本书为21世纪农业部高职高专规划教材。本书按照基因工程的技术路线对基因工程的技术基础、基因克隆载体、目的基因的克隆、重组DNA导人受体细胞、克隆子的筛选与表达产物的检测及基因工程的应用与安全性问题等内容作了简要系统的介绍。全书共分九章，主要内容包括基因工程的技术基础，基因的克隆和分离，基因工程载体，目的基因导入受体细胞，基因工程的应用，基因工程的争论和安全措施等。

本书内容由简到繁、循序渐进，注重应用性和操作性，强调动手能力和思维能力培养，为学生毕业后进入生物技术高科技产业奠定基础。

本书按照基因工程的技术路线对基因工程的技术基础、基因克隆载体、目的基因的克隆、重组DNA导人受体细胞、克隆子的筛选与表达产物的检测及基因工程的应用与安全性问题等内容作了简要系统的介绍。全书共分九章，第一章介绍了基因工程含义、主要操作内容、技术路线、发展历程及其意义。第二章介绍了基因工程的技术基础。第三章介绍了基因的克隆和分离理论，包括基因分离克隆的基本步骤、cDNA文库的构建与目的cDNA克隆的筛选、基因组DNA克隆技术等。第四章介绍了基因克隆的载体，主要包括质粒载体、噬菌体载体、黏粒载体、M13载体和表达型载体等。第五章介绍了目的基因导入受体细胞，包括受体细胞的概念及其选择的原则，重组DNA转化技术和重组子的筛选技术。第六章介绍了外源基因的表达，包括外源基因的表达和调控机制、几类外源基因表达系统及表达产物的检测与分离纯化等。第七章、第八章介绍了基因工程的应用和基因工程的争论与安全措施。第九章是基因工程基本实验实训，包括DNA和RNA的提取、分离和定量分析，目的基因的PCR扩增，目的基因与载体连接与检测，感受态细菌的制备，重组DNA的转化及核酸探针制备与Southern印迹杂交。通过这些实验实训，可以使学生掌握基因工程基本实验技能，加深对基本理论和基本知识的理解。

本书的理论知识部分，概念表述准确、内容简明扼要、结构紧凑有序，脉络清晰；实验部分，应用性、实用性和操作性强，内容由简到繁、循序渐进，注重学生动手能力和思维能力培养，为学生毕业后进人生物技术高新科技产业奠定基础。

本书适用于全国高职高专院校、成教学院的生物技术、生物制药、医学、食品加工、畜牧兽医、农艺、园林园艺等专业的教学和培训，也可作为农、林、师范院校生物类本科专业教学、科研的参考用书。

