第一章 生物化学及分子生物学实验基本操作技术 1
第一节 生物化学及分子生物学实验技术发展简史 1
一、生物科学发展简史 1
二、生物化学发展简史 3
三、我国生物化学的发展 4
第二节 实验室规则及安全防护 4
一、实验室规则 4
二、有害化学物的处理 5
三、实验室安全及防护知识 6
第三节 常用器皿的使用 10
一、常用玻璃量器的规格 10
二、常用器皿的清洗 10
三、玻璃仪器的干燥 11
四、清洗液的种类及配制 11
五、玻璃仪器的使用 12
六、常用玻璃量器的校正 12
第四节 移液器的种类和使用 13
一、滴管 13
二、吸量管 13
三、微量进样器 15
四、自动移液器 16
第五节 溶液的混匀 17
一、搅拌法 17
二、旋转法 18
三、弹打法 18
四、离心法 18
五、吹打法 18
六、涡旋法 18
七、振荡器混匀法 19
第二章 生物大分子制备技术 20
第一节 生物材料的选择与采集 20
一、生物材料的选取 20
二、生物材料的采集与保存 20
三、生物材料的预处理 21
第二节 组织及细胞的破碎 23
一、机械破碎法 23
二、物理破碎法 24
三、化学破碎法 25
四、酶学破碎法 25
第三节 生物大分子的提取 26
一、活性物质的保护措施 26
二、影响提取的因素 27
第四节 生物大分子的分离、纯化和定量 29
一、分离纯化原理 29
二、分离纯化方法的选择与分离程序 30
三、目标物质初分离 30
四、目标物质的纯化与纯度鉴定 31
第五节 浓缩、干燥及保存 33
一、制品的浓缩 33
二、制品的干燥 33
三、制品的保存 34
第三章 光谱分析技术 35
第一节 紫外-可见吸收光谱分析 35
一、光谱产生的过程 35
二、光谱的分类 36
三、常用吸收光谱分析术语 37
四、朗伯-比尔定律 39
五、紫外-可见分光光度计的基本构造 39
六、紫外-可见分光光度计的分类 41
七、紫外-可见吸收光谱分析方法 41
八、紫外-可见吸收光谱分析的影响因素 44
九、可见光比色分析条件的选择 46
第二节 荧光光谱分析技术 47
一、荧光分析的基本原理 47
二、相关概念和参数 47
三、荧光仪器的基本结构及光电系统 48
四、荧光分析的应用 49
第三节 原子吸收光谱分析技术 51
一、原子吸收分光光度计的原理 51
二、原子吸收光谱的产生 51
三、基态原子数和激发态原子数的关系 52
四、待测元素的定量 52
五、原子吸收光谱分析的优点 52
第四章 色谱技术 53
第一节 色谱技术分类 53
一、按固定相和流动相所处的状态分类 53
二、按色谱分离原理分类 54
三、按实验技术分类 54
四、根据操作方式分类 55
第二节 层析的基本理论 55
一、分配系数 56
二、阻滞因数或Rf 57
三、洗脱体积Ve 57
四、色谱法的塔板理论 57
五、色谱图 59
六、分离度 60
七、色带的变形和“拖尾” 61
第三节 柱色谱系统基本操作方法 62
一、装柱 62
二、平衡 63
三、上样量和上样体积 63
四、洗脱 64
五、流速及控制 65
六、分部收集 66
七、检测和合并收集 66
八、洗脱峰的纯度鉴定 66
九、脱盐和浓缩 67
第四节 常用的色谱方法 67
一、吸附色谱法 67
二、分配色谱法 73
三、凝胶色谱法 76
四、离子交换色谱法 79
五、亲和色谱技术 84
六、薄层色谱法 88
七、气相色谱 99
八、高效液相色谱 102
第五章 膜分离技术 109
第一节 过滤 109
一、过滤的分类 110
二、过滤装置 110
三、过滤的操作过程 111
第二节 半透膜分离技术 111
一、膜分离技术概况 111
二、膜分离技术基本原理 112
三、膜的性质 112
四、分离方式 112
五、透析袋的处理、保存 113
第三节 微滤 114
一、微滤的基本概念和分离范围 114
二、微滤的操作模式 114
第四节 超滤技术 115
一、超滤装置与工作原理 115
二、影响超滤的几个因素 117
三、超滤技术的应用 117
第六章 离心技术 118
第一节 离心技术基本原理 118
一、离心力和相对离心力 118
二、沉降速度 120
三、沉降系数 120
四、离心时间 120
第二节 离心机的主要构造和分类 120
一、制备型离心机 121
二、分析型离心机 123
第三节 离心的基本方法 123
一、沉淀离心 124
二、差速沉降离心法 124
三、密度梯度区带离心法 124
四、连续流离心 126
五、分析超离心 126
第四节 离心操作注意事项 127
第七章 电泳技术 128
第一节 电泳技术概况及基本原理 128
一、电泳技术发展简史 128
二、电荷的来源 129
