《现代生物技术导论》求取 ⇩

1 现代生物技术革命1

1.1 现代生物技术的产生1

1.1.1 传统生物技术1

1.1.2 现代生物技术2

1.1.3 现代生物技术的进展3

1.2 现代生物技术的商业化6

1.2.1 现代生物技术商业化的前景6

1.2.2 现代生物技术商业化的特点7

1.3 现代生物技术的前景8

1.3.1 现代生物技术对人类生活的影响9

1.3.2 现代生物技术对人类社会及环境的影响9

1.3.3 现代生物技术的规范化管理10

1.4 现代生物技术与中国11

1.4.1 中国现代生物技术的应用成果11

1.4.2 中国现代生物技术的基础研究成果13

1.4.3 中国面临的现代生物技术R D的挑战14

2 DNA重组技术与基因操作15

2.1 DNA的结构与功能15

2.1.1 DNA分子的基本结构15

2.1.2 DNA分子的基本功能17

2.2 限制性内切酶18

2.2.1 类型Ⅱ限制性内切酶的特点18

2.2.2 类型Ⅱ限制性内切酶的主要用途20

2.3.1 质粒22

2.3 克隆载体22

2.3.2 λ噬菌体25

2.3.3 柯斯质粒26

2.3.4 YAC载体27

2.4 原核细胞的转化与筛选29

2.4.1 转化29

2.4.2 筛选29

2.5 原核生物基因文库的构建和筛选30

2.5.1 基因文库的构建30

2.5.2 基因文库的筛选31

2.6.1 cDNA方法34

2.6 获得真核生物目的基因的方法34

2.6.2 DNA的化学合成35

2.6.3 利用PCR法获得基因38

3 原核生物的基因表达与操作42

3.1 原核生物的基因表达42

3.1.1 原核生物基因的转录42

3.1.2 原核生物基因的翻译43

3.2 有功能的启动子的分离44

3.2.1 用大肠杆菌质粒pBR316筛选启动子45

3.2.2 用pKOL筛选启动子46

3.3 可调控强启动子驱动的基因表达48

3.3.1 可调控的启动子48

3.3.2 常用原核表达载体51

3.3.3 提高蛋白的表达量53

3.3.4 大规模培养系统55

3.3.5 在其他微生物中的表达56

3.3.6 非融合蛋白的表达57

3.3.7 融合蛋白的表达及纯化58

3.3.8 单一方向串联排列的基因60

3.3.9 增强蛋白的稳定性61

3.3.10 DNA整合入宿主染色体中62

3.3.11 加强分泌64

3.4 原核生物表达产物的分离纯化64

3.4.1 包函体蛋白提取65

3.4.2 表达蛋白纯化方法选择的基本原则66

3.4.3 蛋白质的PEG化67

3.4.4 原核表达蛋白的质量控制68

4 基因诱变及蛋白质工程72

4.1 蛋白质工程简介72

4.2 基因诱变73

4.2.1 用M13 DNA进行的寡核苷酸介导诱变73

4.2.2 寡核苷酸介导的PCR诱变74

4.2.3 改进型双引物诱变76

4.2.4 重叠延伸诱变77

4.2.5 简并寡核苷酸引物77

4.3 定点诱变在蛋白质工程中的应用78

4.2.6 随机诱变78

4.3.1 提高T4溶菌酶的热稳定性80

4.3.2 对酵母磷酸丙糖异构酶的改造81

4.3.3 提高蛋白热稳定性的其他方法81

4.3.4 提高重组β干扰素的专一活性和稳定性82

4.3.5 改进al抗胰蛋白酶82

4.3.6 改变酶的动力学活性84

4.3.7 改变酶的最适pH值86

4.3.8 提高酶的活性86

4.3.9 改善酶的特异性87

4.3.10 提高蛋白的生物学活性88

4.4.2 利用缺失诱变改造蛋白质91

4.4 蛋白质改造的其他常用方法91

4.4.1 对四级结构未知的蛋白质进行改造91

4.4.3 利用结构域互换进行蛋白质改造92

4.5 用蛋白质工程对限制性内切酶进行改造93

4.5.1 蛋白质工程在应用中的复杂性93

4.5.2 用蛋白质工程对限制性内切酶进行改造93

5 通过重组原核微生物生产商品97

5.1 生产蛋白药物97

5.1.1 重组蛋白药物生产的主要步骤98

5.1.2 几种较成熟的重组蛋白药物100

5.2 生产限制性内切酶101

5.2.1 大肠杆菌作为重组限制性内切酶基因的表达系统101

5.2.3 Ddel基因的克隆及表达102

5.2.2 PstI基因的克隆及表达102

5.3 生产生物小分子104

