1生物技术总论 1
1.1生物技术的含义 2
1.1.1生物技术的定义 2
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 6
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 7
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 12
复习思考题 14
2基因工程 15
2.1基因工程概况 16
2.1.1基因工程的含义 16
2.1.2基因工程研究的理论依据 16
2.1.3基因工程操作的基本技术路线 17
2.2 DNA重组 18
2.2.1 DNA的一般性质 18
2.2.2获得需要的DNA片段 21
2.2.3 DNA片段的连接 25
2.3基因克隆载体 26
2.3.1质粒载体 27
2.3.2病毒（噬菌体）克隆载体 28
2.3.3人工染色体载体 31
2.3.4基因表达载体 32
2.4目的基因 33
2.4.1目的基因来源 33
2.4.2分离目的基因的途径 33
2.5目的基因导入受体细胞 36
2.5.1受体细胞 36
2.5.2重组DNA分子导人受体细胞 37
2.5.3克隆子的筛选 39
2.5.4重组子的鉴定 41
2.6基因工程技术与国计民生 43
2.6.1基因工程技术用于诊断疾病 44
2.6.2基因工程技术用于研制药物 44
2.6.3基因工程技术用于转基因植物 45
2.6.4基因工程技术用于转基因动物 46
2.6.5基因工程的安全性问题与对策 46
复习思考题 47
3细胞工程 48
3.1细胞工程的基础知识与基本技术 49
3.1.1基础知识 49
3.1.2基本操作 49
3.2植物细胞工程 50
3.2.1植物组织培养 50
3.2.2植物细胞培养和次生代谢物的生产 52
3.2.3植物细胞原生质体制备与融合 54
3.2.4单倍体植物的诱发与利用 56
3.2.5人工种子的研制 58
3.2.6植物脱病毒技术 60
3.3动物细胞工程 60
3.3.1细胞、组织培养 61
3.3.2动物细胞融合 62
3.3.3淋巴细胞杂交瘤产生单克隆抗体技术 63
3.3.4细胞核移植与动物克隆 64
3.3.5染色体转移 70
3.3.6干细胞研究 71
3.4微生物细胞工程 74
3.4.1原核细胞的原生质体融合 75
3.4.2真菌的原生质体融合 75
3.5人工编码细胞（细菌） 76
复习思考题 79
4发酵工程 80
4.1发酵工程概况 81
4.1.1发酵类型 81
4.1.2发酵技术的特点 82
4.1.3发酵技术的应用 82
4.2微生物发酵过程 83
4.2.1发酵工业中的常用微生物 83
4.2.2培养基 85
4.2.3发酵的一般过程 87
4.3液体深层发酵 88
4.3.1发酵的操作方式 88
4.3.2发酵工艺控制 92
4.3.3发酵设备 94
4.3.4下游加工过程 96
4.4固体发酵 98
4.5典型产品的发酵生产 99
4.5.1抗生素发酵生产 99
4.5.2氨基酸发酵生产 101
4.5.3维生素发酵生产 102
复习思考题 103
5酶工程 104
5.1酶的发酵生产 105
5.1.1优良产酶菌种的筛选 105
5.1.2基因工程菌（细胞）的构建 105
5.1.3微生物酶的发酵生产 106
5.2酶的分离纯化 109
5.2.1酶制剂的制备 109
5.2.2酶的纯化与精制 110
5.2.3酶的纯度与酶活力 111
5.2.4酶制剂的保存 111
5.3酶分子的改造 112
5.3.1酶分子修饰 112
5.3.2酶的蛋白质工程 113
5.3.3生物酶的人工模拟 115
5.4生物催化剂的固定化 116
5.4.1酶的固定化方法 117
5.4.2细胞的固定化方法 119
5.4.3固定化酶（细胞）的性质 120
5.4.4固定化酶（细胞）的技术指标 121
5.5酶反应器 121
5.5.1酶反应器的基本类型 122
5.5.2酶反应器的设计原则 123
5.5.3酶反应器的性能评价 123
5.5.4酶反应器的操作 124
5.6生物传感器 125
5.6.1生物传感器的原理 125
5.6.2生物传感器的分类 126
5.6.3生物传感器的发展前景 127
5.7酶的应用 128
5.7.1酶应用的领域 128
复习思考题 129
6蛋白质工程 130
6.1蛋白质结构基础 131
6.1.1蛋白质结构的基本构件 131
6.1.2蛋白质的高级结构 133
6.1.3蛋白质分子之间的相互作用 135
6.1.4蛋白质结构与功能的关系 135
6.2蛋白质工程的研究方法 136
6.2.1蛋白质工程的研究策略 136
6.2.2蛋白质全新设计 137
6.2.3改变现有蛋白质的结构 138
6.3蛋白质工程的应用实例 140
6.3.1胰蛋白酶 140
6.3.2金属硫蛋白 140
6.3.3人白细胞介素-2 140
6.3.4组织纤维蛋白溶酶原激活因子 141
6.3.5枯草杆菌蛋白酶 141
6.3.6工业用酶 141
6.3.7生物酶定向进化 142
6.4蛋白质组学 142
复习思考题 143
7生物技术与农业 144
7.1生物技术与种植业 145
7.1.1生物技术在诱导植物雄性不育中的利用 145
7.1.2生物技术培育抗逆性作物品种 146
7.1.3转基因作物品质改良 149
7.1.4植物细胞工程的应用 150
7.1.5生物农药及生物控制 152
7.2生物技术与养殖业 153
7.2.1动物分子育种技术 154
7.2.2动物繁殖新技术 157
7.2.3生物技术在动物饲料工业上的应用 162
