绪论 1
一、分子生物学发展简史 1
二、分子生物学的主要研究内容 3
三、分子生物学与其他学科及医学的关系 4
第一章 基因和基因组 6
第一节 DNA的结构和功能 6
一、DNA的一级结构 7
二、DNA的二级结构 7
三、DNA的超螺旋结构 10
四、染色体结构 11
五、染色体外DNA 13
第二节 RNA的结构和功能 15
一、RNA组成 15
二、RNA结构 15
三、RNA分类 16
第三节 基因 20
一、基因的基本概念 20
二、基因的基本结构 23
第四节 基因组 25
一、C值矛盾 25
二、病毒基因组 25
三、原核生物基因组 26
四、真核生物基因组 27
第五节 DNA多态性和遗传标记 30
一、DNA多态性种类 30
二、DNA多态性意义 33
三、DNA多态性分析 33
四、DNA指纹 34
第二章 DNA的生物合成 35
第一节 DNA复制的基本特征 35
一、半保留复制 35
二、从复制起点双向复制 36
三、半不连续复制 37
第二节 大肠杆菌DNA的复制合成 38
一、参与DNA复制的酶和其他蛋白质 38
二、复制过程 43
三、复制调控 46
四、原核生物DNA合成的抑制剂 47
第三节 真核生物DNA的复制合成 47
一、染色体DNA复制 47
二、线粒体DNA复制 53
第四节 病毒DNA的复制合成 53
一、病毒DNA复制 53
二、噬菌体DNA复制 55
第五节 DNA损伤与修复 55
一、DNA损伤 56
二、DNA修复 60
三、DNA修复和疾病 66
第六节 DNA重组 67
一、同源重组 67
二、位点特异性重组 70
三、转座 72
第七节 DNA的逆转录合成 73
一、逆转录酶 74
二、逆转录病毒基因组 75
三、逆转录过程 75
四、逆转录意义 76
第三章 RNA的生物合成 78
第一节 转录的基本特征 78
第二节 RNA聚合酶 79
第三节 大肠杆菌RNA的合成和降解 81
一、转录起始 81
二、转录延伸 83
三、转录终止 84
四、转录后加工 84
五、RNA降解 86
第四节 真核生物RNA的合成和降解 86
一、转录起始 86
二、转录延伸 89
三、转录终止 89
四、转录后加工 90
五、RNA降解 98
第五节 RNA病毒RNA的复制合成 99
第六节 RNA合成的抑制剂 100
一、碱基类似物 100
二、核苷类似物 100
三、模板干扰剂 100
四、RNA聚合酶抑制剂 100
第四章 蛋白质的生物合成 102
第一节 参与蛋白质合成的主要物质 102
一、mRNA 102
二、tRNA 105
三、核糖体 106
第二节 氨基酸负载 107
第三节 大肠杆菌蛋白质的翻译合成 109
一、翻译起始 109
二、翻译延伸 111
三、翻译终止 113
四、多核糖体循环 114
第四节 真核生物蛋白质的翻译合成 114
一、翻译起始 114
二、翻译延伸 116
三、翻译终止 117
四、多核糖体循环 117
五、硒蛋白合成 117
第五节 蛋白质的翻译后修饰 118
一、肽键水解和肽段切除 118
二、氨基酸修饰 119
三、蛋白质糖基化 121
四、蛋白质泛素化 122
五、蛋白质SUMO化 123
六、蛋白质折叠和亚基聚合 123
第六节 真核生物蛋白质的定向运输 127
一、进入内质网腔 127
二、嵌入内质网膜 129
三、进入线粒体 130
四、进入细胞核 130
第七节 蛋白质合成的抑制剂 132
第五章 原核基因表达调控 134
第一节 基因表达的方式 134
一、组成性表达 134
二、组织特异性表达 134
三、协同表达 135
第二节 基因表达的特点 135
第三节 基因表达调控的特点 136
第四节 DNA水平的调控 137
第五节 转录水平的调控 138
一、调控要素 138
