第一章 导论 1
一、“后基因组时代”的分子生物学 3
二、“后基因组时代”的功能基因组学 4
三、蛋白质组学 7
四、“后基因组时代”的生物信息学 9
五、“后基因组时代”生命科学的发展前景 10
第二章 基因组学 13
第一节 基因的现代概念 13
一、基因的含义和结构 14
二、重叠基因 15
三、断裂基因 16
四、基因家族 18
五、同源基因、同源异形基因与同源异形盒基因 22
第二节 基因组概论 23
一、基因组大小与C值矛盾 23
二、基因组序列的复杂性 24
三、基因组DNA序列的类别 25
四、重复序列家族 26
五、基因组印迹与印迹基因 28
第三节 基因组作图和基因定位 29
一、遗传标记和作图界标 29
二、作图 30
三、基因定位 34
四、基因组组装 35
五、序列解读 35
六、基因图谱 36
第四节 基因组数据的处理 37
一、“未完成”基因组数据的获取 37
二、基因组诠释工具 40
三、比较基因组的生物信息学 40
四、合作诠释 41
第五节 原核生物和真核生物基因组的结构特点 41
一、原核生物基因组的结构特点 41
二、真核生物基因组的结构特点 44
第六节 人类基因组研究 45
一、人类基因组DNA序列测定 45
二、基因组研究的主要内容 46
三、人类基因组的特征 47
第七节 水稻基因组的研究进展 50
一、国际水稻基因组测序组织与计划 51
二、水稻基因组研究进展 52
第八节 基因组的起源与进化 55
一、新基因的获得 55
二、非编码序列与基因组进化 59
三、转座子、染色体重排混编与基因组进化 60
四、间隔子的起源 62
五、人类基因组——近500万年的进化产物 63
第九节 DNA重排及体外分子进化 64
一、原理 64
二、特点 66
三、应用 66
第三章 功能基因组学与蛋白质组学 71
第一节 功能基因组学 71
一、基因表达时空差异的分析 72
二、基于蛋白质组研究的新基因功能分析 73
三、应用反向遗传学方法研究的功能基因组学 73
四、基因插（转）入、基因剔除及基因受抑 74
五、基于蛋白质相互作用的基因功能分析 78
第二节 蛋白质组学 80
一、蛋白质组学研究的意义和背景 80
二、蛋白质组学研究的策略和范畴 81
三、亚细胞蛋白质组 84
四、蛋白质组研究技术的进展 87
第三节 蛋白质相互作用的结构基础 91
一、BRCT结构域 92
二、LIM结构域 92
三、POU结构域 93
四、Bromo结构域 93
五、亮氨酸拉链结构域 94
六、POZ结构域 94
七、环指结构域 95
八、WW结构域 95
第四节 蛋白质遗传信息的分子基础 98
一、第二遗传密码 98
二、蛋白质内蛋白子 103
第四章 基因表达及其调控 112
第一节 基因转录的调控元件与真核生物的转录机制 112
一、基因转录的调控元件 112
二、真核生物的转录机制 115
第二节 染色质重塑与基因转录 121
一、染色质组装因子 122
二、染色质重塑复合物 122
三、染色质重塑复合物的作用机制 124
四、RNA聚合酶Ⅱ复合物（全酶）与染色质重塑 125
五、组蛋白乙酰化与染色质重塑 125
第三节 转录因子概述 126
一、转录因子的结构 127
二、转录因子的活性 135
三、转录因子的调控作用 136
第四节 基因转录的效应 137
一、转录因子的激活效应 137
二、转录因子的抑制效应 138
第五节 转录因子NF-κB 140
一、NF-κB/Rel家族 140
二、I-κB家族 141
三、NF-κB的活化 141
四、NF-κB与I-κB的生物学功能 143
第六节 活化蛋白-1（AP-1） 146
一、AP-1家族的基本结构 146
二、AP-1的DNA识别序列 147
三、AP-1与转录调控 147
第七节 cAMP反应元件结合蛋白（CREB） 148
一、CREB的结构 148
二、CREB的活化及其转录作用 149
三、CREB转录因子的功能 150
第八节 核受体超家族及其辅激活因子 151
一、核受体超家族的共同结构特点 151
二、核受体与辅助因子 151
三、辅调节因子间的相互作用及意义 157
第九节 植物转录因子 158
一、bZIP类转录因子 158
二、AP2/EREBP转录因子 159
三、VP1转录因子的激活及抑制作用 160
第十节 DNA甲基化与基因表达调控 161
一、脊椎动物DNA甲基化的特点 161
二、DNA甲基化与发育、分化和肿瘤的关系 162
三、DNA甲基化的转录抑制机制 163
第十一节 转录后基因沉默：RNA水平上的基因表达调控 164
