《基因工程》是國家精品課程“基因操作原理”配套教材，第1版為“普通高等教育十五國家級規(guī)劃教材”。《基因工程（第2版）》全面、系統(tǒng)介紹了基因工程的原理、策略和技術(shù)方法，具有較好的先進性、前瞻性和實踐性，得到使用院校的廣泛好評。在保持第1版風(fēng)格和特色基礎(chǔ)上，第2版結(jié)合學(xué)科發(fā)展，對基因操作技術(shù)和基因工程技術(shù)進展做諸多補充、修訂，主要包括：將原第六章“基因操作中大分子的分離和分析”拓展為2章；原第七章“基因芯片技術(shù)”有關(guān)操作技術(shù)和原理合并到第六章中，作為分子雜交技術(shù)的內(nèi)容；原第九章“DNA序列分析”增加高通量測序技術(shù)、單分子測序技術(shù)；原第十二章“基因組研究技術(shù)”補充了基因組研究、相互作用研究的新技術(shù)，以及新發(fā)展的基因組編輯技術(shù)；重新撰寫第十九章；在第二篇“基因工程應(yīng)用”對各種基因工程實踐做了更新和完善。 第2版主要分為基因操作原理、基因工程應(yīng)用2篇，全書合計19章，分別是：基因工程概述、分子克隆工具酶、分子克隆載體、人工染色體載體、表達載體、基因操作中大分子的分離和檢測、基因操作中的核酸分析技術(shù)、PCR技術(shù)及其應(yīng)用、DNA序列分析、DNA誘變、DNA文庫的構(gòu)建和目的基因的篩選、基因組研究技術(shù)、植物基因工程、動物基因工程、酵母基因工程、細菌基因工程、病毒基因工程、醫(yī)藥基因工程、基因工程產(chǎn)品的安全評價及其管理。 《基因工程（第2版）》可為高等院校生物技術(shù)、生物工程、生物制藥相關(guān)專業(yè)教學(xué)使用，也可供相關(guān)的科研、技術(shù)和管理人員參考。
21世紀是生命科學(xué)的世紀。分子生物學(xué)作為最前沿的生命科學(xué)學(xué)科之一，主要從分子水平研究生命活動的現(xiàn)象與本質(zhì)，如DNA的復(fù)制、基因的表達與調(diào)控、遺傳與變異等。隨著分子生物學(xué)研究的深入與發(fā)展，除了在分子水平上了解生命的特征外，在分子水平進行更有效的生物學(xué)研究以及在分子水平進行物種改造是生物學(xué)界共同關(guān)心并十分重視的問題。
國內(nèi)外已出版了許多有關(guān)基因工程的書籍，各自展現(xiàn)出不同的內(nèi)涵和風(fēng)格。本教材所指的基因工程是一個廣義的概念，包括基因操作原理和基因工程應(yīng)用兩部分。其中后者是指基因工程的狹義概念，以轉(zhuǎn)基因技術(shù)為主線，以構(gòu)建不同類型的基因工程體（或稱遺傳修飾生物體，genetically modified organism，GMO）及其應(yīng)用為主要內(nèi)容，包括植物、動物和微生物基因工程體的創(chuàng)制和應(yīng)用，以及基因工程在生物醫(yī)藥中的綜合應(yīng)用。自1973年美國斯坦福大學(xué)的Stanley Cohen和Herbert Boyer第一次實現(xiàn)基因的異源表達，基因工程就開始蓬勃發(fā)展，并在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域創(chuàng)造了巨大的價值，同時改善了人們的生活，提高了人類與疾病抗爭的能力。在歷史的長河中，人類從來沒有比現(xiàn)在更像是世界的“主宰者9，因為基因工程賦予了人類改造物種、創(chuàng)造物種的能力。當(dāng)然，這一切都必須是在法律和倫理允許的范圍內(nèi)。本書基因工程應(yīng)用部分從植物基因工程、動物基因工程、酵母基因工程、細菌基因工程、病毒基因工程和醫(yī)藥基因工程以及基因工程的安全管理等方面，分別介紹各基因工程體的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景，詳細闡述其表達系統(tǒng)，方便讀者了解基因工程的實質(zhì)及發(fā)展狀況。
