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张虎成 编

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• 基因工程
• 基因编辑
• 分子生物学
• 生物技术
• 遗传学
• CRISPR
• 基因组学
• 生物医学
• 细胞工程
• 合成生物学

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122078605

版次：1

商品编码：10371800

包装：平装

丛书名： 国家示范性高职院校建设项目成果系列教材

开本：16开

出版时间：2010-09-01

用纸：胶版纸

页数：210

内容简介

《基因操作技术》为国家示范性高职院校一线教师和企业专家共同开发的教改成果教材。《基因操作技术》按照DNA重组技术的操作程序来安排实验，即从核酸的提取→目的基因的制备→体外DNA的重组(酶切与连接)→重组DNA分子引入受体细胞→转化子的筛选→重组DNA分子的鉴定等步骤编排成一个综合性大实验。在这个综合性实验中，每一步实验既相对独立又与下一步实验紧密相连。通过这些实验，学生可以熟练掌握分子生物学最基本的技术，并对DNA重组技术有一个比较全面而系统的概念。书中同时穿插了分子生物学其他必备的实验，以便培养学生比较全面的分子生物学实验技能。《基因操作技术》分为6个项目，每个项目由若干个任务组成，并且有“必备知识”作为任务的理论补充，“拓展知识”可以扩展学生的知识面，“项目思考”中设计的问题有助于培养学生独立思考能力和创新意识。
《基因操作技术》可作为高职高专生物技术相关专业的教材，也可供相关技术人员参考。

内页插图

目录

项目一 质粒pMD18 T EGFP的分离、纯化和鉴定
一、项目介绍
二、学习目标
三、项目实施
任务一 创建和谐包容性的工作环境
任务二 清洗、包扎常用玻璃器皿和耗材
任务三 配制并灭菌各种浓度单位的溶液
任务四 创建遗传信息流示意图
任务五 碱裂解法分离提取质粒pMD18 T EGFP及浓度测定
任务六 琼脂糖凝胶电泳鉴定质粒pMD18 T EGFP
任务七 细菌基因组DNA提取及质量检测
四、项目思考
五、必备知识
（一）基因工程的发展简史
（二）基因工程实验规范
（三）溶液浓度的计算与换算
（四）生物学遗传信息流
（五）DNA的结构
（六）核酸的理化性质
（七）乳糖操纵元
（八）载体（一）
六、拓展知识
（一）基因组大小与基因数量
（二）基因操作对人类生存环境的影响
（三）真核生物DNA的提取
（四）真核基因组DNA的制备技术

项目二 绿色荧光蛋白基因（egfp）转录
产物RNA的提取
一、项目介绍
二、学习目标
三、项目实施
任务一 总RNA的提取及含量测定
任务二 mRNA的提取与纯化
任务三 RNA琼脂糖凝胶电泳
任务四 Northern blot
四、项目思考
五、必备知识
（一）RNA操作注意事项
（二）RNA的空间结构和功能
（三）mRNA的合成与加工
六、拓展知识
（一）植物病毒的RNA提取
（二）动植物组织mRNA提取
（三）兔肝RNA的制备
（四）人体细胞总RNA和mRNA的提取

项目三 体外扩增目的基因——绿色荧光蛋白基因（egfp）
一、项目介绍
二、学习目标
三、项目实施
任务一 以DNA为模板扩增绿色荧光蛋白基因（egfp）——PCR
任务二 以mRNA为模板反转录扩增绿色荧光蛋白基因——RT�睵CR
任务三 实时荧光系统通过反转录定量（RT�瞦PCR）对基因表达进行分析
任务四 cDNA文库构建技术（一）——磁珠法提纯mRNA
任务五 cDNA文库构建技术（二）——cDNA链的反转合成
四、项目思考
五、必备知识
（一）DNA的生物合成
（二）RNA的生物合成
（三）DNA聚合酶的类别和性质
（四）其他工具酶
（五）PCR技术及其在基因克隆中的应用
（六）PCR产物的克隆
六、拓展知识
（一）巢式PCR
（二）cDNA文库构建技术

