第一章 绪论 1
第一节 生物工程的基本概念 1
一、生物工程的定义 1
二、生物工程的研究领域及其相互关系 2
三、现代生物工程涉及的学科 2
第二节 生物工程的发展简史 3
一、传统生物技术时期 3
二、近代生物工程的形成和发展时期 4
三、现代生物工程的形成和发展时期 6
第三节 现代生物工程的应用 7
一、提高生命质量，延长人类寿命 7
二、改善农业生产，解决食品短缺 8
三、解决能源危机，治理环境污染 8
四、制造工业原料，生产贵重金属 9
第四节 现代生物工程对社会发展的影响 9
一、转基因食品的安全性问题 9
二、转基因生物对环境的危害 10
三、人权的保护问题 10
四、生物工程引发的其他社会问题 11
第二章 细胞生物学基础 13
第一节 细胞生物学发展简介 13
一、细胞的发现 13
二、细胞学说的创立 13
三、细胞生物学 14
第二节 细胞的基本特性 14
一、细胞的形态 14
二、细胞的基本功能 15
三、细胞结构上的相似性 15
第三节 细胞的类型、结构和功能 15
一、原核细胞 16
二、真核细胞 17
三、真核细胞的结构体系及功能 18
四、真核细胞与原核细胞的比较 19
五、病毒——非细胞的生命体 19
第四节 细胞的重要生命活动 21
一、细胞的繁殖 21
二、细胞分化 22
三、细胞的癌变和衰老 23
第五节 细胞的化学组成 25
一、水 25
二、无机盐 25
三、有机小分子 26
四、生物大分子 27
第三章 生物大分子的结构与功能 29
第一节 生物功能大分子——蛋白质 29
一、氨基酸和肽 29
二、蛋白质的分子结构 32
三、蛋白质结构与功能的关系 34
四、蛋白质的结构测定 36
五、蛋白质的理化性质 37
六、蛋白质中的非氨基酸组分 38
七、蛋白质的分离和纯化 38
第二节 生物遗传大分子——核酸 40
一、核酸的化学组成及一级结构 40
二、DNA的空间结构与功能 42
三、RNA的结构与功能 47
四、基因和基因组结构 51
五、核酸的理化性质 53
第三节 碳水化合物 55
一、单糖 55
二、低聚糖 55
三、多糖 56
四、糖复合物 56
五、糖类的生物功能 56
第四节 脂类与生物膜 57
一、生物体内的脂类 57
二、生物膜的化学组成 57
三、生物膜的结构及功能 59
第四章 基因工程 61
第一节 基因工程的基本原理 61
一、基因工程诞生的背景 61
二、基因工程的诞生及其意义 64
三、基因工程的基本概念及操作流程 65
第二节 重组DNA常用的工具酶 66
一、限制性核酸内切酶 66
二、DNA连接酶 69
三、DNA聚合酶 71
第三节 重组DNA常用载体 73
一、质粒载体 74
二、λ噬菌体 76
三、柯斯（cosmid）质粒载体 77
四、人工染色体载体 77
五、高等真核细胞的克隆载体 79
第四节 目的基因的获取及其与载体的连接 80
一、目的基因的获取途径 80
二、目的基因与载体的连接 85
第五节 重组DNA分子导入受体细胞 87
一、受体细胞的选择 87
二、重组体DNA分子转化或转染导入微生物细胞 89
三、重组体DNA分子导入植物细胞 89
四、重组体DNA分子导入哺乳动物细胞 90
第六节 重组体的筛选和克隆基因的表达 91
一、重组体的筛选 91
二、克隆基因的表达 94
第五章 蛋白质工程 97
第一节 蛋白质工程的基本概念 97
一、蛋白质工程产生的背景 97
二、蛋白质工程的基本流程 98
三、蛋白质工程的特征 98
四、蛋白质工程的研究内容 99
第二节 蛋白质的生物合成 100
一、蛋白质合成中三类RNA的作用 101
二、蛋白质的生物合成过程 103
三、新生肽链的折叠 105
第三节 蛋白质结构预测 106
一、预测蛋白质空间结构的意义 106
二、蛋白质序列分析及结构预测策略 107
三、蛋白质二级结构预测 108
