第一章 绪论 1
第一节 现代应用生物技术的产生 1
一、传统生物技术 1
二、现代生物技术 2
第二节 现代应用生物技术的内容 2
第三节 全球应用生物技术的发展现状 4
第四节 中国应用生物技术的发展现状 8
第五节 现代应用生物技术展望 12
参考文献 13
第二章 基因工程 14
第一节 概述 14
一、基因研究及其发展 14
二、DNA分子的结构和功能 15
三、基因工程的诞生 16
四、基因工程的步骤和内容 17
五、基因工程安全性问题 18
第二节 各种工具酶 18
一、工具酶与基因工程 18
二、限制性核酸内切酶 19
三、连接酶 21
四、基因工程中的修饰酶 21
第三节 目的基因的获得 23
一、物理化学法 23
二、鸟枪法 24
三、化学法合成目的基因 24
四、逆转录合成法 25
五、聚合酶链式反应 25
六、基因组文库的构建 26
第四节 基因载体的选择和构建 28
一、基因载体 28
七、cDNA文库 28
二、质粒克隆载体 29
三、病毒和噬菌体载体 32
四、染色体定位整合克隆载体 33
五、人工染色体克隆载体 33
第五节 基因的体外重组和克隆 34
一、基因重组 34
二、基因重组对载体的要求 34
三、目的基因与载体连接前的处理 35
四、黏性末端DNA片段的连接 36
五、平齐末端DNA片段的连接 37
第六节 基因的转移与重组体的检测 38
一、重组体向受体细胞的导入 39
二、重组体克隆的筛选与鉴定 40
第七节 原核生物中目的基因的表达 42
一、大肠杆菌基因表达系统 43
二、芽孢杆菌表达系统 45
三、原核生物表达产物的分离纯化 46
第八节 真核生物细胞中目的基因的表达 47
一、酵母表达系统 47
二、哺乳动物细胞基因表达系统 48
参考文献 49
第三章 蛋白质工程 50
第一节 概述 50
一、蛋白质工程的主要内容和目的 50
二、蛋白质工程发展的基础 51
三、蛋白质工程研究手段 65
第二节 定点诱变在蛋白质工程中的应用 71
一、寡聚核苷酸介导的定点诱变 71
二、盒式诱变法 74
三、PCR诱变 74
一、蛋白质修饰 75
第三节 蛋白质改造的其他方法 75
二、蛋白质分子设计 78
第四节 蛋白质工程进展 81
一、蛋白质结构预测 82
二、基于蛋白质结构的药物分子设计 84
三、蛋白质工程的应用 85
参考文献 87
第四章 酶工程 88
第一节 概述 88
一、酶的研究及其发展 88
二、酶工程简介 89
三、国内外酶制剂工业概况 90
第二节 酶的生产 92
一、微生物酶的发酵过程 93
二、动植物原料酶的生产和动植物细胞培养产酶 96
三、固定化细胞发酵产酶 97
第三节 酶的分离纯化 98
一、酶制剂的制备一般过程 99
二、酶的纯化与精制 100
三、酶纯度的鉴定技术 104
四、酶的保存 106
第四节 酶和细胞的固定化 106
一、酶的固定化 107
二、细胞的固定化 111
三、评价固定化酶(细胞)的指标 112
四、固定化酶(细胞)的应用 112
第五节 酶反应器 115
一、酶反应器的类型及特点 115
二、酶反应器的设计及选择 117
一、酶的化学修饰 118
第六节 酶工程的其他一些研究领域 118
二、非水相介质中的酶催化反应 120
三、酶的人工模拟 122
四、核酶和脱氧核酶 125
五、酶定向进化 126
第七节 酶的应用 128
一、酶在食品工业中的应用 128
二、酶在轻工业方面的应用 132
三、酶在医药方面的应用 134
四、酶在分析检测方面的应用 136
五、酶在环境保护方面的应用 137
参考文献 138
第五章 单克隆抗体和抗体工程 139
第一节 抗体概述 139
一、抗体的发展简介 139
二、抗体的结构与功能 140
第二节 单克隆抗体的产生 141
一、引言 141
二、单克隆抗体的生产 141
第三节 基因工程抗体 145
一、鼠单克隆抗体的人源化 145
二、单链抗体 146
三、抗体融合蛋白 146
四、噬菌体抗体 149
第四节 抗体的应用 150
一、抗体在临床疾病治疗中的应用 150
二、抗体在疾病诊断中的应用 156
第五节 抗体的表达系统 159
一、哺乳动物细胞表达系统 159
二、大肠杆菌表达系统 159
五、动植物表达系统 160
三、酵母表达系统 160
四、昆虫细胞表达系统 160
参考文献 161
第六章 现代分子诊断技术 162
第一节 酶联免疫吸附测定 163
一、酶联免疫吸附测定的原理 163
二、酶联免疫吸附测定的试剂与材料 163
三、常用酶联免疫吸附测定诊断技术 164