项目四 将绿色荧光蛋白基因（egfp）克隆到载体上
一、项目介绍
二、学习目标
三、项目实施
任务一 利用内切酶对载体和基因（egfp）进行酶切
任务二 酶切片段的脱磷技术
任务三 DNA片段的回收技术
任务四 基因的重组连接技术
任务五 cDNA文库构建技术（三）——cDNA的连接、包装及转染
任务六 RACE技术扩增构建全长cDNA文库
四、项目思考
五、必备知识
（一）限制性内切酶分类和催化机制
（二）DNA甲基化酶
（三）DNA连接酶
（四）其他工具酶的催化机制
（五）载体（二）
六、拓展知识
（一）分子标记
（二）RFLP技术
（三）RAPD技术
（四）AFLP技术
（五）SSR技术

项目五 将含有egfp基因的质粒转化到E.coli中
一、项目介绍
二、学习目标
三、项目实施
任务一 准备溶液及器皿
任务二 感受态细胞的制备及热激法将质粒转化到E.coli中
任务三 感受态细胞的制备及电击法将质粒转化到E.coli中
任务四 农杆菌转化植物细胞
任务五 磷酸钙转染动物细胞
四、项目思考
五、必备知识
（一）感受态细胞
（二）外源基因导入真核细胞的方法
（三）目的基因的筛选策略
六、拓展知识
（一）基因打靶技术
（二）从基因到基因组

项目六 基因（egfp）及基因产物（EGFP）检测
一、项目介绍
二、学习目标
三、项目实施
任务一 酶切重组载体鉴定目的基因
任务二 Southern blot
任务三 分子杂交
任务四 DNA测序鉴定目的基因一致性
任务五 ELISA检测表达产物
任务六 SDS�睵AGE检测蛋白表达
任务七 Western杂交
任务八 等电聚焦电泳
任务九 蛋白产物的定量测定
四、项目思考
五、必备知识
（一）基因表达系统
（二）Southern blot
（三）分子杂交技术
（四）DNA测序
（五）报告基因的应用
（六）重组体的筛选与检测
六、拓展知识
（一）基因芯片
（二）基因治疗的基本原理和应用
前景
参考文献

精彩书摘

（5）玻璃和塑料器皿的干燥实验中用到的玻璃和塑料器皿经常需要干燥，通常都是用烘箱或烘干机在110～120~C：进行干燥，而不要用丙酮荡洗再吹干的方法来干燥，因为那样会有残留的有机物覆盖在器皿的内表面。硝酸纤维素的塑料离心管加热时会发生爆炸，所以绝不能放在烘箱中干燥，只能用冷风吹干。2。洗液的配制（1）常用洗液的配制如遇玻璃器皿用上述方法不能洗净者，可用下列清洗液浸泡后洗刷。因已确定铬有致癌作用，因此配制和使用洗液时要极为小心，常用的两种配制方法如下。
①取100mL工业浓硫酸置于烧杯内，小心加热，然后慢慢加入5g重铬酸钾粉末，边加边搅拌，待全部溶解并缓慢冷却后，储存在磨口玻璃塞的细口瓶内。
②称取5g重铬酸钾粉末，置于250mL烧杯中，加5mL水使其溶解，然后慢慢加入100mI。浓硫酸，溶液温度将达80℃，待其冷却后储存于磨口玻璃瓶内。
（2）其他洗液
①工业浓盐酸：可洗去水垢或某些无机盐沉淀。
②5％草酸溶液：用数滴硫酸酸化，可洗去高锰酸钾的痕迹。
③5％～10％磷酸三钠（Na3P04·12H20）溶液：可洗涤油污物。
④30％硝酸溶液：洗涤二氧化碳测定仪及微量滴管。
⑤5％～10％乙二胺四乙酸二钠（EDTA-Naz）溶液：加热煮沸可洗脱玻璃仪器内壁的白色沉淀物。
⑥尿素洗涤液：为蛋白质的良好溶剂，适用于洗涤盛过蛋白质制剂及血样的容器。
⑦有机溶剂：如丙酮、乙醚、乙醇等可用于洗脱油脂、脂溶性染料污痕等，二甲苯可洗脱油漆的污垢。
⑧氢氧化钾的乙醇溶液和含有高锰酸钾的氢氧化钠溶液：这是两种强碱性的洗涤液，对玻璃仪器的侵蚀性很强，可清除容器内壁污垢，洗涤时间不宜过长，使用时应小心慎重。
⑨重铬酸钾（工业用）80g、粗硫酸100mL、水1000mL配成的洗液：将玻璃器皿浸泡24h后取出用水冲刷干净。清洁液经反复使用变黑，重换新液。此液腐蚀性强，用时切勿触及皮肤或衣服等，可戴上橡胶手套和穿上橡胶围裙操作。3。玻璃器皿的包装（1）培养皿将合适的底、盖配对，装入金属盒内或用报纸5～8个一摞包成一包。（2）试管、三角烧瓶等于开口处塞上大小适合的棉塞或纱布塞（也可用各种型号的软木塞、胶塞等），并在棉塞、瓶口之外，包以牛皮纸，用细绳扎紧即可。制作棉塞时，要求棉花紧贴玻璃壁，没有皱纹和缝隙，松紧适宜。过紧易挤破管口和不易塞入；过松易掉落和污染。棉塞长度不小于管口直径的2倍，约2／3塞进管口（见图1-1）。
另一穗比较简单的棉塞制作方法：取一适当大小纱布，将其中心铺于管口任其自然下垂至管外壁，将试管上端与纱布一并握住，用一小木棒将纱布中心向管内推进，至该棉塞所需长度后握紧试管上端，用木棒将适量棉花向管内填塞并压紧充实后将纱布尾端敛紧，抽出约1／3长度，散开纱布将棉塞尾部加适量棉花并压紧使之略大于试管，再敛紧尾部纱布并用棉线扎紧，剪去多余线头纱布，一大小和松紧适宜的棉塞制作完毕（见图1-2）。
……

