现代应用生物技术

　　现代生物技术的推广和发展是20世纪人类科技史上的重大进步，以现代应用生物技术及产业为核心的生物经济将成为继信息产业之后的又一个新的经济增长点。《现代应用生物技术》从多个视角向读者全面系统地介绍了现代生物技术的概念、原理、研究方法、发展趋势及其在工业、农业、医药、食品、环境等领域中的应用。内容主要涉及生物技术四大工程、现代分子诊断技术、生物技术制药、基因治疗、发酵工程、生物能源、生物农药与生物肥料、现代生物技术安全性及社会伦理问题等诸多领域的内容。全书结构清晰，内容丰富，突出综合性、先进性、科学性、实用性。《现代应用生物技术》可供生物工程、生物技术、生物化工、发酵工程、制药工程、食品工程及环境工程等专业师生参考；也适合生物医药、农业生物技术、食品发酵、环境保护等行业的科研、生产和管理人员参考。

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"第一章 绪论1 第一节 现代应用生物技术的产生1  一、传统生物技术1  二、现代生物技术2 第二节 现代应用生物技术的内容2 第三节 全球应用生物技术的发展现状4 第四节 中国应用生物技术的发展现状8 第五节 现代应用生物技术展望12 参考文献13第二章 基因工程14 第一节 概述14  一、基因研究及其发展14  二、DNA分子的结构和功能15  三、基因工程的诞生16  四、基因工程的步骤和内容17  五、基因工程安全性问题18 第二节 各种工具酶18  一、工具酶与基因工程18  二、限制性核酸内切酶19  三、连接酶21  四、基因工程中的修饰酶21 第三节 目的基因的获得23  一、物理化学法23  二、鸟枪法24  三、化学法合成目的基因24  四、逆转录合成法25  五、聚合酶链式反应25  六、基因组文库的构建26  七、cDNA文库28 第四节 基因载体的选择和构建28  一、基因载体28  二、质粒克隆载体29  三、病毒和噬菌体载体32  四、染色体定位整合克隆载体33  五、人工染色体克隆载体33 第五节 基因的体外重组和克隆34  一、基因重组34  二、基因重组对载体的要求34  三、目的基因与载体连接前的处理35  四、黏性末端DNA片段的连接36  五、平齐末端DNA片段的连接37 第六节 基因的转移与重组体的检测38  一、重组体向受体细胞的导入39  二、重组体克隆的筛选与鉴定40 第七节 原核生物中目的基因的表达42  一、大肠杆菌基因表达系统43  二、芽孢杆菌表达系统45  三、原核生物表达产物的分离纯化46 第八节 真核生物细胞中目的基因的表达47  一、酵母表达系统47  二、哺乳动物细胞基因表达系统48 参考文献49第三章 蛋白质工程50 第一节 概述50  一、蛋白质工程的主要内容和目的50  二、蛋白质工程发展的基础51  三、蛋白质工程研究手段65 第二节 定点诱变在蛋白质工程中的应用71  一、寡聚核苷酸介导的定点诱变71  二、盒式诱变法74  三、PCR诱变74 第三节 蛋白质改造的其他方法75  一、蛋白质修饰75  二、蛋白质分子设计78 第四节 蛋白质工程进展81  一、蛋白质结构预测82  二、基于蛋白质结构的药物分子设计84  三、蛋白质工程的应用85 参考文献87第四章 酶工程88 第一节 概述88  一、酶的研究及其发展88  二、酶工程简介89  三、国内外酶制剂工业概况90 第二节 酶的生产92  一、微生物酶的发酵过程93  二、动植物原料酶的生产和动植物细胞培养产酶96  三、固定化细胞发酵产酶97 第三节 酶的分离纯化98  一、酶制剂的制备一般过程99  二、酶的纯化与精制100  三、酶纯度的鉴定技术104  四、酶的保存106 第四节 酶和细胞的固定化106  一、酶的固定化107  二、细胞的固定化111  三、评价固定化酶（细胞）的指标112  四、固定化酶（细胞）的应用112 第五节 酶反应器115  