一、RNAi的研究概况 165
二、RNAi的形成机制 166
三、RNAi的生物学功能 166
四、RNAi的应用 167
第五章 基因与动物个体发育 173
第一节 基因在细胞分化和细胞决定中的作用 173
一、单细胞生物的细胞分化与发育 173
二、多细胞生物的细胞分化与细胞决定 174
三、细胞发育的潜能性 180
第二节 早期胚胎发育 183
一、受精 183
二、卵裂 184
三、胚层分化和干细胞 184
四、早期胚胎发育母型（体）基因的表达调控 187
五、早期胚胎合子型基因的激活、表达及其调控 191
第三节 果蝇胚胎极性形成中基因的作用 195
一、果蝇胚胎极性的形成 196
二、果蝇早期胚胎形成中基因的调节作用 197
第四节 脊椎动物的发育 207
一、脊椎动物发育的基本过程 207
二、中胚层诱导信号 208
三、体节的形成 209
四、Hox基因与体节的形成 211
五、哺乳类动物左右轴的形成 213
六、肢体的发育 213
第五节 性别决定 219
一、染色体和基因对性别的决定 219
二、果蝇性别分化的基因调控 221
三、果蝇生殖细胞的性别决定 224
四、剂量补偿 226
五、哺乳类动物的性别决定基因 228
第六章 基因与高等植物的发育 234
第一节 植物发育的基本过程 234
一、胚胎发育 234
二、顶端分生组织决定生长和发育模式 235
三、苗分生组织细胞的发育命运 236
第二节 花的发育 237
一、花分生组织的产生 237
二、花分生组织转化的调控因素 237
三、花器官个性形成的调控 238
四、单子叶植物——水稻花的发育 241
第三节 开花决定的调控 244
一、环境因子对开花时间决定的调控 244
二、开花过程中的基因调控 248
三、成花逆转的调控 251
第四节 高等植物性别与性别决定 252
一、植物的性多态现象及性染色体 252
二、雌雄异株植物的性别决定系统 254
三、高等植物的性别分化 257
第五节 花粉的发育 259
一、花粉囊的结构与功能 259
二、小孢子发育 260
三、花粉发育过程中不对称分裂和细胞命运的决定 262
第七章 细胞信号转导 266
第一节 细胞信号转导的分子生物学基础 267
一、细胞分泌化学信号的类型及特性 267
二、受体 272
三、细胞因子受体信号转导的一般规律 278
四、信号分子的特殊结构域 279
五、接头蛋白与锚定蛋白 281
第二节 JAK-STAT信号转导途径 283
一、JAK家族及其活化 284
二、STAT家族 284
三、IFNγ激活的JAK-STAT信号转导途径 285
四、STAT家族的生物学功能 286
五、JAK、STAT异常与疾病 287
第三节 Ras-MAPK（JNK、SAPK）信号转导途径 288
一、Ras-MAPK信号转导途径 288
二、MAPK/JNK信号转导途径 289
三、活化的MAPK激活转录因子 291
四、JNK信号途径的生物学功能 292
五、Ras-MAPK与JAK-STAT途径的联系 292
第四节 整合素激活FAK介导的信号转导 293
一、整合素及其配体 294
二、整合素与细胞骨架的作用——黏着斑（FAP）的形成 295
三、整合素介导的信号途径 295
第五节 肿瘤坏死因子（TNF）的信号转导 300
一、TNF的结构与功能 300
二、TNF受体的结构与功能 300
三、TNF受体的信号转导途径 301
第六节 核钙信号与基因转录 307
一、核被膜的结构 307
二、核被上的钙运输系统 309
三、核钙信号的功能 309
四、核钙与基因转录 310
第七节 细胞信号转导的负性调节机制 311
一、JAK-STAT途径的负性调节机制 312
二、Ras-MAPK途径的负调节机制 318
三、胞浆抑制蛋白JIP与信号抑制 318
四、磷酸肌醇-3激酶途径的负调节 320
五、TNF信号转导的负反馈调节 322
六、T细胞活化信号途径的负调节机制 323
第八节 Wnt与Notch信号途径及其交互对话 326
一、Wnt信号途径 326
二、Notch信号途径 327
三、Wnt与Notch信号途径间的交互对话 329
第八章 植物细胞的信号转导 334
第一节 植物细胞受体 334
一、细胞膜类受体蛋白激酶 334
二、G蛋白偶联受体 338
三、离子通道型谷氨酸受体 339
第二节 植物G蛋白与磷脂信号的转导途径 340
一、G蛋白信号转导途径 340
二、植物磷脂信号转导途径 344
第三节 植物蛋白激酶与蛋白磷酸酶 351
一、蛋白激酶 351
