生物技術概論（第五版）

目錄
第五版前言
第四版前言
第一章 生物技術總論 001
1.1 生物技術的含義 001
1.1.1 生物技術的定義 001
1.1.2 生物技術的種類及其相互關系 002
1.1.3 生物技術涉及的學科 003
1.2 生物技術發(fā)展簡史 005
1.2.1 傳統(tǒng)生物技術的產(chǎn)生 005
1.2.2 現(xiàn)代生物技術的發(fā)展 006
1.3 生物技術對經(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路線 017
2.2 DNA重組 017
2.2.1 DNA的一般性質 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導入受體細胞 035
2.5.1 受體細胞 035
2.5.2 重組 DNA分子導入受體細胞 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 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多功能干細胞 063
3.2.6 免疫細胞工程——CAR-T技術 064
3.2.7 動物細胞制藥工程 067
3.3 基因組編輯技術 070
3.3.1 CRISPR/Cas系統(tǒng)的研究歷史 070
3.3.2 CRISPR/Cas系統(tǒng)的結構與分類 071
3.3.3 CRISPR/Cas9系統(tǒng)的原理 071
3.3.4 CRISPR/Cas9技術的爭議 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)酵技術的特點 078
4.1.3 發(fā)酵技術的應用 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 蛋白質工程與酶工程 100
5.1 蛋白質工程與酶工程概況 100
5.1.1 蛋白質和酶 100
5.1.2 蛋白質工程與酶工程的定義 100
5.2 蛋白質（酶）的生產(chǎn) 101
5.2.1 微生物發(fā)酵生產(chǎn)蛋白質（酶） 101
5.2.2 動植物細胞培養(yǎng)生產(chǎn)蛋白質 104
5.3 蛋白質（酶）的分離純化 105
5.3.1 蛋白質（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（酶）制劑的保存 109
5.4 蛋白質（酶）分子的修飾與改造 110
5.4.1 化學修飾 110
5.4.2 基因工程技術的定點突變 112
5.4.3 蛋白質分子設計 113
5.4.4 蛋白質（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 固定化酶的技術指標 120
5.7 酶反應器 120
5.7.1 酶反應器的基本類型 121
5.7.2 酶反應器的設計原則 123
5.7.3 酶反應器的性能評價 123
5.7.4 酶反應器的操作 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 生物技術與農(nóng)業(yè) 130
6.1 生物技術與種植業(yè) 130
6.1.1 生物技術改良作物的抗逆性 131
6.1.2 生物技術改良作物的性狀與品質 135
6.1.3 分子標記技術在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用 136
6.1.4 植物生物反應器 137
6.1.5 植物細胞工程的應用 138
6.1.6 生物農(nóng)藥 139
6.2 生物技術與養(yǎng)殖業(yè) 140
6.2.1 動物分子育種技術 140
6.2.2 動物繁殖新技術 146
6.2.3 生物技術在飼料工業(yè)上的應用 150
6.2.4 畜禽基因工程疫苗 151
6.2.5 動物生物反應器 152
6.2.6 核移植技術及其在養(yǎng)殖業(yè)中的應用 153
第七章 生物技術與食品 158
7.1 生物技術與食品生產(chǎn) 158
7.1.1 超級稻、單細胞蛋白、人造肉與轉基因食品 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 生物技術與食品加工 168
7.2.1 酶與食品加工 168
7.2.2 生物技術與農(nóng)副產(chǎn)品深加工及綜合利用 168
7.2.3 生物技術與食品包裝 169
7.3 生物技術與食品檢測 170
7.3.1 免疫學技術的應用 170
7.3.2 分子生物學技術的應用 171
7.3.3 生物傳感器技術的應用 172
7.3.4 轉基因食品的檢測 173
7.4 生物技術與未來食品工業(yè) 174
第八章 生物技術與人類健康 177
8.1 生物技術與疫苗 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 生物技術與疾病診斷 190
8.2.1 ELISA技術與單克隆抗體 190
8.2.2 DNA診斷技術 193
8.3 生物技術與生物制藥 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 209
8.5 基因組學與人類健康 210
8.5.1 基因組學的發(fā)展史 210
8.5.2 測序技術的突破 211
8.5.3 基因組學在臨床中的應用 212
8.5.4 基因資源的保護 214
8.5.5 我國對基因組學研究的貢獻 215
第九章 生物技術與能源 219
9.1 微生物技術與石油開采 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 248
10.4.1 概述 248
10.4.2 生物修復的方法 249
10.4.3 生物修復技術的應用 250
10.5 環(huán)境污染監(jiān)測與評價的生物技術 254
10.5.1 指示生物 254
10.5.2 核酸探針和 PCR技術 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 生物基因專利審查的標準 263
11.1.5 基因專利授權范圍 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 我國關于保護商業(yè)秘密的相關法律規(guī)定 271
11.3 生物技術發(fā)明的其他保護形式 272
11.4 生物技術專利保護的負面影響 273
第十二章 生物技術安全性及其應對措施 276
12.1 轉基因生物的安全性 276
12.1.1 轉基因微生物 276
12.1.2 轉基因作物及食品 279
12.1.3 轉基因動物 289
12.2 動物克隆 291
12.2.1 動物克隆技術與動物克隆的熱潮 291
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