绪论 1
第一节 基因工程的概念 1
第二节 基因工程的诞生与发展 2
一、基因工程诞生的理论基础 2
二、基因工程的诞生 3
三、基因工程的发展 4
第三节 基因工程研究的内容 5
一、基因工程研究的主要内容 5
二、基因工程的基本操作程序 7
三、基因工程的基本操作内容 7
第四节 基因工程的意义与发展前景 7
一、基因工程的意义 7
二、基因工程的发展前景 8
本章小结 8
思考题 8
第一章 基因工程的分子生物学基础 9
第一节 细胞的分类 9
一、原核细胞 10
二、真核细胞 10
第二节 DNA的复制、修复与重组 10
一、DNA结构 10
二、DNA复制 11
三、DNA修复 12
四、DNA重组 13
第三节 RNA转录与加工 14
一、原核基因的转录与调节 14
二、真核基因的转录与调节 16
三、mRNA加工 17
本章小结 19
思考题 20
第二章 基因工程工具酶 21
第一节 限制性核酸内切酶 21
一、寄主的限制和修饰现象 21
二、限制性核酸内切酶的类型 22
三、限制性核酸内切酶的命名 23
四、Ⅱ型限制性核酸内切酶的基本特性 24
五、Ⅱ型限制性核酸内切酶的反应条件 27
六、影响限制性核酸内切酶活性的因素 29
第二节 DNA连接酶 31
一、概念与机理 31
二、DNA连接酶的种类 32
三、DNA连接酶的反应体系 33
四、影响连接反应的因素 33
第三节 DNA聚合酶 34
一、大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ 35
二、Klenow片段 36
三、T4噬菌体DNA聚合酶 37
四、T7噬菌体DNA聚合酶与测序酶 38
五、Taq DNA聚合酶 38
六、逆转录酶 38
第四节 末端脱氧核苷酸转移酶 39
第五节 核酸酶 40
一、核糖核酸酶 40
二、脱氧核糖核酸酶Ⅰ 41
三、S1核酸酶 42
第六节 核酸外切酶 43
一、大肠杆菌核酸外切酶Ⅶ 44
二、大肠杆菌核酸外切酶Ⅲ 44
三、Bal 31核酸酶 45
第七节 T4噬菌体多核苷酸激酶 46
一、T4噬菌体多核苷酸激酶的性质 46
二、多核苷酸激酶的用途 47
第八节 碱性磷酸酶 47
一、碱性磷酸酶的性质 47
二、碱性磷酸酶的用途 48
本章小结 48
思考题 50
第三章 基因工程载体 51
第一节 质粒载体 51
一、质粒的生物学特性 51
二、理想质粒载体的必备条件 53
三、质粒载体的构建 54
四、常用的质粒载体类型 58
第二节 λ噬菌体载体 61
一、λ噬菌体的生物学特性 61
二、λ噬菌体载体的构建 63
三、常用的λ噬菌体载体 64
第三节 单链DNA噬菌体载体 66
一、M13噬菌体的生物学特性 66
二、M13噬菌体载体的构建 67
三、M13噬菌体载体的主要用途 68
四、噬菌体载体 69
第四节 黏粒载体 69
一、黏粒载体的基本特点 70
二、黏粒载体的构建 70
三、黏粒载体在基因克隆中的应用 71
四、常用的黏粒载体及应用 72
第五节 其他载体 73
一、人工染色体 73
二、植物基因工程载体 74
三、动物基因工程载体 77
第六节 表达载体 82
一、表达载体构建的一般原则 83
二、植物表达载体 85
本章小结 91
思考题 91
第四章 分子基本操作技术 92
第一节 DNA基本操作技术 92
一、基因组DNA提取技术 92
二、质粒DNA提取技术 96
三、凝胶电泳技术 99
四、DNA片段纯化与回收技术 103
第二节 RNA基本操作技术 104
一、总RNA提取技术 105
二、mRNA提取技术 108
第三节 核酸分子杂交技术 110
一、探针的制备 110
二、核酸杂交技术 112
本章小结 115
思考题 115
第五章 聚合酶链式反应技术 116
第一节 PCR扩增原理 116
第二节 PCR反应体系 117
一、PCR操作程序 117
二、PCR反应成分 118
三、PCR反应条件 120
第三节 PCR引物设计原则 120
一、引物设计的一般原则 121
二、引物3′端的末位碱基 121
三、引物设计软件 121
第四节 PCR技术类型及应用 123
一、已知DNA序列的PCR扩增 123
二、逆转录PCR 125
三、已知cDNA一端序列获得全长cDNA的PCR 125
四、已知侧翼序列PCR扩增 127
五、未知序列PCR扩增 130
六、定量PCR 132
七、免疫相关PCR 132
八、PCR技术衍生的分子标记 133