前言

第一章 绪论

一、基因及基因工程含义

二、基因工程理论依据

三、基因工程研究的主要操作内容和技术路线

四、基因工程的发展历程

五、基因工程的巨大意义及我国在该领域取得的成就

 复习思考题

第二章 基因工程的技术基础

 第一节 限制性内切酶

一、限制性内切酶的分类

二、限制性内切酶的命名及其识别特点

三、限制性内切酶的切割方式

四、限制性内切酶产生的末端的连接

五、限制性内切酶反应的影响因素

 第二节 工具酶

一、DNA聚合酶

二、末端脱氧核苷酸转移酶

三、T4多聚核苷酸激酶

四、碱性磷酸酶

五、核酸酶

六、DNA连接酶

 第三节 DNA序列分析

一、Maxam-Gilbert化学法

二、Sanger的双脱氧法

三、自动测序的发展

 第四节 寡核苷酸的合成

一、寡核苷酸的生物合成

二、寡核苷酸的化学合成

三、DNA化学合成的应用

 第五节 聚合酶链式反应技术

一、聚合酶链式反应的原理

二、PCR的反应条件

三、Ta DNA聚合酶与PCR扩增的精确性

四、PCR的模板

五、PCR的引物

六、PCR扩增产物的电泳分析

七、PCR产物克隆方法

八、PCR应用中存在的问题与解决方法

九、PCR技术的新进展

 第六节 DNA片段的连接重组

一、DNA片段之间的连接

二、DNA重组类型

 复习思考题

第三章 基因的克隆和分离

 第一节 基因分离和克隆的基本步骤

一、选择含目的基因的材料

二、DNA片段的制备和克隆

三、目的基因的筛选

 第二节 cDNA文库的构建

一、cDNA合成

二、获取全长cDNA

三、将cDNA重组到载体上

 第三节 目的cDNA克隆的筛选

一、用核酸探针筛选目的cDNA

二、用寡核苷酸探针筛选目的cDNA

三、差示筛选组织特异的cDNA

四、用抗体筛选目的cDNA

五、功能结合法筛选目的cDNA

六、cDNA序列测定

 第四节 基因组DNA克隆

一、制备用于克隆的DNA片段

二、构建基因组文库的克隆载体

三、染色体步移法分析长片段真核基因

 复习思考题

第四章 基因工程载体

 第一节 质粒载体

一、质粒载体的生物学特性

二、插入失活

三、转化

四、常见的质粒载体类型

 第二节 基于入噬菌体的载体

一、λ噬菌体的生物学

二、λ噬菌体载体

 第三节 黏粒载体

一、柯斯质粒的特点

二、大分子DNA克隆载体：YACs与BACs

 第四节 M13载体

一、丝状大肠杆菌噬菌体的生物学

二、M13噬菌体的基因组结构

三、M13噬菌体的主要用途

 第五节 表达型载体

一、表达载体的类型

二、表达载体构建的一般原则

 第六节 真核细胞中的基因克隆与表达载体

一、酵母

二、哺乳动物细胞

 复习思考题

第五章 目的基因导入受体细胞

 第一节 受体细胞

一、受体细胞的概念及其选择的原则

二、几类受体细胞概述

 第二节 重组DNA分子转入原核生物细胞

一、重组质粒DNA分子转化大肠杆菌

二、重组λ噬菌体DNA分子转导大肠杆菌

三、受体细胞的选择

四、重组DNA分子转入真核细胞

 第三节 重组子的筛选

一、遗传表型直接筛选法

二、依赖于重组子结构特征分析的筛选法

三、核酸分子杂交检测法

四、免疫化学检测法

五、转译筛选法

六、插入失活法

七、基因表达产物分析法

 复习思考题

第六章 外源基因的表达

 第一节 外源基因的表达机制

一、外源基因的起始转录

二、mRNA的延伸与稳定性

三、外源基因mRNA的有效翻译

四、表达蛋白在细胞中的稳定性

五、目的基因沉默

 第二节 基因表达的调控元件

一、启动子

二、增强子

三、终止子

四、衰减子

五、反义RNA

 第三节 外源基因表达系统

一、大肠杆菌基因表达系统

二、酵母表达系统

三、哺乳动物细胞基因表达系统

四、植物细胞基因表达系统

 第四节 基因表达产物的检测与分离纯化

一、基因表达产物的检测

二、基因表达产物的分离纯化

 复习思考题

第七章 基因工程的应用

 第一节 基因工程药物

一、基因工程激素类药物

二、基因工程细胞因子类药物

三、基因工程抗体

四、基因工程受体

五、基因工程疫苗

 第二节 转基因植物

一、抗病虫害转基因植物

二、抗逆转基因植物

三、药用转基因植物

四、转基因植物食品

五、其他转基因植物

 第三节 转基因动物

一、利用转基因动物改良动物品种

二、转基因动物作为生物反应器

三、转基因动物筛选药物

四、转基因动物应用于人体器官移植

 第四节 基因治疗

一、肿瘤的基因治疗

二、分子遗传病的基因治疗

三、心血管病的基因治疗

四、病毒病的基因治疗

 第五节 人类基因组计划

一、疾病与基因

二、人类基因组研究计划

三、人类基因组研究进展与展望

 第六节 基因芯片技术及应用

一、基因芯片技术

二、基因芯片的应用

 复习思考题

第八章 基因工程的争论和安全措施

 第一节 基因工程的安全隐患及其争论

一、基因工程的安全隐患

二、对基因工程的争论

 第二节 基因工程安全措施

 第三节 我国生物技术发展及其安全问题

 复习思考题

第九章 基因工程实验实训指导

 实验一 大肠杆菌pBR322质粒DNA提取

 实验二 植物总RNA的提取

 实验三 核酸提取物的定量分析

 实验四 利用琼脂糖凝胶分离DNA片段

 实验五 目的基因的PCR扩增

 实验六 目的基因与载体的限制性内切酶酶切、连接与检测

 实验七 感受态菌的制备

 实验八 重组DNA的转化

 实验九 随机引物法制备核酸探针

 实验十 Southern印迹杂交

附录

 附录1 常用的测量单位及换算

 附录2 常用的限制性内切酶的主要性质及缓冲液

 附录3 常用抗生素配制及使用浓度

 附录4 主要溶液(母液)及缓冲液配制

 附录5 部分重要的生物信息学网络资源

主要参考文献