第一部分 基础篇 3
第1章 绪论 3
1.1 生物技术的含义 3
1.1.1 生物技术概念、内容及特点 3
1.1.2 生物技术涉及的学科 5
1.2 生物技术的发展史 6
1.3 生物技术的应用与发展前景 9
1.3.1 生物技术的应用 9
1.3.2 生物技术的发展前景 14
1.4 生物技术的安全性及伦理和法律问题 15
1.4.1 生物技术的安全性 16
1.4.2 生物技术的伦理法律问题 18
第2章 基因工程 22
2.1 基因工程的含义 22
2.2 基因工程工具酶 23
2.2.1 限制性核酸内切酶 23
2.2.2 DNA连接酶 25
2.2.3 DNA聚合酶 26
2.2.4 其他工具酶 28
2.3 基因工程载体 29
2.3.1 质粒载体 29
2.3.2 λ噬菌体载体 32
2.3.3 柯氏质粒载体 33
2.3.4 其他载体 33
2.4 目的基因的获得 34
2.4.1 化学合成法 34
2.4.2 限制性酶切直接分离法 36
2.4.3 构建基因组文库或cDNA基因文库分离法 36
2.4.4 PCR法扩增目的基因 38
2.5 目的基因与载体的重组 42
2.5.1 黏性末端连接法 42
2.5.2 平齐末端连接法 42
2.5.3 防止线性载体的自身环化 45
2.6 受体细胞 45
2.6.1 原核生物细胞 45
2.6.2 真核生物细胞 46
2.7 重组DNA导入受体细胞 46
2.7.1 化学转化法 46
2.7.2 物理导入法 47
2.7.3 生物转染法 48
2.8 重组子的筛选与鉴定 50
2.8.1 根据载体标记基因筛选 51
2.8.2 根据形成噬菌斑筛选 51
2.8.3 根据重组DNA分子特征鉴定 52
2.9 外源基因表达 55
2.9.1 原核与真核表达系统的差异 56
2.9.2 外源基因正确表达的条件 56
2.10 目的基因表达产物的检测 57
2.10.1 外源基因转录产物的检测法 57
2.10.2 蛋白质凝胶电泳检测法 58
2.10.3 免疫学检测法 58
第3章 酶工程 60
3.1 概述 60
3.1.1 酶工程的主要内容 60
3.1.2 酶工程的研究历史和进展 61
3.2 酶的来源 63
3.2.1 动植物组织及微生物来源的酶 63
3.2.2 基因工程酶 64
3.2.3 发酵生产酶 64
3.3 酶和细胞的固定化技术 65
3.3.1 固定化酶 65
3.3.2 细胞的固定化方法 71
3.3.3 固定化酶及细胞的性质及评价指标 71
3.4 生物传感器 73
3.4.1 生物传感器的概念及原理 73
3.4.2 生物传感器的类型 73
3.4.3 生物传感器的特点及应用 74
3.5 酶分子的修饰和改造 75
3.5.1 酶分子的化学修饰 75
3.5.2 酶的定向进化 76
第4章 蛋白质工程 78
4.1 蛋白质的分子设计 78
4.1.1 蛋白质分子设计的原则 78
4.1.2 蛋白质分子设计的种类 79
4.1.3 蛋白质分子设计的过程 79
4.2 蛋白质的修饰 82
4.2.1 蛋白质修饰的类型 82
4.2.2 蛋白质修饰应注意的问题 84
4.3 蛋白质分子设计的方法 84
4.3.1 易错PCR 85
4.3.2 DNA改组和外显子改组 85
4.3.3 随机引物体外重组法 87
4.3.4 杂合酶 87
4.3.5 交错延伸重组 88
4.4 蛋白质空间结构的测定方法 89
4.5 蛋白质工程的应用 89
第5章 发酵工程 92
5.1 发酵中菌种的选育及保藏 92
5.1.1 微生物发酵的菌种 92
5.1.2 产生特殊物质菌种的筛选 94
5.1.3 发酵中高产菌株的选育 95
5.1.4 菌种的保藏与复壮 99
5.2 发酵工程中的培养基 100
5.2.1 培养基的成分 100
5.2.2 培养基的类型 102
5.2.3 培养基配置的原则 103
5.2.4 最佳培养基的确定 105
5.3 种子的扩大培养 105
5.3.1 种子的制备过程 105
5.3.2 种子质量的控制措施 107
5.3.3 谷氨酸发酵菌种的扩大培养（实例） 107
5.4 发酵罐 108
5.4.1 厌氧发酵罐 108
5.4.2 好氧发酵罐 110
5.5 发酵过程 112
5.5.1 微生物代谢产物类型 112
