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第一部分 细胞和分子生物学基础3

1 细胞作为生命的基本单元3

2 细胞大分子的结构与功能6

2.1 概述6

2.2 糖的结构和功能7

2.3 膜脂类结构9

2.4 蛋白质结构与功能13

2.5 核苷酸和核酸（DNA和RNA）的结构22

3 细胞的结构与功能30

3.1 真核细胞的结构30

3.2 细菌结构53

3.3 病毒的结构54

3.4 细胞分化56

4 大分子的生物合成和功能（DNA，RNA和蛋白质）59

4.1 基因组、染色体和复制59

4.2 转录：从基因到蛋白质74

4.3 蛋白质生物合成（翻译）78

5 蛋白质在细胞中的分布（蛋白质分拣）83

5.1 通过核孔的蛋白质输入与输出84

5.2 向线粒体与叶绿体中输入蛋白质85

5.3 蛋白质输送到内质网中85

5.4 从ER经高尔基体向细胞质膜输送囊泡88

6 生物多样性91

6.1 原核生物91

6.2 真核生物92

第二部分 分子生物学中的标准方法99

7 蛋白质的分离与纯化99

7.1 介绍99

7.2 制备蛋白抽提物100

7.3 电泳分离方法101

7.4 蛋白质沉淀的方法103

7.5 柱色谱方法104

7.6 示例109

8 用电喷雾串联质谱分析多肽和蛋白质112

8.1 介绍112

8.2 质谱原理112

8.3 质谱精度、分辨率和同位素分布112

8.4 电喷雾离子化原理113

8.5 串联质谱仪114

8.6 用MS/MS进行多肽测序116

8.7 用MS/MS-数据和蛋白数据库鉴定蛋白质117

8.8 测定蛋白质分子质量118

8.9 共价蛋白修饰分析119

9 DNA和RNA的提取122

9.1 介绍122

9.2 DNA提取122

9.3 RNA提取124

10 核酸的色谱及电泳125

10.1 介绍125

10.2 核酸的色谱分离125

10.3 电泳126

11 核酸的杂交128

11.1 碱基配对的重要性128

11.2 实验杂交作用、动力学和热力学控制128

11.3 分析技术129

12 在核酸修饰中酶的使用133

12.1 限制性酶（限制性内切核酸酶）133

12.2 连接酶135

12.3 甲基化酶135

12.4 DNA聚合酶136

12.5 核酸酶137

12.6 T4多聚核苷酸激酶137

12.7 小牛肠磷酸酯酶137

13 聚合酶链反应（PCR）138

13.1 介绍138

13.2 技术138

13.3 应用领域141

14 DNA测序143

14.1 介绍143

14.2 DNA测序方法143

14.3 人类基因组测序策略144

14.4 DNA测序的实际意义146

15 克隆步骤147

15.1 介绍147

15.2 重组载体的构建147

16 重组蛋白的表达161

16.1 介绍161

16.2 在宿主细胞中表达重组蛋白162

16.3 在无细胞体系中的表达170

17 膜片钳方法172

17.1 生物膜和离子通道172

17.2 膜片钳方法的物理基础172

17.3 膜片钳结构173

17.4 异源表达系统和切片制备175

18 细胞周期分析177

18.1 细胞周期分析177

18.2 细胞周期的实验分析179

19 显微技术185

19.1 光学显微术185

19.2 相差光学显微术185

19.3 暗视野显微术186

19.4 偏振和干涉显微术186

19.5 荧光显微术186

19.6 共聚焦荧光显微术187

19.7 电子显微术188

20 激光的应用191

20.1 激光技术的原理191

20.2 激光辐射的性质192

20.3 激光器类型以及它们的设置193

20.4 应用193

第三部分 关键主题197

21 基因组学197

21.1 介绍197

21.2 测序方面的技术进展199

21.3 基因组测序203

21.4 cDNA计划221

22 功能基因组学236

22.1 介绍236

22.2 个体基因的鉴定和分析238

22.3 转录活性的调查243

22.4 基于细胞的方法257

22.5 整个基因组的功能分析265

23 蛋白质-蛋白质和蛋白质-DNA相互作用270

23.1 蛋白质-蛋白质相互作用270

23.2 蛋白质-DNA相互作用279

24 生物信息学287

24.1 介绍287

24.2 数据资源287

24.3 序列分析289

24.4 基因预测295

24.5 转录组和蛋白组分析中的生物信息学297

24.6 系统生物学302

25 药物研究306

25.1 介绍306

25.2 活性化合物和它们的靶点306

25.3 临床前期药理学和毒理学319

25.4 临床开发320

25.5 临床测试321

26 药物靶向和前药323

26.1 药物靶向323

26.2 前药328

26.3 药物沿生物膜的穿透329

26.4 延长作用时间的前药331

26.5 用于药物靶向释放的前药332

26.6 减少副作用的前药332

27 医学中的分子诊断学335

27.1 分子诊断学的使用335

27.2 哪种分子变异应该被检测？339

27.3 分子诊断的方法342

27.4 展望349

28 重组抗体和噬菌体展示351

28.1 介绍351

28.2 如何重组抗体？353

28.3 获得特异性的重组抗体353

28.4 生产重组抗体358

28.5 重组抗体的格式360

28.6 重组抗体的应用366

28.7 展望367

29 遗传修饰鼠（转基因和敲除）以及它们对医学的影响376

29.1 介绍376

29.2 转基因鼠378

29.3 遗传修饰鼠在生物医药中的影响382

30 基因治疗：策略和载体384

30.1 介绍384

30.2 体细胞基因治疗的原理386

30.3 生殖细胞系治疗387

30.4 基因治疗的挫折388

30.5 基因治疗的载体389

30.6 特异表达397

31 修饰的DNA，PNA及其在医药和生物技术中的应用400

31.1 介绍400

31.2 修饰核酸401

31.3 DNA类似物与互补的DNA和RNA的相互作用404

31.4 应用406

32 植物生物技术410

32.1 介绍410

32.2 转基因植物的开发411

32.3 筛选转化的植物细胞417

32.4 转基因植物的再生421

32.5 植物分析：基因工程植物的鉴定与表征422

33 在化学工业中的生物催化428

33.1 介绍428

33.2 生物转化／酶法过程430

33.3 工业用生物催化剂的开发433

33.4 发酵过程439

术语表448