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第1章 绪论1

1.1 生物工程与生物技术的含义1

1.2 生物技术的产生1

1.2.1 传统生物技术2

1.2.2 近代生物技术2

1.2.3 现代生物技术2

1.3 生物工程的基本内容2

1.3.1 基因工程2

1.3.2 细胞工程3

1.3.3 酶工程3

1.3.4 发酵工程3

1.3.5 蛋白质工程3

1.3.6 五大生物工程技术之间的关系3

1.4 生物技术涉及的学科及其技术4

1.5 现代生物技术的应用与产业化5

1.5.1 生物技术在各个领域的应用5

1.5.2 应用生物技术的产业化及其基本特征7

1.6 现代生物技术的发展现状8

1.7 现代生物技术对于人类生活、社会生存的重要影响10

思考题11

第2章 基因工程12

2.1 基因工程的概念12

2.2 DNA的结构与功能13

2.2.1 DNA的化学组成和分子结构13

2.2.2 基因的分子结构15

2.2.3 基因的功能16

2.3 基因工程的“施工”步骤18

2.4 目的基因的分离与合成19

2.4.1 反向转录法20

2.4.2 从细胞基因组中直接分离20

2.4.3 用PCR技术从基因组中扩增出目的基因21

2.5 基因工程工具酶21

2.5.1 限制性内切酶22

2.5.2 连接酶23

2.5.3 其他基因工程工具酶23

2.6 基因克隆载体23

2.6.1 质粒克隆载体24

2.6.2 病毒（噬菌体）克隆载体24

2.6.3 人工染色体克隆载体25

2.7 目的基因导入受体细胞25

2.7.1 受体细胞25

2.7.2 重组DNA导入受体细胞途径26

2.8 基因工程的发展趋势27

思考题30

第3章 细胞工程31

3.1 基本概念31

3.1.1 细胞的基本结构31

3.1.2 细胞分裂32

3.2 植物细胞工程34

3.2.1 植物细胞的全能性34

3.2.2 植物组织培养程序34

3.2.3 细胞培养36

3.2.4 原生质体培养和融合39

3.2.5 单倍体41

3.3 动物细胞工程44

3.3.1 动物细胞培养45

3.3.2 昆虫细胞培养47

3.3.3 动物细胞融合47

3.3.4 核移植与动物克隆48

3.3.5 干细胞技术52

3.3.6 组织工程53

思考题53

第4章 发酵工程54

4.1 发酵工程概述54

4.1.1 发酵与发酵工程54

4.1.2 发酵工程的发展回顾55

4.2 发酵工业的生产过程和设备57

4.2.1 原料预处理58

4.2.2 发酵培养基的配制58

4.2.3 发酵生产中的灭菌技术58

4.2.4 无菌空气的制备59

4.2.5 种子的扩大培养59

4.2.6 发酵过程的设备59

4.2.7 发酵过程的操作方式60

4.2.8 发酵产品的分离和纯化61

4.3 我国发酵工业的现状与展望62

4.3.1 我国发酵工业的现状62

4.3.2 我国发酵工业的展望63

思考题64

第5章 酶工程65

5.1 酶工程的概念65

5.1.1 酶催化的特点66

5.1.2 酶工程的六大板块67

5.2 酶的生产67

5.2.1 获得生物催化剂的基本途径67

5.2.2 酶的发酵生产68

5.2.3 酶的分离纯化69

5.3 工程酶73

5.3.1 工程酶的概念73

5.3.2 固定化酶73

5.3.3 修饰酶75

5.3.4 人工酶76

5.4 酶反应器76

5.4.1 酶反应器的基本类型76

5.4.2 酶反应器的选择77

5.4.3 酶反应器的操作78

5.5 酶的应用及酶工程研究新领域79

5.5.1 酶的应用概述79

5.5.2 酶工程研究的新领域80

思考题81

第6章 蛋白质工程82

6.1 蛋白质结构基础82

6.1.1 蛋白质的化学组成82

6.1.2 蛋白质的结构83

6.1.3 蛋白质结构与功能的关系84

6.2 蛋白质工程的研究方法85

6.2.1 蛋白质工程的研究的一般步骤85

6.2.2 蛋白质的纯化86

6.2.3 蛋白质的分子设计86

6.2.4 蛋白质工程与基因工程86

6.3 定位诱变技术在蛋白质工程中的应用87

6.3.1 提高T4溶菌酶的热稳定性87

6.3.2 提高重组β干扰素的专一活性与稳定性87

6.3.3 胰岛素的蛋白质工程87

6.4 蛋白质工程展望89

思考题90

第7章 生物技术与医药91

7.1 天然药物制药91

7.1.1 动植物来源的药物91

7.1.2 微生物来源的药物92

7.1.3 天然海洋药物92

7.2 DNA诊断93

7.2.1 DNA诊断概念与特点93

7.2.2 DNA诊断在遗传性疾病中的应用93

7.2.3 产前DNA诊断95

7.2.4 DNA诊断在恶性肿瘤中的应用96

7.2.5 DNA诊断在感染性疾病中的应用96

7.2.6 基因检测——21世纪预防医学最伟大的发明97

7.2.7 DNA芯片（DNA chip）98

7.3 基因工程制药98

7.3.1 激素和多肽类100

7.3.2 酶类100

7.3.3 疫苗100

7.3.4 单克隆抗体101

7.4 基因治疗102

7.4.1 基因治疗概述102

7.4.2 基因治疗的策略103

