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第一章 基因、基因组与基因组学3

第一节 基因的结构与功能3

一、基因概念的发展3

二、基因的现代概念4

第二节 基因组的结构与功能6

一、原核生物基因组6

二、真核生物基因组7

三、病毒基因组11

四、逆转录病毒基因组12

第三节 基因组学13

一、基因组学研究内容13

二、人类基因组计划及其进展15

第四节 基因组的复制16

一、各种基因组复制的共同机制和不同特点16

二、原核生物基因组DNA复制的特点17

三、真核生物基因组DNA复制的特点17

思考题19

主要参考文献19

第二章 RNA、RNA组与RNA组学20

第一节 RNA的结构与功能20

一、RNA组与RNA组学20

二、RNA的种类及其功能20

三、mRNA的结构与功能23

四、tRNA的结构与功能24

五、rRNA的结构与功能27

六、其他小分子RNA28

第二节 RNA的生物合成（转录）29

一、转录的模板和酶29

二、转录过程34

第三节 真核生物RNA的转录后加工46

一、真核生物mRNA前体的转录后加工46

二、真核生物tRNA前体的转录后加工52

三、真核生物rRNA前体的转录后加工54

四、核酶54

思考题56

主要参考文献57

第三章 蛋白质、蛋白质组与蛋白质组学58

第一节 蛋白质的结构与功能58

一、蛋白质分子的化学组成58

二、蛋白质分子的结构61

三、蛋白质分子结构与功能的关系65

四、蛋白质的理化性质66

五、蛋白质的分离纯化67

六、蛋白质分子序列及空间结构分析69

第二节 蛋白质组与蛋白质组学69

一、概述69

二、差异蛋白质组学的研究方法及应用70

三、蛋白质组学的前景72

第三节 蛋白质的生物合成及其干扰72

一、参与蛋白质生物合成的物质72

二、蛋白质的生物合成过程75

三、蛋白质生物合成的干扰81

第四节 蛋白质合成后加工82

一、蛋白质分子一级结构的修饰82

二、蛋白质分子的正确折叠83

三、蛋白质分子的化学修饰84

四、蛋白质分子的靶向输送84

五、蛋白质在细胞内的降解85

思考题86

主要参考文献86

第四章 代谢组与代谢组学87

第一节 代谢组学的概念87

一、历史背景87

二、代谢组学的概念87

第二节 系统生物学时代的代谢组学87

一、代谢组学与基因组学、转录组学和蛋白质组学的区别88

二、金属组学89

第三节 代谢组学的研究方法和分析技术89

一、代谢组学的研究方法89

二、代谢组学的分析技术90

第四节 代谢组学在医药研究中的应用92

一、在功能基因组研究中的应用92

二、在疾病诊断研究中的应用93

三、在药物研发中的应用93

四、在中医药研究中的应用93

思考题94

主要参考文献94

第五章 基因表达调控96

第一节 基因表达调控的基本原理96

一、基因表达调控的分子基础96

二、基因表达调控的基本方式97

三、基因表达调控的基本规律97

第二节 原核生物的基因表达调控98

一、细菌操纵子的基因表达调控98

二、Lambda噬菌体的基因表达调控103

三、翻译水平的基因表达调控105

第三节 真核生物的基因表达调控107

一、染色质水平基因表达调控108

二、转录水平基因表达调控109

三、转录后基因表达调控113

思考题115

主要参考文献116

第六章 细胞信号传递117

第一节 细胞间的信息分子117

一、细胞间联系的方式117

二、细胞间的信息分子117

三、化学信息分子的性质及其与靶细胞的作用118

四、细胞信号系统118

第二节 受体——细胞识别与结合信息分子的蛋白质119

一、受体的概念及分类119

二、受体作用的特点120

第三节 G蛋白——细胞跨膜信息传递中关键性膜结合蛋白120

一、G蛋白的结构、特性及分类120

二、G蛋白跨膜传递信息的机制121

三、G蛋白在信息传递中的作用122

四、G蛋白信号传递调节蛋白123

五、小分子G蛋白124

第四节 细胞内主要信号传递途径及传递的分子机制124

一、cAMP信号系统124

二、cGMP信号系统126

三、IP3、DG信号系统128

四、Ca2+信号系统129

五、受体蛋白酪氨酸激酶信号传递132

六、细胞因子受体的信号传递138

七、核受体信号传递139

