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第一章 绪论1

第一节 分子生物学的研究对象1

一、分子生物学的定义1

二、分子生物学的研究内容3

第二节 分子生物学发展简史3

一、生物遗传物质的发现3

二、现代分子生物学的建立4

三、现代分子生物学的深入发展6

第三节 分子生物学与相关学科的关系11

一、分子生物学与生物化学12

二、分子生物学与细胞生物学12

三、分子生物学与遗传学13

四、分子生物学与生物技术13

第四节 分子生物学与医学未来14

一、分子生物学在医学中的应用14

二、分子生物学与基础医学15

三、分子生物学和病理学15

四、分子生物学和疾病诊断16

五、分子生物学和疾病治疗16

参考文献17

第二章 基因、基因组与基因组学18

第一节 基因的结构与功能18

一、基因的生物学概念18

二、基因的现代概念19

第二节 基因组的结构和功能21

一、原核生物基因组22

二、真核生物基因组27

三、病毒基因组的一般结构特点32

四、反转录病毒基因组的结构特点34

第三节 基因组学36

一、基因组学的研究内容36

二、人类基因组及人类基因组学研究进展38

第四节 基因组复制39

一、基因组复制的共同机制和不同特点40

二、原核生物基因组的复制模式41

三、真核生物基因组的复制特点41

参考文献42

第三章 遗传信息的复制与表达43

第一节 中心法则43

第二节DNA的生物合成44

一、DNA复制的特点44

二、原核生物DNA的复制49

三、真核生物DNA的复制特点51

四、DNA生物合成的抑制52

五、反转录53

第三节RNA的生物合成55

一、原核生物RNA的生物合成55

二、真核生物RNA的生物合成58

三、转录产物的加工和修饰62

四、RNA生物合成的抑制65

第四节 蛋白质的生物合成66

一、原核生物蛋白质的生物合成66

二、真核生物蛋白质合成的特点73

三、蛋白质生物合成的抑制剂75

参考文献76

第四章 蛋白质的加工、运输与降解77

第一节 新生肽链的折叠77

一、新生肽链的折叠加工77

二、分子伴侣78

三、影响新生肽链折叠的酶类80

四、新生肽链错误折叠所致的疾病81

第二节 蛋白质亚基的聚合与组装82

一、亚基的聚合与组装过程83

二、蛋白质寡聚化的优越性83

三、组装错误有关的疾病84

第三节 蛋白质翻译后的修饰84

一、一级结构修饰84

二、辅基、金属离子的结合85

三、氨基酸残基侧链共价修饰87

四、蛋白质分子中二硫键的形成92

五、蛋白质修饰异常所致的疾病92

第四节 蛋白质的运输和定位92

一、分泌蛋白和膜蛋白的运输及定位93

二、细胞浆蛋白的靶向定位96

三、蛋白质定位紊乱所致的疾病100

第五节 细胞内蛋白质的降解100

一、影响蛋白质降解的因素101

二、蛋白质降解的途径102

三、蛋白质降解异常所致的疾病104

参考文献104

第五章 基因表达调控106

第一节 原核生物基因表达的调控106

一、原核生物基因表达的特点106

二、原核生物基因表达的调控107

第二节 真核生物基因表达的调控117

一、真核生物基因表达的特点117

二、真核生物基因表达的调控118

第三节 基因表达的调控网络与协同控制129

一、转录调控物的活性调节129

二、转录因子调节 基因表达的几种方式130

三、转录过程与mRNA前体的加工协调131

四、mRNA出核运输与mRNA前体的加工和转录过程偶联132

五、基因表达调控发生在多个环节132

六、珠蛋白基因表达的精确时空调控132

参考文献134

第六章 DNA损伤与修复的分子机制136

第一节 DNA损伤的原因及后果136

一、DNA分子的自发性损伤136

二、物理因素引起的DNA损伤137

三、化学因素引起的DNA损伤138

四、DNA损伤的后果139

五、DNA损伤的检测和与DNA损伤相关的蛋白质139

第二节 DNA修复139

一、错配修复140

二、直接修复141

三、碱基切除修复142

四、核苷酸切除修复143

五、重组修复144

六、跨损伤修复147

七、线粒体损伤和修复147

八、基因的损伤与修复异常所致的疾病148

参考文献148

第七章 基因结构与表达分析的基本方法149

第一节 DNA序列分析149

一、双脱氧末端终止法149

二、化学降解法153

三、DNA序列分析的自动化153

四、新一代DNA测序技术153

第二节 核酸分子杂交技术155

一、核酸分子杂交的原理155

二、Southern印迹杂交156

三、Northern印迹杂交157

四、斑点杂交和狭缝印迹杂交158

五、原位分子杂交158

六、液相杂交158

第三节 聚合酶链反应160

一、PCR反应的基本原理160

二、耐热DNA聚合酶162

三、PCR引物及设计原则164

四、PCR反应条件的优化165

五、常用的PCR改进技术166

第四节 基因芯片和微阵列技术173

一、芯片制备173

二、样品制备与杂交反应174

三、DNA芯片技术的主要应用176

第五节 Western免疫印迹技术176

第六节 基因结构与表达分析的其他技术177

一、cDNA末端快速扩增技术178

二、限制性片段长度多态性和PCR-RFLP分析178

三、PCR产物单链构象多态性分析179

四、PCR-ELISA179

