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第一篇 基因2

第一章 基因的结构与功能2

第一节 遗传的基本单位——基因2

一、基因一词的由来及其含义的演变2

二、DNA的结构特点及其性质3

第二节 基因的结构特点与分类12

一、染色体DNA12

二、线粒体DNA18

第三节 基因（符号）的命名法18

一、基因命名的基本原则18

二、人类基因的命名法19

三、其他生物基因的命名法20

第二章 基因组22

第一节 基因组及基因作图22

一、基因组与基因组学22

二、基因组存储了生物体整套的遗传信息23

三、基因作图的概念25

四、人类基因定位的基本方法28

第二节 人类基因组计划34

一、人类基因组计划的诞生及意义34

二、人类基因组计划的4张图谱36

三、人类基因组计划下一步的方向38

第三节 生物信息学及其在基因组研究中的应用40

第四节 单核苷酸多态性及其意义43

一、DNA分子标记的发展43

二、单核苷酸多态性的概念及其分析方法45

三、单核苷酸多态性（SNPs）与疾病46

第五节 基因多态性与疾病相关性研究47

一、基因多态性及其分析方法47

二、基因多态性与疾病相关性的研究49

第六节 药物基因组学51

一、药物基因组学的概念51

二、药物基因组学的诞生52

三、药物基因组学与基因多态性52

四、药物基因组学的应用53

第三章 DNA的生物合成与重组57

第一节 复制57

一、DNA复制的基本特点57

二、原核生物染色体DNA的复制61

三、真核生物染色体DNA的复制65

四、DNA复制的形式66

五、逆转录67

第二节 DNA损伤、突变和修复68

一、DNA损伤、突变的意义和类型69

二、DNA损伤、突变的引发因素70

三、DNA损伤、突变的修复71

四、DNA损伤、修复与人类疾病72

第三节 基因重组73

一、同源重组73

二、位点特异重组75

三、转座子75

四、免疫球蛋白基因重排78

第四章 原核生物基因的表达和调控83

第一节 原核生物基因的表达83

一、转录起始83

二、RNA延伸84

三、转录终止84

四、转录后加工86

五、翻译的起始87

六、肽链的延伸88

七、翻译的终止91

八、原核生物基因转录与翻译的特点91

第二节 原核基因表达的调控93

一、原核生物的顺式作用元件和转录调控蛋白93

二、转录起始调控的主要模式97

三、翻译的可调控性及调控方式102

第五章 真核生物基因的表达和调控107

第一节 真核生物基因的表达107

一、转录起始107

二、RNA延伸110

三、转录终止110

四、转录产物的加工110

五、RNA跨核膜运输115

六、翻译115

七、翻译后加工117

第二节 真核生物基因表达调控的分子机制118

一、真核生物的顺式作用元件118

二、真核生物的反式作用因子120

三、蛋白质与DNA的相互作用123

四、其他调控基因表达的因素125

第三节 真核基因表达的调控125

一、DNA和染色质结构对转录的调控126

二、转录起始调控127

三、转录后调控131

四、翻译的可调控性及调控方式134

五、翻译后加工的调控意义137

第四节 基因表达研究在医学研究中的意义138

一、对已知的单个或数个基因的表达研究138

二、基因表达谱的研究140

三、对大量基因的表达变化分析140

四、寻找在特定组织或细胞中表达的新基因142

第五节 基因表达调控研究在医学研究中的意义143

一、阐明生理或病理过程的分子机制143

二、基因治疗的基础研究145

第六章 基因与疾病149

第一节 基因变异与疾病149

一、基因结构变异与疾病149

二、基因表达异常与疾病151

三、原癌基因、抑癌基因与肿瘤152

四、外源基因的入侵与疾病153

五、线粒体DNA突变与疾病的关系154

六、动态突变相关的疾病155

第二节 基因变异导致的常见疾病156

一、遗传性疾病156

二、肿瘤159

三、心血管疾病161

四、神经系统疾病163

五、病原微生物感染导致的疾病164

第七章 基因操作170

第一节 基因工程基本技术170

一、基因工程技术的产生及其科学意义170

二、基因工程技术的基本原理和步骤172

三、基因工程用载体173

四、基因工程常用工具酶176