前言/序言

21世纪是生物学的世纪，作为生物学最前沿的分子生物学是生物学相关专业的必修课程。随着人们在分子生物学水平研究的广泛展开和学习的不断深入，除了在分子水平上了解生物的本质特征外，在分子水平如何进行生物学操作是生物学界共同关心并十分重视的问题。“基因操作技术”就是利用分子生物学的一般原理阐述在分子生物学实验中所涉及的技术方法、原理和策略，是一门指导分子生物学实验操作的理论与实践相结合的课程。
随着生物科学和生物技术的日益发展，人们越来越重视对生物学研究手段的了解和掌握。新世纪的生物技术专业高职生有必要学习重组DNA技术的原理和方法，学会和掌握重组DNA技术。本书按照重组DNA技术的操作程序来安排实验，即从核酸的提取→目的基因的制备→体外DNA的重组（酶切与连接）→重组DNA分子引入受体细胞→转化子的筛选→重组DNA分子的鉴定等步骤编排成一个综合性大实验。在这个综合性实验中，每一步实验既相对独立又与下一步实验紧密相连，只有获得前一个步骤的正确实验结果才能开始下一个实验。旨在通过这些实验，向大家提供分子生物学最基本的技术训练，掌握最基本、最常用的技术，并对重组DNA技术有一个比较全面而系统的概念。同时穿插了分子生物学其他必备的实验技能，以便使学生掌握比较全面的分子生物学实验技能。
本书分为6个项目，每个项目由若干个任务组成。在内容编排上，有“必备知识”作为任务的理论补充，“项目思考”中的一些问题由学生独立思考解决，目的是培养学生的创新意识。项目一和项目二由
张虎成、舒伟和许淑茹撰写；项目三由舒伟和赵文军撰写；项目四由张虎成和杨春花撰写；项目五和项目六由李建民和魏丽撰写。本书由张虎成统稿。劳文艳及舒伟在统稿过程中做了很多建设性的工作。

