基因工程：从基础研究到技术原理 [Genetic Engineering from Basic Research to Technical Principles] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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邢万金 著

图书标签:

• 基因工程
• 生物技术
• 分子生物学
• 遗传学
• 生物科学
• 技术原理
• 基础研究
• 基因编辑
• 生物工程
• 生命科学

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040490077

版次：1

商品编码：12309219

包装：平装

外文名称：Genetic Engineering from Basic Research to Technical Principles

开本：16开

出版时间：2018-02-01

用纸：胶版纸

页数：373

字数：6700

内容简介

　　《基因工程：从基础研究到技术原理》共8章，内容包括绪论、基因工程的基本技术与原理、基因工程的酶学基础、目的基因的获取、基因工程载体、基因的体外重组和转移、重组克隆的筛选与鉴定、克隆基因的表达。
　　《基因工程：从基础研究到技术原理》强调数据、实验原理的原始来源、改进和发展历程，讲述的结论和技术发明都力求有学术上的出处，并按照科学发现和技术发明的时间顺序将基因工程的来龙去脉交代清楚，使读者不仅学习到基因工程的基本理论和技术原理，更重要的是了解学术和技术发展的过程。
　　《基因工程：从基础研究到技术原理》具有以下特点：①以“科学史引导教学改革”的理念为指导，尝试科学史引导的教材编写方式，以历史的视角梳理原创，展示科学发展过程中的创新思维。②正文中标注参考文献，强调学术性，有利于反映科学的发展过程，也便于读者延伸阅读或自行考证。③在DNA序列水平上展示酶切位点、启动子、多克隆位点、终止子、复制起点等重要载体元件的结构与功能，精准解读原理和技术细节。④配套丰富的数字课程资源，包括作者原创的精美动画和教学课件、全程授课录像和1500多篇参考文献。
　　《基因工程：从基础研究到技术原理》适合作为各类院校的基因工程教学用书，书中提供的详尽学科发展沿革和参考文献也为翻转课堂和讨论式教学改革提供了阅读资源和研讨话题。

内页插图

目录

绪论
第一节 基因工程的诞生
一、基因工程诞生的理论基础
二、基因工程诞生的技术突破
三、基因工程诞生的标志
四、基因工程的主要操作内容
第二节 基因工程的应用
一、基因工程在农业中的应用
二、基因工程在工业中的应用
三、基因工程在医药领域的应用
第三节 基因工程的安全性
一、基因工程操作的安全性
二、基因工程产品的安全性

第一章 基因工程的基本技术与原理
第一节 DNA的提取与纯化
一、质粒DNA的提取
二、基因组或其他DNA的提取
三、DNA的浓度和纯度测定
四、DNA相对分子质量的估计
第二节 凝胶电泳
一、自由溶液电泳
二、固相支持物电泳
第三节 基因扩增技术
一、PCR扩增
二、PCR技术的扩展
第四节 核酸序列分析
一、RNA序列分析
二、DNA序列分析
三、DNA序列分析的自动化
第五节 核酸的分子杂交
一、核酸杂交探针及其检测方法
二、核酸分子杂交
三、核酸杂交技术的拓展

第二章 基因工程的酶学基础
第一节 限制性内切核酸酶
一、限制修饰的发现
二、限制性内切酶的发现
三、限制酶的分类与命名
四、限制酶的酶活性
第二节 内切单链DNA酶
一、稻谷曲霉S1核酸酶
二、Bal-31核酸酶
第三节 外切核酸酶
一、外切单链DNA酶
二、外切双链DNA酶
第四节 DNA连接酶
一、细菌DNA连接酶
二、T4 DNA连接酶
三、真核生物的DNA连接酶
四、影响DNA连接反应的主要因素
第五节 DNA聚合酶
一、大肠杆菌DNA聚合酶
二、T4 DNA聚合酶
三、T7 DNA聚合酶
四、逆转录酶
第六节 DNA末端修饰酶
一、末端脱氧核苷酸转移酶
二、T4多核苷酸激酶
三、碱性磷酸酶

第三章 目的基因的获取
第一节 基因组DNA片段化
第二节 目的基因的分离
一、构建基因组文库
二、构建cDNA文库
三、富集靶DNA序列
第三节 PCR扩增获得目的基因
第四节 化学合成目的基因

