基礎から学ぶ遺伝子工学 第2版
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基礎から学ぶ遺伝子工学 第2版

  • 田村隆明/著
  • 定価 3,400円+税
  • 2017年10月発行
  • B5判
  • 270ページ
  • ISBN 978-4-7581-2083-8
  • 販売状況: 注文可能(在庫あり)
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豊富なカラーイラストで遺伝子工学のしくみを基礎から丁寧に解説.組換え実験に入る前に押さえておきたい知識が無理なく身につく.次世代シークエンサーやゲノム編集など近年の進展技術を追加.章末問題&解答付き.

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目次

概説 遺伝子工学 ―誕生から今日まで,そして未来へ

1.遺伝子工学とは
2.最初の遺伝子工学実験とその意義
3.遺伝子工学を発展させたエポック
4.遺伝子工学はどのように活かされているか
5.遺伝子工学の将来

第Ⅰ部 遺伝子・DNAの基礎

1章 遺伝子工学で使われる生物

1.遺伝子工学で生物を用いる目的
2.原核生物と真核生物
  • ❶原核生物
  • ❷真核生物
3.ゲノムと遺伝子
  • ❶遺伝子
  • ❷ゲノム
  • ❸ゲノムサイズと遺伝子数
4.大腸菌
  • ❶特徴
  • ❷遺伝子型
  • ❸培養
  • ❹滅菌
5.遺伝子工学に登場する真核生物
  • ❶酵母
  • ❷培養動物細胞
  • ❸多細胞動物個体
  • ❹植物
6.遺伝子工学に利用される動物ウイルス
  • ❶ウイルスとは
  • ❷ウイルスは厳密には生物とはいえない
  • ❸使用される主なウイルス

2章 DNA:化学構造,複製,構造変化

1.DNAの構造
  • ❶遺伝子の実体はDNA
  • ❷DNAはヌクレオチドが連結した分子
  • ❸細胞のDNAは二本鎖として存在する
2.DNAの構造変化
  • ❶一本鎖と二本鎖の間の変換
  • ❷切断,剪断
3.DNAの複製
  • ❶DNA合成反応の原則
  • ❷細胞内で起こるDNA複製:レプリコンの複製
  • ❸DNAポリメラーゼ
  • ❹試験管内DNA合成
4.DNAのメチル化
  • ❶メチル化部位
  • ❷原核生物でのメチル化
  • ❸真核生物でのメチル化
5.DNAの損傷と修復
  • ❶DNAの損傷
  • ❷損傷DNAの修復
6.DNAの組換え
  • ❶相同組換え
  • ❷非相同組換え

3章 遺伝子の発現

1.RNA
  • ❶RNAとは
  • ❷RNA機能の多様性
  • ❸遺伝子発現制御能をもつncRNA
  • ❹RNAのそれ以外の機能
2.転写機構
  • ❶RNA合成:RNAポリメラーゼ
  • ❷転写開始
  • ❸転写終結まで
3.原核生物の転写制御
  • ❶ポリシストロニック転写とオペロン
  • ❷ラクトースオペロンの構造と制御機構
  • ❸遺伝子工学で汎用される大腸菌の転写制御因子
4.真核生物の転写制御
  • ❶エンハンサーと転写制御因子
  • ❷制御のメカニズム
5.クロマチンとエピジェネティクス
  • ❶ヌクレオソームとヒストン
  • ❷クロマチンの修飾とエピジェネティクス
6.転写後のできごと:RNAの加工と成熟
  • ❶mRNAの末端修飾
  • ❷スプライシング
  • ❸その他の加工
7.アミノ酸,ペプチド,タンパク質
  • ❶アミノ酸
  • ❷ペプチド結合
  • ❸タンパク質
8.翻訳
  • ❶コドンとtRNA
  • ❷翻訳機構
9.真核細胞で翻訳されたポリペプチドの運命
  • ❶翻訳後のタンパク質の移動
  • ❷タンパク質の分解

第Ⅱ部 基本の酵素からクローニングまで

4章 制限酵素,DNAメチラーゼ,DNAリガーゼ

1.細菌がもつ自己防衛手段:制限と修飾
  • ❶現象の発見
  • ❷制限と修飾の実体
2.遺伝子工学における制限酵素発見の意義
3.制限酵素の種類
  • ❶Ⅰ〜Ⅲ型酵素
  • ❷制限酵素の分布
4.Ⅱ型制限酵素のDNA認識配列と切断末端
  • ❶認識配列と切断部位
  • ❷粘着末端と平滑末端
  • ❸切断地図
  • ❹制限酵素の反応性とスター活性
5.DNAメチラーゼと制限酵素の切断特性
  • ❶制限修飾系でのメチル化
  • ❷大腸菌で増やしたDNAの制限酵素処理での注意
6.ホーミングエンドヌクレアーゼ
7.粘着末端を利用したDNAの連結
  • ❶DNAの付着と連結
  • ❷DNAリガーゼ反応の実際
  • ❸同一粘着末端をもたないDNA末端の連結方法

