第一章 基因组学 1
第一节 概述 1
一、基因组学基本概念 1
二、人类基因组计划 3
第二节 研究策略及基本原理 5
一、遗传或连锁图谱 5
二、物理或分子图谱 7
三、基因组测序 9
四、基因芯片技术 17
五、基因克隆策略 19
第三节 相关实验技术及应用举例 21
一、RFLP作图操作举例 21
二、放射性杂交文库构建 22
三、全自动荧光标记法测序 22
四、基因组测序举例 23
五、基因芯片的操作举例 24
第二章 基因克隆及表达技术 27
第一节 概述 27
第二节 基于细胞的DNA分子克隆 28
一、基于细胞的DNA克隆的原理和方法 28
二、DNA文库 33
三、克隆载体系统 35
第三节 克隆基因的表达 40
一、表达型克隆的原理和基本条件 41
二、克隆基因在原核细胞中的表达 45
三、克隆基因在真核细胞中的表达 47
四、克隆基因表达产物的检测 55
第三章 真核细胞基因转录起始调控研究 57
第一节 概述 57
一、顺式作用元件 57
二、反式作用因子 58
第二节 真核基因转录起始调控的研究策略 59
一、启动子的分析 60
二、转录因子的分析 63
第三节 真核基因转录起始调控的相关技术原理 69
一、启动子序列的克隆 69
二、启动子及转录因子的鉴定 73
第四节 应用与实例 79
第四章 非编码小RNA 85
第一节 非编码小RNA概述 85
一、RNAi概述 85
二、microRNA概述 87
三、miRNA和siRNA的比较 89
第二节 非编码小RNA的研究策略 90
一、RNAi的研究策略 90
二、miRNA的研究策略 92
三、总结 94
第三节 非编码小RNA应用领域及其技术原理 94
一、RNAi技术的应用及其原理 94
二、miRNA的作用及其原理 95
第五章 蛋白质组学 101
第一节 概述 101
一、蛋白质组学的概念及其发展史 101
二、蛋白质组学的特点 102
三、蛋白质组学的研究方法和发展趋势 103
第二节 研究策略 103
一、定量蛋白质组学 104
二、蛋白质组翻译后修饰研究策略 110
三、蛋白质的相互作用研究策略 117
四、亚蛋白质组学研究策略 122
第三节 技术原理 123
一、蛋白质样品制备技术 123
二、蛋白质样品分离技术 127
三、蛋白质样品鉴定技术——质谱技术 129
四、蛋白质组生物信息学 131
第六章 生物大分子结构研究技术 135
第一节 概述 135
第二节 研究策略、技术原理和应用 136
一、X射线晶体衍射分析 136
二、核磁共振技术 139
三、电镜及电镜图像的三维重构 142
四、生物大分子的三维结构数据库及三维结构预测、模拟和分析 144
第三节 应用举例 150
第七章 细胞成像 154
第一节 概述 154
第二节 荧光团 156
一、有机染料分子 156
二、荧光蛋白 157
三、量子点 161
第三节 荧光显微镜 162
一、激光共聚焦扫描显微镜 162
二、广场落射式荧光显微镜 162
三、全内反射性荧光显微镜 162
四、双光子或多光子激光扫描显微镜 163
五、多光谱激光扫描显微镜 163
第四节 荧光显微术 164
一、荧光蛋白生物探测器 164
二、用光漂白技术来研究活细胞内蛋白质的运动和分子动力学：FRAP、 iFRAP和FLIP 165
三、荧光共振能量转移 168
四、荧光寿命成像显微术 170
五、荧光相关光谱 171
六、双分子荧光互补和绿色荧光蛋白的环形重排 173
七、可被光激活的笼锁蛋白及发色团协助的激光失活的应用 174
八、荧光颗粒显微术 175
第五节 单分子检测技术 176
一、单分子成像技术 177
二、单分子纳米操作技术 179
三、单分子成像与纳米操作技术的结合 180
第八章 组织细胞电生理学技术 182
第一节 电生理技术概述 182
一、发展概况 182
二、电生理测量技术 182
第二节 细胞外记录技术 184
一、细胞外记录——根据胞外电位推断神经元活动的电生理记录 184
二、心电图 185
三、脑电图 189
