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細(xì)胞工程(第三版) 版權(quán)信息
- ISBN:9787030683533
- 條形碼:9787030683533 ; 978-7-03-068353-3
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數(shù):暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>
細(xì)胞工程(第三版) 本書特色
本書是“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材、普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材
細(xì)胞工程(第三版) 內(nèi)容簡介
細(xì)胞工程是**前沿性的生物工程技術(shù)之一。本書是“十二五”普通高等教育本科***規(guī)劃教材、普通高等教育“十一五”***規(guī)劃教材《細(xì)胞工程》的第三版,是在2010年第二版的基礎(chǔ)上補(bǔ)充完善相關(guān)內(nèi)容而成,力求簡潔但又不失系統(tǒng)性,提綱契領(lǐng)地介紹了細(xì)胞工程的相關(guān)概念、基本原理與核心技術(shù)。本書以細(xì)胞工程技術(shù)為主線,內(nèi)容上體現(xiàn)了經(jīng)典性、進(jìn)階性和前沿性的有機(jī)統(tǒng)一,具體包括細(xì)胞工程理論基礎(chǔ)、植物細(xì)胞工程、動(dòng)物細(xì)胞工程三部分。此外,每章附有復(fù)習(xí)題和擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料,書后有重要概念索引,可引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。
細(xì)胞工程(第三版) 目錄
第三版前言
第二版前言
**版前言
**篇 細(xì)胞工程理論基礎(chǔ)
第1章 細(xì)胞工程簡介002
1.1 生物工程002
1.2 細(xì)胞工程004
復(fù)習(xí)題008
擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料008
第2章 細(xì)胞工程基礎(chǔ)009
2.1 細(xì)胞組成009
2.2 細(xì)胞周期與細(xì)胞分裂012
2.3 細(xì)胞死亡015
2.4 細(xì)胞分化與脫分化016
2.5 組織與器官017
2.6 生殖與發(fā)育018
2.7 細(xì)胞重組023
2.8 細(xì)胞培養(yǎng)026
復(fù)習(xí)題034
擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料034
第二篇 植物細(xì)胞工程
第3章 植物組織與器官培養(yǎng)036
3.1 植物組織培養(yǎng)036
3.2 植物胚胎培養(yǎng)044
復(fù)習(xí)題045
擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料045
第4章 人工種子與植物脫毒048
4.1 人工種子048
4.2 植物脫毒049
復(fù)習(xí)題052
擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料052
第5章 原生質(zhì)體培養(yǎng)與變異053
5.1 原生質(zhì)體培養(yǎng)053
5.2 原生質(zhì)體變異056
復(fù)習(xí)題056
擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料056
第6章 細(xì)胞融合與體細(xì)胞雜交057
6.1 細(xì)胞融合057
6.2 體細(xì)胞雜交061
復(fù)習(xí)題063
擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料063
第7章 植物離體受精065
7.1 植物離體受精簡介065
7.2 離體傳粉065
7.3 體外受精066
復(fù)習(xí)題067
擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料067
第8章 多倍體與單倍體植株068
8.1 染色體工程068
8.2 多倍體植株068
8.3 單倍體與純合二倍體植株071
復(fù)習(xí)題075
擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料075
第9章 轉(zhuǎn)基因植物076
9.1 轉(zhuǎn)基因植物簡介076
9.2 基因改良植物079
9.3 轉(zhuǎn)基因植物生物制藥080
復(fù)習(xí)題081
擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料081
第10章 植物細(xì)胞培養(yǎng)082
10.1 植物干細(xì)胞082
10.2 植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)083
復(fù)習(xí)題091
擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料091
第11章 植物代謝產(chǎn)物生產(chǎn)092
11.1 植物代謝產(chǎn)物092
11.2 植物次級代謝產(chǎn)物的生物合成093
11.3 植物次級代謝產(chǎn)物的分離純化096
11.4 植物細(xì)胞與毛狀根培養(yǎng)生產(chǎn)次級代謝產(chǎn)物097
11.5 植物次級代謝產(chǎn)物生產(chǎn)的影響因素101
11.6 提高植物次級代謝產(chǎn)物產(chǎn)量的策略103
復(fù)習(xí)題105
擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料105
第三篇 動(dòng)物細(xì)胞工程
第12章 胚胎分割與嵌合動(dòng)物108
12.1 胚胎工程108
12.2 胚胎分割108
12.3 胚胎嵌合109
12.4 胚胎冷凍保存110
12.5 配子保存113
復(fù)習(xí)題114
擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料114
第13章 體外受精與核移植動(dòng)物115
13.1 體外受精動(dòng)物115
13.2 試管嬰兒119
13.3 性別控制121
13.4 核移植動(dòng)物123
復(fù)習(xí)題128
擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料128
第14章 多倍體動(dòng)物與轉(zhuǎn)基因動(dòng)物129
14.1 多倍體動(dòng)物129
14.2 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物131
復(fù)習(xí)題134
擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料134
第15章 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)135
15.1 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)簡介135
15.2 動(dòng)物細(xì)胞特點(diǎn)135
15.3 培養(yǎng)工具與條件138
15.4 體外培養(yǎng)細(xì)胞生長和增殖過程141
15.5 適合體外培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞類型145
15.6 動(dòng)物組織或細(xì)胞小規(guī)模培養(yǎng)147
15.7 動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)148
15.8 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的生物反應(yīng)器151
15.9 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)工藝155
15.10 動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)的影響因素156
復(fù)習(xí)題158
擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料158
第16章 動(dòng)物細(xì)胞生物制藥162
16.1 基于天然動(dòng)物細(xì)胞的生物制藥162
16.2 雜交瘤細(xì)胞生產(chǎn)單克隆抗體164
復(fù)習(xí)題171
擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料171
第17章 動(dòng)物基因工程制藥172
17.1 動(dòng)物基因工程制藥簡介172
17.2 動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)制備藥用蛋白172
17.3 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生物反應(yīng)器178
復(fù)習(xí)題180
擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料180
第18章 干細(xì)胞工程182
18.1 干細(xì)胞182
18.2 胚胎干細(xì)胞183
18.3 成體干細(xì)胞187
