第一篇 基因 2
第一章 基因的结构与功能 2
第一节 遗传的基本单位——基因 2
一、基因一词的由来及其含义的演变 2
二、DNA的结构特点及其性质 3
第二节 基因的结构特点与分类 12
一、染色体DNA 12
二、线粒体DNA 18
第三节 基因（符号）的命名法 18
一、基因命名的基本原则 18
二、人类基因的命名法 19
三、其他生物基因的命名法 20
第二章 基因组 22
第一节 基因组及基因作图 22
一、基因组与基因组学 22
二、基因组存储了生物体整套的遗传信息 23
三、基因作图的概念 25
四、人类基因定位的基本方法 28
第二节 人类基因组计划 34
一、人类基因组计划的诞生及意义 34
二、人类基因组计划的4张图谱 36
三、人类基因组计划下一步的方向 38
第三节 生物信息学及其在基因组研究中的应用 40
第四节 单核苷酸多态性及其意义 43
一、DNA分子标记的发展 43
二、单核苷酸多态性的概念及其分析方法 45
三、单核苷酸多态性（SNPs）与疾病 46
第五节 基因多态性与疾病相关性研究 47
一、基因多态性及其分析方法 47
二、基因多态性与疾病相关性的研究 49
第六节 药物基因组学 51
一、药物基因组学的概念 51
二、药物基因组学的诞生 52
三、药物基因组学与基因多态性 52
四、药物基因组学的应用 53
第三章 DNA的生物合成与重组 57
第一节 复制 57
一、DNA复制的基本特点 57
二、原核生物染色体DNA的复制 61
三、真核生物染色体DNA的复制 65
四、DNA复制的形式 66
五、逆转录 67
第二节 DNA损伤、突变和修复 68
一、DNA损伤、突变的意义和类型 69
二、DNA损伤、突变的引发因素 70
三、DNA损伤、突变的修复 71
四、DNA损伤、修复与人类疾病 72
第三节 基因重组 73
一、同源重组 73
二、位点特异重组 75
三、转座子 75
四、免疫球蛋白基因重排 78
第四章 原核生物基因的表达和调控 83
第一节 原核生物基因的表达 83
一、转录起始 83
二、RNA延伸 84
三、转录终止 84
四、转录后加工 86
五、翻译的起始 87
六、肽链的延伸 88
七、翻译的终止 91
八、原核生物基因转录与翻译的特点 91
第二节 原核基因表达的调控 93
一、原核生物的顺式作用元件和转录调控蛋白 93
二、转录起始调控的主要模式 97
三、翻译的可调控性及调控方式 102
第五章 真核生物基因的表达和调控 107
第一节 真核生物基因的表达 107
一、转录起始 107
二、RNA延伸 110
三、转录终止 110
四、转录产物的加工 110
五、RNA跨核膜运输 115
六、翻译 115
七、翻译后加工 117
第二节 真核生物基因表达调控的分子机制 118
一、真核生物的顺式作用元件 118
二、真核生物的反式作用因子 120
三、蛋白质与DNA的相互作用 123
四、其他调控基因表达的因素 125
第三节 真核基因表达的调控 125
一、DNA和染色质结构对转录的调控 126
二、转录起始调控 127
三、转录后调控 131
四、翻译的可调控性及调控方式 134
五、翻译后加工的调控意义 137
第四节 基因表达研究在医学研究中的意义 138
一、对已知的单个或数个基因的表达研究 138
二、基因表达谱的研究 140
三、对大量基因的表达变化分析 140
四、寻找在特定组织或细胞中表达的新基因 142
第五节 基因表达调控研究在医学研究中的意义 143
一、阐明生理或病理过程的分子机制 143
二、基因治疗的基础研究 145
第六章 基因与疾病 149
第一节 基因变异与疾病 149
一、基因结构变异与疾病 149
二、基因表达异常与疾病 151
三、原癌基因、抑癌基因与肿瘤 152
四、外源基因的入侵与疾病 153
五、线粒体DNA突变与疾病的关系 154
六、动态突变相关的疾病 155
第二节 基因变异导致的常见疾病 156
一、遗传性疾病 156
二、肿瘤 159
三、心血管疾病 161
四、神经系统疾病 163
五、病原微生物感染导致的疾病 164
第七章 基因操作 170
第一节 基因工程基本技术 170
一、基因工程技术的产生及其科学意义 170
二、基因工程技术的基本原理和步骤 172
三、基因工程用载体 173
四、基因工程常用工具酶 176
五、目的基因的获得和重组载体的构建 178
六、重组载体的导入、鉴定和表达 179