第四章 基因工程载体
第一节 自然界中细菌之间的DNA交换
一、转化
二、接合
三、转导
第二节 质粒及其分配机制
一、质粒的发现
二、质粒的一般性质
三、天然质粒的分配机制
第三节 质粒载体
一、天然质粒栽体
二、人工构建的质粒载体
第四节 噬菌体载体
一、单链噬菌体载体
二、噬菌粒载体
三、双链噬菌体载体
四、黏粒载体
第五节 大片段DNA克隆载体
一、酵母人工染色体
二、P1来源的克隆载体及P1人工染色体
三、细菌人工染色体

第五章 基因的体外重组和转移
第一节 DNA片段的体外重组
一、黏性末端的重组连接
二、齐平末端的重组连接
第二节 把重组DNA导入宿主细胞
一、导入大肠杆菌
二、导入酵母细胞
三、导入动物细胞
四、导入植物细胞

第六章 重组克隆的筛选与鉴定
第一节 基于载体基因的筛选与鉴定
一、抗生素抗性筛选
二、互补选择法
三、载体DNA电泳检测法
第二节 基于目的基因的筛选与鉴定
一、载体插入片段的长度鉴定
二、载体插入片段的序列鉴定
三、目的基因的转录产物鉴定
四、目的基因的翻译产物鉴定
第三节 用报告基因鉴定
一、氯霉素乙酰转移酶基因
二、萤火虫萤光素酶基因
三、?-葡糖醛酸糖苷酶基因
四、荧光蛋白基因

第七章 克隆基因的表达
第一节 外源基因在原核细胞中表达
一、原核表达载体的基本调控元件
二、外源基因在大肠杆菌中的表达方式
第二节 外源基因在酵母细胞中表达
一、酵母表达载体的基本元件
二、酵母表达载体的、类型
三、异源蛋白质在酵母中的分泌表达
第三节 外源基因在植物细胞中表达
一、植物表达载体的基本元件
二、植物表达载体
第四节 外源基因在动物细胞中表达
一、哺乳动物病毒载体
二、昆虫杆状病毒载体
三、质粒载体

后记

前言/序言

　　每每学完一门专业课，笔者皆感叹科学大师之星光灿烂，科学成果之精彩纷呈。前辈大师们的一个个奇思妙想和精妙绝伦的实验设计以及令人信服的实验结果，搭建成了本门学科的框架。面对前辈科学家们令人叹为观止的伟大成就，笔者常不禁好奇：他们是怎么想到的？为什么是他们而不是别人？我能做出什么？我该怎么做？基因工程就是这类引人人胜、令人深思的专业课之一。自从PaulBerg团队在斯坦福大学医学中心把SV40病毒DNA片段与携带大肠杆菌半乳糖操纵子的九噬菌体DNA片段在试管中连接起来建立了人工重组DNA技术以后，以基因操作为核心的基因工程就成了生物学家的“魔术”。它不仅愉悦了科学家同行，启迪了莘莘学子，而且已渗透到了生活的各个领域，彻底改变了人类生活和社会发展。无法想象，如果没有基因工程技术，成千上万的糖尿病患者如何能便宜地得到他们日日必须注射的胰岛素，人类如何才能从棉铃虫嘴里夺回棉花，如何才能继续吃上甜绵润口的木瓜，甚至屡遭金融危机的各国如何才能养活如此众多的人口并满足其日益挑剔的口味。正是凭借基因工程，如今我们能按照人类的需求和意愿改造微生物、植物、动物甚至人工合成生命；，正是凭借基因工程，生命科学要实实在在地兑现“只有你想不到的，没有我做不到的”的艺术广告。如今这门新兴的“科学魔术”正在不断推陈出新，为人类生活服务，推动社会快速发展。相信，有朝一日，基因工程将会上演魔术师最神奇的“分身术”和“大变活人”等戏法。
　　毫无疑问，21世纪是生命科学的世纪。改善和解决目前困扰人们的环境、生态、健康、寿命、发展等诸多问题，都将在很大程度上依赖于基因工程。鉴于基因工程已经取得的辉煌成就，我们有理由相信，它是可持续地解决这些问题的不二之选。因此，原本只是理学生物学的一门普通专业课的基因工程已被列为工学、农学、医学、生态学和环境科学等多类别专业的选修课或必修课，以适应不同学科领域的需求。
　　为不同专业学生开设的基因工程课程自然也打上了各自学科的烙印，具有该学科的特色，甚至具有主讲团队的研究特色。因此，尽管为“国家生命科学与技术人才培养基地”班和“国家理科基础科学研究和教学人才培养基地”班本科生全程讲授了10多年基因工程课程，笔者始终未能从市面上已有的数十个版本的基因工程教材中筛选到反映自身教学思想和满足自身教学目标的课本，而是一直围绕基因工程的基础理论和教学框架自行收集和阅读原始文献并编写教案。经过10多年的持续积累，笔者逐渐形成了自己的课程特色和教学理念，即“学习思想，启迪思维”，主要讲授发现问题和解决问题的研究性思想。学生的反馈和进入研究生阶段的科研体会都表明这种教学理念和与之配套的教学材料更适合培养创新性人才。于是，笔者决定把从1500多篇原始研究文献中凝炼而成的教案整理成书，与广大同行分享教学理念和教学资源，为提高基因工程教学质量奉献微薄之力，也为从事基因操作的研究人员提供一本全面反映基因工程起源、发展和技术原理的专业读物。

