基因工程
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作者王旭初等编著
出版社科学出版社
ISBN9787030771780
出版时间2024-02
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定价398元
货号15388146
上书时间2024-05-22
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目录
目录第1章基因工程概论11.1基因工程概述11.1.1基因和基因组11.1.2基因工程简介21.2基因工程基本技术体系31.2.1基因工程技术体系构成31.2.2基因工程基本操作流程51.3基因工程发展简史71.3.1基因工程诞生背景71.3.2基因工程诞生标志101.3.3基因工程发展过程111.3.4基因工程近期新进展141.4基因工程主要研究内容151.4.1基因克隆151.4.2基因工程工具酶151.4.3基因工程载体161.4.4外源基因导入宿主细胞161.4.5转化子的鉴定筛选171.4.6基因工程产品的分离纯化及产业化应用171.5基因工程的应用181.5.1基因工程在后基因组时代的作用181.5.2基因工程在工业中的应用201.5.3基因工程在农业生产中的应用211.5.4基因工程在医药健康产业中的应用221.5.5基因工程应用前景展望23本章小结24第2章基因表达调控252.1基因调控基本特征252.1.1基因表达252.1.2基因表达的时空特性252.1.3基因表达的方式262.1.4基因表达调控的基本原理272.1.5基因表达调控的生物学意义292.2原核基因表达调控302.2.1原核生物基因的转录机制302.2.2原核基因转录调节特点302.2.3乳糖操纵子调节机制312.2.4色氨酸操纵子调节机制312.2.5半乳糖操纵子调节机制352.2.6阿拉伯糖操纵子调节机制362.2.7原核生物的翻译水平调控372.3真核基因表达调控382.3.1真核生物的基因结构与转录前调控382.3.2真核基因的转录调控432.3.3真核基因的转录后调控522.4调控真核基因表达的主要研究技术552.4.1凝胶迁移实验562.4.2染色质免疫共沉淀技术572.4.3DNaseⅠ足迹实验582.4.4酵母单杂交系统592.4.5双萤光素酶报告系统602.5转基因植物中外源基因的表达调控612.5.1转化外源基因的瞬时表达和稳定表达612.5.2转录调控序列对外源基因表达的影响622.5.3外源基因在翻译水平上的调控632.5.4外源DNA整合的遗传效应对基因表达的影响64本章小结66第3章基因组研究673.1基因组及其类型和大小673.1.1原核生物基因组683.1.2真核生物细胞核基因组693.1.3真核生物细胞器基因组703.2遗传图谱723.3物理图谱733.3.1作图文库743.3.2物理图谱的构建813.3.3物理图谱和遗传图谱比较833.4基因组测序833.4.1DNA测序的方法843.4.2基因组测序913.4.3序列组装953.5基因组序列分析973.5.1搜寻基因973.5.2基因功能预测993.6基因组序列特征1003.6.1基因组序列复杂性1003.6.2原核生物基因组序列1023.6.3真核生物基因组序列1033.6.4重复DNA104本章小结106第4章多组学与生物信息学1084.1转录组学1084.1.1转录组学概述1084.1.2转录组研究方法1084.1.3非编码RNA1104.1.4RNA测序技术的应用1104.2蛋白质组学1114.2.1蛋白质组学概述1114.2.2基于凝胶的差异蛋白分离技术1124.2.3质谱鉴定蛋白质技术1134.2.4基于质谱的定量蛋白质组学研究1154.2.5蛋白质翻译后修饰1184.2.6功能蛋白质组学研究1184.2.7蛋白质组研究应用1204.3代谢组学1224.3.1代谢组学概述1224.3.2代谢组学研究技术1234.3.3代谢组学的应用1274.4表型组学1294.4.1表型组学概述1294.4.2表型组学研究技术1304.4.3表型组学的应用1324.5生物信息学1344.5.1生物信息学概述1344.5.2