基因工程（第3版）

1 概述
1.1 基因工程的基本概念
1.1.1 基因工程的基本定義
1.1.2 基因工程的基本過程
1.1.3 基因工程的基本原理
1.1.4 基因工程的基本體系
1.2 基因工程的發(fā)展歷史
1.2.1 基因工程的誕生
1.2.2 基因工程的成熟
1.2.3 基因工程的騰飛
1.3 基因工程的研究意義
1.3.1 第四次工業(yè)大革命
1.3.2 第二次農(nóng)業(yè)大革命
1.3.3 第四次醫(yī)學大革命

2 DNA重組克隆單元操作
2.1 DNA重組的載體
2.1.1 質(zhì)粒載體
2.1.2 九雙鏈噬菌體DNA載體
2.1.3 M13單鏈噬菌體DNA載體
2.1.4 噬菌體/質(zhì)粒雜合載體
2.1.5 人造染色體載體
2.2 DNA的體外重組（切與接）
2.2.1 限制性核酸內(nèi)切酶
2.2.2 T4一DNA連接酶
2.2.3 其他用于DNA重組的工具酶
2.2.4 DNA切接反應的影響因素
2.2.5 DNA分子重組的方法
2.3 重組DNA分子的轉(zhuǎn)化與擴增（轉(zhuǎn)與增）
2.3.1 重組DNA轉(zhuǎn)化的基本概論
2.3.2 受體細胞的選擇
2.3.3 轉(zhuǎn)化方法
2.3.4 轉(zhuǎn)化率及其影響因素
2.3.5 轉(zhuǎn)化細胞的擴增
2.4 轉(zhuǎn)化子的篩選與重組子的鑒定（檢）
2.4.1 基于載體遺傳標記的篩選與鑒定
2.4.2 基于克隆片段序列的篩選與鑒定
2.4.3 基于外源基因表達產(chǎn)物的篩選與鑒定
2.5 目的基因的克隆
2.5.1 鳥槍法
2.5.2 eDNA法
2.5.3 PCR擴增法
2.5.4 化學合成法
2.5.5 基因文庫的構(gòu)建

3 大腸桿菌基因工程
3.1 外源基因在大腸桿菌中的高效表達原理
3.1.1 啟動子
3.1.2 終止子
3.1.3 SD序列
3.1.4 密碼子
3.1.5 質(zhì)粒拷貝數(shù)
3.2 大腸桿菌工程菌的構(gòu)建策略
3.2.1 包含體型異源蛋白的表達
3.2.2 分泌型異源蛋白的表達
3.2.3 融合型異源蛋白的表達
3.2.4 寡聚型異源蛋白的表達
3.2.5 整合型異源蛋白的表達
3.2.6 蛋白酶抗性或缺陷型表達系統(tǒng)的構(gòu)建
3.3 重組異源蛋白的體外復性活化
3.3.1 包含體的溶解與變性
3.3.2 異源蛋白的復性與重折疊
3.4 大腸桿菌工程菌培養(yǎng)的最優(yōu)化控制
3.4.1 細菌生長的動力學原理
3.4..2 發(fā)酵過程的最優(yōu)化控制
3.4.3 大腸桿菌工程菌的高密度發(fā)酵
3.5 基因工程菌的遺傳不穩(wěn)定性及其對策
3.5.1 工程菌遺傳不穩(wěn)定性的表現(xiàn)與機制
3.5.2 改善工程菌不穩(wěn)定性的對策
3.6 利用重組大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素
3.6.1 胰島素的結(jié)構(gòu)及其生物合成
3.6.2 人胰島素的生產(chǎn)方法
3.6.3 產(chǎn)人胰島素大腸桿菌工程菌的構(gòu)建策略

