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第一章 导论 1

一、“后基因组时代”的分子生物学 3

二、“后基因组时代”的功能基因组学 4

三、蛋白质组学 7

四、“后基因组时代”的生物信息学 9

五、“后基因组时代”生命科学的发展前景 10

第二章 基因组学 13

第一节 基因的现代概念 13

一、基因的含义和结构 14

二、重叠基因 15

三、断裂基因 16

四、基因家族 18

五、同源基因、同源异形基因与同源异形盒基因 22

第二节 基因组概论 23

一、基因组大小与C值矛盾 23

二、基因组序列的复杂性 24

三、基因组DNA序列的类别 25

四、重复序列家族 26

五、基因组印迹与印迹基因 28

第三节 基因组作图和基因定位 29

一、遗传标记和作图界标 29

二、作图 30

三、基因定位 34

四、基因组组装 35

五、序列解读 35

六、基因图谱 36

第四节 基因组数据的处理 37

一、“未完成”基因组数据的获取 37

二、基因组诠释工具 40

三、比较基因组的生物信息学 40

四、合作诠释 41

第五节 原核生物和真核生物基因组的结构特点 41

一、原核生物基因组的结构特点 41

二、真核生物基因组的结构特点 44

第六节 人类基因组研究 45

一、人类基因组DNA序列测定 45

二、基因组研究的主要内容 46

三、人类基因组的特征 47

第七节 水稻基因组的研究进展 50

一、国际水稻基因组测序组织与计划 51

二、水稻基因组研究进展 52

第八节 基因组的起源与进化 55

一、新基因的获得 55

二、非编码序列与基因组进化 59

三、转座子、染色体重排混编与基因组进化 60

四、间隔子的起源 62

五、人类基因组——近500万年的进化产物 63

第九节 DNA重排及体外分子进化 64

一、原理 64

二、特点 66

三、应用 66

第三章 功能基因组学与蛋白质组学 71

第一节 功能基因组学 71

一、基因表达时空差异的分析 72

二、基于蛋白质组研究的新基因功能分析 73

三、应用反向遗传学方法研究的功能基因组学 73

四、基因插（转）入、基因剔除及基因受抑 74

五、基于蛋白质相互作用的基因功能分析 78

第二节 蛋白质组学 80

一、蛋白质组学研究的意义和背景 80

二、蛋白质组学研究的策略和范畴 81

三、亚细胞蛋白质组 84

四、蛋白质组研究技术的进展 87

第三节 蛋白质相互作用的结构基础 91

一、BRCT结构域 92

二、LIM结构域 92

三、POU结构域 93

四、Bromo结构域 93

五、亮氨酸拉链结构域 94

六、POZ结构域 94

七、环指结构域 95

八、WW结构域 95

第四节 蛋白质遗传信息的分子基础 98

一、第二遗传密码 98

二、蛋白质内蛋白子 103

第四章 基因表达及其调控 112

第一节 基因转录的调控元件与真核生物的转录机制 112

一、基因转录的调控元件 112

二、真核生物的转录机制 115

第二节 染色质重塑与基因转录 121

一、染色质组装因子 122

二、染色质重塑复合物 122

三、染色质重塑复合物的作用机制 124

四、RNA聚合酶Ⅱ复合物（全酶）与染色质重塑 125

五、组蛋白乙酰化与染色质重塑 125

第三节 转录因子概述 126

一、转录因子的结构 127

二、转录因子的活性 135

三、转录因子的调控作用 136

第四节 基因转录的效应 137

一、转录因子的激活效应 137

二、转录因子的抑制效应 138

第五节 转录因子NF-κB 140

一、NF-κB/Rel家族 140

二、I-κB家族 141

三、NF-κB的活化 141

四、NF-κB与I-κB的生物学功能 143

第六节 活化蛋白-1（AP-1） 146

一、AP-1家族的基本结构 146

二、AP-1的DNA识别序列 147

三、AP-1与转录调控 147

第七节 cAMP反应元件结合蛋白（CREB） 148

一、CREB的结构 148

二、CREB的活化及其转录作用 149

三、CREB转录因子的功能 150

第八节 核受体超家族及其辅激活因子 151

一、核受体超家族的共同结构特点 151

二、核受体与辅助因子 151

三、辅调节因子间的相互作用及意义 157

第九节 植物转录因子 158

一、bZIP类转录因子 158

二、AP2/EREBP转录因子 159

三、VP1转录因子的激活及抑制作用 160

第十节 DNA甲基化与基因表达调控 161

一、脊椎动物DNA甲基化的特点 161

二、DNA甲基化与发育、分化和肿瘤的关系 162

