基因工程原理與技術(第二版)（簡體書）

《基因工程原理與技術(第2版)》根據目前生命科學領域中基因工程技術的研究與應用現狀，結合普通高等院校生物類本科專業的教學特點和培養目標要求，以應用實際為基礎，系統介紹基因工程的基本原理與技術，及其在相關領域的應用、最新進展和未來發展方向。主要包括三方面內容：一是基因克隆的理論與技術基礎，包括基因與基因表達的基本原理，核酸的分離、分析、酶切、連接、修飾的原理和技術，以及基因工程載體的特點與運用：二是基因克隆、表達的基本原理與技術及其應用，其內容主要有：目的基因克隆的原理與技術、目的基因在原核與真核生物中表達的原理與技術：三是基因工程技術的發展與應用，主要介紹基因工程相關的技術發展及在相關領域的應用和基因工程產品的管理、專利及安全性問題。
本教材適合作為普通高等院校生物類專業及相關專業基因工程課程的教材或參考書。

第一章 概論1
一、基因工程的概念與基本步驟1
二、基因工程技術的發展歷程2
三、基因工程的研究內容5

第二章 基因與基因表達調控7
第一節 基因的結構與功能7
一、基因的分子基礎7
二、結構基因的基本結構8
三、原核生物基因結構與調控模式8
四、真核生物基因結構與調控模式9
五、特殊結構與功能的基因11
第二節 基因組的結構與功能13
一、病毒基因組的結構與功能特點13
二、原核生物基因組的結構與功能特點14
三、真核生物基因組的結構與功能特點15
四、線粒體基因組15
五、人類基因組16
第三節 基因的表達與調控17
一、基因表達調控的（基本）原理18
二、原核生物的基因表達調控20
三、真核生物的基因表達調控24
本章小結29
思考題30

第三章 核酸的分離與分析31
第一節 核酸的分離純化31
一、核酸分離提取的原則與要求31
二、核酸提取的主要步驟31
三、質粒DNA的分離純化33
四、基因組DNA的制備35
五、RNA的提取35
六、核酸的定量36
第二節 核酸的凝膠電泳37
一、瓊脂糖凝膠電泳37
二、聚丙烯酰胺凝膠電泳38
三、凝膠電泳分離后核酸片段的回收及純化39
第三節 聚合酶鏈式反應（PCR）40
一、PCR技術的基本原理及特點40
二、PCR反應體系與條件優化42
三、PCR技術拓展與應用45
第四節 核酸分子雜交技術47
一、核酸雜交的原理47
二、核酸探針的制備47
三、核酸雜交種類與方法53
本章小結59
思考題59

第四章 核酸分子的酶切、連接和修飾61
第一節 DNA分子的酶切61
一、限制性核酸內切酶61
二、限制性內切酶切割DNA的方法64
三、影響限制性內切酶活性的因素66
四、DNA酶切的應用68
第二節 DNA分子的連接68
一、連接酶69
二、黏性末端DNA片段的連接70
三、平末端DNA片段的連接70
四、影響連接反應的因素72
第三節 DNA分子的修飾73
一、DNA修飾酶73
二、T4多聚核苷酸激酶對DNA的修飾作用74
三、堿性磷酸酶對DNA的修飾作用75
本章小結75
思考題76

第五章 基因工程載體77
第一節 質粒載體77
一、質粒的一般生物學特性77
二、理想質粒載體的必備條件78
三、常用的質粒載體79
第二節 噬菌體載體82
一、噬菌體載體的生物學特性82
二、λ噬菌體載體83
第三節 其他載體88
一、酵母載體89
二、人工染色體載體91
第四節 表達載體94
一、原核表達載體94
二、真核表達載體95
本章小結100
思考題101

第六章 目的基因克隆102
第一節 PCR擴增法獲得目的基因102
一、RTPCR法102
二、其他PCR法104
第二節 基因的合成109
一、DNA合成的原理109
二、人工合成基因110
第三節 基因組DNA的克隆112
一、基因組文庫的構建和檢測112
二、大片斷文庫在環境基因組中的應用115
第四節 cDNA文庫構建及篩選116
一、RNA提取與質量鑑定116
二、cDNA文庫構建119
三、cDNA文庫的質量評價120
第五節 差異克隆技術121
一、mRNA差異顯示技術（DDRT-PCR）121
二、抑制性差減雜交123
第六節 DNA誘變124
一、定點突變125
二、隨機突變128
第七節 轉化、篩選與鑑定129
一、重組DNA導入受體細胞129
二、重組子的篩選與鑑定133
三、DNA序列測定136
本章小結139
思考題140