八、NF-кB信号传递142

九、整联蛋白介导的细胞信号传递144

第五节 细胞信号传递与疾病147

一、G蛋白异常与疾病147

二、核受体病147

思考题149

主要参考文献150

第七章 分子生物学常用技术153

第一节 核酸分子杂交153

一、核酸探针的种类153

二、核酸标记物及其选择154

三、核酸探针的标记155

四、杂交信号的检测158

五、核酸分子杂交的类型158

六、核酸分子杂交实验因素的优化161

第二节 PCR技术163

一、PCR的基本原理163

二、PCR技术的主要特点163

三、PCR的反应体系164

四、PCR引物设计166

五、PCR的反应过程及条件优化167

六、PCR衍生技术168

七、PCR技术的主要应用172

第三节 DNA序列测定173

一、DNA测序的基本原理173

二、DNA自动测序176

第四节 生物芯片技术178

一、生物芯片的概念178

二、基因芯片技术的基本原理与方法179

三、基因芯片技术的应用181

第五节 基因沉默、RNA干扰与基因剔除技术183

一、基因沉默183

二、RNA干扰技术186

三、基因剔除技术188

第六节 酵母双杂交技术190

一、酵母双杂交系统的原理190

二、酵母双杂交系统的操作程序191

三、酵母双杂交系统的应用191

四、酵母双杂交系统的局限与发展192

第七节 免疫印迹技术193

一、免疫印迹的基本原理193

二、蛋白质印迹的基本方式194

三、抗体探针的标记195

四、免疫印迹技术的主要用途及发展195

第八节 蛋白质双向凝胶电泳技术196

一、双向凝胶电泳的原理196

二、双向凝胶电泳技术操作的基本过程197

三、双向凝胶电泳过程中需要注意的问题197

四、双向凝胶电泳技术在医学中的应用199

思考题200

主要参考文献200

第八章 基因工程202

第一节 基因工程的基本原理202

一、基因工程技术的诞生及意义202

二、基因工程技术的基本原理203

第二节 基因工程的物质基础203

一、工具酶203

二、基因载体207

第三节 基因克隆的基本过程214

一、目的基因的获取214

二、基因载体的选择与制备215

三、DNA重组体的构建215

四、重组DNA导入受体细胞217

五、筛选与鉴定218

第四节 克隆基因的表达219

一、克隆基因在原核细胞中的表达219

二、克隆基因在真核细胞中的表达221

三、克隆基因在其他表达系统中的表达223

四、表达产物的分离纯化224

第五节 基因工程技术与医学的发展224

一、疾病相关基因的分析224

二、对特定基因进行定点诱变225

三、基因工程医药产品225

四、基因诊断与基因治疗225

思考题226

主要参考文献227

第九章 基因诊断与基因治疗228

第一节 基因诊断228

一、基因诊断是检测基因结构和表达的异常及病原体基因228

二、经典遗传学理论和疾病的分子机制是基因诊断的理论依据229

三、分子生物学技术的进步为基因诊断提供了技术平台233

四、依据检测目的和被测基因性质选择基因诊断方法237

五、基因诊断在遗传病、肿瘤和感染性疾病检测中的应用240

六、DNA指纹用于法医和亲子鉴定243

七、基因诊断中生物医学信息网络资源的利用243

第二节 基因治疗244

一、基因治疗是在核酸水平上开展疾病治疗244

二、目的基因导入靶细胞表达治疗疾病245

三、基因干预技术抑制有害基因表达或失控基因过表达治疗疾病249

四、基因治疗用于单基因遗传病、肿瘤和病毒性疾病250

思考题254

主要参考文献254

第十章 生物信息学在医学分子生物学中的应用256

第一节 生物信息学简介256

一、历史背景256

二、研究范围258

三、生物数据库262

第二节 生物序列分析267

一、序列分析267

二、多序列比对273

三、分子系统树276

四、比较基因组279

五、多态性分析282

六、基因功能注释283

第三节 基因表达分析284

一、生物芯片284

二、基因表达谱分析284

三、EST分析286

四、转录调控研究289

五、RNA剪切290

六、小RNA调控291

第四节 蛋白质结构分析294

一、结构分析与预测294

二、蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）295

