第一章 绪论 1
第一节 生物工程的内容 1
一、生物工程的定义 1
目录 1
二、生物工程的基本内容 2
三、基因工程 3
四、蛋白质工程 4
五、酶工程 5
六、细胞工程 5
七、发酵工程 6
一、传统生物技术时期 7
第二节 生物工程的发展简史 7
二、近代生物工程的形成和发展时期 8
三、现代生物工程的形成和发展时期 9
第二章 细胞生物学基础 12
第一节 细胞是生命的基本单位 12
一、细胞的发现 12
二、细胞学说 13
三、细胞生物学 13
第二节 细胞的种类、结构和功能 14
一、细胞的种类 14
三、细胞的功能 15
二、细胞的结构体系 15
第三节 细胞的分裂、分化、癌变和衰老 16
一、细胞的分裂 16
二、细胞的分化 17
三、细胞的癌变和衰老 18
第四节 细胞的化学组成 20
一、水 20
二、无机盐 21
三、有机小分子 21
四、生物大分子 23
一、氨基酸和肽 25
第一节 生物功能大分子——蛋白质 25
第三章 生物大分子的结构与功能 25
二、蛋白质的分子结构 28
三、蛋白质结构与功能的关系 31
四、蛋白质的结构测定 33
五、蛋白质结构预测 33
六、蛋白质的理化性质 35
七、蛋白质中的非氨基酸组分 36
八、蛋白质的分离和纯化 36
第二节 生物遗传大分子——核酸 38
一、核酸的化学组成及一级结构 38
二、DNA的空间结构与功能 40
三、RNA的结构与功能 45
四、核酸的理化性质 49
第三节 糖类 51
一、单糖 51
二、低聚糖 52
三、多糖 52
四、糖复合物 52
五、糖类的生物功能 52
第四节 脂类与生物膜 53
一、生物体内的脂类 53
二、生物膜的化学组成 54
三、生物膜的结构及功能 56
第四章 基因工程 58
第一节 基因工程的基本原理 58
一、基因工程诞生的背景 58
二、基因工程的诞生及其意义 60
三、基因工程的基本概念和基本过程 61
第二节 重组DNA常用的工具酶 63
一、限制性核酸内切酶的发现 63
二、限制性内切酶的分类和命名 64
三、限制性内切酶的识别与切割序列 64
四、限制性内切酶的应用 65
第三节 重组DNA常用载体及其选择 66
五、重组DNA技术中常用的工具酶 66
一、质粒载体 67
二、λ噬菌体 68
三、黏粒及其他人工改建载体 69
四、载体的选择 69
第四节 目的基因的获取及其与载体的连接 70
一、目的基因的获取途径 70
二、目的基因与载体的连接 73
第五节 重组DNA分子导入受体细胞的方法 74
一、重组DNA导入微生物细胞 74
二、基因导入动植物细胞 75
一、重组体的筛选 76
第六节 重组体的筛选和克隆基因的表达 76
二、克隆基因的表达 79
第五章 蛋白质工程 81
第一节 蛋白质工程的产生及其意义 81
一、蛋白质工程的产生 81
二、蛋白质工程的意义 81
第二节 蛋白质的生物合成 83
一、蛋白质合成中三类RNA的作用 83
二、蛋白质的生物合成过程 86
第三节 蛋白质工程的内容和程序 87
三、蛋白质工程和基因工程之间的关系 88
二、蛋白质工程的程序 88
一、蛋白质工程的内容 88
第四节 蛋白质的分子设计 89
一、蛋白质分子设计的基本概念 89
二、蛋白质分子设计的类型 89
三、蛋白质分子设计的流程 90
四、药物蛋白质的分子设计 90
五、蛋白质分子设计的现状 91
第五节 蛋白质分子改造 92
一、蛋白质分子改造的基本方法 92
二、蛋白质改造工程实例 95
一、人类对酶的认识历程 96
第六章 酶工程 96
第一节 酶工程的产生及发展 96
二、酶制剂的生产 97
三、固定化酶的产生和发展 98
四、酶分子修饰技术的产生和发展 99
五、限制性内切酶和非蛋白质酶的发现 99
第二节 酶学基础 100
一、酶的化学组成和性质 100
二、酶的分类与命名 101
三、酶催化反应作用的特点 101
四、酶的结构和催化机制 102
五、影响酶催化反应速度的因素 104
第三节 生物酶工程 106
一、现代酶工程的主要内容 106
二、克隆酶 107
三、突变酶 108
四、从头设计酶 109
五、进化酶 110
六、杂合酶 112
七、核酶和脱氧核酶 114
一、化学修饰酶 115
第四节 化学酶工程 115
二、固定化酶与固定化细胞 118
三、人工模拟酶 123
第七章 细胞工程 128
第一节 细胞工程的产生及发展 128
一、植物组织培养和细胞培养 128
二、细胞融合 130
三、动物细胞体外培养和核移植 131
第二节 细胞培养 132
