基因工程（簡體書）

《基因工程》為國家精品課程教材，主要介紹了基因工程的基本概念、基本原理、常用基因工程操作技術以及基因工程與功能基因組學相結合的技術應用進展。主要內容包括三大塊：一是基因工程的基本原理與基本技術，包括工具酶和克隆載體、表達載體及常用的基因表達系統，目的基因獲取、制備、擴增、導入與鑑定的各種方法；二是基因工程在功能基因組學研究中的應用，包括基因表達譜的研究技術、全基因組化學誘變和轉座子飽和誘變的技術、基因敲除與基因敲減的技術、GAL4/UAS過表達系統、酵母雙雜交及免疫共沉淀等蛋白質相互作用研究的技術等；三是基因工程在工農業生產中的應用，包括轉基因植物、轉基因動物的制備與應用，基因治療的原理與策略以及基因工程藥物的研制與現狀等。
本教材是專門針對國內生物及其相關專業本科生的就業和進一步考研、深造需要而編寫的，適合普通高等院校及科研院所的本科生、研究生及專業課教師使用，也可作為相關領域科研人員的參考書。

第1章 基因工程概述1
1.1 基因工程的概念與基本流程1
1.1.1 基因工程的概念1
1.1.2 基因工程的基本流程1
1.2 基因工程的發展簡史3
1.2.1 基因工程誕生的背景3
1.2.2 基因工程的誕生4
1.2.3 基因工程的發展4
1.3 基因工程的研究意義和應用5
1.3.1 基因工程在功能基因組學研究中的應用5
1.3.2 基因工程在工業領域的應用6
1.3.3 基因工程在農業領域的應用7
1.3.4 基因工程在醫藥領域的應用9
1.4 趣味討論：基因工程與克隆人的爭論10
本章小結13
復習題13

第2章 基因工程的工具酶與載體14
2.1 工具酶14
2.1.1 限制性核酸內切酶14
2.1.2 DNA連接酶18
2.1.3 DNA聚合酶類21
2.1.4 堿性磷酸酶22
2.1.5 末端脫氧核苷酸轉移酶23
2.1.6 其他工具酶23
2.2 克隆載體24
2.2.1 質粒載體24
2.2.2 噬菌體載體29
2.2.3 黏粒載體32
2.2.4 人工微小染色體33
2.3 表達載體34
2.3.1 原核表達載體34
2.3.2 真核表達載體43
2.4 實例分析：一個表達雙色熒光的轉基因斑馬魚載體的構建47
本章小結50
復習題50

第3章 目的基因的制備與鑑定52
3.1 從基因文庫獲取目的基因53
3.1.1 基因組文庫的構建與篩選53
3.1.2 cDNA基因文庫的構建與篩選56
3.2 從GENBANK基因組數據庫獲取目的基因65
3.2.1 基因組數據庫66
3.2.2 計算機克隆目的基因67
3.3 PCR獲取與擴增目的基因69
3.3.1 常規PCR70
3.3.2 反向PCR75
3.3.3 反轉錄PCR76
3.3.4 實時熒光定量PCR77
3.3.5 RACEPCR80
3.3.6 多重PCR81
3.3.7 原位PCR84
3.4 通過蛋白質工程改建目的基因85
3.4.1 蛋白質工程的概念85
3.4.2 蛋白質工程的定點突變技術86
3.4.3 蛋白質工程的定向進化技術88
3.5 目的基因的鑑定90
3.5.1 目的基因導入受體細胞的方法90
3.5.2 遺傳表型檢測法91
3.5.3 酶切電泳檢測法96
3.5.4 核酸分子雜交98
3.5.5 PCR擴增鑑定篩選105
3.5.6 DNA序列測定105
3.6 實例分析：一個人類新基因hhole的克隆與分析109
3.6.1 人類新基因hhole的克隆109
3.6.2 人類新基因hhole的生物信息學分析113
本章小結117
復習題117