基因操作原理是本書的重要基礎(chǔ)內(nèi)容，不僅包括指導(dǎo)基因工程體構(gòu)建的基因工程原理，還包括用于指導(dǎo)分子生物學(xué)研究的，對基因進行操作的基本原理。后者是前者乃至基因工程實踐的基礎(chǔ)，前者是后者在應(yīng)用領(lǐng)域的延伸和發(fā)展。因此本書重點突出基因工程的最基本原理，即基因操作原理。基因操作原理部分基于分子生物學(xué)理論基礎(chǔ)，以分子克隆為主線，介紹與此相關(guān)的載體、工具酶、文庫的構(gòu)建與篩選、基因的各種分析手段（包括分子雜交、PCR和序列分析）和基因改造等研究技術(shù)和方法的原理。它承載著銜接上游分子生物學(xué)與下游狹義基因工程的任務(wù)，并為之服務(wù)。沒有分子生物學(xué)的理論基礎(chǔ)支撐，基因操作就成為無本之木；沒有基因操作技術(shù)的推動，分子生物學(xué)將成為無源之水，匱乏前進的動力。
本書是在華中農(nóng)業(yè)大學(xué)分子生物學(xué)系列課程講義的基礎(chǔ)上，經(jīng)過10年的試用、修訂、補充和完善而形成的，是國家生物學(xué)理科基地班和國家生命科學(xué)技術(shù)基地班的核心教材，同時適合生物科學(xué)、生物技術(shù)、生物工程和生物制藥專業(yè)的本科生，以及遺傳學(xué)、微生物學(xué)和生物化學(xué)與分子生物學(xué)專業(yè)或相關(guān)專業(yè)的研究生使用。本書的編寫人員主要由教學(xué)和科研一線的年輕博士組成，具有豐富的本科教學(xué)經(jīng)驗和科學(xué)研究經(jīng)歷，保證了本教材在學(xué)術(shù)上的先進性。所有編寫人員在編寫過程中均表示出極大的熱情，充分發(fā)揮各自教學(xué)和科研優(yōu)勢，使本教材能最大限度滿足教學(xué)需求。
第一章 基因工程概述
第一節(jié) 基因操作與基因工程
一、基因操作與基因工程的關(guān)系
二、基因工程的誕生與發(fā)展
第二節(jié) 基因工程是生物科學(xué)發(fā)展的必然產(chǎn)物
一、基因是基因重組的物質(zhì)基礎(chǔ)
二、DNA的結(jié)構(gòu)和功能
三、基因操作技術(shù)的發(fā)展促進基因工程的誕生和發(fā)展
四、基因工程的內(nèi)容
第三節(jié) 基因的結(jié)構(gòu)——基因操作的理論基礎(chǔ)
一、基因的結(jié)構(gòu)組成對基因操作的影響
二、基因克隆的通用策略
思考題
主要參考文獻
第一篇 基因操作原理
第二章 分子克隆工具酶
第一節(jié) 限制性內(nèi)切酶
一、限制與修飾
二、限制酶識別的序列
二、限制酶產(chǎn)生的末端
四、DNA末端長度對限制酶切割的影響
五、位點偏愛
六、酶切反應(yīng)條件
七、星星活性
八、單鏈DNA的切割
九、酶切位點的引入
十、影響酶活性的因素
十一、酶切位點在基因組中分布的不均-性
第二節(jié) 甲基化酶
一、甲基化酶的種類
一、依賴于甲基化的限制系統(tǒng)
二、甲基化對限制酶切的影響
第三節(jié) DNA聚合酶
一、大腸桿菌DNA聚合酶
一、Klenow DNA聚合酶
二、T4疃菌體DNA聚合酶
四、T7噬菌體DNA聚合酶
五、耐熱DNA聚合酶
六、反轉(zhuǎn)錄酶
七、末端轉(zhuǎn)移酶
第四節(jié) 其他分子克隆工具酶
一、依賴于DNA的RNA聚合酶
一、連接酶
二、T4多核苷酸激酶
四、堿性磷酸酶
五、核酸酶
六、核酸酶抑制劑
七、瓊脂糖酶
八、DNA結(jié)合蛋白
九、其他酶
思考題
主要參考文獻
第三章 分子克隆載體
第一節(jié) 質(zhì)粒載體
一、質(zhì)粒的基本特性
一、標記基因
二、質(zhì)粒載體的種類
第二節(jié) 入噬菌體載體
一、入噬菌體的分子生物學(xué)
二、入噬菌體載體的選擇標記
三、代表性入噬菌體載體
四、入噬菌體載體的克隆原理及步驟
五、入噬菌體位點特異性重組系統(tǒng)在基因克隆中的應(yīng)用
第三節(jié) 單鏈絲狀噬菌體載體
一、M13噬菌體的生物學(xué)
二、M13噬菌體載體
三、M13噬菌體載體的宿主菌
四、絲狀噬菌體載體克隆中經(jīng)常遇到的問題
五、噬菌粒
