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目录1

1　核酸的结构与功能1

1.1　核酸的化学组成1

1.1.1　碱基1

1.1.2　戊糖1

1.1.3　核苷3

1.1.4　核苷酸3

1.1.5　核酸4

1.2　DNA的结构与功能5

1.2.1　DNA的结构5

1.2.2　DNA的理化性质13

1.3　RNA的结构与功能15

1.3.1　RNA的一般结构特征15

1.3.2　RNA的种类15

1.3.3　RNA的剪接与核酶18

2　基因和基因组的结构与功能23

2.1　基因和基因组的概念23

2.1.1　基因的生物学概念23

2.1.2　基因的现代概念24

2.1.3　基因组的概念24

2.2　原核生物基因组的特点24

2.2.1　病毒基因组25

2.2.2　细菌基因组26

2.3　真核生物基因组的特点27

2.3.1　重复序列27

2.3.2　多基因家族30

2.3.3　超基因家族31

2.3.4　单一序列（单拷贝序列）31

2.3.5　断裂基因（不连续基因）31

2.3.6　移动基因（转座子和转位子）31

2.4.1　HGP的提出和意义33

2.4.2　HGP的研究目标和内容33

2.4　人类基因组的研究计划33

2.4.3　HGP已取得的成果34

2.4.4　人类疾病相关基因的鉴定35

3　基因表达的调控37

3.1　概述37

3.2　原核生物基因表达的调控37

3.2.1　原核生物基因表达的特点37

3.2.2　原核生物基因表达的调控38

3.3　真核生物基因表达的调控46

3.3.1　真核生物基因表达的特点46

3.3.2　真核生物基因表达的调控46

4　分子克隆54

4.1.1　限制性内切酶55

4.1　分子克隆中常用的工具酶55

4.1.2　T4DNA连接酶56

4.1.3　Klenow片段56

4.1.4　（小）牛小肠碱性磷酸酶57

4.1.5　逆转录酶57

4.2　分子克隆中常用的载体57

4.2.1　质粒载体57

4.2.2　噬菌体载体58

4.2.3　病毒载体60

4.3.1　粘性末端连接法61

4.3.2　平头末端连接法61

4.2.4　YAC载体61

4.3　体外连接（目的基因与载体体外重组）61

4.3.3　人工接头连接（加连接子）62

4.3.4　加适配子62

4.4　重组体导入受体细胞63

4.4.1　转化与转染63

4.4.2　感受态细胞的转化与转染方法63

4.5　阳性克隆的筛选与鉴定63

4.5.1　遗传表型改变筛选法63

4.5.5　核酸序列测定64

4.5.4　免疫学检测64

4.5.2　电泳筛选法64

4.5.3　核酸分子杂交法64

4.6　目的基因的分离与合成65

4.6.1　限制性核酸内切酶直接分离获得65

4.6.2　从基因组文库中筛选65

4.6.3　逆转录制备cDNA或从cDNA文库中筛选65

4.6.4　人工合成基因65

4.6.5　PCR扩增目的基因65

5.1.2　构建原核表达载体的重要元件66

5.1.1　原核生物基因表达的特点66

5.1　外源基因在原核细胞中的表达66

5　克隆基因的表达66

5.1.3　有功能的启动子的分离67

5.1.4　常见的可调控的强启动子67

5.1.5　原核表达载体类型69

5.1.6　用于原核表达的外源基因的获得71

5.2　外源基因在真核细胞中的表达72

5.2.1　酵母表达系统72

5.2.2　哺乳动物细胞表达系统74

5.3　表达产物的检测77

6.1.1　变性78

6.1　核酸分子杂交的基本原理78

6　核酸分子杂交78

6.1.2　复性79

6.1.3　杂交79

6.1.4　预杂交81

6.2　核酸探针81

6.2.1　核酸探针的类型81

6.2.2　放射性标记核酸探针83

6.2.3　非放射性标记核酸探针86

6.3.1　膜上印迹杂交88

6.3　核酸分子杂交技术88

6.3.2　核酸原位杂交93

6.3.3　液相杂交技术93

7　聚合酶链反应95

7.1　PCR原理与特点95

7.1.1　PCR的基本原理95

