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第1章 绪论1

1.1概述1

1.1.1生命的过程特征1

1.1.2生命系统的等级结构3

1.1.3生命科学及其地位4

1.2生命科学的发展4

1.2.1古代的生命科学5

1.2.2形态学5

1.2.3 19世纪的生命科学6

1.2.4 20世纪的生命科学8

1.3生物技术的发展10

1.3.1农业经济时代的生物技术11

1.3.2工业经济时代的生物技术11

1.3.3信息经济时代的现代生物技术11

1.3.4生物经济时代14

1.4生命科学思想与方法论16

1.4.1哲学与生命科学16

1.4.2生命科学的方法论17

1.4.3人类文明与生命伦理18

第2章 基因组学20

2.1概述20

2.1.1基因20

2.1.2脱氧核糖核酸21

2.1.3基因组24

2.2人类基因组计划26

2.2.1人类基因组计划的提出和实施26

2.2.2非营利研究机构和生物技术公司的竞争28

2.2.3人类基因组序列草图的完成29

2.2.4中国承担的人类基因组计划29

2.2.5其他生物基因组研究进展29

2.2.6基因组计划的局限30

2.3后基因组时代的生命科学31

2.3.1后基因组时代31

2.3.2衍生基因组学31

2.3.3系统生物学33

2.3.4生物信息学33

第3章 系统生物学35

3.1概述35

3.1.1系统论与系统生物学35

3.1.2系统生物学的研究策略35

3.1.3系统生物学的研究步骤36

3.1.4系统生物学的挑战36

3.2转录组学37

3.2.1转录组及转录组学37

3.2.2转录组学研究方法37

3.3蛋白质组学38

3.3.1蛋白质组及蛋白质组学38

3.3.2蛋白质组学研究方法39

3.3.3蛋白质组学的应用40

3.4代谢物组学42

3.4.1代谢组学及代谢物组学42

3.4.2代谢物组学研究方法42

第4章 合成生物学44

4.1概述44

4.1.1合成生物学的概念44

4.1.2合成生物学的发展44

4.1.3合成生物学的应用45

4.2生物元器件46

4.2.1合成生物的单元46

4.2.2合成生物的设计与优化47

4.3 DNA的合成与元器件装配48

4.3.1基因定向突变合成技术48

4.3.2核酸的全化学合成49

4.3.3生物砖的合成与基因电路的集成52

4.3.4基因组的合成与装配53

4.4合成生物的功能实现56

4.4.1青蒿素代谢电路设计与从头合成56

4.4.2高级醇燃料代谢电路设计与从头合成59

4.4.3生物成像61

4.4.4生物计算机61

第5章 病毒与艾滋病65

5.1概述65

5.1.1艾滋病的发现65

5.1.2艾滋病的起源65

5.1.3艾滋病的流行现状66

5.2病毒与免疫67

5.2.1病毒67

5.2.2免疫69

5.3艾滋病的发病机制72

5.3.1艾滋病毒72

5.3.2 HIV的感染73

5.4艾滋病的临床症状75

5.4.1急性HIV感染期76

5.4.2 HIV潜伏期76

5.4.3艾滋病期76

5.4.4 HIV的实验室检测77

5.5艾滋病的治疗与预防77

5.5.1艾滋病的治疗77

5.5.2艾滋病的预防与控制81

第6章 分子肿瘤学84

6.1概述84

6.1.1肿瘤的概念84

6.1.2人类对肿瘤本质的认识84

6.1.3癌细胞及其生长的特性86

6.1.4常见的恶性肿瘤87

6.2致癌因素及其致癌机制89

6.2.1化学致癌因素及其致癌机制89

6.2.2物理致癌因素及其致癌机制91

6.2.3病毒致癌因素及其致癌机制92

6.3肿瘤相关基因及其调控机制93

6.3.1癌基因93

6.3.2抑癌基因96

6.3.3肿瘤转移相关基因98

6.4端粒、端粒酶与肿瘤100

6.4.1端粒和端粒酶100

6.4.2端粒、端粒酶与肿瘤102

6.5肿瘤的防治103

6.5.1肿瘤的预防103

6.5.2肿瘤的生物治疗103

第7章 基因技术109

7.1基因扩增技术109

7.1.1 PCR简史109

7.1.2 PCR原理与技术110

7.1.3 PCR技术应用进展112

7.2基因测序技术113

7.2.1核酸测序技术简史113

7.2.2传统测序技术114