九、PCR技术的应用 133
本章小结 134
思考题 134
第六章 基因文库的构建 135
第一节 基因组DNA文库的构建 135
一、构建基因组文库的载体 135
二、基因组DNA克隆片段的制备 138
三、重组DNA分子的产生 139
四、基因组文库的产生 140
五、基因组文库的大小及代表性 141
六、基因组文库的扩增与保存 141
第二节 cDNA文库的构建 142
一、mRNA的提取 142
二、cDNA克隆载体的选择 143
三、cDNA克隆片段的获得 143
四、cDNA文库的生成 147
五、cDNA文库的质量分析 148
六、cDNA文库的扩增与保存 148
七、cDNA末端的快速扩增 149
第三节 差减cDNA文库的构建 149
一、基本原理 149
二、杂交方法 149
三、载体选择 151
第四节 基因库与畜禽遗传资源保护 151
一、国内外畜禽遗传资源保护的现状 151
二、畜禽遗传资源保存的方式 152
本章小结 153
思考题 154
第七章 目的基因的获取 155
第一节 对已知序列基因的分离 155
一、化学合成法 155
二、从基因文库中钓取目的基因 156
三、逆转录法获得真核目的基因 158
第二节 对未知序列基因的分离 159
一、染色体步移 159
二、杂交捕捉和释放 159
三、mRNA的差异显示分析 160
四、限制性标志cDNA扫描 160
五、“电子”cDNA文库筛选 160
第三节 从cDNA文库中获得目的基因 160
一、从非全长cDNA文库中筛选新基因 161
二、从全长cDNA文库中进行杂交筛选 161
本章小结 162
思考题 162
第八章 DNA体外重组与基因转移 163
第一节 重组DNA分子的构建 163
一、重组DNA的概念 163
二、载体DNA与外源基因片段的连接 163
第二节 基因转移 171
一、重组DNA向细菌细胞转入 171
二、外源目的基因向真核细胞转入 173
本章小结 175
思考题 175
第九章 重组子的筛选与鉴定 176
第一节 遗传学检测法 177
一、根据载体表型特征的筛选 177
二、根据插入基因遗传性状的筛选 178
第二节 核酸分子杂交 178
一、菌落印迹原位杂交 179
二、斑点印迹杂交 179
三、Southern印迹杂交 180
第三节 物理检测法 180
一、直接凝胶电泳检测法 180
二、限制性核酸内切酶酶切片段分析法 181
三、R-环检测法 182
第四节 免疫化学检测法 182
一、放射性抗体检测法 182
二、免疫沉淀检测法 183
三、Western印迹分析法 183
第五节 核酸序列分析及其他方法 184
一、核酸序列分析 184
二、PCR法 184
三、Northern印迹分析 184
本章小结 184
思考题 185
第十章 外源基因的表达 186
第一节 外源基因在大肠杆菌中的表达 186
一、正确表达的基本条件 187
二、常用的大肠杆菌表达载体 187
三、外源蛋白质表达部位 193
四、提高外源基因表达效率的方法 194
五、表达产物的检测 198
六、表达实例：人生长素基因在大肠杆菌中的表达 200
第二节 真核细胞表达系统概述 203
一、酵母表达体系 203
二、昆虫细胞表达体系 204
三、哺乳动物细胞表达体系 205
本章小结 206
思考题 206
第十一章 微生物基因工程 207
第一节 细菌基因工程 207
一、实现外源基因表达的基本操作 207
二、大肠杆菌工程菌的构建策略 210
三、基因工程菌遗传不稳定性及其对策 219
四、细菌表达外源蛋白的流程 222
第二节 酵母菌的基因工程 223
一、酵母菌的宿主系统 223
二、酵母菌的载体系统 225
三、酵母菌的转化系统 229
四、酵母菌的表达系统 230
五、酵母菌的蛋白修饰分泌系统 231
第三节 其他微生物系统在基因工程中的利用 233
一、芽孢杆菌在基因工程中的应用 234
二、棒状杆菌在基因工程中的应用 237
三、假单胞杆菌在基因工程中应用 237
四、链霉菌在基因工程中的应用 237
第四节 微生物基因工程的应用 238
一、重组微生物工程菌与人类药物生产 238
二、重组微生物工程菌与疫苗生产 242
三、重组微生物工程菌与食品、饲料工业 245
四、重组微生物工程菌与环境保护 249
五、重组微生物工程菌与农业生产 251
本章小结 256
思考题 256
第十二章 植物基因工程 258
第一节 农杆菌及其转化体系 258