第三节 细胞内记录技术 191
一、细胞内记录的设计 191
二、脑切片上的细胞内记录 192
第四节 膜片钳记录 193
一、膜片钳技术设计 193
二、离子通道的几种记录模式 194
三、膜片钳技术的基本操作步骤 196
四、研究应用与举例 198
第五节RT-PCR和膜片钳技术 198
一、基本原理 198
二、应用和举例 199
第六节 膜片钳和钙成像技术 200
一、基本原理 200
二、设备和实验步骤 200
三、测定的准备工作 202
四、测定的实际操作 203
五、应用与举例 204
第七节 脑片的胞体、树突和轴突上的膜片钳记录 204
一、树突或轴突记录的确认 204
二、树突记录的实例 205
三、讨论和结论 206
第八节 爪蟾卵母细胞膜片钳记录技术 206
一、基本原理 206
二、实验基本操作 207
第九章 细胞内信号转导的研究 209
第一节 细胞信号转导的基本原理 209
一、胞外信号分子与特异性受体结合 209
二、胞外信号可经过长程或短程起作用 210
三、每个细胞应答特定的细胞外信号分子 210
四、相同信号分子能诱导不同靶细胞的不同反应 211
五、一氧化氮能直接进入靶细胞结合细胞内酶 211
六、主要的三类细胞表面受体 212
七、细胞内信号蛋白起一系列分子开关的作用 212
第二节 信号转导研究相关策略及技术 213
一、蛋白质磷酸化 213
二、蛋白质相互作用 215
第三节 信号通路举例 218
一、MAP kinase信号通路 218
二、NF-κB信号通路 222
第十章 动物基因修饰技术 228
第一节 概述 228
第二节 研究策略及相关技术原理 228
一、非定向动物基因修饰技术 229
二、定向动物基因修饰技术 231
三、相关资料库及互联网资源 234
第十一章 肿瘤生物标志物的筛选策略 236
第一节 肿瘤生物标志物的基本概念 236
第二节 肿瘤生物标志物的筛选策略 236
一、差异表达基因（mRNA）的筛选 236
二、差异表达蛋白的筛选 239
三、蛋白质指纹图谱技术 242
四、生物信息学 243
第三节 肿瘤生物标志物的验证 243
一、mRNA水平验证 244
二、蛋白质水平验证 245
第四节 肿瘤标志物的临床评价 246
第十二章 分子药物靶点的研究 248
第一节 概述 248
一、分子药物靶点的概念 248
二、分子药物靶点的研究内容 248
三、分子药物靶点的研究策略 249
第二节 分子药物靶点的研究技术原理 250
一、基因组学 250
二、蛋白质组学 254
三、遗传联合 255
四、正向遗传学 255
五、反向遗传学 255
第三节 分子靶点的确认 257
第十三章 干细胞实验研究 259
第一节 概述 259
一、干细胞分类 259
二、干细胞研究历史 261
第二节 干细胞研究策略 261
一、干细胞研究材料的获取 261
二、干细胞生物学 263
三、干细胞的应用前景 266
第三节 干细胞研究的相关技术原理 268
一、胚胎干细胞体外培养技术 268
二、成体干细胞的分离纯化技术 271
三、干细胞的鉴定技术 273
四、干细胞体外分化技术 277
五、干细胞低温保存与复苏 280
第十四章 网络生物信息数据库及相关软件的应用 286
第一节 概述 286
第二节 常用的数据库介绍 286
一、数据库存储格式 286
二、核酸数据库 290
三、蛋白质数据库 290
四、数据库检索方法 292
第三节 数据库及软件的应用举例 297
一、用GenScan来预测内含子、外显子及氨基酸序列 298
二、用ScanProsite来分析编码的氨基酸的motif 300
三、用BLAST来搜索序列相似蛋白质 300
四、用COGnitor来分析直系同源物 300
五、用MultAlin来进行多序列比对 301
六、搜索CDD数据库，找到预测蛋白的保守区域并显示此结构域的空间结构 301
七、小结 301
第四节 常用生物信息数据库及软件 302
一、生物信息数据库 302
二、常用软件和网上服务 307
名词索引 310