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第一部分 细胞和分子生物学基础 3

1 细胞作为生命的基本单元 3

2 细胞大分子的结构与功能 6

2.1 概述 6

2.2 糖的结构和功能 7

2.3 膜脂类结构 9

2.4 蛋白质结构与功能 13

2.5 核苷酸和核酸（DNA和RNA）的结构 22

3 细胞的结构与功能 30

3.1 真核细胞的结构 30

3.2 细菌结构 53

3.3 病毒的结构 54

3.4 细胞分化 56

4 大分子的生物合成和功能（DNA，RNA和蛋白质） 59

4.1 基因组、染色体和复制 59

4.2 转录：从基因到蛋白质 74

4.3 蛋白质生物合成（翻译） 78

5 蛋白质在细胞中的分布（蛋白质分拣） 83

5.1 通过核孔的蛋白质输入与输出 84

5.2 向线粒体与叶绿体中输入蛋白质 85

5.3 蛋白质输送到内质网中 85

5.4 从ER经高尔基体向细胞质膜输送囊泡 88

6 生物多样性 91

6.1 原核生物 91

6.2 真核生物 92

第二部分 分子生物学中的标准方法 99

7 蛋白质的分离与纯化 99

7.1 介绍 99

7.2 制备蛋白抽提物 100

7.3 电泳分离方法 101

7.4 蛋白质沉淀的方法 103

7.5 柱色谱方法 104

7.6 示例 109

8 用电喷雾串联质谱分析多肽和蛋白质 112

8.1 介绍 112

8.2 质谱原理 112

8.3 质谱精度、分辨率和同位素分布 112

8.4 电喷雾离子化原理 113

8.5 串联质谱仪 114

8.6 用MS/MS进行多肽测序 116

8.7 用MS/MS-数据和蛋白数据库鉴定蛋白质 117

8.8 测定蛋白质分子质量 118

8.9 共价蛋白修饰分析 119

9 DNA和RNA的提取 122

9.1 介绍 122

9.2 DNA提取 122

9.3 RNA提取 124

10 核酸的色谱及电泳 125

10.1 介绍 125

10.2 核酸的色谱分离 125

10.3 电泳 126

11 核酸的杂交 128

11.1 碱基配对的重要性 128

11.2 实验杂交作用、动力学和热力学控制 128

11.3 分析技术 129

12 在核酸修饰中酶的使用 133

12.1 限制性酶（限制性内切核酸酶） 133

12.2 连接酶 135

12.3 甲基化酶 135

12.4 DNA聚合酶 136

12.5 核酸酶 137

12.6 T4多聚核苷酸激酶 137

12.7 小牛肠磷酸酯酶 137

13 聚合酶链反应（PCR） 138

13.1 介绍 138

13.2 技术 138

13.3 应用领域 141

14 DNA测序 143

14.1 介绍 143

14.2 DNA测序方法 143

14.3 人类基因组测序策略 144

14.4 DNA测序的实际意义 146

15 克隆步骤 147

15.1 介绍 147

15.2 重组载体的构建 147

16 重组蛋白的表达 161

16.1 介绍 161

16.2 在宿主细胞中表达重组蛋白 162

16.3 在无细胞体系中的表达 170

17 膜片钳方法 172

17.1 生物膜和离子通道 172

17.2 膜片钳方法的物理基础 172

17.3 膜片钳结构 173

17.4 异源表达系统和切片制备 175

18 细胞周期分析 177

18.1 细胞周期分析 177

18.2 细胞周期的实验分析 179

19 显微技术 185

19.1 光学显微术 185

19.2 相差光学显微术 185

19.3 暗视野显微术 186

19.4 偏振和干涉显微术 186

19.5 荧光显微术 186

19.6 共聚焦荧光显微术 187

19.7 电子显微术 188

20 激光的应用 191

20.1 激光技术的原理 191

20.2 激光辐射的性质 192

20.3 激光器类型以及它们的设置 193

20.4 应用 193

第三部分 关键主题 197

21 基因组学 197

21.1 介绍 197

21.2 测序方面的技术进展 199

21.3 基因组测序 203

21.4 cDNA计划 221

22 功能基因组学 236

22.1 介绍 236

22.2 个体基因的鉴定和分析 238

22.3 转录活性的调查 243

22.4 基于细胞的方法 257

22.5 整个基因组的功能分析 265

23 蛋白质-蛋白质和蛋白质-DNA相互作用 270

23.1 蛋白质-蛋白质相互作用 270

23.2 蛋白质-DNA相互作用 279

24 生物信息学 287

24.1 介绍 287

24.2 数据资源 287

24.3 序列分析 289

24.4 基因预测 295

24.5 转录组和蛋白组分析中的生物信息学 297

24.6 系统生物学 302

25 药物研究 306

25.1 介绍 306

25.2 活性化合物和它们的靶点 306

25.3 临床前期药理学和毒理学 319

25.4 临床开发 320

25.5 临床测试 321

26 药物靶向和前药 323

26.1 药物靶向 323

26.2 前药 328

26.3 药物沿生物膜的穿透 329

26.4 延长作用时间的前药 331

26.5 用于药物靶向释放的前药 332

26.6 减少副作用的前药 332

27 医学中的分子诊断学 335

27.1 分子诊断学的使用 335

27.2 哪种分子变异应该被检测？ 339

27.3 分子诊断的方法 342

27.4 展望 349

28 重组抗体和噬菌体展示 351

28.1 介绍 351

28.2 如何重组抗体？ 353

28.3 获得特异性的重组抗体 353

28.4 生产重组抗体 358

28.5 重组抗体的格式 360

28.6 重组抗体的应用 366

28.7 展望 367

29 遗传修饰鼠（转基因和敲除）以及它们对医学的影响 376

29.1 介绍 376

29.2 转基因鼠 378

29.3 遗传修饰鼠在生物医药中的影响 382

30 基因治疗：策略和载体 384

30.1 介绍 384

30.2 体细胞基因治疗的原理 386

30.3 生殖细胞系治疗 387

30.4 基因治疗的挫折 388

30.5 基因治疗的载体 389

30.6 特异表达 397

31 修饰的DNA，PNA及其在医药和生物技术中的应用 400

31.1 介绍 400

31.2 修饰核酸 401

31.3 DNA类似物与互补的DNA和RNA的相互作用 404

31.4 应用 406

32 植物生物技术 410

32.1 介绍 410

32.2 转基因植物的开发 411

32.3 筛选转化的植物细胞 417

32.4 转基因植物的再生 421

32.5 植物分析：基因工程植物的鉴定与表征 422

33 在化学工业中的生物催化 428

33.1 介绍 428

33.2 生物转化／酶法过程 430

33.3 工业用生物催化剂的开发 433

33.4 发酵过程 439

术语表 448