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齣版社： 人民教育齣版社

ISBN：9787107177521

商品編碼：29443321004

叢書名： 生物選修3 現代生物科技專題

齣版時間：2015-05-01

深入探索生命奧秘，引領科技前沿：現代生物科技專題 在人類文明的長河中，對生命本質的探求從未止步。從古老的醫藥傳說到如今日新月異的基因技術，生物學始終是驅動社會進步和提升人類福祉的關鍵學科。本書《現代生物科技專題》，旨在帶領讀者踏上一段引人入勝的求知之旅，深入剖析當下最前沿、最具影響力的現代生物科技，揭示其背後的科學原理、發展曆程、應用前景以及倫理挑戰。本書將為您打開一扇認識生命科學新維度的大門，激發您對未來科學探索的無限熱情。 第一章 基因工程：生命的藍圖重塑 基因，作為生命的基本編碼，其奧秘的揭示和技術的革新，是現代生物學最激動人心的篇章之一。本章將首先迴顧基因的發現曆程，從孟德爾的遺傳規律到DNA雙螺鏇結構的闡明，為理解基因工程奠定堅實的理論基礎。 基因工程的基石：限製性內切酶與DNA連接酶 我們將詳細介紹這兩類核心工具酶的作用機製。限製性內切酶如何如同“分子剪刀”，精確識彆並切割特定的DNA序列，將外源基因從一個生物體轉移到另一個生物體。DNA連接酶則扮演著“分子膠水”的角色，將不同來源的DNA片段連接起來，構建重組DNA分子。我們將通過具體的實驗案例，例如質粒載體的應用，來闡述這些工具如何協同工作，實現基因的體外重組。 基因工程的關鍵技術：轉化、篩選與錶達 成功構建瞭重組DNA分子後，如何將其導入目標細胞並使其穩定遺傳和發揮功能，是基因工程的下一重要環節。本章將深入講解各種基因轉化技術，包括微生物轉化（如大腸杆菌）、植物轉化（如農杆菌介導法、基因槍法）以及動物轉化（如病毒載體介導法、顯微注射法）。同時，我們還會探討如何高效地篩選齣成功轉化的細胞，例如利用標記基因（如抗生素抗性基因、熒光蛋白基因）進行陽性篩選。最後，我們將討論基因錶達的調控，確保導入的基因能夠按照預期在宿主細胞中轉錄和翻譯，産生目標蛋白質。 基因工程的廣泛應用 基因工程的強大力量體現在其對農業、醫藥、工業等多個領域的深刻變革。在農業領域，我們將探討如何通過基因工程培育抗病蟲害、耐旱、高産的作物，例如Bt棉花、抗除草劑大豆等，以及開發營養強化型作物，解決全球糧食安全問題。在醫藥領域，基因工程技術催生瞭大量的基因工程藥物，例如胰島素、生長激素、乾擾素等，極大地改善瞭人類的健康水平。此外，基因工程在診斷、治療遺傳性疾病方麵也展現齣巨大的潛力，如基因治療的最新進展。在工業領域，微生物發酵生産酶製劑、氨基酸等，也離不開基因工程的貢獻。 基因工程的倫理與安全考量 任何一項顛覆性技術都伴隨著倫理和安全的討論。本章將理性分析基因工程可能帶來的潛在風險，如基因汙染、生物多樣性影響、對人類生殖細胞的改造等。我們將深入探討相關的法律法規和倫理準則，引導讀者形成批判性思維，認識到科技發展的同時，更應關注其對社會和環境的長遠影響。 第二章 蛋白質工程：功能性蛋白質的理性設計與改造 蛋白質是生命活動的執行者，其多樣化的功能是生命現象的基礎。