7.2.3高通量测序技术117

7.3基因重组技术121

7.3.1传统的重组技术121

7.3.2 Shuffling技术122

7.4生物制造123

7.4.1生物制造领域123

7.4.2微生物发酵技术124

7.4.3转基因植物124

第8章 动物克隆128

8.1概述128

8.1.1细胞克隆技术128

8.1.2真核细胞的特点130

8.1.3细胞增殖与细胞分化131

8.1.4细胞分化133

8.2动物克隆技术134

8.2.1动物克隆的概念134

8.2.2动物克隆的方法134

8.2.3动物克隆的操作135

8.2.4胚胎生物技术135

8.3克隆技术与社会经济发展136

8.3.1克隆技术的科学价值136

8.3.2克隆技术的社会经济价值136

8.3.3克隆技术的医疗保健价值137

8.3.4克隆人的争论137

第9章 干细胞工程141

9.1概述141

9.1.1干细胞141

9.1.2干细胞工程的研究进展143

9.1.3干细胞工程的重要性及意义145

9.1.4干细胞工程的应用146

9.2干细胞体外培养技术146

9.2.1干细胞的获取147

9.2.2干细胞培养的环境148

9.2.3干细胞培养的基本方法及类型148

9.3干细胞治疗及临床应用149

9.3.1造血干细胞149

9.3.2胚胎干细胞152

9.3.3其他类型的干细胞155

9.4干细胞工程的展望157

9.4.1干细胞工程的前景157

9.4.2干细胞工程的挑战159

第10章 纳米生物技术161

10.1概述161

10.1.1纳米和纳米科技161

10.1.2纳米生物学和纳米生物技术161

10.1.3生物大分子的观测和操纵162

10.1.4纳米生物技术的国内外研究现状163

10.2纳米生物材料164

10.2.1天然纳米生物材料165

10.2.2纳米仿生材料166

10.2.3纳米医学材料167

10.3纳米生物传感器168

10.3.1基本概念168

10.3.2纳米生物传感器的研究状况169

10.4纳米载药系统170

10.4.1纳米药物载体170

10.4.2纳米基因传递系统171

10.4.3纳米微粒药物174

10.5纳米生物机器人175

10.5.1基本概念175

10.5.2纳米生物机器人的研究状况176

10.5.3纳米生物机器人未来的发展177

第11章 生物芯片180

11.1概述180

11.1.1生物芯片的产生180

11.1.2生物芯片的基本概念181

11.1.3主要生物芯片简介182

11.1.4生物芯片的应用186

11.1.5国内外生物芯片的现状187

11.1.6生物芯片的发展趋势189

11.2生物芯片的构建191

11.2.1生物芯片的原料191

11.2.2生物芯片的构建方法192

11.3生物芯片的工作原理195

11.3.1待测样品的制备195

11.3.2生物芯片与样品的相互作用195

11.3.3信号检测196

11.3.4生物芯片信息学197

第12章 生物能源202

12.1概述202

12.1.1生物质与生物能源202

12.1.2生物质的转化路线204

12.1.3国内外发展状况204

12.1.4生物能源的发展趋势206

12.2生物质的生物转化207

12.2.1生物乙醇207

12.2.2生物氢212

12.2.3沼气214

12.3生物质的物理化学转化215

12.3.1生物柴油215

12.3.2生物质液化219

12.3.3生物质气化222

12.3.4生物质压缩成型技术223

第13章 生物安全226

13.1概述226

13.1.1生物安全的概念226

13.1.2生物安全发展历史226

13.2转基因生物的安全性227

13.2.1转基因生物的安全性评价的由来227

13.2.2评价过程228

13.2.3转基因植物的环境安全性229

13.2.4转基因植物的争论229

13.2.5转基因食品的安全性评价230

13.2.6生物安全法规与管理231

13.3反生物恐怖231

13.3.1生物恐怖231

13.3.2炭疽232

13.3.3炭疽杆菌的生物学233

13.3.4生物恐怖的预防和控制措施235

附录1诺贝尔生理学或医学奖年鉴238

附录2诺贝尔化学奖年鉴（部分）242