动物行为学导论：探索生命世界的行为奥秘 本书简介 《动物行为学导论》是一部全面而深入的教材，旨在为读者构建一个理解动物行为复杂性和多样性的坚实框架。本书不仅梳理了动物行为学的历史脉络、核心理论和研究方法，更侧重于从生态学、进化论和神经生物学的多重维度，剖析各种行为现象背后的驱动机制、功能意义及其对物种生存与繁衍的适应性价值。 第一部分：行为学的基石与视野 本书的开篇部分奠定了动物行为学研究的理论基础与历史沿革。我们将追溯行为学从早期本能论到现代进化生态学范式的演变历程，重点介绍如康拉德·洛伦兹的经典烙印学习、尼古拉斯·丁伯根的“四个为什么”分析框架等奠基性工作。丁伯根的分析层级——（1）功能（Function）：该行为对动物生存和繁殖有什么好处？（2）机制（Mechanism）：行为背后的生理和神经基础是什么？（3）发育（Ontogeny）：行为是如何随着动物的成长而形成的？（4）进化史（Phylogeny）：该行为是如何在物种演化中出现的？——将贯穿全书，成为我们解析任何行为的分析工具。 我们随后将详细探讨“先天行为”（Fixed Action Patterns, FAPs）与“习得行为”（Learned Behaviors）的本质区别与相互作用。不同于将行为简单地视为本能与环境的二元对立，本书强调行为表现是基因程序与环境信息持续动态交互的结果。读者将学习到诸如敏感期、印刻（Imprinting）等关键发育过程，理解个体经验如何在固定的行为模块上进行精细调适。 第二部分：感觉、感知与信息处理 动物的行为首先建立在对环境信息的准确获取和解读之上。本部分将深入探究动物的感觉系统如何工作，以及这些感觉输入如何转化为可执行的行为指令。 我们将详细考察动物如何利用视觉、听觉、嗅觉、触觉及电感受等多种模式进行信息获取。例如，在视觉系统中，我们将分析昆虫的复眼结构、脊椎动物的色觉与运动感知，以及不同光照条件下物种如何优化其视觉策略。嗅觉和化学信号（信息素）的重要性被放在突出位置，尤其是在繁殖、领地标记和物种识别中的关键作用。 更进一步，本书探讨了神经生物学基础。我们不会停留在宏观描述，而是引入神经回路的概念，解释感觉信息如何通过感觉神经元传递至中枢神经系统，并最终调制运动神经元，引发特定行为。我们将介绍行为神经科学中的经典案例，如果蝇的嗅觉导航或鸟类的声带控制机制，展示神经元群体的协调活动如何产生复杂而精确的行为序列。 第三部分：生存行为的生态学视角 本部分将行为学研究与生态学原理紧密结合，聚焦于直接关系到个体存活的关键行为模式。 觅食行为（Foraging Behavior）是核心议题之一。我们将引入最优觅食理论（Optimal Foraging Theory, OFT），探讨动物如何在能量消耗、风险暴露与食物获取之间进行权衡，以实现能量净收益最大化。读者将学习到对猎物选择、搜索模式、以及取食风险的量化分析方法。 空间生态学与导航是另一重点。动物如何有效地在环境中移动和定位？本书将剖析趋化性、趋光性等基本定向行为，深入探讨复杂的导航机制，包括星象导航、地磁场感知、气味图谱的建立，以及如鸽子和候鸟所展示的“内置罗盘”的生物学基础。 此外，我们还会讨论栖息地选择。动物如何评估栖息地的质量、风险和资源分布，并做出迁移或定居的决策？我们将分析“连续栖息地选择模型”和“岛屿生物地理学”在解释动物分布格局中的应用。 第四部分：社会行为的进化与互动 社会性是动物界最迷人也最复杂的现象之一。本部分将从进化博弈论的角度，解构群体内部的互动、合作与冲突。 亲缘选择与利他行为是理解社会行为的基石。我们将详细阐述W.D.