蛋白質工程則是在瞭解蛋白質結構與功能關係的基礎上，通過對蛋白質分子進行定嚮改造，以獲得具有特定功能或更優性能的新型蛋白質，甚至設計齣自然界不存在的蛋白質。 蛋白質的結構與功能之謎 本章首先會迴顧蛋白質的基本結構層次（一級、二級、三級、四級結構），以及蛋白質摺疊的分子機製。理解蛋白質結構如何決定其功能，是進行蛋白質工程的前提。我們將介紹分析蛋白質結構的方法，如X射綫晶體學、核磁共振譜等。 蛋白質工程的核心技術：定點突變與定嚮進化 定點突變技術是蛋白質工程最基本的手段。它允許研究人員精確地改變蛋白質中某個氨基酸的序列，從而觀察該改變對蛋白質功能和穩定性的影響。我們將詳細介紹定點突變的技術原理和操作方法。 定嚮進化則是一種模擬自然選擇的體外進化策略，通過對基因庫進行誘變和篩選，快速獲得具有所需性狀的蛋白質。本章將闡述定嚮進化的基本流程，包括基因庫的構建、高通量篩選方法的建立以及迭代優化。 蛋白質工程的應用領域 蛋白質工程在多個領域都展現齣巨大的應用價值。在醫藥領域，可以設計生産治療性酶、抗體藥物，提高藥物的特異性和療效。在工業領域，可以改造用於洗滌劑、食品加工、生物催化等行業的酶，使其在更苛刻的條件下保持活性，提高效率。例如，開發更耐高溫、耐酸堿的工業酶。在材料科學領域，通過蛋白質工程設計新型生物材料，如仿生材料、生物傳感器等。 蛋白質工程的未來展望 隨著對蛋白質分子認識的不斷深入，蛋白質工程正朝著更精細化、智能化、係統化的方嚮發展。例如，利用人工智能和計算化學，預測蛋白質結構和功能，加速設計過程。本章將展望蛋白質工程在設計全新酶、人工蛋白質支架、甚至閤成生命等前沿領域的潛力。 第三章 細胞工程：生命單元的精細操控與再生 細胞作為生命的基本單位，其工程化應用在現代生物科技中占據核心地位。細胞工程的研究與應用，不僅深刻理解瞭細胞的生命活動，更為治療疾病、培育優良品種提供瞭強大的工具。 植物細胞工程：高效繁育與性狀改良 植物細胞工程的核心技術包括植物組織培養、細胞培養、原生質體培養以及單倍體育種等。本章將詳細介紹植物組織培養的原理和技術流程，如何從植物的離體器官或細胞培養齣完整的植株。我們將重點闡述愈傷組織誘導、器官發生以及胚狀體發生的形成機製。 原生質體培養技術則為剋服植物細胞壁的限製，實現遠緣雜交和基因轉化提供瞭可能。單倍體育種則能夠顯著縮短育種年限，快速獲得純閤子。 植物細胞工程的應用廣泛，如快速繁殖珍稀瀕危植物、培育無病毒種苗、改良作物品種的抗逆性和産量等。 動物細胞工程：繁殖、治療與研究的新篇章 動物細胞工程技術包括動物體細胞剋隆、胚胎工程（如體外受精、胚胎移植、胚胎分割）以及雜交瘤技術等。我們將深入探討動物體細胞剋隆的技術原理、操作過程及其在保護珍稀動物、培育優良品種方麵的應用。 胚胎工程技術則為輔助生殖、提高繁殖效率、改良傢畜性狀提供瞭重要手段。體外受精與胚胎移植的成功，為不孕不育夫婦帶來瞭福音。 雜交瘤技術是生産單剋隆抗體的關鍵技術，在疾病診斷、抗體藥物開發等方麵具有不可替代的作用。本章將詳細介紹雜交瘤的構建過程及其在醫學診斷試劑、腫瘤治療等領域的廣泛應用。 乾細胞研究與再生醫學 乾細胞因其強大的分化潛能，成為再生醫學的研究熱點。本章將介紹不同類型的乾細胞，如胚胎乾細胞、成體乾細胞（如造血乾細胞、間充質乾細胞）以及誘導多能乾細胞（iPSCs）。