第一章 緒論 001～014
第一節(jié)　生物工程的基本概念 001
一、生物工程的定義 001
二、生物工程的研究領(lǐng)域及其相互關(guān)系 002
三、現(xiàn)代生物工程涉及的學(xué)科 002
第二節(jié)　生物工程的發(fā)展簡史 003
一、傳統(tǒng)生物技術(shù)時期 003
二、近代生物工程的形成和發(fā)展時期 005
三、現(xiàn)代生物工程的形成和發(fā)展時期 006
第三節(jié)　現(xiàn)代生物工程的應(yīng)用 007
一、提高生命質(zhì)量，延長人類壽命 008
二、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，解決食品短缺 009
三、解決能源危機(jī)，治理環(huán)境污染 010
四、制造工業(yè)原料，生產(chǎn)貴重金屬 010
第四節(jié)　現(xiàn)代生物工程對社會發(fā)展的影響 011
一、轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題 011
二、轉(zhuǎn)基因生物對環(huán)境的危害 011
三、人權(quán)的保護(hù)問題 012
四、生物工程引發(fā)的其他社會問題 013

第二章 細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ) 015～033
第一節(jié)　細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展簡介 015
一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn) 015
二、細(xì)胞學(xué)說的創(chuàng)立 016
三、細(xì)胞生物學(xué) 016
第二節(jié)　細(xì)胞的基本特性 017
一、細(xì)胞的形態(tài) 017
二、細(xì)胞的基本功能 017
三、細(xì)胞結(jié)構(gòu)上的相似性 018
第三節(jié)　細(xì)胞的類型、結(jié)構(gòu)和功能 018
一、原核細(xì)胞 018
二、真核細(xì)胞 020
三、真核細(xì)胞與原核細(xì)胞的比較 022
四、病毒—非細(xì)胞的生命體 022
第四節(jié)　細(xì)胞的重要生命活動 024
一、細(xì)胞的繁殖 024
二、細(xì)胞分化 025
三、細(xì)胞的癌變和衰老 027
第五節(jié)　細(xì)胞的化學(xué)組成 029
一、水 029
二、無機(jī)鹽 029
三、有機(jī)小分子 030
四、生物大分子 032

第三章 生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能 034～069
第一節(jié)　生物功能大分子—蛋白質(zhì) 034
一、氨基酸和肽 034
二、蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu) 037
三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 040
四、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)測定 042
五、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì) 042
六、蛋白質(zhì)中的非氨基酸組分 044
七、蛋白質(zhì)的分離和純化 044
第二節(jié)　生物遺傳大分子—核酸 046
一、核酸的化學(xué)組成及一級結(jié)構(gòu) 046
二、DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能 048
三、RNA的結(jié)構(gòu)與功能 054
四、基因和基因組結(jié)構(gòu) 058
五、核酸的理化性質(zhì) 061
第三節(jié)　糖類 063
一、單糖 063
二、寡糖 064
三、多糖 064
四、糖復(fù)合物 064
五、糖類的生物功能 064
第四節(jié)　脂類與生物膜 065
一、生物體內(nèi)的脂類 065
二、生物膜的化學(xué)組成 066
三、生物膜的結(jié)構(gòu)及功能 068

第四章 基因工程 070～114
第一節(jié)　基因工程的基本原理 070
一、基因工程誕生的背景 070
二、基因工程的誕生及其意義 073
三、基因工程的基本概念及操作流程 074
第二節(jié)　重組DNA常用的工具酶 076
一、限制性內(nèi)切核酸酶 076
二、DNA連接酶 079
三、DNA聚合酶 081
第三節(jié)　重組DNA常用載體 084
一、質(zhì)粒載體 085
二、λ噬菌體 087
三、柯斯質(zhì)粒載體 088
四、人工染色體載體 089
五、高等真核細(xì)胞的克隆載體 091
第四節(jié)　目的基因的獲取及其與載體的連接 091
一、目的基因的獲取途徑 092
二、目的基因與載體的連接 097
第五節(jié)　重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞 099
一、受體細(xì)胞的選擇 099
二、重組DNA分子轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)染導(dǎo)入微生物細(xì)胞 102
三、重組DNA分子導(dǎo)入植物細(xì)胞 102
四、重組DNA分子導(dǎo)入哺乳動物細(xì)胞 103
第六節(jié)　重組體的篩選和克隆基因的表達(dá) 104
一、重組體的篩選 104
二、克隆基因的表達(dá) 107
第七節(jié)　合成生物學(xué) 109
一、合成生物學(xué)的概念與發(fā)展 110
二、合成生物學(xué)的層次化結(jié)構(gòu)設(shè)計 111
三、生物模塊的標(biāo)準(zhǔn)化 112
四、合成生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用 113