三、DNA甲基化的转录抑制机制 163

第十一节 转录后基因沉默：RNA水平上的基因表达调控 164

一、RNAi的研究概况 165

二、RNAi的形成机制 166

三、RNAi的生物学功能 166

四、RNAi的应用 167

第五章 基因与动物个体发育 173

第一节 基因在细胞分化和细胞决定中的作用 173

一、单细胞生物的细胞分化与发育 173

二、多细胞生物的细胞分化与细胞决定 174

三、细胞发育的潜能性 180

第二节 早期胚胎发育 183

一、受精 183

二、卵裂 184

三、胚层分化和干细胞 184

四、早期胚胎发育母型（体）基因的表达调控 187

五、早期胚胎合子型基因的激活、表达及其调控 191

第三节 果蝇胚胎极性形成中基因的作用 195

一、果蝇胚胎极性的形成 196

二、果蝇早期胚胎形成中基因的调节作用 197

第四节 脊椎动物的发育 207

一、脊椎动物发育的基本过程 207

二、中胚层诱导信号 208

三、体节的形成 209

四、Hox基因与体节的形成 211

五、哺乳类动物左右轴的形成 213

六、肢体的发育 213

第五节 性别决定 219

一、染色体和基因对性别的决定 219

二、果蝇性别分化的基因调控 221

三、果蝇生殖细胞的性别决定 224

四、剂量补偿 226

五、哺乳类动物的性别决定基因 228

第六章 基因与高等植物的发育 234

第一节 植物发育的基本过程 234

一、胚胎发育 234

二、顶端分生组织决定生长和发育模式 235

三、苗分生组织细胞的发育命运 236

第二节 花的发育 237

一、花分生组织的产生 237

二、花分生组织转化的调控因素 237

三、花器官个性形成的调控 238

四、单子叶植物——水稻花的发育 241

第三节 开花决定的调控 244

一、环境因子对开花时间决定的调控 244

二、开花过程中的基因调控 248

三、成花逆转的调控 251

第四节 高等植物性别与性别决定 252

一、植物的性多态现象及性染色体 252

二、雌雄异株植物的性别决定系统 254

三、高等植物的性别分化 257

第五节 花粉的发育 259

一、花粉囊的结构与功能 259

二、小孢子发育 260

三、花粉发育过程中不对称分裂和细胞命运的决定 262

第七章 细胞信号转导 266

第一节 细胞信号转导的分子生物学基础 267

一、细胞分泌化学信号的类型及特性 267

二、受体 272

三、细胞因子受体信号转导的一般规律 278

四、信号分子的特殊结构域 279

五、接头蛋白与锚定蛋白 281

第二节 JAK-STAT信号转导途径 283

一、JAK家族及其活化 284

二、STAT家族 284

三、IFNγ激活的JAK-STAT信号转导途径 285

四、STAT家族的生物学功能 286

五、JAK、STAT异常与疾病 287

第三节 Ras-MAPK（JNK、SAPK）信号转导途径 288

一、Ras-MAPK信号转导途径 288

二、MAPK/JNK信号转导途径 289

三、活化的MAPK激活转录因子 291

四、JNK信号途径的生物学功能 292

五、Ras-MAPK与JAK-STAT途径的联系 292

第四节 整合素激活FAK介导的信号转导 293

一、整合素及其配体 294

二、整合素与细胞骨架的作用——黏着斑（FAP）的形成 295

三、整合素介导的信号途径 295

第五节 肿瘤坏死因子（TNF）的信号转导 300

一、TNF的结构与功能 300

二、TNF受体的结构与功能 300

三、TNF受体的信号转导途径 301

第六节 核钙信号与基因转录 307

一、核被膜的结构 307

二、核被上的钙运输系统 309

三、核钙信号的功能 309

四、核钙与基因转录 310

第七节 细胞信号转导的负性调节机制 311

一、JAK-STAT途径的负性调节机制 312

二、Ras-MAPK途径的负调节机制 318

三、胞浆抑制蛋白JIP与信号抑制 318

四、磷酸肌醇-3激酶途径的负调节 320

五、TNF信号转导的负反馈调节 322

六、T细胞活化信号途径的负调节机制 323

第八节 Wnt与Notch信号途径及其交互对话 326

一、Wnt信号途径 326

二、Notch信号途径 327

三、Wnt与Notch信号途径间的交互对话 329

第八章 植物细胞的信号转导 334

第一节 植物细胞受体 334

一、细胞膜类受体蛋白激酶 334

二、G蛋白偶联受体 338

三、离子通道型谷氨酸受体 339

第二节 植物G蛋白与磷脂信号的转导途径 340

一、G蛋白信号转导途径 340

二、植物磷脂信号转导途径 344

第三节 植物蛋白激酶与蛋白磷酸酶 351

