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第一节 影响大肠杆菌生产重组蛋白产率的因素 1

一、细胞和分子生物学考虑 1

第一章 原核基因工程药物制备技术 1

二、过程工程考虑 2

第二节 基因工程大肠杆菌的培养 2

一、培养基 2

二、基本培养模式 3

三、高细胞密度高表达发酵培养策略 6

四、氧对基因表达的影响 10

五、大规模培养问题 11

六、未来发展趋势 12

一、包含体制备及溶解 14

第三节 包含体蛋白质复性 14

二、包含体复性方法 17

三、能量景观学说 28

四、小结 29

第四节 重组蛋白的制备色谱 29

一、分析色谱与制备色谱 29

二、色谱的类型 29

三、制备色谱分离条件的优化 31

四、柱层析的规模化放大 32

第二章 新一代疫苗研究策略 35

第一节 DNA疫苗 35

二、DNA疫苗优化策略 36

一、DNA疫苗免疫机制 36

三、DNA疫苗的应用前景 39

第二节 逆向疫苗学 40

一、逆向疫苗学的诞生 40

二、逆向疫苗学的范例 42

三、逆向疫苗学在其他细菌疫苗研制中的应用 43

四、逆向疫苗学在病毒中的应用 44

五、传统和基因组途径疫苗研究的比较 45

六、展望 45

第三章 细菌性疫苗及其研制技术 48

第一节 细菌性疫苗的现状与任务 48

第二节 细菌性疫苗研制技术的发展阶段 50

第三节 细菌性疫苗保护性抗原及其表位筛选技术 51

一、B细胞、T细胞抗原表位的选择 51

二、保护性抗原的筛选与鉴定 52

第四节 细菌性基因工程疫苗研制技术 54

一、重组疫苗 54

二、载体疫苗 54

三、核酸疫苗 56

第五节 细菌性疫苗研制中的佐剂问题 56

第六节 细菌性疫苗研制的发展趋势 57

一、治疗性疫苗 57

四、植物疫苗 58

二、联合疫苗 58

三、黏膜免疫 58

第四章 大规模动物细胞培养技术的应用现状与发展趋势 61

第一节 大规模细胞培养技术的形成和发展过程 61

第二节 大规模细胞培养技术的应用现状和发展趋势 62

一、细胞和表达系统 62

二、培养基 64

三、生物反应器 66

四、过程监测和控制 67

五、培养模式和操作方式 69

六、品种和生产能力 70

第五章 抗体工程 76

一、抗体人源化 77

第一节 抗体人源化及人源性抗体的制备 77

二、人源性抗体的制备 79

第二节 抗体亲和力的提高 81

第三节 抗体高表达体系的建立 82

一、抗体基因在宿主细胞染色体上整合位点的优化 83

二、增加抗体基因拷贝数 83

三、提高抗体基因转录、翻译水平 84

四、宿主细胞的选择和修饰 85

五、抗体轻、重链基因的均衡表达 85

第四节 抗体应用前景展望 86

第一节 肿瘤治疗性抗体在发展中所出现的问题及对策 89

第六章 肿瘤治疗性抗体 89

一、治疗性抗体共同存在的问题及对策 90

二、治疗性抗体在肿瘤治疗中存在的问题及对策 91

第二节 抗体在肿瘤治疗中的应用 95

一、裸抗体 95

二、靶向抗体 99

三、抗独特型抗体肿瘤疫苗 105

第七章 肿瘤血管特异靶标与抗血管药物研究 108

第一节 肿瘤血管生成的生物学 108

第二节 肿瘤血管靶标分子 109

一、生长因子及生长因子受体 110

二、内皮细胞特异抗原 114

三、蛋白酶 115

四、其他 115

第三节 肿瘤血管特异靶标的发现 116

一、血管组学（蛋白质组学／转录组学）技术 117

二、噬菌体展示技术 117

三、生物信息学 118

第四节 抗血管药物的临床研究 118

一、抗VEGF药物 119

二、内源性抗血管药物 119

四、蛋白酶抑制剂 120

三、血管靶向药物 120

第五节 结语 121

第八章 端粒酶与肿瘤 123

第一节 端粒酶的组成及其生物学功能 124

一、端粒酶的组成成分 124

