生物科學生物技術係列·普通高等教育規劃教材·國傢精品課程教材：基因工程 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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袁婺洲 編

圖書標籤:

• 基因工程
• 生物技術
• 生物科學
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• 分子生物學
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齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122091055

版次：1

商品編碼：10279771

包裝：平裝

叢書名： 生物科學

開本：16開

齣版時間：2010-09-01

用紙：膠版紙

頁數：284

正文語種：中文

內容簡介

《基因工程》主要介紹瞭基因工程的基本概念、基本原理、常用基因工程操作技術以及基因工程與功能基因組學相結閤的技術應用進展。主要內容包括三大塊：一是基因工程的基本原理與基本技術，包括工具酶和剋隆載體、錶達載體及常用的基因錶達係統，目的基因獲取、製備、擴增、導入與鑒定的各種方法；二是基因工程在功能基因組學研究中的應用，包括基因錶達譜的研究技術、全基因組化學誘變和轉座子飽和誘變的技術、基因敲除與基因敲減的技術、GAL4/UAS過錶達係統、酵母雙雜交及免疫共沉澱等蛋白質相互作用研究的技術等；三是基因工程在工農業生産中的應用，包括轉基因植物、轉基因動物的製備與應用，基因治療的原理與策略以及基因工程藥物的研製與現狀等。
本教材是專門針對國內生物及其相關專業本科生的就業和進一步考研、深造需要而編寫的，適閤普通高等院校及科研院所的本科生、研究生及專業課教師使用，也可作為相關領域科研人員的參考書。

目錄

第1章 基因工程概述1
1.1 基因工程的概念與基本流程1
1.1.1 基因工程的概念1
1.1.2 基因工程的基本流程1
1.2 基因工程的發展簡史3
1.2.1 基因工程誕生的背景3
1.2.2 基因工程的誕生4
1.2.3 基因工程的發展4
1.3 基因工程的研究意義和應用5
1.3.1 基因工程在功能基因組學研究中的應用5
1.3.2 基因工程在工業領域的應用6
1.3.3 基因工程在農業領域的應用7
1.3.4 基因工程在醫藥領域的應用9
1.4 趣味討論：基因工程與剋隆人的爭論10
本章小結13
復習題13

第2章 基因工程的工具酶與載體14
2.1 工具酶14
2.1.1 限製性核酸內切酶14
2.1.2 DNA連接酶18
2.1.3 DNA聚閤酶類21
2.1.4 堿性磷酸酶22
2.1.5 末端脫氧核苷酸轉移酶23
2.1.6 其他工具酶23
2.2 剋隆載體24
2.2.1 質粒載體24
2.2.2 噬菌體載體29
2.2.3 黏粒載體32
2.2.4 人工微小染色體33
2.3 錶達載體34
2.3.1 原核錶達載體34
2.3.2 真核錶達載體43
2.4 實例分析：一個錶達雙色熒光的轉基因斑馬魚載體的構建47
本章小結50
復習題50

第3章 目的基因的製備與鑒定52
3.1 從基因文庫獲取目的基因53
3.1.1 基因組文庫的構建與篩選53
3.1.2 cDNA基因文庫的構建與篩選56
3.2 從GENBANK基因組數據庫獲取目的基因65
3.2.1 基因組數據庫66
3.2.2 計算機剋隆目的基因67
3.3 PCR獲取與擴增目的基因69
3.3.1 常規PCR70
3.3.2 反嚮PCR75
3.3.3 反轉錄PCR76
3.3.4 實時熒光定量PCR77
3.3.5 RACE�睵CR80
3.3.6 多重PCR81
3.3.7 原位PCR84
3.4 通過蛋白質工程改建目的基因85
3.4.1 蛋白質工程的概念85
3.4.2 蛋白質工程的定點突變技術86
3.4.3 蛋白質工程的定嚮進化技術88
3.5 目的基因的鑒定90
3.5.1 目的基因導入受體細胞的方法90
3.5.2 遺傳錶型檢測法91
3.5.3 酶切電泳檢測法96
3.5.4 核酸分子雜交98
3.5.5 PCR擴增鑒定篩選105
3.5.6 DNA序列測定105
3.6 實例分析：一個人類新基因hhole的剋隆與分析109
3.6.1 人類新基因hhole的剋隆109
3.6.2 人類新基因hhole的生物信息學分析113
本章小結117
復習題117

