生物技術(shù)概論（第五版）

目錄
第五版前言
第四版前言
第一章 生物技術(shù)總論 001
1.1 生物技術(shù)的含義 001
1.1.1 生物技術(shù)的定義 001
1.1.2 生物技術(shù)的種類及其相互關(guān)系 002
1.1.3 生物技術(shù)涉及的學(xué)科 003
1.2 生物技術(shù)發(fā)展簡史 005
1.2.1 傳統(tǒng)生物技術(shù)的產(chǎn)生 005
1.2.2 現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展 006
1.3 生物技術(shù)對經(jīng)濟社會發(fā)展的影響 006
1.3.1 改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，避免食品短缺 006
1.3.2 提高生命質(zhì)量，延長人類壽命 008
1.3.3 解決能源危機，治理環(huán)境污染 011
1.3.4 制造工業(yè)原料，生產(chǎn)貴重金屬 012
1.3.5 生物技術(shù)的安全及其對社會倫理、道德、法律的影響 012
第二章 基因工程 015
2.1 基因工程概況 015
2.1.1 基因工程的含義 015
2.1.2 基因工程研究的理論依據(jù) 015
2.1.3 基因工程操作的基本技術(shù)路線 017
2.2 DNA重組 017
2.2.1 DNA的一般性質(zhì) 017
2.2.2 獲得需要的 DNA片段 020
2.2.3 DNA片段的連接重組 024
2.3 基因克隆載體 025
2.3.1 質(zhì)粒載體 026
2.3.2 病毒（噬菌體）克隆載體 028
2.3.3 人工染色體載體 030
2.3.4 基因表達載體 031
2.4 目的基因 032
2.4.1 目的基因的來源 032
2.4.2 分離目的基因的途徑 032
2.5 重組 DNA導(dǎo)入受體細胞 035
2.5.1 受體細胞 035
2.5.2 重組 DNA分子導(dǎo)入受體細胞 036
2.5.3 克隆子的篩選 038
2.5.4 重組子的鑒定 040
第三章 細胞工程 046
3.1 植物細胞工程 046
3.1.1 植物組織培養(yǎng) 046
3.1.2 植物細胞原生質(zhì)體的制備與融合 049
3.1.3 單倍體育種 051
3.1.4 植物細胞代謝工程 052
3.2 動物細胞工程 055
3.2.1 細胞、組織培養(yǎng) 055
3.2.2 動物細胞融合 057
3.2.3 單克隆抗體與雜交瘤技術(shù) 058
3.2.4 哺乳動物體細胞克隆 060
3.2.5 細胞重新編程與誘導(dǎo)多功能干細胞 063
3.2.6 免疫細胞工程——CAR-T技術(shù) 064
3.2.7 動物細胞制藥工程 067
3.3 基因組編輯技術(shù) 070
3.3.1 CRISPR/Cas系統(tǒng)的研究歷史 070
3.3.2 CRISPR/Cas系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與分類 071
3.3.3 CRISPR/Cas9系統(tǒng)的原理 071
3.3.4 CRISPR/Cas9技術(shù)的爭議 073
第四章 發(fā)酵工程 076
4.1 發(fā)酵工程概況 076
4.1.1 發(fā)酵類型 076
4.1.2 發(fā)酵技術(shù)的特點 078
4.1.3 發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用 078
4.2 微生物發(fā)酵過程 078
4.2.1 發(fā)酵工業(yè)中的常用微生物 079
4.2.2 發(fā)酵工業(yè)常用的培養(yǎng)基 081
4.2.3 發(fā)酵的一般過程 083
4.3 液體深層發(fā)酵 084
4.3.1 發(fā)酵的操作方式 084
4.3.2 發(fā)酵工藝控制 088
4.3.3 發(fā)酵設(shè)備 089
4.3.4 下游加工過程 091
4.4 固體發(fā)酵 093
4.5 典型產(chǎn)品的發(fā)酵生產(chǎn) 094
4.5.1 抗生素發(fā)酵生產(chǎn) 094
4.5.2 氨基酸發(fā)酵生產(chǎn) 096
4.5.3 維生素發(fā)酵生產(chǎn) 097
