現(xiàn)代應(yīng)用生物技術(shù)

"第一章 緒論1 第一節(jié) 現(xiàn)代應(yīng)用生物技術(shù)的產(chǎn)生1  一、傳統(tǒng)生物技術(shù)1  二、現(xiàn)代生物技術(shù)2 第二節(jié) 現(xiàn)代應(yīng)用生物技術(shù)的內(nèi)容2 第三節(jié) 全球應(yīng)用生物技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀4 第四節(jié) 中國應(yīng)用生物技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀8 第五節(jié) 現(xiàn)代應(yīng)用生物技術(shù)展望12 參考文獻(xiàn)13第二章 基因工程14 第一節(jié) 概述14  一、基因研究及其發(fā)展14  二、DNA分子的結(jié)構(gòu)和功能15  三、基因工程的誕生16  四、基因工程的步驟和內(nèi)容17  五、基因工程安全性問題18 第二節(jié) 各種工具酶18  一、工具酶與基因工程18  二、限制性核酸內(nèi)切酶19  三、連接酶21  四、基因工程中的修飾酶21 第三節(jié) 目的基因的獲得23  一、物理化學(xué)法23  二、鳥槍法24  三、化學(xué)法合成目的基因24  四、逆轉(zhuǎn)錄合成法25  五、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)25  六、基因組文庫的構(gòu)建26  七、cDNA文庫28 第四節(jié) 基因載體的選擇和構(gòu)建28  一、基因載體28  二、質(zhì)粒克隆載體29  三、病毒和噬菌體載體32  四、染色體定位整合克隆載體33  五、人工染色體克隆載體33 第五節(jié) 基因的體外重組和克隆34  一、基因重組34  二、基因重組對(duì)載體的要求34  三、目的基因與載體連接前的處理35  四、黏性末端DNA片段的連接36  五、平齊末端DNA片段的連接37 第六節(jié) 基因的轉(zhuǎn)移與重組體的檢測(cè)38  一、重組體向受體細(xì)胞的導(dǎo)入39  二、重組體克隆的篩選與鑒定40 第七節(jié) 原核生物中目的基因的表達(dá)42  一、大腸桿菌基因表達(dá)系統(tǒng)43  二、芽孢桿菌表達(dá)系統(tǒng)45  三、原核生物表達(dá)產(chǎn)物的分離純化46 第八節(jié) 真核生物細(xì)胞中目的基因的表達(dá)47  一、酵母表達(dá)系統(tǒng)47  二、哺乳動(dòng)物細(xì)胞基因表達(dá)系統(tǒng)48 參考文獻(xiàn)49第三章 蛋白質(zhì)工程50 第一節(jié) 概述50  一、蛋白質(zhì)工程的主要內(nèi)容和目的50  二、蛋白質(zhì)工程發(fā)展的基礎(chǔ)51  三、蛋白質(zhì)工程研究手段65 第二節(jié) 定點(diǎn)誘變?cè)诘鞍踪|(zhì)工程中的應(yīng)用71  一、寡聚核苷酸介導(dǎo)的定點(diǎn)誘變71  二、盒式誘變法74  三、PCR誘變74 第三節(jié) 蛋白質(zhì)改造的其他方法75  一、蛋白質(zhì)修飾75  二、蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)78 第四節(jié) 蛋白質(zhì)工程進(jìn)展81  一、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)82  二、基于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的藥物分子設(shè)計(jì)84  三、蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用85 參考文獻(xiàn)87第四章 酶工程88 第一節(jié) 概述88  一、酶的研究及其發(fā)展88  二、酶工程簡(jiǎn)介89  三、國內(nèi)外酶制劑工業(yè)概況90 第二節(jié) 酶的生產(chǎn)92  一、微生物酶的發(fā)酵過程93  二、動(dòng)植物原料酶的生產(chǎn)和動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)酶96  三、固定化細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)酶97 第三節(jié) 