生物技术概论(第5版)

目录
第五版前言
第四版前言
**章 生物技术总论 001
1.1 生物技术的含义 001
1.1.1 生物技术的定义 001
1.1.2 生物技术的种类及其相互关系 002
1.1.3 生物技术涉及的学科 003
1.2 生物技术发展简史 005
1.2.1 传统生物技术的产生 005
1.2.2 现代生物技术的发展 006
1.3 生物技术对经济社会发展的影响 006
1.3.1 改善农业生产，避免食品短缺 006
1.3.2 提高生命质量，延长人类寿命 008
1.3.3 解决能源危机，治理环境污染 011
1.3.4 制造工业原料，生产贵重金属 012
1.3.5 生物技术的安全及其对社会伦理、道德、法律的影响 012
第二章 基因工程 015
2.1 基因工程概况 015
2.1.1 基因工程的含义 015
2.1.2 基因工程研究的理论依据 015
2.1.3 基因工程操作的基本技术路线 017
2.2 DNA重组 017
2.2.1 DNA的一般性质 017
2.2.2 获得需要的 DNA片段 020
2.2.3 DNA片段的连接重组 024
2.3 基因克隆载体 025
2.3.1 质粒载体 026
2.3.2 病毒（噬菌体）克隆载体 028
2.3.3 人工染色体载体 030
2.3.4 基因表达载体 031
2.4 目的基因 032
2.4.1 目的基因的来源 032
2.4.2 分离目的基因的途径 032
2.5 重组 DNA导入受体细胞 035
2.5.1 受体细胞 035
2.5.2 重组 DNA分子导入受体细胞 036
2.5.3 克隆子的筛选 038
2.5.4 重组子的鉴定 040
第三章 细胞工程 046
3.1 植物细胞工程 046
3.1.1 植物组织培养 046
3.1.2 植物细胞原生质体的制备与融合 049
3.1.3 单倍体育种 051
3.1.4 植物细胞代谢工程 052
3.2 动物细胞工程 055
3.2.1 细胞、组织培养 055
3.2.2 动物细胞融合 057
3.2.3 单克隆抗体与杂交瘤技术 058
3.2.4 哺乳动物体细胞克隆 060
3.2.5 细胞重新编程与诱导多功能干细胞 063
3.2.6 免疫细胞工程——CAR-T技术 064
3.2.7 动物细胞制药工程 067
3.3 基因组编辑技术 070
3.3.1 CRISPR/Cas系统的研究历史 070
3.3.2 CRISPR/Cas系统的结构与分类 071
3.3.3 CRISPR/Cas9系统的原理 071
3.3.4 CRISPR/Cas9技术的争议 073
第四章 发酵工程 076
4.1 发酵工程概况 076
4.1.1 发酵类型 076
4.1.2 发酵技术的特点 078
4.1.3 发酵技术的应用 078
4.2 微生物发酵过程 078
4.2.1 发酵工业中的常用微生物 079
4.2.2 发酵工业常用的培养基 081
4.2.3 发酵的一般过程 083
4.3 液体深层发酵 084
4.3.1 发酵的操作方式 084
4.3.2 发酵工艺控制 088
4.3.3 发酵设备 089
4.3.4 下游加工过程 091
4.4 固体发酵 093
4.5 典型产品的发酵生产 094
4.5.1 抗生素发酵生产 094
4.5.2 氨基酸发酵生产 096
4.5.3 维生素发酵生产 097
第五章 蛋白质工程与酶工程 100
5.1 蛋白质工程与酶工程概况 100
5.1.1 蛋白质和酶 100
5.1.2 蛋白质工程与酶工程的定义 100
5.2 蛋白质（酶）的生产 101
5.2.1 微生物发酵生产蛋白质（酶） 101
5.2.2 动植物细胞培养生产蛋白质 104
5.3 蛋白质（酶）的分离纯化 105
5.3.1 蛋白质（酶）制剂分离纯化的一般流程 105
5.3.2 沉淀分离法 106
5.3.3 离心分离法 107
5.3.4 过滤与膜分离 107
5.3.5 层析分离 107
5.3.6 蛋白质纯度鉴定 109
5.3.7 酶活力测定及纯化效果的评价 109
5.3.8 蛋白质（酶）制剂的保存 109
5.4 蛋白质（酶）分子的修饰与改造 110
5.4.1 化学修饰 110
5.4.2 基因工程技术的定点突变 112
5.4.3 蛋白质分子设计 113
5.4.4 蛋白质（酶）的定向进化 114
5.5 酶的人工模拟 115
5.5.1 环糊精模拟酶 116
5.5.2 分子印迹酶 116
5.5.3 抗体酶 117
5.5.4 纳米酶 117
5.6 酶的固定化 118
5.6.1 酶的固定化方法 118
5.6.2 固定化酶的技术指标 120
5.7 酶反应器 120
5.7.1 酶反应器的基本类型 121
5.7.2 酶反应器的设计原则 123
5.7.3 酶反应器的性能评价 123
5.7.4 酶反应器的操作 123
5.8 生物传感器 124
5.8.1 生物传感器的原理 125
5.8.2 生物传感器的分类 126
5.8.3 生物传感器的发展前景 127
第六章 生物技术与农业 130
6.1 生物技术与种植业 130
6.1.1 生物技术改良作物的抗逆性 131
6.1.2 生物技术改良作物的性状与品质 135
6.1.3 分子标记技术在农业生产中的应用 136
6.1.4 植物生物反应器 137
6.1.5 植物细胞工程的应用 138