好的，这是一份围绕“基因工程：从基础研究到技术原理”这一主题，但不涉及该书具体内容的图书简介。这份简介旨在描绘一个宏大且专业的领域图景，突出相关学科的深度、广度和前沿性，旨在吸引对生命科学、生物技术和遗传学有浓厚兴趣的读者。 --- 聚焦生命蓝图的重塑：现代生物技术前沿探索与应用 （暂定书名：生命系统的解码与定向演化：生物技术革命的脉络与未来） 图书导览： 在人类文明的长河中，对生命本质的追问从未停止。进入二十一世纪，随着分子生物学、遗传学和信息科学的深度融合，我们正站在一个前所未有的技术奇点——生命系统的基本“语言”已被破译，我们获得了前所未有的“编辑”能力。本书并非聚焦于某一特定技术流派或经典教材的系统梳理，而是旨在为读者构建一幅当代生物技术革命的全景图谱，深入剖析支撑这场革命的底层科学逻辑、正在酝酿中的颠覆性工具，以及它们在不同应用领域所展现出的巨大潜能与伦理张力。 本书将带领读者穿越生命科学的深层结构，从最基础的核酸-蛋白质相互作用机制出发，系统梳理支撑现代生物技术飞速发展的核心科学原理，并聚焦于那些正在重塑生命科学研究范式和工业应用格局的关键技术节点。我们探索的不仅是“如何做”，更是“为什么这样做是可能的”以及“未来我们能做到什么”。 第一部分：奠基：理解生命的分子代码与调控网络 本部分深入解析了现代生物技术赖以生长的理论基石。我们将审视基因组学的宏伟版图如何从测序技术的进步中逐步清晰，从桑格测序的经典时代到高通量测序的爆发式增长，理解海量数据背后的生物学意义。 基因表达的精细调控： 不仅仅停留在“中心法则”的层面，我们将探讨转录因子与表观遗传学标记如何共同编织出复杂的细胞命运决定网络。深入分析启动子、增强子等远端调控元件的功能解析方法，以及RNA分子在基因沉默和翻译调控中的关键角色。 蛋白质机器的构筑与功能： 深入解析生命活动的核心执行者——蛋白质的结构生物学基础。探讨冷冻电镜（Cryo-EM）等技术如何以前所未有的精度揭示复杂蛋白复合物的三维结构，以及结构信息如何指导功能性蛋白质的理性设计。 信号转导的路径拓扑学： 追溯细胞如何感知并响应外部环境变化。解析不同信号分子（如激素、生长因子）如何通过复杂的级联反应，最终影响细胞核内的基因表达或细胞骨架的重塑，这是理解疾病发生机制和设计干预策略的先决条件。 第二部分：工具箱的进化：驱动技术突破的核心范式 这一部分将聚焦于生物技术领域当前最具变革性的工具集，分析其背后的工程学原理和生物学机制的精妙结合。我们不限于对单一工具的描述，而是强调这些工具如何形成一套可组合、可编程的系统。 核酸编辑的革命性进展： 深入探讨当前各类核酸修改系统的底层逻辑，分析其区别于传统方法的优势与局限。重点讨论特异性、脱靶效应的控制，以及将编辑系统投递至目标细胞和组织中的工程学挑战。这不仅仅是关于“剪切”或“替换”，更是关于如何实现对基因组的高精度、多重定位操控。 合成生物学的系统构建： 将生命系统视为可编程的工程装置。解析元件的标准化（如BioBricks理念的演进）、逻辑门的构建以及复杂代谢通路的重塑。讨论如何设计微生物“细胞工厂”来实现特定化学品、燃料或药物的绿色、高效生产。 高通量筛选与人工智能的交汇： 考察自动化液体处理、高内涵成像（High-Content Screening, HCS）与机器学习模型如何协同工作。分析AI在预测分子活性、优化蛋白质序列以及解析复杂表型数据中的突破性作用，标志着生物学研究正迈向“数据驱动”的新时代。 第三部分：跨界应用：重塑健康、农业与环境的未来图景 技术终须服务于应用。本部分将视野扩展至前沿技术在实际产业和医学领域中的部署与挑战。 精准医疗的深化： 从伴随诊断到细胞与基因疗法（CGT）的临床转化。细致探讨如何克服载体设计、免疫原性以及规模化生产的瓶颈，以实现对单基因遗传病、癌症乃至复杂慢性病的有效干预。关注基于患者特异性数据的个性化治疗方案设计。 食品与农业的可持续发展： 审视基因编辑技术在作物性状改良中的应用前景，例如提高抗逆性、增强营养价值，以及如何在保证生物安全的前提下，加速新品种的培育过程。讨论新型蛋白质生产技术（如发酵替代肉）对传统畜牧业的影响。 环境生物技术与生物修复： 探讨利用工程化的微生物群落处理环境污染、实现碳捕获或生物降解难题的研究进展。强调环境生物技术中对系统生态学理解的深度需求。 结语：科学边界的伦理与责任 最后，本书将回归到对生命科学工作者和公众的共同提问：当我们掌握了重塑生命的能力时，我们的边界在哪里？我们将探讨基因技术在生殖健康、物种保护和生态平衡等领域引发的复杂伦理考量、监管框架的建立与公众对话的重要性。 本书特色： 本书旨在超越教科书的陈述性框架，以一种批判性、前瞻性的视角，深入剖析驱动现代生物技术革命的核心驱动力与工程学思维。它适合于生命科学、生物工程、化学工程等相关专业的高年级本科生、研究生，以及希望全面了解生物技术最新进展和未来趋势的科研工作者和产业专业人士。阅读本书，您将获得对生命科学核心工具和前沿研究范式的系统性认知框架。