4 酵母基因工程
4.1 酵母的受體系統(tǒng)
4.1.1 提高重組異源蛋白產(chǎn)率的突變型受體
4.1.2 抑制超糖基化作用的突變型受體
4.1.3 減少泛素依賴型蛋白質(zhì)降解作用的突變型受體
4.1.4 內(nèi)源性蛋白酶缺陷型的突變型受體
4.2 酵母的載體系統(tǒng)
4.2.1 釀酒酵母中的2μ環(huán)狀質(zhì)粒
4.2.2 乳酸克魯維酵母中的線狀質(zhì)粒
4.2.3 果蠅克魯維酵母中的環(huán)狀質(zhì)粒
4.2.4 含有4RS的YRp和YEp質(zhì)粒及其構(gòu)建
4.2.5 含有CEN的Ycp載體及其構(gòu)建
4.2.6 含有TEL的YAC載體及其構(gòu)建
4.3 酵母的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)
4.3.1 酵母的轉(zhuǎn)化程序
4.3.2 轉(zhuǎn)化質(zhì)粒在宿主細胞中的命運
4.3.3 用于轉(zhuǎn)化子篩選的標記基因
4.4 酵母的表達系統(tǒng)
4.4.1 酵母啟動子的基本特征與選擇
4.4.2 酵母啟動子的可調(diào)控表達系統(tǒng)
4.4.3 外源基因在酵母中表達的限制性因素
4.4.4 酵母表達系統(tǒng)的選擇
4.5 酵母的蛋白質(zhì)修飾分泌系統(tǒng)
4.5.1 酵母的蛋白質(zhì)分泌運輸機制
4.5.2 酵母的信號肽及其剪切系統(tǒng)
4.5.3 酵母分泌型蛋白的糖基化修飾
4.6 利用重組酵母生產(chǎn)乙肝疫苗
4.6.1 乙肝病毒的結(jié)構(gòu)
4.6.2 產(chǎn)乙肝表面抗原的重組釀酒酵母的構(gòu)建
4.6.3 產(chǎn)乙肝表面抗原的重組巴斯德畢赤酵母的構(gòu)建
4.7 利用重組醋自母生產(chǎn)人血清蛋白

5 高等動物基因工程
5.1 動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)的基本概念
5.1.1 動物轉(zhuǎn)基因的效率
5.1.2 動物轉(zhuǎn)基因的結(jié)構(gòu)
5.1.3 動物轉(zhuǎn)基因的表達特性
5.1.4 動物轉(zhuǎn)基因的生物學效應
5.2 轉(zhuǎn)基因?qū)藙游矬w內(nèi)的方法，
5.2.1 轉(zhuǎn)基因的動物受體細胞系統(tǒng)
5.2.2 動物細胞物理轉(zhuǎn)化法
5.2.3 動物病毒轉(zhuǎn)染法
5.2.4 工程胚胎干細胞法
5.2.5 體細胞轉(zhuǎn)基因克隆法
5.3 利用動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究基因的表達與功能
5.3.1 利用轉(zhuǎn)報告基因探測動物基因組中的調(diào)控序列
5.3.2 利用同源基因滅活細胞內(nèi)源基因
5.3.3 利用cre/loxp系統(tǒng)條件性敲除基因
5.3.4 利用CRISPR/Cas系統(tǒng)條件性敲除基因
5.3.5 利用反義基因抑制細胞基因表達
5.3.6 利用干擾RNA阻斷特定基因表達
5.4 利用轉(zhuǎn)基因動物或細胞生產(chǎn)生物大分子
5.4.1 動物細胞高效表達異源蛋白的基本原理
5.4.2 利用哺乳動物細胞大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復雜的人體蛋白
5.4.3 利用動物乳腺組織生產(chǎn)蛋白藥物
5.5 轉(zhuǎn)基因技術(shù)在動物遺傳性狀改良中的應用
5.5.1 轉(zhuǎn)基因鼠
5.5.2 轉(zhuǎn)基因兔、豬、羊
5.5.3 轉(zhuǎn)基因牛
5.5.4 轉(zhuǎn)基因雞
5.5.5 轉(zhuǎn)基因魚
5.6 基因治療
5.6.1 基因治療的基本戰(zhàn)略思想
5.6.2 腫瘤的基因治療
5.6.3 囊性纖維變性癥的基因治療
5.6.4 杜興肌營養(yǎng)不良癥的基因治療
5.6.5 重度聯(lián)合免疫缺陷癥的基因治療
5.6.6 糖尿病的基因治療戰(zhàn)略
5.6.7 骨髓細胞的轉(zhuǎn)基因研究
5.6.8 基因治療的副反應及其對策