一、根癌农杆菌的生物学特征 258
二、Ti质粒的结构和功能 259
三、Ti质粒的转化机理 260
四、农杆菌Ti质粒载体的改造与表达载体的构建 262
五、Ri质粒载体系统 265
第二节 目的基因的导入 266
一、植物转化的受体系统 266
二、基因的导入方法 267
第三节 外源基因的表达、检测与遗传特性 273
一、转基因植物外源基因的表达及其调控 273
二、外源基因的检测 276
三、转基因植物的遗传特性 278
第四节 植物基因工程的应用 279
一、植物基因工程在植物分子生物学研究中的应用 279
二、改良植物品种 281
三、转基因植物作为生物反应器 286
本章小结 290
思考题 291
第十三章 动物基因工程 292
第一节 动物基因工程的概念与发展 292
第二节 动物目的基因的选择与表达载体的构建 293
一、动物转基因操作的一般程序 293
二、目的基因的选择 294
三、表达载体的构建 294
四、外源基因的组织特异性表达 300
第三节 基因导入的方法 300
一、DEA？-葡聚糖转染法 300
二、显微注射法 301
三、病毒转染法 302
四、胚胎干细胞介导法 303
五、精子载体法 303
六、基因同源重组法 304
第四节 转基因动物的鉴定 306
一、DNA水平的检测 306
二、RNA水平的检测 307
三、目的蛋白的检测 307
第五节 动物基因工程技术的应用 308
一、动物基因工程技术的应用 308
二、动物转基因技术存在的问题 314
三、提高转基因动物外源基因表达水平的方法与途径 315
四、转基因动物的应用前景 317
第六节 基因诊断 318
一、基因诊断的基本方法 318
二、基因芯片与疾病诊断 319
第七节 基因治疗 320
一、基因治疗概述 320
二、基因治疗的方式 321
三、基因治疗的前景 324
第八节 基因工程疫苗 325
一、基因工程活载体疫苗 325
二、基因缺失疫苗 326
三、基因工程亚单位疫苗 327
四、合成肽疫苗 327
五、转基因植物可食疫苗 327
六、DNA疫苗 328
本章小结 328
思考题 329
第十四章 生物信息学 330
第一节 生物信息学概论 330
一、蛋白质和核酸序列的测定 330
二、生物大分子空间结构的测定 331
三、生物学信息的迅猛增长 331
四、生物信息学的基本概念及研究内容 332
五、生物信息学研究的热点领域 333
第二节 生物信息数据库 334
一、核酸序列数据库 335
二、蛋白质序列数据库 340
三、大分子空间结构数据库 342
四、基因组数据库 345
第三节 数据的查询、提交和搜索 346
一、Entrez查询系统 346
二、SRS数据库查询系统 348
三、数据提交 352
第四节 序列比对和数据库搜索 353
一、序列比对原理 353
二、Blast 355
第五节 多序列比对及系统发育分析 360
一、多序列比对分析 360
二、系统发育分析 362
本章小结 365
思考题 365
第十五章 分子标记及其他相关技术 366
第一节 分子标记技术 366
一、分子标记的概念 366
二、分子标记的类型 367
三、标记系统在应用时的选择 375
四、分子标记的应用 377
第二节 基因芯片技术和应用 379
一、基因芯片的概念 379
二、基因芯片的类型 380
三、基因芯片的实验操作 380
四、基因芯片的应用 382
五、使用基因芯片时应注意的问题 383
第三节 差异显示技术及其应用 385
一、mRNA差异显示技术 385
二、扣除杂交或消减杂交技术 388
三、代表性差异分析（RDA）和抑制性扣除杂交（SSH） 389
四、基因表达系列分析（SAGE） 391
五、差异显示技术的应用 392
本章小结 394
思考题 394
第十六章 基因工程规则、专利及安全性 396
第一节 基因工程研究实验室安全性基本要求 396
第二节 基因工程产品的释放规则及要求 397
一、基因工程药物投放的规则和要求 397
二、转基因植物品种的释放要求 398
三、ISO认证 399
第三节 现代生物技术专利 400
一、专利申请的要求 400
二、现代生物技术专利类型 401
三、专利的地域性 402
四、专利与基础研究 402
第四节 现代生物技术的社会伦理问题 403
第五节 基因工程产品的安全性问题 403
一、环境安全性 404
二、食品安全性 404
本章小结 406
思考题 406
主要参考文献 407