第4章 基因工程在基因功能研究中的應用118
4.1 基因的錶達譜研究技術118
4.1.1 胚胎原位雜交技術119
4.1.2 胚胎抗體染色技術123
4.1.3 基因芯片技術127
4.1.4 蛋白質組學技術131
4.2 基因的突變研究技術134
4.2.1 化學誘變134
4.2.2 轉座子全基因組誘變135
4.3 基因敲除與基因敲減技術138
4.3.1 基因敲除技術138
4.3.2 RNA乾擾技術145
4.3.3 Morpholino乾擾技術149
4.4 基因過錶達與異位錶達技術151
4.4.1 GAL4�睻AS係統的構建151
4.4.2 GAL4/UAS定時開啓係統152
4.5 基因的相互作用研究技術153
4.5.1 凝膠遷移率阻滯技術154
4.5.2 染色質免疫沉澱技術155
4.5.3 酵母雙雜交技術155
4.5.4 免疫共沉澱技術157
4.6 實例分析：HDAC1基因在小鼠心髒發育中的功能研究159
本章小結164
復習題165

第5章 轉基因植物166
5.1 植物的轉基因技術166
5.1.1 目的基因的剋隆166
5.1.2 植物錶達載體的選擇167
5.1.3 植物轉化受體係統167
5.1.4 外源基因導入植物的方法168
5.2 轉基因植物的篩選與檢測173
5.2.1 報告基因174
5.2.2 分子生物學檢測方法176
5.3 轉基因植物研究和生産現狀177
5.3.1 抗除草劑轉基因作物177
5.3.2 抗蟲轉基因作物178
5.3.3 提高作物産量和品質的轉基因作物180
5.3.4 其他轉基因作物181
5.3.5 植物生物反應器183
5.4 轉基因植物的安全性185
5.4.1 轉基因安全性的由來185
5.4.2 轉基因安全性的爭論186
本章小結190
復習題191

第6章 轉基因動物192
6.1 動物的轉基因技術193
6.1.1 顯微注射法193
6.1.2 逆轉錄病毒法199
6.1.3 胚胎乾細胞法201
6.1.4 體細胞核移植法203
6.2 轉基因動物的篩選與檢測207
6.2.1 報告基因207
6.2.2 分子生物學檢測方法208
6.2.3 轉基因動物整體錶型的觀察210
6.3 轉基因動物的現狀與應用210
6.3.1 轉基因動物的現狀210
6.3.2 轉基因動物在基因功能研究中的應用210
6.3.3 轉基因技術在動物育種中的應用211
6.3.4 轉基因動物在醫學研究中的應用212
6.3.5 動物生物反應器213
本章小結215
復習題215

第7章 基因治療217
7.1 基因治療的概念與策略217
7.1.1 基因治療的途徑與策略217
7.1.2 基因治療的基本程序218
7.1.3 基因治療的現狀與問題220
7.2 基因治療的載體222
7.2.1 逆轉錄病毒載體223
7.2.2 腺病毒載體225
7.2.3 腺伴隨病毒載體227
7.2.4 單純皰疹病毒載體228
7.2.5 非病毒載體229
7.3 重要疾病的基因治療230
7.3.1 遺傳病的基因治療230
7.3.2 腫瘤的基因治療235
7.3.3 艾滋病的基因治療242
本章小結246
復習題246

第8章 基因工程藥物247
8.1 基因工程藥物的發展概況247
8.1.1 基因工程藥物的發展簡史與現狀247
8.1.2 基因工程藥物的特點254
8.1.3 基因工程藥物的研發過程255
8.2 基因工程製藥的下遊技術256
8.2.1 基因工程菌的規模化培養256
8.2.2 基因工程菌細胞的破碎258
8.2.3 基因重組蛋白的分離與純化259
8.3 幾種重要基因工程藥物的研發概況262
8.3.1 基因工程激素類藥物262
8.3.2 基因工程細胞因子類藥物265
8.3.3 基因工程抗體270
8.3.4 基因工程疫苗275
本章小結281
復習題281
參考文獻282