5.5.2 发酵操作方式 113
5.5.3 发酵工艺的控制 115
5.6 发酵生产的下游加工 122
5.7 谷氨酸发酵生产（实例） 123
第6章 动物细胞工程 125
6.1 组织细胞培养 125
6.1.1 动物细胞培养技术 125
6.1.2 动物细胞培养的应用 129
6.2 动物细胞融合 130
6.2.1 诱导细胞融合的方法 131
6.2.2 细胞融合的过程 131
6.3 细胞工程抗体 133
6.3.1 抗体的结构与特点 134
6.3.2 单克隆抗体的制备 136
6.3.3 基因工程抗体 139
6.4 干细胞 141
6.4.1 干细胞的分类 141
6.4.2 干细胞的调控 142
6.4.3 干细胞研究的概况 144
第7章 植物细胞工程 147
7.1 植物细胞培养 148
7.1.1 植物单细胞的分离 149
7.1.2 植物单细胞培养 149
7.1.3 植物细胞悬浮培养 150
7.1.4 植物细胞生长量和活力的测定 152
7.1.5 植物细胞培养的应用 152
7.2 植物体细胞杂交 154
7.2.1 植物原生质体的分离 154
7.2.2 植物原生质体培养 157
7.2.3 植物细胞融合 158
7.3 植物组织与器官培养 159
7.3.1 植物组织和器官培养的基本程序 159
7.3.2 植物胚胎培养及离体授粉 161
7.3.3 植物花药和花粉培养 163
第二部分 应用篇 169
第8章 动物胚胎生物工程 169
8.1 胚胎移植技术 169
8.1.1 胚胎移植技术发展简史及意义 169
8.1.2 胚胎移植程序 170
8.2 胚胎冷冻技术 173
8.2.1 胚胎冷冻技术简史及意义 173
8.2.2 胚胎冷冻方法 173
8.2.3 卵母细胞的冷冻保存 174
8.3 体外受精技术 175
8.3.1 体外受精技术简史及意义 175
8.3.2 体外受精技术程序 175
8.3.3 显微受精技术 179
8.4 性别控制技术 180
8.4.1 性别控制的意义 180
8.4.2 性别控制方法 180
8.5 胚胎嵌合技术 183
8.5.1 胚胎嵌合技术简史及意义 183
8.5.2 胚胎嵌合方法 184
8.5.3 嵌合体分析 185
8.6 核移植技术 185
8.6.1 核移植技术程序 186
8.6.2 体细胞克隆技术的应用 187
8.7 胚胎干细胞技术 189
8.7.1 胚胎干细胞研究简史及应用 189
8.7.2 胚胎干细胞分离培养方法 190
8.8 动物胚胎分割技术 192
8.8.1 胚胎分割技术简史及意义 192
8.8.2 胚胎分割方法 193
8.9 动物遗传修饰技术 194
8.9.1 动物转基因技术 194
8.9.2 基因打靶技术 198
8.9.3 RNA干扰技术 204
第9章 植物转基因技术及其应用 209
9.1 植物转基因技术 209
9.1.1 物理法 209
9.1.2 化学介导法 212
9.1.3 生物诱导法 213
9.1.4 种质系统介导法 216
9.2 植物转基因技术的应用 217
9.2.1 抗虫性基因的转移 218
9.2.2 抗病性基因的转移 219
9.2.3 抗除草剂基因的转移 219
9.2.4 抗逆性基因的转移 220
9.2.5 利用转基因植物生产疫苗 221
9.2.6 利用转基因技术改良品质 221
第10章 动、植物分子育种 223
10.1 动、植物分子育种的发展 223
10.2 基因定位及数量遗传性状的发展 224
10.2.1 基因定位及方法 224
10.2.2 数量遗传性状及其发展 224
10.3 分子标记辅助育种 225
10.3.1 基本概念 225
10.3.2 分子标记辅助选择方法 226
10.4 动物分子育种 227
10.4.1 分子育种在猪中的应用 227
10.4.2 分子育种在反刍动物中的应用 229
10.4.3 分子育种在鸡中的应用 231
10.5 植物分子育种 232
10.5.1 植物分子育种的概念及特点 232
10.5.2 植物分子育种方法 233
10.5.3 分子育种在水稻中的应用 233
10.5.4 分子育种在玉米中的应用 235
第11章 生物技术疫苗及制药 238
11.1 生物技术疫苗 238
