
3.2.2 植物组织培养程序 34
3.2.3 细胞培养 36
3.2.4 原生质体培养和融合 39
3.2.5 单倍体 41
3.3 动物细胞工程 44
3.3.1 动物细胞培养 45
3.3.2 昆虫细胞培养 47
3.3.3 动物细胞融合 47
3.3.4 核移植与动物克隆 48
3.3.5 干细胞技术 52
3.3.6 组织工程 53
思考题 53
第4章 发酵工程 54
4.1 发酵工程概述 54
4.1.1 发酵与发酵工程 54
4.1.2 发酵工程的发展回顾 55
4.2 发酵工业的生产过程和设备 57
4.2.1 原料预处理 58
4.2.2 发酵培养基的配制 58
4.2.3 发酵生产中的灭菌技术 58
4.2.4 无菌空气的制备 59
4.2.5 种子的扩大培养 59
4.2.6 发酵过程的设备 59
4.2.7 发酵过程的操作方式 60
4.2.8 发酵产品的分离和纯化 61
4.3 我国发酵工业的现状与展望 62
4.3.1 我国发酵工业的现状 62
4.3.2 我国发酵工业的展望 63
思考题 64
第5章 酶工程 65
5.1 酶工程的概念 65
5.1.1 酶催化的特点 66
5.1.2 酶工程的六大板块 67
5.2 酶的生产 67
5.2.1 获得生物催化剂的基本途径 67
5.2.2 酶的发酵生产 68
5.2.3 酶的分离纯化 69
5.3 工程酶 73
5.3.1 工程酶的概念 73
5.3.2 固定化酶 73
5.3.3 修饰酶 75
5.3.4 人工酶 76
5.4 酶反应器 76
5.4.1 酶反应器的基本类型 76
5.4.2 酶反应器的选择 77
5.4.3 酶反应器的操作 78
5.5 酶的应用及酶工程研究新领域 79
5.5.1 酶的应用概述 79
5.5.2 酶工程研究的新领域 80
思考题 81
第6章 蛋白质工程 82
6.1 蛋白质结构基础 82
6.1.1 蛋白质的化学组成 82
6.1.2 蛋白质的结构 83
6.1.3 蛋白质结构与功能的关系 84
6.2 蛋白质工程的研究方法 85
6.2.1 蛋白质工程的研究的一般步骤 85
6.2.2 蛋白质的纯化 86
6.2.3 蛋白质的分子设计 86
6.2.4 蛋白质工程与基因工程 86
6.3 定位诱变技术在蛋白质工程中的应用 87
6.3.1 提高T4溶菌酶的热稳定性 87
6.3.2 提高重组β干扰素的专一活性与稳定性 87
6.3.3 胰岛素的蛋白质工程 87
6.4 蛋白质工程展望 89
思考题 90
第7章 生物技术与医药 91
7.1 天然药物制药 91
7.1.1 动植物来源的药物 91
7.1.2 微生物来源的药物 92
7.1.3 天然海洋药物 92
7.2 DNA诊断 93
7.2.1 DNA诊断概念与特点 93
7.2.2 DNA诊断在遗传性疾病中的应用 93
7.2.3 产前DNA诊断 95
7.2.4 DNA诊断在恶性肿瘤中的应用 96
7.2.5 DNA诊断在感染性疾病中的应用 96
7.2.6 基因检测——21世纪预防医学最伟大的发明 97
7.2.7 DNA芯片（DNA chip） 98
7.3 基因工程制药 98
7.3.1 激素和多肽类 100
7.3.2 酶类 100
7.3.3 疫苗 100
7.3.4 单克隆抗体 101
7.4 基因治疗 102
7.4.1 基因治疗概述 102
7.4.2 基因治疗的策略 103
7.4.3 遗传性疾病的基因治疗 103
7.4.4 肿瘤的基因治疗 104
7.4.5 神经系统疾病的基因治疗 104
7.4.6 反义疗法 105
7.4.7 自杀基因疗法 105
7.5 DNA指纹鉴定 106
7.6 干细胞技术与治疗性克隆 106
7.6.1 干细胞技术 106
7.6.2 治疗性克隆 107
7.7 人类基因组计划 108
思考题 109
第8章 生物技术与农业 110
8.1 农业植物生物技术 110
8.1.1 植物组织培养技术在农业上的应用 110
8.1.2 细胞融合技术的应用 113
8.1.3 植物转基因育种 114
8.1.4 植物人工种子的研制和应用 118
8.1.5 农作物分子标记辅助育种 119
8.2 农业动物生物技术 120
8.2.1 动物转基因技术与分子育种 120
8.2.2 动物胚胎生物工程 123
8.2.3 动物克隆技术 127
8.2.4 生物技术在动物饲料作物育种及饲料工业上的应用 127