一、细胞培养的基本概念 132
二、动物细胞培养 133
三、植物细胞培养 136
一、培养方法 138
第三节 动物细胞大规模培养技术 138
二、操作方式 139
三、动物细胞生物反应器 140
第四节 细胞重组与拆合 141
一、两栖类和鱼类的核移植 141
二、哺乳类动物的细胞核移植 142
三、克隆动物 142
四、体细胞克隆羊——“多莉”的产生及其意义 144
第五节 细胞融合 145
一、动物细胞融合 145
二、单克隆抗体技术 146
四、微生物细胞融合 147
三、植物细胞融合 147
第六节 干细胞工程 148
一、干细胞的基本概念、特征与意义 148
二、干细胞研究与应用的主要进展及国内外现状 149
三、干细胞研究与应用的产业化前景 150
第七节 胚胎工程 152
一、冷冻保存技术 153
二、胚胎移植 153
三、体外生产胚胎 153
四、胚胎克隆 154
一、发酵工程的产生及发展 155
第八章 发酵工程 155
第一节 发酵工程的内容 155
二、发酵的定义 156
三、发酵的基本过程 156
四、发酵工程产品的类型 157
第二节 工业上常见的微生物 158
一、细菌 158
二、放线菌 159
三、酵母菌 159
四、霉菌 160
五、病毒 161
二、菌种的分离和筛选 162
第三节 菌种的选育和保藏 162
一、菌种选育的目的 162
三、自然选育 163
四、诱变育种 164
五、杂交育种和分子育种 164
六、菌种保藏 165
第四节 发酵工艺 165
一、种子扩大培养 166
二、发酵方式 166
三、发酵过程控制 168
一、发酵液的预处理、固液分离和细胞破碎 169
第五节 下游加工过程 169
二、初步纯化（提取） 170
三、高度纯化（精制） 171
四、成品加工和发酵废液排放 172
第六节 生化反应器 172
一、生化反应器的类型 173
二、机械搅拌式生化反应器 173
三、自吸式充气发酵罐 174
四、塔式罐 175
五、发酵与产物分离耦联 175
一、转基因作物种植面积与主产国 177
二、转基因作物的种类 177
第一节 转基因农作物发展现状 177
第九章 生物工程在农业和食品方面的应用 177
三、目前转基因作物的主要特性 178
第二节 利用转基因技术培育农作物新品种 178
一、提高农作物产量 178
二、提高农作物的抗病虫害、抗逆和耐除草剂性能 179
三、改良农作物品质 181
第三节 生物固氮和生物肥料 182
一、生物固氮 182
二、生物肥料 182
四、微生物肥料 183
三、生物固氮研究的现状及发展趋势 183
一、发酵生产生物饲料 185
二、饲用酶的生产和应用 185
第四节 生物饲料制剂 185
三、基因重组生长激素 186
四、基因工程疫苗 187
第五节 生物农药 187
一、细菌生物农药 187
二、真菌生物农药 188
三、病毒生物农药 189
四、生物化学农药 189
一、应用转基因技术改善动物的生产性能 190
第六节 经济动物的生产 190
二、改变代谢途径提高经济动物的产量 191
三、利用胚胎技术加快家畜良种的繁殖 192
四、转入抗病毒基因提高动物抗病能力 192
第七节 转基因食品 193
一、已改良营养品质的植物转基因食品 193
二、高产优质的肉、奶和畜类动物转基因食品 194
三、富含功能性成分的转基因食品 194
四、色香味独特的转基因食品添加剂 194
五、不同品种杂交的转基因超级食品 194
六、可延长贮藏保鲜期的转基因果蔬食品 195
七、可食性疫苗 196
第八节 生物工程技术在食品加工中的应用 196
一、利用基因工程、细胞工程技术改良食品资源 197
二、利用现代生物工程技术改造传统的食品加工工艺 197
三、利用基因工程和酶工程技术生产酱类食品 199
四、利用基因工程和酶工程技术酿酒 199
第十章 生物工程在医药方面的应用 201
第一节 现代生物医药的基本内容 201
一、生物药物的历史与发展 201
二、生物药物的类型 201
三、生物技术在生物医药产业方面的应用 202
第二节 人类基因组计划 203
一、人类基因组计划的意义 203
二、人类基因组计划的内容 203
三、后人类基因组学的研究 204
四、人类基因组研究与未来药学 205
第三节 基因诊断 206
一、基因诊断的概念和特点 206
二、基因诊断的常用技术方法 207
三、基因诊断的应用 209
第四节 基因治疗 209
一、基因治疗的概念 209
二、基因治疗的基本程序 210
三、反义核酸技术 211