第五章 蛋白質(zhì)工程與酶工程 100
5.1 蛋白質(zhì)工程與酶工程概況 100
5.1.1 蛋白質(zhì)和酶 100
5.1.2 蛋白質(zhì)工程與酶工程的定義 100
5.2 蛋白質(zhì)（酶）的生產(chǎn) 101
5.2.1 微生物發(fā)酵生產(chǎn)蛋白質(zhì)（酶） 101
5.2.2 動植物細胞培養(yǎng)生產(chǎn)蛋白質(zhì) 104
5.3 蛋白質(zhì)（酶）的分離純化 105
5.3.1 蛋白質(zhì)（酶）制劑分離純化的一般流程 105
5.3.2 沉淀分離法 106
5.3.3 離心分離法 107
5.3.4 過濾與膜分離 107
5.3.5 層析分離 107
5.3.6 蛋白質(zhì)純度鑒定 109
5.3.7 酶活力測定及純化效果的評價 109
5.3.8 蛋白質(zhì)（酶）制劑的保存 109
5.4 蛋白質(zhì)（酶）分子的修飾與改造 110
5.4.1 化學(xué)修飾 110
5.4.2 基因工程技術(shù)的定點突變 112
5.4.3 蛋白質(zhì)分子設(shè)計 113
5.4.4 蛋白質(zhì)（酶）的定向進化 114
5.5 酶的人工模擬 115
5.5.1 環(huán)糊精模擬酶 116
5.5.2 分子印跡酶 116
5.5.3 抗體酶 117
5.5.4 納米酶 117
5.6 酶的固定化 118
5.6.1 酶的固定化方法 118
5.6.2 固定化酶的技術(shù)指標(biāo) 120
5.7 酶反應(yīng)器 120
5.7.1 酶反應(yīng)器的基本類型 121
5.7.2 酶反應(yīng)器的設(shè)計原則 123
5.7.3 酶反應(yīng)器的性能評價 123
5.7.4 酶反應(yīng)器的操作 123
5.8 生物傳感器 124
5.8.1 生物傳感器的原理 125
5.8.2 生物傳感器的分類 126
5.8.3 生物傳感器的發(fā)展前景 127
第六章 生物技術(shù)與農(nóng)業(yè) 130
6.1 生物技術(shù)與種植業(yè) 130
6.1.1 生物技術(shù)改良作物的抗逆性 131
6.1.2 生物技術(shù)改良作物的性狀與品質(zhì) 135
6.1.3 分子標(biāo)記技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 136
6.1.4 植物生物反應(yīng)器 137
6.1.5 植物細胞工程的應(yīng)用 138
6.1.6 生物農(nóng)藥 139
6.2 生物技術(shù)與養(yǎng)殖業(yè) 140
6.2.1 動物分子育種技術(shù) 140
6.2.2 動物繁殖新技術(shù) 146
6.2.3 生物技術(shù)在飼料工業(yè)上的應(yīng)用 150
6.2.4 畜禽基因工程疫苗 151
6.2.5 動物生物反應(yīng)器 152
6.2.6 核移植技術(shù)及其在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用 153
第七章 生物技術(shù)與食品 158
7.1 生物技術(shù)與食品生產(chǎn) 158
7.1.1 超級稻、單細胞蛋白、人造肉與轉(zhuǎn)基因食品 158
7.1.2 食品和飲料的發(fā)酵生產(chǎn) 163
7.1.3 新型甜味劑 166
7.1.4 其他食品添加劑 166
7.2 生物技術(shù)與食品加工 168
7.2.1 酶與食品加工 168
7.2.2 生物技術(shù)與農(nóng)副產(chǎn)品深加工及綜合利用 168
7.2.3 生物技術(shù)與食品包裝 169
7.3 生物技術(shù)與食品檢測 170
7.3.1 免疫學(xué)技術(shù)的應(yīng)用 170
7.3.2 分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用 171
7.3.3 生物傳感器技術(shù)的應(yīng)用 172
7.3.4 轉(zhuǎn)基因食品的檢測 173
7.4 生物技術(shù)與未來食品工業(yè) 174
第八章 生物技術(shù)與人類健康 177
8.1 生物技術(shù)與疫苗 177
8.1.1 疫苗概況 177
8.1.2 免疫系統(tǒng)及疫苗的作用機理 180
