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内容提要
普通高等学校“十四五”规划生命科学类创新型特色教材编委会
普通高等学校“十四五”规划生命科学类创新型特色教材作者所在院校
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第二版前言
第一版前言
第1章 绪论
1.1 基因工程的基本概念
1.1.1 基因工程的基本定义
1.1.2 基因工程的基本过程
1.1.3 基因工程的基本原理
1.2 基因工程的发展历史
1.2.1 基因工程的诞生
1.2.2 基因工程的成熟
1.2.3 基因工程的腾飞
1.3 基因工程的应用
1.3.1 基因工程在工业中的应用
1.3.2 基因工程在农业中的应用
1.3.3 基因工程在医药领域的应用
1.4 基因工程的安全性
1.5 我国的基因工程安全管理办法
思考题
参考文献
第2章 基因工程的工具酶
2.1 限制性核酸内切酶
2.1.1 限制性核酸内切酶的发现与种类
2.1.2 限制性核酸内切酶的命名
2.1.3 Ⅱ型限制性核酸内切酶的基本特性
2.1.4 影响限制性核酸内切酶活性的因素
2.1.5 限制性核酸内切酶切割DNA的方法
2.2 DNA连接酶
2.2.1 DNA连接酶的发现
2.2.2 DNA连接酶的种类
2.2.3 黏性末端DNA片段的连接
2.2.4 平末端DNA片段的连接
2.2.5 影响连接反应的因素
2.3 DNA聚合酶和逆转录酶
2.3.1 大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ及其应用
2.3.2 大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ的Klenow片段及其应用
2.3.3 T4DNA聚合酶
2.3.4 T7DNA聚合酶
2.3.5 逆转录酶
2.4 修饰酶类
2.4.1 末端脱氧核苷酸转移酶
2.4.2 T4多聚核苷酸激酶
2.4.3 碱性磷酸酶
2.5 其他工具酶
2.5.1 S1核酸酶
2.5.2 Bal 31核酸酶
2.5.3 核酸外切酶
2.5.4 RNA酶
思考题
参考文献
第3章 基因工程的克隆载体
3.1 基因工程载体的功能
3.2 质粒载体
3.2.1 早期对天然质粒的研究
3.2.2 质粒载体必须具备的基本特征
3.2.3 载体中常用的遗传标记基因
3.2.4 质粒DNA的复制与不相容性
3.2.5 人工构建的质粒载体的功能分类
3.2.6 实验室常用的基因工程质粒载体
3.2.7 质粒DNA的分离与纯化
3.3 噬菌体载体
3.3.1 噬菌体的一般生物学特性
3.3.2 λ噬菌体载体
3.3.3 单链DNA噬菌体载体
3.4 柯斯质粒载体
3.5 噬菌粒载体
3.6 病毒载体
3.6.1 腺病毒
3.6.2 腺相关病毒
3.6.3 逆转录病毒
3.6.4 慢病毒
3.7 人工染色体克隆载体
3.7.1 构建大容量载体的必要性
3.7.2 人工染色体的三种必需成分
3.7.3 酵母人工染色体载体
3.7.4 细菌人工染色体载体
3.7.5 人类人工染色体
思考题
参考文献
第4章 基因工程的基本技术
4.1 核酸的提取、鉴定与保存
4.1.1 概述
4.1.2 DNA的提取方法
4.1.3 RNA的提取
4.1.4 核酸的鉴定与保存
4.2 凝胶电泳技术
4.2.1 电泳的基本原理
4.2.2 琼脂糖凝胶电泳
4.2.3 聚丙烯酰胺凝胶电泳
4.2.4 脉冲场凝胶电泳
4.2.5 双向电泳技术
4.2.6 凝胶电泳片段的回收与纯化
4.3 分子杂交技术
4.3.1 分子杂交的概念
4.3.2 分子杂交的原理
4.3.3 分子杂交的分类
4.4 PCR
4.4.1 PCR的基本原理和反应过程
4.4.2 PCR反应体系及反应参数的建立
4.4.3 PCR产物的克隆
4.4.4 PCR技术的拓展及其应用