二、端粒酶在肿瘤细胞中的作用 124

第二节 端粒酶调控及其生物学意义 125

一、hTERT基因的表达调控 126

二、hTERT基因转录后水平的调控 127

三、hTERT基因翻译后水平的调控 127

第三节 针对端粒酶进行肿瘤治疗的研究 130

一、靶向hTERT的端粒酶抑制剂 130

第四节 抑制端粒酶的肿瘤治疗策略可能存在的问题 131

二、靶向hTR的端粒酶抑制剂 131

第九章 信号转导研究进展 134

第一节 信号转导的研究历史 134

第二节 信号转导系统的基本成分 136

第三节 信号转导的基本规律 140

第四节 与本实验室研究相关的一些重要的信号转导通路 142

一、雌激素受体信号通络 142

二、BRCAI参与的信号通路 147

第五节 信号转导通路与疾病 151

第六节 问题与展望 152

第一节 自动化和微量化技术的发展是高通量筛选的硬件基础 155

第十章 药物的高通量筛选 155

第二节 多样性文库的发展为高通量筛选准备丰富的筛选材料 156

第三节 筛选的生物学模型是高通量筛选的核心 157

第四节 计算机技术的发展为高通量技术发展提供了新的发展机遇 159

第十一章 生物药物新剂型 161

第一节 前言 161

第二节 生物药物新剂型研究相关问题 162

一、处方前研究 162

二、稳定性研究 162

三、分析与定量 167

四、药物动力学研究 168

第三节 生物药物的新型注射给药系统 169

一、微粒系统 170

二、纳米粒系统 174

三、无针头注射给药系统 175

四、其他注射给药系统 176

第四节 生物药物的口服给药剂型 177

一、生物药物口服给药的特点 177

二、克服口服吸收屏障 178

三、克服消化道酸和酶的降解 179

四、口服给药新剂型 180

第五节 生物药物的黏膜给药剂型 183

一、鼻黏膜给药 184

二、肺黏膜给药 186

三、口腔黏膜给药 189

四、直肠黏膜给药 190

五、眼黏膜给药 192

第六节 经皮给药系统 194

一、脂质体 194

二、传递体 194

三、离子导入 195

四、电致孔 195

五、超声波致孔 195

第十二章 微生物基因组学和功能基因组学研究 198

第一节 微生物全基因组测序策略 199

一、基因组随机文库构建和测序 199

二、序列组装和缺口填充 200

三、基因组注释 201

第二节 微生物基因组学研究的现状 202

一、模式微生物研究 202

二、最小基因组研究 203

三、病原微生物基因组研究 203

四、工业微生物基因组研究 203

六、比较基因组学研究 204

第三节 微生物功能基因组学研究的现状 204

五、生物信息学研究 204

一、未知功能基因的鉴定 205

二、药物靶位及疫苗抗原研究 206

三、致病性研究 207

四、微生物生物学功能图谱研究 208

第四节 展望 209

第十三章 重组工程——基因功能研究的有力工具 213

第一节 体内同源重组系统 213

第二节 噬菌体编码的重组系统 214

一、Rec编码的RecET系统 214

二、λ噬菌体编码的Red系统 214

三、其他重组工程系统及其功能比较 216

第三节 重组工程的基本功能 217

一、靶向修饰染色体DNA——基因剔除与敲入 217

二、靶向修饰质粒DNA 218

三、体内克隆——Gap-Repair方式获取目的基因 218

四、重叠引物介导的DNA重组 219

五、单链DNA重组 220

六、消除筛选标记 220

第四节 重组工程的应用 221

一、BAC克隆的修饰 221

二、一步法筛选基因组文库并构建基因打靶载体 223

三、建立条件剔除打靶载体 223

四、大肠杆菌染色体序列的突变、修复与克隆 224

第五节 在其他微生物研究中的应用 225

一、修饰病毒基因组DNA 225

二、修饰致病性细菌基因组DNA 225