7.1.2　PCR技术的特点96

7.1.3　常规的PCR操作97

7.2　PCR条件的优化98

7.2.1　模板核酸98

7.2.2　引物98

7.2.3　耐热DNA聚合酶99

7.2.4　脱氧核苷三磷酸100

7.2.5　缓冲液100

7.2.6　Mg2+100

7.2.7　PCR循环数101

7.2.8　其它因素101

7.2.9　PCR易发生的问题及解决方法102

7.3　PCR技术的发展102

7.3.1　逆转录PCR102

7.3.2　锚定PCR102

7.3.5　差异显示RT-PCR103

7.3.4　随机引物PCR103

7.3.3　反向PCR103

7.3.6　单链构象多态性PCR104

7.3.7　俘获PCR105

7.4　PCR技术在医学上的应用105

7.4.1　PCR技术在法医学上的应用105

7.4.2　遗传病相关基因的检测106

7.4.3　致病病毒的检测107

7.4.4　肿瘤的诊断和研究109

7.4.5　感染性疾病病原体的诊断和研究109

8.2　基因诊断的策略和基本技术111

8.2.1　基因诊断的主要策略111

8.1　基因诊断概况111

8　基因诊断111

8.2.2　基因诊断的基本技术114

8.3　基因诊断的应用115

8.3.1　基因诊断在恶性肿瘤中的应用115

8.3.2　基因诊断在感染性疾病中的应用116

8.3.3　基因诊断在遗传性出血性疾病中的应用117

8.3.4　产前基因诊断117

8.4　基因芯片的杂交扫描技术及其将来在疾病诊断中的应用前景118

9.2　转基因技术在生物医学中的应用和发展119

9.1　基因转移技术119

9　基因转移技术的生物医学应用——转基因动物、生物克隆和基因治疗119

9.3　转基因动物及转基因动物生物反应器120

9.3.1　经典的转基因动物技术路线120

9.3.2　转基因动物的用途121

9.3.3　生物克隆技术与转基因动物技术122

9.3.4　转基因动物技术路线中的转基因靶细胞——胚胎干细胞123

9.4　基因敲除技术和基因敲除小鼠模型123

9.5　基因治疗的概念、条件和方法124

9.5.1　基因治疗的概念和条件124

9.5.2　基因治疗的靶细胞和转基因的方法125

9.6.2　对恶性肿瘤的基因治疗126

9.6.1　对单基因遗传病的基因治疗126

9.6　当前基因治疗的主要策略126

9.6.3　基因治疗的现存问题和展望128

10　糖复合物的结构和功能129

10.1　糖蛋白129

10.1.1　糖蛋白的结构129

10.1.2　糖蛋白中糖部分的代谢132

10.1.3　糖蛋白的降解136

10.2　蛋白聚糖136

10.2.1　蛋白聚糖的分子组成和分类136

10.2.2　蛋白聚糖的代谢和病理学139

10.3.1　鞘糖脂的化学组成、结构、分类和命名141

10.3　糖脂141

10.3.2　糖脂的代谢144

10.3.3　糖脂的生物学功能147

10.3.4　糖脂与疾病的关系152

11　细胞信息传递和受体分子生物学156

11.1　细胞信息传递概述156

11.2　受体的结构与功能157

11.2.1　离子通道型受体157

11.2.2　G蛋白偶联受体158

11.2.3　酶蛋白偶联受体161

11.2.4　细胞内受体——甾体激素受体超级家族163

11.3.1　cAMP信息传递系统165

11.3　主要跨膜信息传递系统165

11.3.2　Ca2+信息传递系统166

11.3.3　肌醇磷脂信息传递系统168

11.3.4　cGMP信息传递系统171

11.3.5　与酶偶联受体的信息传递系统171

12　细胞分裂、细胞周期和调控细胞周期进程的分子机制174

12.1　细胞分裂174

12.2　细胞周期174

12.3　细胞周期的调控175

12.3.1　周期素和周期素依赖性激酶175

12.3.2　酵母细胞周期的调控175

12.4　细胞周期检查站及其功能176

12.3.3　哺乳动物细胞周期的调控机制176

12.5　周期素依赖性激酶抑制物177

12.5.1　p21177