精彩書摘

【本章導讀】
基因工程是發展最快的一種生物技術，在生物技術中處於核心地位。本章介紹瞭基因工程的基本概念、基本流程以及基因工程誕生與發展的曆史背景與簡要過程。基因工程具有巨大的應用前景，在生命科學基礎研究領域、工農業生産領域以及醫藥領域都取得瞭豐碩的應用成果。剋隆技術也為人類繁殖方式及疾病治療帶來瞭一場革命。
21世紀是生命科學的世紀，而21世紀生命科學的核心則是生物技術。以生物技術和分子生物學為主體的現代生命科學已經成為帶動和影響其他學科發展的領頭學科。建立在分子生物學和遺傳學基礎之上的基因工程則是生物技術中發展速度最快、創新成果最多、應用前景最廣的一門核心技術，它的顯著特點是能夠跨越生物種屬之間不可逾越的鴻溝，打破常規育種難以突破的物種界限，開闢瞭在短時間內改造生物遺傳特性的新領域。基因工程使得原核生物與真核生物之間、動物與植物之間、以至人和其他生物之間的遺傳信息可以進行重組和轉移，因而基因工程成為當今生命科學領域中最具生命力、最引人注目的學科之一。

前言/序言

基因工程技術自1973年誕生之後，以驚人的速度飛速發展，其應用成果已經滲透到人們生活和工農業生産的各個領域，成為生物技術中發展速度最快、創新成果最多、應用前景最廣的一門核心技術。基因工程課程也已成為國內外高校生物技術和生物科學專業本科生的一門專業主乾課程。
湖南師範大學生命科學學院自1997年開始為碩士研究生開設基因工程課程，是全院唯一一門碩士研究生的專業基礎課程。2002年開始為生物技術專業和國傢生命科學技術人纔培養基地的本科生開設基因工程專業課，現在授課對象已經擴展到瞭生物科學專業和樹達學院生物技術專業的本科生。2008年，湖南師範大學基因工程本科教學項目相繼獲得學校和湖南省教育廳的精品課程建設立項，2009年獲得國傢教育部的精品課程建設立項。為瞭配閤《基因工程》國傢精品課程的建設，及時跟蹤學科發展前沿，我們於2009年底開始著手編寫這一本新的《基因工程》教材。
如今，生命科學已經進入功能基因組時代。基因工程在現階段的主要特色就是基因工程技術與功能基因組學的完美結閤與相互促進，因此本教材的主要特點就是第一次詳細介紹瞭基因工程在基因功能研究中的應用，而功能基因組研究的需求又促使基因工程技術不斷嚮前沿發展。對於師範類高校和綜閤性大學的生命科學相關專業的本科生來說，目前的就業去嚮主要有兩個，一是去國內外高校和科研院所繼續深造、讀研和攻博，二是麵嚮大專院校、科研院所以及生物製劑和製藥公司從事教學、科研、研發和銷售工作。不管哪一種去嚮，大部分的工作內容都會或多或少與基因工程及功能基因組學的研究技術打交道，因此本教材將基因工程技術與功能基因組學的結閤也適應瞭大學生就業市場的需求。

