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| 內容簡介： |
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《基因工程》第三版为国家一流课程建设成果教材、国家精品资源共享课教材、国家精品课程建设成果教材。第二版得到广大师生的肯定和认可，有一百多所高校将其用作教材。第三版主要内容包括三部分：一是基因工程的基本原理与基本技术，包括工具酶和基因工程载体及常用的基因表达系统，目的基因获取、制备、扩增、导入与鉴定的各种方法，涵盖最新的高通量测序和单细胞测序技术等的拓展与应用。二是系统介绍基因工程用于功能基因组学研究的技术，包括基因表达谱研究技术、全基因组化学诱变和转座子饱和诱变技术、基因敲除与基因敲减技术、基因编辑技术、过表达和异位表达技术、染色质免疫沉淀及酵母双杂交等基因相互作用研究技术等，这部分是本教材的特色和重点，新版还更新了CRISPR基因编辑技术的最新进展。三是基因工程在工农业生产和医学研究中的应用，包括转基因植物、转基因动物的制备与应用，转基因安全评价与监管，基因治疗的原理、策略与CAR-T基因治疗研究进展等。本教材可用作国内高等院校及科研院所生物科学、生物技术、生物工程及基础医学和制药专业本科生、研究生教材及科研人员参考书，也可作为相关领域人士科普学习的参考书。
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| 關於作者： |
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袁婺洲，湖南师范大学生命科学学院教授，博士生导师。中国遗传学学会教学委员会委员，《生命科学研究》执行主编。新世纪优秀人才，湖南省121人才工程人选。主持国家自然科学基金5项，国家精品课程、国家精品资源共享课及国家本科课程各1项。发表研究论文130多篇，主编《基因工程》教材2本，合作出版专著4部。获“第11届全国多媒体课件大赛”二等奖1项、湖南省科技进步一等奖1项（排名二），湖南省自然科学一等奖1项（排名三），第五届湖南省青年科技奖1项，湖南省教学成果二等奖1项。多次获得湖南师范大学教学成果奖和教学优秀奖。
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| 目錄：
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1基因工程概述 001
1.1基因工程的概念与基本流程 001
1.1.1基因工程的概念 001
1.1.2基因工程的基本流程 002
1.2基因工程的发展简史 003
1.2.1基因工程诞生的背景 003
1.2.2基因工程的诞生 004
1.2.3基因工程的发展 005
1.3基因工程的研究意义和应用 007
1.3.1基因工程在功能基因组学研究中的应用 007
1.3.2基因工程在工业领域的应用 007
1.3.3基因工程在农业领域的应用 009
1.3.4基因工程在医药领域的应用 011
本章小结 013
复习题 013
2基因工程工具酶 014
2.1限制性核酸内切酶 014
2.1.1限制性核酸内切酶的发现和种类 014
2.1.2限制性核酸内切酶的命名 016
2.1.3限制性核酸内切酶的特征 016
2.1.4限制性核酸内切酶的同尾酶 019
2.1.5影响限制性核酸内切酶酶切反应的因素 021
2.1.6限制性核酸内切酶酶切位点的引入与消失 022
2.2DNA连接酶 024
2.2.1DNA连接酶的作用 024
2.2.2不同末端的连接策略 025
2.2.3影响DNA连接反应的因素 028
2.3DNA聚合酶类 028
2.3.1大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ 028
2.3.2Klenow大片段酶 029
2.3.3耐热的DNA聚合酶Taq 030
2.3.4T4噬菌体DNA聚合酶 031
2.3.5逆转录酶 031
2.4碱性磷酸酶 032
2.4.1碱性磷酸酶防止载体自连 032
2.4.2获得5′末端磷酸基团标记的探针 035
2.5末端脱氧核苷酸转移酶 036
2.6其他工具酶 037
2.6.1Ⅱs型限制性核酸酶 037
2.6.2Cas核酸内切酶 038
2.6.3Dicer酶 040
2.6.4重组酶 041
本章小结 043
复习题 043
3基因工程载体 044
3.1克隆载体 044
3.1.1质粒载体 045
3.1.2噬菌体载体 052
3.1.3黏粒载体 057
3.1.4人工微小染色体 057