第十四章 组织工程 229

第一节 组织工程种子细胞 229

一、自体种子细胞 230

二、同种异体种子细胞 231

三、干细胞 231

第二节 细胞外基质 234

一、自然来源的支架材料 235

二、合成支架材料 237

三、纳米材料 239

四、用于组织工程的新肽生物材料支架 240

五、组织工程相关生物材料的修饰 241

第三节 生物反应器 242

一、机械搅拌式生物反应器 242

二、气升式生物反应器 243

三、膜式生物反应器 243

四、旋转壁式生物反应器 244

第四节 构建复合组织或器官 245

一、骨组织工程 245

二、软骨组织工程 249

三、皮肤组织工程 251

四、血管组织工程 253

五、心脏组织工程 255

六、神经组织工程 256

第五节 中国的组织工程学研究进展 257

一、组织工程种子细胞的研究 258

二、支架材料研究 258

三、组织工程化组织构建研究 259

第六节 组织工程面临的问题与挑战 260

第十五章 植物组织细胞工程 265

第一节 植物组织细胞工程的发展简史 267

一、植物组织细胞工程的创立阶段 267

二、植物组织细胞培养技术的发展阶段 269

三、植物组织细胞培养技术的应用研究阶段 270

第二节 植物细胞的形态、次级代谢和生理特点 271

一、植物细胞的形态和结构 271

二、植物细胞的次级代谢产物与天然药物 272

三、体外培养的植物细胞的生理特点 274

第三节 植物细胞组织培养的基本程序和基本技术 276

一、植物细胞培养的基本过程 276

二、植物材料的准备 278

三、培养基及其组成 279

第四节 植物细胞培养提高次级代谢产物产量策略 282

二、优化培养基组成 283

一、筛选高产稳定细胞系 283

三、优化培养环境 288

第五节 提高次级代谢产物产量的几种特殊技术 292

一、诱导子 292

二、通透化 294

三、两相培养法 294

四、两步培养法 294

五、植物细胞固定化培养 295

六、毛状根培养 298

第六节 植物细胞的放大培养 301

一、搅拌式生物反应器 303

二、气升式生物反应器 304

三、鼓泡塔生物反应器 305

四、转鼓式生物反应器 305

五、几种常用植物细胞反应器性能比较 305

第七节 植物细胞培养实例：水母雪莲细胞的诱导和培养 306

一、稳定高产黄酮水母雪莲细胞系的建立 306

二、水母雪莲细胞悬浮培养的条件优化 309

三、生物反应器高密度培养水母雪莲细胞系TUIP-8 311

第八节 展望 312

一、转基因植物细胞生产外源蛋白 313

二、抓住机遇，建立有示范效应和巨大效益的植物细胞培养产业化项目 314

第一节 概述 319

第十六章 代谢工程 319

第二节 代谢工程的应用 321

一、在氨基酸发酵中的应用 321

二、在木糖乙醇发酵工程菌构建中的应用 323

三、在重组大肠杆菌改良中的应用 324

四、在维生素C发酵中的应用 327

五、在D-核糖工程菌构建中的应用 329

六、通过引入透明颤菌血红蛋白基因提高生物性能 330

七、在农作物改良中的应用 330

第三节 展望 331

第十七章 代谢工程原理 334

一、代谢网络 335

第一节 代谢网络与代谢工程的一些基本概念 335

二、代谢网络的构建 336

三、代谢通量 339

四、载流途径和代谢主流 340

五、代谢工程 341

第二节 代谢网络与代谢工程的关系 341

一、网络刚性 341

二、代谢网络与载流途径 341

第三节 代谢通量分析 342

一、基本理论 342

二、代谢通量分析的计算特点 343

第四节 代谢控制分析的动力学分析 344

第五节 代谢工程技术实践与代谢通量分析及计算 346

一、代谢工程技术 346

二、代谢通量分析的基础 348

三、自由度 348

四、用来求解通量方程的一些方法 349

五、调控约束 349