四、酶联免疫吸附测定最佳工作浓度的选定 168
五、酶联免疫吸附测定的应用 169
六、酶联免疫吸附测定的局限性 170
第二节 DNA诊断技术 171
一、核酸杂交 171
二、疟疾的分子诊断 184
三、细菌性传染病及病毒性疾病的分子诊断技术 184
一、遗传疾病的检测系统 187
第三节 遗传疾病的分子诊断 187
二、遗传疾病的基因诊断选择 191
三、PCR技术在遗传病诊断中的应用 193
第四节 癌症的分子诊断技术 194
一、癌基因与抑癌基因 195
二、肿瘤发生中的基因变化 197
三、原癌基因与抑癌基因的检测与评价 199
第五节 环境微生物的检测 201
一、PCR技术在环境微生物检测中的应用 201
参考文献 204
第七章 现代生物技术与疫苗 206
第一节 概述 206
一、疫苗的研究与发展 206
二、疫苗的种类 207
三、疫苗的应用 208
第二节 现代生物技术在疫苗学中的应用 211
一、分子生物学与疫苗学 211
二、疫苗研究的技术 214
第三节 基因工程疫苗 217
一、简述 217
二、基因工程疫苗的免疫学基础 217
三、基因工程疫苗的反应原性和免疫原性 218
四、基因工程疫苗研究的进展 218
五、乙肝基因工程亚单位疫苗的产生 219
六、基因工程疫苗的应用前景 220
第四节 核酸疫苗 220
一、核酸疫苗的理论基础 220
二、核酸疫苗的作用机理 222
三、核酸疫苗的构建方法 222
四、DNA疫苗免疫接种的方法及途径 225
五、DNA疫苗的发展现状及趋势 226
第五节 活体重组疫苗及其载体 227
一、活体重组疫苗 227
二、活体疫苗载体 228
三、门哥病毒载体 230
四、金丝雀痘病毒载体 230
五、仙台病毒疫苗载体 231
六、麻疹病毒疫苗载体 231
七、沙门菌属疫苗载体 231
第六节 细菌性疫苗及其他疫苗 232
一、抗细菌疫苗 232
二、抗独特型抗体疫苗 233
三、恶性疟原虫疫苗 233
四、避孕疫苗 234
一、肿瘤细胞疫苗 235
第七节 肿瘤疫苗 235
二、胚胎抗原疫苗 236
三、病毒疫苗 236
四、癌症疫苗 236
五、合成多肽肿瘤疫苗 237
六、抗独特型疫苗 237
七、用肿瘤细胞冲击APC制备肿瘤疫苗 238
八、以双特异(功能)抗体修饰肿瘤细胞制备肿瘤疫苗 238
第八节 艾滋病疫苗 238
一、艾滋病病毒结构与感染特性 239
二、HIV基因组及编码蛋白 239
三、艾滋病病毒侵入人体后的基因表达 240
四、实验性艾滋病疫苗的动物模型 240
五、艾滋病疫苗的研究现状 241
第九节 自身免疫性疾病的疫苗 242
第十节 治疗性疫苗 244
一、病毒性感染疾病的治疗疫苗 244
二、心血管疾病的治疗疫苗 244
三、细菌造成的血液感染的治疗疫苗 245
四、其他应用 245
五、附录：免疫发展的里程碑 245
参考文献 246
第八章 生物技术与制药 248
第一节 天然药物制药 248
一、植物来源的药物 248
二、动物来源的药物 252
三、人体来源的药物 255
四、天然海洋药物 256
第二节 基因工程药物 258
一、概述 258
五、微生物及矿物质类药物 258
二、基因工程药物分类 259
三、基因工程药物的生产 260
四、基因工程药物制备实例 263
参考文献 265
第九章 基因治疗 267
第一节 概述 267
一、基因治疗的研究及其发展 267
二、基因治疗的现状 268
第二节 基因转移载体 270
一、简述 270
二、逆转录病毒载体 271
三、腺病毒载体 271
四、腺相关病毒载体 272
五、单纯疱疹病毒载体 272
六、痘苗病毒载体 273
七、非病毒载体 274
第三节 基因治疗的方式 276
一、基因治疗的策略 276
二、基因治疗中基因转移的途径和方法 277
三、基因治疗的靶组织 278
第四节 常见疾病的基因治疗 278
一、血液循环疾病的基因治疗 278
二、心血管病的基因治疗 279
三、肿瘤的基因治疗 281
四、自杀基因治疗 283
五、HIV感染的基因治疗 285
六、其他疾病的基因治疗 286
七、基因治疗前景 288
参考文献 288
一、发酵工业发展简史 289
第一节 概述 289
第十章 现代发酵工程 289
二、发酵工业的特征 292
三、发酵工业的应用范畴 293
四、现代发酵工程的意义和展望 296
第二节 微生物发酵 296
一、菌种及工业生产常用微生物 296
二、培养基 299
三、灭菌 304
四、发酵的一般过程 306
第三节 菌种的选育及保藏 308