18.4 誘導(dǎo)多能干細(xì)胞189
復(fù)習(xí)題189
擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料189
第19章 組織工程191
19.1 組織工程及其三要素191
19.2 組織器官再造策略194
19.3 組織工程生物反應(yīng)器194
19.4 組織工程產(chǎn)品195
19.5 3D打印技術(shù)在組織工程中的應(yīng)用196
復(fù)習(xí)題197
擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料197
重要概念索引198
參考文獻(xiàn)201
細(xì)胞工程(第三版) 節(jié)選
**篇細(xì)胞工程理論基礎(chǔ) 第1章 細(xì)胞工程簡介 1.1 生 物 工 程 生物工程(bioengineering)也稱生物工藝學(xué)(biotechnology),是以生命科學(xué)為基礎(chǔ),利用生物體系和工程學(xué)原理生產(chǎn)生物制品和創(chuàng)造新物種的一門綜合技術(shù)。 1.1.1 生物工程發(fā)展歷程 1.1.1.1 **代生物工程 生物工程的歷史非常悠久,可以追溯到幾千年前的釀酒。1674年列文 虎克(Antonie van Leeuwenhoek)利用自己發(fā)明的顯微鏡觀察到了細(xì)菌。1857年巴斯德(Pasteur)證實(shí)了酒精發(fā)酵是由酵母引起的,從而揭示了發(fā)酵的本質(zhì)。 19世紀(jì)末到20世紀(jì)30年代,乳酸、酒精、丙酮、檸檬酸、淀粉酶等發(fā)酵產(chǎn)品問世,以工業(yè)微生物生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品為代表的生物工程正式誕生了。 1.1.1.2 第二代生物工程 第二代生物工程起源于20世紀(jì)40年代第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期。戰(zhàn)爭需要一種有效而副作用小的抗細(xì)菌感染藥物。雖然1928年英國人弗萊明(Fleming)發(fā)現(xiàn)了青霉素,1940年由弗羅里和錢恩等實(shí)現(xiàn)人工提取并經(jīng)過臨床證實(shí)青霉素的療效,但是大規(guī)模制備仍未實(shí)現(xiàn)。1941年美國和英國合作對青霉素的大規(guī)模生產(chǎn)進(jìn)行研究和開發(fā),建立了青霉素大規(guī)模發(fā)酵制備工藝。不久,鏈霉素、金霉素、新霉素等相繼問世?股毓I(yè)的興起標(biāo)志著工業(yè)微生物生產(chǎn)進(jìn)入了一個(gè)新的階段。 抗生素生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)促進(jìn)了20世紀(jì)50年代的氨基酸發(fā)酵工業(yè)、60年代的酶制劑工業(yè)的發(fā)展。 1.1.1.3 第三代生物工程 1953年,美國的沃森(Waston)和英國的克里克(Crick)發(fā)現(xiàn)了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。1974年,美國的波依耳(Boyer)和科恩(Cohen)首次在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)了基因轉(zhuǎn)移。20世紀(jì)70年代,隨著基因重組、細(xì)胞和組織培養(yǎng)、酶固定化、動(dòng)植物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)、生物反應(yīng)器等技術(shù)的迅速發(fā)展,生物工程進(jìn)入了新的發(fā)展階段——現(xiàn)代生物工程階段,為醫(yī)藥、食品、化學(xué)、農(nóng)業(yè)及環(huán)保等行業(yè)帶來了新的技術(shù)革命。 1.1.2 生物工程與其他學(xué)科的關(guān)系 生物學(xué)、化學(xué)和工程學(xué)是生物工程*為重要的三門基礎(chǔ)學(xué)科(圖1.1),為生物工程提供理論支撐;生物工程反過來又推動(dòng)這些基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展。 1.1.3 生物工程組成 傳統(tǒng)的生物工程包括微生物工程(發(fā)酵工程)、生物化學(xué)工程酶工程、細(xì)胞工程、基因工程。后來,蛋白質(zhì)工程、代謝工程、組織工程等生物工程技術(shù)得以迅速發(fā)展(圖1.2)。 1.1.3.1 微生物工程 微生物工程(microbial engineering)又稱發(fā)酵工程,是指利用微生物的某些特定功能,為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品,或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種技術(shù)。 