二、乳糖操纵子 140
三、色氨酸操纵子 142
四、阿拉伯糖操纵子 144
五、严谨调控 145
六、SOS反应调控 146
第六节 翻译水平的调控 147
一、mRNA稳定性 148
二、5′非翻译区 148
三、密码子偏爱性 149
四、基因重叠 150
五、翻译抑制 150
六、反义RNA 151
七、核糖体移码 152
八、跳码 152
九、核糖体拯救 152
第六章 真核基因表达调控 153
第一节 基因表达的特点 153
第二节 基因表达调控的特点 155
第三节 染色质水平的调控 156
一、染色质重塑 156
二、组蛋白修饰 157
三、DNA甲基化 159
四、基因重排 161
五、基因扩增 162
六、染色质丢失 163
七、基因印记 163
第四节 转录水平的调控 163
一、调控元件 164
二、转录因子 166
第五节 转录后加工水平的调控 172
一、加帽和加尾 172
二、选择性剪接 172
三、转运 173
四、转录后加工异常与疾病 173
第六节 翻译水平的调控 174
一、mRNA稳定性 174
二、翻译起始复合物形成 175
三、RNA干扰 177
四、核糖体移码 180
五、核糖体拯救 180
第七节 翻译后水平的调控 181
一、蛋白质分解 181
二、翻译后调控异常与疾病 183
第七章 信号转导 185
第一节 概述 185
一、细胞通讯概述 185
二、信号转导概述 186
第二节 信号转导的分子基础 187
一、信号分子 188
二、受体 190
三、分子开关 192
四、第二信使 195
五、蛋白激酶和蛋白磷酸酶 196
六、接头蛋白 198
第三节 细胞内受体介导的信号通路 200
第四节 配体门控离子通道介导的信号通路 202
一、配体门控离子通道 203
二、烟碱型乙酰胆碱受体 203
三、P2X受体 204
四、配体门控离子通道与视觉 204
第五节 G蛋白偶联受体介导的信号通路 204
一、PKA途径 205
二、IP3-DAG途径 207
第六节 单次跨膜受体介导的信号通路 211
一、MAPK途径 211
二、PI3K-Akt途径 214
三、JAK-STAT途径 216
四、TGF-β途径 220
五、cGMP-PKG途径 222
第七节 依赖泛素化的信号通路 223
一、NF-κB途径 223
二、Wnt途径 226
第八节 原核生物信号转导 229
第八章 细胞周期和细胞凋亡 230
第一节 细胞周期 230
一、细胞周期概述 230
二、细胞周期调控系统 231
三、细胞周期重要事件的分子机制 239
第二节 细胞凋亡 251
一、细胞凋亡的形态特征 251
二、细胞凋亡的生化特征 252
三、细胞凋亡调控概述 254
四、C.elegans凋亡 255
五、人胱天蛋白酶体系 256
六、死亡受体途径 259
七、线粒体凋亡途径 264
八、营养因子途径 270
九、内质网途径 272
十、颗粒酶途径 276
十一、细胞凋亡与肿瘤 277
第九章 癌基因、抑癌基因和生长因子 279
第一节 癌基因 279
一、癌基因的发现 279
二、癌基因的定义 281
三、癌基因及其产物的命名 282
四、原癌基因产物的功能和分类 282
五、原癌基因的激活 287
六、部分癌基因 291
第二节 抑癌基因 297
一、抑癌基因的发现 297
二、抑癌基因的定义 298
三、抑癌基因产物的功能和分类 299
四、抑癌基因的失活 300
五、部分抑癌基因 301
六、致癌物和看护基因 312
第三节 抑癌基因、癌基因与miRNA 312
第四节 生长因子 313
一、生长因子分类 313
二、生长因子功能 314
三、生长因子作用机制 314
四、生长因子与肿瘤 314
第十章 疾病的分子生物学 316
第一节 概述 316
一、遗传性疾病的分子生物学 316