第二节 聚合酶链反应 183
一、PCR技术的产生 183
二、PCR技术的基本原理 185
三、PCR技术的主要用途及其衍生技术 185
第三节 DNA序列分析 190
第四节 分子杂交和印迹技术 191
一、印迹技术 191
二、探针的种类和制备 192
三、印迹技术的种类和用途 193
第五节 基因组文库和cDNA文库 194
一、基因组文库和cDNA文库技术的产生 194
二、基因组文库的建立、筛选和用途 195
三、cDNA文库的建立、筛选和用途 195
第六节 基因重组动物模型 197
一、转基因动物模型 197
二、核移植技术 198
三、基因敲除技术 198
四、基因转移和基因敲除在医学发展中的应用 198
第七节 基因操作在医学发展中的意义 201
一、疾病相关基因分析 201
二、制造生物活性蛋白 204
第八章 基因诊断与基因治疗 208
第一节 基因诊断 208
一、基因诊断的概念和特点 208
二、基因诊断的主要技术方法 208
三、常见的基因异常及其检测 212
四、疾病的基因诊断 215
五、基因诊断在法医学上的应用 217
第二节 基因治疗 218
一、基因治疗的概念 219
二、基因治疗的基本程序 219
三、基因治疗的主要策略和技术方法 227
四、遗传病的基因治疗 229
五、肿瘤的基因治疗 231
六、感染性疾病的基因治疗 233
七、基因治疗临床试验的现状分析 239
八、基因治疗存在的问题与展望 242
第二篇 蛋白质 245
第九章 蛋白质的研究历史与方法 245
第一节 蛋白质研究的历史回顾 245
第二节 蛋白质对象的选择和样品的获取 249
一、研究对象的选择 249
二、细胞的破碎 249
三、去污剂处理溶解膜蛋白 250
四、细胞中释放的蛋白分子的稳定 251
五、细胞碎片的去除 251
六、目标蛋白质的纯化 252
第三节 蛋白质的检测和鉴定 254
一、光谱学特性 255
二、电泳检测 255
三、测定纯化蛋白质的分子大小 257
四、测定蛋白质的氨基酸序列 259
五、用抗体探测特异蛋白质分子 259
第四节 蛋白质的结构分析 260
一、氨基酸序列测定 260
二、蛋白质空间结构的测定 261
三、蛋白质构象变化的追踪 262
四、蛋白质分子的生物功能研究 262
第五节 蛋白质研究的发展趋势 264
一、从单个蛋白质到所有蛋白质 264
二、从统计行为到单分子行为 265
三、从体外活性到体内功能 266
第十章 蛋白质分子的折叠、组装、细胞内定位及降解 267
第一节 新生肽链需要折叠形成特定的天然构象 268
一、蛋白质折叠问题 268
二、从热力学角度研究蛋白质折叠 269
三、从动力学角度研究蛋白质折叠 269
四、生物体内的蛋白质折叠问题 270
五、蛋白质折叠的质量控制系统 270
六、不同蛋白质折叠过程的共性和个性 271
七、膜蛋白的折叠问题 271
八、蛋白质折叠的研究方法 272
第二节 寡聚蛋白的亚基需要经过一个组装过程 272
一、蛋白质绝大多数都以寡聚或多聚体形式存在 272
二、寡聚体的组装过程是一个分子特异识别的过程 273
三、存在于细胞膜上的蛋白复合体的组装问题 273
第三节 蛋白质分子在细胞内的定位决定于其自身的结构 274
一、定位于细胞不同部位的蛋白质分子携带有不同的结构信号 274
二、真核细胞中的蛋白质定位研究进展 275
三、蛋白质定位出错引起的疾病 279
第四节 蛋白质分子在细胞内的降解 279
一、与蛋白质降解相关的末端和内部序列 280
二、细胞内蛋白质降解的途径 280
第十一章 蛋白质的结构与功能 283
第一节 蛋白质结构 283
一、根据结构进行的蛋白质归类 283
二、蛋白质的结构特征 284
三、从结构信息分析蛋白质的功能 285
第二节 蛋白质分子功能的实现过程 289
一、蛋白质通过非共价相互作用完成生物功能 289
二、非共价相互作用的物理本质 290
三、蛋白质通过与其他分子（配体）的特异相互作用而完成生物学功能 291
四、蛋白质分子与配体结合的亲和力 291
五、蛋白质与配体亲和力的解释和预测 292
六、蛋白质与配体结合的可逆性 292
七、蛋白质构象的动态性变化 292
八、蛋白质分子的翻译后化学修饰 293
第十二章 蛋白质与医学 300
第一节 血红蛋白结构与功能 300
一、血红蛋白基因 300
二、血红蛋白的结构与功能 302
三、2，3-二磷酸甘油酸 305
四、血红蛋白的新功能 306
五、血红蛋白病 306