生物信息学研究内容1354.5.3生物信息数据库1364.5.4分子进化分析1384.6多组学整合研究1394.6.1多组学整合概述1394.6.2多组学整合研究思路1394.6.3多组学数据整合分析的应用及展望140本章小结141第5章基因工程工具酶1435.1性内切核酸酶1435.1.1性内切核酸酶的发现和分类1435.1.2Ⅱ类性内切核酸酶的特点1445.1.3性内切核酸酶的命名法1465.1.4性内切核酸酶的反应条件1465.1.5影响性内切核酸酶酶切的反应条件1475.2连接酶1485.2.1连接酶的发现1485.2.2连接酶的种类1485.2.3不同末端的连接策略1495.2.4DNA连接酶的影响因素1495.3DNA聚合酶1505.3.1DNA聚合酶的发现1505.3.2DNA聚合酶的功能1505.4核酸修饰酶1515.4.1末端脱氧核苷酸转移酶1515.4.2碱性磷酸酶1525.4.3T4噬菌体多核苷酸激酶1535.5核酸酶和外切核酸酶1545.5.1核糖核酸酶1545.5.2脱氧核糖核酸酶Ⅰ1545.5.3S1核酸酶1555.5.4外切核酸酶155本章小结155第6章目的基因分离1566.1化学合成DNA分离目的基因1566.2基因的电子克隆1566.3基因文库获取目的基因1586.3.1构建基因文库法分离目的基因1586.3.2cDNA基因文库的构建和筛选1606.3.3PCR技术的基本原理1656.3.4影响PCR反应的因素1676.3.5反向PCR1696.3.6反转录PCR1706.3.7荧光定量PCR170RACE-PCR1716.3.86.3.9多重PCR1726.3.10原位PCR1736.3.11重组PCR1736.3.12不对称PCR1736.4目的基因分离技术1746.4.1利用DNA芯片分析目的基因1746.4.2利用cDNA微阵列分离目的基因1756.4.3转座子诱变分离克隆目的基因1756.4.4T-DNA标签法分离目的基因1756.4.5图位克隆法分离目的基因176本章小结177第7章基因工程载体1787.1基因克隆载体1787.1.1质粒载体1787.1.2噬菌体载体1857.1.3黏粒载体1907.1.4人工染色体载体1927.2基因表达载体1947.2.1大肠杆菌原核表达载体1947.2.2酵母与动物细胞真核表达载体1967.2.3植物细胞真核表达载体198本章小结200第8章重组DNA分子导入受体细胞2018.1重组DNA分子导入原核受体细胞2018.1.1自然条件下细菌受体细胞的转化过程2028.1.2感受态细胞的选择2028.1.3重组DNA分子导入大肠杆菌细胞的方法2038.1.4聚乙二醇介导的细菌原生质体转化2078.2重组DNA分子导入酵母细胞2088.2.1聚乙二醇介导的酵母细胞转化2098.2.2电转化法介导的酵母细胞转化2108.2.3碱性阳离子Li+介导的酵母细胞转化2108.3外源重组基因导入植物细胞2118.3.1DNA直接转化法2118.3.2农杆菌Ti质粒转化法2148.4动物细胞遗传转化的方法2178.4.1动物细胞的物理转染法2188.4.2动物细胞的化学转染法2208.4.3动物细胞的生物转染法222本章小结226第9章转化子筛选与鉴定2289.1遗传学检测方法2289.1.1基于载体基因的筛选与鉴定2289.1.2互补选择法2329.1.3基于目的基因的筛选与鉴定2349.2电泳检测法2389.2.1直接电泳检测法2389.2.2酶切电泳检测法2399.2.3PCR扩增检测法2429.3核酸分子杂交检测法2439.3.1探针的制备2439.3.2Southern印迹杂交2439.3.3Northern印迹杂交2469.3.4菌落印迹原位杂交2479.3.5斑点印迹杂交2499.4免疫化学检测法2509.4.1放射性抗体检测法2509.4.2免疫沉淀测定法2529.4.3酶联免疫吸附测定法2529.5转译筛选法2539.5.1杂交抑制转译检测法2539.5.2杂交选择转译检测法254本章小结254第10章基因工程新技术25610.1核酸分子杂交技术25610.1.1核酸杂交的基本原理25610.1.2核酸探针的制备25610.1.3核酸杂交种类与方法25910.1.4核酸杂交技术的应用26