第五章 蛋白質(zhì)工程 115～136
第一節(jié)　蛋白質(zhì)工程的基本概念 115
一、蛋白質(zhì)工程產(chǎn)生的背景 116
二、蛋白質(zhì)工程的基本流程 116
三、蛋白質(zhì)工程的特征 117
四、蛋白質(zhì)工程的研究內(nèi)容 118
第二節(jié)　蛋白質(zhì)的生物合成 119
一、蛋白質(zhì)合成中三類RNA的作用 119
二、蛋白質(zhì)的生物合成過程 123
三、新生肽鏈的折疊 124
第三節(jié)　蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測 126
一、預(yù)測蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的意義 126
二、蛋白質(zhì)序列分析及結(jié)構(gòu)預(yù)測策略 127
三、蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)預(yù)測 128
四、蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)預(yù)測 130
第四節(jié)　蛋白質(zhì)分子設(shè)計 132
一、蛋白質(zhì)分子設(shè)計的基礎(chǔ) 133
二、蛋白質(zhì)分子設(shè)計的流程 134
三、蛋白質(zhì)分子設(shè)計的類型 135

第六章 酶工程 137～160
第一節(jié)　酶學(xué)基礎(chǔ) 137
一、酶的一般概念 137
二、酶的分類與命名 138
三、酶催化反應(yīng)作用的特點(diǎn) 139
第二節(jié)　酶的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 140
一、酶的結(jié)構(gòu)及其催化功能 140
二、酶的活性中心 141
三、酶的催化機(jī)理 141
四、影響酶催化反應(yīng)速度的因素 143
第三節(jié)　化學(xué)酶工程 145
一、酶分子的化學(xué)修飾 145
二、固定化酶 148
三、細(xì)胞的固定化 151
第四節(jié)　生物酶工程 153
一、克隆酶 153
二、突變酶 154
三、從頭設(shè)計酶 155
四、進(jìn)化酶 156
五、雜合酶 158
六、核酶和脫氧核酶 159

第七章 細(xì)胞工程 161～204
第一節(jié)　植物組織與細(xì)胞培養(yǎng) 161
一、植物組織培養(yǎng) 162
二、植物細(xì)胞培養(yǎng) 170
第二節(jié)　動物細(xì)胞與組織培養(yǎng) 177
一、動物細(xì)胞與組織培養(yǎng)的基本概念 177
二、動物細(xì)胞的體外培養(yǎng)生長特性 178
三、動物細(xì)胞培養(yǎng)的營養(yǎng)和環(huán)境條件 179
四、動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù) 180
五、細(xì)胞培養(yǎng)物的保存和復(fù)蘇 182
六、動物細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng) 183
第三節(jié)　細(xì)胞工程的主要技術(shù)及其應(yīng)用 184
一、細(xì)胞融合 184
二、染色體工程 189
三、動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物 192
四、胚胎工程 193
五、干細(xì)胞及組織工程 196

第八章 發(fā)酵工程 205～235
第一節(jié)　發(fā)酵工程概述 205
一、發(fā)酵工程技術(shù)的發(fā)展歷史 205
二、發(fā)酵和發(fā)酵工程的定義 206
三、發(fā)酵工程產(chǎn)品的類型 207
四、發(fā)酵工程的基本內(nèi)容 208
第二節(jié)　發(fā)酵工業(yè)用菌種 208
一、工業(yè)上常見的微生物 208
二、菌種的選育 212
三、菌種的退化與復(fù)壯 216
四、菌種的保藏 218
第三節(jié)　發(fā)酵生產(chǎn)過程 220
一、培養(yǎng)基及其滅菌 221
二、種子擴(kuò)大培養(yǎng) 222
三、發(fā)酵方式 223
四、發(fā)酵工藝控制 227
五、基因工程菌的發(fā)酵特性 229
六、發(fā)酵產(chǎn)物的分離提取 230
第四節(jié)　發(fā)酵設(shè)備 232
一、生化反應(yīng)器的類型 232
二、機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐 233
三、自吸式發(fā)酵罐 233
四、氣升式發(fā)酵罐 234
五、塔式發(fā)酵罐 234
六、發(fā)酵與產(chǎn)物分離偶聯(lián) 235