5章 核酸の合成,分解,修飾酵素

1.DNA合成酵素
  • ❶通常のDNA合成用DNAポリメラーゼ
  • ❷クレノー断片
  • ❸特殊な用途で使われるDNA合成酵素
2.核酸分解酵素
  • ❶多様な核酸分解酵素
  • ❷DNAに働くエンドヌクレアーゼ
  • ❸DNAに働くエキソヌクレアーゼ
  • ❹一本鎖を特異的/優先的に分解するヌクレアーゼ
  • ❺RNAを分解する酵素:リボヌクレアーゼ(RNase)
3.DNAの平滑末端化
4.末端リン酸基の脱着
  • ❶リン酸基の脱着
  • ❷リン酸基脱着反応を遺伝子操作の中で応用する
5.組換えDNAからのRNA調製

6章 プラスミド,ファージ,トランスポゾン

A.プラスミド

1.プラスミドの基本的な特徴
  • ❶プラスミドの複製とコピー数
  • ❷不和合性
2.大腸菌のプラスミド
  • ❶ColE1
  • ❷R因子
  • ❸F因子
3.その他のプラスミド
  • ❶Tiプラスミド
  • ❷他の細菌プラスミド
  • ❸出芽酵母のプラスミド

B.大腸菌のファージ

4.ファージの種類と増殖
  • ❶ファージとは
  • ❷ファージに特徴的な性質
  • ❸ファージの検出,定量:プラークアッセイ
5.λファージ
  • ❶増殖:溶菌サイクル
  • ❷溶原化サイクル
6.一本鎖ファージ:M13
  • ❶概要と増殖
  • ❷利便性

C.トランスポゾン

7.概要
8.DNAトランスポゾン
9.レトロトランスポゾン

7章 ベクター ―DNAの導入,増幅,発現,組込みのツール

A.ベクターの基本

1.遺伝子組換え実験におけるベクター
  • ❶ベクターとは
  • ❷ベクターの種類と条件
  • ❸クローニング
2.選択マーカー
  • ❶マーカーの意義
  • ❷検出方法によるマーカーの分類
  • ❸汎用性の高いマーカー:GFP
3.ベクターの能力にかかわる機能性配列
  • ❶マルチクローニング部位
  • ❷制御配列

B.原核生物のベクター

4.主な選択マーカー
  • ❶抗生物質に対する耐性遺伝子:薬剤耐性遺伝子
  • ❷lacZ遺伝子と青白選択
  • ❸致死マーカー
5.DNA導入・増幅用の大腸菌プラスミドベクター
  • ❶プラスミドベクターかファージベクターか?
  • ❷プラスミドベクター用菌株
  • ❸古典的サブクローニング用ベクター
  • ❹多用途汎用ベクター
  • ❺特定の目的で使用されるベクター
6.遺伝子発現用の大腸菌プラスミドベクター
  • ❶遺伝子発現の基本戦略
  • ❷大腸菌内での発現の方策
7.大腸菌以外の細菌用プラスミドベクター
8.大腸菌用ファージベクター
  • ❶λファージ系クローニングベクター
  • ❷発現可能なλファージクローニングベクター
  • ❸M13ファージベクター
9.混成プラスミドベクター
10.巨大DNAクローニング用ベクター
C.真核生物のベクターとマーカー
11.真核細胞中での発現制御系
  • ❶真核細胞内で働くプロモーター
  • ❷転写後シグナルと翻訳シグナル
12.真核細胞で利用されるマーカー
  • ❶薬剤耐性遺伝子
  • ❷代謝欠陥を補う遺伝子
  • ❸致死遺伝子
  • ❹レポーター遺伝子
13.酵母・真菌のベクター
  • ❶ベクターのタイプ
  • ❷マーカー遺伝子
14.動物細胞用ウイルスベクター
  • ❶レトロウイルスベクター
  • ❷アデノウイルスベクター
  • ❸その他の動物ウイルス

8章 タンパク質産生制御系

1.発現ベクター
2.大腸菌でタンパク質をつくる場合のポイント
  • ❶コドンの使用頻度に注意する
  • ❷不溶化防止策をとる
  • ❸発現させるタイミングを工夫する
3.融合タンパク質の作製
  • ❶β-ガラクトシダーゼ(β-gal)融合タンパク質
  • ❷タグ付きタンパク質とその精製
  • ❸ファージディスプレイ
4.T7 RNAポリメラーゼによる発現系
  • ❶pETベクター
  • ❷発現制御系:pETシステム
5.真核生物でのタンパク質発現
  • ❶ピキア発現系
  • ❷バキュロウイルス発現系
  • ❸テトラサイクリンによる発現制御系(Tetシステム)
6.遺伝子工学で使われるタンパク質分解酵素

