基因工程

前言

　　基因工程技術(shù)自1973年誕生之后，以驚人的速度飛速發(fā)展，其應(yīng)用成果已經(jīng)滲透到人們生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，成為生物技術(shù)中發(fā)展速度最快、創(chuàng)新成果最多、應(yīng)用前景最廣的一門核心技術(shù)?；蚬こ陶n程也已成為國內(nèi)外高校生物技術(shù)和生物科學(xué)專業(yè)本科生的一門專業(yè)主干課程?！　『蠋煼洞髮W(xué)生命科學(xué)學(xué)院自1997年開始為碩士研究生開設(shè)基因工程課程，是全院唯一一門碩士研究生的專業(yè)基礎(chǔ)課程。2002年開始為生物技術(shù)專業(yè)和國家生命科學(xué)技術(shù)人才培養(yǎng)基地的本科生開設(shè)基因工程專業(yè)課，現(xiàn)在授課對象已經(jīng)擴(kuò)展到了生物科學(xué)專業(yè)和樹達(dá)學(xué)院生物技術(shù)專業(yè)的本科生。2008年，湖南師范大學(xué)基因工程本科教學(xué)項(xiàng)目相繼獲得學(xué)校和湖南省教育廳的精品課程建設(shè)立項(xiàng)，2009年獲得國家教育部的精品課程建設(shè)立項(xiàng)。為了配合《基因工程》國家精品課程的建設(shè)，及時(shí)跟蹤學(xué)科發(fā)展前沿，我們于2009年底開始著手編寫這一本新的《基因工程》教材?！　∪缃?，生命科學(xué)已經(jīng)進(jìn)入功能基因組時(shí)代。基因工程在現(xiàn)階段的主要特色就是基因工程技術(shù)與功能基因組學(xué)的完美結(jié)合與相互促進(jìn)，因此本教材的主要特點(diǎn)就是第一次詳細(xì)介紹了基因工程在基因功能研究中的應(yīng)用，而功能基因組研究的需求又促使基因工程技術(shù)不斷向前沿發(fā)展。對于師范類高校和綜合性大學(xué)的生命科學(xué)相關(guān)專業(yè)的本科生來說，目前的就業(yè)去向主要有兩個(gè)，一是去國內(nèi)外高校和科研院所繼續(xù)深造、讀研和攻博，二是面向大專院校、科研院所以及生物制劑和制藥公司從事教學(xué)、科研、研發(fā)和銷售工作。不管哪一種去向，大部分的工作內(nèi)容都會(huì)或多或少與基因工程及功能基因組學(xué)的研究技術(shù)打交道，因此本教材將基因工程技術(shù)與功能基因組學(xué)的結(jié)合也適應(yīng)了大學(xué)生就業(yè)市場的需求。

內(nèi)容概要

本教材為國家精品課程教材，主要介紹了基因工程的基本概念、基本原理、常用基因工程操作技術(shù)以及基因工程與功能基因組學(xué)相結(jié)合的技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展。主要內(nèi)容包括三大塊：一是基因工程的基本原理與基本技術(shù)，包括工具酶和克隆載體、表達(dá)載體及常用的基因表達(dá)系統(tǒng)，目的基因獲取、制備、擴(kuò)增、導(dǎo)入與鑒定的各種方法；二是基因工程在功能基因組學(xué)研究中的應(yīng)用，包括基因表達(dá)譜的研究技術(shù)、全基因組化學(xué)誘變和轉(zhuǎn)座子飽和誘變的技術(shù)、基因敲除與基因敲減的技術(shù)、GAL4/UAS過表達(dá)系統(tǒng)、酵母雙雜交及免疫共沉淀等蛋白質(zhì)相互作用研究的技術(shù)等；三是基因工程在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，包括轉(zhuǎn)基因植物、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的制備與應(yīng)用，基因治療的原理與策略以及基因工程藥物的研制與現(xiàn)狀等。 本教材是專門針對國內(nèi)生物及其相關(guān)專業(yè)本科生的就業(yè)和進(jìn)一步考研、深造需要而編寫的，適合普通高等院校及科研院所的本科生、研究生及專業(yè)課教師使用，也可作為相關(guān)領(lǐng)域科研人員的參考書。