三、泳动度 129
四、影响电泳的因素 130
五、电泳的分类 131
第二节 纸电泳 132
第三节 醋酸纤维素薄膜电泳 132
一、原理及特点 132
二、操作要点 133
三、应用 133
第四节 琼脂糖凝胶电泳 133
一、琼脂糖凝胶的特点 133
二、核酸分子大小与琼脂糖浓度的关系 134
三、核酸构型与琼脂糖凝胶电泳分离的关系 134
四、琼脂糖凝胶电泳基本方法简介 134
第五节 聚丙烯酰胺凝胶电泳 135
一、聚丙烯酰胺凝胶聚合原理及相关特性 135
二、常规聚丙烯酰胺凝胶电泳 137
三、SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳 140
四、聚丙烯酰胺梯度凝胶电泳 141
五、聚丙烯酰胺凝胶等电聚焦电泳 143
六、聚丙烯酰胺凝胶双向电泳 148
第六节 染色方法 151
一、蛋白质染色 151
二、糖蛋白染色 153
三、脂蛋白染色 154
四、核酸染色 154
五、同工酶染色 156
第七节 毛细管电泳 157
一、毛细管电泳的基本原理 157
二、毛细管电泳的类型 158
三、毛细管电泳装置 159
四、几种毛细管电泳分离模式的基本原理 160
五、毛细管等速电泳 162
第八节 其他电泳技术 163
一、免疫电泳 163
二、单细胞电泳 165
三、脉冲凝胶电泳 165
四、印迹转移电泳 166
五、温度梯度凝胶电泳 166
六、逆向色谱电泳 166
七、介体电泳 167
第八章 核酸操作基本技术 168
第一节 核酸的提取与纯化 168
一、基本原理 168
二、微生物DNA的提取 169
三、动物细胞DNA的提取 172
四、植物细胞核DNA的提取 173
五、核外DNA的提取 175
六、RNA的提取 177
第二节 核酸的检测与保存 180
一、核酸的检测 180
二、核酸的保存 182
第三节 核酸的凝胶电泳 183
一、琼脂糖凝胶电泳 183
二、聚丙烯酰胺凝胶电泳 185
第九章 基因文库技术 186
第一节 基因组文库的构建 186
一、载体的选择 187
二、基因组DNA的制备 187
三、基因组DNA的处理 187
四、载体与外源DNA的连接 188
五、重组DNA的体外包装和转入宿主细胞 188
六、文库的检测、扩增和保存 188
第二节 cDNA文库的构建 189
一、cDNA文库构建的基本原理与方法 189
二、cDNA全长文库 189
三、cDNA文库质量评价 190
四、cDNA文库的其他类型 191
第三节 基因文库的扩增和保存 192
第四节 克隆基因的分离与鉴定 193
一、通过重组体表型特征进行筛选鉴定 193
二、通过重组DNA分子结构特征进行筛选鉴定 194
三、通过外源基因的表达产物进行筛选鉴定 194
四、cDNA文库分离新基因的方法 195
第十章 聚合酶链式反应扩增技术 197
第一节 聚合酶链式反应扩增原理 197
第二节 PCR反应体系 198
一、引物 198
二、底物（dNTP） 199
三、模板 199
四、Taq DNA聚合酶 199
五、PCR缓冲液 200
六、镁离子 200
第三节 PCR反应条件的选择 200
一、温度循环参数 200
二、PCR反应动力学 201
第四节 PCR引物及其设计 201
一、PCR引物设计的基本原理 201
二、引物设计软件 203
第五节 常用的PCR方法 203
一、原位PCR 203
二、逆转录PCR 204
三、实时定量PCR 206
四、甲基化PCR 207
五、巢式PCR 208
第六节 PCR技术的应用 209
一、核酸的基础研究 209
二、序列分析 210
三、检测基因表达 210
四、从cDNA库中放大特定序列 210
五、研究已知片段邻近基因或未知DNA片段 210
六、进化分析 210
七、医学应用 211
八、分析生物学证据 211
九、性别控制 211
十、转基因检测 211
第十一章 重组DNA技术 213
第一节 分子克隆常用的工具酶 213
一、限制性核酸内切酶 214
二、DNA聚合酶 215
三、DNA连接酶 216
四、核酸酶 217
五、碱性磷酸酶 220
第二节 目的基因的获取 221
一、直接从染色体中分离 221
二、聚合酶链式反应（PCR）扩增基因 221
三、通过mRNA合成cDNA 221
四、人工体外合成DNA片段 222
第三节 载体 222
一、组成载体的元件 223
二、载体的分类 223
三、几种常用的载体 224
第四节 DNA分子的体外连接 229
一、全同源黏性末端的连接 229
二、平头末端连接 229
三、定向克隆 229
四、利用连接子连接 229
