生物技术导论 第2版PDF格式文档图书下载

1 生物技术世纪及生物技术从业人员 2

1.1 生物技术的概念和意义 2

1.1.1 生物技术简史 3

1.1.2 生物技术：跨学科的科学 6

1.1.3 现代生物技术产品 6

1.1.4 伦理道德和生物技术 10

1.2 生物技术的类型 10

1.2.1 微生物生物技术 10

1.2.2 植物生物技术 10

1.2.3 动物生物技术 11

1.2.4 法医学生物技术 12

1.2.5 生物修复 13

1.2.6 水产生物技术 14

1.2.7 医学生物技术 14

1.2.8 生物技术的监管 15

1.2.9 生物技术的“宏图” 15

1.3 21世纪生物学的挑战 16

1.3.1 生物技术世纪的前景 16

1.3.2 未来的前景：我们将会得益于人类基因组计划 17

1.4 生物技术的从业人员 20

1.4.1 生物技术行业 21

1.4.2 生物技术公司的组织架构 22

1.4.3 生物技术行业的工作 23

1.4.4 生物技术行业的薪金状况 27

1.4.5 生物技术行业的招聘趋势 28

习题及活动 29

参考文献及扩展阅读 30

2 基因和基因组简介 32

2.1 回顾细胞结构 32

2.1.1 原核细胞 32

2.1.2 真核细胞 33

2.2 生命的分子 35

2.2.1 DNA作为遗传物质的证据 36

2.2.2 DNA的结构 37

2.2.3 基因是什么 39

2.3 染色体的结构、DNA的复制和基因组 39

2.3.1 染色体的结构 40

2.3.2 DNA的复制 42

2.3.3 基因组的概念 45

2.4 RNA和蛋白质的合成 46

2.4.1 遗传密码的复制：转录 47

2.4.2 遗传密码的翻译：蛋白质合成 49

2.4.3 基因表达的调控基础 54

2.5 突变的起因和后果 59

2.5.1 突变的类型 60

2.5.2 突变可以遗传或者后天获得 62

2.5.3 突变是基因组多样性及人类遗传疾病的基础 62

习题及活动 65

参考文献及扩展阅读 65

3 重组DNA技术和基因组学 68

3.1 DNA重组技术和DNA克隆的简介 68

3.1.1 限制性内切酶和质粒DNA载体 69

3.1.2 细菌细胞的转化和重组细菌的抗生素抗性筛选 73

3.1.3 人类基因克隆的简介 76

3.2 优质载体的决定因素 77

3.2.1 DNA克隆载体的实用特征 77

3.2.2 载体的类型 78

3.3 识别和克隆目的基因 81

3.3.1 构建DNA文库：建立克隆基因集合库 81

3.3.2 聚合酶链式反应 84

3.4 克隆基因的用途——重组DNA技术的应用 88

3.4.1 凝胶电泳及应用限制性内切酶绘制基因结构 88

3.4.2 DNA测序 92

3.4.3 染色体定位和基因拷贝数 96

3.4.4 研究基因表达 98

3.4.5 Northem印迹分析 98

3.5 基因组学和生物信息学：生物技术中新的热门领域 103

3.5.1 生物信息学：分子生物技术与计算机技术的融合 104

3.5.2 生物信息学实例 105

3.5.3 基因组克隆的宏伟史诗：人类基因组计划 107

3.5.4 人类基因组给予我们的启发 108

3.5.5 人类基因组计划引发的“组学”革命 110

3.5.6 比较基因组学 110

3.5.7 石器时代的基因组学 112

习题及活动 114

参考文献及扩展阅读 116

4 蛋白质产品 118

4.1 蛋白质生物技术产品的简介 118

4.2 蛋白质类生物技术产品 119

4.2.1 生物技术药物的制造 120

4.2.2 医疗应用 121

4.2.3 食品加工 122

4.2.4 纺织品和皮革制品 122

4.2.5 清洁剂 123

4.2.6 纸张制造和回收 123

4.2.7 黏合剂：天然胶水 123

4.2.8 生物修复：利用蛋白质治理污染 124

4.3 蛋白质的结构 124

4.3.1 结构排列 125

4.3.2 蛋白质折叠 126

4.3.3 糖基化 127

4.3.4 蛋白质工程 127

4.4 蛋白质制品 128

4.5 蛋白质纯化方法 133

4.5.1 纯化前的提取准备 133

4.5.2 稳定溶液中的蛋白质 133

4.5.3 分离提取物中的成分 134

4.6 蛋白质的鉴定 139

4.7 蛋白质的保藏 141

4.8 蛋白质纯化的放大技术 141

4.9 蛋白质纯化后的分析方法 142

4.9.1 蛋白质测序 142

4.9.2 X射线晶体分析法 143

4.10 蛋白质组学 143

习题及活动 145

参考文献及扩展阅读 145

5 微生物技术 148

5.1 微生物的结构 148

5.2 微生物工具 151

5.2.1 微生物酶 151

5.2.2 细菌转化 152

5.2.3 电穿孔法 154

5.2.4 克隆及表达技术 155