3.2表达载体 059
3.2.1原核表达载体 060
3.2.2真核表达载体 071
本章小结 075
复习题 075
4目的基因的获取与制备 077
4.1从基因文库获取目的基因 078
4.1.1基因组文库的构建与筛选 078
4.1.2cDNA基因文库的构建与筛选 082
4.2电子克隆法获取目的基因 091
4.2.1利用EST数据库进行电子克隆 092
4.2.2利用基因组数据库进行电子克隆 093
4.2.3全长cDNA 的判断 094
4.2.4电子克隆基因的生物信息学分析 094
4.3PCR 获取与扩增目的基因 095
4.3.1常规PCR 095
4.3.2反向PCR 102
4.3.3反转录PCR 103
4.3.4实时荧光定量PCR 105
4.3.5多重PCR 110
4.3.6巢式PCR 112
4.3.7不对称PCR 112
4.3.8RACEPCR 113
4.3.9原位PCR 115
4.4通过蛋白质工程改建目的基因 116
4.4.1蛋白质工程的概念 116
4.4.2蛋白质工程的定点突变技术 116
4.4.3蛋白质工程的定向进化技术 120
本章小结 123
复习题 124
5目的基因导入受体细胞的方法 125
5.1把目的基因导入大肠杆菌 126
5.1.1自然条件下的转化过程 126
5.1.2感受态受体细胞的选择 128
5.1.3外源目的基因转化进入大肠杆菌细胞的方法 129
5.1.4外源基因通过噬菌体转导进入受体细胞 131
5.2把目的基因导入酵母细胞 133
5.2.1聚乙二醇介导的酵母转化 133
5.2.2金属阳离子介导的酵母转化 134
5.3把目的基因导入植物细胞 134
5.3.1DNA直接转移法 134
5.3.2农杆菌Ti质粒载体介导法 137
5.4把目的基因导入动物细胞 141
5.4.1外源基因导入离体培养的动物细胞 141
5.4.2外源基因导入在体动物细胞 144
本章小结 147
复习题 147
6阳性转化子的鉴定 148
6.1遗传表型检测法 148
6.1.1利用载体提供的表型特征筛选和鉴定重组DNA分子 149
6.1.2利用外源目的基因本身的序列提供的表型特征筛选 153
6.2酶切电泳检测 154
6.2.1凝胶电泳检测筛选 155
6.2.2限制性核酸内切酶酶切分析筛选 155
6.3核酸分子杂交 158
6.3.1Southern印迹杂交 158
6.3.2Northern印迹杂交 164
6.3.3蛋白质印迹分析 165
6.4PCR扩增鉴定筛选 168
6.5DNA序列测定 168
6.5.1Sanger双脱氧末端终止法 168
6.5.2化学降解法 170
6.5.3自动测序法 172
6.5.4二代测序技术 173
6.5.5三代测序技术 176
6.5.6单细胞测序技术 178
6.5.7高通量测序在组学研究中的应用 179
本章小结 188
复习题 188
7基因工程在基因功能研究中的应用 189
7.1基因的表达谱研究技术 189
7.1.1胚胎原位杂交技术 190
7.1.2胚胎抗体染色技术 193
7.1.3基因芯片技术 198
7.2基因的突变研究技术 203
7.2.1化学诱变 203
7.2.2转座子全基因组诱变 204
7.3基因敲除技术 207
7.3.1完全基因敲除技术 208
7.3.2条件基因敲除技术 213
7.4基因编辑技术 218
7.4.1锌指核酶基因敲除技术 218
7.4.2TALEN基因编辑技术 221
7.4.3CRISPR基因编辑技术 224
7.5基因敲减技术 248
7.5.1RNA干扰技术 248
7.5.2Morpholino干扰技术 252
7.6基因过表达与异位表达技术 253
7.6.1GAL4/UAS系统的构建 254
7.6.2GAL4/UAS定时开启系统 255
7.7基因的相互作用研究技术 256
7.7.1凝胶迁移率阻滞技术 256
7.7.2染色质免疫沉淀技术 257
7.7.3酵母双杂交技术 259
7.7.4免疫共沉淀技术 262
本章小结 264
复习题 265
8转基因植物 266
8.1转基因植物研究和生产现状 267
8.1.1转基因植物的研究概况 267
8.1.2抗除草剂转基因作物 268
8.1.3抗虫转基因作物 270
8.1.4提高作物产量和品质的转基因作物 272
8.1.5其他转基因作物 274
8.1.6植物生物反应器 279
8.2转基因植物的筛选与检测 281
8.2.1报告基因 282
8.2.2分子生物学检测方法 284
8.3转基因植物的安全性 285
8.3.1转基因安全性的由来 285
8.3.2转基因安全性的争论 286