7.4.3 遗传性疾病的基因治疗103

7.4.4 肿瘤的基因治疗104

7.4.5 神经系统疾病的基因治疗104

7.4.6 反义疗法105

7.4.7 自杀基因疗法105

7.5 DNA指纹鉴定106

7.6 干细胞技术与治疗性克隆106

7.6.1 干细胞技术106

7.6.2 治疗性克隆107

7.7 人类基因组计划108

思考题109

第8章 生物技术与农业110

8.1 农业植物生物技术110

8.1.1 植物组织培养技术在农业上的应用110

8.1.2 细胞融合技术的应用113

8.1.3 植物转基因育种114

8.1.4 植物人工种子的研制和应用118

8.1.5 农作物分子标记辅助育种119

8.2 农业动物生物技术120

8.2.1 动物转基因技术与分子育种120

8.2.2 动物胚胎生物工程123

8.2.3 动物克隆技术127

8.2.4 生物技术在动物饲料作物育种及饲料工业上的应用127

8.3 农业微生物技术129

8.3.1 微生物肥料129

8.3.2 生物固氮129

8.3.3 微生物农药130

8.3.4 农产品有害残留物质的微生物降解131

8.3.5 微生物精饲料131

8.3.6 微生物在粗饲料资源开发上的利用131

思考题132

第9章 生物技术与食品133

9.1 生物技术与食品加工133

9.1.1 蛋白制品加工133

9.1.2 乳品工业134

9.1.3 酿造类食品134

9.1.4 蛋品加工135

9.1.5 面包焙烤与谷类食品发酵135

9.2 生物技术与食品贮藏和保鲜136

9.2.1 生物技术在食品保鲜贮存中的应用136

9.2.2 生物技术在食品贮藏与保鲜中存在的问题及发展趋势137

9.3 新型食品原料综合利用137

9.3.1 生物技术在果蔬综合利用中的应用137

9.3.2 生物技术在肉制品加工综合利用中的应用138

9.3.3 生物技术在粮油综合利用中的应用139

9.4 生物技术在食品分析中的应用139

9.4.1 检测食品鲜度140

9.4.2 食品分析中的应用140

9.5 生物技术与食品添加剂140

9.5.1 调味剂和香料140

9.5.2 天然色素的开发142

9.5.3 生物防腐剂的开发143

思考题144

第10章 生物技术与环境保护145

10.1 环境问题——人类生存与发展面临的严峻挑战145

10.2 环境污染监测与评价的生物技术146

10.2.1 指示生物在环境监测与评价中的应用146

10.2.2 核酸探针和PCR技术在环境监测与评价中的应用147

10.3 不同类型污染的生物处理技术148

10.3.1 污水的生物处理148

10.3.2 大气污染的生物处理150

10.3.3 固体废弃物的生物处理151

10.4 污染环境的生物修复152

10.4.1 生物修复工程的主要处理方法153

10.4.2 重金属污染土壤的生物修复154

10.4.3 海洋污染的生物修复技术155

10.5 环境污染预防的生物技术157

10.5.1 清洁生产技术157

10.5.2 环境友好材料开发中的生物技术158

思考题158

第11章 生物技术与能源159

11.1 生物能源概述159

11.2 生物质转化燃料酒精技术161

11.2.1 燃料酒精的基本概况161

11.2.2 燃料酒精的工业化生产162

11.2.3 生物质转化燃料酒精的技术难点163

11.2.4 蒸汽爆碎技术163

11.3 生物柴油164

11.3.1 生物柴油的主要特征164

11.3.2 生物柴油的生产方法164

11.3.3 国外生物柴油的发展状况165

11.3.4 我国生物柴油的发展状况166

11.3.5 我国生物柴油的产业化前景167

11.4 沼气168

11.4.1 沼气发酵条件168

11.4.2 发酵工艺169

11.4.3 沼气综合效益169

11.5 生物制氢170

11.5.1 生物产氢170

11.5.2 氢能发展远景170

思考题171

第12章 生物技术与海洋生物开发172

12.1 海洋生物农业172

12.1.1 海洋农业172

12.1.2 海水农业开发173

12.2 海洋生物药物与保健品174

12.3 海洋生物能源175

12.4 海洋生物生产有用物质176

12.4.1 微生物酶制剂176

12.4.2 海洋生物毒素177

12.4.3 海洋生物新材料177

12.4.4 海洋生物中的新肥料178

12.5 发展海洋生物工程的前景178

思考题179

第13章 现代生物技术的安全性及社会伦理问题180

13.1 生物技术的安全性180

13.1.1 生物技术的安全性概念180

13.1.2 世界各国对生物安全问题的认识和管理181

13.1.3 关于生物安全的对策和建议182

13.1.4 生物武器182

13.2 人类基因组计划与伦理184

13.2.1 保护基因隐私权，反对基因歧视185

13.2.2 畸形优生学的死灰复燃186

13.2.3 基因专利转化商品出售的伦理问题186

13.3 动物克隆和人类克隆与伦理187

13.3.1 克隆人的伦理与法律187

13.3.2 利用克隆动物器官进行器官移植的伦理问题188

思考题189

主要参考文献190