第九章 生物工程在農(nóng)業(yè)和食品方面的應(yīng)用 236～250
第一節(jié)　利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育抗逆性農(nóng)作物品種 236
一、抗除草劑作物 237
二、抗昆蟲作物 237
三、抗病害作物 238
四、抗重金屬鎘的作物 239
第二節(jié)　利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì) 239
一、提高農(nóng)作物產(chǎn)量 239
二、提高大豆中蛋白質(zhì)和氨基酸的含量 240
三、改變油料作物的油脂組成及含量 240
四、彩色棉花 241
五、其他超級農(nóng)作物品種 241
第三節(jié)　應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動物 242
一、應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改善動物的生產(chǎn)性能 242
二、改變代謝途徑提高經(jīng)濟(jì)動物的產(chǎn)量 243
三、利用胚胎技術(shù)加快家畜良種的繁殖 244
四、轉(zhuǎn)入抗病毒基因提高動物抗病能力 244
第四節(jié)　轉(zhuǎn)基因食品 245
一、已改良營養(yǎng)品質(zhì)的植物轉(zhuǎn)基因食品 245
二、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的肉、奶和畜類動物轉(zhuǎn)基因食品 246
三、富含功能性成分的轉(zhuǎn)基因食品 246
四、色香味獨(dú)特的轉(zhuǎn)基因食品添加劑 247
五、可延長貯藏保鮮期的轉(zhuǎn)基因果蔬食品 247
第五節(jié)　生物工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用 247
一、利用基因工程、細(xì)胞工程技術(shù)改良食品資源 248
二、利用現(xiàn)代發(fā)酵工程改造傳統(tǒng)的食品加工工藝 248
三、酶工程技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用 249

第十章 生物工程在醫(yī)藥方面的應(yīng)用 251～281
第一節(jié)　生物技術(shù)藥物 251
一、生物技術(shù)藥物的概念 251
二、生物技術(shù)藥物的種類 253
三、生物技術(shù)藥物的發(fā)展趨勢 257
第二節(jié)　疫苗 259
一、新型冠狀病毒疫苗 259
二、治療性腫瘤疫苗 262
三、結(jié)核疫苗 264
第三節(jié)　人類基因組計劃 266
一、人類基因組計劃的內(nèi)容 266
二、人類基因組計劃的研究結(jié)果 267
三、人類基因組計劃的意義 268
四、后人類基因組學(xué)的研究 270
第四節(jié)　基因診斷與基因治療 271
一、基因診斷 272
二、基因治療 278

第十一章 生物工程在環(huán)境保護(hù)和能源開發(fā)方面的應(yīng)用 282～299
第一節(jié)　污水的生物凈化 282
一、污水好氧生物處理技術(shù) 283
二、污水厭氧生物處理技術(shù) 284
第二節(jié)　廢氣及大氣污染的生物治理 285
一、生物凈化有機(jī)廢氣的基本原理 286
二、生物過濾法 287
三、生物吸收法 288
四、生物滴濾法 288
第三節(jié)　固體廢棄物的生物降解 289
一、固體廢棄物生物降解的基本原理 290
二、好氧生物降解制堆肥 290
三、厭氧發(fā)酵制沼氣 291
第四節(jié)　環(huán)境污染的生物修復(fù) 292
一、生物修復(fù)的概念和分類 292
二、生物修復(fù)的基本原理 293
三、原位生物修復(fù) 295
四、異位生物修復(fù) 296
第五節(jié)　生物工程在能源開發(fā)中的應(yīng)用 296
一、利用微生物開采石油 296
二、生物基燃料乙醇 297
三、植物石油 297
四、生物柴油 298
五、氫能 299

第十二章 生物工程與社會倫理 300～310
第一節(jié)　人類胚胎干細(xì)胞研究中的生命倫理 300
一、胚胎干細(xì)胞的不同來源及其倫理 300
二、生殖性克隆的倫理 302
三、治療性克隆的倫理 302
第二節(jié)　人類基因組研究引發(fā)的社會倫理 303
一、對基因隱私權(quán)的侵犯 303
二、產(chǎn)生基因歧視問題 304
三、基因治療帶來的倫理疑慮 305
四、基因增強(qiáng)的危害性問題 306
第三節(jié)　現(xiàn)代生物技術(shù)研究應(yīng)遵循的倫理原則 307
一、尊重原則 307
二、不傷害原則 308
三、公正原則和平等互利原則 308
四、可持續(xù)發(fā)展原則 309
五、責(zé)任原則 309

第十三章 生物工程的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù) 311～321
第一節(jié)　生物工程知識產(chǎn)權(quán)的類型 311
一、專利權(quán)的保護(hù) 312
二、植物新品種的保護(hù) 312
三、其他形式的保護(hù) 313
第二節(jié)　基因的專利保護(hù) 315
一、基因是屬于發(fā)現(xiàn)還是發(fā)明 316
二、基因?qū)＠�的保護(hù)范圍 317
第三節(jié)　轉(zhuǎn)基因生物專利保護(hù) 318
一、轉(zhuǎn)基因植物專利保護(hù) 318
二、轉(zhuǎn)基因動物專利保護(hù) 319
三、轉(zhuǎn)基因微生物專利保護(hù) 320

參考文獻(xiàn) 322