●1基因工程概述/ 001
1.1基因工程的概念與基本流程/ 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基因工程的發展簡史/ 003
1.2.1基因工程誕生的背景/ 003
1.2.2基因工程的誕生/ 004
1.2.3基因工程的發展/ 006
1.3基因工程的研究意義和應用/ 007
1.3.1基因工程在功能基因組學研究中的應用/ 007
1.3.2基因工程在工業領域的應用/ 008
1.3.3基因工程在農業領域的應用/ 009
1.3.4基因工程在醫藥領域的應用/ 011
本章小結/ 013
復習題/ 013
2基因工程工具酶/ 014
2.1性核酸內切酶/ 014
2.1.1性核酸內切酶的發現和種類/ 014
2.1.2性核酸內切酶的命名/ 016
2.1.3性核酸內切酶的特征/ 016
2.1.4性核酸內切酶的同尾酶/ 018
2.1.5影響性核酸內切酶酶切反應的因素/ 020
2.1.6性核酸內切酶酶切位點的引入與消失/ 022
2.2DNA連接酶/ 023
2.2.1DNA連接酶的作用/ 023
2.2.2不同末端的連接策略/ 025
2.2.3影響DNA連接反應的因素/ 027
2.3DNA聚合酶類/ 029
2.3.1大腸杆菌DNA聚合酶Ⅰ/ 029
2.3.2Klenow大片段酶/ 030
2.3.3耐熱的DNA聚合酶Taq/ 030
2.3.4T4噬菌體DNA聚合酶/ 031
2.3.5逆轉錄酶/ 032
2.4堿性磷酸酶/ 033
2.4.1堿性磷酸酶防止載體自連/ 033
2.4.2獲得5′末端磷酸基團標記的探針/ 036
2.5末端脫氧核苷酸轉移酶/ 036
2.6其他工具酶/ 037
2.6.1Ⅱs型性核酸酶/ 038
2.6.2Cas核酸內切酶/ 039
2.6.3Dicer酶/ 039
2.6.4重組酶/ 040
本章小結/ 043
復習題/ 043
3基因工程載體/ 044
3.1克隆載體/ 044
3.1.1質粒載體/ 045
3.1.2噬菌體載體/ 053
3.1.3黏粒載體/ 057
3.1.4人工微小染色體/ 058
3.2表達載體/ 060
3.2.1原核表達載體/ 060
3.2.2真核表達載體/ 072
本章小結/ 076
復習題/ 076
4目的基因的獲取與制備/ 077
4.1從基因文庫獲取目的基因/ 078
4.1.1基因組文庫的構建與篩選/ 078
4.1.2cDNA基因文庫的構建與篩選/ 083
4.2電子克隆法獲取目的基因/ 092
4.2.1利用EST數據庫進行電子克隆/ 093
4.2.2利用基因組數據庫進行電子克隆/ 093
4.2.3全長cDNA 的判斷/ 094
4.2.4電子克隆基因的生物信息學分析/ 095
4.3PCR 獲取與擴增目的基因/ 095
4.3.1常規PCR/ 095
4.3.2反向PCR/ 102
4.3.3反轉錄PCR/ 104
4.3.4實時熒光定量PCR/ 105
4.3.5多重PCR/ 110
4.3.6巢式PCR/ 113
4.3.7不對稱PCR/ 113
4.3.8RACEPCR/ 114
4.3.9原位PCR/ 114
4.4通過蛋白質工程改建目的基因/ 116
4.4.1蛋白質工程的概念/ 116
4.4.2蛋白質工程的定點突變技術/ 117
4.4.3蛋白質工程的定向進化技術/ 121
本章小結/ 123
復習題/ 124
5目的基因導入受體細胞的方法/125
5.1把目的基因導入大腸杆菌/ 126
5.1.1自然條件下的轉化過程/ 126
5.1.2感受態受體細胞的選擇/ 128
5.1.3外源目的基因轉化進入大腸杆菌細胞的方法/ 129
5.1.4外源基因通過噬菌體轉導進入受體細胞/ 131
5.2把目的基因導入酵母細胞/ 133
5.2.1聚乙二醇介導的酵母轉化/ 133
5.2.2金屬陽離子介導的酵母轉化/ 134
5.3把目的基因導入植物細胞/ 134
5.3.1DNA直接轉移法/ 135
5.3.2農杆菌Ti質粒載體介導法/ 137
5.4把目的基因導入動物細胞/ 141
5.4.1外源基因導入離體培養的動物細胞/ 142
5.4.2外源基因導入在體動物細胞/ 144
本章小結/ 147
復習題/ 147
6陽性轉化子的鋻定/148
6.1遺傳表型檢測法/ 148
6.1.1利用載體提供的表型特征篩選和鋻定重組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篩選/ 153
6.2酶切電泳檢測/ 155
6.2.1凝膠電泳檢測篩選/ 155
6.2.2性核酸內切酶酶切分析篩選/ 156
6.3核酸分子雜交/ 158
6.3.1Southern印跡雜交/ 159
6.3.2Northern印跡雜交/ 164
6.3.3蛋白質印跡分析/ 167
