基因工程技术是现代生物技术的集中体现，该技术自诞生以来取得的杰出成就深刻影响和促进了生命科学的发展和人类社会的进步。基因工程不仅是生物技术专业和生物工程专业的主要专业课，也是生物科学专业必须学习和掌握的基本理论知识和基本研究技能之一，因此该课程在所有相关学科中占有重要地位。常重杰主编的《基因工程》本着“重视基础、拓展眼界、联系实际”的原则，对基因工程的基本概念和重要研究技术原理进行了系统、翔实的介绍。同时，部分内容结合教学实践需要，介绍了该学科最新进展，并提供了重要文献和进一步阅读指南。

       《生命科学核心课程系列教材:基因工程》本着“重视基础、拓展眼界、联系实际”的原则，对基因工程的基本概念和重要研究技术原理进行了系统、翔实的介绍。同时，部分内容结合教学实践需要，介绍了该学科最新进展，并提供了重要文献和进一步阅读指南。 
      《生命科学核心课程系列教材:基因工程》可作为师范院校、综合性大学、农林院校相关专业本科生教材，同时也可作为相关专业研究生和科技工作者的参考用书。

前言 
第1章绪论 
1.1基因工程的基本概念 
1.2基因工程的研究内容 
1.3基因工程诞生的基础 
1.3.1基因工程诞生的理论基础 
1.3.2技术上的三大突破 
1.4基因工程技术的诞生 
1.5基因工程的应用 
1.5.1 原核细胞基因工程 
1.5.2植物基因工程 
1.5.3 动物基因工程 
1.5.4基因治疗 
1.5.5理论研究 
1.6基因工程的安全性 
1.7我国的《基因工程安全管理办法》 
思考题 
参考文献 
第2章基因工程的基本技术 
2.1凝胶电泳技术 
2.1.1基本原理 
2.1.2琼脂糖凝胶电泳 
2.1.3 聚丙烯酰胺凝胶电泳 
2.1.4脉冲场凝胶电泳 
2.1.5双向电泳技术 
2.1.6凝胶电泳片段的回收与纯化 
2.2分子杂交技术 
2.2.1分子杂交的原理 
2.2.2分子杂交的类型 
2.3 PCR技术 
2.3.1 PCR基本原理和反应过程 
2.3.2 PCR反应的体系及其设计和优化 
2.3.3 PCR产物的克隆 
2.3.4 PCR技术的发展及其应用 
2.4 DNA序列分析 
2.4.1 Maxam—Gibert化学降解法 
2.4.2 Sanger双脱氧链终止法 
2.4.3 DNA序列分析的自动化 
2.4.4 DNA序列的生物信息学分析 
2.5基因芯片及数据分析 
2.5.1基因芯片概念 
2.5.2 技术原理 
2.5.3基因芯片的制备 
2.5.4基因芯片的应用 
2.6研究蛋白质与DNA相互作用的主要方法 
2.6.1 酵母单杂交系统（可延伸双杂交） 
2.6.2凝胶阻滞试验（Gel—shift） 
2.6.3 DNaseⅠ足迹法 
2.6.4噬菌体展示技术 
思考题 
参考文献 
第3章基因工程的工具酶 
3.1限制性内切核酸酶 
3.1.1 限制性内切核酸酶的发现与种类 
3.1.2 限制性内切核酸酶的命名 
3.1.3 Ⅱ型限制性内切核酸酶的基本特性 
3.1.4影响限制性内切核酸酶活性的因素 
3.1.5 限制性内切核酸酶酶切DNA的方法 
3.2 DNA连接酶 
3.2.1 DNA连接酶的发现 
3.2.2 DNA连接酶的种类 
3.2.3黏性末端DNA片段的连接 
3.2.4平末端DNA片段的连接 
3.2.5 影响连接反应的因素 
3.3 DNA聚合酶和反转录酶 
3.3.1 大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ及其应用 
3.3.2 E.coli DNA聚合酶Ⅰ的Klenow大片段酶及其应用 
3.3.3 T4噬菌体DNA聚合酶 
