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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4

一、生物遗传物质的发现4

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12

一、分子生物学与生物化学13

二、细胞生物学与分子生物学14

三、分子生物学与遗传学14

四、分子生物学与生物技术14

第四节 分子生物学与医学未来15

一、分子生物学在医学和生物学中的应用16

二、分子生物学与基础医学16

三、分子生物学和病理学17

四、基因诊断18

五、基因治疗18

第二章 细胞分子生物学20

第一节 细胞的基本结构和功能20

一、细胞膜21

二、细胞质22

三、细胞核24

第二节 染色质和染色体25

一、染色质25

二、染色质的结构与包装25

三、染色体的形态结构27

四、人的正常核型29

第三节 细胞周期30

一、细胞周期各时相的特点30

二、细胞周期的调控32

第四节 细胞凋亡35

一、细胞凋亡与坏死的区别35

二、细胞凋亡的生物学意义35

三、细胞凋亡的基因调控35

第三章 核酸与基因37

第一节 核酸的化学组成37

一、碱基37

二、戊糖39

三、核苷39

四、核苷酸40

第二节 DNA的结构特点41

一、DNA的碱基组成41

二、DNA分子中脱氧核糖核苷酸的连接42

三、DNA的二级结构-双螺旋模型43

四、其他构象的DNA44

五、DNA超螺旋的高级结构45

六、三链DNA48

七、四链DNA50

八、真核生物DNA中基因的分布特点51

九、线粒体DNA52

第三节 RNA的结构与功能53

一、RNA的基本特征及其一级结构测定法53

二、RNA的种类及高级结构54

三、mRNA55

四、tRNA59

五、rRN A62

第四节 核酸的理化性质65

一、核酸的元素组成与定量65

二、核酸的分子大小65

三、核酸的紫外吸收65

四、核酸的变性、复性与分子杂交66

五、核酸的水解67

第四章 基因结构与功能69

第一节 基因组结构特点69

一、病毒基因组结构特征69

二、细菌基因组结构特征69

三、真核基因组结构特点69

第二节 中心法则70

第三节 DNA生物合成（复制）71

一、DNA半保留复制71

二、参与DNA复制的有关物质73

三、DNA复制过程77

第四节 RNA生物合成（转录）80

一、模板和酶80

二、转录过程82

三、转录后的加工86

第五节 蛋白质生物合成（翻译）88

一、参与蛋白质生物合成的物质88

二、蛋白质生物合成过程92

三、翻译后的加工96

第五章 基因表达调控98

第一节 原核生物基因表达的调控98

一、原核生物基因表达的特点98

二、原核生物基因表达的调控99

第二节 真核生物基因表达的调控108

一、真核生物基因表达的特点109

二、真核生物基因表达的调控109

第六章 基因组和人类基因组计划121

第一节 基因组的概念121

第二节 真核生物基因组的结构特点122

一、多基因家族与假基因122

二、重复序列123

三、转座因子126

四、单拷贝序列127

五、DNA多态性130

第三节 人类基因组计划131

一、概述131

二、人类基因组作图132

三、人类基因组测序和生物信息学137

四、人类基因组计划的展望139

第四节 功能基因组学139

一、人类基因的识别和鉴定139

二、基因功能信息的提取和鉴定140

第五节 我国人类基因组计划的基本内容142

一、基因组多样性的研究142

二、疾病基因和功能基因的研究142

三、我国人类基因组计划的基本目标143

四、功能基因组学研究143

第七章 重组DNA技术145

第一节 基因克隆中的工具酶145

一、限制性核酸内切酶145

二、其他常用的修饰酶147

第二节 常用的克隆载体148

一、质粒149

二、λ噬菌体149

三、粘性质粒153

四、M13噬菌体153

五、病毒载体154

第三节 重组DNA技术的基本过程156

一、目的基因的获得156

二、DNA分子的体外连接158

三、将外源DNA导入宿主细胞160

四、目的基因的筛选和鉴定161

第四节 真核细胞转染164

一、真核细胞转染的基本方法和原理164

二、转染细胞的筛选165

第五节 克隆基因的表达166

一、克隆基因在大肠杆菌中的表达166

二、克隆基因在哺乳动物细胞中的表达169

三、克隆基因在其他表达系统中的表达169

第六节 基因的定点诱变和蛋白质工程170

一、基因定点诱变技术170

二、基因定点诱变技术的应用172

第八章 核酸分子杂交与限制性酶谱175

第一节 核酸分子杂交的原理175

一、DNA的变性与复性175

二、杂交动力学176

三、杂交体系的建立177

第二节 核酸分子杂交的基本方法178

一、Southern印迹杂交178

二、Northern印迹杂交179

三、斑点杂交及狭缝印迹杂交179

四、原位分子杂交180

五、液相分子杂交181

第三节 核酸探针的标记183

一、核酸探针的种类183

二、核酸探针的标记物184

三、放射性同位素标记法185

四、非放射性标记法186

五、标记核酸探针的纯化187

第四节 杂交信号的显示187

一、放射性同位素标记探针的检测187

二、非放射性标记探针的检测187

第五节 限制性酶谱分析188

一、限制性核酸内切酶188

二、限制性酶谱分析188

三、限制性酶谱分析的应用189

第六节 DNA芯片技术190

一、DNA芯片的制造技术190

二、样品的制备及其杂交检测191

三、DNA芯片技术的主要应用192

四、DNA芯片技术的现状和展望192

第九章 聚合酶链式反应原理及其应用193

第一节 PCR反应原理与基本操作193

一、经典PCR技术的基本原理193

二、平台期与平台效应194

三、基本操作194

第二节 耐热的DNA聚合酶195