我們將探討乾細胞的分化調控機製，以及如何利用乾細胞技術修復受損組織和器官，治療疾病，如帕金森病、糖尿病、脊髓損傷等。再生醫學的未來充滿瞭希望，它有望為許多目前無法治愈的疾病提供根本性的治療方案。 細胞工程的挑戰與前景 盡管細胞工程取得瞭巨大成就，但仍然麵臨一些挑戰，如技術效率、安全性、倫理爭議等。本章將引導讀者思考如何剋服這些挑戰，並展望細胞工程在人工器官構建、疾病模型建立、藥物篩選等前沿領域的應用前景。 第四章 基因組學與後基因組學：宏觀視角下的生命信息學 隨著人類基因組計劃的完成，生命科學進入瞭一個以基因組學為核心的宏觀研究時代。基因組學研究揭示瞭生命體遺傳信息的全部內容，而其後續的學科領域——後基因組學，則在此基礎上，更加深入地研究基因組的結構、功能、調控以及與其他組學（如轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學）的相互作用，以期全麵理解生命的復雜性。 基因組學：生命密碼的破譯 本章將介紹基因組測序技術的飛速發展，從第一代測序技術到新一代高通量測序技術，如何以前所未有的速度和精度解析生物體的全部DNA序列。我們將探討基因組的結構組成，包括基因、非編碼區、重復序列等，以及基因組注釋的基本原理。 基因組學的應用已經滲透到各個領域。在醫學方麵，人類基因組計劃為疾病的遺傳基礎研究、個體化醫療、基因診斷和治療提供瞭基礎。在農業方麵，通過基因組學研究，可以培育更高産、更優質、抗性更強的動植物新品種。 轉錄組學：基因錶達的動態圖譜 轉錄組學研究的是在一個特定時間、特定條件下，細胞內所有RNA分子的集閤，即基因的錶達譜。我們將介紹RNA測序（RNA-Seq）等技術，如何量化基因的錶達水平，揭示基因在不同細胞類型、發育階段或疾病狀態下的差異性錶達。轉錄組學數據有助於理解基因調控網絡，發現新的功能基因和生物標誌物。 蛋白質組學：生命功能的執行者 蛋白質組學研究的是在一個特定時間、特定條件下，細胞或組織內所有蛋白質的集閤，包括其結構、功能、修飾、相互作用等。我們將介紹質譜技術在蛋白質鑒定和定量分析中的應用，以及研究蛋白質相互作用網絡的方法。蛋白質組學是連接基因組學與錶型功能的重要橋梁，它有助於揭示疾病的發病機製，發現新的藥物靶點。 代謝組學：生命活動的化學指紋 代謝組學研究的是在一個特定時間、特定條件下，細胞或生物體內所有小分子代謝物的集閤。我們將介紹各種譜學技術（如GC-MS、LC-MS、NMR）在代謝組學中的應用，如何鑒定和定量各種代謝産物，以及分析代謝通路。代謝組學能夠反映生物體對環境的響應和生理狀態，是理解生命活動物質基礎的關鍵。 多組學整閤與係統生物學 將基因組學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學等多種數據整閤分析，是當前生命科學研究的重要趨勢。本章將介紹多組學整閤分析的方法和意義，如何構建生命係統的模型，實現對生命現象的整體性理解。係統生物學旨在以整體的、動態的、定量化的視角來研究生命，揭示復雜的生命機製。 第五章 生物技術與社會：發展、挑戰與未來 現代生物技術的發展，不僅是科學探索的成果，更是深刻影響社會各個層麵的驅動力。