《基因工程概论》求取 ⇩

1 概述1

1.1 基因工程的基本概念1

1.1.1 基因工程的基本定义1

1.1.2 基因工程的基本过程2

1.1.3 基因工程的基本原理2

1.2 基因工程的发展历史4

1.2.1 基因工程的诞生4

1.2.2 基因工程的成熟4

1.2.3 基因工程的腾飞5

1.3 基因工程研究的意义5

1.3.1 第四次工业大革命6

1.3.2 第二次农业大革命6

1.3.3 第四次医学大革命7

2 基因的表达调控原理8

2.1 启动子调控模型8

2.1.1 启动子的组成及其功能8

2.1.2 启动子的顺式增强作用13

2.1.3 启动子的反式协同作用15

2.1.4 启动子结构的多样性选择20

2.2 操纵子调控模型25

2.2.1 操纵子基因表达调控的基本原理25

2.2.2 乳糖操纵子26

2.2.3 半乳糖操纵子31

2.2.4 阿拉伯糖操纵子33

2.2.5 色氨酸操纵子36

2.2.6 λ-噬菌体的操纵子36

2.3 感受应答调控模型43

2.3.1 感受应答调控模型的基本原理44

2.3.2 真核生物转录调控元件的相互作用46

2.3.3 真核生物转录调控因子的激活方式49

2.4 RNA结构调控模型52

2.4.1 终止子的工作原理52

2.4.2 衰减子的工作原理59

2.4.3 反义子的工作原理65

2.5 RNA剪切编辑调控模型70

2.5.1 RNA的正常剪切模式70

2.5.2 RNA的选择性剪切76

2.5.3 RNA的选择性编辑80

3 DNA重组克隆的单元操作84

3.1 DNA重组的载体84

3.1.1 质粒载体85

3.1.2 λ-双链噬菌体DNA载体90

3.1.3 M13单链噬菌体DNA载体96

3.1.4 噬菌体-质粒杂合载体99

3.2 DNA的体外重组(切与接)100

3.2.1 限制性核酸内切酶101

3.2.2 T4-DNA连接酶106

3.2.3 其他用于DNA重组的工具酶107

3.2.4 DNA切接反应的影响因素110

3.2.5 DNA分子重组的方法114

3.3 重组DNA分子的转化与扩增(转与增)124

3.3.1 重组DNA转化的基本概念124

3.3.2 受体细胞的选择125

3.3.3 转化方法127

3.3.4 转化率及其影响因素131

3.3.5 转化细胞的扩增132

3.4 转化子的筛选与重组子的鉴定(检)132

3.4.1 载体遗传标记法133

3.4.2 菌落原位杂交法136

3.4.3 限制性酶切图谱法144

3.4.4 克隆基因定位法146

3.4.5 DNA序列测定法150

3.4.6 外源基因表达产物检测法164

3.5 目的基因的克隆168

3.5.1 鸟枪法168

3.5.2 cDNA法172

3.5.3 PCR扩增法181

3.5.4 化学合成法187

3.5.5 基因文库的构建191

4 大肠杆菌基因工程的原理与应用197

4.1 外源基因在大肠杆菌中的高效表达原理198

4.1.1 启动子198

4.1.2 终止子204

4.1.3 SD序列205

4.1.4 密码子206

4.1.5 质粒拷贝数208

4.2 大肠杆菌工程菌的构建策略210

4.2.1 包涵体型异源蛋白的表达211

4.2.2 分泌型异源蛋白的表达214

4.2.3 融合型异源蛋白的表达220

4.2.4 寡聚型异源蛋白的表达223

4.2.5 整合型异源蛋白的表达230

4.2.6 蛋白酶抗性或缺陷型表达系统的构建232

4.3 重组异源蛋白的体外复性活化234

4.3.1 蛋白质变性的动力学原理234

4.3.2 折叠中间状态分子的集聚作用235

4.3.3 包涵体的溶解与变性236

4.3.4 异源蛋白的复性与重折叠238

4.4 大肠杆菌工程菌培养的最优化控制244

4.4.1 细菌生长的动力学原理244

4.4.2 发酵过程的最优化控制247

4.4.3 生物反应器的选择250

4.4.4 大规模发酵系统253

4.4.5 大肠杆菌工程菌的高密度发酵255

4.5.1 工程菌遗传不稳定性的表现与机制257

4.5 基因工程菌的遗传不稳定性及其对策257

4.5.2 改善工程菌不稳定性的对策259

4.6 利用重组大肠杆菌生产医用蛋白或多肽261

4.6.1 重组人胰岛素262

4.6.2 重组人生长激素266

4.6.3 重组人干扰素274

4.6.4 重组人白细胞介素280

4.6.5 重组人集落刺激因子286

4.6.6 重组抗体及其片段287

5 非大肠杆菌的微生物基因工程300

5.1 芽孢杆菌的重组表达系统300

5.1.1 芽孢杆菌的克隆载体系统301

5.1.2 芽孢杆菌的宿主转化系统305

5.1.3 芽孢杆菌的分泌表达系统308

5.1.4 重组芽孢杆菌的耐热性酶制剂大规模生产中的作用310

5.1.5 重组短小芽孢杆菌在人体蛋白药物生产中的应用314

5.1.6 重组芽孢杆菌在昆虫毒素蛋白生产中的应用315

5.2 棒状杆菌的重组表达系统320

5.2.1 棒状菌属的克隆表达系统320

5.2.2 棒状菌属的宿主转化系统325