一、酶反应器的类型及特点115  二、酶反应器的设计及选择117 第六节 酶工程的其他一些研究领域118  一、酶的化学修饰118  二、非水相介质中的酶催化反应120  三、酶的人工模拟122  四、核酶和脱氧核酶125  五、酶定向进化126 第七节 酶的应用128  一、酶在食品工业中的应用128  二、酶在轻工业方面的应用132  三、酶在医药方面的应用134  四、酶在分析检测方面的应用136  五、酶在环境保护方面的应用137 参考文献138第五章 单克隆抗体和抗体工程139 第一节 抗体概述139  一、抗体的发展简介139  二、抗体的结构与功能140 第二节 单克隆抗体的产生141  一、引言141  二、单克隆抗体的生产141 第三节 基因工程抗体145  一、鼠单克隆抗体的人源化145  二、单链抗体146  三、抗体融合蛋白146  四、噬菌体抗体149 第四节 抗体的应用150  一、抗体在临床疾病治疗中的应用150  二、抗体在疾病诊断中的应用156 第五节 抗体的表达系统159  一、哺乳动物细胞表达系统159  二、大肠杆菌表达系统159  三、酵母表达系统160  四、昆虫细胞表达系统160  五、动植物表达系统160 参考文献161第六章 现代分子诊断技术162 第一节 酶联免疫吸附测定163  一、酶联免疫吸附测定的原理163  二、酶联免疫吸附测定的试剂与材料163  三、常用酶联免疫吸附测定诊断技术164  四、酶联免疫吸附测定最佳工作浓度的选定168  五、酶联免疫吸附测定的应用169  六、酶联免疫吸附测定的局限性170 第二节 DNA诊断技术171  一、核酸杂交171  二、疟疾的分子诊断184  三、细菌性传染病及病毒性疾病的分子诊断技术184 第三节 遗传疾病的分子诊断187  一、遗传疾病的检测系统187  二、遗传疾病的基因诊断选择191  三、PCR技术在遗传病诊断中的应用193 第四节 癌症的分子诊断技术194  一、癌基因与抑癌基因195  二、肿瘤发生中的基因变化197  三、原癌基因与抑癌基因的检测与评价199 第五节 环境微生物的检测201  一、PCR技术在环境微生物检测中的应用201 参考文献204第七章 现代生物技术与疫苗206 第一节 概述206  一、疫苗的研究与发展206  二、疫苗的种类207  三、疫苗的应用208 第二节 现代生物技术在疫苗学中的应用211  一、分子生物学与疫苗学211  二、疫苗研究的技术214 第三节 基因工程疫苗217  一、简述217  二、基因工程疫苗的免疫学基础217  三、基因工程疫苗的反应原性和免疫原性218  四、基因工程疫苗研究的进展218  五、乙肝基因工程亚单位疫苗的产生219  六、基因工程疫苗的应用前景220 第四节 核酸疫苗220  一、核酸疫苗的理论基础220  二、核酸疫苗的作用机理222  三、核酸疫苗的构建方法222  四、DNA疫苗免疫接种的方法及途径225  五、DNA疫苗的发展现状及趋势226 第五节 活体重组疫苗及其载体227  一、活体重组疫苗227  二、活体疫苗载体228  三、门哥病毒载体230  四、金丝雀痘病毒载体230  五、仙台病毒疫苗载体231  六、麻疹病毒疫苗载体231  七、沙门菌属疫苗载体231 第六节 细菌性疫苗及其他疫苗232  一、抗细菌疫苗232  二、抗独特型抗体疫苗233  三、恶性疟原虫疫苗233  四、避孕疫苗234 第七节 肿瘤疫苗235  一、肿瘤细胞疫苗235  二、胚胎抗原疫苗236  三、病毒疫苗236  四、癌症疫苗236  五、合成多肽肿瘤疫苗237  六、抗独特型疫苗237  七、用肿瘤细胞冲击APC制备肿瘤疫苗238  八、以双特异（功能）抗体修饰肿瘤细胞制备肿瘤疫苗238 第八节 艾滋病疫苗238  一、艾滋病病毒结构与感染特性239  二、HIV基因组及编码蛋白239  三、艾滋病病毒侵入人体后的基因表达240  