書籍目錄

第1章　基因工程概述 　1.1　基因工程的概念與基本流程 　1.1.1　基因工程的概念 　1.1.2　基因工程的基本流程 　1.2　 基因工程的發(fā)展簡史 　1.2.1　基因工程誕生的背景 　1.2.2　基因工程的誕生 　1.2.3　基因工程的發(fā)展 　1.3　基因工程的研究意義和應(yīng)用 　1.3.1　基因工程在功能基因組學(xué)研究中的應(yīng)用 　1.3.2　基因工程在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用 　1.3.3　基因工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用 　1.3.4　基因工程在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用 　1.4　 趣味討論：基因工程與克隆人的爭論 　本章小結(jié) 　復(fù)習(xí)題 第2章　基因工程的工具酶與載體 　2.1　工具酶 　2.1.1　限制性核酸內(nèi)切酶 　2.1.2　DNA連接酶 　2.1.3　DNA聚合酶類 　2.1.4　堿性磷酸酶 　2.1.5　末端脫氧核苷酸轉(zhuǎn)移酶 　2.1.6　其他工具酶 　2.2　克隆載體 　2.2.1　質(zhì)粒載體 　2.2.2　噬菌體載體 　2.2.3　黏粒載體 　2.2.4　人工微小染色體 　2.3　表達(dá)載體 　2.3.1　原核表達(dá)載體 　2.3.2　真核表達(dá)載體 　2.4　實(shí)例分析：一個(gè)表達(dá)雙色熒光的轉(zhuǎn)基因斑馬魚載體的構(gòu)建 　本章小結(jié) 　復(fù)習(xí)題 第3章　目的基因的制備與鑒定 　3.1　從基因文庫獲取目的基因 　3.1.1　基因組文庫的構(gòu)建與篩選 　3.1.2　cDNA基因文庫的構(gòu)建與篩選 　3.2　從GENBANK基因組數(shù)據(jù)庫獲取目的基因 　3.2.1　基因組數(shù)據(jù)庫 　3.2.2　計(jì)算機(jī)克隆目的基因 　3.3　PCR獲取與擴(kuò)增目的基因 　3.3.1　常規(guī)PCR 　3.3.2　反向PCR 　3.3.3　反轉(zhuǎn)錄PCR 　3.3.4　實(shí)時(shí)熒光定量PCR 　3.3.5　RACE?PCR 　3.3.6　多重PCR 　3.3.7　原位PCR 　3.4　通過蛋白質(zhì)工程改建目的基因 　3.4.1　蛋白質(zhì)工程的概念 　3.4.2　蛋白質(zhì)工程的定點(diǎn)突變技術(shù) 　3.4.3　蛋白質(zhì)工程的定向進(jìn)化技術(shù) 　3.5　目的基因的鑒定 　3.5.1　目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法 　3.5.2　遺傳表型檢測法 　3.5.3　酶切電泳檢測法 　3.5.4　核酸分子雜交 　3.5.5　PCR擴(kuò)增鑒定篩選 　3.5.6　DNA序列測定 　3.6　實(shí)例分析：一個(gè)人類新基因hhole的克隆與分析 　3.6.1　人類新基因hhole的克隆 　3.6.2　人類新基因hhole的生物信息學(xué)分析 　本章小結(jié) 　復(fù)習(xí)題 第4章　基因工程在基因功能研究中的應(yīng)用 　4.1　基因的表達(dá)譜研究技術(shù) 　4.1.1　胚胎原位雜交技術(shù) 　4.1.2　胚胎抗體染色技術(shù) 　4.1.3　基因芯片技術(shù) 　4.1.4　蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù) 　4.2　基因的突變研究技術(shù) 　4.2.1　化學(xué)誘變 　4.2.2　轉(zhuǎn)座子全基因組誘變 　4.3　基因敲除與基因敲減技術(shù) 　4.3.1　基因敲除技術(shù) 　4.3.2　RNA干擾技術(shù) 　4.3.3　Morpholino干擾技術(shù) 　4.4　基因過表達(dá)與異位表達(dá)技術(shù) 　4.4.1　GAL4?UAS系統(tǒng)的構(gòu)建 　4.4.2　GAL4/UAS定時(shí)開啟系統(tǒng) 　4.5　基因的相互作用研究技術(shù) 　4.5.1　凝膠遷移率阻滯技術(shù) 　4.5.2　染色質(zhì)免疫沉淀技術(shù) 　4.5.3　酵母雙雜交技術(shù) 　4.5.4　免疫共沉淀技術(shù) 　4.6　實(shí)例分析：HDAC1基因在小鼠心臟發(fā)育中的功能研究 　本章小結(jié) 　復(fù)習(xí)題 第5章　轉(zhuǎn)基因植物 第6章　轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 第7章　基因治療 第8章　基因工程藥物參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　【本章導(dǎo)讀】　　基因工程是發(fā)展最快的一種生物技術(shù)，在生物技術(shù)中處于核心地位。本章介紹了基因工程的基本概念、基本流程以及基因工程誕生與發(fā)展的歷史背景與簡要過程。基因工程具有巨大的應(yīng)用前景，在生命科學(xué)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域以及醫(yī)藥領(lǐng)域都取得了豐碩的應(yīng)用成果。克隆技術(shù)也為人類繁殖方式及疾病治療帶來了一場革命?！　?1世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，而21世紀(jì)生命科學(xué)的核心則是生物技術(shù)。以生物技術(shù)和分子生物學(xué)為主體的現(xiàn)代生命科學(xué)已經(jīng)成為帶動(dòng)和影響其他學(xué)科發(fā)展的領(lǐng)頭學(xué)科。建立在分子生物學(xué)和遺傳學(xué)基礎(chǔ)之上的基因工程則是生物技術(shù)中發(fā)展速度最快、創(chuàng)新成果最多、應(yīng)用前景最廣的一門核心技術(shù)，它的顯著特點(diǎn)是能夠跨越生物種屬之間不可逾越的鴻溝，打破常規(guī)育種難以突破的物種界限，開辟了在短時(shí)間內(nèi)改造生物遺傳特性的新領(lǐng)域?；蚬こ淌沟迷松锱c真核生物之間、動(dòng)物與植物之間、以至人和其他生物之間的遺傳信息可以進(jìn)行重組和轉(zhuǎn)移，因而基因工程成為當(dāng)今生命科學(xué)領(lǐng)域中最具生命力、最引人注目的學(xué)科之一。

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