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第一章 基因、基因组与基因组学 3

第一节 基因的结构与功能 3

一、基因概念的发展 3

二、基因的现代概念 4

第二节 基因组的结构与功能 6

一、原核生物基因组 6

二、真核生物基因组 7

三、病毒基因组 11

四、逆转录病毒基因组 12

第三节 基因组学 13

一、基因组学研究内容 13

二、人类基因组计划及其进展 15

第四节 基因组的复制 16

一、各种基因组复制的共同机制和不同特点 16

二、原核生物基因组DNA复制的特点 17

三、真核生物基因组DNA复制的特点 17

思考题 19

主要参考文献 19

第二章 RNA、RNA组与RNA组学 20

第一节 RNA的结构与功能 20

一、RNA组与RNA组学 20

二、RNA的种类及其功能 20

三、mRNA的结构与功能 23

四、tRNA的结构与功能 24

五、rRNA的结构与功能 27

六、其他小分子RNA 28

第二节 RNA的生物合成（转录） 29

一、转录的模板和酶 29

二、转录过程 34

第三节 真核生物RNA的转录后加工 46

一、真核生物mRNA前体的转录后加工 46

二、真核生物tRNA前体的转录后加工 52

三、真核生物rRNA前体的转录后加工 54

四、核酶 54

思考题 56

主要参考文献 57

第三章 蛋白质、蛋白质组与蛋白质组学 58

第一节 蛋白质的结构与功能 58

一、蛋白质分子的化学组成 58

二、蛋白质分子的结构 61

三、蛋白质分子结构与功能的关系 65

四、蛋白质的理化性质 66

五、蛋白质的分离纯化 67

六、蛋白质分子序列及空间结构分析 69

第二节 蛋白质组与蛋白质组学 69

一、概述 69

二、差异蛋白质组学的研究方法及应用 70

三、蛋白质组学的前景 72

第三节 蛋白质的生物合成及其干扰 72

一、参与蛋白质生物合成的物质 72

二、蛋白质的生物合成过程 75

三、蛋白质生物合成的干扰 81

第四节 蛋白质合成后加工 82

一、蛋白质分子一级结构的修饰 82

二、蛋白质分子的正确折叠 83

三、蛋白质分子的化学修饰 84

四、蛋白质分子的靶向输送 84

五、蛋白质在细胞内的降解 85

思考题 86

主要参考文献 86

第四章 代谢组与代谢组学 87

第一节 代谢组学的概念 87

一、历史背景 87

二、代谢组学的概念 87

第二节 系统生物学时代的代谢组学 87

一、代谢组学与基因组学、转录组学和蛋白质组学的区别 88

二、金属组学 89

第三节 代谢组学的研究方法和分析技术 89

一、代谢组学的研究方法 89

二、代谢组学的分析技术 90

第四节 代谢组学在医药研究中的应用 92

一、在功能基因组研究中的应用 92

二、在疾病诊断研究中的应用 93

三、在药物研发中的应用 93

四、在中医药研究中的应用 93

思考题 94

主要参考文献 94

第五章 基因表达调控 96

第一节 基因表达调控的基本原理 96

一、基因表达调控的分子基础 96

二、基因表达调控的基本方式 97

三、基因表达调控的基本规律 97

第二节 原核生物的基因表达调控 98

一、细菌操纵子的基因表达调控 98

二、Lambda噬菌体的基因表达调控 103

三、翻译水平的基因表达调控 105

第三节 真核生物的基因表达调控 107

一、染色质水平基因表达调控 108

二、转录水平基因表达调控 109

三、转录后基因表达调控 113

思考题 115

主要参考文献 116

第六章 细胞信号传递 117

第一节 细胞间的信息分子 117

一、细胞间联系的方式 117

二、细胞间的信息分子 117

三、化学信息分子的性质及其与靶细胞的作用 118

四、细胞信号系统 118

第二节 受体——细胞识别与结合信息分子的蛋白质 119

一、受体的概念及分类 119

二、受体作用的特点 120

第三节 G蛋白——细胞跨膜信息传递中关键性膜结合蛋白 120

一、G蛋白的结构、特性及分类 120

二、G蛋白跨膜传递信息的机制 121

三、G蛋白在信息传递中的作用 122

四、G蛋白信号传递调节蛋白 123

五、小分子G蛋白 124

第四节 细胞内主要信号传递途径及传递的分子机制 124

一、cAMP信号系统 124

二、cGMP信号系统 126

三、IP3、DG信号系统 128

四、Ca2+信号系统 129

五、受体蛋白酪氨酸激酶信号传递 132

六、细胞因子受体的信号传递 138

