生物工程概论 第三版

**章 绪论 001～014
**节　生物工程的基本概念 001
一、生物工程的定义 001
二、生物工程的研究领域及其相互关系 002
三、现代生物工程涉及的学科 002
第二节　生物工程的发展简史 003
一、传统生物技术时期 003
二、近代生物工程的形成和发展时期 005
三、现代生物工程的形成和发展时期 006
第三节　现代生物工程的应用 007
一、提高生命质量，延长人类寿命 008
二、改善农业生产，解决食品短缺 009
三、解决能源危机，治理环境污染 010
四、制造工业原料，生产贵重金属 010
第四节　现代生物工程对社会发展的影响 011
一、转基因食品的安全性问题 011
二、转基因生物对环境的危害 011
三、人权的保护问题 012
四、生物工程引发的其他社会问题 013 第二章 细胞生物学基础 015～033
**节　细胞生物学发展简介 015
一、细胞的发现 015
二、细胞学说的创立 016
三、细胞生物学 016
第二节　细胞的基本特性 017
一、细胞的形态 017
二、细胞的基本功能 017
三、细胞结构上的相似性 018
第三节　细胞的类型、结构和功能 018
一、原核细胞 018
二、真核细胞 020
三、真核细胞与原核细胞的比较 022
四、病毒—非细胞的生命体 022
第四节　细胞的重要生命活动 024
一、细胞的繁殖 024
二、细胞分化 025
三、细胞的癌变和衰老 027
第五节　细胞的化学组成 029
一、水 029
二、无机盐 029
三、有机小分子 030
四、生物大分子 032 第三章 生物大分子的结构与功能 034～069
**节　生物功能大分子—蛋白质 034
一、氨基酸和肽 034
二、蛋白质的分子结构 037
三、蛋白质结构与功能的关系 040
四、蛋白质的结构测定 042
五、蛋白质的理化性质 042
六、蛋白质中的非氨基酸组分 044
七、蛋白质的分离和纯化 044
第二节　生物遗传大分子—核酸 046
一、核酸的化学组成及一级结构 046
二、DNA的空间结构与功能 048
三、RNA的结构与功能 054
四、基因和基因组结构 058
五、核酸的理化性质 061
第三节　糖类 063
一、单糖 063
二、寡糖 064
三、多糖 064
四、糖复合物 064
五、糖类的生物功能 064
第四节　脂类与生物膜 065
一、生物体内的脂类 065
二、生物膜的化学组成 066
三、生物膜的结构及功能 068 第四章 基因工程 070～114
**节　基因工程的基本原理 070
一、基因工程诞生的背景 070
二、基因工程的诞生及其意义 073
三、基因工程的基本概念及操作流程 074
第二节　重组DNA常用的工具酶 076
一、限制性内切核酸酶 076
二、DNA连接酶 079
三、DNA聚合酶 081
第三节　重组DNA常用载体 084
一、质粒载体 085
二、λ噬菌体 087
三、柯斯质粒载体 088
四、人工染色体载体 089
五、高等真核细胞的克隆载体 091
第四节　目的基因的获取及其与载体的连接 091
一、目的基因的获取途径 092
二、目的基因与载体的连接 097
第五节　重组DNA分子导入受体细胞 099
一、受体细胞的选择 099
二、重组DNA分子转化或转染导入微生物细胞 102
三、重组DNA分子导入植物细胞 102
四、重组DNA分子导入哺乳动物细胞 103
第六节　重组体的筛选和克隆基因的表达 104
一、重组体的筛选 104
二、克隆基因的表达 107
第七节　合成生物学 109
一、合成生物学的概念与发展 110
二、合成生物学的层次化结构设计 111
三、生物模块的标准化 112
四、合成生物学技术的应用 113 第五章 蛋白质工程 115～136
**节　蛋白质工程的基本概念 115
一、蛋白质工程产生的背景 116
二、蛋白质工程的基本流程 116
三、蛋白质工程的特征 117
四、蛋白质工程的研究内容 118
第二节　蛋白质的生物合成 119
一、蛋白质合成中三类RNA的作用 119
二、蛋白质的生物合成过程 123
三、新生肽链的折叠 124
第三节　蛋白质结构预测 126
一、预测蛋白质空间结构的意义 126
二、蛋白质序列分析及结构预测策略 127
三、蛋白质二级结构预测 128
四、蛋白质三级结构预测 130
第四节　蛋白质分子设计 132
一、蛋白质分子设计的基础 133
二、蛋白质分子设计的流程 134
三、蛋白质分子设计的类型 135 第六章 酶工程 137～160
**节　酶学基础 137
一、酶的一般概念 137
二、酶的分类与命名 138
三、酶催化反应作用的特点 139
第二节　酶的结构与功能的关系 140
一、酶的结构及其催化功能 140
二、酶的活性中心 141
三、酶的催化机理 141
四、影响酶催化反应速度的因素 143
第三节　化学酶工程 145
一、酶分子的化学修饰 145
二、固定化酶 148
三、细胞的固定化 151
第四节　生物酶工程 153
一、克隆酶 153
二、突变酶 154
三、从头设计酶 155
四、进化酶 156
五、杂合酶 158
六、核酶和脱氧核酶 159 第七章 细胞工程 161～204
**节　植物组织与细胞培养 161
一、植物组织培养 162
二、植物细胞培养 170