五、利用适配子连接 230
第五节 宿主细胞 230
一、原核细胞E.coli 230
二、真核细胞 230
三、模式植物——拟南芥 231
第六节 外源基因导入宿主细胞 231
第七节 重组子的鉴定和外源基因的表达 232
一、重组子的鉴定 232
二、外源基因的表达 233
第十二章 外源基因表达技术 234
第一节 基因表达的调控元件 234
第二节 外源基因在宿主细胞中的高效表达 235
一、有效的转录起始与基因的高效表达 235
二、mRNA的有效延伸和转录终止与基因的高效表达 237
三、mRNA的稳定性与基因的高效表达 237
四、有效的翻译起始与基因的高效表达 237
五、遗传密码应用的偏倚性与基因的高效表达 239
六、mRNA的二级结构与基因的高效表达 243
七、RNA的加工与基因的高效表达 243
八、mRNA序列上终止密码子的选择 243
九、表达质粒（或载体）的拷贝数及稳定性与基因的高效表达 243
十、外源蛋白质的稳定性与基因的高效表达 244
第三节 基因的融合和融合蛋白的表达 244
一、利用基因融合技术表达外源基因的优势 244
二、基因融合的策略 245
三、基因融合和重组蛋白的产生 246
四、基因融合和展示筛选 247
五、基因融合和蛋白分泌 248
六、融合蛋白的纯化 248
七、融合蛋白的位点特异性切割 249
第四节 外源基因的分泌表达 249
一、外源基因在E.coli细胞中的分泌表达 250
二、外源基因在枯草杆菌中的分泌表达 251
三、α-因子前导序列介导的酵母细胞分泌系统 252
四、外源基因在哺乳动物细胞中的分泌表达 255
第十三章 基因沉默技术 258
第一节 基因沉默的机制 258
一、转录水平上的基因沉默 258
二、转录后的基因沉默 259
第二节 RNA干扰 260
一、概述 260
二、RNAi的可能作用机制 260
三、RNAi的作用特点 261
四、RNAi的研究方法 262
第三节 基因沉默的特点及其应用 265
一、基因沉默是获得性免疫的新途径 265
二、基因沉默的克服技术 265
三、基因沉默的应用 266
第十四章 DNA序列测定技术 270
第一节 Sanger双脱氧链终止测序法 270
一、Sanger双脱氧链终止法的原理 270
二、Sanger双脱氧末端终止测序法技术 272
三、PCR-Sanger测序法 274
第二节 Maxam-Gilbert DNA化学降解测序法 274
第三节 新一代高通量测序技术 275
一、新一代测序技术简介 275
二、新一代测序技术带来的技术变化 277
三、高通量测序技术在动植物研究领域中的应用 278
四、新一代高通量RNA测序数据的处理与分析 291
第十五章 分子杂交技术 301
第一节 分子杂交的发展及其分类 301
一、分子杂交技术的发展历程 301
二、分子杂交的种类 301
三、分子杂交的技术路线 302
第二节 探针的制备 302
一、探针的种类 302
二、标记物的选择 303
三、探针的放射性同位素标记 306
四、探针的非放射性标记 307
五、膜上印迹杂交的条件选择 307
六、杂交信号的检测 309
第三节 Southern印迹 310
第四节 Northern印迹 311
第五节 Western印迹 312
一、Western blot 印迹方法 313
二、固定化膜的种类 314
三、电泳转移 314
四、封闭 315
五、探针杂交 315
六、显色 316
七、结果分析 316
八、抗血清的制备 317
第十六章 生物芯片技术 323
第一节 生物芯片简介 323
一、生物芯片简介 323
二、生物芯片的种类 323
第二节 基因芯片的基本原理和基本流程 325
一、基因芯片的基本原理 325
二、基因芯片的基本流程 325
第三节 生物芯片的应用 329
一、基于芯片的序列分析 329
二、基于芯片的基因功能分析 332
三、基因诊断 334
四、药物筛选 334
第四节 生物芯片的数据处理和分析 334
一、数据处理 334
二、数据分析 335
第十七章 生物信息学技术 341
第一节 生物信息学概况 341
一、生物信息学的产生和发展 341
二、生物信息学的研究内容 341
第二节 生物信息数据库 342
一、核酸数据库 343
二、蛋白质数据库 345
三、其他数据库资源 348
第三节 序列比对和数据库搜索 348
一、序列两两比对 348
二、多序列比对 351
三、核酸与蛋白质结构和功能的预测分析 351
第四节 生物信息学的应用 356
一、生物信息学在作物抗性研究中的应用 356
二、生物信息学与人类基因组计划 358
参考文献 360