8.3.3转基因作物安全性评价程序 290
8.3.4转基因作物安全性的监管 291
本章小结 293
复习题 293
9转基因动物 295
9.1动物转基因技术 296
9.1.1显微注射法 296
9.1.2逆转录病毒感染法 304
9.1.3胚胎干细胞介导法 306
9.1.4体细胞核移植法 309
9.2转基因动物的筛选与检测 315
9.2.1报告基因 315
9.2.2分子生物学检测方法 315
9.2.3转基因动物整体表型的观察 318
9.3转基因动物的现状与应用 318
9.3.1转基因动物的现状 318
9.3.2转基因动物在基因功能研究中的应用 319
9.3.3转基因技术在动物育种中的应用 320
9.3.4转基因动物在医学研究中的应用 321
9.3.5动物生物反应器 323
本章小结 327
复习题 327
10基因治疗 329
10.1基因治疗的概念与策略 329
10.1.1基因治疗的途径与策略 330
10.1.2基因治疗的基本程序 331
10.1.3基因治疗的发展、现状与问题 333
10.2基因治疗的载体 337
10.2.1逆转录病毒载体 337
10.2.2腺病毒载体 339
10.2.3腺相关病毒载体 341
10.2.4单纯疱疹病毒载体 343
10.2.5非病毒载体 345
10.3重要疾病的基因治疗 346
10.3.1遗传病的基因治疗 346
10.3.2肿瘤的基因治疗 352
10.3.3艾滋病的基因治疗 368
本章小结 377
复习题 377
参考书目与文献 378
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| 內容試閱：
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第三版前言
《基因工程》第二版教材出版以后，得到了广大读者的肯定和认可，国内使用本教材的高校达到一百多所。非常感谢老师们和同学们的信任和鼓励。为了回馈大家的厚爱，我们及时对本教材进行了再修订，希望一如既往地得到大家的支持。
由于第二版教材的结构和核心内容已经得到广大使用者的普遍认可，《基因工程》第三版没有改变现有的框架，修订工作主要体现在三个方面。一是订正第二版教材中个别欠准确的图片和文字表述。二是增加了基因工程技术最近五年的最新进展和应用，包括外泌体基因递送系统、类精子干细胞与半克隆、单细胞转录组测序、空间转录组测序、CRISPR先导基因编辑、线粒体基因编辑、CRISPR条形码与细胞谱系示踪、β地中海贫血的基因编辑治疗、通用型CART基因治疗等。三是积极贯彻党的二十大精神，在教材每一章的后面增加了一到两个与章节内容相关的拓展阅读，彰显我国近年来的高水平科技自立自强。
此外，与教材相配套，我们教学团队也构建了“转基因的科学——基因工程”国家线上一流课程、“基因工程”课程知识图谱以及“可视化显微注射制备转基因斑马鱼的虚拟仿真实验”国家一流课程等线上课程资源，欢迎读者一并选用。
本书由湖南师范大学袁婺洲、范雄伟主编，邓云、李东屏参编。
限于学识和水平，尽管已经反复校订与修改，但书中疏漏仍在所难免，恳请读者和同行继续不吝指教为谢。
袁婺洲，范雄伟
2025年1月于岳麓山下
第二版前言
《基因工程》第一版教材已经使用九年了。九年的时间，基因工程技术的发展日新月异，某些新技术和新进展甚至出现井喷式的发展与更替。早该将这些新技术和新进展写进教材，但由于各种原因，《基因工程》第二版的修订和编写工作较为缓慢，在这里对支持和热爱本教材的读者们致以深深的歉意。
《基因工程》第二版的修订和撰写工作主要从三个方面着手。一是订正第一版的错误。由于第一版教材编写匆忙，教材付印后发现有几处明显的小错误，在第二版已经得到更正。二是重新绘制了教材中原有的全部插图，并增加了较多原创的新插图，统一了插图的风格。对于教材中涉及的基因工程原理和技术，力求用更直观易懂的插图形式进行诠释，让读者更容易理解并加深印象。全部插图的电子版都可以在数字课程网站获取。其中基因工程载体一章，在教材中呈现的大多是载体的结构示意图，数字课程网站还补充了许多载体的详细结构图电子版，供学习者使用参考。第二版教材内容更新的第三个方面，是增加了基因工程技术最近几年的最新进展和应用，如“Golden Gate”一步克隆法、无缝连接克隆快线、新一代DNA测序技术、iPS与体细胞克隆技术、TALEN和CRISPR基因编辑技术、CART免疫治疗等。尤其是对有关高通量测序、基因编辑和免疫治疗技术的发展历程和最新进展，本教材进行了较全面的阐述和展望，“新”意十足，也饶有趣味。