一、自然选育 308
二、诱变育种 309
三、杂交育种 314
四、代谢控制育种 318
五、基因工程育种 319
六、微生物菌种的保藏与复壮 321
第四节 微生物代谢与调控 324
一、微生物的代谢 324
二、微生物初级代谢的调节控制 325
三、微生物次级代谢的调节控制 327
第五节 发酵过程控制 331
一、发酵过程的主要控制参数 331
二、发酵过程中的代谢变化 333
三、基质的影响及补料的控制 334
四、温度的影响及其控制 337
五、pH的影响及其控制 339
六、溶解氧的影响及其控制 340
七、CO2的影响及其控制 342
八、泡沫的影响及其控制 344
十、发酵染菌的防治及处理 346
九、发酵终点的确定 346
十一、基因工程菌发酵的控制 350
第六节 发酵产品的提取和精制 353
一、发酵液的预处理和过滤 354
二、发酵产品的提取 355
三、发酵产品的精制 357
参考文献 360
第十一章 生物技术与食品 362
第一节 生物技术与食品加工 362
一、生物技术与蛋白类食品 362
二、生物技术与酿造类食品 365
三、生物技术与饮料工业 368
四、食品添加剂 372
五、功能性食品 374
一、免疫学技术在食品检测中的应用 376
第二节 生物技术与食品检测 376
二、分子生物学技术应用 378
第三节 转基因食品 378
一、转基因食品概述 378
二、转基因食品的检测 380
三、转基因食品的安全性及其展望 382
参考文献 383
第十二章 现代生物技术与能源开发 384
第一节 微生物冶金 384
一、微生物冶金的原理 384
二、用于冶金工业的微生物 385
三、细菌浸出的工业化方法 387
四、微生物冶金技术的实际应用 388
五、微生物冶金的前景 389
第二节 燃料乙醇 390
一、采用燃料乙醇的意义 390
二、燃料乙醇的生产 391
三、乙醇汽油的调和方法 392
四、燃料乙醇的发展状况 393
第三节 沼气发酵 394
一、发展沼气的意义 394
二、沼气发酵 395
参考文献 398
第十三章 现代生物技术与环境保护 400
第一节 污水的微生物净化 400
一、废水生物处理概述 400
二、好氧生物处理技术 404
三、厌氧生物处理工艺 408
第二节 大气净化生物技术 410
一、生物处理废气的原理 411
二、废气生物处理的工艺 411
三、二氧化碳的生物处理 413
四、废气生物处理的现状与展望 415
第三节 固体垃圾的处理 416
一、堆肥法 416
二、填埋技术 418
第四节 生物修复技术 418
一、生物修复的基本原理和主要方法 418
二、土壤污染的生物恢复技术 420
三、地下水污染的生物修复技术 423
第五节 基因工程与污染治理 424
一、降解卤代芳烃的基因工程菌 425
二、降解除草剂的基因工程菌 425
三、防治杀虫剂的基因工程菌 425
四、石油降解功能菌 425
第六节 环境污染监测与评价的生物技术 426
一、环境污染的生物监测与评价 426
二、核酸探针在环境监测中的应用 430
四、生物传感器 431
三、PCR技术 431
参考文献 435
第十四章 农业生物技术及其应用 436
第一节 植物细胞工程 436
一、植物组织培养 436
二、植物原生质体培养和体细胞杂交技术 443
第二节 植物转基因技术及应用 446
一、植物基因转化技术 447
二、转基因植物的应用研究 450
第三节 动物克隆技术 458
一、动物克隆的概念及意义 458
二、动物胚胎分割技术 460
三、动物胚胎细胞核移植技术 461
五、动物克隆主要技术操作举例 463
四、动物分化体细胞核移植 463
六、动物克隆技术的发展及产业化 464
七、克隆技术存在的问题 466
第四节 转基因动物研究 466
一、转基因动物研究概述 466
二、动物转基因技术 468
三、转基因家畜、鱼和家禽 471
四、动物转基因面临的问题和展望 474
参考文献 474
第十五章 生物农药 476
第一节 概述 476
一、生物农药的分类 476
二、生物农药的成分来源、作用机制和作用对象 477
第二节 生物农药的毒力和药效 482
二、毒力的表示及分析 483
一、毒力和药效的概念 483
三、药效的表示及分析 485
第三节 生物农药的开发生产和使用 488
一、细菌杀虫剂的开发与生产 488
二、真菌杀虫剂的开发与生产 490
三、病毒杀虫剂的开发与生产 493
四、线虫和原生动物杀虫剂的开发与生产 494
五、农用抗生素的开发与生产 495