4.5 DNA序列分析
4.5.1 Sanger双脱氧链终止法
4.5.2 Maxam-Gilbert化学降解法
4.5.3 DNA序列分析的自动化
4.5.4 DNA序列的生物信息学分析
4.6 基因芯片及数据分析
4.6.1 基因芯片的概念
4.6.2 基因芯片技术原理
4.6.3 基因芯片的制备
4.6.4 基因芯片的应用
4.7 研究蛋白质与DNA相互作用的主要方法
4.7.1 酵母双杂交系统
4.7.2 酵母单杂交系统
4.7.3 凝胶阻滞实验
4.7.4 DNase Ⅰ足迹法
4.7.5 甲基化干扰实验
4.7.6 噬菌体展示技术
思考题
参考文献
第5章 目的基因的获取
5.1 基因的人工化学合成
5.1.1 DNA合成原理
5.1.2 寡核苷酸化学合成
5.1.3 人工合成基因
5.1.4 DNA合成的其他应用
5.2 PCR扩增目的基因
5.3 从基因组文库获取目的基因
5.3.1 基因组文库构建
5.3.2 基因组文库的质量评价
5.3.3 基因组文库的应用
5.4 从cDNA文库获得目的基因
5.4.1 cDNA文库的构建
5.4.2 cDNA文库的质量评价
5.4.3 cDNA文库的改良
5.4.4 目的cDNA克隆的筛选和鉴定
5.4.5 cDNA文库与基因组文库的比较
5.5 其他基因分离技术
5.5.1 应用扣除文库分离目的基因
5.5.2 抑制差减杂交技术
5.5.3 mRNA差异显示技术
5.5.4 电子克隆获取目的基因
5.5.5 图位克隆
思考题
参考文献
第6章 目的基因的导入与重组体的鉴定
6.1 重组DNA导入原核细胞
6.1.1 原核受体细胞简介
6.1.2 转化
6.1.3 重组质粒DNA分子转化大肠杆菌
6.1.4 重组λ噬菌体DNA分子转导大肠杆菌
6.2 重组DNA导入真核细胞
6.2.1 真核受体细胞的种类及特点
6.2.2 重组DNA分子导入酵母细胞
6.2.3 重组DNA分子导入植物细胞
6.2.4 重组DNA分子导入哺乳动物细胞
6.3 重组体克隆的筛选与鉴定
6.3.1 载体遗传标记筛选法
6.3.2 依赖于重组子结构特征分析的筛选法
6.3.3 核酸分子杂交检测法
6.3.4 免疫化学检测法
6.3.5 转译筛选法
6.3.6 亚克隆分析法
6.3.7 插入失活法
6.3.8 电子显微镜作图检测法
6.3.9 转录产物作图
6.3.10 基因表达产物分析法
6.3.11 DNA序列测定法
思考题
参考文献
第7章 外源基因的原核表达系统
7.1 原核表达系统的特点
7.1.1 原核生物的转录
7.1.2 原核生物的翻译
7.2 原核细胞表达系统
7.2.1 原核细胞表达系统概述
7.2.2 大肠杆菌表达系统
7.2.3 芽孢杆菌表达系统
7.2.4 链霉菌表达系统
7.2.5 蓝藻表达系统
7.3 提高外源基因表达水平的措施
7.3.1 优化表达载体的设计
7.3.2 避免使用稀有密码子
7.3.3 提高外源基因mRNA的稳定性
7.3.4 提高表达蛋白的稳定性，防止其降解
7.3.5 减轻细胞的代谢负荷，提高外源基因的表达水平
7.3.6 优化发酵条件
7.4 利用原核细胞生产蛋白质实例
7.4.1 胰岛素基因工程
7.4.2 干扰素基因工程
思考题
参考文献
第8章 外源基因的真核表达系统
8.1 真核表达系统的特点
8.2 酵母表达系统
8.2.1 酵母基因表达载体的构成
8.2.2 酵母基因表达载体的种类
8.2.3 酵母表达系统宿主菌
8.2.4 在酵母中高效表达外源基因的策略
8.3 昆虫或昆虫细胞表达系统
8.3.1 以重组杆状病毒为载体的昆虫细胞表达系统
8.3.2 杆状病毒表达系统的效率与加工能力
8.3.3 一类稳定转化的昆虫表达系统
8.4 哺乳动物表达系统
8.4.1 哺乳动物基因表达载体的组成特征
8.4.2 哺乳动物基因表达载体
8.4.3 哺乳动物基因表达宿主细胞
8.4.4 提高哺乳动物表达系统表达效率的途径
思考题
参考文献
第9章 转基因植物
