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绪论1

一、生物技术的基本概念1

二、从传统技术到高技术的历史背景2

三、生物技术的发展趋势与前景4

四、我国关于加速生物技术研究与开发的方略8

第一章 基因工程的理论基础11

第一节 DNA的结构以及基因的结构与组合11

一、DNA的一级结构11

二、DNA的二级结构19

三、染色体——DNA的高级结构20

第二节 DNA复制21

一、DNA复制机制22

二、DNA的复制过程26

第三节 RNA的生物合成及转录水平的调控32

一、转录机制32

二、mRNA的转录与加工36

第四节 遗传密码41

第五节 蛋白质的生物合成及翻译的调控45

一、核糖体的结构和装配45

二、原核生物蛋白质生物合成机制46

三、真核生物蛋白质的生物合成50

四、蛋白质翻译后的修饰51

五、蛋白质翻译过程中的调控51

第二章 基因工程的技术基础53

第一节 凝胶电泳技术53

一、凝胶电泳的基本原理53

二、琼脂糖凝胶电泳53

三、聚丙烯酰胺凝胶电泳59

第二节 核酸分子杂交技术62

一、放射性同位素标记的DNA探针的制备62

二、待测核酸的处理64

三、杂交及杂交后漂洗64

四、自显影65

第三节 细菌转化70

第四节 DNA核苷酸序列分析技术71

一、Sanger双脱氧链终止法71

二、Maxam-Gilbert DNA化学降解法72

第五节 PCR扩增技术73

一、基本原理73

二、PCR的设计和参数73

三、PCR技术的应用79

第三章 基因工程的酶学基础80

第一节 限制性核酸内切酶和DNA分子的体外切割80

一、Ⅱ类限制性内切酶的基本特点80

二、限制性内切酶的来源及命名86

三、影响限制性内切酶活性的因素86

四、限制性内切酶酶切图谱分析86

第二节 DNA连接酶与DNA分子的体外连接87

一、DNA连接酶87

二、DNA的连接方法88

第三节 DNA聚合酶及其在基因工程中的应用88

一、大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ（全酶）89

二、大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ大片段（Klenow片段）90

三、T4噬菌体DNA聚合酶91

四、T7噬菌体DNA聚合酶91

五、经修饰的T7噬菌体DNA聚合酶（测序酶）92

六、Taq DNA聚合酶及Ampli TaqTM DNA聚合酶92

七、反转录酶92

八、末端转移酶93

第四节 核酸外切酶及核酸内切酶93

一、核酸外切酶93

二、核酸内切酶94

第五节 其它DNA和RNA的修饰酶及其应用95

第四章 基因工程的载体和表达系统96

第一节 细菌质粒载体96

一、质粒的基本特性97

二、不同用途的细菌质粒载体98

第二节 噬菌体载体105

一、λ噬菌体105

二、M13噬菌体108

第三节 酵母系统载体108

一、酵母整合质粒109

二、酵母复制子质粒109

三、酵母游离基因载体109

第四节 动物病毒载体110

一、病毒颗粒载体111

二、病毒DNA混合型载体112

第五节 原核细胞表达系统113

一、影响真核基因在大肠杆菌中表达的主要因素114

二、外源基因在胞内表达重组蛋白116

三、重组蛋白分泌到周质119

四、重组蛋白分泌到胞外培养基中121

第六节 真核细胞表达系统122

一、酵母表达系统123

二、哺乳动物细胞基因表达系统127

第七节 个体表达系统130

第五章 基因工程的基本程序132

第一节 基因工程的基本程序132

第二节 DNA体外重组和扩增133

一、目的基因的制备和载体基因的选择与改造133

二、目的DNA片段与载体DNA体外重组139

三、重组子的扩增144

第三节 重组DNA分子的选择与鉴定145

一、抗性选择145

二、从转化菌落快速提取质粒鉴定大小选择重组质粒147

三、快速提取质粒进行酶切鉴定148

四、菌落杂交法挑选重组质粒151

五、DNA的序列分析152

第四节 重组DNA的表达与检测152

一、磷酸钙和DNA共沉淀物的转染154

二、改进的磷酸钙介导细胞转染法156

三、DEAE-葡聚糖介导的转染157

四、利用polybrene的DNA转染159

五、利用原生质体融合进行DNA转染159

六、电穿孔法DNA转染160

七、重组DNA表达蛋白质的检测与分析161

第五节 体内基因工程161

第六节 基因工程应用性研究的现状及发展趋势163

一、基因工程应用研究的现状163

二、DNA体外重组技术在生命科学理论研究中的应用165

三、基因工程研究的发展趋势和展望167

第六章 转基因动物172

第一节 转基因的设计与制备172