六、微生物除草剂的开发与生产 495
七、植物源生物化学农药的开发与生产 496
八、生物农药的加工剂型和辅助剂 496
九、生物农药的使用方法 497
第四节 生物农药的质量检验 498
一、白僵菌 498
三、昆虫病毒杀虫剂 499
二、苏云金杆菌 499
四、农用抗生素 500
第五节 生物农药发展与应用展望 501
参考文献 503
第十六章 微生物肥料 504
第一节 概述 504
一、微生物肥料的含义和特点 504
二、微生物肥料的主要类型 505
三、微生物肥料的作用 506
第二节 营养元素循环及其在植物中的作用 508
一、氮循环 508
二、磷循环 511
三、钾循环 512
四、植物必需矿质元素及其作用 513
五、植物根系吸收矿质元素的特点 518
一、生物固氮 519
第三节 固氮菌肥料和根瘤菌肥料 519
二、固氮菌类肥料 525
三、根瘤菌类肥料 528
第四节 解磷微生物肥料和硅酸盐细菌肥料 530
一、解磷微生物肥料 530
二、硅酸盐细菌肥料 531
第五节 根际促生细菌类微生物肥料 532
一、根际促生细菌的种类 532
二、根际促生细菌制剂的作用机理 532
三、根际促生细菌制剂的归属问题 533
四、根际促生细菌制剂的应用现状 533
五、根际促生细菌制剂研究和应用前景 534
第六节 其他微生物肥料 534
一、分解作物秸秆微生物肥料 534
三、AM菌根类微生物肥料 535
二、复合微生物肥料 535
四、5406抗生菌肥料 536
第七节 中国微生物肥料的发展策略 536
一、中国微生物肥料的发展现状和存在的问题 536
二、中国微生物肥料的发展趋势和发展策略 538
三、中国微生物肥料产业化发展展望 538
第八节 微生物肥料登记资料的要求 539
一、肥料登记资料概要 539
二、肥料登记资料 540
三、有关附件 545
参考文献 548
第十七章 人类基因组计划及后基因组研究 549
第一节 人类基因组计划概述 549
一、人类基因组计划产生的历史和技术背景 549
二、人类基因组计划的任务和意义 553
三、人类基因组研究的主要内容 554
四、人类基因组研究的策略 555
五、人类基因组计划大事年表 555
第二节 人类基因组计划对医学发展的影响 555
一、基因医学新时代 555
二、基因药物的研制 558
第三节 基因资源的保护 559
一、基因资源的争夺 559
二、中国基因资源的保护 561
第四节 后基因组学的研究进展 563
一、后基因组时代 563
二、后基因组的研究进展 565
参考文献 568
第十八章 现代生物技术应用规则和发明保护 570
第一节 概述 570
二、GLP的发展概况 571
一、GLP的概念 571
第二节 生物技术药品非临床研究质量管理规范(GLP) 571
三、各国GLP管辖产品的范围 572
四、GLP的双边协定与国际合作 573
五、GLP制定的目的 573
六、GLP的基本内容 574
七、GLP实验室认定中易发生的主要问题 578
第三节 生物技术药品临床试验质量管理规范(GCP) 579
一、GCP的概念 579
二、GCP的发展概况 580
三、GCP制定的目的 581
四、GCP的国际一体化 581
五、GCP的重要作用 582
六、GCP的基本原则 582
七、GCP的基本内容 583
二、GMP的发展概况 584
第四节 生物技术药品生产质量管理规范(GMP) 584
一、GMP的概念 584
三、GMP简述 585
第五节 生物技术药品经营质量管理规范(GSP) 591
一、GSP的概念 591
二、GSP的发展概况 592
三、GSP制定的目的 592
四、GSP的主要内容 592
第六节 现代生物技术专利保护 595
一、简述 595
二、生物技术发明创新专利保护 596
三、生物技术发明创新专利的特点 596
四、现代生物技术专利类型 597
五、生物技术发明专利保护的紧迫性及影响 598
参考文献 599
一、世界上有关生物安全问题的争论 600
第十九章 现代生物技术的安全性及社会伦理问题 600
第一节 概论 600
二、世界各国对生物安全问题的认识和管理 601
三、生物安全性评价 606
第二节 现代生物技术的安全性 607
一、基因工程作物的安全性 607
二、基因工程动物的安全性 610
三、基因工程食品的安全性 611
四、生物武器 612
第三节 现代生物技术的社会伦理问题 614
一、人类基因组计划与社会伦理问题 614
二、动物克隆和人类克隆引起的社会伦理问题 615
参考文献 617
索引 618