生物技術前沿：從分子到係統的綜閤視角 本書聚焦於現代生物技術領域的核心原理、關鍵技術及其在生命科學、醫學、農業和工業中的廣泛應用，旨在為讀者提供一個全麵、深入且具有前瞻性的知識框架。 本書內容涵蓋瞭生物技術發展脈絡中的幾個關鍵支柱，強調理論與實踐的緊密結閤，特彆關注近年來取得突破性進展的技術革新。我們精心構建瞭以下幾個核心模塊： 第一部分：分子生物學與基因操作基礎 本部分奠定瞭理解現代生物技術所需的基礎分子工具和理論。 1. 細胞與分子生物學基礎的鞏固： 詳細闡述瞭原核與真核細胞的結構、功能及其動態調控機製。重點剖析瞭遺傳物質（DNA和RNA）的結構、復製、轉錄和翻譯過程的分子細節。對於基因錶達的調控網絡，特彆是轉錄因子、錶觀遺傳學修飾（如DNA甲基化、組蛋白修飾）及其對基因功能的影響，進行瞭深入的探討。 2. 核心分子工具的原理與應用： 係統介紹瞭用於分析和操作核酸、蛋白質的經典與新型技術。這包括： 酶學工具： 限製性內切酶、連接酶、聚閤酶的特性及其在分子剋隆中的精確應用。 核酸分離與分析： 凝膠電泳（包括瓊脂糖和聚丙烯酰胺電泳）的分離原理、Southern/Northern Blotting 的原理和信號檢測方法。 高通量測序技術（NGS）的演進： 從第一代Sanger測序到新一代高通量測序技術（如Illumina平颱），詳細解析瞭測序文庫的構建、簇生成和序列比對的生物信息學流程。此外，對PacBio和Oxford Nanopore等長讀長測序技術在解決復雜基因組結構變異方麵的潛力進行瞭評估。 3. 蛋白質工程基礎： 闡述瞭蛋白質的結構與功能關係，包括一級、二級、三級和四級結構對酶活性和分子識彆的重要性。深入講解瞭蛋白質錶達係統的選擇（如大腸杆菌、酵母、昆蟲細胞和哺乳動物細胞錶達係統）及其優缺點。蛋白質的分離純化技術（如親和層析、離子交換層析、分子篩層析）的原理和優化策略被詳盡介紹。 第二部分：閤成生物學與基因編輯前沿 本部分著重於當前生物技術領域最具革命性的兩個方嚮：人工設計生命係統與精確修改遺傳密碼。 4. 閤成生物學的設計與構建： 閤成生物學被定位為“工程化”生物係統的學科。內容涵蓋瞭從生物元件（BioBricks）、模塊化設計到構建復雜功能迴路（如邏輯門、振蕩器）的全過程。 標準元件庫的建立： 討論瞭如何標準化啓動子、核糖體結閤位點（RBS）和終止子，以實現元件的可預測組閤。 代謝通路工程： 如何通過基因組層麵的重構或優化，提高目標産物（如生物燃料、藥物前體）的閤成效率。 5. 革命性的基因編輯技術：CRISPR-Cas係統： 本書對CRISPR/Cas9係統的工作機製進行瞭最細緻的闡述，包括sgRNA的設計、Cas9的切割模式以及DNA修復途徑（NHEJ和HDR）的選擇性。 CRISPR係統的拓展： 深入探討瞭Cas12a、Cas13等其他效應蛋白的應用，以及堿基編輯（Base Editing）和先導編輯（Prime Editing）技術如何實現無雙鏈斷裂的精確單堿基或小片段替換，從而剋服傳統Cas9的局限性。 體內與體外應用挑戰： 討論瞭基因編輯技術在遞送係統（如病毒載體AAV、非病毒納米顆粒）構建上麵臨的脫靶效應和免疫原性等實際問題。 第三部分：生物技術在産業中的應用深度解析 本部分將理論知識與實際産業應用緊密結閤，展示瞭生物技術如何驅動醫藥、農業和環境科學的變革。 6. 藥物研發與生物製藥： 新型治療藥物開發： 詳細分析瞭單剋隆抗體（mAb）的設計、人源化過程及其生産工藝（CHO細胞培養）。重點介紹瞭ADC（抗體藥物偶聯物）、雙特異性抗體等新一代生物製劑的結構特點和作用機製。 疫苗技術平颱： 對傳統滅活/減毒疫苗、重組蛋白疫苗和核酸疫苗（mRNA/DNA疫苗）的原理、生産流程和優勢進行瞭比較分析。特彆強調瞭mRNA疫苗平颱的技術壁壘與發展潛力。 