三、蛋白质相似性与进化296

四、蛋白质三级结构预测297

第五节 生物信息与医药应用298

一、生物靶标299

二、通路与网络300

三、生物信息综合分析应用301

四、药物开发302

思考题303

主要参考文献304

第十一章 遗传性疾病的分子生物学309

第一节 遗传性疾病309

一、遗传性疾病的定义与特征309

二、遗传性疾病与环境310

三、遗传性疾病的分类311

第二节 单基因遗传病311

一、单基因病的遗传方式311

二、地中海贫血313

第三节 多基因遗传病315

一、多基因病的遗传方式315

二、阿尔茨海默病316

第四节 染色体病317

一、染色体数目畸变317

二、染色体结构畸变317

三、几种染色体病318

思考题321

主要参考文献321

第十二章 肿瘤的分子生物学322

第一节 癌基因与抑癌基因322

一、癌基因的发现与概念演变322

二、癌基因的分类323

三、抑癌基因的发现325

四、抑癌基因的分类326

五、癌基因与抑癌基因的功能326

六、癌基因激活的分子机制336

七、抑癌基因失活的分子机制339

第二节 肿瘤细胞增殖与凋亡的分子生物学340

一、肿瘤细胞增殖相关基因340

二、肿瘤细胞凋亡相关基因341

三、肿瘤细胞增殖相关基因与肿瘤细胞凋亡相关基因之间的关系343

第三节 肿瘤细胞侵袭与转移的分子生物学344

一、肿瘤细胞侵袭与转移的分子机制345

二、肿瘤细胞侵袭与转移的基因调控347

三、肿瘤侵袭与转移的分子免疫学基础349

第四节 肿瘤血管与淋巴管新生的分子生物学349

一、肿瘤血管新生350

二、肿瘤淋巴管新生351

思考题353

主要参考文献353

第十三章 感染性疾病的分子生物学355

第一节 病毒致病的分子生物学机制355

一、病毒的定义与分类355

二、病毒的基因组357

三、病毒侵入宿主细胞的分子生物学机制359

四、病毒基因组进入宿主细胞核的分子生物学机制365

五、病毒致瘤的分子生物学机制366

第二节 细菌致病的分子生物学机制371

一、胞外菌感染的分子生物学机制372

二、胞内菌感染的分子生物学机制374

第三节 真菌致病的分子生物学机制377

一、宿主上皮细胞或细胞外基质黏附分子377

二、白假丝酵母菌的表面黏附结构377

三、白假丝酵母菌黏附相关基因377

四、胞外酶378

第四节 感染性疾病的分子生物学诊断技术378

一、细菌DNA（G+C）摩尔分数测定378

二、细菌质粒指纹图谱分析378

三、核酸杂交技术379

四、PCR技术379

五、生物芯片技术379

思考题379

主要参考文献380

第十四章 心血管疾病的分子生物学381

第一节 原发性高血压的分子生物学381

一、血压的调节机制及其影响因素381

二、原发性高血压的遗传学基础382

三、原发性高血压发生与发展的分子机制387

四、原发性高血压的基因治疗388

第二节 动脉粥样硬化的分子生物学389

一、脂质代谢异常学说389

二、受体缺陷学说390

三、慢性炎症学说391

四、致突变学说（单克隆学说）392

五、平滑肌在动脉粥样硬化中的作用392

第三节 扩张型心肌病的分子生物学393

一、分子遗传学机制393

二、自身免疫机制395

三、凋亡机制396

四、分子生物学治疗397

第四节 心力衰竭的分子生物学397

一、心力衰竭的基本概念397

二、心力衰竭的经典信号传导通路398

三、心力衰竭的心肌细胞内在分子机制399

四、心力衰竭的基因治疗400

思考题402

主要参考文献402

第十五章 遗传性代谢病的分子生物学404

第一节 代谢病的概念404

第二节 代谢病的分类404

一、遗传性和获得性代谢病404

二、小分子代谢病和大分子代谢病406

第三节 遗传性代谢病的分子机制407

一、代谢物转运缺陷407

二、物质代谢中的反应通路缺陷408

三、代谢调节缺陷409

第四节 糖尿病410

一、1型糖尿病的分子机制411

二、2型糖尿病的分子机制414

三、年轻起病成年型糖尿病的分子机制416

第五节 溶酶体贮积症418

一、溶酶体贮积症分类418

二、糖原贮积症Ⅱ型的分子机制420

三、唾液酸贮积症的分子机制421

四、黏多糖病的分子机制422

思考题424

主要参考文献424