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第1章　基因工程概述1

1.1 基因工程的概念与基本流程1

1.1.1 基因工程的概念1

1.1.2　基因工程的基本流程1

1.2　基因工程的发展简史3

1.2.1 基因工程诞生的背景3

1.2.2 基因工程的诞生4

1.2.3　基因工程的发展4

1.3 基因工程的研究意义和应用5

1.3.1 基因工程在功能基因组学研究中的应用5

1.3.2 基因工程在工业领域的应用6

1.3.3 基因工程在农业领域的应用7

1.3.4 基因工程在医药领域的应用9

1.4　趣味讨论：基因工程与克隆人的争论10

本章小结13

复习题13

第2章　基因工程的工具酶与载体14

2.1 工具酶14

2.1.1 限制性核酸内切酶14

2.1.2　DNA连接酶18

2.1.3　DNA聚合酶类21

2.1.4　碱性磷酸酶22

2.1.5 末端脱氧核苷酸转移酶23

2.1.6　其他工具酶23

2.2 克隆载体24

2.2.1 质粒载体24

2.2.2　噬菌体载体29

2.2.3 黏粒载体32

2.2.4　人工微小染色体33

2.3 表达载体34

2.3.1　原核表达载体34

2.3.2　真核表达载体43

2.4 实例分析：一个表达双色荧光的转基因斑马鱼载体的构建47

本章小结50

复习题50

第3章 目的基因的制备与鉴定52

3.1 从基因文库获取目的基因53

3.1.1 基因组文库的构建与筛选53

3.1.2 cDNA基因文库的构建与筛选56

3.2 从GENBANK基因组数据库获取目的基因65

3.2.1　基因组数据库66

3.2.2　计算机克隆目的基因67

3.3 PCR获取与扩增目的基因69

3.3.1 常规PCR70

3.3.2 反向PCR75

3.3.3 反转录PCR76

3.3.4　实时荧光定量PCR77

3.3.5 RACE-PCR80

3.3.6 多重PCR81

3.3.7 原位PCR84

3.4 通过蛋白质工程改建目的基因85

3.4.1 蛋白质工程的概念85

3.4.2 蛋白质工程的定点突变技术86

3.4.3 蛋白质工程的定向进化技术88

3.5 目的基因的鉴定90

3.5.1 目的基因导入受体细胞的方法90

3.5.2 遗传表型检测法91

3.5.3 酶切电泳检测法96

3.5.4　核酸分子杂交98

3.5.5 PCR扩增鉴定筛选105

3.5.6　DNA序列测定105

3.6 实例分析：一个人类新基因hhole的克隆与分析109

3.6.1 人类新基因hhole的克隆109

3.6.2 人类新基因hhole的生物信息学分析113

本章小结117

复习题117

第4章　基因工程在基因功能研究中的应用118

4.1 基因的表达谱研究技术118

4.1.1 胚胎原位杂交技术119

4.1.2　胚胎抗体染色技术123

4.1.3 基因芯片技术127

4.1.4　蛋白质组学技术131

4.2 基因的突变研究技术134

4.2.1 化学诱变134

4.2.2 转座子全基因组诱变135

4.3 基因敲除与基因敲减技术138

4.3.1　基因敲除技术138

4.3.2　RNA干扰技术145

4.3.3　Morpholino干扰技术149

4.4　基因过表达与异位表达技术151

4.4.1 GAL4-UAS系统的构建151

4.4.2 GAL4/UAS定时开启系统152

4.5 基因的相互作用研究技术153

4.5.1　凝胶迁移率阻滞技术154

4.5.2 染色质免疫沉淀技术155

4.5.3 酵母双杂交技术155

4.5.4 免疫共沉淀技术157

4.6 实例分析：HDAC1基因在小鼠心脏发育中的功能研究159

本章小结164

复习题165

第5章　转基因植物166

5.1　植物的转基因技术166

5.1.1 目的基因的克隆166

5.1.2　植物表达载体的选择167

5.1.3　植物转化受体系统167

5.1.4 外源基因导入植物的方法168

5.2 转基因植物的筛选与检测173

5.2.1　报告基因174

5.2.2　分子生物学检测方法176

5.3 转基因植物研究和生产现状177

5.3.1 抗除草剂转基因作物177

5.3.2 抗虫转基因作物178

5.3.3 提高作物产量和品质的转基因作物180

5.3.4　其他转基因作物181

5.3.5　植物生物反应器183

5.4 转基因植物的安全性185

5.4.1 转基因安全性的由来185

5.4.2 转基因安全性的争论186

本章小结190

复习题191

第6章　转基因动物192

6.1 动物的转基因技术193

6.1.1 显微注射法193

6.1.2　逆转录病毒法199

6.1.3 胚胎干细胞法201

6.1.4　体细胞核移植法203

6.2 转基因动物的筛选与检测207

6.2.1　报告基因207

6.2.2　分子生物学检测方法208

6.2.3 转基因动物整体表型的观察210

6.3 转基因动物的现状与应用210

6.3.1 转基因动物的现状210

6.3.2 转基因动物在基因功能研究中的应用210

6.3.3 转基因技术在动物育种中的应用211

6.3.4 转基因动物在医学研究中的应用212

6.3.5 动物生物反应器213

本章小结215

复习题215

第7章　基因治疗217

7.1 基因治疗的概念与策略217

7.1.1 基因治疗的途径与策略217

7.1.2 基因治疗的基本程序218

7.1.3 基因治疗的现状与问题220

7.2　基因治疗的载体222

7.2.1　逆转录病毒载体223

7.2.2　腺病毒载体225

7.2.3　腺伴随病毒载体227

7.2.4　单纯疱疹病毒载体228

7.2.5 非病毒载体229

7.3 重要疾病的基因治疗230

7.3.1 遗传病的基因治疗230

7.3.2 肿瘤的基因治疗235

7.3.3 艾滋病的基因治疗242

本章小结246

复习题246

第8章　基因工程药物247

8.1 基因工程药物的发展概况247

8.1.1 基因工程药物的发展简史与现状247

8.1.2 基因工程药物的特点254

8.1.3 基因工程药物的研发过程255

8.2 基因工程制药的下游技术256

8.2.1 基因工程菌的规模化培养256

8.2.2 基因工程菌细胞的破碎258

8.2.3 基因重组蛋白的分离与纯化259

8.3 几种重要基因工程药物的研发概况262

8.3.1 基因工程激素类药物262

8.3.2 基因工程细胞因子类药物265

8.3.3　基因工程抗体270

8.3.4　基因工程疫苗275

本章小结281

复习题281

参考文献282