七、核受体信号传递 139

八、NF-кB信号传递 142

九、整联蛋白介导的细胞信号传递 144

第五节 细胞信号传递与疾病 147

一、G蛋白异常与疾病 147

二、核受体病 147

思考题 149

主要参考文献 150

第七章 分子生物学常用技术 153

第一节 核酸分子杂交 153

一、核酸探针的种类 153

二、核酸标记物及其选择 154

三、核酸探针的标记 155

四、杂交信号的检测 158

五、核酸分子杂交的类型 158

六、核酸分子杂交实验因素的优化 161

第二节 PCR技术 163

一、PCR的基本原理 163

二、PCR技术的主要特点 163

三、PCR的反应体系 164

四、PCR引物设计 166

五、PCR的反应过程及条件优化 167

六、PCR衍生技术 168

七、PCR技术的主要应用 172

第三节 DNA序列测定 173

一、DNA测序的基本原理 173

二、DNA自动测序 176

第四节 生物芯片技术 178

一、生物芯片的概念 178

二、基因芯片技术的基本原理与方法 179

三、基因芯片技术的应用 181

第五节 基因沉默、RNA干扰与基因剔除技术 183

一、基因沉默 183

二、RNA干扰技术 186

三、基因剔除技术 188

第六节 酵母双杂交技术 190

一、酵母双杂交系统的原理 190

二、酵母双杂交系统的操作程序 191

三、酵母双杂交系统的应用 191

四、酵母双杂交系统的局限与发展 192

第七节 免疫印迹技术 193

一、免疫印迹的基本原理 193

二、蛋白质印迹的基本方式 194

三、抗体探针的标记 195

四、免疫印迹技术的主要用途及发展 195

第八节 蛋白质双向凝胶电泳技术 196

一、双向凝胶电泳的原理 196

二、双向凝胶电泳技术操作的基本过程 197

三、双向凝胶电泳过程中需要注意的问题 197

四、双向凝胶电泳技术在医学中的应用 199

思考题 200

主要参考文献 200

第八章 基因工程 202

第一节 基因工程的基本原理 202

一、基因工程技术的诞生及意义 202

二、基因工程技术的基本原理 203

第二节 基因工程的物质基础 203

一、工具酶 203

二、基因载体 207

第三节 基因克隆的基本过程 214

一、目的基因的获取 214

二、基因载体的选择与制备 215

三、DNA重组体的构建 215

四、重组DNA导入受体细胞 217

五、筛选与鉴定 218

第四节 克隆基因的表达 219

一、克隆基因在原核细胞中的表达 219

二、克隆基因在真核细胞中的表达 221

三、克隆基因在其他表达系统中的表达 223

四、表达产物的分离纯化 224

第五节 基因工程技术与医学的发展 224

一、疾病相关基因的分析 224

二、对特定基因进行定点诱变 225

三、基因工程医药产品 225

四、基因诊断与基因治疗 225

思考题 226

主要参考文献 227

第九章 基因诊断与基因治疗 228

第一节 基因诊断 228

一、基因诊断是检测基因结构和表达的异常及病原体基因 228

二、经典遗传学理论和疾病的分子机制是基因诊断的理论依据 229

三、分子生物学技术的进步为基因诊断提供了技术平台 233

四、依据检测目的和被测基因性质选择基因诊断方法 237

五、基因诊断在遗传病、肿瘤和感染性疾病检测中的应用 240

六、DNA指纹用于法医和亲子鉴定 243

七、基因诊断中生物医学信息网络资源的利用 243

第二节 基因治疗 244

一、基因治疗是在核酸水平上开展疾病治疗 244

二、目的基因导入靶细胞表达治疗疾病 245

三、基因干预技术抑制有害基因表达或失控基因过表达治疗疾病 249

四、基因治疗用于单基因遗传病、肿瘤和病毒性疾病 250

思考题 254

主要参考文献 254

第十章 生物信息学在医学分子生物学中的应用 256

第一节 生物信息学简介 256

一、历史背景 256

二、研究范围 258

三、生物数据库 262

第二节 生物序列分析 267

一、序列分析 267

二、多序列比对 273

三、分子系统树 276

四、比较基因组 279

五、多态性分析 282

六、基因功能注释 283

第三节 基因表达分析 284

一、生物芯片 284

二、基因表达谱分析 284

三、EST分析 286

四、转录调控研究 289

五、RNA剪切 290

六、小RNA调控 291

第四节 蛋白质结构分析 294

一、结构分析与预测 294

二、蛋白质-蛋白质相互作用（PPI） 295