010.2芯片技术26110.2.1基因芯片的基本原理26110.2.2基因芯片的种类26110.2.3基因芯片制作技术的基本步骤26210.2.4基因芯片技术的应用26310.3基因敲除技术26410.3.1Cre-loxP基因敲除系统26510.3.2FLP/FRT系统26610.3.3噬菌体phiC31位点重组酶系统26610.3.4ZFN技术26710.3.5TALEN技术26810.3.6CRISPR/Cas9技术26810.3.7基因敲除技术的应用26910.4基因沉默技术27010.4.1RNA干扰技术27010.4.2表观遗传基因组编辑技术27110.4.3基因沉默技术的应用27110.5转座子突变技术27210.5.1转座子基因突变系统27210.5.2转座子突变技术的应用27310.6植物遗传转化新方法27410.6.1碳纳米管技术27410.6.2DNA纳米结构转化技术27510.6.3干细胞转化技术27610.6.4质体转化27710.6.5磁性纳米颗粒279本章小结279第11章原核细胞基因工程28111.1原核细胞基因表达特征28111.2原核细胞基因工程概述28211.2.1原核细胞基因工程简介28211.2.2原核细胞基因调控规律28311.2.3原核细胞基因表达主要调控元件28411.3原核细胞基因表达系统的种类及特点28511.3.1原核细胞基因工程表达系统的主要种类28511.3.2大肠杆菌表达系统的特点及应用28611.3.3芽孢杆菌表达系统的特点及应用28611.3.4棒状杆菌表达系统的特点及应用28811.3.5链霉菌表达系统的特点及应用28811.3.6蓝藻表达系统及应用28911.3.7乳酸菌表达系统及应用29011.4原核细胞基因表达步骤和主要策略29011.4.1原核细胞基因工程表达主要步骤29011.4.2原核细胞基因工程中外源蛋白表达主要特点29111.4.3提高外源基因在原核细胞中表达效率的主要方法29611.4.4优化原核表达载体质粒的主要方法29811.4.5选择不同偏好密码子提高原核表达效率29911.5原核细胞基因工程表达产物分离纯化30011.5.1原核细胞基因工程表达产物分离纯化特点30011.5.2原核细胞基因工程表达产物分离纯化策略30111.5.3原核细胞基因工程表达产物纯化流程30311.5.4包涵体蛋白分离和重组蛋白复性30311.5.5分泌型表达蛋白的纯化和浓缩30411.6原核细胞基因工程菌大规模培养及发酵30511.6.1原核细胞基因工程菌发酵特点30511.6.2原核细胞基因工程菌的深层培养30611.6.3原核细胞基因工程菌的大规模发酵30611.7原核细胞基因工程菌遗传不稳定性及相应对策30711.7.1基因工程菌遗传不稳定性原因30711.7.2改善基因工程菌不稳定性的方法30811.7.3优化培养条件提高基因工程菌产量和稳定性30911.7.4固定化培养可明显提高基因工程菌产量和质粒稳定性31011.8原核细胞基因工程应用实例31211.8.1利用大肠杆菌生产人胰岛素31211.8.2利用大肠杆菌生产重组人生长激素31511.8.3利用大肠杆菌生产重组人抗体及其片段316本章小结317第12章酵母基因工程31812.1酵母基因工程表达体系31812.1.1酵母基因表达宿主系统31812.1.2酵母表达载体32012.1.3转化方法32412.2常见酵母表达系统32512.2.1酿酒酵母表达系统32512.2.2毕赤酵母表达系统32712.2.3解脂耶氏酵母表达系统33012.2.4圆红冬孢酵母表达系统33312.2.5乳酸克鲁维酵母表达系统33512.3影响外源基因在酵母中表达的主要因素33712.3.1转录水平控制33712.3.2翻译水平控制33812.3.3表达载体的拷贝数与稳定性34012.3.4其他因素34112.4酵母基因工程应用举例34212.4.1利用工程酵母菌生产功能性脂质34212.4.2利用工程酵母菌生产疫苗34212.4.3利用工程酵母菌生产萜类化合物343本章小结343第13章植物基因工程34513.1植物基因工程载体分类及构建34513.1.1植物基因工程载体分类34513.1.2Ti质粒载体及其构建34613.1.3Ri质粒载体及其构建35213.