基因工程原理与技术
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开卷语

基因工程是20世纪70年代发展起来的一门综合学科,又称体外DNA重组技术。它是在基因分子水平上的人为的遗传工程。既然称为一门工程学科,就注定了它的诞生是多学科交叉、综合和积累的产物,因而更多地表现为应用型技术手段。这种技术手段有助于促进人们对生命起源和本质过程等重大生物科学问题的更深层次的探索,也使人类大幅度改善生活质量和延长寿命成为可能,并为解决人类面临的环境和资源等一系列问题提供新的手段。

20世纪70年代出现的基因工程和单克隆抗体技术孕育并开启了现代生物技术的发展进程,以基因工程为核心,结合新兴的蛋白质工程、细胞工程、酶工程和发酵工程,共同形成的现代生物技术,有力地推动了生物技术及其产业的发展。目前,生物技术是全球发展最快的高新技术之一。从20世纪80年代以来,生物技术产业化经历了医药生物技术、农业生物技术和工业生物技术发展的三次浪潮,并作为高新技术广泛应用于农业、医药、环保、轻化工等重要领域,对提高人类健康水平、农牧业和工业产量与质量,解决资源、能源与环境问题,以及人类的可持续发展发挥着越来越重要的作用。

2000年6月26日,美、英、德、日、法、中六国科学家同时向全世界宣布,人类基因组工作草图绘制完毕,这意味着生命科学的研究实现了历史性的“阿波罗登月”,这是达尔文时代以来生物学领域最重大的突破之一,它给人类带来吉祥的福音,也拉动了以基因为载体的新型经济——生物经济的发展。生物经济是以生命科学与生物技术研究开发与应用为基础的、建立在生物技术产品和产业之上的经济,是一个与农业经济、工业经济、信息经济相对应的新的经济形态。随着生命科学和生物技术的持续创新与重大突破,具有先导性、战略性地位的生物产业蓬勃发展,将催生生物经济时代的来临。生物产业在经济社会的可持续发展和人类健康上的重大作用,已经成为人们的共识,并被全世界各国政府所重视。

基因工程作为一种DNA重组技术,是现代生物技术的上游核心技术,已经与生物科学、医学、农学和林学等相关学科密切融合,成为这些领域非常重要的技术和基本知识,因此全国许多高校的相关本科专业都开设了《基因工程原理》课程,并将此作为生物技术和生物工程专业学生的专业必修课,同时配套了相关的实验课。

自20世纪90年代以来,国内不少的分子生物学研究领域的前辈和知名学者先后出版或者翻译了不少基因工程原理或相关的书籍和教材,为我国高校的《基因工程原理》这一课程教学和发展作出了巨大的贡献。

《基因工程原理》是一门理论性和实验性都较强的基础课程,更是一门综合性很强的课程,理论知识具有前沿性、抽象度高、跨度大和整体性强的特点,其涉及的很多实验技术和方法具有高、精、尖的特点。基因工程实验是以操作技术为主的实验,但是这些操作技术是在基因工程的基本原理指导下进行的,涉及生化、遗传、分子生物学、医学、物理化学、计算机等领域的理论知识。

正是由于《基因工程原理》课程具有包含的理论知识多、层次多、跨领域等特点,加上开设的实验课程,多是采用“喂食”式教学方法,教师对实验过程和结果的控制过强,学生容易走过场,因此,希望通过实验过程加强学生对基因工程原理的理解和掌握效果不够理想。

本书作者长期从事本科《基因工程原理》的课程教学,对这门课程进行了一定教学改革和探索,在总结长期教学经验的过程中特地编著了本书。书中增加了基因工程原理中的基础操作技术原理方面的内容,希望通过本书的教学,能够提高学生对基因工程各种理论知识的理解,能在实验过程知道为什么要这样做,如何去做。

由于作者水平和时间有限,书中可能存在错误和不足的地方,敬请广大读者批评和指正。希望能和广大同仁共同努力,为本科《基因工程原理》的课程教学作出绵薄的贡献。本书在编著过程参考了大量前人的书籍、教材和文献,不能一一列出,笔者在此表示衷心的感谢!

韦宇拓

2016年10月于广西南宁