六、M13K07輔助噬菌體
思考題
主要參考文獻
第四章 人工染色體載體
第一節(jié) 黏粒載體
一、黏粒的結(jié)構(gòu)特征和用途
二、黏粒載體的工作原理
三、黏�？寺≥d體
四、黏粒文庫的擴增和貯存
五、構(gòu)建黏粒文庫應(yīng)注意的問題
第二節(jié) 酵母人工染色體載體
一、YAC載體的復(fù)制元件和標記基因
二、YAC載體的工作原理
第三節(jié) 細菌人工染色體載體
一、BAG載體及其結(jié)構(gòu)組成
二、BAC載體工作原理
三、控制拷貝數(shù)的BAC載體和Fosmid載體
第四節(jié) P1噬菌體載體和P1人
工染色體載體
一、P1噬菌體的分子遺傳特征
二、P1噬菌體載體
三、Pl人工染色體載體
思考題
主要參考文獻
第五章 表達載體
第一節(jié) 大腸桿菌表達載體
一、大腸桿菌表迭載體的結(jié)構(gòu)
二、利用T7噬菌體啟動子的表達載體
二、利用大腸桿菌固有基因啟動子的表達載體
四、表達融合蛋白的表達載體
五、無細胞體系蛋白質(zhì)表達系統(tǒng)
六、表達產(chǎn)物的純化
七、蛋白表達中可能存在的問題
第二節(jié) 穿梭載體
一、大腸桿菌／革蘭氏陽性細菌穿梭載體
一、大腸桿菌／酵母菌穿梭載體
二、其他穿梭載體
第三節(jié) 整合載體
一、基因插入／基因敲除
一、隨機插入突變載體
思考題
主要參考文獻
第六章 基因操作中大分子的分離和檢測
第一節(jié) DNA的分離、檢測和純化
一、大腸桿菌質(zhì)粒DNA的分離和純化
一、基因組DNA的分離
二、DNA的瓊脂糖凝膠電泳
四、聚丙烯酰胺凝膠電泳
五、脈沖場凝膠電泳
六、紫外吸收法檢測DNA的濃度和純度
七、DNA片段的純化
第二節(jié) RNA的分離、檢測和純化
一、控制潛在RNA酶的活性
二、RNA的抽提和純化
二、mRNA的純化
四、RNA的電泳檢測
第三節(jié) 分子雜交
一、Southern雜交
二、Northern雜交
二、Western雜交
四、其他分子雜交
五、DNA微陣列分析
……
第二篇 基因工程應(yīng)用
2.基因工程改造桿狀病毒
野生型桿狀病毒殺蟲譜窄、殺蟲速度慢、時間長，施用后4～14天才表現(xiàn)出殺蟲活性。與化學(xué)農(nóng)藥接觸致死不同的是，桿狀病毒殺蟲劑只有當(dāng)昆蟲進食足夠量的病毒粒子，通過病毒的復(fù)制增殖來破壞昆蟲組織和器官之后才能起到殺蟲效果。這是一個相對復(fù)雜的過程，它與桿狀病毒的施用率、穩(wěn)定性，靶標害蟲的生理、遺傳特性及害蟲群體的組成高度相關(guān)。因此利用基因工程手段改造野生型病毒，使重組后的基因工程病毒殺蟲劑更具有實用價值。由于桿狀病毒分子生物學(xué)研究和表達載體的發(fā)展，使得人們可以利用基因工程的方法改造桿狀病毒。目前主要從3個方面進行基因改造：一是通過修飾或去除與宿主范圍相關(guān)的基因來拓寬病毒的殺蟲譜；二是插入某些昆蟲選擇性毒素基因以提高殺蟲速度；三是通過缺失某些非必需基因來增加殺蟲效果。
（1）桿狀病毒殺蟲譜的改造桿狀病毒的專一性決定了它們具有狹窄的宿主范圍，許多NPV僅能感染單一昆蟲種類。而廣譜病毒不僅可以克服桿狀病毒殺蟲專一的缺點從而達到使用同一種病毒防治幾種主要害蟲的目的，而且可以起到用代替宿主生產(chǎn)病毒的作用，因此在病毒生物防治中具有重要的地位。篩選和構(gòu)建宿主范圍擴大的桿狀病毒依然是改進病毒殺蟲劑所需要考慮的重要因素之一。桿狀病毒對非靶昆蟲的感染力弱并不是由于病毒不能進入，而是因為桿狀病毒在非靶組織中復(fù)制能力的缺陷造成的，即在非靶細胞中病毒DNA的復(fù)制、表達在不同時期被阻斷。將AcMNPV基因組中DNA復(fù)制所必需的p143基因用家蠶核型多角體病毒（BmNPV）中的同源片段取代之后，重組病毒就能在不敏感的家蠶細胞系中復(fù)制，但遺憾的是不能有效地感染家蠶幼蟲。這可能是因為桿狀病毒包含體的口服感染機制不同于芽生型病毒粒子感染離體細胞機制造成的。隨著對桿狀病毒宿主域研究的深入，完全有可能研究出殺蟲譜擴大到多種害蟲的基因工程病毒。
……
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