三、蛋白质相似性与进化 296

四、蛋白质三级结构预测 297

第五节 生物信息与医药应用 298

一、生物靶标 299

二、通路与网络 300

三、生物信息综合分析应用 301

四、药物开发 302

思考题 303

主要参考文献 304

第十一章 遗传性疾病的分子生物学 309

第一节 遗传性疾病 309

一、遗传性疾病的定义与特征 309

二、遗传性疾病与环境 310

三、遗传性疾病的分类 311

第二节 单基因遗传病 311

一、单基因病的遗传方式 311

二、地中海贫血 313

第三节 多基因遗传病 315

一、多基因病的遗传方式 315

二、阿尔茨海默病 316

第四节 染色体病 317

一、染色体数目畸变 317

二、染色体结构畸变 317

三、几种染色体病 318

思考题 321

主要参考文献 321

第十二章 肿瘤的分子生物学 322

第一节 癌基因与抑癌基因 322

一、癌基因的发现与概念演变 322

二、癌基因的分类 323

三、抑癌基因的发现 325

四、抑癌基因的分类 326

五、癌基因与抑癌基因的功能 326

六、癌基因激活的分子机制 336

七、抑癌基因失活的分子机制 339

第二节 肿瘤细胞增殖与凋亡的分子生物学 340

一、肿瘤细胞增殖相关基因 340

二、肿瘤细胞凋亡相关基因 341

三、肿瘤细胞增殖相关基因与肿瘤细胞凋亡相关基因之间的关系 343

第三节 肿瘤细胞侵袭与转移的分子生物学 344

一、肿瘤细胞侵袭与转移的分子机制 345

二、肿瘤细胞侵袭与转移的基因调控 347

三、肿瘤侵袭与转移的分子免疫学基础 349

第四节 肿瘤血管与淋巴管新生的分子生物学 349

一、肿瘤血管新生 350

二、肿瘤淋巴管新生 351

思考题 353

主要参考文献 353

第十三章 感染性疾病的分子生物学 355

第一节 病毒致病的分子生物学机制 355

一、病毒的定义与分类 355

二、病毒的基因组 357

三、病毒侵入宿主细胞的分子生物学机制 359

四、病毒基因组进入宿主细胞核的分子生物学机制 365

五、病毒致瘤的分子生物学机制 366

第二节 细菌致病的分子生物学机制 371

一、胞外菌感染的分子生物学机制 372

二、胞内菌感染的分子生物学机制 374

第三节 真菌致病的分子生物学机制 377

一、宿主上皮细胞或细胞外基质黏附分子 377

二、白假丝酵母菌的表面黏附结构 377

三、白假丝酵母菌黏附相关基因 377

四、胞外酶 378

第四节 感染性疾病的分子生物学诊断技术 378

一、细菌DNA（G+C）摩尔分数测定 378

二、细菌质粒指纹图谱分析 378

三、核酸杂交技术 379

四、PCR技术 379

五、生物芯片技术 379

思考题 379

主要参考文献 380

第十四章 心血管疾病的分子生物学 381

第一节 原发性高血压的分子生物学 381

一、血压的调节机制及其影响因素 381

二、原发性高血压的遗传学基础 382

三、原发性高血压发生与发展的分子机制 387

四、原发性高血压的基因治疗 388

第二节 动脉粥样硬化的分子生物学 389

一、脂质代谢异常学说 389

二、受体缺陷学说 390

三、慢性炎症学说 391

四、致突变学说（单克隆学说） 392

五、平滑肌在动脉粥样硬化中的作用 392

第三节 扩张型心肌病的分子生物学 393

一、分子遗传学机制 393

二、自身免疫机制 395

三、凋亡机制 396

四、分子生物学治疗 397

第四节 心力衰竭的分子生物学 397

一、心力衰竭的基本概念 397

二、心力衰竭的经典信号传导通路 398

三、心力衰竭的心肌细胞内在分子机制 399

四、心力衰竭的基因治疗 400

思考题 402

主要参考文献 402

第十五章 遗传性代谢病的分子生物学 404

第一节 代谢病的概念 404

第二节 代谢病的分类 404

一、遗传性和获得性代谢病 404

二、小分子代谢病和大分子代谢病 406

第三节 遗传性代谢病的分子机制 407

一、代谢物转运缺陷 407

二、物质代谢中的反应通路缺陷 408

三、代谢调节缺陷 409

第四节 糖尿病 410

一、1型糖尿病的分子机制 411

二、2型糖尿病的分子机制 414

三、年轻起病成年型糖尿病的分子机制 416

第五节 溶酶体贮积症 418

一、溶酶体贮积症分类 418

二、糖原贮积症Ⅱ型的分子机制 420

三、唾液酸贮积症的分子机制 421

四、黏多糖病的分子机制 422

思考题 424

主要参考文献 424