8.3 农业微生物技术 129
8.3.1 微生物肥料 129
8.3.2 生物固氮 129
8.3.3 微生物农药 130
8.3.4 农产品有害残留物质的微生物降解 131
8.3.5 微生物精饲料 131
8.3.6 微生物在粗饲料资源开发上的利用 131
思考题 132
第9章 生物技术与食品 133
9.1 生物技术与食品加工 133
9.1.1 蛋白制品加工 133
9.1.2 乳品工业 134
9.1.3 酿造类食品 134
9.1.4 蛋品加工 135
9.1.5 面包焙烤与谷类食品发酵 135
9.2 生物技术与食品贮藏和保鲜 136
9.2.1 生物技术在食品保鲜贮存中的应用 136
9.2.2 生物技术在食品贮藏与保鲜中存在的问题及发展趋势 137
9.3 新型食品原料综合利用 137
9.3.1 生物技术在果蔬综合利用中的应用 137
9.3.2 生物技术在肉制品加工综合利用中的应用 138
9.3.3 生物技术在粮油综合利用中的应用 139
9.4 生物技术在食品分析中的应用 139
9.4.1 检测食品鲜度 140
9.4.2 食品分析中的应用 140
9.5 生物技术与食品添加剂 140
9.5.1 调味剂和香料 140
9.5.2 天然色素的开发 142
9.5.3 生物防腐剂的开发 143
思考题 144
第10章 生物技术与环境保护 145
10.1 环境问题——人类生存与发展面临的严峻挑战 145
10.2 环境污染监测与评价的生物技术 146
10.2.1 指示生物在环境监测与评价中的应用 146
10.2.2 核酸探针和PCR技术在环境监测与评价中的应用 147
10.3 不同类型污染的生物处理技术 148
10.3.1 污水的生物处理 148
10.3.2 大气污染的生物处理 150
10.3.3 固体废弃物的生物处理 151
10.4 污染环境的生物修复 152
10.4.1 生物修复工程的主要处理方法 153
10.4.2 重金属污染土壤的生物修复 154
10.4.3 海洋污染的生物修复技术 155
10.5 环境污染预防的生物技术 157
10.5.1 清洁生产技术 157
10.5.2 环境友好材料开发中的生物技术 158
思考题 158
第11章 生物技术与能源 159
11.1 生物能源概述 159
11.2 生物质转化燃料酒精技术 161
11.2.1 燃料酒精的基本概况 161
11.2.2 燃料酒精的工业化生产 162
11.2.3 生物质转化燃料酒精的技术难点 163
11.2.4 蒸汽爆碎技术 163
11.3 生物柴油 164
11.3.1 生物柴油的主要特征 164
11.3.2 生物柴油的生产方法 164
11.3.3 国外生物柴油的发展状况 165
11.3.4 我国生物柴油的发展状况 166
11.3.5 我国生物柴油的产业化前景 167
11.4 沼气 168
11.4.1 沼气发酵条件 168
11.4.2 发酵工艺 169
11.4.3 沼气综合效益 169
11.5 生物制氢 170
11.5.1 生物产氢 170
11.5.2 氢能发展远景 170
思考题 171
第12章 生物技术与海洋生物开发 172
12.1 海洋生物农业 172
12.1.1 海洋农业 172
12.1.2 海水农业开发 173
12.2 海洋生物药物与保健品 174
12.3 海洋生物能源 175
12.4 海洋生物生产有用物质 176
12.4.1 微生物酶制剂 176
12.4.2 海洋生物毒素 177
12.4.3 海洋生物新材料 177
12.4.4 海洋生物中的新肥料 178
12.5 发展海洋生物工程的前景 178
思考题 179
第13章 现代生物技术的安全性及社会伦理问题 180
13.1 生物技术的安全性 180
13.1.1 生物技术的安全性概念 180
13.1.2 世界各国对生物安全问题的认识和管理 181
13.1.3 关于生物安全的对策和建议 182
13.1.4 生物武器 182
13.2 人类基因组计划与伦理 184
13.2.1 保护基因隐私权，反对基因歧视 185
13.2.2 畸形优生学的死灰复燃 186
13.2.3 基因专利转化商品出售的伦理问题 186
13.3 动物克隆和人类克隆与伦理 187
13.3.1 克隆人的伦理与法律 187
13.3.2 利用克隆动物器官进行器官移植的伦理问题 188
思考题 189
主要参考文献 190