生物工程概论(陶兴无)(第二版)

**章绪论1
**节生物工程的基本概念1
一、生物工程的定义1
二、生物工程的研究领域及其相互关系2
三、现代生物工程涉及的学科2
第二节生物工程的发展简史3
一、传统生物技术时期3
二、近代生物工程的形成和发展时期4
三、现代生物工程的形成和发展时期6
第三节现代生物工程的应用7
一、提高生命质量，延长人类寿命7
二、改善农业生产，解决食品短缺8
三、解决能源危机，治理环境污染8
四、制造工业原料，生产贵重金属9
第四节现代生物工程对社会发展的影响9
一、转基因食品的安全性问题9
二、转基因生物对环境的危害10
三、人权的保护问题10
四、生物工程引发的其他社会问题11
第二章细胞生物学基础13
**节细胞生物学发展简介13
一、细胞的发现13
二、细胞学说的创立13
三、细胞生物学14
第二节细胞的基本特性14
一、细胞的形态14
二、细胞的基本功能15
三、细胞结构上的相似性15
第三节细胞的类型、结构和功能15
一、原核细胞16
二、真核细胞17
三、真核细胞的结构体系及功能18
四、真核细胞与原核细胞的比较19
五、病毒——非细胞的生命体19
第四节细胞的重要生命活动21
一、细胞的繁殖21
二、细胞分化22
三、细胞的癌变和衰老23
第五节细胞的化学组成25
一、水25
二、无机盐25
三、有机小分子26
四、生物大分子27
第三章生物大分子的结构与功能29
**节生物功能大分子——蛋白质29
一、氨基酸和肽29
二、蛋白质的分子结构32
三、蛋白质结构与功能的关系34
四、蛋白质的结构测定36
五、蛋白质的理化性质37
六、蛋白质中的非氨基酸组分38
七、蛋白质的分离和纯化38
第二节生物遗传大分子——核酸40
一、核酸的化学组成及一级结构40
二、DNA的空间结构与功能42
三、RNA的结构与功能47
四、基因和基因组结构51
五、核酸的理化性质53
第三节碳水化合物55
一、单糖55
二、低聚糖55
三、多糖56
四、糖复合物56
五、糖类的生物功能56
第四节脂类与生物膜57
一、生物体内的脂类57
二、生物膜的化学组成57
三、生物膜的结构及功能59
第四章基因工程61
**节基因工程的基本原理61
一、基因工程诞生的背景61
二、基因工程的诞生及其意义64
三、基因工程的基本概念及操作流程65
第二节重组DNA常用的工具酶66
一、限制性核酸内切酶66
二、DNA连接酶69
三、DNA聚合酶71
第三节重组DNA常用载体73
一、质粒载体74
二、λ噬菌体76
三、柯斯（cosmid）质粒载体77
四、人工染色体载体77
五、高等真核细胞的克隆载体79
第四节目的基因的获取及其与载体的连接80
一、目的基因的获取途径80
二、目的基因与载体的连接85
第五节重组DNA分子导入受体细胞87
一、受体细胞的选择87
二、重组体DNA分子转化或转染导入微生物细胞89
三、重组体DNA分子导入植物细胞89
四、重组体DNA分子导入哺乳动物细胞90
第六节重组体的筛选和克隆基因的表达91
一、重组体的筛选91
二、克隆基因的表达94
第五章蛋白质工程97
**节蛋白质工程的基本概念97
一、蛋白质工程产生的背景97
二、蛋白质工程的基本流程98
三、蛋白质工程的特征98
四、蛋白质工程的研究内容99
第二节蛋白质的生物合成100
一、蛋白质合成中三类RNA的作用101
二、蛋白质的生物合成过程103
三、新生肽链的折叠105
第三节蛋白质结构预测106
一、预测蛋白质空间结构的意义106
二、蛋白质序列分析及结构预测策略107
三、蛋白质二级结构预测108
四、蛋白质三级结构预测110
第四节蛋白质的分子设计112
一、蛋白质分子设计的基础112
二、蛋白质分子设计的流程113
三、蛋白质分子设计的类型114
第六章酶 工 程117
**节酶学基础117
一、酶的一般概念117
二、酶的分类与命名118
三、酶催化反应作用的特点119
第二节酶的结构与功能的关系120
一、酶的结构及其催化功能120
二、酶的活性中心120
三、酶的催化机制120
四、影响酶催化反应速度的因素122
第三节化学酶工程124
一、酶分子的化学修饰124
二、固定化酶126
三、细胞的固定化128
第四节生物酶工程130
一、克隆酶131
二、突变酶132
三、从头设计酶133
四、进化酶134
五、杂合酶136
六、核酶和脱氧核酶137
第七章细胞工程139
**节植物组织与细胞培养139
一、植物组织培养140
二、植物细胞培养147
第二节动物细胞与组织培养154
一、动物细胞与组织培养的基本概念154
二、动物细胞的体外培养生长特性155
三、动物细胞培养的营养和环境条件155
四、动物细胞培养技术157
五、细胞培养物的保存和复苏158
六、动物细胞的大规模培养159
第三节细胞工程的主要技术及其应用160
一、细胞融合160
二、染色体工程165
三、动物体细胞核移植技术和
克隆动物168
四、胚胎工程169
五、干细胞及组织工程172
第八章发酵工程179
**节发酵工程概述179
一、发酵工程技术的发展历史179
二、发酵和发酵工程的定义180
三、发酵工程产品的类型180
四、发酵工程的基本内容181
第二节发酵工业用菌种182
一、工业上常见的微生物182
二、菌种的选育185
三、菌种的退化与复壮189
四、菌种的保藏191
第三节发酵生产过程193