6 高等植物基因工程
6.1 高等植物的遺傳學特性
6.2 高等植物的基因轉(zhuǎn)移系統(tǒng)
6.2.1 Ti質(zhì)粒介導的整合轉(zhuǎn)化系統(tǒng)
6.2.2 植物病毒介導的轉(zhuǎn)染系統(tǒng)
6.2.3 植物細胞的直接轉(zhuǎn)化方法
6.2.4 植物原生質(zhì)體的再生
6.3 高等植物的基因表達系統(tǒng)，
6.3.1 外源基因的四環(huán)素誘導系統(tǒng)
6.3.2 外源基因的乙醇誘導系統(tǒng)
6.3.3 外源基因的類固醇誘導系統(tǒng)
6.3.4 外源基因的地塞米松誘導和四環(huán)素抑制系統(tǒng)
6.4 利用植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究基因的表達與調(diào)控
6.4.1 利用報告基因展示高等植物基因表達與調(diào)控的信息譜
6.4.2 利用病毒載體探查植物基因重排
6.4.3 利用轉(zhuǎn)座元件克隆植物基因
6.4.4 利用T-DNA構(gòu)建植物遺傳突變株
6.5 利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)重組異源蛋白和工業(yè)原料
6.5.1 利用植物生物反應器生產(chǎn)醫(yī)用蛋白
6.5.2 利用植物生物反應器生產(chǎn)食品或飼料添加劑
6.5.3 利用植物生物反應器生產(chǎn)工業(yè)原料
6.6 轉(zhuǎn)基因技術(shù)在植物品種改良中的應用
6.6.1 控制果實成熟的轉(zhuǎn)基因植物
6.6.2 抗蟲害的轉(zhuǎn)基因植物
6.6.3 抗病原體的轉(zhuǎn)基因植物
6.6.4 抗除草劑的轉(zhuǎn)基因植物
6.6.5 改變花型花色的轉(zhuǎn)基因植物
6.6.6 抗環(huán)境壓力的轉(zhuǎn)基因植物
6.6.7 產(chǎn)生高品質(zhì)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)基因植物
6.6.8 轉(zhuǎn)基因植物的安全性

7 第二代基因工程——蛋白質(zhì)工程
7.1 蛋白質(zhì)工程的基本概念
7.1.1 蛋白質(zhì)工程的基本特征
7.1.2 蛋白質(zhì)工程的研究內(nèi)容及應用
7.1.3 蛋白質(zhì)工程實施的必要條件
7.2 基因的體外定向突變，
7.2.1 局部隨機摻入法
7.2.2 堿基定點轉(zhuǎn)換法
7.2.3 部分片段合成法
7.2.4 引物定點引入法
7.2.5 PCR擴增突變法
7.3 基因的體外定向進化，
7.3.1 易錯
7.3.2 DNA改組
7.3.3 體外隨機引發(fā)重組
7.3.4 交錯延伸
7.3.5 過渡模板隨機嵌合生長
7.3.6 漸增切割雜合酶生成
7.3.7 同源序列非依賴性蛋白質(zhì)重組
7.3.8 突變文庫的篩選模型
7.4 蛋白質(zhì)工程的設(shè)汁思想與應用
7.4.1 提高蛋白質(zhì)或酶的穩(wěn)定性
7.4.2 減少重組多肽鏈的錯誤折疊
7.4 3改善酶的催化活性
7.4.4 消除酶的被抑制特性
7.4.5 修飾酶的催化特異性
7.4.6 強化配體與其受體的親和性
7.4.7 降低異源蛋白藥物的免疫原性

8 第三代基因工程——途徑工程
8.1 途徑工程的基本概念
8.1.1 途徑工程的基本定義
8.1.2 途徑工程的基本過程
8.1.3 途徑工程的基本原理
8.2 途徑工程的研究戰(zhàn)略
8.2.1 在現(xiàn)存途徑中提高目標產(chǎn)物的代謝流
8.2.2 在現(xiàn)存途徑中改變物質(zhì)流的性質(zhì)
8.2.3 利用已有途徑構(gòu)建新的代謝旁路
8.3 初級代謝的途徑工程
8.3.1 乙醇生產(chǎn)菌的途徑操作
8.3.2 輔酶Q生產(chǎn)菌的途徑操作
8.3.3 氫氣生產(chǎn)菌的途徑操作
8.4 次級代謝的途徑工程
8.4.1 聚酮生物合成的分子機制
8.4.2 聚酮合酶各組成模件的操作戰(zhàn)略
8.4.3 聚酮生物合成基因的異源表達