酶的分離純化98  一、酶制劑的制備一般過程99  二、酶的純化與精制100  三、酶純度的鑒定技術(shù)104  四、酶的保存106 第四節(jié) 酶和細(xì)胞的固定化106  一、酶的固定化107  二、細(xì)胞的固定化111  三、評(píng)價(jià)固定化酶（細(xì)胞）的指標(biāo)112  四、固定化酶（細(xì)胞）的應(yīng)用112 第五節(jié) 酶反應(yīng)器115  一、酶反應(yīng)器的類型及特點(diǎn)115  二、酶反應(yīng)器的設(shè)計(jì)及選擇117 第六節(jié) 酶工程的其他一些研究領(lǐng)域118  一、酶的化學(xué)修飾118  二、非水相介質(zhì)中的酶催化反應(yīng)120  三、酶的人工模擬122  四、核酶和脫氧核酶125  五、酶定向進(jìn)化126 第七節(jié) 酶的應(yīng)用128  一、酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用128  二、酶在輕工業(yè)方面的應(yīng)用132  三、酶在醫(yī)藥方面的應(yīng)用134  四、酶在分析檢測(cè)方面的應(yīng)用136  五、酶在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用137 參考文獻(xiàn)138第五章 單克隆抗體和抗體工程139 第一節(jié) 抗體概述139  一、抗體的發(fā)展簡(jiǎn)介139  二、抗體的結(jié)構(gòu)與功能140 第二節(jié) 單克隆抗體的產(chǎn)生141  一、引言141  二、單克隆抗體的生產(chǎn)141 第三節(jié) 基因工程抗體145  一、鼠單克隆抗體的人源化145  二、單鏈抗體146  三、抗體融合蛋白146  四、噬菌體抗體149 第四節(jié) 抗體的應(yīng)用150  一、抗體在臨床疾病治療中的應(yīng)用150  二、抗體在疾病診斷中的應(yīng)用156 第五節(jié) 抗體的表達(dá)系統(tǒng)159  一、哺乳動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)159  二、大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)159  三、酵母表達(dá)系統(tǒng)160  四、昆蟲細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)160  五、動(dòng)植物表達(dá)系統(tǒng)160 參考文獻(xiàn)161第六章 現(xiàn)代分子診斷技術(shù)162 第一節(jié) 酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定163  一、酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定的原理163  二、酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定的試劑與材料163  三、常用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定診斷技術(shù)164  四、酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定最佳工作濃度的選定168  五、酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定的應(yīng)用169  六、酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定的局限性170 第二節(jié) DNA診斷技術(shù)171  一、核酸雜交171  二、瘧疾的分子診斷184  三、細(xì)菌性傳染病及病毒性疾病的分子診斷技術(shù)184 第三節(jié) 遺傳疾病的分子診斷187  一、遺傳疾病的檢測(cè)系統(tǒng)187  二、遺傳疾病的基因診斷選擇191  三、PCR技術(shù)在遺傳病診斷中的應(yīng)用193 第四節(jié) 癌癥的分子診斷技術(shù)194  一、癌基因與抑癌基因195  二、腫瘤發(fā)生中的基因變化197  三、原癌基因與抑癌基因的檢測(cè)與評(píng)價(jià)199 第五節(jié) 環(huán)境微生物的檢測(cè)201  一、PCR技術(shù)在環(huán)境微生物檢測(cè)中的應(yīng)用201 