3.3.4 T7噬菌体DNA聚合酶与测序酶 
3.3.5反转录酶 
3.4修饰酶类 
3.4.1 末端脱氧核苷酸转移酶 
3.4.2 T4多核苷酸激酶 
3.4.3碱性磷酸酶 
3.5其他工具酶 
3.5.1 S1核酸酶 
3.5.2 Bal 31核酸酶 
3.5.3核酸外切酶 
3.5.4 RNA酶 
思考题 
参考文献 
第4章基因工程的克隆载体 
4.1质粒载体 
4.1.1质粒的一般生物学特性 
4.1.2质粒DNA的复制与拷贝数的控制 
4.1.3 质粒DNA的分离与纯化 
4.1.4质粒载体的构建及类型 
4.1.5重要的大肠杆菌质粒载体 
4.1.6质粒载体的稳定性问题 
4.2噬菌体载体 
4.2.1 噬菌体的一般生物学特性 
4.2.2λ噬菌体载体 
4.2.3 单链DNA噬菌体载体 
4.3柯斯质粒载体 
4.3.1柯斯质粒载体的构建及其特点 
4.3.2 柯斯克隆 
4.3.3柯斯克隆的改良 
4.4噬菌粒载体 
4.4.1 噬菌粒载体的概念 
4.4.2 pUC118和pUC119噬菌粒载体 
4.4.3 pBluescript噬菌粒载体 
4.5人工染色体克隆载体 
4.5.1构建大容量载体的必要性 
4.5.2人工染色体的必需成分 
4.5.3酵母人工染色体载体 
4.5.4细菌人工染色体载体 
4.5.5 P1人工染色体 
4.5.6人类人工染色体 
4.5.7植物人工染色体 
思考题 
参考文献 
第5章 目的基因的获取与改造 
5.1 DNA的人工合成 
5.1.1 人工合成DNA的原理 
5.1.2 人工合成DNA的应用 
5.2从基因文库获取目的基因 
5.2.1基因组文库的构建与筛选 
5.2.2 cDNA文库的构建与筛选 
5.2.3基因组文库与cDNA文库的区别 
5.3 PCR技术与目的基因的分离 
5.3.1 目的基因的直接扩增和克隆 
5.3.2 目的基因的cDNA的克隆 
5.4电子克隆获取目的基因 
5.4.1 电子克隆的基本原理 
5.4.2利用EST擞据库进行电子克隆 
5.4.3利用基因组数据库进行电子克隆 
5.4.4全长cDNA的判断 
5.5根据基因差异表达获得目的基因 
5.5.1 mRNA差异显示技术 
5.5.2 cDNA代表性差异分析 
5.5.3抑制差减杂交技术 
5.6 目的基因的改造 
5.6.1基因突变与人工诱变技术 
5.6.2基因定点诱变 
5.6.3基因随机突变 
思考题 
参考文献 
第6章 目的基因的导入与重组体的鉴定 
6.1重组DNA向原核细胞的导入 
6.1.1 原核受体细胞的种类及特点 
6.1.2转化 
6.1.3 重组质粒DNA分子转化大肠杆菌 
6.1.4 重组入噬菌体DNA分子转导大肠杆菌 
6.2重组DNA导入真核细胞 
6.2.1 真核受体细胞 
6.2.2 重组DNA分子导入酵母细胞 
6.2.3 重组DNA分子导入植物细胞 
6.2.4 重组DNA分子导入哺乳动物细胞 
6.3重组体克隆的筛选与鉴定 
6.3.1载体遗传标记筛选法 
6.3.2依赖于重组子结构特征分析的筛选法 
6.3.3核酸分子杂交检测法 
6.3.4 免疫化学检测法 
…… 
第7章外源基因的原核表达系统 
第8章外源基因的真核表达系统 
第9章转基因动物 
第10章转基因植物 
第11章基因治疗 
第12章合成生物学与基因工程