5.3.1 合成维生素C(抗坏血酸)104

5.3.2 合成靛蓝107

5.3.3 生产氨基酸108

5.3.4 生产抗生素109

5.4 生产生物多聚体113

5.4.1 生产黄原胶113

5.4.2 生物合成黑色素115

5.4.3 生产粘性生物多聚体115

5.4.4 生物合成橡胶116

5.4.5 生产生物可降解塑料117

6 现代发酵工程119

6.1 微生物生长动力学119

6.1.1 罐批发酵119

6.1.2 补料分批发酵120

6.1.3 连续发酵122

6.2 发酵过程的优化123

6.3 生物反应器125

6.3.1 搅拌釜反应器127

6.3.2 气泡柱式反应器128

6.3.3 气升式反应器128

6.4 典型的大规模发酵系统130

6.3.4 其他生物反应器130

6.4.1 在串联的气升式反应器中进行两步发酵131

6.4.2 一个搅拌釜式反应器中进行的两步发酵132

6.4.3 影响发酵效率的其他因素133

6.5 发酵产品的下游处理136

6.5.1 收获微生物细胞137

6.5.2 微生物细胞的破碎138

6.5.3 目的产物的纯化141

7 现代生物农药144

7.1 微生物杀虫剂144

7.1.1 病毒杀虫剂145

7.1.2 用DNA重组技术改造杆状病毒杀虫剂148

7.1.3 细菌杀虫剂151

7.1.4 真菌杀虫剂159

7.2 动物杀虫剂162

7.2.1 原生动物杀虫剂162

7.2.2 线虫杀虫剂162

7.3 防治植物病害的微生物164

7.3.1 用于植病防治的细菌及放线菌164

7.3.2 用DNA重组技术对抗病细菌进行改造165

7.3.3 抗病真菌和病毒165

7.4 生物除草剂168

8 现代微生物肥料170

8.1 微生物的固氮作用170

8.2.1 固氮酶173

8.2 固氮酶及其基因173

8.2.2 固氮酶的基因簇及其改造175

8.3 氢化酶178

8.3.1 氢气代谢179

8.3.2 对氢化酶的基因工程改造179

8.4 结瘤作用181

8.4.1 结瘤微生物之间的竞争181

8.4.2 结瘤基因的克隆及功能181

8.5 其他固氮微生物183

8.5.1 弗氏放线菌183

8.5.3 具有联合固氮作用的细菌184

8.5.2 蓝细菌184

8.6 其他促进植物生长的细菌185

8.6.1 铁载体185

8.6.2 植物激素186

9 生物净化与生物废料再生187

9.1 现代生物技术在降解非生物物质中的应用187

9.1.1 生物降解途径的基因工程190

9.1.2 利用微生物降解农药195

9.1.3 利用绿色植物清除污染物197

9.2 淀粉和其他含糖废液的利用198

9.2.1 利用淀粉和其他含糖废液生产果糖和乙醇的常规方法199

9.2.2 利用DNA重组技术对果糖和乙醇生产方法进行改进200

9.3.1 木质纤维的成分204

9.3 木质纤维的利用204

9.3.2 原核生物中纤维素酶基因的分离206

9.3.3 真核生物纤维素酶基因的分离208

9.3.4 纤维素酶基因的改造209

9.3.5 利用微生物由半纤维素生产乙醇211

9.4 利用微生物生产蛋白质211

9.4.1 微生物蛋白的营养价值212

9.4.2 单细胞蛋白的生产213

9.4.3 利用木腐性食用菌生产蛋白214

9.5 污水的微生物净化214

9.5.1 污水的分类及特点214

9.5.2 用微生物处理污水的机制214

9.5.3 可用于污水处理的微生物215

9.6 微生物采矿216

10 真核细胞中重组蛋白的表达218

10.1 酵母表达系统218

10.1.1 啤酒酵母的基因组结构及其特点219

10.1.2 啤酒酵母的转化219

10.1.3 啤酒酵母的载体220

10.1.4 在啤酒酵母中直接表达外源蛋白223

10.1.5 在啤酒酵母中表达分泌型的重组蛋白224

10.1.6 其他酵母表达系统225

10.1.7 乙肝病毒表面抗原在嗜甲烷酵母中的表达225

10.1.8 牛溶菌酶C2在嗜甲烷酵母中的表达226

10.2 培养的昆虫细胞表达系统227

10.2.1 杆状病毒转化载体228

10.2.2 杆状病毒系统大规模应用中的一些问题231

10.3 哺乳动物细胞的表达系统232

10.3.1 适用于哺乳动物细胞的载体232

