基因工程原理与技术(第四版)

刘志国，武汉轻工大学教授，湖北省健康食品工程中心主任。武汉轻工大学营养研究所所长。湖北省重点（培育）学科生物学负责人。中国生化与分子生物学学会脂质与脂蛋白专业委员会委员。

一直从事教学与科研工作。先后承担过生物化学、基因工程、生化技术、生物制药技术等十多门课程的教学工作，是省级精品课程生物化学（2011-2014）和省级精品资源共享课（生物化学，2015-）的课程负责人。曾先后获得：校“优秀教师”（2003年）、“评建工作先进个人”（2006年）、“教书育人先进个人”（2007年）、“师德标兵”（2012年）等荣誉、优秀研究生导师（2020）。

第一章 概 论001

一、基因工程的概念与基本步骤003

二、基因工程技术的发展历程004

三、基因工程的研究内容010

本章小结013

第二章 基因与基因表达调控014

第一节 基因的结构与功能014

一、基因的分子基础014

二、结构基因的基本组成015

三、原核生物基因结构与调控模式016

四、真核生物基因结构与调控模式017

五、特殊结构与功能的基因019

第二节 基因组的结构与功能021

一、病毒基因组的结构与功能特点021

二、原核生物基因组的结构与功能特点022

三、真核生物基因组的结构与功能特点023

四、线粒体基因组023

五、人类基因组024

第三节 基因的表达与调控025

一、基因表达调控的基本原理026

二、原核生物的基因表达调控028

三、真核生物的基因表达调控033

第四节 表观遗传调控038

一、基因表达调控与DNA 甲基化038

二、基因表达调控与组蛋白修饰039

三、基因表达调控与染色质重塑040

四、基因表达调控与非编码RNA 的调节041

本章小结041

思考题042

第三章 核酸分子的分离提取与酶处理044

第一节 核酸的分离纯化044

一、核酸分离纯化的原则与要求044

二、核酸提取的主要步骤045

三、质粒DNA 的分离纯化046

四、基因组DNA 的制备047

五、RNA 的提取048

六、核酸的定量分析048

七、核酸的凝胶电泳049

第二节 DNA 分子的酶切052

一、限制性核酸内切酶052

二、利用限制性内切酶切割DNA 的方法054

三、影响限制性内切酶活性的因素057

四、DNA 酶切的应用058

第三节 DNA 分子的连接058

一、连接酶058

二、DNA 片段之间的连接059

三、平末端DNA 片段的连接060

四、影响连接反应的因素062

第四节 DNA 分子的位点特异性重组063

一、Cre-loxP系统的构成063

二、Cre-loxP系统的作用方式063

三、Cre-loxP系统的特点063

四、Cre-loxP系统的应用064

第五节 DNA 分子的修饰064

一、末端转移酶对DNA 的修饰作用064

二、T4多聚核苷酸激酶对DNA 的修饰作用064

三、碱性磷酸酶对DNA 的修饰作用065

本章小结066

思考题067

第四章 基因工程载体068

第一节 质粒载体068

一、质粒载体的基本特性068

二、理想质粒载体的必备条件071

三、质粒的改造与构建071

四、载体中常用的遗传标记基因072

五、常用的克隆质粒074

第二节 噬菌体载体077

一、噬菌体载体的生物学特性077

二、λ噬菌体载体078

三、柯斯质粒080

四、M13噬菌体载体082

第三节 酵母载体083

一、整合型载体(YIp) 083

二、复制型载体(YRp) 083

三、附加体型载体(YEp) 084

第四节 常用的真核病毒载体085

一、 SV40病毒载体085

二、腺病毒载体086

三、逆转录病毒载体090

四、痘病毒载体093

五、单纯疱疹病毒载体095

第五节 农杆菌Ti质粒096

一、T-DNA 的结构特点及功能096

二、Vir区的结构特点和功能098

第六节 人工染色体载体100

一、酵母人工染色体载体100

二、细菌人工染色体载体101

三、人类人工染色体载体103

四、P1人工染色体载体104

本章小结104

思考题105

第五章 目的基因克隆106

第一节 PCR扩增法获得目的基因106

一、RT-PCR法106

二、其他PCR法108

第二节 基因的合成113

一、DNA 合成的原理113

二、人工合成基因115

第三节 基因组DNA 的克隆118

一、基因组文库的构建和检测118

二、大片段文库在环境基因组中的应用122

第四节 cDNA 文库构建及筛选123

一、RNA 提取与质量鉴定123

二、cDNA 第一链的合成124

三、cDNA 第二链的合成124

四、双链cDNA 的修饰及克隆125

五、cDNA 文库的质量评价126

第五节 差异克隆技术126

一、mRNA 差异显示技术127

二、抑制性差减杂交技术128

第六节 DNA 诱变130

一、定点突变130

二、随机突变134

第七节 转化、筛选与鉴定135

一、重组DNA 导入受体细胞135

二、重组子的筛选与鉴定139

三、DNA 序列测定141

本章小结145

思考题146

第六章 原核细胞基因工程148

第一节 原核表达系统的种类148

一、大肠杆菌表达系统149

二、芽孢杆菌表达系统150

三、链霉菌表达系统150

四、蓝藻表达系统151

第二节 原核表达策略151

一、融合型表达152

二、非融合型表达152

三、分泌型表达153

四、多拷贝表达153

五、整合型表达154

六、提高表达效率的方法155

第三节 基因工程菌的大规模培养160

一、基因工程菌发酵的特点160

二、基因工程菌的深层培养方式161

三、发酵相关的反应器163

第四节 原核表达产物的分离纯化163