參考文獻(xiàn)204第七章 現(xiàn)代生物技術(shù)與疫苗206 第一節(jié) 概述206  一、疫苗的研究與發(fā)展206  二、疫苗的種類207  三、疫苗的應(yīng)用208 第二節(jié) 現(xiàn)代生物技術(shù)在疫苗學(xué)中的應(yīng)用211  一、分子生物學(xué)與疫苗學(xué)211  二、疫苗研究的技術(shù)214 第三節(jié) 基因工程疫苗217  一、簡(jiǎn)述217  二、基因工程疫苗的免疫學(xué)基礎(chǔ)217  三、基因工程疫苗的反應(yīng)原性和免疫原性218  四、基因工程疫苗研究的進(jìn)展218  五、乙肝基因工程亞單位疫苗的產(chǎn)生219  六、基因工程疫苗的應(yīng)用前景220 第四節(jié) 核酸疫苗220  一、核酸疫苗的理論基礎(chǔ)220  二、核酸疫苗的作用機(jī)理222  三、核酸疫苗的構(gòu)建方法222  四、DNA疫苗免疫接種的方法及途徑225  五、DNA疫苗的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)226 第五節(jié) 活體重組疫苗及其載體227  一、活體重組疫苗227  二、活體疫苗載體228  三、門哥病毒載體230  四、金絲雀痘病毒載體230  五、仙臺(tái)病毒疫苗載體231  六、麻疹病毒疫苗載體231  七、沙門菌屬疫苗載體231 第六節(jié) 細(xì)菌性疫苗及其他疫苗232  一、抗細(xì)菌疫苗232  二、抗獨(dú)特型抗體疫苗233  三、惡性瘧原蟲疫苗233  四、避孕疫苗234 第七節(jié) 腫瘤疫苗235  一、腫瘤細(xì)胞疫苗235  二、胚胎抗原疫苗236  三、病毒疫苗236  四、癌癥疫苗236  五、合成多肽腫瘤疫苗237  六、抗獨(dú)特型疫苗237  七、用腫瘤細(xì)胞沖擊APC制備腫瘤疫苗238  八、以雙特異（功能）抗體修飾腫瘤細(xì)胞制備腫瘤疫苗238 第八節(jié) 艾滋病疫苗238  一、艾滋病病毒結(jié)構(gòu)與感染特性239  二、HIV基因組及編碼蛋白239  三、艾滋病病毒侵入人體后的基因表達(dá)240  四、實(shí)驗(yàn)性艾滋病疫苗的動(dòng)物模型240  五、艾滋病疫苗的研究現(xiàn)狀241 第九節(jié) 自身免疫性疾病的疫苗242 第十節(jié) 治療性疫苗244  一、病毒性感染疾病的治療疫苗244  二、心血管疾病的治療疫苗244  三、細(xì)菌造成的血液感染的治療疫苗245  四、其他應(yīng)用245  五、附錄：免疫發(fā)展的里程碑245 參考文獻(xiàn)246第八章 生物技術(shù)與制藥248 第一節(jié) 天然藥物制藥248  一、植物來源的藥物248  二、動(dòng)物來源的藥物252  三、人體來源的藥物255  四、天然海洋藥物256  五、微生物及礦物質(zhì)類藥物258 第二節(jié) 基因工程藥物258  一、概述258  二、基因工程藥物分類259  三、基因工程藥物的生產(chǎn)260  四、基因工程藥物制備實(shí)例263 參考文獻(xiàn)265第九章 基因治療267 第一節(jié) 概述267  一、基因治療的研究及其發(fā)展267  二、基因治療的現(xiàn)狀268 第二節(jié) 基因轉(zhuǎn)移載體270  一、簡(jiǎn)述270  二、逆轉(zhuǎn)錄病毒載體271  三、腺病毒載體271  四、腺相關(guān)病毒載體272  五、單純皰疹病毒載體272  六、痘苗病毒載體273  七、非病毒載體274 第三節(jié) 基因治療的方式276  一、基因治療的策略276  二、基因治療中基因轉(zhuǎn)移的途徑和方法277  三、基因治療的靶組織278 第四節(jié) 常見疾病的基因治療278  一、血液循環(huán)疾病的基因治療278  二、心血管病的基因治療279  三、腫瘤的基因治療281  四、自殺基因治療283  五、HIV感染的基因治療285  六、其他疾病的基因治療286  七、基因治療前景288 參考文獻(xiàn)288第十章 現(xiàn)代發(fā)酵工程289 第一節(jié) 概述289  一、發(fā)酵工業(yè)發(fā)展簡(jiǎn)史289  二、發(fā)酵工業(yè)的特征292  三、發(fā)酵工業(yè)的應(yīng)用范疇293  四、現(xiàn)代發(fā)酵工程的意義和展望296 第二節(jié) 微生物發(fā)酵296  一、菌種及工業(yè)生產(chǎn)常用微生物296  