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第一部分 基因工程原理1

第一章 绪论1

第一节 引言1

一、基因工程定义1

二、基因工程发展史2

第二节 基因工程的研究内容3

一、技术路线3

二、研究内容5

第三节 基因工程的应用7

一、基因工程药物7

二、转基因动物7

三、转基因植物8

四、其他方面的应用9

第四节 基因工程的安全性问题10

本章问题11

第二章 DNA重组工具酶12

第一节 限制性内切酶12

一、限制性酶的类型和命名12

二、限制性酶的特性13

三、酶切末端的类型14

四、限制性酶的切割方式15

五、影响限制性酶活力的因素16

六、限制性酶的酶切反应体系19

七、限制性酶的特殊类型19

第二节 基因工程操作其他工具酶21

一、连接酶21

二、末端转移酶22

三、碱性磷酸酶22

四、多聚核苷酸激酶T4 PNK23

五、T7 DNA聚合酶23

六、逆转录酶23

本章问题25

第三章 基因工程的载体26

第一节 质粒的一般特性26

一、质粒的生物学特性26

二、质粒DNA的构型27

三、质粒DNA的提取28

第二节 常用的质粒克隆载体29

一、pBR322质粒29

二、pUC18/19质粒31

三、TA克隆载体32

第三节 常用的质粒表达载体34

一、原核表达载体的表达元件34

二、常用的原核表达载体36

三、真核表达载体38

第四节 噬菌体载体和柯斯质粒载体42

一、噬菌体载体42

二、柯斯质粒载体44

本章问题45

第四章 聚合酶链式反应46

第一节 PCR原理47

一、常规PCR47

二、定量PCR48

第二节 PCR操作及引物设计49

一、PCR的反应体系49

二、PCR扩增程序51

第三节 引物设计原则及引物合成52

一、引物设计原则52

二、引物合成反应53

第四节 电泳分离及纯化55

本章问题58

第五章 基因制备59

第一节 直接分离基因59

一、限制性内切酶分离法59

二、双抗免疫分离法59

三、根据蛋白质克隆基因法60

四、同源克隆法61

五、T－DNA插入失活法61

第二节 PCR法扩增基因61

一、套式PCR62

二、锚定PCR62

三、长程PCR62

四、反向PCR63

五、逆转录PCR64

六、易错PCR65

七、融合PCR65

第三节 构建基因组文库法66

一、基因组文库及cDNA文库概念66

二、构建基因组文库的步骤66

三、基因组文库的质量评价68

第四节 噬菌体表面展示技术69

一、噬菌体表面展示的概念69

二、表面展示载体的原理69

三、表面展示技术的不足70

四、其他展示方法71

第五节 酵母双杂交技术71

一、酵母双杂交的概念71

二、酵母双杂交的原理72

三、酵母双杂交系统的组成72

四、双杂交的步骤73

第六节 化学合成法74

一、基因的化学合成74

二、化学合成方法75

本章问题76

第六章 DNA重组及导入受体细胞77

第一节 DNA重组77

一、DNA的连接反应78

二、连接反应的注意事项78

三、平末端的连接79

第二节 重组DNA导入原核生物80

一、感受态细胞的制备及转化81

二、转化子的检测82

第三节 重组DNA导入植物细胞85

一、植物受体细胞类型及其特性85

二、植物细胞的基因转化方法86

三、转基因植物的筛选和鉴定90

第四节 重组DNA导入动物细胞92

一、动物细胞的特性92

二、动物细胞的基因转化方法92

本章问题94

第七章 外源基因的表达96

第一节 外源基因在大肠杆菌中的表达96

一、常见的大肠杆菌表达系统97

二、外源基因在大肠杆菌中表达的形式99

三、外源基因在大肠杆菌中高效表达的策略106

第二节 外源基因在酵母中的表达112

一、酵母表达载体的基本结构113

二、酵母表达系统的宿主114

三、影响外源基因在酵母中表达的因素116

本章问题119

第八章 基因工程应用及其安全性120

第一节 基因工程药物120

一、基因工程激素类药物121

二、基因工程细胞因子类药物123

三、基因工程抗体124

四、基因工程疫苗125

第二节 转基因植物125

一、抗虫害转基因植物126

二、抗病毒转基因植物126

三、抗逆转基因植物126

四、提高植物的品质127

第三节 转基因动物127

一、建立人类疾病的动物模型128

二、作为生物反应器128

三、作为器官移植的动物供体129

四、培育性状优良的家畜家禽129

五、基因功能与调控的基础研究130

第四节 基因治疗130

一、基因治疗的策略131

二、基因治疗的程序131

三、遗传病的基因治疗132

四、肿瘤的基因治疗133

第五节 基因芯片134

一、基因芯片的定义及分类134

二、基因芯片实验基本流程135

三、基因芯片的应用136

第六节 基因工程在分子改造中的应用138

一、在途径工程中的应用138

二、在酶工程中的应用139

第七节 基因工程安全性140

一、基因工程安全性问题的提出140

二、基因工程不完善之处141

三、基因工程安全性方面的政策法规142

四、鼓励研究的内容143

本章问题144

附录 基因工程复习一览图145

第二部分 基因工程实验指导147

第一章 实验相关知识147

第一节 前言147

第二节 实验操作技术路线148

第三节 实验报告的书写148

第二章 基因工程实验原则150

第三章 实验内容及操作方案153

第一节 质粒DNA的提取（实验1）153

第二节 PCR扩增木聚糖酶xyn基因（实验2）155

第三节 琼脂糖凝胶电泳检测质粒、分离目的基因（实验3）158

第四节 目的基因的回收及与T－载体的连接（实验4）162

第五节 感受态细胞的制备（实验5）163

第六节 重组DNA转化受体细胞DH5α/JM109（实验6）165

第七节 转化子的筛选（实验7）166

第八节 基因的限制性内切酶切割及与pET表达载体的连接（实验8）168

第九节 转化BL21（DE3）受体细胞（实验9）170

第十节 外源蛋白的诱导表达（实验10）171

第十一节 SDS－PAGE检测外源蛋白（实验11）171

第四章 基因工程操作中容易出现的错误及对策175

第一节 基因工程中所用材料来源的问题175

第二节 PCR扩增基因中的问题176

第三节 质粒提取中的问题177

第四节 酶切过程中的问题177

第五节 割胶回收基因中的问题178

第六节 基因同载体连接中的问题178

第七节 感受态细胞制备及转化中出现的问题178

第八节 阳性转化子检测中的问题179

第九节 SDS－PAGE检测外源蛋白中的问题180

附录181

一、密码子偏好性181

二、密码子图表182

三、核酸、蛋白质数据换算182

参考文献184