現(xiàn)代應用生物技術

"第一章 緒論1 第一節(jié) 現(xiàn)代應用生物技術的產生1  一、傳統(tǒng)生物技術1  二、現(xiàn)代生物技術2 第二節(jié) 現(xiàn)代應用生物技術的內容2 第三節(jié) 全球應用生物技術的發(fā)展現(xiàn)狀4 第四節(jié) 中國應用生物技術的發(fā)展現(xiàn)狀8 第五節(jié) 現(xiàn)代應用生物技術展望12 參考文獻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分子的結構和功能15  三、基因工程的誕生16  四、基因工程的步驟和內容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、物理化學法23  二、鳥槍法24  三、化學法合成目的基因24  四、逆轉錄合成法25  五、聚合酶鏈式反應25  六、基因組文庫的構建26  七、cDNA文庫28 第四節(jié) 基因載體的選擇和構建28  一、基因載體28  二、質?？寺≥d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) 基因的轉移與重組體的檢測38  一、重組體向受體細胞的導入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42  一、大腸桿菌基因表達系統(tǒng)43  二、芽孢桿菌表達系統(tǒng)45  三、原核生物表達產物的分離純化46 第八節(jié) 真核生物細胞中目的基因的表達47  一、酵母表達系統(tǒng)47  二、哺乳動物細胞基因表達系統(tǒng)48 參考文獻49第三章 蛋白質工程50 第一節(jié) 概述50  一、蛋白質工程的主要內容和目的50  二、蛋白質工程發(fā)展的基礎51  三、蛋白質工程研究手段65 第二節(jié) 定點誘變在蛋白質工程中的應用71  一、寡聚核苷酸介導的定點誘變71  二、盒式誘變法74  三、PCR誘變74 第三節(jié) 蛋白質改造的其他方法75  一、蛋白質修飾75  二、蛋白質分子設計78 第四節(jié) 蛋白質工程進展81  一、蛋白質結構預測82  二、基于蛋白質結構的藥物分子設計84  三、蛋白質工程的應用85 參考文獻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、酶工程簡介89  三、國內外酶制劑工業(yè)概況90 第二節(jié) 酶的生產92  一、微生物酶的發(fā)酵過程93  二、動植物原料酶的生產和動植物細胞培養(yǎng)產酶96  三、固定化細胞發(fā)酵產酶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104  四、酶的保存106 第四節(jié) 酶和細胞的固定化106  一、酶的固定化107  二、細胞的固定化111  三、評價固定化酶（細胞）的指標112  四、固定化酶（細胞）的應用112 第五節(jié) 酶反應器115  一、酶反應器的類型及特點115  二、酶反應器的設計及選擇117 第六節(jié) 酶工程的其他一些研究領域118  一、酶的化學修飾118  二、非水相介質中的酶催化反應120  三、酶的人工模擬122  四、核酶和脫氧核酶125  五、酶定向進化126 第七節(jié) 酶的應用128  一、酶在食品工業(yè)中的應用128  二、酶在輕工業(yè)方面的應用132  三、酶在醫(yī)藥方面的應用134  四、酶在分析檢測方面的應用136  五、酶在環(huán)境保護方面的應用137 參考文獻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)展簡介139  二、抗體的結構與功能140 第二節(jié) 單克隆抗體的產生141  一、引言141  二、單克隆抗體的生產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) 抗體的應用150  一、抗體在臨床疾病治療中的應用150  二、抗體在疾病診斷中的應用156 第五節(jié) 抗體的表達系統(tǒng)159  一、哺乳動物細胞表達系統(tǒng)159  二、大腸桿菌表達系統(tǒng)159  三、酵母表達系統(tǒng)160  四、昆蟲細胞表達系統(tǒng)160  五、動植物表達系統(tǒng)160 參考文獻161第六章 現(xiàn)代分子診斷技術162 第一節(jié) 酶聯(lián)免疫吸附測定163  一、酶聯(lián)免疫吸附測定的原理163  二、酶聯(lián)免疫吸附測定的試劑與材料163  三、常用酶聯(lián)免疫吸附測定診斷技術164  四、酶聯(lián)免疫吸附測定最佳工作濃度的選定168  五、酶聯(lián)免疫吸附測定的應用169  六、酶聯(lián)免疫吸附測定的局限性170 第二節(jié) DNA診斷技術171  一、核酸雜交171  二、瘧疾的分子診斷184  三、細菌性傳染病及病毒性疾病的分子診斷技術184 第三節(jié) 遺傳疾病的分子診斷187  一、遺傳疾病的檢測系統(tǒng)187  二、遺傳疾病的基因診斷選擇191  三、PCR技術在遺傳病診斷中的應用193 第四節(jié) 癌癥的分子診斷技術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與評價199 第五節(jié) 環(huán)境微生物的檢測201  一、PCR技術在環(huán)境微生物檢測中的應用201 參考文獻204第七章 現(xiàn)代生物技術與疫苗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、疫苗的應用208 第二節(jié) 現(xiàn)代生物技術在疫苗學中的應用211  一、分子生物學與疫苗學211  二、疫苗研究的技術214 第三節(jié) 基因工程疫苗217  一、簡述217  二、基因工程疫苗的免疫學基礎217  三、基因工程疫苗的反應原性和免疫原性218  四、基因工程疫苗研究的進展218  五、乙肝基因工程亞單位疫苗的產生219  六、基因工程疫苗的應用前景220 第四節(jié) 核酸疫苗220  一、核酸疫苗的理論基礎220  二、核酸疫苗的作用機理222  三、核酸疫苗的構建方法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) 細菌性疫苗及其他疫苗232  一、抗細菌疫苗232  二、抗獨特型抗體疫苗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、抗獨特型疫苗237  