12.5.2　p27178

12.5.3　p16178

12.6　Cdk调控细胞周期进程的作用蛋白质底物：Rb蛋白和E2F179

12.7　细胞周期的调控异常和恶性肿瘤180

13　细胞凋亡182

13.1　概述182

13.2.1　形态学变化183

13.2　细胞凋亡的特征183

13.2.2　细胞凋亡的生化过程184

13.3　与细胞凋亡有关的因素和基因调控186

13.3.1　导致细胞凋亡的常见因素186

13.3.2　与凋亡有关的基因调控186

13.4　细胞凋亡检测中常用的方法190

13.4.1　电镜及光镜下形态学观察190

13.4.2　细胞DNA提取物的DNA ladder电泳实验190

13.4.3　细胞核小体相关DNA片段的检测190

13.4.5　凋亡细胞表面磷脂酰丝氨酸的测定192

13.4.4　凋亡细胞DNA断裂点的原位标记实验192

13.4.6　PARP活性检测实验193

13.4.7　染料排斥实验193

13.4.8　有关基因的表达测定194

14　恶性肿瘤发生的分子机制195

14.1　分子肿瘤学概述195

14.1.1　恶性肿瘤细胞的生物学特性195

14.1.2　恶性肿瘤是一种分子病195

14.2　逆转录病毒和癌基因196

14.2.1　逆转录病毒的生活史和病毒癌基因V-onc的发现196

14.2.3　原癌基因被异常激活的机制与肿瘤发生的相关性197

14.2.2　原癌基因c-onc及其与病毒癌基因V-onc的关系197

14.2.4　原癌基因的分类199

14.3　抑癌基因及抑癌基因的致癌机制200

14.3.1　抑癌基因及其与肿瘤发生的相关性200

14.3.2　几种抑癌基因简介201

14.3.3　恶性肿瘤中抑癌基因改变的分子流行病学203

14.4　其它肿瘤恶性表型相关基因204

14.5　恶性肿瘤发生的分子机制为普查、预防和诊治提供理论依据205

15.2　造血生长因子及其受体的基本特征206

15　造血生长因子和受体的基因结构与功能206

15.1　概述206

15.2.1　IL-1207

15.2.2　IL-2208

15.2.3　IL-3208

15.2.4　IL-4208

15.2.5　IL-5208

15.2.10　IL-10209

15.2.9　IL-9209

15.2.11　IL-11209

15.2.8　IL-8209

15.2.7　IL-7209

15.2.6　IL-6209

15.2.12　IL-12210

15.2.13　IL-13210

15.2.14　G-CSF210

15.2.15　GM-CSF210

15.2.16　M-CSF210

15.2.17　SCF211

15.2.18　TNF211

15.2.19　INF211

15.3.1　跨膜受体的结构及功能区段212

15.3　跨膜受体的结构、信号传导与病理异常212

15.3.2　跨膜受体介导的信号传导途径213

15.3.3　受体基因结构异常的病理意义215

15.4　可溶性受体215

15.4.1　可溶性受体生物学作用的模式215

15.4.2　可溶性受体异常与临床的关联217

16　放射线的分子生物学效应218

16.1 DNA分子的化学结构218

16.2　DNA结构的辐射损伤类型及其产生机制218

16.2.1　碱基的损伤218

16.2.2　糖基的破坏219

16.2.3　DNA链的断裂219

16.2.4　DNA链的交联220

16.2.6　DNA损伤的非随机性221

16.2.5　DNA二级、三级结构的变化221

16.3 DNA辐射损伤的修复及其机制222

16.3.1　回复修复222

16.3.2　切除修复223

16.3.3　重组修复223

16.3.4　SOS修复224

16.3.5　错配修复和适应性修复225

16.4.1　辐射诱发基因突变的概念226

16.4.2　辐射诱发基因突变的基本类型226

16.4　辐射诱发的基因突变226

16.3.6　基因组内DNA修复的不均一性226

16.4.3　辐射诱发基因突变的检测227

16.4.4　辐射诱发基因突变效应的特征227