10.3.2 用于表达外源蛋白的哺乳动物细胞系234

10.3.3 获得转基因哺乳动物细胞的方法235

10.3.4 在哺乳动物细胞中生产蛋白药物供临床试验237

11 植物基因工程241

11.1 植物转化的方法241

11.1.1 植物的再生241

11.1.2 利用农杆菌的Ti质粒进行植物转化242

11.1.3 Ti质粒衍生的载体系统245

11.1.4 将基因转入植物的物理方法248

11.1.5 病毒衍生载体249

11.1.6 报道基因在植物基因转化中的应用249

11.2 植物抗病的分子机理及抗病基因工程250

11.2.1 植物的抗病反应250

11.2.2 植物抗病基因(R)的克隆252

11.2.3 杀茵肽基因工程254

11.3 农作物基因工程254

11.3.1 培育抗虫植物254

11.3.2 培育抗病毒作物260

11.3.3 培育抗除草剂作物265

11.3.4 培育耐受环境压力和抗衰老的作物266

11.3.5 改进农产品的品质272

11.4 花卉基因工程274

11.4.1 利用基因工程改变花卉颜色274

11.4.2 利用基因工程改变花形和花期276

11.5 雄性不育基因工程277

11.6 利用植物作为生物反应器281

11.6.1 利用植物生产糖类物质281

11.6.2 利用植物生产可降解的生物塑料的原料282

11.6.3 利用植物生产蛋白质和多肽282

11.7 转基因植物的生物安全性问题285

12 转基因动物288

12.1 转基因鼠的研究方法288

12.1.1 反转录病毒法289

12.1.2 DNA微注射法290

12.1.3 胚胎干细胞方法293

12.2 转基因鼠的应用296

12.2.1 人类疾病的转基因动物模型297

12.2.2 利用转基因鼠进行基因敲除实验301

12.2.3 利用转基因鼠克隆在发育中起重要作用的基因302

12.2.4 利用转基因鼠研究细胞的功能303

12.2.5 利用转基因鼠作为外源基因的表达系统304

12.3 其他转基因动物304

12.3.1 转基因牛304

12.3.2 转基因棉羊、山羊和猪306

12.3.3 转基因禽类308

12.3.4 转基因鱼310

12.5 克隆动物311

12.4 转基因动物的应用前景311

13 单克隆抗体和抗体工程315

13.1 抗体的结构与功能315

13.2 单克隆抗体317

13.2.1 杂交瘤细胞系的产生317

13.2.2 杂交瘤细胞的鉴定319

13.3 单克隆抗体的改造和应用321

13.3.1 单克隆抗体靶向制剂322

13.3.2 杂交人-鼠单克隆抗体323

13.3.3 人源单克隆抗体325

13.3.5 抗体酶326

13.3.4 抗体融合蛋白326

13.3.6 单链抗体328

13.4 抗体的表达系统328

13.4.1 在重组噬菌体中筛选生产抗体329

13.4.2 在植物中生产抗体334

14 现代分子诊断技术338

14.1 酶联免疫吸附测定338

14.1.1 酶联免疫吸附测定的原理338

14.1.2 酶联免疫吸附测定的局限性339

14.2 DNA诊断系统340

14.2.1 核酸杂交340

14.2.2 疟疾的分子诊断342

14.2.3 细菌性传染病及病毒性疾病的分子诊断技术343

14.3 遗传疾病的分子诊断技术345

14.3.1 PCR-酶解鉴定345

14.3.2 PCR/OLA鉴定346

14.3.3 LCR鉴定348

14.3.4 PCR-ELISA检测351

14.3.5 同一基因中多个不同位点的突变的检测351

14.4 癌症的分子诊断技术354

14.5 环境微生物的检测357

15 预防性及治疗性疫苗359

15.1 疫苗简介359

15.2 基因工程疫苗362

15.2.1 亚基疫苗363

15.2.2 肽疫苗365

15.3 DNA免疫367

15.4 活体重组疫苗及其载体368

15.4.1 活体重组疫苗368

15.4.2 活体疫苗载体369

15.4.3 门哥病毒载体376

15.4.4 金丝雀痘病毒载体377

15.4.5 仙台病毒疫苗载体377

15.4.6 麻疹病毒疫苗载体377

15.4.6 沙门氏菌属疫苗表达系统377

15.5.1 抗细菌疫苗379

15.5 细菌及其他疫苗379