一、蛋白激酶 351

二、蛋白磷酸酶 355

三、植物蛋白磷酸化与环境信号转导 356

第四节 植物钙信号的转导 358

一、Ca2＋信号的时空多样性和特异性 358

二、Ca2＋信号的瞬时变化 358

三、Ca2＋振荡或Ca2＋波 359

四、Ca2＋通道、Ca2＋泵及Ca2＋/H＋逆向转运子 359

五、Ca2＋的微调系统 361

六、Ca2＋信号的靶蛋白 362

第五节 植物细胞的光受体与光信号转导 363

一、红光／远红光受体及其信号转导 363

二、蓝光／紫外光受体及其信号转导 369

第六节 脱落酸（ABA）的信号转导 372

一、ABA的结合位点与受体 372

二、ABA与第二信使 373

三、ABA信号转导的级联反应 374

四、ABA调节基因的表达 376

第七节 在伤害反应中茉莉酸与其他信号分子的相互作用 377

一、茉莉酸是植物伤害反应的信号分子 378

二、茉莉酸参与的信号转导途径 378

三、参与茉莉酸伤反应信号转导中部分因子的作用及其相互关系 380

第八节 糖的信号途径 385

一、植物对糖源库的调节 385

二、植物糖感受和信号转导途径 386

第九节 植物细胞信号转导网络 387

一、植物光受体信号途径间的相互作用 387

二、植物激素信号的相互作用 388

三、糖信号与其他信号的联系 389

第九章 细胞凋亡及其调控机制 394

第一节 细胞凋亡的信号转导 394

一、死亡受体及其信号转导 394

二、线粒体-细胞色素C途径 400

三、其他凋亡信号转导途径 401

四、凋亡信号转导的最终途径——DNA降解及凋亡细胞特征的形成 402

第二节 调控细胞凋亡的相关基因 404

一、ced基因 404

二、Bcl-2基因 405

三、ICE基因 406

四、p53基因 406

五、Fas基因与Fas配体（FasL） 407

六、一类新的细胞凋亡诱发基因 407

第三节 调控细胞凋亡的相关蛋白因子 408

一、caspase蛋白酶家族 408

二、Bcl-2蛋白家族与细胞凋亡 418

三、参与细胞凋亡的核酸酶 423

四、凋亡抑制因子——生存素 427

第四节 抗原活化的T细胞凋亡 428

一、抗原诱导的T细胞凋亡（主动凋亡） 428

二、淋巴因子撤退性凋亡（被动凋亡） 430

第五节 细胞凋亡与哺乳动物生殖 432

一、缪勒氏管的退化 432

二、精子发生 432

三、卵泡闭锁 432

四、黄体退化 433

五、着床前胚胎发育 433

六、胚胎着床 434

七、子宫内膜、蜕膜退化 434

八、细胞凋亡与母体-胎儿免疫耐受 434

第六节 植物细胞的程序性死亡（PCD） 435

一、PCD在高等植物发育、分化与衰老中的作用 435

二、PCD的信号调控 439

三、PCD的可能信号转导途径 441

四、PCD的酶调控 442

五、PCD的基因调控 443

第十章 分子生物学实验技术的研究进展 450

第一节 报告基因技术 450

一、报告基因技术的理论基础 450

二、报告基因的类型及其特点 450

三、报告基因载体 453

四、报告基因的应用 454

第二节 微阵列技术 455

一、微阵列技术的概念 455

二、微阵列技术的应用原理 456

三、微阵列技术的优越性 456

四、微阵列（基因芯片）技术的应用 457

第三节 基因表达连续分析（SAGE）技术 458

一、SAGE的原理 459

二、用SAGE技术作全基因组转录谱 461

三、SAGE技术的应用 461

第四节 开放的差异基因表达（DGE）技术 463

一、开放的DGE技术 464

二、几种DGE技术的比较 466

三、DGE技术研究的应用 467

第五节 研究蛋白质组的主要实验技术 467

一、双向凝胶电泳 467

二、生物质谱技术 471

三、蛋白质芯片技术 475

第六节 分析大分子结构的实验技术 477

一、温度梯度凝胶电泳法的基本原理 477

二、温度梯度凝胶电泳法的应用 479

三、温度梯度凝胶电泳法的优点与存在的问题 479

第七节 生物大分子相互作用的研究方法 481

一、生物大分子相互作用研究方法的建立 481

二、酵母双杂交系统 481

三、哺乳动物细胞双杂交系统和细菌双杂交系统 484

四、单杂交系统 485

五、反向双杂交系统和反向单杂交系统 485

六、三杂交系统 486

第八节 基因打靶的方法学 486

一、基因打靶定位整合技术的建立 488

二、基因打靶方法学的发展 491

三、基因打靶等技术在大动物中的应用研究 496

四、植物基因打靶技术的研究 499

主要参考书目 506

附录Ⅰ 分子生物学及遗传学领域中诺贝尔奖名录 507

附录Ⅱ 英汉对照 510