5.3 微生物的各种日常应用 157

5.3.1 食物产品 158

5.3.2 治疗性蛋白质 162

5.3.3 利用微生物对付其他微生物 164

5.3.4 重组微生物的野外应用 166

5.4 疫苗 168

5.4.1 抗体的基础知识 169

5.4.2 制备疫苗 171

5.4.3 靶向细菌性和病毒性疾病的疫苗 173

5.5 微生物基因组 176

5.5.1 测定微生物基因组序列的意义 176

5.5.2 微生物基因组序列测定方法 178

5.5.3 筛选已完成测序的基因组 178

5.5.4 魔法师二号：横越大陆测定微生物基因组序列 180

5.5.5 病毒基因组学 180

5.5.6 装配基因组生产人造病毒 181

5.6 微生物诊断 181

5.6.1 细菌检测方法 181

5.6.2 跟踪检测病原微生物 182

5.6.3 追踪接触性传染病的微阵列 184

5.7 抗击生物恐怖活动 185

5.7.1 作为生物武器的微生物 185

5.7.2 生物恐怖活动的目标 187

5.7.3 应用生物技术对抗生物武器 188

习题及活动 191

参考文献及扩展阅读 192

6 植物生物技术 194

6.1 农业：下一个革命 194

6.2 植物转基因的技术方法 195

6.2.1 传统选择育种和杂交 195

6.2.2 克隆：由单个细胞长成植株 196

6.2.3 原生质体融合 196

6.2.4 叶片段技术 197

6.2.5 基因枪 197

6.2.6 叶绿体工程 198

6.2.7 反义技术 198

6.3 实际应用领域 201

6.3.1 植物疫苗 201

6.3.2 基因杀虫剂：是一种更安全的选择吗 202

6.3.3 安全存储 204

6.3.4 抗除草剂 204

6.3.5 强化纤维 204

6.3.6 加强营养 204

6.3.7 未来：从制药到燃料 205

6.3.8 代谢工程 207

6.4 健康和环境问题 208

6.4.1 关于人类健康的问题 208

6.4.2 关于环境的问题 210

6.4.3 相关法规 211

习题及活动 212

参考文献及扩展阅读 212

7 动物生物技术 216

7.1 动物生物技术简介 216

7.2 研究中的动物 216

7.2.1 动物模型 216

7.2.2 动物模型的替代者 219

7.2.3 动物研究的法规条例 221

7.2.4 兽医临床试验 222

7.2.5 预防疟疾的生物工程蚊子 222

7.3 克隆 223

7.3.1 克隆羊多利：克隆领域的突破 223

7.3.2 克隆的局限性 225

7.3.3 克隆的前景 226

7.4 转基因动物 227

7.4.1 转基因技术 228

7.4.2 转基因技术改进的农业产品 228

7.4.3 作为生物反应器的转基因动物 230

7.4.4 基因敲除：转基因的一个特例 231

7.5 在动物体内生产人类抗体 234

7.5.1 单克隆抗体 234

7.5.2 鸡蛋作为抗体生产工厂 236

习题及活动 237

参考文献及扩展阅读 238

8 DNA指纹图谱及法医分析 240

8.1 DNA指纹图谱及法医学介绍 240

8.2 什么是DNA指纹图谱 240

8.3 制备DNA指纹图谱 242

8.3.1 样本采集 242

8.3.2 用以分析的DNA提取 243

8.3.3 限制性片段长度多态性（RFLP）分析 243

8.3.4 Southern印迹技术 244

8.3.5 PCR和DNA扩增 246

8.3.6 斑点杂交（或狭缝印迹）分析 246

8.3.7 STR分析 247

8.4 DNA的应用 247

8.4.1 纳伯勒村谋杀案 248

8.4.2 森林山强奸犯 248

8.4.3 恐怖主义和自然灾害迫使新技术的开发 250

8.5 DNA和证据规则 252

8.5.1 DNA指纹图谱与辛普森和戈尔德曼谋杀案 253

8.5.2 人为错误和污染的来源 253

8.5.3 DNA和陪审团 254

8.6 亲缘关系与DNA图谱 255

8.6.1 线粒体DNA分析 256

8.6.2 Y染色体分析 256

8.7 非人类DNA分析 258

习题及活动 261

参考文献及扩展阅读 261

9 生物修复 264

9.1 什么是生物修复 264

9.2 生物修复基础知识 266

9.2.1 哪些地方或物体需要清理 266

9.2.2 环境中的化学物质 266

9.2.3 清理反应的基础 268

9.2.4 作用主体：微生物代谢 270

9.2.5 生物修复基因组计划 271

9.3 净化场所和方法 274

9.3.1 净化土壤 274

9.3.2 水的生物修复 276

9.3.3 将垃圾转化成能源 278

9.4 利用基因工程菌净化环境 280

9.4.1 石油吞噬细菌 280

9.4.2 大肠杆菌工程菌清理重金属 282