16.4.5　用于评估辐射损伤的分子标志229

16.4.6　与辐射致突变相关的若干问题230

17　抗体和TCR受体的分子生物学基础及其意义233

17.1　抗体（Ig）多样性的遗传基础233

17.2　免疫球蛋白基因的基本结构233

17.2.1　Ig基因的染色体定位233

17.2.2　Ig轻链基因的结构234

17.2.3　Ig重链基因的结构234

17.3.1　可变区基因的重排235

17.3　免疫球蛋白基因的重排235

17.3.3　重链的类型转换236

17.3.2　重链V-D-J与CH的连接236

17.4　抗体（免疫球蛋白）多样性在医学上的应用和意义237

17.5　TCR受体库的偏移和选择性取用238

17.5.1　TCR结构238

17.5.2　TCR基因的结构及其重排239

17.5.3　TCR受体库的构建240

17.5.4　TCR受体库的偏移和选择性取用的临床意义241

18.2　应用分子生物学实验技术解决的生物医学领域内的主要问题243

18.2.1　人类基因型与表型之间的关系243

18.1　概述243

18　分子生物学实验技术在生物医学研究中的应用路线和策略243

18.2.2　表型导向法和基因导向法244

18.3　检测细胞基因组或克隆载体中基因片段的存在及其结构改变245

18.3.1　RFLP245

18.3.2　PCR-SSCP和pCR-DGGE246

18.4　检测基因在特定组织环境中的时空表达和表达调控机制246

18.4.1　Northern印迹转移杂交和RNA保护检测246

18.4.2　RT-PCR247

18.5　从细胞获得新表型时发生的基因改变，寻找未知的表型相关基因248

18.5.1　差减杂交cDNA文库的构建和筛选248

18.4.3　Western印迹转移248

18.5.2　差异显示PCR（DD-PCR）249

18.5.3　代表性差异分析（RDA）249

18.6　探讨蛋白质分子与特定基因的关系和相互作用250

18.6.1　DNA迁移延迟实验250

18.6.2　DNA甲基化干扰实验251

18.6.3　DNase Ⅰ保护的DNA足迹实验251

18.7　分子生物学中常用的实验技术252

18.7.1　放射性同位素252

18.7.2　离心252

18.7.3　电泳253

18.7.4　层析254

18.7.5　研究核酸常用的几种方法255

19　现代生物工程技术的应用和产业化257

19.1　概述257

19.2　基因工程药物的研究与开发258

19.2.1　获得基因258

19.2.2　基因载体的制备259

19.2.3　基因表达系统260

19.2.4　基因工程产品的纯化263

19.2.5　基因工程药物的质量控制263

19.3.1　基因工程生物制品研究、开发、生产过程264

19.3　基因工程药物研究开发的程序和要求264

19.2.6　基因工程药物质量控制要点264

19.3.2　实验阶段的考虑要点265

19.3.3　小量试制阶段需要解决的问题265

19.3.4　中间试制的基本要求265

19.3.5　基因工程生物制品的一致性和稳定性265

19.3.6　优先研究开发重点产品的考虑要点265

19.3.7　加速我国基因工程生物制品工业化生产需要解决的问题266

19.3.8　生物制品的范围266

19.3.9　我国对生物制品规定的范围266

19.3.10　我国基因工程生物制品开发现状与展望266

19.4.1　基因工程疫苗研究和开发的原则267

19.4.2　基因工程疫苗研究和开发的途径267

19.3.11　加速新生物制品的审评267

19.4　基因工程疫苗的研究与开发267

19.4.3　基因工程疫苗研究和开发的种类268

19.4.4　基因工程疫苗研究开发的现存问题和研究趋向269

19.5　基因工程抗体的研究和开发270

19.5.1　基因工程抗体的由来和产生270

19.5.2　基因工程抗体的种类271

参考文献274

附录一　分子生物学实验试剂与仪器国内外主要供应公司276

附录二　生物医学有关常用服务器网址280