7.2.4畜禽基因工程疫苗 163
7.2.5动物生物反应器 164
7.2.6核移植技术及其在养殖业中的应用 165
7.2.7胚胎干细胞技术及其在养殖业中的应用 166
复习思考题 167
8生物技术与食品 168
8.1生物技术与食品生产 169
8.1.1超级稻与单细胞蛋白 169
8.1.2食品和饮料的发酵生产 172
8.1.3酶与食品加工 178
8.1.4新型甜味剂 178
8.1.5其他食品添加剂 179
8.1.6转基因食品 180
8.1.7在农副产品深加工和综合利用方面的应用 181
8.2生物技术与食品包装 182
8.2.1酶工程在食品包装中的应用 182
8.2.2基因工程在食品包装中的应用 183
8.2.3包装检测指示剂在食品包装中的应用 183
8.2.4生物信息技术在包装检测中的应用 183
8.3生物技术与食品检测 184
8.3.1免疫学技术的应用 184
8.3.2分子生物学技术的应用 185
8.3.3生物传感器技术的应用 186
8.4转基因食品的检测 187
8.4.1转基因食品的PCR检测 187
8.4.2转基因食品的ELISA检测 188
8.4.3转基因食品的生物芯片检测 188
8.5生物技术与未来食品工业 189
8.5.1新时代食品工业呈现的新特点 189
8.5.2现代生物技术在未来食品工业上的应用 189
复习思考题 190
9生物技术与人类健康 191
9.1生物技术与疫苗 192
9.1.1疫苗概说 192
9.1.2免疫系统及疫苗的作用机制 194
9.1.3病毒性疾病的疫苗 195
9.1.4细菌性疾病的疫苗 202
9.1.5寄生虫病疫苗 203
9.1.e基因疫苗 204
9.1.7治疗性疫苗 204
9.2生物技术与疾病诊断 205
9.2.1 ELISA技术与单克隆抗体 205
9.2.2 DNA诊断技术 208
9.3生物技术与生物制药 212
9.3.1抗生素及其他天然药物 212
9.3.2基因工程药物 214
9.3.3治疗性抗体 215
9.4生物技术与生物疗法 216
9.4.1基因治疗 216
9.4.2干细胞的利用 220
9.5人类基因组计划 221
9.5.1 HGP产生的背景 221
9.5.2 HGP的任务 222
9.5.3 HGP的研究进展 222
9.5.4 HGP对医学发展的影响 223
9.5.5基因资源的保护 223
9.5.6我国的HGP计划 225
复习思考题 226
10生物技术与能源 228
10.1微生物技术与石油开采 229
10.1.1微生物勘探石油 229
10.1.2微生物二次采油 229
10.1.3微生物三次采油 231
10.2未来石油的替代物——乙醇 232
10.2.1生产乙醇燃料的意义及其生化机制 232
10.2.2乙醇替代汽油的实例 232
10.2.3乙醇代替石油所用的原材料和面临的困难 233
10.2.4纤维素发酵生产乙醇 234
10.3植物“石油” 235
10.3.1产“石油”的树 235
10.3.2油料植物 236
10.3.3藻类产油 236
10.4传统可再生能源——甲烷 237
10.4.1生产甲烷的生化机制 237
10.5未来的新能源 239
10.5.1氢能 239
10.5.2生物燃料电池 241
复习思考题 244
11生物技术与环境 245
11.1污水处理 246
11.1.1稳定塘法 246
11.1.2人工湿地处理系统法 247
11.1.3污水处理土地系统法 248
11.1.4活性污泥法 249
11.1.5生物膜处理法 251
11.2大气净化 251
11.2.1生物净气塔 252
11.2.2渗滤器 252
11.2.3生物滤池 252
11.3固体废弃物的生物处理 253
11.3.1固体垃圾的生物处理 253
11.3.2矿渣的生物淋溶处理 256
11.4污染环境的生物修复 257
11.4.1生物修复概述 257
11.4.2生物修复的方法 258
11.4.3生物修复技术的应用 258
11.5环境污染监测与评价的生物技术 262
11.5.1指示生物 262
11.5.2核酸探针和PCR技术 263
11.5.3生物芯片 264
11.5.4生物传感器及其他 264
复习思考题 266
12对生物技术发明创新的保护 267
12.1专利保护 268
12.1.1专利的特征 268
12.1.2授予专利权的条件 268
12.1.3生物基因可专利性的争论 269
12.1.4生物基因专利审查的标准 270
12.1.5基因专利授权范围 273
12.1.6人类基因的可专利性 275
12.1.7专利保护的缺陷 276
12.2商业秘密 277
12.2.1商业秘密的要件 277
12.2.2商业秘密形式的优势与缺陷 278
12.2.3我国关于保护商业秘密的相关法律规定 279
12.3生物技术发明的其他保护形式 279
12.4生物技术专利保护的负面影响 281
复习思考题 282
13生物技术安全性及其应对措施 283
13.1转基因生物的安全性问题 284
13.1.1转基因微生物 284
13.1.2转基因作物及食品 287
13.1.3转基因动物 300
13.2动物克隆 302
13.2.1动物克隆技术与动物克隆的热潮 302
13.2.2克隆人研究引起的恐慌 303
13.2.3克隆人的挑战与机遇 304
13.2.4治疗性克隆 305
13.2.5干细胞研究 306
13.2.6人造生命 310
13.3生物武器 310
13.3.1生物武器的危害 310
13.3.2国际社会对生物武器的管控措施 311
13.3.3生物恐怖主义及其应对措施 312
复习思考题 314
主要参考文献 315