四、蛋白质三级结构预测 110
第四节 蛋白质的分子设计 112
一、蛋白质分子设计的基础 112
二、蛋白质分子设计的流程 113
三、蛋白质分子设计的类型 114
第六章 酶工程 117
第一节 酶学基础 117
一、酶的一般概念 117
二、酶的分类与命名 118
三、酶催化反应作用的特点 119
第二节 酶的结构与功能的关系 120
一、酶的结构及其催化功能 120
二、酶的活性中心 120
三、酶的催化机制 120
四、影响酶催化反应速度的因素 122
第三节 化学酶工程 124
一、酶分子的化学修饰 124
二、固定化酶 126
三、细胞的固定化 128
第四节 生物酶工程 130
一、克隆酶 131
二、突变酶 132
三、从头设计酶 133
四、进化酶 134
五、杂合酶 136
六、核酶和脱氧核酶 137
第七章 细胞工程 139
第一节 植物组织与细胞培养 139
一、植物组织培养 140
二、植物细胞培养 147
第二节 动物细胞与组织培养 154
一、动物细胞与组织培养的基本概念 154
二、动物细胞的体外培养生长特性 155
三、动物细胞培养的营养和环境条件 155
四、动物细胞培养技术 157
五、细胞培养物的保存和复苏 158
六、动物细胞的大规模培养 159
第三节 细胞工程的主要技术及其应用 160
一、细胞融合 160
二、染色体工程 165
三、动物体细胞核移植技术和克隆动物 168
四、胚胎工程 169
五、干细胞及组织工程 172
第八章 发酵工程 179
第一节 发酵工程概述 179
一、发酵工程技术的发展历史 179
二、发酵和发酵工程的定义 180
三、发酵工程产品的类型 180
四、发酵工程的基本内容 181
第二节 发酵工业用菌种 182
一、工业上常见的微生物 182
二、菌种的选育 185
三、菌种的退化与复壮 189
四、菌种的保藏 191
第三节 发酵生产过程 193
一、培养基及其灭菌 194
二、种子扩大培养 195
三、发酵方式 195
四、发酵工艺控制 200
五、基因工程菌的发酵特性 202
六、发酵产物的分离提取 202
第四节 发酵设备 204
一、生化反应器的类型 204
二、机械搅拌式发酵罐 205
三、自吸式发酵罐 205
四、气升式发酵罐 205
五、塔式发酵罐 206
六、发酵与产物分离偶联 206
第九章 生物工程在农业和食品方面的应用 208
第一节 利用转基因技术培育抗逆性农作物品种 208
一、抗除草剂作物 209
二、抗昆虫作物 209
三、抗病害作物 210
四、抗重金属镉的作物 210
第二节 利用转基因技术提高农作物产量和品质 211
一、提高农作物产量 211
二、提高大豆中蛋白质和氨基酸的含量 211
三、改变油料作物的油脂组成及含量 211
四、彩色棉花 212
五、其他超级农作物品种 212
第三节 应用转基因技术生产经济动物 213
一、应用转基因技术改善动物的生产性能 213
二、改变代谢途径提高经济动物的产量 214
三、利用胚胎技术加快家畜良种的繁殖 214
四、转入抗病毒基因提高动物抗病能力 215
第四节 转基因食品 215
一、已改良营养品质的植物转基因食品 216
二、高产优质的肉、奶和畜类动物转基因食品 216
三、富含功能性成分的转基因食品 216
四、色香味独特的转基因食品添加剂 217
五、可延长贮藏保鲜期的转基因果蔬食品 217
第五节 生物工程技术在食品工业中的应用 217
一、利用基因工程、细胞工程技术改良食品资源 218
二、利用现代微生物发酵工程技术改造传统的食品加工工艺 218
三、酶工程食品工业中的应用 219
第十章 生物工程在医药方面的应用 221
第一节 生物技术药物 221
一、生物技术药物的概念 221
二、生物技术药物的种类 223
三、生物技术药物的发展趋势 227