第七章 原核細胞基因工程141
第一節 原核表達體系141
一、宿主菌141
二、原核表達載體143
三、密碼子偏好148
四、質粒拷貝數149
第二節 原核表達策略149
一、包含體型表達149
二、分泌型表達150
三、融合型表達150
四、其他表達151
第三節 基因工程菌的大規模培養152
一、基因工程菌發酵的特點152
二、基因工程菌的深層培養方式153
三、相關發酵的反應器155
第四節 原核表達產物的分離純化156
一、分離純化的目標與策略156
二、分離純化的一般過程158
三、包含體的溶解和重組蛋白的復性160
四、分泌蛋白質的濃縮161
第五節 基因工程菌不穩定性及對策162
一、基因工程菌不穩定性產生的原因162
二、改善基因工程菌不穩定性的方法163
第六節 原核表達應用舉例165
本章小結166
思考題166

第八章 酵母基因工程168
第一節 酵母基因工程表達體系168
一、酵母基因表達宿主系統168
二、酵母表達載體171
三、轉化方法173
第二節 常見酵母基因表達系統174
一、釀酒酵母表達系統174
二、畢赤酵母表達系統176
第三節 影響外源基因表達的因素179
一、轉錄水平控制179
二、表達載體的拷貝數和穩定性179
三、其他因素180
四、酵母表達系統的新的應用方向180
第四節 酵母基因工程應用舉例181
一、利用重組酵母生產乙肝疫苗181
二、利用重組酵母生產人血清白蛋白182
本章小結183
思考題183

第九章 動物基因工程184
第一節 動物細胞基因工程184
一、動物細胞表達體系184
二、動物細胞表達載體的構建與優化188
三、動物細胞轉化方法與篩選191
第二節 轉基因動物194
一、轉基因動物概念194
二、哺乳動物的轉基因操作194
三、外源基因的整合與表達199
第三節 動物轉基因技術的應用前景202
一、基因功能的研究202
二、在農業上的應用203
三、在醫學上的應用204
本章小結205
思考題206

第十章 植物基因工程207
第一節 植物基因工程中的轉基因受體207
一、高等植物的遺傳學特性207
二、愈傷組織受體系統208
三、原生質體209
四、種質受體系統209
五、胚狀體受體系統210
六、直接分化芽受體系統210
第二節 植物基因工程載體210
一、植物基因工程載體的種類和特性210
二、植物基因工程載體的構建211
第三節 高等植物基因的表達系統215
一、外源基因的四環素誘導系統215
二、外源基因的乙醇誘導系統216
三、外源基因的類固醇誘導系統217
第四節 植物轉基因方法218
一、根癌農桿菌介導法218
二、基因槍法220
三、花粉管通道法222
四、其他轉基因方法223
第五節 轉基因植物篩選與鑑定225
一、生物學篩選225
二、標記基因的表達檢測225
三、目的基因及其表達的分子鑑定227
第六節 植物基因工程應用舉例228
一、基因工程生產轉基因黃金水稻228
二、抗蟲害的轉基因植物228
三、抗除草劑植物的育種229
本章小結229
思考題230

第十一章 基因工程相關新技術231
第一節 生物信息學231
一、生物信息學概述231
二、生物信息學數據庫231
三、生物信息的檢索及策略232
四、序列比對分析232
五、核酸序列分析234
六、蛋白質結構分析236
第二節 芯片技術238
一、基因芯片的原理238
二、基因芯片的種類238
三、基因芯片製作技術的基本步驟240
四、基因芯片技術的應用241
第三節 蛋白質組學與酵母雙雜交242
一、蛋白質組學242
二、酵母雙雜交245
本章小結247
思考題247

第十二章 重組DNA技術的應用248
第一節 DNA與疾病診斷248
一、基因診斷的含義248
二、基因診斷的原理及特點249
三、基因診斷的方法249
四、基因診斷的應用252
五、問題及展望254
第二節 疾病的基因治療254
一、基因治療的概念及內容255
二、基因治療的分子機制255
三、載體系統256
四、基因治療的策略與方法256
五、疾病的基因治療示例257
六、問題及展望259
第三節 傳染病的防治259
一、新發和再發傳染病的特徵260
二、傳染病防治的新策略及研究內容260
三、基因工程疫苗261
四、基因工程抗體264
五、DNA重組技術在傳染病防治中應用的前景與展望264
第四節 蛋白質工程265
一、蛋白質工程的概念與研究內容265
二、蛋白質工程分子設計的理性策略266
三、蛋白質定向改造的方法266
四、蛋白質工程的應用266
五、蛋白質工程前景與展望268
第五節 途徑工程268
一、途徑工程的基本概念268
二、途徑工程的基本原理269
三、途徑工程的基本過程269
四、途徑工程的研究內容270
五、途徑工程前景及展望272
本章小結272
思考題272

第十三章 基因工程產品的管理、專利及安全性273
第一節 實驗室管理要求273
一、實驗室生物安全管理的概念和依據273
二、實驗室生物安全管理的硬件要求274
三、一般實驗室的基本生物安全規程275
第二節 基因工程產品的釋放、管理與要求275
一、基因工程產品的釋放275
二、基因工程產品的管理277
三、基因工程產品的管理要求與具體措施278
第三節 專利管理280
一、基因工程產品的專利保護的必要性280
二、基因工程產品專利保護的爭議281
三、對基因產品實現專利保護的條件——三性要求283
本章小結284
思考題284
索引285
參考文獻288