五、目的基因的获得和重组载体的构建178

六、重组载体的导入、鉴定和表达179

第二节 聚合酶链反应183

一、PCR技术的产生183

二、PCR技术的基本原理185

三、PCR技术的主要用途及其衍生技术185

第三节 DNA序列分析190

第四节 分子杂交和印迹技术191

一、印迹技术191

二、探针的种类和制备192

三、印迹技术的种类和用途193

第五节 基因组文库和cDNA文库194

一、基因组文库和cDNA文库技术的产生194

二、基因组文库的建立、筛选和用途195

三、cDNA文库的建立、筛选和用途195

第六节 基因重组动物模型197

一、转基因动物模型197

二、核移植技术198

三、基因敲除技术198

四、基因转移和基因敲除在医学发展中的应用198

第七节 基因操作在医学发展中的意义201

一、疾病相关基因分析201

二、制造生物活性蛋白204

第八章 基因诊断与基因治疗208

第一节 基因诊断208

一、基因诊断的概念和特点208

二、基因诊断的主要技术方法208

三、常见的基因异常及其检测212

四、疾病的基因诊断215

五、基因诊断在法医学上的应用217

第二节 基因治疗218

一、基因治疗的概念219

二、基因治疗的基本程序219

三、基因治疗的主要策略和技术方法227

四、遗传病的基因治疗229

五、肿瘤的基因治疗231

六、感染性疾病的基因治疗233

七、基因治疗临床试验的现状分析239

八、基因治疗存在的问题与展望242

第二篇 蛋白质245

第九章 蛋白质的研究历史与方法245

第一节 蛋白质研究的历史回顾245

第二节 蛋白质对象的选择和样品的获取249

一、研究对象的选择249

二、细胞的破碎249

三、去污剂处理溶解膜蛋白250

四、细胞中释放的蛋白分子的稳定251

五、细胞碎片的去除251

六、目标蛋白质的纯化252

第三节 蛋白质的检测和鉴定254

一、光谱学特性255

二、电泳检测255

三、测定纯化蛋白质的分子大小257

四、测定蛋白质的氨基酸序列259

五、用抗体探测特异蛋白质分子259

第四节 蛋白质的结构分析260

一、氨基酸序列测定260

二、蛋白质空间结构的测定261

三、蛋白质构象变化的追踪262

四、蛋白质分子的生物功能研究262

第五节 蛋白质研究的发展趋势264

一、从单个蛋白质到所有蛋白质264

二、从统计行为到单分子行为265

三、从体外活性到体内功能266

第十章 蛋白质分子的折叠、组装、细胞内定位及降解267

第一节 新生肽链需要折叠形成特定的天然构象268

一、蛋白质折叠问题268

二、从热力学角度研究蛋白质折叠269

三、从动力学角度研究蛋白质折叠269

四、生物体内的蛋白质折叠问题270

五、蛋白质折叠的质量控制系统270

六、不同蛋白质折叠过程的共性和个性271

七、膜蛋白的折叠问题271

八、蛋白质折叠的研究方法272

第二节 寡聚蛋白的亚基需要经过一个组装过程272

一、蛋白质绝大多数都以寡聚或多聚体形式存在272

二、寡聚体的组装过程是一个分子特异识别的过程273

三、存在于细胞膜上的蛋白复合体的组装问题273

第三节 蛋白质分子在细胞内的定位决定于其自身的结构274

一、定位于细胞不同部位的蛋白质分子携带有不同的结构信号274

二、真核细胞中的蛋白质定位研究进展275

三、蛋白质定位出错引起的疾病279

第四节 蛋白质分子在细胞内的降解279

一、与蛋白质降解相关的末端和内部序列280

二、细胞内蛋白质降解的途径280

第十一章 蛋白质的结构与功能283

第一节 蛋白质结构283

一、根据结构进行的蛋白质归类283

二、蛋白质的结构特征284

三、从结构信息分析蛋白质的功能285

第二节 蛋白质分子功能的实现过程289

一、蛋白质通过非共价相互作用完成生物功能289

二、非共价相互作用的物理本质290

三、蛋白质通过与其他分子（配体）的特异相互作用而完成生物学功能291

四、蛋白质分子与配体结合的亲和力291

五、蛋白质与配体亲和力的解释和预测292

六、蛋白质与配体结合的可逆性292

七、蛋白质构象的动态性变化292

八、蛋白质分子的翻译后化学修饰293

第十二章 蛋白质与医学300

第一节 血红蛋白结构与功能300

一、血红蛋白基因300

二、血红蛋白的结构与功能302

三、2，3-二磷酸甘油酸305