9.1 转基因植物概述
9.2 植物基因转化受体系统
9.2.1 良好的植物基因转化受体系统应满足的条件
9.2.2 植物基因转化受体系统的类型及特性
9.3 植物基因遗传转化方法
9.3.1 间接转化法
9.3.2 直接转化法
9.3.3 种质转化系统
9.4 转基因植物的筛选与鉴定
9.4.1 转化植物细胞的筛选
9.4.2 外源基因整合及其整合拷贝数的鉴定
9.4.3 外源基因在转化植株中转录的检测与鉴定
9.4.4 外源基因在转化植株中基因表达情况的检测与鉴定
9.4.5 外源基因整合位点分析
9.5 提高外源基因在转基因植物中表达效率的途径
9.5.1 基因沉默发生的机理
9.5.2 提高外源基因表达的策略
9.6 转基因植物的应用和展望
9.6.1 抗虫转基因植物
9.6.2 抗病转基因植物
9.6.3 抗除草剂转基因植物
9.6.4 抗逆性转基因植物
9.6.5 品质改良的转基因植物
9.6.6 植物生物反应器
9.7 转基因植物的安全性评价
9.7.1 转基因植物的食品安全性评价
9.7.2 转基因植物生态环境的安全性评价
思考题
参考文献
第10章 转基因动物
10.1 转基因动物发展简史
10.1.1 转基因动物的起源
10.1.2 转基因动物的快速发展
10.2 转基因动物技术
10.2.1 外源基因导入动物细胞的方法
10.2.2 转基因动物技术的新发展
10.3 转基因动物的制备和检测
10.3.1 转基因动物的制备
10.3.2 转基因的鉴定和表达水平检测
10.4 转基因动物研究中出现的问题及其对策
10.4.1 转基因动物研究中出现的问题
10.4.2 转基因表达特征及提高转基因表达的策略
10.5 转基因动物技术的应用
10.5.1 在生命科学研究方面的应用
10.5.2 在生产和生活中的应用
10.5.3 在生物制药方面的应用——动物生物反应器
10.5.4 在医学研究中的应用
10.5.5 在动物育种中的应用
10.6 转基因动物的安全性及其未来
10.6.1 转基因动物安全性评价原则
10.6.2 食品安全性
10.6.3 环境安全性
思考题
参考文献
第11章 基因工程技术在基因功能研究中的应用
11.1 基因敲除技术
11.1.1 完全基因敲除技术
11.1.2 条件基因敲除技术
11.2 基因过表达技术
11.2.1 基因过表达技术的基本流程
11.2.2 基因过表达技术的应用
11.3 基因敲减技术
11.3.1 RNA干扰的发现和发展
11.3.2 RNA干扰的作用机制
11.3.3 RNA干扰的应用和挑战
11.4 基因编辑技术
11.4.1 锌指核酸酶技术
11.4.2 类转录激活因子效应物核酸酶技术
11.4.3 CRISPR-Cas系统
思考题
参考文献
第12章 基因治疗
12.1 分子病与基因治疗的基本概念
12.2 基因治疗的发展简史与现状
12.3 基因治疗的策略
12.3.1 根据基因转移受体细胞类型分类
12.3.2 根据导入基因发生作用的方式分类
12.4 基因治疗的基本程序
12.4.1 目的基因的准备
12.4.2 靶细胞的选择
12.4.3 载体的选择
12.4.4 基因转移技术
12.5 基因治疗的应用
12.5.1 肿瘤基因治疗
12.5.2 遗传病的基因治疗
12.5.3 病毒性疾病的基因治疗
12.6 基因治疗的前景
12.6.1 基因治疗面临的问题和挑战
12.6.2 基因治疗的发展方向
思考题
参考文献
第13章 蛋白质工程
13.1 蛋白质工程的理论基础、诞生和发展
13.1.1 蛋白质工程的理论基础
13.1.2 蛋白质结构测定与结构预测
13.1.3 蛋白质工程的诞生与发展
13.2 蛋白质工程的关键技术
13.2.1 定点诱变
13.2.2 定向进化
13.2.3 tRNA介导的蛋白质改造
13.3 蛋白质工程的设计思想
13.3.1 蛋白质分子设计的分类
13.3.2 蛋白质分子设计的原则
13.3.3 蛋白质分子设计程序
思考题
参考文献