9.4.3 生物传感器 282

9.4.4 转基因植物和植物修复 283

9.5 环境灾难：生物修复的案例研究 284

9.5.1 美国南卡罗来纳州哈纳汉喷气燃料泄漏 284

9.5.2 埃克森瓦尔迪兹号石油泄漏 284

9.5.3 科威特油田 285

9.6 生物修复的未来战略和挑战 286

9.6.1 回收贵重金属 286

9.6.2 放射性废物的生物修复 288

习题及活动 289

参考文献及扩展阅读 290

10 水产生物技术 292

10.1 水产生物技术简介 292

10.2 水产养殖：通过生物技术来增加世界粮食供应 293

10.2.1 水产养殖的经济价值 293

10.2.2 渔业养殖的方法 296

10.2.3 水产养殖品种的改良 299

10.2.4 提高海产品的质量和安全性 300

10.2.5 水产养殖的障碍和限制 301

10.2.6 水产养殖业的未来 305

10.3 水产生物的分子遗传学 305

10.3.1 新基因的发现和克隆 306

10.3.2 鱼类和贝类的基因操作 311

10.4 水产生物技术的医疗应用 315

10.4.1 来自海洋的药物和医疗方法 316

10.4.2 监测健康与人类疾病 319

10.5 非医疗产品 320

10.5.1 产品集锦 320

10.5.2 生物量和生物加工 321

10.6 水产生物技术的环境应用 322

10.6.1 防污剂 322

10.6.2 生物感受器 323

10.6.3 环境修复 324

习题及活动 326

参考文献及扩展阅读 327

11 医学生物技术 330

11.1 分子生物学的力量：检测和诊断人体疾病状况 330

11.1.1 人类疾病模型 331

11.1.2 用于检测疾病的生物标志物 333

11.1.3 检测遗传疾病 333

11.2 医疗产品和生物技术的应用 339

11.2.1 寻找新药 340

11.2.2 人造血液 344

11.2.3 疫苗和治疗性抗体 345

11.3 基因疗法 347

11.3.1 基因治疗的作用原理 347

11.3.2 治疗遗传性疾病：基因治疗的目标 351

11.3.3 基因治疗面临的挑战 354

11.4 再生医学的潜力 355

11.4.1 细胞和组织移植 356

11.4.2 组织工程 359

11.4.3 干细胞技术 362

11.4.4 克隆 369

11.4.5 美国胚胎干细胞和治疗性克隆的条例法规 374

11.5 人类基因组之谜 375

习题及活动 381

参考文献及扩展阅读 381

12 生物技术的监管 384

12.1 监管框架 384

12.2 美国农业部 386

12.2.1 美国动植物卫生检验局 386

12.2.2 许可审批流程 386

12.2.3 调查流程 387

12.2.4 公告程序 387

12.3 美国环境保护局 388

12.3.1 试验使用许可证 388

12.3.2 首个试验使用许可证 388

12.3.3 解除监管和商业化 389

12.4 美国食品和药品监督管理局 389

12.4.1 食品和食品添加剂 390

12.4.2 药品审批流程 390

12.4.3 实验室操作规范（GLP）、药品临床试验管理规范（GCP）和药品生产管理规范（GMP） 391

12.4.4 药品的临床试验阶段 391

12.4.5 对公众安全的快速药品审批 392

12.5 立法和监管 393

12.5.1 标注生物技术产品 395

12.5.2 流感病毒疫苗弗韦灵的失败 396

12.6 专利简介 398

12.6.1 生物技术产业中专利的价值 399

12.6.2 DNA序列专利申请 399

12.7 全球市场的生物技术产品 402

习题及活动 404

参考文献及扩展阅读 404

13 伦理道德和生物技术 406

13.1 伦理道德的含义 406

13.1.1 制定伦理性决定的方法 406

13.1.2 道德运动的热身 408

13.2 生物技术和自然 409

13.2.1 细胞及其产品 409

13.2.2 转基因农作物 410

13.2.3 动物饲养或动物改造 414

13.2.4 人性的问题 415

13.2.5 生长成人类意味着什么 417

13.2.6 多余的胚胎用于研究与创造胚胎来做研究 419

13.2.7 克隆 421

13.2.8 患者权利与生物材料 422

13.2.9 变化中的条例法规 423

13.2.10 基因即代表你自身 424

13.2.11 更多还是更少的人类基因 424

13.3 经济、科学的作用和交流 426

习题及活动 429

参考文献及扩展阅读 429

附录1 习题及活动的参考答案 431

附录2 氨基酸的结构式 436

附录3 词汇表 437

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