6.1.6 生物农药 139
6.2 生物技术与养殖业 140
6.2.1 动物分子育种技术 140
6.2.2 动物繁殖新技术 146
6.2.3 生物技术在饲料工业上的应用 150
6.2.4 畜禽基因工程疫苗 151
6.2.5 动物生物反应器 152
6.2.6 核移植技术及其在养殖业中的应用 153
第七章 生物技术与食品 158
7.1 生物技术与食品生产 158
7.1.1 超级稻、单细胞蛋白、人造肉与转基因食品 158
7.1.2 食品和饮料的发酵生产 163
7.1.3 新型甜味剂 166
7.1.4 其他食品添加剂 166
7.2 生物技术与食品加工 168
7.2.1 酶与食品加工 168
7.2.2 生物技术与农副产品深加工及综合利用 168
7.2.3 生物技术与食品包装 169
7.3 生物技术与食品检测 170
7.3.1 免疫学技术的应用 170
7.3.2 分子生物学技术的应用 171
7.3.3 生物传感器技术的应用 172
7.3.4 转基因食品的检测 173
7.4 生物技术与未来食品工业 174
第八章 生物技术与人类健康 177
8.1 生物技术与疫苗 177
8.1.1 疫苗概况 177
8.1.2 免疫系统及疫苗的作用机理 180
8.1.3 病毒性疾病的疫苗 181
8.1.4 细菌性疾病的疫苗 187
8.1.5 寄生虫病的疫苗 189
8.1.6 治疗性疫苗 189
8.2 生物技术与疾病诊断 190
8.2.1 ELISA技术与单克隆抗体 190
8.2.2 DNA诊断技术 193
8.3 生物技术与生物制药 198
8.3.1 抗生素及其他天然药物 199
8.3.2 基因工程药物 200
8.3.3 治疗性抗体 202
8.4 生物技术与生物疗法 204
8.4.1 基因治疗 204
8.4.2 免疫疗法 207
8.4.3 干细胞技术 209
8.5 基因组学与人类健康 210
8.5.1 基因组学的发展史 210
8.5.2 测序技术的突破 211
8.5.3 基因组学在临床中的应用 212
8.5.4 基因资源的保护 214
8.5.5 我国对基因组学研究的贡献 215
第九章 生物技术与能源 219
9.1 微生物技术与石油开采 220
9.1.1 微生物勘探石油 220
9.1.2 微生物二次采油 220
9.1.3 微生物三次采油 222
9.2 未来石油的替代物——乙醇 223
9.2.1 生产乙醇燃料的意义及其生化机理 223
9.2.2 乙醇替代汽油的实例 223
9.2.3 纤维素发酵生产乙醇 224
9.2.4 乙醇代替石油所用的原材料和所面临的困难 225
9.3 植物“石油” 226
9.3.1 产“石油”的树 226
9.3.2 油料植物 227
9.3.3 藻类产油 228
9.4 传统可再生能源——甲烷 229
9.5 未来的新能源 230
9.5.1 氢能 230
9.5.2 生物燃料电池 232
第十章 生物技术与环境 237
10.1 污水处理 237
10.1.1 稳定塘法 238
10.1.2 人工湿地处理系统法 238
10.1.3 污水处理土地系统法 239
10.1.4 活性污泥法 240
10.1.5 生物膜处理法 242
10.2 大气净化 243
10.2.1 生物净化塔 243
10.2.2 渗滤器 243
10.2.3 生物滤池 244
10.3 固体废弃物的生物处理 245
10.3.1 固体垃圾的生物处理 245
10.3.2 生产废弃物矿渣的生物淋溶处理 247
10.4 污染环境的生物修复 248
10.4.1 概述 248
10.4.2 生物修复的方法 249
10.4.3 生物修复技术的应用 250
10.5 环境污染监测与评价的生物技术 254
10.5.1 指示生物 254
10.5.2 核酸探针和 PCR技术 255
10.5.3 生物芯片 256
10.5.4 生物传感器及其他 256
第十一章 对生物技术发明创新的保护 260
11.1 专利保护 260
11.1.1 专利的特征 260
11.1.2 授予专利权的条件 261
11.1.3 生物基因可专利性的争论 262
11.1.4 生物基因专利审查的标准 263
11.1.5 基因专利授权范围 265
11.1.6 人类基因的可专利性 267
11.1.7 专利保护方法的缺陷 269
11.2 商业秘密保护 269
11.2.1 商业秘密的要件 269
11.2.2 商业秘密形式的优势与缺陷 270
11.2.3 我国关于保护商业秘密的相关法律规定 271
11.3 生物技术发明的其他保护形式 272
11.4 生物技术专利保护的负面影响 273
第十二章 生物技术安全性及其应对措施 276
12.1 转基因生物的安全性 276
12.1.1 转基因微生物 276
12.1.2 转基因作物及食品 279
12.1.3 转基因动物 289
12.2 动物克隆 291
12.2.1 动物克隆技术与动物克隆的热潮 291
12.2.2 克隆人研究引起的恐慌 293
12.2.3 克隆人的挑战与机遇 293
12.2.4 治疗性克隆 294
12.2.5 干细胞研究 295
12.2.6 人造生命 300
12.2.7 人类基因组编辑 300
12.3 生物武器 302
12.3.1 生物武器的危害 302
12.3.2 国际社会对生物武器的管控措施 303