       在实际应用方面，生物芯片技术可广泛应用于疾病诊断和治疗、药物筛选、农作物的优育优选、司法鉴定、食品卫生监督、环境检测、国防、航天等许多领域。在疾病诊断方面，由博奥生物有限公司研发的多重等位基因特异性PCR通用芯片（allele—specific PCR—baseduniversal array，ASPUA），可在5h之内完成导致遗传性耳聋的4种常见基因（GJB2、GJB3、SLC26A4和线粒体基因）的检测；我国军事医学科学院已先后研制出快速检测甲型H1N1流感病毒检测基因芯片以及专门针对甲型H1N1流感病毒抗药性的基因确诊和耐药性分析的基因芯片等。在司法方面，便携式DNA芯片检测装置可以直接在犯罪现场对可能是疑犯留下来的头发、唾液、精液等进行分析，并立刻与DNA罪犯指纹库系统存蓄的DNA“指纹”进行比较，进行快速准确地破案。在药物筛选方面，博奥生物芯片有限公司研发的“超高通量药物筛选芯片”每小时能做380个细胞分析，而一个科研人员一天最多只能分析五六个细胞，这意味着药物研发效率的飞跃，同时新药物研发费用也大大降低。在农林方面，目前已利用基因表达谱芯片进行了植物激素的中心作用、植物基因与环境的相互影响、多种因素（肥力、种子、环境耐受力和抗虫害等）与植物基因表达的关系的研究，最终有可能用生物芯片技术取代现在沿用的费时费钱的大田试验模式。在食品安全方面，世界上第一个能够检测肉类中兽药残留的生物芯片系统在北京国家工程研究中心研制成功，该芯片能够分析大量的生物分子，快速准确地完成肉类中兽药残留的检测工作。目前，美国国立环境卫生研究院已开发出检测环境有毒物的毒理芯片去评估未知化合物或混合物的潜在危害。在国防方面，生物战剂与化学战剂的侦检是一项很复杂且又十分重要的工作，可以采用基因芯片技术检测细菌、病毒、支原体、衣原体、立克次氏体等微生物；随着许多威胁人类健康的疾病基因、各种与体能有关基因及机体对特殊环境的适应基因的陆续发现，使得分子选兵成为可能，生物芯片将广泛用于分子选兵，尤其是对特种士兵的筛选以及军人体能评价等领域。 
总之，随着大规模基因组测序的完成，生物学家开始从相对静态的基因组研究转向更为动态的基因表达过程研究。通过对不同细胞类型之间表达模式差异的研究，可以从动态的角度刻画出一幅生命活动的“动画”，来进一步探索生命的奥秘。在这一过程中，芯片技术展现出巨大的应用前景。基因芯片将为人类认识生命的起源、遗传、发育与进化，为人类疾病的诊断、治疗和防治开辟全新的途径，为生物大分子的全新设计和药物开发中先导化合物的快速筛选和药物基因组学研究提供技术支撑平台。 
2.6 研究蛋白质与DNA相互作用的主要方法 
DNA—蛋白质相互作用的研究是21世纪生命科学研究的主要课题之一，涉及了多学科前沿交叉领域里的相关知识和技术方法。弄清DNA—蛋白质相互作用的机制，对我们了解DNA转录调控和基因表达机制，揭示各种生命活动现象具有极其重要的指导作用。研究DNA蛋白质相互作用的实验方法主要包括凝胶阻滞实验、酵母单杂交体系、DNase Ⅰ足迹实验、噬菌体展示技术和荧光技术等。 
2.6.1酵母单杂交系统（可延伸双杂交） 
该技术是由J.J.Li和I.Herskowitz从酵母双杂交技术发展来的。它通过对酵母细胞内报告基因表达状况的分析，来鉴定DNA顺式作用元件和转录因子的结合情况；通过筛选DNA文库来获得与靶序列特异结合的蛋白质基因序列。它的原理（图2—28）是：根据大多数转录因子含有DNA结合结构域（DNA—binding domain，BD）和转录激活结构域（activation domain，AD），且两结构域可完全独立地发挥作用的特点，来设计携带有编码“靶蛋白”的文库质粒，从而使文库蛋白编码基因置换酵母原有转录因子CAL4的DNA结合结构域，并通过表达的“靶蛋白”与目的基因相互作用来激活RNA聚合酶，启动下游报告基因的转录。由此可见，该系统需包含：①将文库蛋白的编码基因与转录激活域融合表达的cDNA文库质粒；②含目的基因与下游报告基因的报告质粒。其中，文库的设计和筛选实验是整个酵母单杂交系统的核心技术。