一、转基因及转基因的设计172

二、转基因的制备177

三、影响基因转移的因素179

第二节 小鼠的准备180

一、小鼠品系的选择180

二、转基因用小鼠的种类181

三、小鼠的繁殖特点及母鼠动情周期的判定182

四、小鼠的安置和饲养182

五、受精卵及其供、受体的制备183

第三节 受精卵的显微注射及移植188

一、受精卵注射188

二、胚胎移植194

三、存在问题及原因195

第四节 转基因鼠的检测196

一、DNA整合水平的检测198

二、RNA转录水平的检测204

三、蛋白质水平的表达检测206

第五节 转基因鼠系的建立212

第六节 转基因大动物214

第七节 培育转基因动物的其它方法215

一、胚胎干细胞介导的转基因215

二、逆转录病毒介导的转基因215

三、精子载体介导的转基因216

第八节 转基因动物的应用前景217

第七章 植物基因工程概论221

第一节 植物基因工程的主要研究领域222

一、光合作用222

二、固氮及同化作用223

三、增加种子营养224

四、抗病虫害、抗除草剂的研究225

五、产生次生代谢产物226

六、对植物抗逆性及可育性的研究226

第二节 植物基因工程实验技术226

一、植物基因操作技术227

二、植物细胞的遗传转化237

三、植物组织培养241

第三节 植物基因工程研究的主要进展243

一、植物抗病毒基因工程243

二、经过转移细菌毒素基因获得对病虫害的抗性246

三、抗除草剂植物的生产247

四、对植物细胞器的基因工程操作247

第八章 动物细胞工程249

第一节 动物细胞的培养250

一、培养细胞的起源和特征250

二、动物细胞培养的基本技术250

第二节 细胞融合与重组261

一、细胞融合的基本技术262

二、融合后杂种细胞的筛选263

三、融合细胞的特征及应用264

第三节 染色体转移268

一、微细胞介导的基因转移法269

二、染色体介导的基因转移法270

第四节 DNA介导的基因转移273

一、基因转移的载体273

二、基因导入细胞的途径274

三、转化细胞的选择方法274

四、外源基因在哺乳动物细胞中的表达275

五、DNA介导的基因转移的应用275

第五节 核移植技术276

一、低等动物的核移植276

二、哺乳动物的核移植277

第六节 胚胎干细胞简介278

一、胚胎干细胞的基本特征278

二、胚胎干细胞的分离和培养278

三、胚胎干细胞的个体发育279

第九章 植物细胞工程280

第一节 植物细胞培养技术280

第二节 植物微繁殖技术282

第三节 植物单倍体的诱导形成及应用285

一、单倍体植物的特点及研究状况285

二、单倍体诱导产生的途径与过程286

三、单倍体的应用291

第四节 原生质培养和细胞杂交292

一、植物原生质体的培养292

二、植物细胞杂交300

第五节 植物细胞突变体系及其利用305

一、起始材料的选择305

二、诱变和突变体分离的一般程序305

三、植物细胞突变体在农业上的应用潜力307

第六节 植物细胞大量培养技术及次生代谢物质的生产309

一、生产次生代谢物的植物细胞的特征310

二、高产细胞株的选择311

三、培养条件312

四、培养方法314

第七节 植物细胞工程的发展315

第十章 酶工程317

第一节 酶的制备317

一、优良酶菌种的筛选318

二、微生物酶的发酵生产318

第二节 酶的分离纯化320

一、酶制剂的制备321

二、酶的纯化与精制321

三、酶的纯度与酶活力323

四、酶制剂的保存324

第三节 酶分子的改造324

一、酶分子修饰324

二、生物工程酶325

第四节 酶的固定化327

一、酶的固定化方法327

二、细胞的固定化方法329

三、固定化酶（细胞）的特性329

第五节 酶（多酶）反应器331

一、酶反应器的基本类型331

二、酶反应器的设计原则332

三、酶反应器的性能评价332

四、酶反应器的操作333

第六节 生物传感器334

一、生物传感器原理334

二、生物传感器的分类335

三、生物传感器的发展前景336

第七节 酶的应用336

第十一章 发酵工程338

第一节 概述338

第二节 发酵微生物340

一、微生物代谢340

二、微生物代谢的调控341

第三节 发酵微生物育种345

一、自然选育345

二、诱变育种345

三、杂交育种与原生质体融合347

四、基因工程育种348

第四节 连续培养与固定化微生物技术352

第五节 生物反应器353

一、发酵器的研究353

二、酶（微生物）反应器354

三、其它355

第六节 发酵参数355

一、热参数357

二、溶氧参数357

三、pH值357

四、菌浓度和微生物生长357

五、氧化还原电位358

第七节 发酵工程的发展前景358