第二节 人类基因组计划 228
一、人类基因组计划的内容 228
二、人类基因组计划的研究结果 230
三、人类基因组计划的意义 231
四、后人类基因组学的研究 232
第三节 基因诊断与基因治疗 233
一、基因诊断 233
二、基因治疗 239
第十一章 生物工程在环保和能源开发方面的应用 243
第一节 污水的生物净化 243
一、污水好氧生物处理工程技术 243
二、污水厌氧生物处理工程技术 245
第二节 废气及大气污染的生物治理 246
一、生物净化有机废气的基本原理 246
二、生物过滤法 247
三、生物吸收法 248
四、生物滴滤法 248
第三节 固体废物的生物降解 249
一、固体废弃物生物降解的基本原理 249
二、好氧生物降解制堆肥 250
三、厌氧发酵制沼气 251
第四节 环境污染的生物修复 251
一、生物修复的概念及其原理 252
二、生物修复的基本原理 252
三、原位生物修复 254
四、异位生物修复 255
第五节 生物工程在能源开发中的应用 255
一、利用微生物开采石油 255
二、燃料酒精 256
三、植物石油 256
四、生物柴油 256
五、氢能 257
第十二章 生物安全性与基因武器 258
第一节 转基因技术对生态环境的潜在威胁 258
一、转基因植物本身可能演变为农田杂草植物 258
二、转基因植物可能通过基因漂流影响其他物种 259
三、转基因植物可能对非目标生物造成危害 260
四、转基因植物可能增加目标害虫的抗性 261
五、重组基因片段的实验室安全问题 261
第二节 转基因食品对人体健康的影响 262
一、外源基因的转移问题 262
二、潜在的致敏性 264
三、直接或潜在的毒性隐患 265
四、可能改变食物原有的营养成分 266
第三节 转基因食品食用安全性评价 266
一、转基因食品食用安全性评价的原则 267
二、转基因食品食用安全性评价的内容 269
第四节 国外对转基因农产品的安全管理体系 271
一、美国对转基因农产品的安全管理体系 271
二、欧盟对转基因农产品的安全管理体系 273
三、日本对转基因农产品的安全管理体系 274
四、其他发达国家对转基因农产品的安全管理 275
五、主要发展中国家对转基因农产品的安全管理 276
第五节 中国对转基因农产品的安全管理体系 279
一、转基因生物安全监管法律体系形成 279
二、转基因生物安全的管理机构 280
三、转基因食品安全的主要管理制度 280
四、转基因食品的安全分析和监管体系 281
第六节 基因武器 282
一、生物武器的发展历史 282
二、基因武器主要种类 283
三、基因武器的特点 285
四、基因武器的遏制及防范对策 286
第十三章 生物工程与社会伦理 288
第一节 人类胚胎干细胞研究中的生命伦理 288
一、胚胎干细胞的不同来源及其伦理 288
二、生殖性克隆的伦理 289
三、治疗性克隆的伦理 290
第二节 人类基因组研究引发的社会伦理 291
一、对基因隐私权的侵犯 291
二、产生基因歧视问题 292
三、基因治疗带来的伦理疑虑 292
四、基因增强的危害性问题 293
第三节 现代生物技术研究应遵循的伦理原则 294
一、尊重原则 294
二、不伤害原则 295
三、公正原则和平等互利原则 295
四、可持续发展原则 296
五、责任原则 296
第十四章 生物工程的知识产权保护 298
第一节 生物工程知识产权的类型 298
一、专利权的保护 298
二、植物新品种的保护 299
三、其他形式的保护 300
第二节 基因的专利保护 302
一、基因是属于发现还是发明 302
二、基因专利的保护范围 303
第三节 转基因生物的专利保护 304
一、转基因植物专利保护 304
二、转基因动物专利保护 305
三、转基因微生物的专利保护 306
参考文献 308