1.4植物表达载体的基因表达盒35413.2植物基因工程受体系统35613.2.1植物原生质体受体系统35613.2.2植物愈伤组织受体系统35713.2.3生殖细胞受体系统35813.2.4叶绿体转化系统35813.3植物遗传转化方法35813.3.1农杆菌介导的植物基因遗传转化35913.3.2植物细胞的物理直接导入法36113.3.3植物细胞的化学直接导入法36113.3.4花粉管通道法36213.4转基因植物筛选与靶标基因检测36213.4.1生物学特性鉴定36213.4.2标记基因的表达检测36313.4.3外源基因及其表达产物的分子鉴定36513.5高等植物基因表达系统36813.5.1外源基因的四环素诱导系统36813.5.2外源基因的乙醇诱导系统37013.5.3外源基因的类固醇诱导系统37013.5.4外源基因的地塞米松诱导系统和四环素抑制系统37213.6利用转基因技术研究植物基因表达调控37313.6.1利用报告基因研究启动子和终止子功能37313.6.2利用T-DNA或转座子元件克隆植物基因37313.6.3利用病毒诱导型基因沉默机制鉴定植物功能基因37513.6.4利用增强子或启动子元件原位激活鉴定植物功能基因37513.7利用转基因技术在植物中生产重组外源蛋白37613.7.1利用植物生物反应器生产医用蛋白37613.7.2利用植物生物反应器生产食品或饲料添加剂37813.7.3利用植物生物反应器生产工业原料37813.7.4利用植物生物反应器生产药用次生代谢物37913.8利用转基因技术改良植物品质38013.8.1抗病虫害植物基因工程38013.8.2抗除草剂植物基因工程38313.8.3抗逆境植物基因工程38413.8.4改变花型花色的植物基因工程38413.8.5控制果实成熟的植物基因工程38513.8.6提高农作物产量和品质的植物基因工程386本章小结388第14章动物基因工程38914.1动物体细胞核移植技术38914.1.1动物克隆研究发展史38914.1.2体细胞核移植技术的原理39314.1.3体细胞核移植技术的应用39614.2动物基因打靶技术39714.2.1动物基因打靶技术简介39714.2.2动物基因打靶技术原理39814.2.3基因打靶载体设计40114.2.4动物基因打靶技术的应用40514.3转基因动物40614.3.1转基因动物研究概述40614.3.2转基因动物制备技术40714.3.3转基因动物的应用41714.4基因工程疫苗42114.4.1基因工程疫苗的分类42214.4.2家畜家禽基因工程疫苗425本章小结426第15章基因治疗工程42815.1基因治疗概论42815.1.1基因治疗的产生及发展42815.1.2基因治疗的策略42915.1.3基因治疗一般原则43115.2基因治疗的载体43215.2.1病毒载体43215.2.2非病毒载体43515.3基因编辑技术43615.3.1归巢内切酶技术43715.3.2锌指核酸酶技术43815.3.3转录激活因子样效应物核酸酶技术43915.3.4规律成簇的短回文重复序列技术43915.4重要疾病的基因治疗44115.4.1肿瘤的基因治疗44115.4.2病毒病的基因治疗44315.4.3罕见病的基因治疗445本章小结447第16章分子抗体工程44816.1纳米抗体44816.1.1驼源纳米抗体44916.1.2鲨鱼纳米抗体45016.2分子抗体工程45216.2.1单克隆抗体ScFv片段基因克隆与表达45216.2.2驼源纳米抗体制备与应用45416.2.3鲨鱼纳米抗体制备45616.3抗体人源化基因工程45716.3.1小鼠单克隆抗体人源化45716.3.2驼源纳米抗体人源化45916.3.3全人源单克隆抗体459本章小结461第17章基因编辑46217.1基因编辑技术诞生过程46217.2基因编辑的概念和原理46417.2.1基因编辑的概念46417.2.2基因编辑基本原理46417.3基因编辑发展史46617.3.1第一代基因编辑系统锌指核酸酶的发现与应用46617.3.2第二代基因编辑系统的发现与应用46717.3.3第三代基因编辑系统的发现与发展46817.4基因编辑的现实意义和应用潜力47117.4.1基因编辑的现实意义与发展潜力47117.