8.1.3 病毒性疾病的疫苗 181
8.1.4 細菌性疾病的疫苗 187
8.1.5 寄生蟲病的疫苗 189
8.1.6 治療性疫苗 189
8.2 生物技術(shù)與疾病診斷 190
8.2.1 ELISA技術(shù)與單克隆抗體 190
8.2.2 DNA診斷技術(shù) 193
8.3 生物技術(shù)與生物制藥 198
8.3.1 抗生素及其他天然藥物 199
8.3.2 基因工程藥物 200
8.3.3 治療性抗體 202
8.4 生物技術(shù)與生物療法 204
8.4.1 基因治療 204
8.4.2 免疫療法 207
8.4.3 干細胞技術(shù) 209
8.5 基因組學(xué)與人類健康 210
8.5.1 基因組學(xué)的發(fā)展史 210
8.5.2 測序技術(shù)的突破 211
8.5.3 基因組學(xué)在臨床中的應(yīng)用 212
8.5.4 基因資源的保護 214
8.5.5 我國對基因組學(xué)研究的貢獻 215
第九章 生物技術(shù)與能源 219
9.1 微生物技術(shù)與石油開采 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 未來石油的替代物——乙醇 223
9.2.1 生產(chǎn)乙醇燃料的意義及其生化機理 223
9.2.2 乙醇替代汽油的實例 223
9.2.3 纖維素發(fā)酵生產(chǎn)乙醇 224
9.2.4 乙醇代替石油所用的原材料和所面臨的困難 225
9.3 植物“石油” 226
9.3.1 產(chǎn)“石油”的樹 226
9.3.2 油料植物 227
9.3.3 藻類產(chǎn)油 228
9.4 傳統(tǒng)可再生能源——甲烷 229
9.5 未來的新能源 230
9.5.1 氫能 230
9.5.2 生物燃料電池 232
第十章 生物技術(shù)與環(huán)境 237
10.1 污水處理 237
10.1.1 穩(wěn)定塘法 238
10.1.2 人工濕地處理系統(tǒng)法 238
10.1.3 污水處理土地系統(tǒng)法 239
10.1.4 活性污泥法 240
10.1.5 生物膜處理法 242
10.2 大氣凈化 243
10.2.1 生物凈化塔 243
10.2.2 滲濾器 243
10.2.3 生物濾池 244
10.3 固體廢棄物的生物處理 245
10.3.1 固體垃圾的生物處理 245
10.3.2 生產(chǎn)廢棄物礦渣的生物淋溶處理 247
10.4 污染環(huán)境的生物修復(fù) 248
10.4.1 概述 248
10.4.2 生物修復(fù)的方法 249
10.4.3 生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用 250
10.5 環(huán)境污染監(jiān)測與評價的生物技術(shù) 254
10.5.1 指示生物 254
10.5.2 核酸探針和 PCR技術(shù) 255
10.5.3 生物芯片 256
10.5.4 生物傳感器及其他 256
第十一章 對生物技術(shù)發(fā)明創(chuàng)新的保護 260
11.1 專利保護 260
11.1.1 專利的特征 260
11.1.2 授予專利權(quán)的條件 261
11.1.3 生物基因可專利性的爭論 262
11.1.4 生物基因?qū)＠麑彶榈臉?biāo)準(zhǔn) 263
11.1.5 基因?qū)＠跈?quán)范圍 265
11.1.6 人類基因的可專利性 267
11.1.7 專利保護方法的缺陷 269
11.2 商業(yè)秘密保護 269
11.2.1 商業(yè)秘密的要件 269
11.2.2 商業(yè)秘密形式的優(yōu)勢與缺陷 270
11.2.3 我國關(guān)于保護商業(yè)秘密的相關(guān)法律規(guī)定 271
11.3 生物技術(shù)發(fā)明的其他保護形式 272
11.4 生物技術(shù)專利保護的負面影響 273
第十二章 生物技術(shù)安全性及其應(yīng)對措施 276
12.1 轉(zhuǎn)基因生物的安全性 276
12.1.1 轉(zhuǎn)基因微生物 276
12.1.2 轉(zhuǎn)基因作物及食品 279
12.1.3 轉(zhuǎn)基因動物 289
12.2 動物克隆 291
12.2.1 動物克隆技術(shù)與動物克隆的熱潮 291
12