9章 組換えDNAの作製と細胞への導入

A.組換えDNAの作製
1.伝統的なサブクローニング
  • ❶サブクローニングとは
  • ❷DNAリガーゼによるベクターとDNA断片の連結
2.新しい組換えDNA構築法
  • ❶TOPOクローニング
  • ❷LIC法
  • ❸ゲートウェイクローニング
  • ❹in vitro反応だけで組換え体をつくる汎用性の高い方法
  • ❺iVEC(in Vivo E. coli Cloning)
B.DNA構築に関連する技術
3.オリゴヌクレオチド
4.部位特異的変異DNAの作製
  • ❶トランスフォーマー法
  • ❷制限酵素DpnⅠを使う方法
5.cDNAの合成
  • ❶真核生物mRNAの調製
  • ❷cDNA の合成
C.細胞へのDNA導入
6.DNA導入の一般的方法
7.原核生物(大腸菌)へのDNA導入
  • ❶形質転換とコンピテント細胞
  • ❷ファージ感染
  • ❸目的クローンの決定
8.動物細胞へのDNA導入
  • ❶化学物質を使ってDNA導入を促進する:トランスフェクション
  • ❷物理的方法
  • ❸ウイルスベクターを用いる方法
  • ❹細胞に入ったDNAの運命
9.植物細胞:TiプラスミドDNAに基づく方法

10章 DNAクローニング ―ライブラリーの作製とクローンの単離

A.伝統的なクローニング法
1.伝統的なDNAクローニングの概要
2.DNAライブラリー:クローニングの材料
  • ❶ファージベクターを使うか,プラスミドベクターを使うか
  • ❷λファージを使ったDNAライブラリーの作製
  • ❸プラスミドを使ったDNAライブラリーの作製
3.ゲノミックライブラリーの作製
  • ❶ライブラリー作製の要点:DNAサイズを揃える
  • ❷ハイブリダイゼーションによるクローンの選択
B.cDNAクローニング
4.cDNAライブラリーの作製
  • ❶ライブラリー作製の要点
  • ❷特異的クローン濃縮のためのサブトラクション
  • ❸ディファレンシャルディスプレイ
5.cDNAクローンの選択
  • ❶結合性に基づく発現クローニング
  • ❷機能性クローニング
C.ゲノム情報とPCRを活用したクローニング

第Ⅲ部 核酸の取り扱いと構造機能解析

11章 核酸の取り扱いと分離

1.核酸の物理化学的性質
  • ❶DNAの性質
  • ❷RNAの性質
2.DNAの調製
  • ❶細胞からのゲノムDNAの抽出
  • ❷細菌からのプラスミド抽出
  • ❸DNAの精製
  • ❹核酸の濃度測定
3.RNAの扱い
4.核酸の濃縮
  • ❶核酸のエタノール沈殿
  • ❷その他の濃縮法
5.ゲル電気泳動による核酸の分離
  • ❶通常ゲル(中性ゲル)による電気泳動
  • ❷変性ゲルによる電気泳動
  • ❸ゲルの素材と形状
  • ❹特別な目的のための電気泳動
6.超遠心分離機による核酸の分離

12章 塩基配列の検出と解読

1.核酸のハイブリダイゼーション
  • ❶ハイブリダイゼーションとは
  • ❷Tmに影響を与える要因
  • ❸ハイブリダイゼーションの実施条件
2.プローブの作製:DNAの標識
  • ❶放射性同位体(RI)とは
  • ❷DNAをRI標識する方法(A):DNA合成による方法
  • ❸DNAをRI標識する方法(B):末端のリン酸基標識による方法
  • ❹RIを画像として検出する:オートラジオグラフィー
3.ハイブリダイゼーションによる核酸の検出法
  • ❶サザンブロッティング
  • ❷ノーザンブロッティング
  • ❸in situハイブリダイゼーションとFISH
4.ジデオキシ法によるシークエンシング
  • ❶原理
  • ❷一本鎖DNA鋳型の準備
  • ❸反応,電気泳動,検出
  • ❹現在までに改良された点(昔のものから順に)
  • ❺DNAシークエンサー
5.次世代シークエンサー:NGS
【A】第二世代シークエンサー
  • ❶PCR増幅と均一DNA集団の形成
  • ❷反応系
【B】新しいタイプのNGS
  • ❶第三世代シークエンサー
  • ❷第四世代シークエンサー
【C】NGSを使う
  • ❶NGSを使用するまでの操作フロー:ライブラリー作製
  • ❷NGSの応用