评分☆☆☆☆☆

这本书带给我的感受是，它不仅仅是一本知识的汇编，更像是一份经过时间检验的、充满智慧的科学对话记录。作者的语言风格非常沉稳内敛，但在关键的科学发现点上，却流露出一种对科学之美的赞叹。例如，在讨论基因组测序技术演进时，他不仅仅罗列了Sanger、Illumina和PacBio的流程差异，更穿插了对“信息密度”和“错误率权衡”的哲学思考，引导读者思考技术进步背后的驱动力。我个人对它在阐述“合成生物学”与传统基因工程的交叉点上的论述印象深刻。书中清晰地界定了如何利用工程学的思维（如模块化、标准化）来设计全新的生物系统，这超越了单纯的“修改”现有基因组的范畴。尽管书中的部分前沿领域（如表观遗传学修饰的精确调控）的讨论还略显保守，可能跟不上最新的文献进展，但这恰恰体现了其“基础原理”的定位——确保读者掌握的是经得起时间考验的核心概念，而非昙花一现的热点。总体来说，这是一部值得反复研读的、具有长期参考价值的学术巨著。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和装帧质量无疑是顶级的，这对于一本需要长期翻阅的工具书来说至关重要。纸张的质地厚实，印刷清晰锐利，即便是那些密集的公式和复杂的分子结构图，也丝毫没有出现墨迹模糊或者层次不清的问题。我在阅读关于基因克隆和载体构建的那部分时，深感这方面的细节处理得非常到位。它详细介绍了各种启动子、报告基因的选择标准，以及不同类型的质粒在宿主细胞中表达的效率差异。更值得称赞的是，作者似乎很了解读者在实际操作中可能遇到的“坑”，书中穿插了一些“实验设计注意事项”的侧边栏，这些提示往往是教科书不会详细说明，但却是实验成败的关键所在。比如，关于DNA纯化过程中残留的污染物对后续酶反应的影响，书中给出了非常具体的处理建议。虽然我对书中的某些生物信息学算法的深度展开略感不足，但就其实验操作层面的指导价值而言，这本书的实用性是毋庸置疑的，绝对值得放在实验台上随手可查。

