基因工程原理与技术

第一章　概论

一、基因工程的概念与基本步骤

二、基因工程技术的发展历程

三、基因工程的研究内容

第二章　基因与基因表达调控

第一节　基因的结构与功能

一、基因的分子基础

二、结构基因的基本结构

三、原核生物基因结构与调控模式

四、真核生物基因结构与调控模式

五、特殊结构与功能的基因

第二节　基因组的结构与功能

一、病毒基因组的结构与功能特点

二、原核生物基因组的结构与功能特点

三、真核生物基因组的结构与功能特点

四、线粒体基因组

五、人类基因组

第三节　基因的表达与调控

一、基因表达调控的（基本）原理

二、原核生物的基因表达调控

三、真核生物的基因表达调控

本章　小结

思考题

第三章　核酸的分离与分析

第一节　核酸的分离纯化

一、核酸分离提取的原则与要求

二、核酸提取的主要步骤

三、质粒DNA的分离纯化

四、基因组DNA的制备

五、 RNA的提取

六、核酸的定量

第二节　核酸的凝胶电泳

一、琼脂糖凝胶电泳

二、聚丙烯酰胺凝胶电泳

三、凝胶电泳分离后核酸片段的回收及 纯化

第三节　聚合酶链式反应（PCR）

一、 PCR技术的基本原理及特点

二、 PCR反应体系与条件优化

三、 PCR技术拓展与应用

第四节　核酸分子杂交技术

一、核酸杂交的原理

二、核酸探针的制备

三、核酸杂交种类与方法

本章　小结

思考题

第四章　核酸分子的酶切、连接和 修饰

第一节　DNA分子的酶切

一、限制性核酸内切酶

二、限制性内切酶切割DNA的方法

三、影响限制性内切酶活性的因素

四、DＮＡ酶切的应用

第二节　DNA分子的连接

一、连接酶

二、黏性末端DNA片段的连接

三、平末端DNA片段的连接

四、影响连接反应的因素

第三节　DNA分子的修饰

一、DNA修饰酶

二、T多聚核苷酸激酶对DNA的修饰 作用

三、碱性磷酸酶对DNA的修饰作用

本章　小结

思考题

第五章　基因工程载体

第一节　质粒载体

一、质粒的一般生物学特性

二、理想质粒载体的必备条件

三、常用的质粒载体

第二节　噬菌体载体

一、噬菌体载体的生物学特性

二、λ噬菌体载体

第三节　其他载体

一、酵母载体

二、人工染色体载体

第四节　表达载体

一、原核表达载体

二、真核表达载体

本章　小结

思考题

第六章　目的基因克隆

第一节　PCR扩增法获得目的基因

一、RT PCR法

二、其他PCR法

第二节　基因的合成

一、DNA合成的原理

二、人工合成基因

第三节　基因组DNA的克隆

一、基因组文库的构建和检测

二、大片断文库在环境基因组中的 应用

第四节　cDNA文库构建及筛选

一、RNA提取与质量鉴定

二、cDNA文库构建

三、cDNA文库的质量评价

第五节　差异克隆技术

一、mRNA差异显示技术（DDRT PCR）

二、抑制性差减杂交

第六节　DNA诱变

一、定点突变

二、随机突变

第七节　转化、筛选与鉴定

一、重组DNA导入受体细胞

二、重组子的筛选与鉴定

三、DNA序列测定

本章　小结

思考题

第七章　原核细胞基因工程

第一节　原核表达体系

一、宿主菌

二、原核表达载体

三、密码子偏好

四、质粒拷贝数

第二节　原核表达策略

一、包含体型表达

二、分泌型表达

三、 融合型表达

四、其他表达

第三节　基因工程菌的大规模培养

一、基因工程菌发酵的特点

二、基因工程菌的深层培养方式

三、相关发酵的反应器

第四节　原核表达产物的分离纯化

一、分离纯化的目标与策略

二、分离纯化的一般过程

三、包含体的溶解和重组蛋白的复性

四、分泌蛋白质的浓缩

第五节　基因工程菌不稳定性及对策

一、基因工程菌不稳定性产生的原因

二、改善基因工程菌不稳定性的方法

第六节　原核表达应用举例

本章　小结

思考题

第八章　酵母基因工程

第一节　酵母基因工程表达体系

一、酵母基因表达宿主系统

二、酵母表达载体

三、转化方法

第二节　常见酵母基因表达系统

一、酿酒酵母表达系统

二、毕赤酵母表达系统

第三节　影响外源基因表达的因素

一、转录水平控制

二、表达载体的拷贝数和稳定性

三、其他因素

四、酵母表达系统的新的应用方向

第四节　酵母基因工程应用举例