六、血红蛋白变构调节的作用机制 309
第二节 重要的细胞外基质蛋白 310
一、胶原 311
二、纤连蛋白 317
第三节 细胞粘附分子 319
一、整合蛋白 319
二、钙粘蛋白 325
三、免疫球蛋白超家族 326
四、CD44 327
第四节 朊病毒蛋白 328
一、蛋白质错折叠疾病概况 328
二、朊病毒蛋白 329
第十三章 酶与生物催化剂 334
第一节 酶的催化机制 335
一、一般酸碱催化 335
二、亲核或亲电催化 335
三、邻近效应及定向排列 336
四、诱导契合 337
五、综合效应 337
第二节 金属在酶催化中的作用 340
一、金属酶和金属激活酶 340
二、金属在金属酶中的作用 343
三、金属酶结构与功能的关系 344
第三节 别构酶 347
一、别构效应与别构酶 347
二、别构酶的特征 348
三、别构酶活性调节的机制 348
四、别构酶对代谢的调节作用 350
第四节 具有“酶”催化活性的其他生物分子 351
一、核酶 351
二、抗体酶 363
三、其他生物催化剂 367
第五节 同工酶 368
一、同工酶的概念 368
二、同工酶的分类 369
三、同工酶的生物学意义 370
第三篇 细胞信号转导的分子机制 375
第十四章 细胞通讯和信号分子 375
第一节 细胞通讯方式 375
一、细胞直接联系的细胞通讯 376
二、细胞间接联系的细胞通讯 377
第二节 细胞内重要信号分子 378
一、蛋白激酶 379
二、蛋白磷酸酶 386
三、GTP结合蛋白 386
四、第二信使合成及降解相关的酶 389
五、信号蛋白衔接的分子基础 397
第十五章 细胞受体 400
第一节 受体研究的历史 400
第二节 膜受体的种类及其作用方式 401
一、配体依赖性离子通道受体 401
二、G蛋白偶联受体 402
三、单个跨膜α螺旋受体 403
第三节 胞内受体 409
一、胞内受体的基本结构 409
二、DNA-蛋白质相互作用的结构基础 409
第四节 受体作用的特点 410
一、高度专一性 410
二、高亲和力 410
三、可饱和性 411
四、可逆性 411
五、产生特定的生理效应 411
第五节 受体活性的调节 412
一、磷酸化和去磷酸化 412
二、配体-受体复合物的内化和降解 412
三、膜磷脂的含量、成分和代谢 412
第十六章 细胞内信号转导通路 414
第一节 cAMP-蛋白激酶A通路 414
一、G蛋白在cAMP-蛋白激酶A通路中的作用 414
二、cAMP的合成与分解 415
三、cAMP的作用机制 415
四、PKA的作用 416
第二节 磷脂与Ca2+-蛋白激酶通路 417
一、Ca2+-磷脂依赖性蛋白激酶途径 417
二、Ca2+／钙调蛋白依赖性蛋白激酶途径 418
第三节 cGMP-蛋白激酶系统 419
一、cGMP的合成 419
二、cGMP的功能 419
三、依赖cGMP的蛋白激酶 420
第四节 Ras-Raf-MAPK通路 420
一、Ras-Raf-MAPK通路 420
二、Ras-Raf-MAPK通路的调节 421
第五节 JAKs-STAT信号转导通路 422
一、JAK 422
二、细胞内信号分子——STAT 422
三、JAK-STAT信号转导通路 423
第六节 PI-3 K-Akt／PKB信号转导通路 424
一、PI-3 K家族 424
二、PIP3的靶位点 424
三、PIP3调节的蛋白激酶 425
四、Akt／PKB的下游信息流和生物学功能 426
第七节 核因子κB系统 426
第八节 TGF-β信号转导通路 427
一、TGF-β信号转导通路的胞内底物 427
二、TGF-β的信号转导通路 428
第九节 胞内受体介导的信号转导通路 429
第十七章 细胞信号转导异常与疾病 432
第一节 细胞信号转导异常的主要类型 432
第二节 G-蛋白偶联型受体异常与疾病 434
一、G-蛋白偶联受体与心血管疾病的关系 434
二、G-蛋白偶联受体与肿瘤的关系 436
三、G-蛋白偶联受体与遗传性疾病 438
四、G-蛋白偶联受体与感染性疾病 438
五、G-蛋白偶联受体与药物成瘾性疾病 440
第三节 单次跨膜受体异常与疾病 440
一、单次跨膜受体介导的信号通路异常相关遗传病 440
二、单次跨膜受体与炎症和应激反应 442
第四节 NO相关疾病 443
一、NO与心血管疾病 444
二、NO与肺部疾患 445
三、NO与神经损伤 445