本章將從更宏觀的視角，探討生物技術的發展曆程，梳理其對人類社會帶來的巨大變革，並深入分析當前麵臨的挑戰以及未來的發展趨勢。 生物技術的發展史與裏程碑 我們將簡要迴顧生物技術發展的重要曆史節點，從早期的發酵技術到基因工程、細胞工程，再到如今的基因編輯、閤成生物學等，梳理技術進步的脈絡。 生物技術在國民經濟和社會發展中的作用 我們將詳細闡述生物技術在以下幾個方麵的貢獻： 醫藥健康： 新藥研發、疾病診斷、基因治療、再生醫學等，極大地提高瞭人類的健康水平和壽命。 農業生産： 基因改良作物、動物品種改良，提高産量、品質和抗逆性，保障糧食安全。 工業生産： 生物催化、生物降解材料、生物能源等，推動綠色工業發展，減少環境汙染。 環境保護： 生物修復技術，利用微生物降解汙染物，治理環境汙染。 食品工業： 發酵食品、酶製劑，提高食品品質和安全性。 生物技術麵臨的挑戰與爭議 倫理與法律問題： 基因編輯的生殖細胞應用、轉基因食品的安全性爭議、生物資源的獲取與共享等，引發廣泛的倫理和法律討論。 技術瓶頸與成本： 一些先進技術的研發成本高昂，推廣應用存在睏難。 公眾認知與接受度： 一些公眾對生物技術缺乏瞭解，存在誤解和恐懼，影響技術的健康發展。 生物安全與風險管理： 如何有效防範生物技術可能帶來的安全風險，確保生物安全。 生物技術的未來展望 基因編輯技術的廣泛應用： CRISPR-Cas9等基因編輯技術的不斷成熟，將為疾病治療、農作物育種等帶來革命性突破。 閤成生物學的發展： 通過設計和構建新的生物部件、設備和係統，創造具有特定功能的生物體，開啓生命創造的新紀元。 人工智能與生物技術的融閤： AI在數據分析、模型構建、藥物設計等方麵的應用，將極大地加速生物技術的研究和開發。 個性化與精準醫療： 基於基因組學、蛋白質組學等數據的個體化精準醫療將成為主流。 生物技術在可持續發展中的作用： 生物技術將在解決氣候變化、能源危機、資源短缺等全球性挑戰中發揮越來越重要的作用。 通過對以上五個專題的深入學習，讀者將能夠係統地掌握現代生物科技的核心知識體係，理解其發展脈絡和應用前景。本書不僅是知識的傳授，更是對科學精神的傳承，對探索未知的鼓勵，以及對人類美好未來的期許。我們相信，這本書將成為您探索生命科學奧秘、把握科技發展前沿的寶貴夥伴。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容，說實話，給我帶來瞭相當的震撼。它不僅僅是枯燥的理論堆砌，而是以一種非常貼近實際應用的方式，將復雜的生物科技知識娓娓道來。舉個例子，在講到基因工程的應用時，書中不僅僅解釋瞭原理，還穿插瞭許多真實的案例，比如如何利用基因工程培育齣抗蟲害的作物，或者如何通過基因技術來治療一些遺傳性疾病。這些案例的引入，讓我能夠更直觀地理解抽象的概念，也讓我深刻地體會到生物科技是如何改變我們生活的。書中的圖錶和插畫也做得非常用心，很多復雜的生物結構和分子過程，通過精美的圖示，變得一目瞭然。我之前對一些生物過程的理解一直停留在模糊的層麵，但讀完相關章節後，感覺豁然開朗。而且，我覺得這本書的語言風格也很獨特，它既保持瞭學術的嚴謹性，又沒有完全摒棄通俗易懂的錶達方式，這使得我這樣非專業背景的讀者也能輕鬆地跟隨作者的思路前進，不會感到被知識的海洋淹沒。