四、基因治疗的应用与展望 212
第五节 生物制药新技术 213
一、重组激素、细胞因子和溶血栓物质 213
二、抗体 214
三、基因药物 214
四、反义药物 215
五、基因疫苗 216
一、乳腺是生产重组蛋白质的理想器官 217
二、乳腺生物反应器的优点 217
第六节 乳腺生物反应器 217
三、乳腺生物反应器开发研究的现状 218
第十一章 生物工程在环境保护方面的应用 220
第一节 污染物对环境破坏的现状 220
一、污染物的迁移和降解途径 220
二、污染物对环境的破坏和对人体的危害 221
第二节 废水生物处理工程技术 222
一、废水好氧生物处理工程技术 222
二、废水厌氧生物处理工程技术 225
第三节 固体废弃物生物处理及处置技术 228
一、固体废弃物的分类 228
二、焚化法 228
三、卫生填埋法 229
四、堆肥法 230
第四节 废气的生物净化技术 232
一、生物净化有机废气的基本原理 232
二、生物吸收法 233
三、生物过滤法 233
四、净化气体污染物的微生物种类 234
第五节 重金属污染的生物处理 235
一、微生物处理重金属污染的机制 235
二、利用微生物吸附治理重金属废水 237
四、利用植物处理重金属污染 238
三、微生物在土壤重金属污染治理中的应用 238
第六节 有毒有害化合物的生物处理 239
一、含油废水的生物处理 239
二、烃类化合物的生物降解 240
三、合成洗涤剂的生物降解 241
四、氰（腈）化物的生物降解 241
五、化学农药的生物降解 242
第七节 生物增强技术 242
一、生物增强技术的基本概念 243
二、环保基因工程菌 243
三、环保酶制剂 244
四、生物增强技术的应用 245
第八节 污染场地的生物修复 247
一、生物修复的概念 247
二、原位生物修复 248
三、异位生物修复 249
第九节 环境污染的预防 250
一、化石燃料的生物脱硫、脱氮 250
二、生物制浆 252
三、可降解塑料PHAs的生产和应用 253
四、清洁生产新工艺技术 254
一、对自然环境和人类健康的影响 256
第一节 基因工程技术的潜在威胁 256
第十二章 生物安全性 256
二、对生物安全性需进一步研究 257
第二节 转基因作物与食品的安全性 257
一、转基因作物与食品的类型 257
二、转基因作物与食品的安全性评价 258
三、转基因作物与食品安全性的争论 258
第三节 转基因作物与食品安全的管理 260
一、国际上转基因作物与食品安全管理现状 260
二、我国转基因作物与食品安全管理现状 262
三、如何面对转基因食品 263
一、生物武器的历史 265
二、生物武器的特点 265
第四节 生物武器 265
三、基因武器 266
四、病原微生物武器用于战争 267
五、生物武器的威胁及其防范 268
第十三章 生物工程与社会伦理 273
第一节 克隆技术、克隆人与伦理 273
一、克隆羊“多莉”引发的冲击波 273
二、克隆技术目前存在的问题 273
三、克隆人违反人类伦理道德 275
四、国际上对克隆人的态度 276
二、各界人士对人类胚胎干细胞研究的反应 278
第二节 人类胚胎干细胞研究与伦理 278
一、胚胎是不是“人”？ 278
三、各国政府对人类胚胎干细胞研究的政策 279
第三节 人类基因组研究与伦理 280
一、人类基因组研究引发的社会问题 280
二、基因隐私 280
三、基因歧视 281
四、基因组研究中的知情同意原则 282
五、基因争夺 282
六、我国基因资源的保护 283
一、基因治疗的风险与伦理 284
第四节 基因治疗与伦理 284
二、基因治疗的现状 285
三、有关基因治疗的法规 286
四、基因检测和基因诊断的负面影响 287
第十四章 生物工程的知识产权保护 289
第一节 生物工程的知识产权保护范围 289
一、专利权的保护 289
二、植物新品种的保护 290
三、其他形式的保护 291
第二节 基因专利 292
一、基因可专利性的争论 292
二、基因专利权的竞争 293
三、各国的基因专利制度 294
四、基因专利的负面影响 296
五、基因专利权保护存在的问题 297
第三节 对重组基因生物活体的知识产权保护 298
一、克隆动物 298
二、微生物 299
三、植物新品种 300
第四节 生物多样性的保护 301
一、保护生物多样性的三个国际条约 302
二、生物多样性保护存在的三个问题 302
三、我国生物多样性资源的开发、利用与保护 303
参考文献 305