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第一章　绪论1

第一节　生命科学是21世纪的带头学科1

一、生命科学的起源及发展2

二、生命科学的含义4

三、生命科学与现代生物工程技术的关系5

四、生命科学是21世纪的带头学科9

第二节　现代生物工程技术的内容和特点9

一、现代生物工程技术的主要内容10

二、现代生物工程技术的特点14

第三节　现代生物工程技术的发展及其对社会的影响15

一、现代生物工程技术的发展15

二、现代生物工程技术对当代社会的影响16

第四节　现代生物工程技术与可持续发展18

一、21世纪人类所面临的挑战18

二、现代生物工程技术与可持续发展19

一、蛋白质的种类与元素组成23

第一节　蛋白质与酶的结构和功能23

第二章　现代生物工程基础23

二、蛋白质与酶的空间结构与功能24

三、多肽蛋白药物研究进展29

第二节　核酸的结构和功能30

一、RNA的结构与功能31

二、DNA的结构与功能33

三、分子生物学中心法则38

第三节　多糖结构与功能40

一、淀粉结构与功能41

二、纤维素结构与功能42

三、果胶物质结构与功能43

四、几丁质结构与功能43

第三章　基因和基因组45

第一节　基因的概念及其本质45

一、基因的现代概念45

三、基因的表示符号47

四、碱基顺序与氨基酸顺序的关系47

二、基因的特点47

第二节　基因的分离与合成50

一、基因的分离50

二、基因的合成52

第三节　基因的表达与调控53

一、原核生物基因的表达与调控53

二、真核生物基因的表达与调控56

三、原核生物与真核生物基因表达的比较58

四、重组DNA的表达与调控58

第四节　基因突变68

一、基因突变的特点69

二、基因突变的类型70

三、基因突变的规律74

第五节　遗传与人类疾病76

一、遗传病及其诊断与治疗76

第六节　基因组81

一、基因组81

二、人类优生优育81

二、人类基因组计划82

三、后基因组计划87

四、生物信息学在人类基因组计划中的应用88

第四章　基因工程92

第一节　基因工程工具酶95

一、限制性内切核酸酶96

二、DNA连接酶101

三、DNA聚合酶102

四、其他酶类103

第二节　基因工程载体103

一、质粒克隆载体104

二、噬菌体载体108

三、柯斯质粒载体110

四、YAC载体110

第三节　目的基因111

一、物理法获得目的基因113

二、化学合成目的基因113

三、从基因文库中提取目的基因114

四、利用PCR法扩增目的基因117

第四节 目的基因与载体DNA的连接118

一、插入灭活法119

二、定向克隆法119

第五节　重组DNA分子导入受体细胞120

一、受体细胞121

二、重组DNA分子导入受体细胞122

第六节　重组体的筛选126

一、利用抗生素抗性基因筛选127

二、利用核酸杂交法筛选128

三、利用β-半乳糖苷酶显色反应筛选129

四、利用免疫检测法筛选130

第七节　现代基因工程的成就及其应用131

一、现代基因工程的成就131

二、现代基因工程的应用132

一、细胞的基本概念135

第一节　细胞基本概念及基本技术135

第五章　细胞与细胞工程135

二、细胞内酶活性的调节138

三、细胞培养技术139

四、细胞融合技术141

第二节　动、植物细胞的培养特征及营养需求142

一、动、植物细胞的培养特征142

二、动、植物细胞的营养需求143

第三节　植物细胞工程146

二、植物细胞培养的方法147

一、植物细胞培养的意义147

三、人工种子149

第四节　动物细胞工程152

一、动物细胞培养的意义152

二、动物细胞培养的方法154

三、动物细胞大规模培养技术的应用155

第五节 染色体工程157

一、植物染色体工程158

二、动物染色体工程159

第六节　干细胞研究160

一、干细胞技术160

二、胚胎干细胞和组织干细胞161

三、干细胞研究的进展163

第七节　胚胎工程与动物克隆技术164

一、胚胎工程165

二、动物克隆技术169

一、生物制药172

第八节　细胞工程的研究进展和前景展望172

二、干细胞的研究、生殖克隆和治疗克隆174

第六章　酶与酶工程176

第一节　酶与酶工程概述176

一、酶与酶工程的概念176

二、酶工程研究的内容177

三、酶的分类、命名与结构特点179

四、酶的活力与活力单位182

五、酶的来源与酶的生产方法184

一、酶生物合成的基本理论186

第二节　酶的发酵生产186

二、酶发酵生产188

三、酶生物合成的模式191

四、产酶细胞生长动力学193

五、酶合成的动力学194

六、提高酶产量的措施195

第三节　固定化细胞发酵产酶197

一、固定细胞的制备方法及性质197

二、固定化细胞发酵产酶的特点199

三、固定化细胞发酵产酶的工艺条件200

第四节　酶的应用与酶分子的修饰201

一、酶的应用201

二、酶分子的修饰202

第五节　酶工程研究进展203

一、人工合成酶和模拟酶204

二、核酸酶205

三、抗体酶205

第六节　蛋白质工程207

四、极端酶207

一、蛋白质分子设计与改造208

二、蛋白质组学的研究内容210

三、蛋白质组学研究在医学方面的应用211

四、蛋白质工程研究进展211