一、培养基及其灭菌194
二、种子扩大培养195
三、发酵方式195
四、发酵工艺控制200
五、基因工程菌的发酵特性202
六、发酵产物的分离提取202
第四节发酵设备204
一、生化反应器的类型204
二、机械搅拌式发酵罐205
三、自吸式发酵罐205
四、气升式发酵罐205
五、塔式发酵罐206
六、发酵与产物分离偶联206
第九章生物工程在农业和食品方面的应用208
**节利用转基因技术培育抗逆性农作物品种208
一、抗除草剂作物209
二、抗昆虫作物209
三、抗病害作物210
四、抗重金属镉的作物210
第二节利用转基因技术提高农作物产量和品质211
一、提高农作物产量211
二、提高大豆中蛋白质和氨基酸的含量211
三、改变油料作物的油脂组成及含量211
四、彩色棉花212
五、其他超级农作物品种212
第三节应用转基因技术生产经济动物213
一、应用转基因技术改善动物的生产性能213
二、改变代谢途径提高经济动物的产量214
三、利用胚胎技术加快家畜良种的繁殖214
四、转入抗病毒基因提高动物抗病能力215
第四节转基因食品215
一、已改良营养品质的植物转基因食品216
二、高产优质的肉、奶和畜类动物转基因食品216
三、富含功能性成分的转基因食品216
四、色香味独特的转基因食品添加剂217
五、可延长贮藏保鲜期的转基因果蔬食品217
第五节生物工程技术在食品工业中的应用217
一、利用基因工程、细胞工程技术改良食品资源218
二、利用现代微生物发酵工程技术改造传统的食品加工工艺218
三、酶工程食品工业中的应用219
第十章生物工程在医药方面的应用221
**节生物技术药物221
一、生物技术药物的概念221
二、生物技术药物的种类223
三、生物技术药物的发展趋势227
第二节人类基因组计划228
一、人类基因组计划的内容228
二、人类基因组计划的研究结果230
三、人类基因组计划的意义231
四、后人类基因组学的研究232
第三节基因诊断与基因治疗233
一、基因诊断233
二、基因治疗239
第十一章生物工程在环保和能源开发方面的应用243
**节污水的生物净化243
一、污水好氧生物处理工程技术243
二、污水厌氧生物处理工程技术245
第二节废气及大气污染的生物治理246
一、生物净化有机废气的基本原理246
二、生物过滤法247
三、生物吸收法248
四、生物滴滤法248
第三节固体废物的生物降解249
一、固体废弃物生物降解的基本原理249
二、好氧生物降解制堆肥250
三、厌氧发酵制沼气251
第四节环境污染的生物修复251
一、生物修复的概念及其原理252
二、生物修复的基本原理252
三、原位生物修复254
四、异位生物修复255
第五节生物工程在能源开发中的应用255
一、利用微生物开采石油255
二、燃料酒精256
三、植物石油256
四、生物柴油256
五、氢能257
第十二章生物安全性与基因武器258
**节转基因技术对生态环境的潜在威胁258
一、转基因植物本身可能演变为农田杂草植物258
二、转基因植物可能通过基因漂流影响其他物种259
三、转基因植物可能对非目标生物造成危害260
四、转基因植物可能增加目标害虫的抗性261
五、重组基因片段的实验室安全问题261
第二节转基因食品对人体健康的影响262
一、外源基因的转移问题262
二、潜在的致敏性264
三、直接或潜在的毒性隐患265
四、可能改变食物原有的营养成分266
第三节转基因食品食用安全性评价266
一、转基因食品食用安全性评价的原则267
二、转基因食品食用安全性评价的内容269
第四节国外对转基因农产品的安全管理体系271
一、美国对转基因农产品的安全管理体系271
二、欧盟对转基因农产品的安全管理体系273
三、日本对转基因农产品的安全管理体系274
四、其他发达国家对转基因农产品的安全管理275
五、主要发展中国家对转基因农产品的安全管理276
第五节中国对转基因农产品的安全管理体系279
一、转基因生物安全监管法律体系形成279
二、转基因生物安全的管理机构280
三、转基因食品安全的主要管理制度280
四、转基因食品的安全分析和监管体系281
第六节基因武器282
一、生物武器的发展历史282
二、基因武器主要种类283
三、基因武器的特点285
四、基因武器的遏制及防范对策286
第十三章生物工程与社会伦理288
**节人类胚胎干细胞研究中的生命伦理288
一、胚胎干细胞的不同来源及其伦理288
二、生殖性克隆的伦理289
三、治疗性克隆的伦理290
第二节人类基因组研究引发的社会伦理291
一、对基因隐私权的侵犯291
二、产生基因歧视问题292
三、基因治疗带来的伦理疑虑292
四、基因增强的危害性问题293
第三节现代生物技术研究应遵循的伦理原则294
一、尊重原则294
二、不伤害原则295
三、公正原则和平等互利原则295
四、可持续发展原则296
五、责任原则296
第十四章生物工程的知识产权保护298
**节生物工程知识产权的类型298
一、专利权的保护298
二、植物新品种的保护299
三、其他形式的保护300
第二节基因的专利保护302
一、基因是属于发现还是发明302
二、基因专利的保护范围303
第三节转基因生物的专利保护304
一、转基因植物专利保护304
二、转基因动物专利保护305
三、转基因微生物的专利保护306
参考文献308