四、实验性艾滋病疫苗的动物模型240  五、艾滋病疫苗的研究现状241 第九节 自身免疫性疾病的疫苗242 第十节 治疗性疫苗244  一、病毒性感染疾病的治疗疫苗244  二、心血管疾病的治疗疫苗244  三、细菌造成的血液感染的治疗疫苗245  四、其他应用245  五、附录：免疫发展的里程碑245 参考文献246第八章 生物技术与制药248 第一节 天然药物制药248  一、植物来源的药物248  二、动物来源的药物252  三、人体来源的药物255  四、天然海洋药物256  五、微生物及矿物质类药物258 第二节 基因工程药物258  一、概述258  二、基因工程药物分类259  三、基因工程药物的生产260  四、基因工程药物制备实例263 参考文献265第九章 基因治疗267 第一节 概述267  一、基因治疗的研究及其发展267  二、基因治疗的现状268 第二节 基因转移载体270  一、简述270  二、逆转录病毒载体271  三、腺病毒载体271  四、腺相关病毒载体272  五、单纯疱疹病毒载体272  六、痘苗病毒载体273  七、非病毒载体274 第三节 基因治疗的方式276  一、基因治疗的策略276  二、基因治疗中基因转移的途径和方法277  三、基因治疗的靶组织278 第四节 常见疾病的基因治疗278  一、血液循环疾病的基因治疗278  二、心血管病的基因治疗279  三、肿瘤的基因治疗281  四、自杀基因治疗283  五、HIV感染的基因治疗285  六、其他疾病的基因治疗286  七、基因治疗前景288 参考文献288第十章 现代发酵工程289 第一节 概述289  一、发酵工业发展简史289  二、发酵工业的特征292  三、发酵工业的应用范畴293  四、现代发酵工程的意义和展望296 第二节 微生物发酵296  一、菌种及工业生产常用微生物296  二、培养基299  三、灭菌304  四、发酵的一般过程306 第三节 菌种的选育及保藏308  一、自然选育308  二、诱变育种309  三、杂交育种314  四、代谢控制育种318  五、基因工程育种319  六、微生物菌种的保藏与复壮321 第四节 微生物代谢与调控324  一、微生物的代谢324  二、微生物初级代谢的调节控制325  三、微生物次级代谢的调节控制327 第五节 发酵过程控制331  一、发酵过程的主要控制参数331  二、发酵过程中的代谢变化333  三、基质的影响及补料的控制334  四、温度的影响及其控制337  五、pH的影响及其控制339  六、溶解氧的影响及其控制340  七、CO2的影响及其控制342  八、泡沫的影响及其控制344  九、发酵终点的确定346  十、发酵染菌的防治及处理346  十一、基因工程菌发酵的控制350 第六节 发酵产品的提取和精制353  一、发酵液的预处理和过滤354  二、发酵产品的提取355  三、发酵产品的精制357 参考文献360第十一章 生物技术与食品362 第一节 生物技术与食品加工362  一、生物技术与蛋白类食品362  二、生物技术与酿造类食品365  三、生物技术与饮料工业368  四、食品添加剂372  五、功能性食品374 第二节 生物技术与食品检测376  一、免疫学技术在食品检测中的应用376  二、分子生物学技术应用378 第三节 转基因食品378  一、转基因食品概述378  二、转基因食品的检测380  三、转基因食品的安全性及其展望382 参考文献383第十二章 现代生物技术与能源开发384 第一节 微生物冶金384  一、微生物冶金的原理384  二、用于冶金工业的微生物385  三、细菌浸出的工业化方法387  四、微生物冶金技术的实际应用388  五、微生物冶金的前景389 第二节 燃料乙醇390  一、采用燃料乙醇的意义390  二、燃料乙醇的生产391  三、乙醇汽油的调和方法392  四、燃料乙醇的发展状况393 