七、用腫瘤細胞沖擊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、艾滋病病毒結構與感染特性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240  四、實驗性艾滋病疫苗的動物模型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、細菌造成的血液感染的治療疫苗245  四、其他應用245  五、附錄：免疫發(fā)展的里程碑245 參考文獻246第八章 生物技術與制藥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260  四、基因工程藥物制備實例263 參考文獻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) 基因轉移載體270  一、簡述270  二、逆轉錄病毒載體271  三、腺病毒載體271  四、腺相關病毒載體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)展簡史289  二、發(fā)酵工業(yè)的特征292  三、發(fā)酵工業(yè)的應用范疇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壯321 第四節(jié) 微生物代謝與調控324  一、微生物的代謝324  二、微生物初級代謝的調節(jié)控制325  三、微生物次級代謝的調節(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、基質的影響及補料的控制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)酵產品的提取和精制353  一、發(fā)酵液的預處理和過濾354  二、發(fā)酵產品的提取355  三、發(fā)酵產品的精制357 參考文獻360第十一章 生物技術與食品362 第一節(jié) 生物技術與食品加工362  一、生物技術與蛋白類食品362  二、生物技術與釀造類食品365  三、生物技術與飲料工業(yè)368  四、食品添加劑372  五、功能性食品374 第二節(jié) 生物技術與食品檢測376  一、免疫學技術在食品檢測中的應用376  二、分子生物學技術應用378 第三節(jié) 轉基因食品378  一、轉基因食品概述378  二、轉基因食品的檢測380  三、轉基因食品的安全性及其展望382 參考文獻383第十二章 現(xiàn)代生物技術與能源開發(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、細菌浸出的工業(yè)化方法387  四、微生物冶金技術的實際應用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391  三、乙醇汽油的調和方法392  四、燃料乙醇的發(fā)展狀況393 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398第十三章 現(xiàn)代生物技術與環(huán)境保護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404  三、厭氧生物處理工藝408 第二節(jié) 大氣凈化生物技術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418 第四節(jié) 生物修復技術418  一、生物修復的基本原理和主要方法418  二、土壤污染的生物恢復技術420  三、地下水污染的生物修復技術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)測與評價的生物技術426  一、環(huán)境污染的生物監(jiān)測與評價426  二、核酸探針在環(huán)境監(jiān)測中的應用430  三、PCR技術431  四、生物傳感器431 參考文獻435第十四章 農業(yè)生物技術及其應用436 第一節(jié) 植物細胞工程436  一、植物組織培養(yǎng)436  二、植物原生質體培養(yǎng)和體細胞雜交技術443 第二節(jié) 植物轉基因技術及應用446  一、植物基因轉化技術447  二、轉基因植物的應用研究450 第三節(jié) 動物克隆技術458  一、動物克隆的概念及意義458  二、動物胚胎分割技術460  三、動物胚胎細胞核移植技術461  四、動物分化體細胞核移植463  五、動物克隆主要技術操作舉例463  六、動物克隆技術的發(fā)展及產業(yè)化464  七、克隆技術存在的問題466 第四節(jié) 轉基因動物研究466  一、轉基因動物研究概述466  二、動物轉基因技術468  三、轉基因家畜、魚和家禽471  四、動物轉基因面臨的問題和展望474 參考文獻474第十五章 生物農藥476 第一節(jié) 概述476  一、生物農藥的分類476  二、生物農藥的成分來源、作用機制和作用對象477 第二節(jié) 生物農藥的毒力和藥效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) 生物農藥的開發(fā)生產和使用488  一、細菌殺蟲劑的開發(fā)與生產488  二、真菌殺蟲劑的開發(fā)與生產490  三、病毒殺蟲劑的開發(fā)與生產493  四、線蟲和原生動物殺蟲劑的開發(fā)與生產494  五、農用抗生素的開發(fā)與生產495  六、微生物除草劑的開發(fā)與生產495  七、植物源生物化學農藥的開發(fā)與生產496  八、生物農藥的加工劑型和輔助劑496  九、生物農藥的使用方法497 第四節(jié) 生物農藥的質量檢驗498  一、白僵菌498  二、蘇云金桿菌499  三、昆蟲病毒殺蟲劑499  四、農用抗生素500 第五節(jié) 生物農藥發(fā)展與應用展望501 參考文獻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、植物必需礦質元素及其作用513  五、植物根系吸收礦質元素的特點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菌肥料530  一、解磷微生物肥料530  二、硅酸鹽細菌肥料531 第五節(jié) 根際促生細菌類微生物肥料532  一、根際促生細菌的種類532  二、根際促生細菌制劑的作用機理532  三、根際促生細菌制劑的歸屬問題533  四、根際促生細菌制劑的應用現(xiàn)狀533  五、根際促生細菌制劑研究和應用前景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、復合微生物肥料535