教材第二版的架构略有调整，共分10章，主要是根据转基因操作的程序为主线，先介绍了基因工程操作的两大工具，接着阐述了目的基因获取的主要途径以及目的基因导入受体细胞和阳性转化子鉴定的主要方法，最后介绍了基因工程在基因功能研究、转基因植物、转基因动物和基因治疗等方面的应用及最新进展，其中以基因功能研究技术为重点。参加第二版教材编写的人员依然是湖南师范大学“基因工程”教学团队：其中邓云教授修改了第2章和第3章的部分内容；李东屏教授修改了第8章；范雄伟副教授倾情撰写了第7章、第9章和第10章的内容，其中CRISPR系统和CART免疫治疗部分的综述让本教材妙趣横生。万永奇副教授提供了部分参考文献。袁婺洲教授修订和撰写了第二版教材的全部章节以及每章的章前导读与章后小结，并负责全书的提纲拟定、统筹、组织、修订、插图绘制、创作与整理、书稿审查和校对等工作。在此对所有编写人员表示感谢！
第二版教材的插图绘制经过了几年时间的积累，其中湖南师范大学2013届生物科学专业和2015级生物技术专业及基地班的许多本科生同学参与了部分创作与绘制工作，在此也对这些同学的付出表示感谢！
本教材的编写和出版是在化学工业出版社的大力支持下完成的，感谢化学工业出版社的信任与支持。
本教材的出版也得到基因工程国家精品课程建设项目、基因工程国家精品资源共享课建设项目以及基因工程湖南省精品在线开放课程建设项目和湖南师范大学精品在线开放课程建设项目的资助和支持。
与教材内容配套的慕课短视频也制作完成，由袁婺洲教授、范雄伟副教授以及万永奇副教授讲授，已在智慧树和爱课程网在线开放。欢迎读者同步使用教材和慕课短视频进行学习。
限于经验、学识和水平，尽管已反复校订，但书中不足之处在所难免，恳请读者和同行继续不吝指教为谢。
袁婺洲
2019年6月于岳麓山下
第一版前言
基因工程技术自1973年诞生之后，以惊人的速度飞速发展，其应用成果已经渗透到人们生活和工农业生产的各个领域，成为生物技术中发展速度最快、创新成果最多、应用前景最广的一门核心技术。基因工程课程也已成为国内外高校生物技术和生物科学专业本科生的一门专业主干课程。
湖南师范大学生命科学学院自1997年开始为硕士研究生开设基因工程课程，是全院唯一一门硕士研究生的专业基础课程。2002年开始为生物技术专业和国家生命科学技术人才培养基地的本科生开设基因工程专业课，现在授课对象已经扩展到了生物科学专业和树达学院生物技术专业的本科生。2008年，湖南师范大学基因工程本科教学项目相继获得学校和湖南省教育厅的精品课程建设立项，2009年获得国家的精品课程建设立项。2006年之前，我们一直使用马建岗编写的《基因工程原理》作为教材，2006年以后选用了李立家和肖庚富编著的《基因工程》教材。为了配合《基因工程》国家精品课程的建设，及时跟踪学科发展前沿，我们于2009年底开始着手编写这一本新的《基因工程》教材。
如今，生命科学已经进入功能基因组时代。基因工程在现阶段的主要特色就是基因工程技术与功能基因组学的完美结合与相互促进，因此本教材的主要特点就是第一次详细介绍了基因工程在基因功能研究中的应用，而功能基因组研究的需求又促使基因工程技术不断向前沿发展。对于师范类高校和综合性大学的生命科学相关专业的本科生来说，目前国内的就业去向主要有两个：一是去国内外高校和科研院所继续深造、读研和攻博，二是去大专院校、科研院所以及生物制剂和制药公司从事教学、科研、研发和销售工作。不管哪一种去向，大部分的工作内容都会或多或少与基因工程及功能基因组学的研究技术相关，因此本教材将基因工程技术与功能基因组学结合起来也适应了大学生就业的市场需求。
本教材共8章，由湖南师范大学生命科学学院“基因工程”本科教学团队的教师们编写完成。袁婺洲教授负责全书的提纲拟定，统筹，组织，编写，修订，图片收集、扫描、绘制与整理，章前导读与章后小结的撰写，书稿审查和校对等工作，并独立编写了教材第1章、第3章、第7章和第8章的内容，第2章由邓云副教授编写，第5章由李东屏副教授编写，第4章由万永奇博士编写，第6章由唐文岘讲师编写，博士研究生周军媚参与了第3章计算机克隆目的基因内容的编写工作。教材编写过程中得到了吴秀山教授和生命科学学院领导的支持。在此对所有编写人员及支持本书编写的所有老师和同学表示感谢！
本书的编写和出版是在化学工业出版社编辑的督促下启动和完成的，与编辑的多次愉快的交流让本书由设想变为现实。感谢编辑的信任与支持！
本书的出版得到基因工程国家精品课程建设项目、基因工程湖南省精品课程建设项目、湖南师范大学精品课程建设项目以及湖南师范大学出版基金的资助。同时感谢化学工业出版社的大力支持！
限于经验和水平，加之时间仓促，书中疏漏定有不少，恳请读者和同行批评指正！
袁婺洲
2010年5月于岳麓山下
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