評分☆☆☆☆☆

我在翻閱這本書時，注意到它對於一些前沿科技的介紹，顯得尤為前瞻和深入。例如，在討論到“閤成生物學”時，它並沒有僅僅停留在概念的介紹，而是詳細闡述瞭如何利用工程學的原理來設計和構建新的生物係統，以及這些係統在環境保護、生物能源開發等領域的潛在應用。這種對未來發展趨勢的把握，讓我覺得這本書非常有價值，它不僅僅是在傳授現有的知識，更是在啓發讀者去思考和展望未來。此外，書中還涉及瞭一些關於生物倫理的討論，這在科技飛速發展的當下，是一個非常重要且敏感的話題。教材能夠以一種比較中立和全麵的角度去探討這些問題，引導讀者進行理性思考，這一點非常值得肯定。這本教材的內容給我留下瞭一個深刻的印象：它不僅僅是一本教科書，更像是一扇通往未來科技世界的窗戶，讓我看到瞭生物學在改變世界方麵的巨大潛力。

評分☆☆☆☆☆

這本書最讓我印象深刻的是它所傳遞齣的那種科學精神和探索的勇氣。在介紹一些復雜的生物技術時，作者並沒有迴避其中的挑戰和不確定性，而是坦誠地展示瞭科學傢們在研究過程中所經曆的睏難和付齣的努力。這種實事求是的態度，對於培養學生的科學素養至關重要。我感覺這本書不僅僅是在教授知識，更是在傳遞一種科學的態度和方法。例如，在探討基因治療的局限性時，它並沒有誇大其詞，而是詳細列舉瞭目前仍然存在的各種技術難題和倫理考量，這讓我對這項技術有瞭更全麵、更客觀的認識。此外，書中還鼓勵讀者進行獨立思考和質疑，提齣自己的觀點，而不是盲目接受書本上的內容。這種開放式的教學理念，能夠極大地激發讀者的學習興趣和主動性，培養他們解決問題的能力。總的來說，這本書在內容深度和思想性上都達到瞭相當高的水準，是一本值得反復閱讀和深入研究的教材。

評分☆☆☆☆☆

這次拿到的是一本關於《現代生物科技專題》的選修教材，我個人是學理科齣身，對生物科學一直保持著濃厚的興趣，特彆是當它與“科技”這兩個字結閤的時候，更是激發瞭我探索的欲望。拿到手的時候，厚度適中，紙張的質感也相當不錯，摸上去有一種紮實的感覺，這一點對於經常翻閱學習的學生來說，是很重要的。封麵設計簡潔大氣，沒有過多的花哨元素，直接點明瞭主題，給人一種專業、嚴謹的印象。我迫不及待地翻開第一頁，首先映入眼簾的是清晰的目錄，讓我對整本書的知識脈絡有瞭一個初步的瞭解。感覺內容涵蓋瞭從基礎的分子生物學到前沿的基因工程、生物製藥等多個方麵，這些都是當前科技發展的重要領域，瞭解它們對於理解我們所處的時代至關重要。我個人尤其期待書中關於基因編輯技術的部分，這幾年這項技術的發展速度驚人，相信教材中會有詳實且深入的講解。整體來說，這本書的裝幀和初步印象都給我留下瞭很好的開端，讓我對接下來的閱讀充滿瞭期待。

評分☆☆☆☆☆

這本書的編排結構設計得非常閤理。每一章節的開始都會有一個小引言，簡要介紹本章將要探討的主題，以及它與前後章節的聯係，這有助於讀者建立整體的知識框架。章節內部的知識點也劃分得十分清晰，重點和難點都有標注，並且輔以大量的例題和思考題，能夠很好地鞏固和檢驗學習效果。我尤其欣賞的是，書中很多章節在結尾部分都設計瞭“拓展閱讀”或者“前沿追蹤”欄目，介紹一些最新的研究進展或者相關的科學新聞，這使得教材的內容始終保持著活力和時效性，不會給人一種陳舊的感覺。對於我這種希望能夠跟上時代步伐的讀者來說，這些拓展內容無疑是錦上添花，能夠幫助我更深入地瞭解學科的最新動態。總而言之，這本書在內容組織和教學設計上，都體現瞭高度的專業性和前瞻性，能夠有效地引導讀者進行深入的學習和思考。