微生物工程是*古老的生物工程技術(shù),其對象除天然微生物外,還包括基因工程菌。 1.1.3.2 酶工程 酶工程(enzyme engineering)是利用酶的催化作用,生產(chǎn)人類所需的產(chǎn)品或達(dá)到某一特殊目的的技術(shù)。 酶是由生物體產(chǎn)生的具有催化活性的蛋白質(zhì),能特定地催化化學(xué)反應(yīng),具有效率高、條件溫和、污染小、能耗低、反應(yīng)容易控制等特點(diǎn)。 1.1.3.3 生物化學(xué)工程 生物化學(xué)工程(biochemical engineering)簡稱生化工程,主要研究將實(shí)驗(yàn)室研究成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過程中帶有共性的工程技術(shù)問題。例如,①生物反應(yīng)器系統(tǒng)及生產(chǎn)工藝;②分離技術(shù)和設(shè)備;③生物反應(yīng)過程的數(shù)學(xué)模型;④生產(chǎn)過程在線檢測和控制。 1.1.3.4 基因工程 基因工程(genetic engineering)是指對生物的遺傳基因進(jìn)行切割、拼接或重新組合,再轉(zhuǎn)入生物體內(nèi)生產(chǎn)出人們所期望的產(chǎn)物,或創(chuàng)造出具有新遺傳性狀的生物類型的一門技術(shù)。 基因工程使得人們可以克服物種間的遺傳障礙,創(chuàng)造出自然界沒有的新的生命形態(tài),以滿足人類社會(huì)的需要。 1.1.3.5 蛋白質(zhì)工程 蛋白質(zhì)工程(protein engineering)是指在基因工程的基礎(chǔ)上,通過對基因的人工定向改造,對蛋白質(zhì)進(jìn)行修飾或改造,生產(chǎn)出新型蛋白質(zhì)的技術(shù)。由于蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,因此也被稱為“第二代基因工程”。 1.2 細(xì) 胞 工 程 細(xì)胞工程(cell engineering)是應(yīng)用生命科學(xué)理論,借助工程學(xué)原理與技術(shù),有目的地利用或改造生物遺傳性狀,以獲得特定的細(xì)胞、組織產(chǎn)品或新型物種的一門綜合性科學(xué)技術(shù)。 細(xì)胞工程是生物工程重要組成技術(shù),研究對象不僅包括細(xì)胞,而且還包括染色體、細(xì)胞核、原生質(zhì)體、受精卵、胚胎、組織或器官等。按照生物類別劃分,主要包括植物細(xì)胞工程、動(dòng)物細(xì)胞工程、微生物細(xì)胞工程。微生物細(xì)胞工程屬于微生物工程(發(fā)酵工程)范疇,因此不在本書介紹范圍之類。 1.2.1 細(xì)胞工程發(fā)展歷史 1.2.1.1 探索期 細(xì)胞工程的歷史可以追溯到19世紀(jì)。1838年,馬勒(Mahler)發(fā)現(xiàn)了脊椎動(dòng)物腫瘤細(xì)胞中的多核現(xiàn)象。1885年,盧克斯(Roux)發(fā)現(xiàn)雞的神經(jīng)細(xì)胞在生理鹽水中可以存活,并使用了“組織培養(yǎng)”(tissue culture)一詞。1907年,美國生物學(xué)家哈里森(Harrison)從蝌蚪的脊索中分離出神經(jīng)組織,并嘗試在青蛙凝固的淋巴液中進(jìn)行培養(yǎng),蝌蚪神經(jīng)組織存活了幾周,開創(chuàng)了動(dòng)物組織培養(yǎng)的先河。 1902年,德國植物學(xué)家哈伯蘭德(Haberlandt)提出了細(xì)胞全能性學(xué)說,并進(jìn)行了植物單個(gè)細(xì)胞離體培養(yǎng)的嘗試。1904年,漢里格(Hanig)在無機(jī)鹽和蔗糖溶液中嘗試進(jìn)行蘿卜和辣根菜的離體胚培養(yǎng)。1922年,考特(Kotte)和羅賓斯(Robbins)進(jìn)行豌豆、玉米、棉花的根尖和莖尖培養(yǎng)并獲得初步成功。1937年,荷蘭植物學(xué)家溫特(Went)發(fā)現(xiàn)B族維生素和生長素對植物根的生長具有促進(jìn)作用。1937~1938年,法國科學(xué)家高特里特(Gautheret)和諾比考特(Nobercourt)幾乎同時(shí)離體培養(yǎng)了胡蘿卜組織,并使細(xì)胞成功增殖。 1.2.1.2 誕生期 1956~1959年,斯沃爾(Swarup)利用低溫處理三棘刺魚獲得了三倍體,并飼養(yǎng)至性成熟。1959年,美籍華人科學(xué)家張明覺首次獲得了體外受精動(dòng)物——試管兔。1962年,凱普斯提克(Capstick)等成功地進(jìn)行了倉鼠腎細(xì)胞的懸浮培養(yǎng),為動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)的建立奠定了基礎(chǔ)。