二、培養(yǎng)基299  三、滅菌304  四、發(fā)酵的一般過程306 第三節(jié) 菌種的選育及保藏308  一、自然選育308  二、誘變育種309  三、雜交育種314  四、代謝控制育種318  五、基因工程育種319  六、微生物菌種的保藏與復(fù)壯321 第四節(jié) 微生物代謝與調(diào)控324  一、微生物的代謝324  二、微生物初級(jí)代謝的調(diào)節(jié)控制325  三、微生物次級(jí)代謝的調(diào)節(jié)控制327 第五節(jié) 發(fā)酵過程控制331  一、發(fā)酵過程的主要控制參數(shù)331  二、發(fā)酵過程中的代謝變化333  三、基質(zhì)的影響及補(bǔ)料的控制334  四、溫度的影響及其控制337  五、pH的影響及其控制339  六、溶解氧的影響及其控制340  七、CO2的影響及其控制342  八、泡沫的影響及其控制344  九、發(fā)酵終點(diǎn)的確定346  十、發(fā)酵染菌的防治及處理346  十一、基因工程菌發(fā)酵的控制350 第六節(jié) 發(fā)酵產(chǎn)品的提取和精制353  一、發(fā)酵液的預(yù)處理和過濾354  二、發(fā)酵產(chǎn)品的提取355  三、發(fā)酵產(chǎn)品的精制357 參考文獻(xiàn)360第十一章 生物技術(shù)與食品362 第一節(jié) 生物技術(shù)與食品加工362  一、生物技術(shù)與蛋白類食品362  二、生物技術(shù)與釀造類食品365  三、生物技術(shù)與飲料工業(yè)368  四、食品添加劑372  五、功能性食品374 第二節(jié) 生物技術(shù)與食品檢測(cè)376  一、免疫學(xué)技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用376  二、分子生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用378 第三節(jié) 轉(zhuǎn)基因食品378  一、轉(zhuǎn)基因食品概述378  二、轉(zhuǎn)基因食品的檢測(cè)380  三、轉(zhuǎn)基因食品的安全性及其展望382 參考文獻(xiàn)383第十二章 現(xiàn)代生物技術(shù)與能源開發(fā)384 第一節(jié) 微生物冶金384  一、微生物冶金的原理384  二、用于冶金工業(yè)的微生物385  三、細(xì)菌浸出的工業(yè)化方法387  四、微生物冶金技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用388  五、微生物冶金的前景389 第二節(jié) 燃料乙醇390  一、采用燃料乙醇的意義390  二、燃料乙醇的生產(chǎn)391  三、乙醇汽油的調(diào)和方法392  四、燃料乙醇的發(fā)展?fàn)顩r393 第三節(jié) 沼氣發(fā)酵394  一、發(fā)展沼氣的意義394  二、沼氣發(fā)酵395 參考文獻(xiàn)398第十三章 現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境保護(hù)400 第一節(jié) 污水的微生物凈化400  一、廢水生物處理概述400  二、好氧生物處理技術(shù)404  三、厭氧生物處理工藝408 第二節(jié) 大氣凈化生物技術(shù)410  一、生物處理廢氣的原理411  二、廢氣生物處理的工藝411  三、二氧化碳的生物處理413  四、廢氣生物處理的現(xiàn)狀與展望415 第三節(jié) 固體垃圾的處理416  一、堆肥法416  二、填埋技術(shù)418 第四節(jié) 生物修復(fù)技術(shù)418  一、生物修復(fù)的基本原理和主要方法418  二、土壤污染的生物恢復(fù)技術(shù)420  三、地下水污染的生物修復(fù)技術(shù)423 第五節(jié) 基因工程與污染治理424  一、降解鹵代芳烴的基因工程菌425  二、降解除草劑的基因工程菌425  三、防治殺蟲劑的基因工程菌425  四、石油降解功能菌425 第六節(jié) 環(huán)境污染監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)的生物技術(shù)426  一、環(huán)境污染的生物監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)426  二、核酸探針在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用430  