四、血红蛋白的新功能306

五、血红蛋白病306

六、血红蛋白变构调节的作用机制309

第二节 重要的细胞外基质蛋白310

一、胶原311

二、纤连蛋白317

第三节 细胞粘附分子319

一、整合蛋白319

二、钙粘蛋白325

三、免疫球蛋白超家族326

四、CD44327

第四节 朊病毒蛋白328

一、蛋白质错折叠疾病概况328

二、朊病毒蛋白329

第十三章 酶与生物催化剂334

第一节 酶的催化机制335

一、一般酸碱催化335

二、亲核或亲电催化335

三、邻近效应及定向排列336

四、诱导契合337

五、综合效应337

第二节 金属在酶催化中的作用340

一、金属酶和金属激活酶340

二、金属在金属酶中的作用343

三、金属酶结构与功能的关系344

第三节 别构酶347

一、别构效应与别构酶347

二、别构酶的特征348

三、别构酶活性调节的机制348

四、别构酶对代谢的调节作用350

第四节 具有“酶”催化活性的其他生物分子351

一、核酶351

二、抗体酶363

三、其他生物催化剂367

第五节 同工酶368

一、同工酶的概念368

二、同工酶的分类369

三、同工酶的生物学意义370

第三篇 细胞信号转导的分子机制375

第十四章 细胞通讯和信号分子375

第一节 细胞通讯方式375

一、细胞直接联系的细胞通讯376

二、细胞间接联系的细胞通讯377

第二节 细胞内重要信号分子378

一、蛋白激酶379

二、蛋白磷酸酶386

三、GTP结合蛋白386

四、第二信使合成及降解相关的酶389

五、信号蛋白衔接的分子基础397

第十五章 细胞受体400

第一节 受体研究的历史400

第二节 膜受体的种类及其作用方式401

一、配体依赖性离子通道受体401

二、G蛋白偶联受体402

三、单个跨膜α螺旋受体403

第三节 胞内受体409

一、胞内受体的基本结构409

二、DNA-蛋白质相互作用的结构基础409

第四节 受体作用的特点410

一、高度专一性410

二、高亲和力410

三、可饱和性411

四、可逆性411

五、产生特定的生理效应411

第五节 受体活性的调节412

一、磷酸化和去磷酸化412

二、配体-受体复合物的内化和降解412

三、膜磷脂的含量、成分和代谢412

第十六章 细胞内信号转导通路414

第一节 cAMP-蛋白激酶A通路414

一、G蛋白在cAMP-蛋白激酶A通路中的作用414

二、cAMP的合成与分解415

三、cAMP的作用机制415

四、PKA的作用416

第二节 磷脂与Ca2+-蛋白激酶通路417

一、Ca2+-磷脂依赖性蛋白激酶途径417

二、Ca2+／钙调蛋白依赖性蛋白激酶途径418

第三节 cGMP-蛋白激酶系统419

一、cGMP的合成419

二、cGMP的功能419

三、依赖cGMP的蛋白激酶420

第四节 Ras-Raf-MAPK通路420

一、Ras-Raf-MAPK通路420

二、Ras-Raf-MAPK通路的调节421

第五节 JAKs-STAT信号转导通路422

一、JAK422

二、细胞内信号分子——STAT422

三、JAK-STAT信号转导通路423

第六节 PI-3 K-Akt／PKB信号转导通路424

一、PI-3 K家族424

二、PIP3的靶位点424

三、PIP3调节的蛋白激酶425

四、Akt／PKB的下游信息流和生物学功能426

第七节 核因子κB系统426

第八节 TGF-β信号转导通路427

一、TGF-β信号转导通路的胞内底物427

二、TGF-β的信号转导通路428

第九节 胞内受体介导的信号转导通路429

第十七章 细胞信号转导异常与疾病432

第一节 细胞信号转导异常的主要类型432

第二节 G-蛋白偶联型受体异常与疾病434

一、G-蛋白偶联受体与心血管疾病的关系434

二、G-蛋白偶联受体与肿瘤的关系436

三、G-蛋白偶联受体与遗传性疾病438

四、G-蛋白偶联受体与感染性疾病438

五、G-蛋白偶联受体与药物成瘾性疾病440

第三节 单次跨膜受体异常与疾病440

一、单次跨膜受体介导的信号通路异常相关遗传病440

二、单次跨膜受体与炎症和应激反应442

第四节 NO相关疾病443

一、NO与心血管疾病444

二、NO与肺部疾患445

三、NO与神经损伤445