細胞與基因治療（CGT）： 全麵介紹瞭CAR-T細胞療法的設計原理（包括第二代、第三代CAR結構）、製造工藝（GMP要求）以及臨床應用中麵臨的實體瘤靶嚮難題。對於體內基因治療的AAV載體優化也進行瞭深入介紹。 7. 農業生物技術與食品安全： 轉基因作物的策略： 不僅涉及抗蟲、抗除草劑等性狀的傳統基因工程，還引入瞭利用基因編輯技術（如CRISPR）加速作物育種的新路徑，例如提高營養價值或增強對非生物脅迫的抵抗力。 分子育種技術： 結閤群體遺傳學數據，介紹瞭基因組選擇（Genomic Selection）在加速作物和畜牧業改良中的作用。 8. 環境生物技術與生物修復： 探討瞭利用微生物工程技術處理工業廢水和汙染物。內容包括嗜重金屬微生物的分離富集、生物降解汙染物的酶催化機製，以及利用閤成生物學方法設計“智能”微生物以實現特定環境監測或修復目標。 第四部分：生物技術倫理、法規與信息整閤 9. 生物技術研究的法規與倫理考量： 對於基因編輯、人類胚胎研究、轉基因生物的商業化應用等前沿議題，本書提供瞭中立、全麵的倫理框架和國際國內相關的法律法規概述，強調負責任的研究實踐。 10. 生物信息學與大數據整閤： 強調瞭現代生物技術研究的數字化特徵。係統介紹瞭處理海量組學數據（基因組學、轉錄組學、蛋白質組學）所需的計算工具、數據可視化方法，以及如何利用機器學習和人工智能算法從復雜數據集中挖掘生物學意義，推動個性化醫療的發展。 本書力求內容的前沿性、體係的完整性，並提供豐富的案例分析，以幫助讀者掌握分析問題和解決實際生物技術挑戰的能力。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對生命科學充滿好奇的業餘愛好者，之前對基因工程的瞭解非常有限，大多來自於科普文章和紀錄片。偶然間，我朋友推薦瞭這本書，抱著試試看的心態翻開。這本書的開篇就用一種非常引人入勝的方式，描述瞭基因在我們身體中扮演的角色，以及科學傢們是如何一步步揭開基因的秘密的。它沒有使用過於深奧的詞匯，而是用一種非常平實的語言，將復雜的生命過程娓娓道來。比如，在介紹基因編輯技術時，它就用瞭一個非常形象的比喻，將DNA比作一本厚厚的字典，而基因編輯技術就是能夠精確地找到某個詞語，並對其進行修改、刪除或添加的能力。書中還穿插瞭一些有趣的曆史故事，比如DNA雙螺鏇結構的發現過程，讓我覺得科學研究充滿瞭探索的樂趣。更重要的是，這本書讓我對基因工程的應用有瞭更深刻的認識，比如如何通過基因工程技術培育齣更高産、更抗病的作物，或者如何利用基因療法治療遺傳性疾病。讀完這本書，我感覺自己對生命的奧秘有瞭更深的理解，也對未來科技的發展充滿瞭期待。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在讀的研究生，我一直在尋找一本能夠幫助我深入理解基因工程理論並指導我實驗操作的書籍。這本《基因工程》簡直就是為我量身定製的。它在理論深度和實踐指導性上達到瞭一個非常高的平衡。書中對基因工程的各種技術，如基因剋隆、基因錶達調控、基因芯片技術等，都進行瞭非常詳盡的闡述，並且引用瞭大量的最新研究成果和經典文獻，這對於我進行文獻檢索和科研方嚮的把握非常有幫助。書中不僅解釋瞭技術原理，還詳細介紹瞭各種技術在實際研究中的應用案例，並且對不同技術的優缺點進行瞭客觀的評價，這讓我能夠根據自己的研究需求，選擇最閤適的技術方案。此外，書中還包含瞭大量實驗設計、數據分析以及結果解讀的指導，這對於我撰寫論文和申請項目至關重要。圖譜、錶格的運用也恰到好處，能夠清晰地展示復雜的分子過程和實驗數據。我尤其喜歡書中關於基因工程倫理和法規的章節，這讓我對這項技術有瞭更全麵的認識，也為我未來的研究方嚮提供瞭重要的參考。這本書的專業性和係統性，無疑將成為我科研道路上不可或缺的工具。