11.1.1 基因工程疫苗 239
11.1.2 核酸疫苗 240
11.1.3 抗独特性疫苗 241
11.1.4 病毒型疫苗 241
11.2 生物技术制药 244
11.2.1 微生物发酵制药 244
11.2.2 细胞工程制药 246
11.2.3 基因工程制药 248
第12章 分子诊断 254
12.1 分子诊断概况 254
12.2 分子诊断方法 255
12.2.1 核酸杂交法 255
12.2.2 PCR法 255
12.2.3 遗传多态性连锁分析法 257
12.2.4 连接酶链式反应法 258
12.2.5 DNA测序法 258
12.2.6 荧光原位杂交法 259
12.2.7 酶联免疫吸附检测法 259
12.3 分子诊断芯片技术 260
12.3.1 基因芯片技术 260
12.3.2 蛋白质芯片技术 262
12.4 分子诊断的应用 266
12.4.1 恶性肿瘤的分子诊断 266
12.4.2 遗传病的分子诊断 268
12.4.3 细菌性传染病及病毒性疾病的分子诊断 269
第13章 基因治疗 272
13.1 基因治疗概述 272
13.1.1 基因治疗现状 272
13.1.2 基因治疗概念及分类 274
13.2 基因治疗的策略 275
13.2.1 基因治疗的方式 275
13.2.2 基因治疗的途径 275
13.2.3 基因治疗的反义技术 277
13.3 基因治疗的载体 277
13.3.1 逆转录病毒载体 278
13.3.2 慢病毒载体 279
13.3.3 腺病毒相关病毒载体 279
13.3.4 单纯疱疹病毒载体 280
13.3.5 痘苗病毒载体 281
13.3.6 非病毒载体 281
13.4 基因治疗中外源基因的导入法及应用 281
13.4.1 介导DNA转移的物理方法 281
13.4.2 介导DNA转移的生物学法 283
13.5 基因治疗的应用 284
13.5.1 肿瘤的基因治疗 284
13.5.2 遗传性疾病的基因治疗 286
13.5.3 心血管疾病的基因治疗 287
13.5.4 艾滋病的基因治疗 288
13.5.5 基因治疗存在的问题 289
第14章 生物技术与食品 290
14.1 生物技术在食品生产中的应用 290
14.1.1 发酵食品的生产 290
14.1.2 功能性食品的发酵生产 292
14.1.3 食品添加剂的发酵生产 292
14.1.4 生物酶与食品加工 294
14.1.5 转基因食品 294
14.2 生物技术在食品检测中的应用 295
14.2.1 免疫学检测法 295
14.2.2 分子生物学检测法 296
14.3 生物技术在转基因食品检测中的应用 298
14.3.1 外源DNA检测 298
14.3.2 外源蛋白质检测 299
14.4 生物技术在食品存包装储存中的应用 299
14.4.1 发酵酶制剂在食品包装中的应用 300
14.4.2 转基因技术在食品包装储存中的应用 300
第15章 生物技术与环境 302
15.1 环境污染的生物处理 302
15.1.1 污水的生物处理 302
15.1.2 大气污染的生物处理 304
15.1.3 固体垃圾的生物处理 306
15.2 重金属及石油污染的生物处理 307
15.2.1 重金属污染的生物处理 307
15.2.2 石油污染的生物处理 308
15.2.3 水体石油污染治理 308
15.3 基因工程菌处理污染 309
15.3.1 降解芳香烃的工程菌 309
15.3.2 降解除草剂的工程菌 310
15.3.3 农药的生物降解 310
15.4 生物技术检测环境污染 311
15.4.1 生物检测法 311
15.4.2 生物传感器检测法 311
15.4.3 PCR技术检测法 311
15.4.4 基因芯片检测法 312
第16章 生物技术与能源 313
16.1 生物技术生产能源 313
16.1.1 生物技术生产沼气和生物柴油 313
16.1.2 生物技术生产乙醇 317
16.1.3 生物技术植物产油 318
16.2 生物技术开采能源 320
16.2.1 微生物开采石油 320
16.2.2 微生物脱硫法开采煤 322
16.3 未来能源 325
16.3.1 氢气热 325
16.3.2 生物燃料电池 327
参考文献 330