4.2基因编辑在植物品种遗传改良上的应用47117.4.3基因编辑在动物育种上的应用47317.4.4基因编辑在临床治疗上的应用47317.4.5基因编辑在微生物改造上的应用47517.5基因编辑技术存在的问题及发展前景展望47517.5.1基因编辑技术的局限与潜在风险47517.5.2道德伦理与生物安全问题47717.5.3基因编辑技术的改良与发展方向477本章小结478第18章合成生物学47918.1合成生物学概述47918.1.1合成生物学诞生过程47918.1.2合成生物学研究内容48018.1.3合成生物学发展趋势48618.2合成生物系统的基因线路48618.2.1基因线路概述48618.2.2调控元件48718.2.3开关基因线路48718.2.4逻辑门基因线路48918.2.5基因线路实例49118.3合成生物系统的设计、组装与优化49218.3.1合成生物系统的设计49218.3.2合成生物系统组装与构建49318.3.3合成生物系统的优化与筛选49818.3.4“设计—构建—检验—重设计”循环50018.3.5合成生物系统的设计、组装与优化实例50218.4无细胞蛋白质合成体系50418.4.1无细胞蛋白质合成体系的类型50518.4.2无细胞蛋白质合成体系的优化改造50718.4.3无细胞蛋白质合成体系的应用50818.5合成生物学的具体应用51018.5.1合成生物学的“建物致知”51018.5.2合成生物学的“建物致用”512本章小结516第19章基因工程生物安全与监管51819.1实验室安全管理的概念51819.2基因工程产品的安全管理51919.2.1基因工程植物安全管理51919.2.2基因工程动物生物安全管理52019.2.3基因工程微生物安全管理52019.3基因工程产品的伦理问题52119.3.1动物试验伦理52119.3.2人体试验伦理52119.3.3生命伦理的基本原则52219.4基因工程生物安全性评价及控制措施52219.4.1基因工程生物安全性评价目的52219.4.2基因工程生物安全性评价的主要内容52319.4.3我国基因工程生物安全性评价审批流程52519.4.4基因工程生物安全控制措施52619.5基因工程生物安全监管体系52819.5.1我国基因工程安全监管体系52819.5.2国外基因工程安全监管体系52919.5.3我国生物安全管理原则53019.5.4我国基因工程安全监管法律法规53119.5.5国外基因工程安全监管法律法规53419.5.6我国基因工程监管现状536本章小结539参考文献540
内容摘要
本书根据目前生命科学领域中基因工程技术的近期新研究经验与应用现状，重点针对普通高等院校生物、医药、农林类本科专业的教学特点和培养目标要求，结合生物技术的应用实际，系统介绍了基因工程的基本原理与技术，及其在相关领域的应用、新进展和未来发展方向。它主要包括三方面内容：一是基因工程的理论与技术基础，包括基因与基因表达调控的基本原理，核酸的分离、分析、酶切、连接、修饰的原理和技术，以及基因工程载体的特点与运用；二是基因工程的基本原理与技术及其应用，其内容主要有目的基因克隆的原理与技术、目的基因在原核与真核生物中表达的原理与技术；三是基因工程技术的发展与应用，主要介绍了基因工程相关的技术发展及在相关领域的应用和基因工程产品的安全管理与专利保护政策法规等问题。
精彩内容
本书根据目前生命科学领域中基因工程技术的近期新研究经验与应用现状，重点针对普通高等院校生物、医药、农林类本科专业的教学特点和培养目标要求，结合生物技术的应用实际，系统介绍了基因工程的基本原理与技术，及其在相关领域的应用、新进展和未来发展方向。它主要包括三方面内容：一是基因工程的理论与技术基础，包括基因与基因表达调控的基本原理，核酸的分离、分析、酶切、连接、修饰的原理和技术，以及基因工程载体的特点与运用；二是基因工程的基本原理与技术及其应用，其内容主要有目的基因克隆的原理与技术、目的基因在原核与真核生物中表达的原理与技术；三是基因工程技术的发展与应用，主要介绍了基因工程相关的技术发展及在相关领域的应用和基因工程产品的安全管理与专利保护政策法规等问题。
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