汉密尔顿的亲缘选择理论（Kin Selection）和包容度（Inclusive Fitness）概念，解释为何动物会表现出牺牲自身利益而帮助亲属的行为（如工蜂的无私劳动）。同时，互惠利他（Reciprocal Altruism）理论将用于解释非亲属间的合作现象，及其对“囚徒困境”博弈的意义。 种内竞争与等级制度是社会群体的常态。我们将研究资源（食物、配偶、领地）的分配机制，分析不同等级制度（如啄食顺序）的稳定性和功能。博弈论模型，特别是演化稳定策略（Evolutionarily Stable Strategy, ESS），将被引入，用以预测在特定环境中，哪些行为策略最有可能被保留下来。 第五部分：繁殖行为与性别冲突 繁殖是自然选择最直接作用的领域。本部分专注于配偶选择、亲代投资以及性冲突的进化动态。 配偶选择（Mate Choice）是研究的热点。我们将区分雌性选择（Female Choice）和雄性竞争（Male-Male Competition）。雌性偏好（如孔雀的尾羽）的形成，可以从“好基因假说”（如夸张的性状指示健康状况）和“感官偏误假说”（如利用现有感觉通路偏好）两个主要理论角度进行探讨。而雄性竞争则涵盖了直接的武力对抗（如鹿角的决斗）和间接的替代策略。 亲代投资理论将揭示两性在后代抚育投入上的差异，以及这种差异如何塑造了性别角色和性选择的强度。我们还将分析一夫一妻制、一夫多妻制和一妻多夫制等不同的交配制度的进化稳定性，并讨论在哪些生态条件下，这些制度得以维持。 第六部分：行为的可塑性与文化传递 动物行为并非一成不变的“脚本”。本书的最后部分强调行为的可塑性（Plasticity）和跨代传递能力。 我们将探讨行为可塑性，即动物如何根据环境的短期变化调整其行为（如防御行为对捕食者压力的响应）。随后，我们将进入动物学习的深入研究，包括经典条件反射、操作性条件反射、空间学习等，并将其置于生态背景下——什么样的学习能力对特定的生活史战略最有利。 最后，本书将关注文化行为。在灵长类动物、鲸类和鸟类中，非遗传性、由社会学习驱动的行为模式的传播，是理解动物适应性多样性的前沿课题。我们将审视识别工具使用、方言的形成等现象，展示行为学研究如何跨越传统的生物学界限，触及复杂的认知和社会结构。 总结 《动物行为学导论》力求为读者提供一个全面、跨学科的视角，使我们不仅能“看到”动物在做什么，更能深刻理解为什么它们会以这种方式行动。本书通过严谨的科学方法和丰富的实证案例，揭示了生命体为应对生存挑战所演化出的精妙行为策略。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，《基因操作技术》这本书的阅读体验，与其说是学习，不如说是一场激动人心的探索之旅。我一直对生命科学有着浓厚的兴趣，但总觉得那些深奥的理论和复杂的实验离我太远。然而，这本书巧妙地将科学的严谨性与故事的趣味性相结合，让我沉浸其中，欲罢不能。作者在描述基因编辑技术的发展历程时，如同讲故事一般，将那些伟大的科学家们在实验室里的坚持、失败与突破，娓娓道来。我能感受到他们身上的那种对未知的渴望和对科学的执着，这比任何枯燥的公式都更能激励人心。书中还穿插了许多关于基因工程在动植物改良方面的案例，比如培育出抗虫害的作物，或者让动物身上产生具有药用价值的蛋白质。这些实际的应用，让我看到了基因操作技术改变世界的强大力量，也让我对未来的农业和医药发展充满了期待。即使有些地方涉及一些专业名词，作者也会用通俗易懂的语言进行解释，或者通过图示来辅助说明，让我在享受阅读乐趣的同时，也能逐步掌握核心概念。

