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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DNA 44

五、DNA超螺旋的高级结构 45

六、三链DNA 48

七、四链DNA 50

八、真核生物DNA中基因的分布特点 51

九、线粒体DNA 52

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、mRNA 55

四、tRNA 59

五、rRN A 62

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-PCR 201

二、快速扩增cDNA末端 203

三、mRNA差异显示的逆转录PCR 204

四、代表性差示分析 204

五、抑制消减杂交 204

六、反向PCR 205

七、Alu-PCR 206

八、原位PCR 206

九、巢式PCR 207

十、不对称PCR 207

十一、PCR产物单链构象多态性分析 207

十二、PCR-ELISA 208

十三、固相锚定PCR 208

十四、长PCR 209

十五、多重PCR 209

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