一、利用重组酵母生产乙肝疫苗

二、利用重组酵母生产人血清白蛋白

本章　小结

思考题

第九章　动物基因工程

第一节　动物细胞基因工程

一、动物细胞表达体系

二、动物细胞表达载体的构建与优化

三、动物细胞转化方法与筛选

第二节　转基因动物

一、转基因动物概念

二、哺乳动物的转基因操作

三、外源基因的整合与表达

第三节　动物转基因技术的应用前景

一、基因功能的研究

二、在农业上的应用

三、在医学上的应用

本章　小结

思考题

第十章　植物基因工程

第一节　植物基因工程中的转基因受体

一、高等植物的遗传学特性

二、愈伤组织受体系统

三、原生质体

四、种质受体系统

五、胚状体受体系统

六、直接分化芽受体系统

第二节　植物基因工程载体

一、植物基因工程载体的种类和特性

二、植物基因工程载体的构建

第三节　高等植物基因的表达系统

一、外源基因的四环素诱导系统

二、外源基因的乙醇诱导系统

三、外源基因的类固醇诱导系统

第四节　植物转基因方法

一、根癌农杆菌介导法

二、基因枪法

三、花粉管通道法

四、其他转基因方法

第五节　转基因植物筛选与鉴定

一、生物学筛选

二、标记基因的表达检测

三、目的基因及其表达的分子鉴定

第六节　植物基因工程应用举例

一、基因工程生产转基因黄金水稻

二、抗虫害的转基因植物

三、抗除草剂植物的育种

本章　小结

思考题

第十一章　基因工程相关新技术

第一节　生物信息学

一、生物信息学概述

二、生物信息学数据库

三、生物信息的检索及策略

四、序列比对分析

五、核酸序列分析

六、蛋白质结构分析

第二节　芯片技术

一、基因芯片的原理

二、基因芯片的种类

三、基因芯片制作技术的基本步骤

四、基因芯片技术的应用

第三节　蛋白质组学与酵母双杂交

一、蛋白质组学

二、酵母双杂交

本章　小结

思考题

第十二章　重组DNA技术的应用

第一节　DNA与疾病诊断

一、基因诊断的含义

二、基因诊断的原理及特点

三、基因诊断的方法

四、基因诊断的应用

五、问题及展望

第二节　疾病的基因治疗

一、基因治疗的概念及内容

二、基因治疗的分子机制

三、载体系统

四、基因治疗的策略与方法

五、疾病的基因治疗示例

六、问题及展望

第三节　传染病的防治

一、新发和再发传染病的特征

二、传染病防治的新策略及研究内容

三、基因工程疫苗

四、基因工程抗体

五、DNA重组技术在传染病防治中应用的 前景与展望

第四节　蛋白质工程

一、蛋白质工程的概念与研究内容

二、蛋白质工程分子设计的理性策略

三、蛋白质定向改造的方法

四、蛋白质工程的应用

五、蛋白质工程前景与展望

第五节　途径工程

一、途径工程的基本概念

二、途径工程的基本原理

三、途径工程的基本过程

四、途径工程的研究内容

五、途径工程前景及展望

本章　小结

思考题

第十三章　基因工程产品的管理、专利 及安全性

第一节　实验室管理要求

一、实验室生物安全管理的概念和 依据

二、实验室生物安全管理的硬件要求

三、一般实验室的基本生物安全规程

第二节　基因工程产品的释放、管理 与要求

一、基因工程产品的释放

二、基因工程产品的管理

三、基因工程产品的管理要求与具体 措施

第三节　专利管理

一、基因工程产品的专利保护的 必要性

二、基因工程产品专利保护的争议

三、对基因产品实现专利保护的条件——

三性要求

本章　小结

思考题

索引

参考文献

本教材根据目前生命科学领域中基因工程技术的研究与应用现状，结合普通高等院校生物类本科专业的教学特点和培养目标要求，以应用实际为基础，系统介绍基因工程的基本原理与技术，及其在相关领域的应用、最新进展和未来发展方向。主要包括三方面内容：一是基因克隆的理论与技术基础，包括基因与基因表达的基本原理．核酸的分离、分析、酶切、连接、修饰的原理和技术，以及基因工程载体的特点与运用：二是基因克隆、表达的基本原理与技术及其应用，其内容主要有：目的基因克隆的原理与技术、目的基因在原核与真核生物中表达的原理与技术：三是基因工程技术的发展与应用，主要介绍基因工程相关的技术发展及在相关领域的应用和基因工程产品的管理、专利及安全性问题。 本教材适合作为普通高等院校生物类专业及相关专业基因工程课程的教材或参考书。