二、感染性疾病的分子生物学 318
第二节 血友病A 320
第三节 Duchenne型肌营养不良 323
第四节 高血压 324
一、原发性高血压 324
二、单基因遗传性高血压 327
第五节 脂血症 328
第六节 糖尿病 330
一、1型糖尿病 331
二、2型糖尿病 333
三、特殊类型糖尿病 339
四、妊娠期糖尿病 343
第七节 乙型肝炎 343
一、HBV形态结构 344
二、HBV基因组与基因产物 344
三、HBV感染检测 346
第八节 艾滋病 346
一、HIV形态结构 347
二、HIV基因组与基因产物 348
三、HIV感染与复制 349
四、HIV致病机制 350
五、HIV感染检测 350
第十一章 核酸提取与鉴定 351
第一节 核酸提取 351
一、质粒提取 351
二、真核生物基因组DNA提取 353
三、真核生物RNA提取 354
四、核酸纯度鉴定 355
第二节 核酸电泳 356
一、琼脂糖凝胶电泳 356
二、聚丙烯酰胺凝胶电泳 357
三、毛细管电泳 358
第三节 DNA测序 359
一、第一代DNA测序技术 359
二、第二代DNA测序技术 362
三、第三代DNA测序技术 365
四、其他DNA测序技术 365
第四节 RNA测序 366
第十二章 印迹杂交技术 367
第一节 核酸杂交 367
一、变性 367
二、复性 368
三、杂交与核酸杂交技术 369
第二节 核酸探针与标记 369
一、核酸探针种类 369
二、核酸探针标记物 370
三、核酸探针标记法 373
四、核酸探针纯化 375
第三节 固相支持物与印迹 376
一、固相支持物 376
二、印迹方法 376
第四节 常用核酸杂交技术 377
一、DNA印迹法 377
二、RNA印迹法 378
三、斑点杂交法和狭缝杂交法 379
四、菌落杂交法和噬菌斑杂交法 379
五、原位杂交 379
六、等位基因特异性寡核苷酸探针杂交法 380
七、夹心杂交 381
第五节 影响杂交的因素 381
第六节 蛋白质印迹法 383
一、基本内容 383
二、技术发展 383
三、应用 384
四、特点 384
五、注意事项 384
第十三章 生物芯片技术 385
第一节 基因芯片 385
一、分类 385
二、基本操作 386
三、应用 388
第二节 蛋白芯片 389
一、基本操作 389
二、应用 390
第三节 组织芯片 391
一、基本操作 391
二、应用 392
第十四章 聚合酶链反应技术 393
第一节 PCR基本原理 393
第二节 PCR特点 394
第三节 PCR体系组成 395
一、DNA聚合酶 395
二、引物 396
三、dNTP 396
四、模板 397
五、缓冲液 397
第四节 PCR条件优化 397
第五节 PCR产物鉴定 398
第六节 常用PCR技术 399
一、原位PCR 399
二、不对称PCR 399
三、多重PCR 400
四、长距离PCR 400
五、等位基因特异性PCR 401
六、修饰引物PCR 401
七、逆转录PCR 402
八、定量PCR 402
九、PCR-限制性片段长度多态性分析 403
十、PCR-单链构象多态性分析 403
十一、随机扩增多态性DNA 404
十二、扩增片段长度多态性 405
十三、锚定PCR和连接锚定PCR 405
十四、固相PCR 406
十五、反向PCR 406
十六、巢式PCR和半巢式PCR 406
十七、多重连接探针扩增 407
第十五章 重组DNA技术 408
第一节 工具酶 408
一、限制性内切酶 409
二、DNA连接酶 412
三、DNA聚合酶 413
四、RNA聚合酶 413
五、修饰酶 413
第二节 载体 414
一、概述 414
二、质粒载体 416
三、噬菌体载体 417