第4章 基因工程在基因功能研究中的應用118
4.1 基因的表達譜研究技術118
4.1.1 胚胎原位雜交技術119
4.1.2 胚胎抗體染色技術123
4.1.3 基因芯片技術127
4.1.4 蛋白質組學技術131
4.2 基因的突變研究技術134
4.2.1 化學誘變134
4.2.2 轉座子全基因組誘變135
4.3 基因敲除與基因敲減技術138
4.3.1 基因敲除技術138
4.3.2 RNA干擾技術145
4.3.3 Morpholino干擾技術149
4.4 基因過表達與異位表達技術151
4.4.1 GAL4UAS系統的構建151
4.4.2 GAL4/UAS定時開啟系統152
4.5 基因的相互作用研究技術153
4.5.1 凝膠遷移率阻滯技術154
4.5.2 染色質免疫沉淀技術155
4.5.3 酵母雙雜交技術155
4.5.4 免疫共沉淀技術157
4.6 實例分析：HDAC1基因在小鼠心臟發育中的功能研究159
本章小結164
復習題165

第5章 轉基因植物166
5.1 植物的轉基因技術166
5.1.1 目的基因的克隆166
5.1.2 植物表達載體的選擇167
5.1.3 植物轉化受體系統167
5.1.4 外源基因導入植物的方法168
5.2 轉基因植物的篩選與檢測173
5.2.1 報告基因174
5.2.2 分子生物學檢測方法176
5.3 轉基因植物研究和生產現狀177
5.3.1 抗除草劑轉基因作物177
5.3.2 抗蟲轉基因作物178
5.3.3 提高作物產量和品質的轉基因作物180
5.3.4 其他轉基因作物181
5.3.5 植物生物反應器183
5.4 轉基因植物的安全性185
5.4.1 轉基因安全性的由來185
5.4.2 轉基因安全性的爭論186
本章小結190
復習題191

第6章 轉基因動物192
6.1 動物的轉基因技術193
6.1.1 顯微注射法193
6.1.2 逆轉錄病毒法199
6.1.3 胚胎干細胞法201
6.1.4 體細胞核移植法203
6.2 轉基因動物的篩選與檢測207
6.2.1 報告基因207
6.2.2 分子生物學檢測方法208
6.2.3 轉基因動物整體表型的觀察210
6.3 轉基因動物的現狀與應用210
6.3.1 轉基因動物的現狀210
6.3.2 轉基因動物在基因功能研究中的應用210
6.3.3 轉基因技術在動物育種中的應用211
6.3.4 轉基因動物在醫學研究中的應用212
6.3.5 動物生物反應器213
本章小結215
復習題215

第7章 基因治療217
7.1 基因治療的概念與策略217
7.1.1 基因治療的途徑與策略217
7.1.2 基因治療的基本程序218
7.1.3 基因治療的現狀與問題220
7.2 基因治療的載體222
7.2.1 逆轉錄病毒載體223
7.2.2 腺病毒載體225
7.2.3 腺伴隨病毒載體227
7.2.4 單純皰疹病毒載體228
7.2.5 非病毒載體229
7.3 重要疾病的基因治療230
7.3.1 遺傳病的基因治療230
7.3.2 腫瘤的基因治療235
7.3.3 艾滋病的基因治療242
本章小結246
復習題246

第8章 基因工程藥物247
8.1 基因工程藥物的發展概況247
8.1.1 基因工程藥物的發展簡史與現狀247
8.1.2 基因工程藥物的特點254
8.1.3 基因工程藥物的研發過程255
8.2 基因工程製藥的下游技術256
8.2.1 基因工程菌的規模化培養256
8.2.2 基因工程菌細胞的破碎258
8.2.3 基因重組蛋白的分離與純化259
8.3 幾種重要基因工程藥物的研發概況262
8.3.1 基因工程激素類藥物262
8.3.2 基因工程細胞因子類藥物265
8.3.3 基因工程抗體270
8.3.4 基因工程疫苗275
本章小結281
復習題281
參考文獻282