15.5.2 抗独特型抗体疫苗380

15.5.3 移植器官的排斥反应的预防380

15.5.4 细菌造成的血液感染的治疗381

15.5.5 恶性疟原虫疫苗381

15.5.6 免疫避孕疫苗383

15.6 艾滋病疫苗384

15.6.1 HIV病毒简介384

15.6.2 HIV病毒的致病机理384

15.6.3 HIV的生活史及治疗药物386

15.7.1 肿瘤细胞的一些免疫特性391

15.7 肿瘤疫苗391

15.7.2 肿瘤细胞疫苗392

15.7.3 活体重组疫苗396

15.7.4 肽疫苗397

15.7.5 抗独特型抗体疫苗398

15.7.6 双特异性抗体399

15.7.7 树状细胞免疫401

15.7.8 DNA免疫401

15.8 针对自身免疫疾病的疫苗401

15.9.4 其他治疗性疫苗404

15.9.2 单纯疱疹病毒疫苗404

15.9.3 麻风病治疗性疫苗404

15.9.1 乙型肝炎治疗性疫苗404

15.9 治疗性疫苗404

16 人类基因的克隆407

16.1 人类基因组计划及其研究方法407

16.1.1 定位克隆法408

16.1.2 利用染色体异常来克隆与遗传疾病有关的基因411

16.1.3 定位候选克隆法411

16.2 遗传连锁与基因作图412

16.2.1 限制性片段长度多态性415

16.2.2 RFLP在人类基因组作图中的应用416

16.3.1 逼近致病基因420

16.3 人类基因的分离筛选方法420

16.2.3 人类遗传疾病作图420

16.3.2 外显子序列的获得424

16.4 定位克隆法的局限性431

17 人类疾病的基因治疗433

17.1 基因治疗的回顾及现状433

17.2 基因治疗中的基因转移载体439

17.2.1 反转录病毒载体439

17.2.2 腺病毒载体443

17.2.3 腺病毒相关病毒载体447

17.2.4 重组痘苗病毒载体449

17.2.5 单纯疱疹病毒载体450

17.2.6 染色体外自主复制载体451

17.3.1 化学方法453

17.3 基因治疗中外源基因导入的化学和物理方法453

17.3.2 物理方法454

17.4 基因治疗的方式454

17.4.1 体外-原位基因治疗455

17.4.2 体内基因治疗456

17.5 反义疗法457

17.5.1 反义疗法中亟待解决的问题457

17.5.2 反义药物的转移方法459

17.6 通过核酶进行的基因治疗461

17.6.1 核酸的结构与功能461

17.6.2 核酶的基因治疗中的应用463

17.6.3 核酶的运载系统464

17.6.4 核酶的表达载体465

17.7 癌症的基因治疗467

17.7.1 导入抑癌基因的基因治疗467

17.7.2 针对癌基因的基因治疗468

17.7.3 “自杀”基因468

17.7.4 导入细胞因子基因进行基因治疗469

17.7.5 导入MHC Ⅰ类抗原基因进行基因治疗470

17.7.6 导入MDR 1基因进行基因治疗470

17.7.7 细胞融合法470

17.8.6 肝病的基因治疗472

17.8.5 血友病的基因治疗472

17.8.4 胆固醇疾病的基因治疗472

17.8.3 严重综合性免疫缺损症的基因治疗472

17.8.1 艾滋病的治疗472

17.8 其他疾病的基因治疗472

17.8.2 囊性纤维化的基因治疗472

17.8.7 遗传性神经疾病的基因治疗473

17.8.8 帕金森氏病的基因治疗476

17.9 基因治疗的前景477

17.9.1 基因治疗的伦理和社会问题477

17.9.2 基因治疗的技术问题477

17.9.3 基因治疗的展望479

18 现代生物技术的规则与专利480

18.1 现代生物技术制药的规则及要求480

18.1.2 基因工程药物生产环境的要求481

18.1.1 基因工程药物审批的一般程序481

18.1.3 ISO证书483

18.2 现代生物技术与中草药研究484

18.3 现代生物技术专利485

18.3.1 申请专利的要求485

18.3.2 现代生物技术专利类型487

18.3.3 专利的地域性489

18.3.4 专利与基础研究490

18.4 现代生物技术的社会伦理问题491

附录493

主要参考书目501

索引502