13章 PCRによるDNAの増幅

1.PCRの原理と概要
2.材料と反応条件
  • ❶プライマーの設計
  • ❷耐熱性酵素の選択
  • ❸反応液とサイクルプログラム
  • ❹ホットスタートPCR
  • ❺修飾温度サイクル
3.遺伝子工学におけるPCRの利用
  • ❶DNAの検出,増幅,シークエンシング
  • ❷RNAの検出
  • ❸PCR産物をサブクローニングに使用する
  • ❹塩基配列の付加や変異導入のための利用
  • ❺DNAの多型解析,変異解析への応用
  • ❻クロマチン結合タンパク質の検出
4.リアルタイムPCR
  • ❶リアルタイムPCRとは
  • ❷蛍光の検出系
  • ❸リアルタイムPCRでDNAが定量できる原理
5.デジタルPCR
  • ❶原理
  • ❷概要と応用
6.PCRによらないDNA増幅法
  • ❶ICAN法
  • ❷LAMP法

14章 遺伝子発現と遺伝子産物の解析

1.内在性遺伝子の発現状態を解析する
  • ❶RNAやタンパク質の構造決定や同定の戦略
  • ❷特定のRNAの検出・解析・同定
  • ❸RNAの網羅的解析
  • ❹タンパク質の検出・同定
2.細胞を使った遺伝子の発現機能解析
  • ❶導入遺伝子の一過的発現と安定的発現
  • ❷レポーターアッセイとその応用:転写系を利用した解析
3.試験管内反応による遺伝子発現の測定
  • ❶in vitro転写
  • ❷in vitro翻訳
4.情報高分子間の相互作用解析
【A】タンパク質と核酸の相互作用の解析
  • ❶in vitro反応による方法
  • ❷細胞を使う方法
【B】タンパク質同士の相互作用の解析
  • ❶細胞を使う方法
  • ❷細胞抽出液を使う方法
  • ❸結合能を有するタグが付いているタンパク質を使う方法
  • ❹ファーウエスタン法
  • ❺結合タンパク質を網羅的に検索するさまざまな方法
5.クロマチンとエピゲノムの解析
  • ❶メチル化DNAの検出
  • ❷タンパク質結合の解析
  • ❸クロマチン高次構造の解析

第Ⅳ部 遺伝子工学の応用と安全性の確保

15章 遺伝子工学技術の応用

1.タンパク質工学
  • ❶タンパク質工学の利点
  • ❷応用例
  • ❸タンパク質の設計
2.RNA工学とRNAi
  • ❶RNA工学とその利点
  • ❷RNAによる遺伝子機能の抑制
  • ❸遺伝子ノックダウン法
  • ❹RNAの結合性の利用
  • ❺RNAの触媒能の利用
3.細胞,組織,個体発生を操作する技術
  • ❶細胞工学
  • ❷発生工学
  • ❸クローン動物
  • ❹組織工学と再生医療
  • ❺iPS細胞
4.ゲノム工学:遺伝子ターゲティングからゲノム編集まで
【A】遺伝子ターゲティング
  • ・概要
【B】ゲノム編集
  • ❶背景と概要
  • ❷初期に開発された方法
  • ❸現在の中心的方法CRISPR/Cas9:概要,利点,展開
5.医療と遺伝子工学
  • ❶遺伝子治療という選択肢
  • ❷遺伝子治療の対象となる疾患,遺伝子
  • ❸遺伝子治療のアプローチ
  • ❹遺伝子多型解析と遺伝子診断
  • ❺テーラーメード医療
6.植物の生命工学,遺伝子工学
  • ❶植物を対象とする生命工学
  • ❷細胞への遺伝子導入
  • ❸遺伝子組換え植物の作製例
  • ❹植物に特有な問題
7.生命科学におけるビッグデータの出現
  • ❶シングルオミクスからトランスオミクスへ
  • ❷生命情報とゲノム医療
  • ❸生命科学研究のパラダイムシフト

16章 遺伝子操作における安全性確保:カルタヘナ法

1.遺伝子組換え実験の自己規制
2.カルタヘナ法の成立
  • ❶その後の経過
  • ❷カルタヘナ議定書
3.遺伝子組換え生物の使用と実験分類
  • ❶遺伝子組換え生物等(LMO)の使用形態と実験の申請
  • ❷機関承認実験と大臣確認実験
  • ❸実験分類
4.実験の種類と拡散防止措置
  • ❶実験の種類
  • ❷拡散防止措置
5.留意すること

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  • 【本書名】基礎から学ぶ遺伝子工学 第2版
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