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目录3

第一部分　分子生物技术基础3

第一章　分子生物技术的革命3

重组DNA技术3

分子生物技术的出现5

分子生物技术的商业化8

关注和影响9

总结11

参考文献11

复习题11

第二章　分子生物技术中的生物系统13

原核生物和真核生物13

大肠杆菌14

酿酒酵母15

原核生物和真核生物的分泌途径16

真核生物细胞的培养18

总结18

参考文献19

复习题19

第三章　DNA、RNA及蛋白质的合成20

DNA的结构20

DNA的复制23

解码遗传信息：RNA和蛋白质25

翻译29

细菌中mRNA转录的调控32

真核生物中mRNA转录的调控35

总结37

参考文献38

复习题38

第四章　重组DNA技术40

限制性内切核酸酶41

质粒克隆载体48

质粒克隆载体pBR32249

转化和筛选50

其他质粒克隆载体52

构建和筛选基因文库54

建立基因文库54

DNA杂交筛选57

免疫学检测法筛选60

蛋白质活性法筛选61

克隆编码真核生物蛋白质的DNA序列62

克隆大片段DNA的载体66

λ噬菌体载体66

黏性质粒68

大容量的细菌载体系统69

原核生物基因转移71

将DNA转入大肠杆菌71

电穿孔71

接合作用71

总结72

参考文献73

复习题74

亚磷酰胺法75

DNA的化学合成75

第五章　DNA的化学合成、测序和扩增75

应用合成的寡核苷酸79

DNA测序技术85

双脱氧法进行DNA测序85

DNA自动化测序87

M13噬菌体作为测序载体88

引物步移法89

PCR90

PCR进行基因合成92

循环测序94

总结94

参考文献95

复习题96

第六章　原核生物基因表达的调控97

调节型强启动子控制下的基因表达97

调节型启动子98

增加蛋白质产量100

大规模系统100

其他微生物中的表达102

融合蛋白103

融合蛋白的切割103

融合蛋白的应用104

表面展示106

单向串联基因排列108

翻译表达载体109

蛋白质折叠112

增强蛋白质的稳定性112

克服缺氧114

应用蛋白酶缺陷的宿主品系114

细菌的血红蛋白114

宿主染色体DNA整合115

去除选择性标记基因117

增加分泌118

L型细菌119

代谢负荷121

总结123

参考文献124

复习题126

第七章　异源蛋白在真核生物细胞中的表达128

酿酒酵母表达系统130

酿酒酵母载体131

外源蛋白在酿酒酵母中的细胞内表达133

酿酒酵母分泌表达异源蛋白质134

巴斯德毕赤酵母及其他酵母表达系统135

杆状病毒——昆虫细胞表达系统137

杆状病毒表达载体系统138

提高重组杆状病毒的产量139

大肠杆菌-昆虫细胞杆状病毒穿梭载体的构建140

昆虫细胞中哺乳动物前体蛋白的糖基化和加工141

哺乳动物细胞表达系统142

哺乳动物细胞表达载体的选择性标记系统144

总结146

参考文献147

复习题149

第八章　定向诱变及蛋白质工程150

定向诱变过程151

利用M13 DNA进行的寡核苷酸定向诱变151

利用质粒DNA进行寡核苷酸定点诱变153

PCR扩增进行寡核苷酸诱变154

利用简并寡核苷酸引物随机诱变155

核苷酸类似物随机诱变156

易错PCR157

DNA重排158

含有特殊氨基酸的突变蛋白159

蛋白质工程159

加入二硫键160

将天冬酰胺改变为其他氨基酸162

减少自由巯基的数目163

增加酶活力163

改变金属辅助因子的需求165

降低酶的敏感性166

改变蛋白质特异性167

增加酶的稳定性和专一性169

改变多重性质169

总结171

参考文献172

复习题173

第二部分　微生物系统的分子生物技术177

第九章　分子诊断177

酶联免疫吸附分析178

免疫诊断方法178

单克隆抗体179

杂交细胞的形成与筛选株的鉴定180

产生特异性抗体杂交细胞株的鉴定181