参考文献180

第八章 基因克隆与基因体外表达181

第一节 基因克隆的工具酶181

一、限制性内切核酸酶181

二、其他常用的工具酶183

第二节 基因克隆的载体184

一、常用的克隆载体184

二、表达载体190

第三节 基因克隆的基本过程192

一、目的基因的获得192

二、载体的选择与准备194

三、DNA分子的体外连接194

四、外源基因导入宿主细胞195

五、目的基因的筛选与鉴定197

第四节 真核细胞转染199

一、真核细胞转染的方法与基本原理199

二、转染细胞的筛选200

第五节 基因的改造202

一、基因定点诱变技术202

二、基因定点诱变技术的应用204

第六节 克隆基因的表达205

一、大肠杆菌表达系统206

二、哺乳动物细胞表达系统208

三、其他表达系统209

第七节 电子克隆209

参考文献210

第九章 基因功能研究的基本策略211

第一节 动物转基因技术的原理与方法211

一、动物转基因技术的基本原理212

二、基因转移方法213

三、转基因动物的检测及鉴定216

四、转基因动物的应用218

第二节 动物基因敲除技术的原理与方法218

一、构建基因敲除动物的基本原理和操作流程218

二、Cre/lox P系统220

三、基因打靶的基本方案和策略220

四、基因敲除小鼠的建立与鉴定227

五、基因敲除动物的应用230

第三节 细胞模型的建立与特定基因功能研究230

一、细胞模型中过表达特定基因230

二、抑制或沉默基因表达231

参考文献234

第十章 蛋白质组学的研究方法和疾病蛋白质组学235

第一节 蛋白质组学的概念及其发展史235

一、蛋白质组学的概念235

二、蛋白质组学的产生与发展236

第二节 蛋白质组学研究方法概述237

一、蛋白质组表达模式的研究方法237

二、蛋白质组功能模式的研究方法243

第三节 蛋白质组学在疾病研究中的应用249

参考文献255

第十一章 疾病产生的分子基础257

第一节 基因结构改变引起的疾病257

一、不同的分子机制产生不同类型的基因突变258

二、基因突变引起的遗传学效应259

三、基因结构改变导致的疾病261

四、调控序列变异导致基因表达水平变化引起疾病264

第二节 细胞间异常信号导致基因表达异常引起的疾病265

第三节 细胞内因素导致基因表达异常引起的疾病266

一、细胞内信号异常导致基因表达异常266

二、DNA甲基化异常导致基因表达异常266

三、组蛋白异常修饰267

四、非编码RNA引起基因表达改变268

第四节 翻译后加工运输障碍引起的疾病268

第五节 蛋白质降解异常引起的疾病268

第六节 病原生物基因引起的疾病270

第七节 通过结构、表达及功能分析研究疾病分子机制270

一、基因结构变异分析271

二、基因表达水平分析272

三、基因功能研究276

参考文献281

第十二章 基因诊断的原理与应用283

第一节 基因诊断学基础283

一、基因诊断的概念及特点283

二、基因诊断的常用分子生物学技术284

三、基因诊断技术路线和方法的选择290

第二节 遗传病基因诊断294

一、血红蛋白病基因诊断294

二、血友病基因诊断297

三、脆性X染色体综合征基因诊断299

第三节 传染病基因诊断300

一、病毒性疾病基因诊断300

二、细菌性疾病基因诊断301

三、寄生虫病基因诊断302

四、其他应用302

第四节 恶性肿瘤基因诊断302

一、原癌基因与抑癌基因的检测303

二、常见恶性肿瘤基因诊断304

第五节 基因型检测在药效评价和指导个体化用药的应用306

一、临床药物疗效评价306

二、指导个体化用药306

第六节 基因诊断在法医学上的应用307

一、DNA指纹与多态性遗传标记307

二、DNA指纹与法医学诊断307

参考文献309

第十三章 基因治疗的原理与应用研究310

第一节 基因治疗的基本策略310

一、基因置换310

二、基因添加311

三、基因干预311

四、自杀基因治疗311

五、基因免疫治疗312

第二节 基因转移的基本技术313

一、病毒载体介导的基因转移系统314

二、非病毒载体介导的基因转移系统318

第三节 基因干预320

一、反义RNA320

二、干扰RNA321

三、核酶324

第四节 治疗基因的受控表达326

一、基因内部的调节机制327

二、基因外部的调节机制328

三、利用病灶微环境使治疗基因特异性表达328

四、治疗基因的诱导表达328

第五节 基因治疗的应用研究329

一、遗传病的基因治疗研究330

二、恶性肿瘤基因治疗研究331

三、病毒性疾病的基因治疗研究335

四、其他疾病的基因治疗研究336

第六节 基因治疗的前景与问题336

一、安全性问题336

二、伦理问题337

三、当前存在的技术问题337

参考文献338

第十四章 肿瘤分子生物学339

第一节 肿瘤发生的分子基础339

一、多因素启动癌变的分子基础340

二、多基因参与癌变的作用规律344

三、多阶段递进性癌变的分子依据354

第二节 肿瘤转移的分子基础355

一、肿瘤转移相关因子355

二、肿瘤转移相关基因358

三、肿瘤转移相关机制360

第三节 肿瘤靶向治疗的分子基础362

一、常见靶分子及其检测方法362

二、分子靶向药物及其作用原理364

三、分子靶向治疗的特点及应用策略366

参考文献367

索引369