三、PCR技術(shù)431  四、生物傳感器431 參考文獻(xiàn)435第十四章 農(nóng)業(yè)生物技術(shù)及其應(yīng)用436 第一節(jié) 植物細(xì)胞工程436  一、植物組織培養(yǎng)436  二、植物原生質(zhì)體培養(yǎng)和體細(xì)胞雜交技術(shù)443 第二節(jié) 植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)及應(yīng)用446  一、植物基因轉(zhuǎn)化技術(shù)447  二、轉(zhuǎn)基因植物的應(yīng)用研究450 第三節(jié) 動(dòng)物克隆技術(shù)458  一、動(dòng)物克隆的概念及意義458  二、動(dòng)物胚胎分割技術(shù)460  三、動(dòng)物胚胎細(xì)胞核移植技術(shù)461  四、動(dòng)物分化體細(xì)胞核移植463  五、動(dòng)物克隆主要技術(shù)操作舉例463  六、動(dòng)物克隆技術(shù)的發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化464  七、克隆技術(shù)存在的問題466 第四節(jié) 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物研究466  一、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物研究概述466  二、動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)468  三、轉(zhuǎn)基因家畜、魚和家禽471  四、動(dòng)物轉(zhuǎn)基因面臨的問題和展望474 參考文獻(xiàn)474第十五章 生物農(nóng)藥476 第一節(jié) 概述476  一、生物農(nóng)藥的分類476  二、生物農(nóng)藥的成分來源、作用機(jī)制和作用對(duì)象477 第二節(jié) 生物農(nóng)藥的毒力和藥效482  一、毒力和藥效的概念483  二、毒力的表示及分析483  三、藥效的表示及分析485 第三節(jié) 生物農(nóng)藥的開發(fā)生產(chǎn)和使用488  一、細(xì)菌殺蟲劑的開發(fā)與生產(chǎn)488  二、真菌殺蟲劑的開發(fā)與生產(chǎn)490  三、病毒殺蟲劑的開發(fā)與生產(chǎn)493  四、線蟲和原生動(dòng)物殺蟲劑的開發(fā)與生產(chǎn)494  五、農(nóng)用抗生素的開發(fā)與生產(chǎn)495  六、微生物除草劑的開發(fā)與生產(chǎn)495  七、植物源生物化學(xué)農(nóng)藥的開發(fā)與生產(chǎn)496  八、生物農(nóng)藥的加工劑型和輔助劑496  九、生物農(nóng)藥的使用方法497 第四節(jié) 生物農(nóng)藥的質(zhì)量檢驗(yàn)498  一、白僵菌498  二、蘇云金桿菌499  三、昆蟲病毒殺蟲劑499  四、農(nóng)用抗生素500 第五節(jié) 生物農(nóng)藥發(fā)展與應(yīng)用展望501 參考文獻(xiàn)503第十六章 微生物肥料504 第一節(jié) 概述504  一、微生物肥料的含義和特點(diǎn)504  二、微生物肥料的主要類型505  三、微生物肥料的作用506 第二節(jié) 營養(yǎng)元素循環(huán)及其在植物中的作用508  一、氮循環(huán)508  二、磷循環(huán)511  三、鉀循環(huán)512  四、植物必需礦質(zhì)元素及其作用513  五、植物根系吸收礦質(zhì)元素的特點(diǎn)518 第三節(jié) 固氮菌肥料和根瘤菌肥料519  一、生物固氮519  二、固氮菌類肥料525  三、根瘤菌類肥料528 第四節(jié) 解磷微生物肥料和硅酸鹽細(xì)菌肥料530  一、解磷微生物肥料530  二、硅酸鹽細(xì)菌肥料531 第五節(jié) 根際促生細(xì)菌類微生物肥料532  一、根際促生細(xì)菌的種類532  二、根際促生細(xì)菌制劑的作用機(jī)理532  三、根際促生細(xì)菌制劑的歸屬問題533  四、根際促生細(xì)菌制劑的應(yīng)用現(xiàn)狀533  五、根際促生細(xì)菌制劑研究和應(yīng)用前景534 第六節(jié) 其他微生物肥料534  一、分解作物秸稈微生物肥料534  二、復(fù)合微生物肥料535