第二节　动物细胞与组织培养 177
一、动物细胞与组织培养的基本概念 177
二、动物细胞的体外培养生长特性 178
三、动物细胞培养的营养和环境条件 179
四、动物细胞培养技术 180
五、细胞培养物的保存和复苏 182
六、动物细胞的大规模培养 183
第三节　细胞工程的主要技术及其应用 184
一、细胞融合 184
二、染色体工程 189
三、动物体细胞核移植技术和克隆动物 192
四、胚胎工程 193
五、干细胞及组织工程 196 第八章 发酵工程 205～235
**节　发酵工程概述 205
一、发酵工程技术的发展历史 205
二、发酵和发酵工程的定义 206
三、发酵工程产品的类型 207
四、发酵工程的基本内容 208
第二节　发酵工业用菌种 208
一、工业上常见的微生物 208
二、菌种的选育 212
三、菌种的退化与复壮 216
四、菌种的保藏 218
第三节　发酵生产过程 220
一、培养基及其灭菌 221
二、种子扩大培养 222
三、发酵方式 223
四、发酵工艺控制 227
五、基因工程菌的发酵特性 229
六、发酵产物的分离提取 230
第四节　发酵设备 232
一、生化反应器的类型 232
二、机械搅拌式发酵罐 233
三、自吸式发酵罐 233
四、气升式发酵罐 234
五、塔式发酵罐 234
六、发酵与产物分离偶联 235 第九章 生物工程在农业和食品方面的应用 236～250
**节　利用转基因技术培育抗逆性农作物品种 236
一、抗除草剂作物 237
二、抗昆虫作物 237
三、抗病害作物 238
四、抗重金属镉的作物 239
第二节　利用转基因技术提高农作物产量和品质 239
一、提高农作物产量 239
二、提高大豆中蛋白质和氨基酸的含量 240
三、改变油料作物的油脂组成及含量 240
四、彩色棉花 241
五、其他超级农作物品种 241
第三节　应用转基因技术生产经济动物 242
一、应用转基因技术改善动物的生产性能 242
二、改变代谢途径提高经济动物的产量 243
三、利用胚胎技术加快家畜良种的繁殖 244
四、转入抗病毒基因提高动物抗病能力 244
第四节　转基因食品 245
一、已改良营养品质的植物转基因食品 245
二、高产优质的肉、奶和畜类动物转基因食品 246
三、富含功能性成分的转基因食品 246
四、色香味独特的转基因食品添加剂 247
五、可延长贮藏保鲜期的转基因果蔬食品 247
第五节　生物工程在食品工业中的应用 247
一、利用基因工程、细胞工程技术改良食品资源 248
二、利用现代发酵工程改造传统的食品加工工艺 248
三、酶工程技术在食品工业中的应用 249 第十章 生物工程在医药方面的应用 251～281
**节　生物技术药物 251
一、生物技术药物的概念 251
二、生物技术药物的种类 253
三、生物技术药物的发展趋势 257
第二节　疫苗 259
一、新型冠状病毒疫苗 259
二、治疗性肿瘤疫苗 262
三、结核疫苗 264
第三节　人类基因组计划 266
一、人类基因组计划的内容 266
二、人类基因组计划的研究结果 267
三、人类基因组计划的意义 268
四、后人类基因组学的研究 270
第四节　基因诊断与基因治疗 271
一、基因诊断 272
二、基因治疗 278 第十一章 生物工程在环境保护和能源开发方面的应用 282～299
**节　污水的生物净化 282
一、污水好氧生物处理技术 283
二、污水厌氧生物处理技术 284
第二节　废气及大气污染的生物治理 285
一、生物净化有机废气的基本原理 286
二、生物过滤法 287
三、生物吸收法 288
四、生物滴滤法 288
第三节　固体废弃物的生物降解 289
一、固体废弃物生物降解的基本原理 290
二、好氧生物降解制堆肥 290
三、厌氧发酵制沼气 291
第四节　环境污染的生物修复 292
一、生物修复的概念和分类 292
二、生物修复的基本原理 293
三、原位生物修复 295
四、异位生物修复 296
第五节　生物工程在能源开发中的应用 296
一、利用微生物开采石油 296
二、生物基燃料乙醇 297
三、植物石油 297
四、生物柴油 298
五、氢能 299 第十二章 生物工程与社会伦理 300～310
**节　人类胚胎干细胞研究中的生命伦理 300
一、胚胎干细胞的不同来源及其伦理 300
二、生殖性克隆的伦理 302
三、治疗性克隆的伦理 302
第二节　人类基因组研究引发的社会伦理 303
一、对基因隐私权的侵犯 303
二、产生基因歧视问题 304
三、基因治疗带来的伦理疑虑 305
四、基因增强的危害性问题 306
第三节　现代生物技术研究应遵循的伦理原则 307
一、尊重原则 307
二、不伤害原则 308
三、公正原则和平等互利原则 308
四、可持续发展原则 309
五、责任原则 309 第十三章 生物工程的知识产权保护 311～321
**节　生物工程知识产权的类型 311
一、专利权的保护 312
二、植物新品种的保护 312
三、其他形式的保护 313
第二节　基因的专利保护 315
一、基因是属于发现还是发明 316
二、基因专利的保护范围 317
第三节　转基因生物专利保护 318
一、转基因植物专利保护 318
二、转基因动物专利保护 319
三、转基因微生物专利保护 320 参考文献 322