DNA诊断系统182

杂交探针182

疟疾的诊断183

检测克氏锥虫185

非放射性杂交方法185

分子信标186

DNA指纹187

随机扩增DNA多态性189

细菌生物传感器190

镰刀状细胞贫血191

遗传疾病的分子诊断191

筛选囊肿性纤维化191

PCR/OLA方法192

挂锁探针194

荧光标记的PCR引物作遗传图194

总结195

参考文献196

复习题197

第十章　治疗药剂199

药物201

分离干扰素的cDNA201

人干扰素201

人生长激素202

TNF-α203

优化基因表达204

通过肠道细菌产生和传递药物205

酶205

DNA酶Ⅰ205

藻酸盐裂解酶206

苯丙氨酸氨裂合酶207

α1-抗胰蛋白酶208

单克隆抗体作为治疗药物208

抗体的结构和功能210

防止器官移植的排斥211

治疗脑肿瘤211

化学连接单克隆抗体211

人单克隆抗体213

人-鼠杂合的单克隆抗体214

在大肠杆菌中产生抗体216

噬菌体组合文库216

CDR序列重排219

单链抗体219

核酸作为治疗药物220

反义RNA221

反义寡核苷酸222

核酶224

RNA-DNA杂合分子226

RNA干扰226

抗体基因227

遗传性疾病的治疗228

人类基因治疗231

药物前体激活疗法235

总结236

参考文献237

复习题240

第十一章　疫苗242

亚单位疫苗244

单纯疱疹病毒244

口蹄疫245

多肽疫苗245

基因免疫：DNA疫苗248

减毒疫苗251

霍乱251

沙门菌252

利什曼原虫253

单纯疱疹病毒254

疫苗载体255

抗病毒疫苗255

抗细菌疫苗258

细菌作为抗原呈递系统260

总结261

参考文献261

复习题263

第十二章　重组微生物生产商业化产品265

限制性内切酶265

生物小分子268

L-抗坏血酸的合成268

靛蓝的微生物合成271

氨基酸的合成272

油脂的清除274

抗生素275

克隆抗生素合成基因276

合成新抗生素278

聚酮类抗生素279

改进抗生素生产283

抗菌肽284

生物高分子284

野油菜黄单胞菌工程化进行黄原胶的廉价生产285

分离黑色素合成基因286

在微生物细胞中生产动物黏附聚合物287

微生物合成聚羟基脂肪酸酯288

橡胶的微生物合成288

总结290

参考文献290

复习题292

第十三章　生物修复和生物量利用294

异型生物质的微生物降解294

生物降解途径中的基因操作298

通过质粒转换的操作298

通过基因变异的操作299

淀粉和糖的利用304

商业产品：果糖和乙醇305

改进乙醇的生产306

改进果糖的生产308

运动发酵单胞菌310

青饲料发酵312

纤维素的应用313

木质纤维素的组分313

原核生物纤维素酶基因的分离315

真核生物纤维素酶基因的分离316

纤维素酶基因的操作318

总结319

参考文献320

复习题321

第十四章　植物促生菌323

固氮作用324

固氮酶325

固氮酶的组分325

固氮酶基因簇的基因工程326

糖原合成酶突变体329

控制含氧量330

氢化酶330

氢的代谢330

氢化酶基因的遗传工程331

结瘤332

结瘤生物之间的竞争332

结瘤基因的遗传工程332

依靠自由生长细菌促进植物生长337

降低植物压力338

植物修复340

病原体的生物控制341

铁载体342

抗生素343

酶类345

冰核形成和抗冻蛋白345

乙烯347

根部定殖作用348

总结348

参考文献349

复习题351

第十五章　微生物杀虫剂352

苏云金芽孢杆菌的杀虫毒素353

作用方式及其用途353

分离毒素基因356

苏云金芽孢杆菌毒素基因工程357

防止耐受的形成363

遗传工程改良生物防治364

作为生物防治剂的杆状病毒365

作用方式365

遗传工程改良生物防治366

总结368

参考文献369

复习题371

第十六章　重组微生物大规模生产蛋白质373