四、NO与胃肠道疾病的关系446

五、NO与炎症446

第十八章 细胞信号转导研究展望449

第一节 细胞信号转导的规律和特点449

一、细胞信号转导过程中信号的发生和终止449

二、细胞信号转导过程中的级联放大效应450

三、信号转导系统的通用性450

四、细胞信号转导系统的复杂性451

第二节 细胞信号转导研究的主要趋势452

一、单一分子、单一通路研究向多通路、规模化研究发展452

二、从定性研究向定量研究发展453

三、单纯生物学实验研究向计算机模拟研究的发展453

四、从体外研究向体内研究的发展454

五、从基础研究向应用研究的发展455

第四篇 细胞增殖、分化与细胞凋亡的分子机制460

第十九章 真核细胞周期调控的分子机制460

第一节 细胞周期及调控的概述460

一、细胞周期460

二、细胞周期调控的主要分子机制461

三、研究细胞周期调控的实验体系463

第二节 对卵母细胞、卵及早期胚胎的研究465

一、细胞浆转移实验与成熟促进因子465

二、细胞周期蛋白466

三、泛素和APC469

四、细胞生长抑制因子470

第三节 G1到S期的转折和DNA复制471

一、G1期细胞周期蛋白和CDKs471

二、Rb蛋白和E2F转录因子472

三、DNA复制473

第四节 G2／M转折和有丝分裂的调控474

一、有丝分裂启动的调控474

二、有丝分裂终止的调节475

第五节 细胞周期蛋白-激酶的抑制因子477

一、INK4家族的C KI477

二、CIP／KIP家族的CKIs478

三、新的CKI—14-3-3σ479

第六节 细胞周期调节的关卡479

一、G1和G2期停滞480

二、S期关卡482

三、有丝分裂纺锤体组装不完全导致细胞分裂后期停滞483

第七节 细胞周期与癌症484

一、G1／S期转折关卡和癌症484

二、Rb与E2F485

三、p53和14-3-3σ485

四、CDK和p27486

第二十章 哺乳类细胞分化的分子调控机制489

第一节 概述489

一、谱系特化和决定489

二、核的全能性和卵母细胞胞质的作用490

第二节 骨骼肌的分化调节492

一、Myo D家族生肌调节因子492

二、肌肉增强子结合因子和生肌调节因子共同实现成肌特异性494

三、肌肉增强子结合因子和生肌调节因子在成肌不同阶段的作用495

四、成肌细胞的最后分化496

五、成肌程序的维持496

六、成年肌肉中卫星细胞和多能干细胞498

第三节 神经发生的调控机制499

一、神经发生需要与bHLH成肌蛋白相似的调节蛋白499

二、神经发育潜能进行性限制需要抑制性HLH蛋白和局部细胞之间相互作用500

三、bHLH调节系统可能在其他类型细胞特化中起作用501

第四节 胚胎干细胞保持发育多能性的分子机制502

一、保持胚胎干细胞自我更新的外部信号502

二、不依赖于LIF的信号503

三、多能性的内部决定因子503

第五节 转分化和组织分化508

一、胰腺细胞向肝细胞的转分化508

二、成肌细胞向脂肪细胞的组织转化509

三、骨髓干细胞向肝细胞组织转化509

四、细胞融合产生的疑问510

第二十一章 细胞凋亡及其调控的分子机制513

第一节 细胞凋亡的特征及生物学意义513

一、细胞凋亡的基本特征513

二、细胞凋亡的生物学意义515

第二节 细胞凋亡的发生机制515

一、细胞凋亡的酶学基础516

二、细胞凋亡的诱导发生520

第三节 细胞凋亡的调控526

一、细胞自身蛋白的调控作用526

二、病毒蛋白的调控作用529

三、细胞周期与细胞凋亡调控530

第四节 检测细胞凋亡的常用技术和方法531

一、细胞形态学的评价531

二、质膜完整性的评价531

三、DNA断裂的检测方法532

第五节 细胞凋亡与疾病533

一、细胞凋亡异常与疾病发生533

二、细胞凋亡的调节与疾病治疗535

第二十二章 癌基因和抑癌基因539

第一节 癌基因539

一、病毒癌基因539

二、细胞癌基因541

第二节 抑癌基因545

一、抑癌基因的发现545

二、抑癌基因定义及举例547

三、DNA修复基因552

第三节 癌基因、抑癌基因与细胞周期及细胞凋亡553

一、癌基因、抑癌基因与细胞周期553

二、癌基因、抑癌基因与细胞凋亡554

三、癌基因、抑癌基因在肿瘤发生中的作用555

英汉索引557

汉英索引585