5.2.3 高产氨基酸的工程菌构建战略326

5.2.4 苏氨酸基因工程菌的构建329

5.2.5 芳香族氨基酸工程菌的构建332

5.2.6 赖氨酸工程菌的构建333

5.3 链霉菌的基历工程336

5.3.1 链霉菌的载体克隆系统336

5.3.2 链霉菌的宿主转化系统342

5.3.3 链霉菌的基因表达调控系统343

5.3.4 链霉菌的蛋白分泌系统349

5.3.5 链霉菌抗生素的生物合成机制354

5.3.6 利用DNA重组技术改良抗生素生产菌的战略362

5.4 丝状真菌的基因工程365

5.4.1 丝状真菌的载体克隆系统365

5.4.2 丝状真菌宿主转化系统372

5.4.3 丝状真菌的表达分泌系统373

5.4.4 重组曲霉菌在异源重组蛋白生产中的应用377

5.4.5 β-内酰胺类抗生素的生物合成机理378

5.4.6 β-内酰胺类抗生素生产菌的改良383

5.5 酵母菌的基因工程384

5.5.1 酵母菌的宿主系统385

5.5.2 酵母菌的载体系统389

5.5.3 酵母菌的转化系统397

5.5.4 酵母菌的表达系统400

5.5.5 酵母菌的蛋白修饰分泌系统407

5.5.6 利用重组酵母生产乙肝疫苗412

5.5.7 利用重组酵母生产人血清白蛋白414

5.6 其他具有重大经济价值的微生物基因工程416

5.6.1 用于有机酸醇生产的梭菌属416

5.6.2 用于乳制品发酵的乳杆菌属422

5.6.3 用于生物降解的假单孢菌属424

5.6.4 用于煤脱硫净化处理的硫杆菌属430

6 高等动物基因工程433

6.1 动物转基因技术的基本概念433

6.1.1 动物转基因的效率433

6.1.2 动物转基因的结构434

6.1.3 动物转基因的表达特性434

6.1.4 动物转基因的生物学效应435

6.2 转基因导入动物体内的方法436

6.2.1 转基因的动物受体细胞系统436

6.2.2 动物细胞物理转化法437

6.2.3 动物病毒转染法438

6.2.4 工程胚胎干细胞法445

6.3 利用动物转基因技术研究基因的表达与功能445

6.3.1 利用转报告基因探测动物基因组的调控序列447

6.3.2 利用同源基因灭活细胞内源基因449

6.3.3 利用反义基因抑制细胞基因表达451

6.4 利用转基因动物或细胞生产生物分子452

6.4.1 动物细胞高效表达异源蛋白的基本原理452

6.4.2 利用哺乳动物细胞大规模培养技术生产复杂的人体蛋白455

6.5 转基因技术在动物遗传性状改良中的应用457

6.4.3 利用动物乳腺组织生产蛋白药物457

6.5.1 转基因鼠458

6.5.2 转基因兔、猪和羊459

6.5.3 转基因牛460

6.5.4 转基因鸡460

6.5.5 转基因鱼460

6.6 基因治疗461

6.6.1 基因治疗的基本战略思想461

6.6.2 肿瘤的基因治疗463

6.6.3 囊性纤维变性症的基因治疗465

6.6.4 杜兴肌营养不良症的基因治疗465

6.6.6 骨髓细胞的转基因研究467

6.6.7 基因治疗的副反应及其对策467

6.6.5 重度联合免疫缺陷症的基因治疗467

7 高等植物基因工程469

7.1 高等植物的遗传学特性469

7.2 高等植物的载体转化系统470

7.2.1 Ti质粒介导的整合转化系统470

7.2.2 植物病毒介导的转染系统472

7.2.3 植物细胞的物理转化方法475

7.2.4 植物原生质体的再生475

7.3 利用植物转基因技术研究基因的表达与调控477

7.3.1 利用报告基因展示高等植物的基因表达与调控的信息谱477

7.3.2 利用转座元件克隆植物基因477

7.3.3 利用T-DNA构建植物遗传突变株478

7.4 利用转基因植物生产重组异源蛋白478

7.5.1 控制果实成熟的转基因植物480

7.5 转基因技术在植物品种改良中的应用480

7.5.2 抗虫害的转基因植物481

7.5.3 抗病毒的转基因植物481

7.5.4 抗除草剂的转基因植物484

7.5.5 改变花型花色的转基因植物484

7.5.6 抗环境压力的转基因植物484

7.5.7 产生高品质产物的转基因植物485

8 第二代基因工程486

8.1 蛋白质工程的基本概念486

8.1.1 蛋白质工程的基本特征486

8.1.2 蛋白质工程的研究内容及应用487

8.2 基因的定向突变488

8.2.1 局部随机掺入法488

8.1.3 蛋白质工程实施的必要条件488

8.2.2 碱基定点转换法490

8.2.3 部分片段合成法490

8.2.4 引物定点引入法490

8.2.5 PCR扩增突变法495

8.3 蛋白质工程的设计思想495

8.3.1 引入二硫键以提高蛋白质的稳定性495

8.3.2 转换氨基酸残基以提高蛋白质的稳定性498

8.3.3 转换半胱氨酸残基以减少多肽链错误折叠的可能性498

8.3.4 提高酶的催化活性499

8.3.5 消除酶的被抑制特性500

8.3.6 修饰酶的催化特异性500

8.3.7 强化生长激素与其受体的亲和性502

8.3.8 构建人源性的单克隆抗体502