四、细菌人工染色体 421
五、真核载体 421
六、表达载体 423
七、穿梭载体 425
第三节 基本过程 426
一、目的DNA制备 426
二、载体选择 428
三、体外重组 428
四、基因转移 430
五、细胞筛选和DNA鉴定 433
第四节 目的基因表达 436
一、大肠杆菌表达系统 436
二、酵母表达系统 438
三、哺乳动物细胞表达系统 439
第十六章 转基因技术和基因靶向技术 442
第一节 转基因动物技术 442
一、基本方法 443
二、应用 446
三、问题与展望 447
第二节 植物转基因技术 448
一、基本方法 448
二、医药应用 450
三、其他应用 451
四、问题与展望 453
第三节 基因靶向技术 455
一、完全基因靶向 455
二、条件性敲除 457
三、应用 457
第十七章 基因诊断和基因治疗 458
第一节 基因诊断 458
一、基因诊断的特点 458
二、基因诊断的内容和技术 459
三、遗传性疾病的基因诊断 461
四、肿瘤的基因诊断 466
五、感染性疾病的基因诊断 468
六、法医学鉴定中的基因诊断 469
第二节 基因治疗 470
一、基因治疗的基本条件 470
二、基因治疗的基本策略 470
三、基因治疗的基本程序 471
四、基因治疗的临床应用 475
五、基因治疗的问题与展望 476
第十八章 基因研究 478
第一节 基因文库构建 478
一、基因组文库构建 478
二、cDNA文库构建 479
第二节 基因结构分析 479
一、转录起始位点分析 480
二、Ⅱ类启动子分析 482
三、mRNA编码序列分析 487
四、拷贝数分析 488
五、基因突变检测 488
第三节 基因表达分析 489
一、转录水平研究 489
二、翻译水平研究 491
三、DNA甲基化研究 494
第四节 基因功能研究 499
一、基因沉默技术 499
二、基因捕获技术 502
三、定点突变技术 506
第十九章 蛋白质研究 512
第一节 蛋白质提取 512
一、材料选择和预处理 512
二、组织细胞破碎和细胞器分离 512
三、蛋白质分离纯化 513
第二节 蛋白质定性和定量 514
一、总蛋白含量测定 514
二、特定蛋白含量测定 516
第三节 蛋白磷酸化分析 516
一、磷酸肽／磷酸化蛋白富集 516
二、磷酸化蛋白质分析 518
三、蛋白激酶活性测定 519
第四节 蛋白质相互作用研究 519
一、酵母双杂交技术 519
二、标签蛋白结合技术 521
三、免疫共沉淀技术 521
四、表面展示技术 522
五、表面等离子体共振技术 523
六、荧光共振能量转移技术 524
第五节 核酸-蛋白质相互作用研究 524
一、指数富集配体的系统进化技术 525
二、酵母单杂交技术 525
第六节 蛋白质定位分析 526
第二十章 人类基因组计划与组学 527
第一节 人类基因组计划 527
一、人类基因组计划目标 527
二、人类基因组计划进程 528
三、人类基因组遗传标记 529
四、人类基因组图谱 529
五、人类基因组单体型图计划和千人基因组计划 531
第二节 基因组学 532
一、基因组学基本内容 532
二、基因组学与医学 533
三、药物基因组学 534
第三节 功能基因组学 535
一、功能基因组学内容 535
二、功能基因组学技术 536
三、转录组学 540
四、RNA组学 541
第四节 蛋白质组学 542
一、蛋白质组学内容 542
二、蛋白质组学特点 543
三、蛋白质组学应用 543
四、蛋白质组学技术 545
第五节 代谢组学 548
一、代谢组学概述 549
二、代谢组学与其他组学的联系 551
三、代谢组学在中医药研究中的应用 552
附录一 缩写符号 554
附录二 专业术语索引 563
附录三 参考书目 586