1958年,日本學(xué)者岡田善雄發(fā)現(xiàn)經(jīng)過紫外線滅活的仙臺病毒可以引起艾氏腹水瘤細(xì)胞的融合。1965年,哈里斯(Harris)和沃特金斯(Watkins)進(jìn)一步證明滅活的病毒在適當(dāng)條件下可以誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞的融合。 1948年,斯庫格(Skoog)等發(fā)現(xiàn)腺嘌呤可以誘導(dǎo)芽的形成,1956年,米勒(Miller)從魚精子中分離得到比腺嘌呤活性高的激動(dòng)素,并與斯庫格一起提出了植物激素控制器官形成的觀點(diǎn),認(rèn)為生長素與分裂素的比例是控制植物細(xì)胞分化的關(guān)鍵:生長素與分裂素比例高時(shí)利于根的生長,比例低時(shí)利于芽或莖的分化,比例相當(dāng)時(shí)利于保持分裂但無分化的狀態(tài)。這個(gè)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)極大地推動(dòng)了植物組織培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展。1958年,史都華德(Steward)和賴納特(Reinert)發(fā)現(xiàn)胡蘿卜的體細(xì)胞可以分化成體細(xì)胞胚,這成為植物組織培養(yǎng)領(lǐng)域的一個(gè)重大突破,也進(jìn)一步驗(yàn)證了細(xì)胞全能性學(xué)說。1960年,蘭花等植物無性繁殖獲得成功,開辟了利用植物組織培養(yǎng)快速繁殖植物的有效途徑。 1965年,德偌貝提斯(Derobetis)將其編著的《普通生物學(xué)》改為《細(xì)胞生物學(xué)》標(biāo)志細(xì)胞生物學(xué)的誕生,為細(xì)胞工程的誕生提供了理論基礎(chǔ)。體外受精、植物組織培養(yǎng)等技術(shù)的初步建立,推動(dòng)了20世紀(jì)70年代前后細(xì)胞工程學(xué)科的形成。 1.2.1.3 快速發(fā)展期 20世紀(jì)70年代開始,隨著細(xì)胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)等學(xué)科的發(fā)展和研究的日益深入,細(xì)胞工程進(jìn)入快速發(fā)展階段。 1973年,我國科學(xué)家童第周等在金魚和鳑鲏魚間成功進(jìn)行核移植獲得了種間雜種魚。1975年,科勒(Kohler)和米爾斯坦(Milstein)成功構(gòu)建能分泌單克隆抗體又能體外大量增殖的雜交瘤細(xì)胞,從而建立了雜交瘤技術(shù)。1977年,英國采用胚胎工程技術(shù)成功培育出世界首例試管嬰兒。1981年,埃文斯(Evans)和科夫曼(Kanfman)成功地分離到小鼠胚胎干細(xì)胞。1983年,帕爾米特(Palmiter)和布林斯特(Brinster)將大鼠生長素基因轉(zhuǎn)入小鼠培育出生長快的超級小鼠。1984年,丹麥科學(xué)家維拉德森(Villadsen)成功利用胚胎細(xì)胞克隆出綿羊,首次通過核移植技術(shù)克隆成功哺乳動(dòng)物。1987年,戈登(Gordon)獲得分泌組織型纖溶酶原激活物(tPA)的轉(zhuǎn)基因小鼠。1987年,美國國家科學(xué)基金會(huì)提出組織工程(tissue engineering)概念。1997年,英國利用成年動(dòng)物體細(xì)胞克隆出綿羊“多莉”,證明了高等動(dòng)物體細(xì)胞的全能性。之后,小鼠、牛、豬等均成功獲得了體細(xì)胞克隆后代。1998年,美國科學(xué)家湯姆森(Thomson)成功分離建立了人的胚胎干細(xì)胞系,極大地促進(jìn)了干細(xì)胞研究。2018年,中國科學(xué)家孫強(qiáng)團(tuán)隊(duì)成功克隆出兩只食蟹猴,這是世界首例通過體細(xì)胞克隆技術(shù)誕生的靈長類動(dòng)物。 20世紀(jì)70年代初,加拿大華裔科學(xué)家高國楠發(fā)現(xiàn)聚乙二醇可以促使植物原生質(zhì)體融合,植物細(xì)胞融合技術(shù)初步建立。1981年,齊默曼(Zimmerman)利用可變電場誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合,建立了細(xì)胞融合的物理方法,進(jìn)一步完善了細(xì)胞融合技術(shù)。1972年,美國科學(xué)家卡爾森(Carlson)等用NaNO3作為融合誘導(dǎo)劑進(jìn)行煙草原生質(zhì)體融合,獲得了世界上**個(gè)體細(xì)胞雜種植株。1973年,利希(Nitsh)采用花藥培養(yǎng)獲得了煙草植株。同年,古谷樹里(Furuya)等通過培養(yǎng)人參細(xì)胞生產(chǎn)人參皂苷,開創(chuàng)了植物代謝產(chǎn)物生產(chǎn)的新途徑。
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