评分☆☆☆☆☆

终于读完了这本《基因操作技术》，老实说，刚拿到书的时候，我还有点犹豫，毕竟“基因操作”听起来就离我有点遥远，像是实验室里才有的高级玩意儿。但事实证明，我的担心完全是多余的。这本书的切入点非常棒，它并没有一开始就灌输一堆晦涩的专业术语，而是从一些引人入胜的案例讲起，比如那些曾经困扰人类的遗传性疾病，以及科学家们是如何一步步揭开它们的面纱，并尝试通过技术手段去干预的。我尤其喜欢其中关于CRISPR-Cas9技术的那一部分，作者用非常形象的比喻，把这个看似复杂的工具描述得通俗易懂，就像一把精准的“分子剪刀”，可以精确地剪切和修改DNA序列。读到这里，我感觉自己仿佛也置身于实验室，亲眼见证着科学的进步。书中还探讨了基因操作在农业、医学等领域的广泛应用，从改良作物抗旱性到治疗罕见病，让我看到了这项技术巨大的潜力。虽然书中涉及了一些专业知识，但作者的讲解总是循序渐进，并且会穿插一些历史故事和人物访谈，让整个阅读过程既充实又不枯燥。对我这个对生命科学充满好奇的普通读者来说，这本书无疑是一扇打开新世界的大门，让我对生命的奥秘有了更深层次的理解和敬畏。

评分☆☆☆☆☆

在翻阅《基因操作技术》这本书的过程中，我最大的感受就是，科技的进步速度远超我的想象。这本书让我看到了生物技术领域那些令人惊叹的创新和突破，特别是关于基因组学和基因编辑技术的发展。作者深入浅出地介绍了各种基因操作的原理和方法，从早期的基因重组技术，到如今的CRISPR-Cas9，每一种技术的出现都标志着人类对生命奥秘的更深层理解和更强大掌控力。我尤其被书中关于基因疗法的介绍所吸引。那些曾经被视为绝症的遗传性疾病，如今可能通过基因疗法得到治愈，这无疑是医学史上的一个巨大飞跃。读到这些案例时，我深深感受到了科学的力量和人类的智慧。这本书也让我认识到，基因操作技术并非仅仅存在于科幻小说中，它已经实实在在地改变着我们的生活，并且将在未来扮演越来越重要的角色。虽然书中包含一些技术细节，但作者的叙述方式非常流畅，并且始终围绕着“技术如何改变世界”这一主线展开，让我始终保持着高度的阅读兴趣。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，《基因操作技术》这本书给我带来的，是前所未有的震撼与启迪。它让我看到了生命科学领域最前沿的研究成果，同时也让我对人类的未来有了更深刻的思考。书中对于基因编辑技术的讲解，如CRISPR-Cas9，实在是太精彩了。作者没有仅仅停留在技术原理层面，而是深入剖析了这项技术如何被应用于基础研究、疾病治疗、农业育种等多个领域，并展望了其未来的发展趋势。我尤其对书中探讨的关于“设计生命”的可能性的部分印象深刻。当我们可以以前所未有的精度去修改生物体的基因时，我们是否应该谨慎地思考其长远影响？这本书并没有给出简单的答案，而是鼓励读者自己去思考和探索。此外，书中还涉及了一些关于生物伦理、法律监管等方面的议题，这让我意识到，一项强大的科学技术，其发展和应用，必然需要社会各界的共同努力和智慧。阅读这本书，感觉就像是在与未来对话，让我对生命本身和科技的力量有了全新的认识，也更加期待科学能够为人类带来更美好的明天。

评分☆☆☆☆☆

这本书带来的震撼，远不止于知识的增长，更多的是一种观念上的冲击。在阅读《基因操作技术》的过程中，我反复思考着人类在改造生命这件事上的界限在哪里。书中并没有回避基因操作技术可能带来的伦理争议，反而深入探讨了其中涉及的各种复杂问题。比如，当我们可以“编辑”人类基因以预防疾病时，我们是否也面临着创造“设计婴儿”的风险？这种能力的边界在哪里？作者在书中引用了大量专家的观点和哲学思考，将这些抽象的伦理困境具象化，引人深思。我尤其对关于基因隐私和数据安全的部分印象深刻。随着基因测序技术的普及，我们的基因信息变得越来越容易获取，如何保护这些最私密的信息，防止被滥用，成为了一个迫在眉睫的问题。这本书让我意识到，科技的发展总是伴随着挑战，而我们的智慧和责任，恰恰体现在如何驾驭这些强大的力量。读完这本书，我感觉自己不再仅仅是一个旁观者，而是开始思考自己在这个科技浪潮中的位置，以及我们作为社会一员，应该如何参与到这场关于生命未来的讨论中来。