評分☆☆☆☆☆

這本書以一種非常清晰、循序漸進的方式，將基因工程這個復雜而迷人的領域展現在我麵前。我是一名生物學專業的學生，之前對基因工程的瞭解大多停留在零散的概念和一些研究成果的報道上。拿到這本書後，我最大的感受就是它的係統性。從最基礎的基因結構、DNA復製、轉錄和翻譯的分子機製，到各種重組DNA技術的原理和操作，再到基因編輯、基因治療等前沿應用，這本書都給予瞭詳盡的闡述。作者們仿佛是我的私人導師，他們用通俗易懂的語言，輔以大量精心繪製的插圖和圖錶，將抽象的概念形象化。例如，在介紹限製性內切酶時，它不僅解釋瞭酶的工作原理，還生動地比喻為“分子剪刀”，讓我立刻理解瞭它的功能。書中對實驗步驟的描述也非常詳細，從試劑的準備到結果的分析，都考慮到瞭實際操作中的每一個細節，這對於我這樣需要動手實踐的學生來說，簡直是福音。更讓我驚喜的是，書中還涉及瞭基因工程在農業、醫藥、環保等領域的廣泛應用，讓我看到瞭基因工程的巨大潛力和深遠影響。讀完這本書，我感覺自己對基因工程的理解從“知道有這麼迴事”提升到瞭“能夠理解其內在邏輯並初步掌握相關技術”。

評分☆☆☆☆☆

這本書以一種極具啓發性的方式，探討瞭基因工程的本質和未來。它不僅僅是一本技術手冊，更像是一次關於生命本質的哲學思考。書中對基因與環境的相互作用、基因的進化潛力、以及人類乾預基因過程可能帶來的深遠影響，都進行瞭深入的剖析。它沒有簡單地羅列技術細節，而是更側重於對基因工程背後科學理念和倫理考量的探討。例如，在討論基因改造生物（GMOs）時，它並沒有簡單地肯定或否定，而是從生態平衡、食品安全、以及社會公平等多個維度進行瞭細緻的分析，引發瞭我對“人與自然”關係的深刻反思。書中對未來基因工程發展趨勢的預測，也充滿瞭前瞻性和想象力，讓我看到瞭這項技術在應對全球性挑戰，如氣候變化、疾病預防等方麵的巨大潛力。這本書的語言富有感染力，常常能引發我內心的共鳴，讓我思考在追求科學進步的同時，我們應該肩負怎樣的責任。它讓我明白，基因工程不僅僅是改變生命藍圖的技術，更是重塑人類未來的一種強大力量，而這種力量需要我們以審慎和智慧去駕馭。

評分☆☆☆☆☆

我之前一直覺得基因工程是一個非常高深的領域，充滿瞭各種專業術語和復雜的概念，感覺離我這個文科背景的人很遙遠。但是，當我在一個偶然的機會下翻閱瞭這本《基因工程》之後，我的看法徹底改變瞭。這本書的敘述方式非常靈活，它並沒有一開始就堆砌大量的專業知識，而是從一個更宏觀的角度切入，比如從人類對基因的好奇心齣發，然後逐步深入到基因的本質，再引入基因工程的誕生和發展。這種“由錶及裏”的講解方式，讓我這個初學者能夠更容易地接受和理解。書中對於一些關鍵技術，比如PCR（聚閤酶鏈式反應）的解釋，就采用瞭類比的方式，將其比作“基因的復印機”，非常形象地解釋瞭它擴增DNA片段的功能。而且，書中還穿插瞭一些曆史故事和科學傢的生平介紹，讓我在學習知識的同時，也感受到瞭科學探索的魅力和艱辛。最令我印象深刻的是，它並沒有迴避基因工程的倫理爭議和社會影響，而是從多個角度進行瞭探討，引導讀者進行獨立思考。這本書的文字流暢優美，閱讀起來就像在聽一位博學的長輩在娓娓道來，讓人感到親切和啓發，完全沒有枯燥乏味的感覺。