一、Taq DNA聚合酶195

二、其他耐热DNA聚合酶197

第三节 PCR引物及设计原则197

一、引物设计的原则197

二、引物的合成与纯化198

三、引物的用量及其计算199

第四节 PCR反应条件的优化199

一、影响因素199

二、有关问题200

第五节 常见的PCR改进技术201

一、RT-PCR及定量RT-PCR201

二、快速扩增cDNA末端203

三、mRNA差异显示的逆转录PCR204

四、代表性差示分析204

五、抑制消减杂交204

六、反向PCR205

七、Alu-PCR206

八、原位PCR206

九、巢式PCR207

十、不对称PCR207

十一、PCR产物单链构象多态性分析207

十二、PCR-ELISA208

十三、固相锚定PCR208

十四、长PCR209

十五、多重PCR209

第十章 DNA序列分析的原理与应用210

第一节 DNA序列分析的发展史210

第二节 主要DNA序列分析方法211

一、末端终止法211

二、化学降解法216

第三节 M13噬菌体克隆及测序系统217

一、M13噬菌体的生活史217

二、M13载体的改建218

三、M13克隆系统／双脱氧序列分析的步骤219

四、M13克隆系统／双脱氧序列分析的优点219

第四节 DNA长片段的测序策略219

一、M13克隆的连续测序法220

二、定向连续次级克隆测序法221

三、测序引物步移法222

第五节 DNA序列分析的发展222

一、PCR产物的序列分析222

二、非同位素测序法223

三、DNA杂交测序法223

第六节 DNA序列分析的应用224

一、分析基因的精细结构224

二、基因诊断与变异分析224

三、基因工程、蛋白质工程方面的应用224

四、由基因结构预测蛋白质功能224

第十一章 单基因病的分子病理学225

第一节 遗传病分类及单基因病的遗传特性225

一、遗传病的分类及特点225

二、单基因病的特征及其遗传227

第二节 基因突变的分子机制229

一、突变的发生、修复与稳定229

二、基因突变的种类及特点232

第三节 几种常见单基因病的研究进展233

一、血红蛋白病234

二、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏症242

三、其他单基因病244

第十二章 基因诊断246

第一节 基因诊断的技术和方法246

一、基因诊断的概念及特点246

二、基因诊断中常用的分子生物学技术247

三、基因诊断技术路线和方法的选择252

第二节 遗传病的基因诊断256

一、血红蛋白疾病256

二、杜氏肌营养不良症259

第三节 传染病的基因诊断26

一、病毒性疾病261

二、细菌引起的疾病262

三、寄生虫病262

四、其他应用263

第四节 肿瘤的基因诊断263

一、乳腺癌264

二、结肠癌265

第五节 基因诊断在法医学上的应用267

一、DNA指纹与多态性遗传标记267

二、DNA指纹与法医案检工作268

第十三章 基因治疗的原理与研究概况270

第一节 基因治疗的发展史270

第二节 基因转移271

一、基因转移的途径271

二、基因转移系统272

第三节 治疗基因的受控表达277

一、基因内部的调节机制277

二、基因外部的调节机制278

三、利用病灶微环境使治疗基因特异性表达278

四、治疗基因的诱导表达279

第四节 几种类型疾病基因治疗的研究进展279

一、遗传病基因治疗279

二、肿瘤的基因治疗281

三、病毒感染性疾病的基因治疗285

第五节 基因治疗目前存在的问题与展望286

第十四章 转基因动物288

第一节 概述288

第二节 转基因动物的基本原理和方法289

一、显微注射法289

二、逆转录病毒感染法290

三、胚胎干细胞法291

四、精子载体法291

五、电穿孔法291

第二节 转基因动物的应用292

一、研究基因的表达调控292

二、研究细胞的功能296

三、在医学研究中的应用296

四、应用于研制和生产生物活性物质300

五、改良和培育动物新品种301

第十五章 免疫分子生物学302

第一节 免疫球蛋白基因302

一、免疫球蛋白基因结构302

二、免疫球蛋白基因重排304

三、免疫球蛋白基因突变307

四、免疫球蛋白重链基因类别转换307

五、免疫球蛋白基因的转录调节308

六、免疫球蛋白基因转录后的调节309

第二节 抗原受体310

一、T细胞抗原识别受体310

二、B细胞抗原识别受体314

第三节 主要组织相容性复合体分子316

一、主要组织相容性复合体分子316

二、MHC分子与抗原提呈320

第十六章 肿瘤分子生物学323

第一节 癌基因323

一、癌基因的基本概念323

二、原癌基因的生理功能及分类325

三、原癌基因的活化方式327

第二节 抑癌基因328

一、概述328

二、重要的抑癌基因及其生物学功能329

三、抑癌基因的失活和作用机制331

第三节 肿瘤转移的分子机制333

一、肿瘤细胞的促转移因子333

二、血管生成与肿瘤转移335

三、肿瘤转移的基因调控336

第四节 端粒酶、细胞老化与肿瘤338

一、端粒和端粒酶与细胞老化的关系338

二、端粒酶活化与肿瘤的关系340

三、端粒酶在肿瘤诊断和治疗中的意义340

第五节 癌变多阶段性的分子基础342

一、细胞体外转化中多基因的协同效应342

二、人体肿瘤发病的多阶段分子模型343

第十七章 分子神经生物学概论345

第一节 神经元的结构及其功能特点345

一、神经元的形态和结构345

二、轴浆运输346

三、突触347

第二节 神经元的蛋白质合成和运输348

一、神经元的蛋白质合成与加工348

二、蛋白质的转运349

第三节 神经递质的贮存和释放350

一、递质的合成及贮存350

二、递质的释放及其控制351

第四节 G蛋白与受体353

第五节 第二信使及神经元功能354

第六节 神经元凋亡和营养因子356

一、神经元凋亡356

二、神经营养物质357

索引364

参考文献385