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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

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