第七章　微生物与发酵工程214

第一节　发酵及发酵工程的概况214

一、发酵工程的发展简史214

二、发酵产品的类型216

三、一般发酵过程及其特点218

四、发酵工程的应用219

五、发酵工程的发展现状与前景221

第二节　微生物的基本知识223

一、微生物细胞的结构223

二、微生物对营养物质的吸收方式232

第三节　发酵过程控制234

一、发酵方法及发酵操作方式234

二、发酵过程的工艺控制237

一、厌氧发酵设备242

第四节　发酵生产设备242

二、好氧发酵设备246

第五节　下游加工技术249

一、下游加工技术概论249

二、发酵液的预处理251

三、发酵产品的分离提取方法253

第八章　现代生物工程技术与农业和轻化工业264

一、生物催化剂与化学工业265

第一节　现代生物工程技术与化学工业265

二、发酵法生产化工产品267

三、现代生物工程技术在化学工业中的应用前景272

第二节　现代生物工程技术与农业273

一、现代生物工程技术与种植业273

二、现代生物工程技术与养殖业276

第三节　现代生物工程技术与食品工业276

一、利用现代生物工程技术开发食品新资源277

二、利用现代生物工程技术改善和提高食品品质279

三、利用现代生物工程技术进行食品检测282

四、转基因食品285

第四节　现代生物工程技术与造纸工业287

一、利用基因重组技术改良造纸原料288

二、利用现代生物工程技术合成纤维素288

三、生物制浆289

四、生物漂白289

二、现代生物工程技术在纺织工业的应用291

一、现代生物工程技术在皮革工业的应用291

第五节　现代生物工程技术与皮革、纺织工业291

第九章　现代生物工程技术与现代生物材料293

第一节　概述293

一、生物材料及其发展293

二、生物材料应满足的条件294

三、生物材料的分类294

第二节　天然生物材料295

一、天然生物材料的结构特征295

一、无机生物材料296

二、天然生物材料的活性296

第三节　医用生物材料296

二、高分子生物材料298

三、药物控制释放材料302

第四节　组织工程材料303

一、表面工程304

二、生物材料的表面固定化方法307

三、生物材料表面拓扑结构化309

第五节　仿生智能材料312

一、人工细胞外基质313

二、工程化组织表型控制313

三、新一代组织工程材料316

四、人工细胞外基质智能化318

第六节　纳米生物材料320

一、纳米材料的基本特性320

二、纳米生物材料的基本性能要求321

三、纳米生物材料的制备及应用322

第十章　现代生物工程技术与生物医药323

第一节　现代生物工程技术在抗生素工业中的应用327

一、提高抗生素的产量327

二、改善抗生素组分328

三、改进抗生素生产工艺329

第二节　基因诊断和基因治疗329

一、基因诊断330

二、基因治疗332

一、核酸疫苗336

第三节　基因工程疫苗336

二、肿瘤疫苗339

三、艾滋病疫苗339

四、乙肝疫苗340

五、其他疫苗343

第四节　现代生物工程技术在新药研究中的应用344

一、革新药物筛选模型344

二、开发药物新资源347

三、开拓新的先导化合物的来源348

一、病原性微生物感染的方式和途径351

第十一章　传染与免疫351

第一节　病原性微生物的传染351

二、病原性微生物传染的机制352

第二节　人体的免疫反应354

一、宿主的非特异性免疫354

二、宿主的特异性免疫357

三、变态反应359

第三节　抗原与抗体359

一、抗原及其特性359

二、抗体的结构与功能361

第十二章　生物多样性与环境治理366

第一节　生物多样性丧失及其原因366

一、生物多样性的内容366

二、生物多样性受威胁的现状368

三、生物多样性丧失的原因368

第二节　生物多样性保护的意义369

一、生物多样性的价值370

二、保护生物多样性的目标和策略371

一、环境的生物监测与评价的意义373

第三节　环境的生物监测与评价373

二、环境的生物监测的分类376

三、环境的生物监测与评价方法376

第四节　污染环境的生物修复379

一、生物修复的方法380

二、影响生物修复技术的主要因素381

三、生物修复技术的应用381

一、废水水质指标与排放标准384

第五节　水质污染的治理384

二、废水的处理方法388

第六节　大气的净化394

一、生物净化法394

二、膜分离法396

第七节　固体废弃物的生物处理398

一、固体垃圾的生物处理399

二、矿渣的生物淋溶技术400

第一节　克隆人的伦理问题401

第十三章　现代生物工程技术的安全性与社会伦理401

一、克隆动物存在的问题402

二、克隆技术的应用价值及可能影响403

三、克隆人的社会伦理问题405

第二节　生物武器与生物战剂409

一、生物武器与生物战剂409

二、生物战剂施放方式与侵染途径413

三、检测生物战剂的技术414

四、防御生物武器与生物战剂的措施415

第三节　转基因食品的安全性420

一、转基因食品安全性的担忧420

二、转基因食品安全性的评价425

第四节　人类基因的研究应用与影响426

一、人类基因组计划诞生的背景426

二、人类基因组研究涉及的伦理、法律和社会问题427

三、人类基因组科学的社会效应430

参考文献432