评分☆☆☆☆☆

我最近在寻找一本能系统梳理现代分子生物学工具箱的书籍，而这本书的某些章节恰好满足了我的需求，尽管我关注的重点可能与书名暗示的“技术原理”略有不同。这本书在阐述各种基因编辑技术（比如CRISPR/Cas系统）的工作机制时，展现了惊人的清晰度。作者似乎有一种魔力，能将那些复杂的蛋白质结构、导航RNA的折叠路径，以及随后的双链断裂修复过程，用最简洁的语言描述出来。我特别欣赏它在比较不同技术优劣势时所采用的对比表格和流程图，这些视觉辅助工具极大地简化了对高难度概念的理解。它们不仅仅是简单的信息罗列，而是经过精心设计的逻辑结构，帮助读者快速定位不同技术的适用场景和潜在风险。例如，它对基因敲除和基因编辑在不同物种上的效率差异进行了细致的分析，这对于需要进行实际实验操作的研究人员来说，是无价的参考资料。这本书的论述风格倾向于严谨的科学报告，很少有花哨的修辞，一切都以数据和机制为核心，这正是我所青睐的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计充满了现代感，那种深邃的蓝色调配上跳跃的绿色线条，直观地暗示了其内容涉及的复杂生命科学领域。我拿起这本书时，首先被其厚重感所吸引，这通常意味着内容的深度和广度。迫不及待地翻开第一章，我发现作者的叙事方式非常引人入胜。他没有急于抛出那些让人望而生畏的专业术语，而是先从宏观的历史背景切入，勾勒出基因工程从早期萌芽到如今蓬勃发展的清晰脉络。这种处理方式非常聪明，它能迅速抓住那些对科学史感兴趣的读者，也为后续更深入的技术讲解打下了坚实的理论基础。特别是关于早期限制性内切酶发现的那一段描写，文字极具画面感，仿佛能让人置身于那个激动人心的实验室现场，体会科学家们首次发现“分子剪刀”时的震撼。如果说有什么不足，那就是初期的理论铺垫略显详尽，对于已经有一定生物学背景的读者来说，可能需要耐心度过前几章才能进入核心技术部分。但总的来说，这种循序渐进的构建方式，保证了即便是初学者也能稳扎稳打地跟上节奏，建立起扎实的知识框架。

评分☆☆☆☆☆

我曾尝试阅读一些侧重于应用和伦理讨论的基因工程书籍，但往往觉得它们在“如何做”的技术细节上有所欠缺。然而，这本书的独特之处在于，它成功地在理论深度和技术可操作性之间找到了一个令人惊喜的平衡点。书中对下游应用，比如基因治疗载体的设计和递送系统（如腺病毒载体和慢病毒载体）的构建原理，进行了深入的剖析。这些章节的叙述方式带有一种工程师的严谨感，详细解释了包装、滴度和转染效率等关键参数是如何受载体本身结构影响的。读到此处，我立刻联想到我之前进行的一个关于体外转染效率低下的实验瓶颈，这本书提供的结构性分析让我对问题根源有了更深层次的理解，这不仅仅是简单的“试错”，而是基于对病毒衣壳蛋白动力学的理解。虽然书中关于大规模生物反应器中细胞培养优化和生产放大的部分着墨不多，但这或许是定位上的取舍，专注于基础原理的阐释，但就其对个体化治疗前沿技术的铺陈而言，已经做到了非常出色。