二、蛋白磷酸酶 355
三、植物蛋白磷酸化与环境信号转导 356
第四节 植物钙信号的转导 358
一、Ca2＋信号的时空多样性和特异性 358
二、Ca2＋信号的瞬时变化 358
三、Ca2＋振荡或Ca2＋波 359
四、Ca2＋通道、Ca2＋泵及Ca2＋/H＋逆向转运子 359
五、Ca2＋的微调系统 361
六、Ca2＋信号的靶蛋白 362
第五节 植物细胞的光受体与光信号转导 363
一、红光／远红光受体及其信号转导 363
二、蓝光／紫外光受体及其信号转导 369
第六节 脱落酸（ABA）的信号转导 372
一、ABA的结合位点与受体 372
二、ABA与第二信使 373
三、ABA信号转导的级联反应 374
四、ABA调节基因的表达 376
第七节 在伤害反应中茉莉酸与其他信号分子的相互作用 377
一、茉莉酸是植物伤害反应的信号分子 378
二、茉莉酸参与的信号转导途径 378
三、参与茉莉酸伤反应信号转导中部分因子的作用及其相互关系 380
第八节 糖的信号途径 385
一、植物对糖源库的调节 385
二、植物糖感受和信号转导途径 386
第九节 植物细胞信号转导网络 387
一、植物光受体信号途径间的相互作用 387
二、植物激素信号的相互作用 388
三、糖信号与其他信号的联系 389
第九章 细胞凋亡及其调控机制 394
第一节 细胞凋亡的信号转导 394
一、死亡受体及其信号转导 394
二、线粒体-细胞色素C途径 400
三、其他凋亡信号转导途径 401
四、凋亡信号转导的最终途径——DNA降解及凋亡细胞特征的形成 402
第二节 调控细胞凋亡的相关基因 404
一、ced基因 404
二、Bcl-2基因 405
三、ICE基因 406
四、p53基因 406
五、Fas基因与Fas配体（FasL） 407
六、一类新的细胞凋亡诱发基因 407
第三节 调控细胞凋亡的相关蛋白因子 408
一、caspase蛋白酶家族 408
二、Bcl-2蛋白家族与细胞凋亡 418
三、参与细胞凋亡的核酸酶 423
四、凋亡抑制因子——生存素 427
第四节 抗原活化的T细胞凋亡 428
一、抗原诱导的T细胞凋亡（主动凋亡） 428
二、淋巴因子撤退性凋亡（被动凋亡） 430
第五节 细胞凋亡与哺乳动物生殖 432
一、缪勒氏管的退化 432
二、精子发生 432
三、卵泡闭锁 432
四、黄体退化 433
五、着床前胚胎发育 433
六、胚胎着床 434
七、子宫内膜、蜕膜退化 434
八、细胞凋亡与母体-胎儿免疫耐受 434
第六节 植物细胞的程序性死亡（PCD） 435
一、PCD在高等植物发育、分化与衰老中的作用 435
二、PCD的信号调控 439
三、PCD的可能信号转导途径 441
四、PCD的酶调控 442
五、PCD的基因调控 443
第十章 分子生物学实验技术的研究进展 450
第一节 报告基因技术 450
一、报告基因技术的理论基础 450
二、报告基因的类型及其特点 450
三、报告基因载体 453
四、报告基因的应用 454
第二节 微阵列技术 455
一、微阵列技术的概念 455
二、微阵列技术的应用原理 456
三、微阵列技术的优越性 456
四、微阵列（基因芯片）技术的应用 457
第三节 基因表达连续分析（SAGE）技术 458
一、SAGE的原理 459
二、用SAGE技术作全基因组转录谱 461
三、SAGE技术的应用 461
第四节 开放的差异基因表达（DGE）技术 463
一、开放的DGE技术 464
二、几种DGE技术的比较 466
三、DGE技术研究的应用 467
第五节 研究蛋白质组的主要实验技术 467
一、双向凝胶电泳 467
二、生物质谱技术 471
三、蛋白质芯片技术 475
第六节 分析大分子结构的实验技术 477
一、温度梯度凝胶电泳法的基本原理 477
二、温度梯度凝胶电泳法的应用 479
三、温度梯度凝胶电泳法的优点与存在的问题 479
第七节 生物大分子相互作用的研究方法 481
一、生物大分子相互作用研究方法的建立 481
二、酵母双杂交系统 481
三、哺乳动物细胞双杂交系统和细菌双杂交系统 484
四、单杂交系统 485
五、反向双杂交系统和反向单杂交系统 485
六、三杂交系统 486
第八节 基因打靶的方法学 486
一、基因打靶定位整合技术的建立 488
二、基因打靶方法学的发展 491
三、基因打靶等技术在大动物中的应用研究 496
四、植物基因打靶技术的研究 499
主要参考书目 506
附录Ⅰ 分子生物学及遗传学领域中诺贝尔奖名录 507
附录Ⅱ 英汉对照 510