6.4PCR擴增鋻定篩選/ 168
6.5DNA序列測定/ 169
6.5.1Sanger雙脫氧末端終止法/ 169
6.5.2化學降解法/ 171
6.5.3自動測序法/ 172
6.5.4二代測序技術/ 173
6.5.5三代測序技術/ 176
6.5.6單細胞測序技術/ 179
6.5.7高通量測序在組學研究中的應用/ 180
本章小結/ 184
復習題/ 184
7基因工程在基因功能研究中的應用/185
7.1基因的表達譜研究技術/ 185
7.1.1胚胎原位雜交技術/ 186
7.1.2胚胎抗體染色技術/ 190
7.1.3基因芯片技術/ 194
7.2基因的突變研究技術/ 199
7.2.1化學誘變/ 199
7.2.2轉座子全基因組誘變/ 200
7.3基因敲除技術/ 204
7.3.1接近基因敲除技術/ 204
7.3.2條件基因敲除技術/ 209
7.4基因編輯技術/ 214
7.4.1鋅指核酶基因敲除技術/ 215
7.4.2TALEN基因編輯技術/ 218
7.4.3CRISPR基因編輯技術/ 221
7.5基因敲減技術/ 241
7.5.1RNA干擾技術/ 241
7.5.2Morpholino干擾技術/ 244
7.6基因過表達與異位表達技術/ 246
7.6.1GAL4/UAS繫統的構建/ 247
7.6.2GAL4/UAS定時開啟繫統/ 248
7.7基因的相互作用研究技術/ 249
7.7.1凝膠遷移率阻滯技術/ 250
7.7.2染色質免疫沉澱技術/ 250
7.7.3酵母雙雜交技術/ 253
7.7.4免疫共沉澱技術/ 256
本章小結/ 257
復習題/ 258
8轉基因植物/259
8.1轉基因植物研究和生產現狀/ 260
8.1.1轉基因植物的研究概況/ 260
8.1.2抗除草劑轉基因作物/ 261
8.1.3抗蟲轉基因作物/ 263
8.1.4提高作物產量和品質的轉基因作物/ 266
8.1.5其他轉基因作物/ 268
8.1.6植物生物反應器/ 273
8.2轉基因植物的篩選與檢測/ 275
8.2.1報告基因/ 275
8.2.2分子生物學檢測方法/ 277
8.3轉基因植物的安全性/ 278
8.3.1轉基因安全性的由來/ 279
8.3.2轉基因安全性的爭論/ 279
8.3.3轉基因作物安全性評價程序/ 284
8.3.4轉基因作物安全性的監管/ 285
本章小結/ 287
復習題/ 287
9轉基因動物/288
9.1動物轉基因技術/ 289
9.1.1顯微注射法/ 289
9.1.2逆轉錄病毒感染法/ 294
9.1.3胚胎干細胞介導法/ 297
9.1.4體細胞核移植法/ 299
9.2轉基因動物的篩選與檢測/ 305
9.2.1報告基因/ 305
9.2.2分子生物學檢測方法/ 306
9.2.3轉基因動物整體表型的觀察/ 309
9.3轉基因動物的現狀與應用/ 309
9.3.1轉基因動物的現狀/ 309
9.3.2轉基因動物在基因功能研究中的應用/ 310
9.3.3轉基因技術在動物育種中的應用/ 311
9.3.4轉基因動物在醫學研究中的應用/ 313
9.3.5動物生物反應器/ 314
本章小結/ 318
復習題/ 318
10基因治療/319
10.1基因治療的概念與策略/ 319
10.1.1基因治療的途徑與策略/ 320
10.1.2基因治療的基本程序/ 321
10.1.3基因治療的發展、現狀與問題/ 323
10.2基因治療的載體/ 328
10.2.1逆轉錄病毒載體/ 328
10.2.2腺病毒載體/ 329
10.2.3腺相關病毒載體/ 332
10.2.4單純皰疹病毒載體/ 333
10.2.5非病毒載體/ 335
10.3重要疾病的基因治療/ 336
10.3.1遺傳病的基因治療/ 336
10.3.2腫瘤的基因治療/ 342
10.3.3艾滋病的基因治療/ 358
本章小結/ 367
復習題/ 367
參考書目與文獻/368

《基因工程》第二版為國家精品課程建設教材、國家精品資源共享課教材，與教材配套有慕課視頻可供學習。
本教材主要內容包括三部分：一是基因工程的基本原理與基本技術，涉及工具酶和基因工程載體及常用的基因表達繫統，目的基因獲取、制備、擴增、導入與鋻定的各種方法。二是基因工程用於功能基因組學研究的技術，包括基因表達譜研究技術、全基因組化學誘變和轉座子飽和誘變技術、基因敲除與基因敲減技術、過表達和異位表達技術、染色質沉澱等基因相互作用研究技術等，第二版還大篇幅增加了TALEN和CRISPR基因編輯技術的發展歷史和近期新進展。三是基因工程在工農業生產和醫學研究中的應用，包括轉基因植物、轉基因動物的制備與應用，轉基因安全評價與監管，基因治療的原理、策略與研究進展。
本教材可用作國內高等院校及科研院所生物科學、生物技術、生物工程及基礎醫學和制藥專業的本科生、研究生及科研人員學習的教材和等