四、NO与胃肠道疾病的关系 446
五、NO与炎症 446
第十八章 细胞信号转导研究展望 449
第一节 细胞信号转导的规律和特点 449
一、细胞信号转导过程中信号的发生和终止 449
二、细胞信号转导过程中的级联放大效应 450
三、信号转导系统的通用性 450
四、细胞信号转导系统的复杂性 451
第二节 细胞信号转导研究的主要趋势 452
一、单一分子、单一通路研究向多通路、规模化研究发展 452
二、从定性研究向定量研究发展 453
三、单纯生物学实验研究向计算机模拟研究的发展 453
四、从体外研究向体内研究的发展 454
五、从基础研究向应用研究的发展 455
第四篇 细胞增殖、分化与细胞凋亡的分子机制 460
第十九章 真核细胞周期调控的分子机制 460
第一节 细胞周期及调控的概述 460
一、细胞周期 460
二、细胞周期调控的主要分子机制 461
三、研究细胞周期调控的实验体系 463
第二节 对卵母细胞、卵及早期胚胎的研究 465
一、细胞浆转移实验与成熟促进因子 465
二、细胞周期蛋白 466
三、泛素和APC 469
四、细胞生长抑制因子 470
第三节 G1到S期的转折和DNA复制 471
一、G1期细胞周期蛋白和CDKs 471
二、Rb蛋白和E2F转录因子 472
三、DNA复制 473
第四节 G2／M转折和有丝分裂的调控 474
一、有丝分裂启动的调控 474
二、有丝分裂终止的调节 475
第五节 细胞周期蛋白-激酶的抑制因子 477
一、INK4家族的C KI 477
二、CIP／KIP家族的CKIs 478
三、新的CKI—14-3-3σ 479
第六节 细胞周期调节的关卡 479
一、G1和G2期停滞 480
二、S期关卡 482
三、有丝分裂纺锤体组装不完全导致细胞分裂后期停滞 483
第七节 细胞周期与癌症 484
一、G1／S期转折关卡和癌症 484
二、Rb与E2F 485
三、p53和14-3-3σ 485
四、CDK和p27 486
第二十章 哺乳类细胞分化的分子调控机制 489
第一节 概述 489
一、谱系特化和决定 489
二、核的全能性和卵母细胞胞质的作用 490
第二节 骨骼肌的分化调节 492
一、Myo D家族生肌调节因子 492
二、肌肉增强子结合因子和生肌调节因子共同实现成肌特异性 494
三、肌肉增强子结合因子和生肌调节因子在成肌不同阶段的作用 495
四、成肌细胞的最后分化 496
五、成肌程序的维持 496
六、成年肌肉中卫星细胞和多能干细胞 498
第三节 神经发生的调控机制 499
一、神经发生需要与bHLH成肌蛋白相似的调节蛋白 499
二、神经发育潜能进行性限制需要抑制性HLH蛋白和局部细胞之间相互作用 500
三、bHLH调节系统可能在其他类型细胞特化中起作用 501
第四节 胚胎干细胞保持发育多能性的分子机制 502
一、保持胚胎干细胞自我更新的外部信号 502
二、不依赖于LIF的信号 503
三、多能性的内部决定因子 503
第五节 转分化和组织分化 508
一、胰腺细胞向肝细胞的转分化 508
二、成肌细胞向脂肪细胞的组织转化 509
三、骨髓干细胞向肝细胞组织转化 509
四、细胞融合产生的疑问 510
第二十一章 细胞凋亡及其调控的分子机制 513
第一节 细胞凋亡的特征及生物学意义 513
一、细胞凋亡的基本特征 513
二、细胞凋亡的生物学意义 515
第二节 细胞凋亡的发生机制 515
一、细胞凋亡的酶学基础 516
二、细胞凋亡的诱导发生 520
第三节 细胞凋亡的调控 526
一、细胞自身蛋白的调控作用 526
二、病毒蛋白的调控作用 529
三、细胞周期与细胞凋亡调控 530
第四节 检测细胞凋亡的常用技术和方法 531
一、细胞形态学的评价 531
二、质膜完整性的评价 531
三、DNA断裂的检测方法 532
第五节 细胞凋亡与疾病 533
一、细胞凋亡异常与疾病发生 533
二、细胞凋亡的调节与疾病治疗 535
第二十二章 癌基因和抑癌基因 539
第一节 癌基因 539
一、病毒癌基因 539
二、细胞癌基因 541
第二节 抑癌基因 545
一、抑癌基因的发现 545
二、抑癌基因定义及举例 547
三、DNA修复基因 552
第三节 癌基因、抑癌基因与细胞周期及细胞凋亡 553
一、癌基因、抑癌基因与细胞周期 553
二、癌基因、抑癌基因与细胞凋亡 554
三、癌基因、抑癌基因在肿瘤发生中的作用 555
英汉索引 557
汉英索引 585