微生物培养的原理374

批式发酵374

补料批式发酵376

连续发酵376

发酵过程效率的最优化378

高密度细胞培养379

生物反应器380

典型的大规模发酵系统382

串联气升式反应器中的两步法发酵383

单个搅拌槽式反应器的两步发酵法384

批式与补料批式发酵385

微生物细胞的收获386

微生物细胞的破碎387

下游加工389

蛋白质溶解390

质粒DNA的大规模生产390

总结391

参考文献392

复习题393

第三部分　真核生物系统397

第十七章　植物基因工程：方法篇397

利用土壤农杆菌的Ti质粒进行植物转化397

Ti质粒衍生的载体系统400

植物转基因的物理方法403

微粒轰击404

报告基因在转化植物细胞中的应用406

植物基因表达的操作407

不同启动子的分离和应用407

定向诱变植物的DNA409

定向诱变植物的RNA409

外源DNA插入叶绿体的基因组410

分泌外源蛋白411

无标记转基因植物的培育412

从核DNA中剔除标记基因413

从叶绿体DNA中剔除标记基因414

总结414

参考文献415

复习题417

第十八章　植物基因工程：应用篇418

培育抗虫、抗病和抗除草剂的植物418

抗虫植物418

抗病毒植物425

抗除草剂植物430

抗真菌、抗细菌植物432

抗胁迫和抗衰老植物的培育434

氧化胁迫435

盐胁迫436

果实催熟和花朵枯萎438

花色素基因的操作439

植物营养成分的改变442

氨基酸442

脂类443

维生素444

铁446

食用植物味道和外观的改变447

防止褪色447

甜度448

淀粉449

植物生物反应器451

聚合物452

抗体452

植物中的外源蛋白453

口服疫苗453

植物产量455

增加铁含量455

改变木质素含量456

增加氧含量456

总结457

参考文献458

复习题461

第十九章　转基因动物463

转基因小鼠：方法学464

DNA显微注射法465

逆转录病毒转染法465

工程化胚胎干细胞法467

Cre-loxP重组系统用于遗传改良469

利用大容量载体转基因471

转基因小鼠的应用474

阿尔茨海默病的转基因模型474

转基因小鼠作为检测系统475

条件控制基因表达477

条件性控制细胞死亡478

通过核转移克隆家畜479

转基因牛、绵羊、山羊和猪480

转基因鸟类484

转基因鱼类485

总结487

参考文献488

复习题491

第二十章　人类分子遗传学492

人类遗传方式493

遗传连锁和基因图谱494

人类基因连锁的检测和计算496

人类染色体遗传图谱499

遗传多态性499

限制性片段长度多态性500

短串联重复多态性502

全面的人类连锁图谱504

致病基因在染色体上的定位506

辐射杂种细胞图507

全基因组BAC图谱507

人类基因组序列509

人类基因突变的检测510

单链构象分析510

变性梯度凝胶电泳511

异源双链分析512

错配的化学切割513

DNA直接测序513

确定基因的功能514

总结517

参考文献517

复习题518

第二十一章　规范分子生物技术的运用521

第四部分　分子生物技术的规范和专利申请521

重组DNA技术的规范522

规范食品及食品添加剂523

凝乳酶523

色氨酸524

牛生长激素525

人工释放转基因生物526

减少冰冻伤害的丁香假单胞菌526

其他转基因生物的野外试验528

关于转基因作物的争论530

人类基因治疗533

建立体细胞基因治疗的政策533

缺陷基因在后代中的积累535

克隆人536

人类生殖细胞基因治疗536

总结537

参考文献538

复习题539

第二十二章　生物技术发明专利的申请540

专利的申请541

不同国家专利的申请543

DNA序列的专利申请544

多细胞生物的专利申请544

专利申请与基础研究545

总结546

参考文献546

复习题547

附录　名词术语解释548