第三节 沼气发酵394  一、发展沼气的意义394  二、沼气发酵395 参考文献398第十三章 现代生物技术与环境保护400 第一节 污水的微生物净化400  一、废水生物处理概述400  二、好氧生物处理技术404  三、厌氧生物处理工艺408 第二节 大气净化生物技术410  一、生物处理废气的原理411  二、废气生物处理的工艺411  三、二氧化碳的生物处理413  四、废气生物处理的现状与展望415 第三节 固体垃圾的处理416  一、堆肥法416  二、填埋技术418 第四节 生物修复技术418  一、生物修复的基本原理和主要方法418  二、土壤污染的生物恢复技术420  三、地下水污染的生物修复技术423 第五节 基因工程与污染治理424  一、降解卤代芳烃的基因工程菌425  二、降解除草剂的基因工程菌425  三、防治杀虫剂的基因工程菌425  四、石油降解功能菌425 第六节 环境污染监测与评价的生物技术426  一、环境污染的生物监测与评价426  二、核酸探针在环境监测中的应用430  三、PCR技术431  四、生物传感器431 参考文献435第十四章 农业生物技术及其应用436 第一节 植物细胞工程436  一、植物组织培养436  二、植物原生质体培养和体细胞杂交技术443 第二节 植物转基因技术及应用446  一、植物基因转化技术447  二、转基因植物的应用研究450 第三节 动物克隆技术458  一、动物克隆的概念及意义458  二、动物胚胎分割技术460  三、动物胚胎细胞核移植技术461  四、动物分化体细胞核移植463  五、动物克隆主要技术操作举例463  六、动物克隆技术的发展及产业化464  七、克隆技术存在的问题466 第四节 转基因动物研究466  一、转基因动物研究概述466  二、动物转基因技术468  三、转基因家畜、鱼和家禽471  四、动物转基因面临的问题和展望474 参考文献474第十五章 生物农药476 第一节 概述476  一、生物农药的分类476  二、生物农药的成分来源、作用机制和作用对象477 第二节 生物农药的毒力和药效482  一、毒力和药效的概念483  二、毒力的表示及分析483  三、药效的表示及分析485 第三节 生物农药的开发生产和使用488  一、细菌杀虫剂的开发与生产488  二、真菌杀虫剂的开发与生产490  三、病毒杀虫剂的开发与生产493  四、线虫和原生动物杀虫剂的开发与生产494  五、农用抗生素的开发与生产495  六、微生物除草剂的开发与生产495  七、植物源生物化学农药的开发与生产496  八、生物农药的加工剂型和辅助剂496  九、生物农药的使用方法497 第四节 生物农药的质量检验498  一、白僵菌498  二、苏云金杆菌499  三、昆虫病毒杀虫剂499  四、农用抗生素500 第五节 生物农药发展与应用展望501 参考文献503第十六章 微生物肥料504 第一节 概述504  一、微生物肥料的含义和特点504  二、微生物肥料的主要类型505  三、微生物肥料的作用506 第二节 营养元素循环及其在植物中的作用508  一、氮循环508  二、磷循环511  三、钾循环512  四、植物必需矿质元素及其作用513  五、植物根系吸收矿质元素的特点518 第三节 固氮菌肥料和根瘤菌肥料519  一、生物固氮519  二、固氮菌类肥料525  三、根瘤菌类肥料528 第四节 解磷微生物肥料和硅酸盐细菌肥料530  一、解磷微生物肥料530  二、硅酸盐细菌肥料531 第五节 根际促生细菌类微生物肥料532  一、根际促生细菌的种类532  二、根际促生细菌制剂的作用机理532  三、根际促生细菌制剂的归属问题533  四、根际促生细菌制剂的应用现状533  五、根际促生细菌制剂研究和应用前景534 第六节 其他微生物肥料534  一、分解作物秸秆微生物肥料534  二、复合微生物肥料535