六、仅需少数几个控制系数 350

七、代谢工程菌株的通量计算 350

八、用大肠杆菌工程菌生产色氨酸 350

九、色氨酸生产对其他通量的影响 353

十、在约束条件下最大的色氨酸通量 355

十一、控制系数和调控约束的测定 356

十二、结论 356

第十八章 基因打靶技术的研究进展 363

第一节 基因打靶技术的概念 363

第二节 胚胎干细胞技术的发展 363

第三节 基于同源重组技术的基因打靶策略的研究进展 365

一、完全基因剔除的策略 365

二、大规模随机基因剔除－基因诱捕 367

三、精细突变的引入 368

四、时空上可调节的基因打靶 368

六、基因敲入法研制转基因小鼠 371

五、染色体组大片段的删除和重排 371

七、小鼠以外物种中基因打靶技术的研究进展 372

第四节 基因打靶技术在生物医学研究中的应用前景 374

一、基因打靶技术在基因功能研究中的应用 374

二、应用基因打靶技术研制人类疾病动物模型 374

三、应用基因打靶技术改良动物品系和研制动物反应器 375

第十九章 转基因动物技术 378

第一节 转基因动物技术的发展 378

第二节 转基因动物技术的研究现状 379

一、显微注射法 380

二、逆转录病毒载体法 381

三、胚胎干细胞法 384

四、精子载体法 385

五、利用体细胞核移植制备转基因动物 388

六、体细胞的基因打靶与NT制备转基因动物技术 390

七、YAC和BAC的转基因技术 393

第三节 转基因动物技术的主要用途 395

一、利用转基因动物建立人类疾病和药物筛选模型 396

二、研究基因的功能和作用 397

三、转基因动物在病毒研究方面的应用 398

四、利用转基因技术改良动物品种和生产性能 399

五、利用转基因动物生产人用器官移植的异体供体 400

六、利用转基因动物生产人药用蛋白和营养保健蛋白 401

七、利用转基因动物技术生产人抗体 402

第四节 存在问题和发展前景 403

二、新的转基因技术展望 404

一、转基因技术与其他生物新技术结合 404

三、转基因动物生物反应器的展望 405

四、转基因家畜的前景 406

第二十章 生物信息学进展 411

第一节 生物信息学的产生及发展现状 411

第二节 数据库与数据库搜索 412

一、核酸序列数据库 412

二、蛋白质序列数据库 412

三、结构数据库 412

第三节 序列比对 413

四、基因组数据库 413

五、数据库检索与分析系统 413

第四节 蛋白质结构预测 415

一、二级结构的预测 415

二、蛋白质三级结构的预测 416

第五节 药物设计 417

第六节 基因芯片 417

第七节 基因组研究 418

一、基因预测 418

二、基因表达分析 419

四、基因组功能注释 420

三、SNP分析 420

五、基因查寻 421

第八节 生物进化与生物计算机 422

第二十一章 蛋白质结构预测与分子设计 425

第一节 蛋白质二级结构的预测 426

一、Chou-Fasman法 426

二、GOR法 427

三、物理化学方法 427

第二节 蛋白质空间结构的预测 427

一、理论计算方法预测蛋白质的结构 427

二、利用结构类型识别预测蛋白质的结构 428

三、同源蛋白质结构预测 429

第三节 蛋白质分子设计 431

第二十二章 仿生学的研究及其应用前景 434

第一节 动物奇特的功能与仿生学 435

第二节 目前仿生学的研究状况 438

一、仿生结构与力学 439

二、仿生材料与微系统 442

三、仿生功能器件及控制 444

四、分子仿生 445

五、人工智能与认知 447

第三节 仿生学的发展趋势 448

第四节 军事仿生技术研究 451

第五节 仿生学对生命科学研究方法的启示 455

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