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第一章 基因组学1

第一节 概述1

一、基因组学基本概念1

二、人类基因组计划3

第二节 研究策略及基本原理5

一、遗传或连锁图谱5

二、物理或分子图谱7

三、基因组测序9

四、基因芯片技术17

五、基因克隆策略19

第三节 相关实验技术及应用举例21

一、RFLP作图操作举例21

二、放射性杂交文库构建22

三、全自动荧光标记法测序22

四、基因组测序举例23

五、基因芯片的操作举例24

第二章 基因克隆及表达技术27

第一节 概述27

第二节 基于细胞的DNA分子克隆28

一、基于细胞的DNA克隆的原理和方法28

二、DNA文库33

三、克隆载体系统35

第三节 克隆基因的表达40

一、表达型克隆的原理和基本条件41

二、克隆基因在原核细胞中的表达45

三、克隆基因在真核细胞中的表达47

四、克隆基因表达产物的检测55

第三章 真核细胞基因转录起始调控研究57

第一节 概述57

一、顺式作用元件57

二、反式作用因子58

第二节 真核基因转录起始调控的研究策略59

一、启动子的分析60

二、转录因子的分析63

第三节 真核基因转录起始调控的相关技术原理69

一、启动子序列的克隆69

二、启动子及转录因子的鉴定73

第四节 应用与实例79

第四章 非编码小RNA85

第一节 非编码小RNA概述85

一、RNAi概述85

二、microRNA概述87

三、miRNA和siRNA的比较89

第二节 非编码小RNA的研究策略90

一、RNAi的研究策略90

二、miRNA的研究策略92

三、总结94

第三节 非编码小RNA应用领域及其技术原理94

一、RNAi技术的应用及其原理94

二、miRNA的作用及其原理95

第五章 蛋白质组学101

第一节 概述101

一、蛋白质组学的概念及其发展史101

二、蛋白质组学的特点102

三、蛋白质组学的研究方法和发展趋势103

第二节 研究策略103

一、定量蛋白质组学104

二、蛋白质组翻译后修饰研究策略110

三、蛋白质的相互作用研究策略117

四、亚蛋白质组学研究策略122

第三节 技术原理123

一、蛋白质样品制备技术123

二、蛋白质样品分离技术127

三、蛋白质样品鉴定技术——质谱技术129

四、蛋白质组生物信息学131

第六章 生物大分子结构研究技术135

第一节 概述135

第二节 研究策略、技术原理和应用136

一、X射线晶体衍射分析136

二、核磁共振技术139

三、电镜及电镜图像的三维重构142

四、生物大分子的三维结构数据库及三维结构预测、模拟和分析144

第三节 应用举例150

第七章 细胞成像154

第一节 概述154

第二节 荧光团156

一、有机染料分子156

二、荧光蛋白157

三、量子点161

第三节 荧光显微镜162

一、激光共聚焦扫描显微镜162

二、广场落射式荧光显微镜162

三、全内反射性荧光显微镜162

四、双光子或多光子激光扫描显微镜163

五、多光谱激光扫描显微镜163

第四节 荧光显微术164

一、荧光蛋白生物探测器164

二、用光漂白技术来研究活细胞内蛋白质的运动和分子动力学：FRAP、 iFRAP和FLIP165

三、荧光共振能量转移168

四、荧光寿命成像显微术170

五、荧光相关光谱171

六、双分子荧光互补和绿色荧光蛋白的环形重排173

七、可被光激活的笼锁蛋白及发色团协助的激光失活的应用174

八、荧光颗粒显微术175

第五节 单分子检测技术176

一、单分子成像技术177

二、单分子纳米操作技术179

三、单分子成像与纳米操作技术的结合180

第八章 组织细胞电生理学技术182

第一节 电生理技术概述182

一、发展概况182

二、电生理测量技术182

第二节 细胞外记录技术184

一、细胞外记录——根据胞外电位推断神经元活动的电生理记录184

二、心电图185

三、脑电图189

第三节 细胞内记录技术191

一、细胞内记录的设计191

二、脑切片上的细胞内记录192

第四节 膜片钳记录193

一、膜片钳技术设计193

二、离子通道的几种记录模式194

三、膜片钳技术的基本操作步骤196

四、研究应用与举例198

第五节RT-PCR和膜片钳技术198

一、基本原理198

二、应用和举例199

第六节 膜片钳和钙成像技术200

一、基本原理200

二、设备和实验步骤200

三、测定的准备工作202

四、测定的实际操作203

五、应用与举例204

第七节 脑片的胞体、树突和轴突上的膜片钳记录204

一、树突或轴突记录的确认204

二、树突记录的实例205

三、讨论和结论206

第八节 爪蟾卵母细胞膜片钳记录技术206

一、基本原理206

二、实验基本操作207

第九章 细胞内信号转导的研究209

第一节 细胞信号转导的基本原理209

一、胞外信号分子与特异性受体结合209

二、胞外信号可经过长程或短程起作用210

三、每个细胞应答特定的细胞外信号分子210

四、相同信号分子能诱导不同靶细胞的不同反应211

五、一氧化氮能直接进入靶细胞结合细胞内酶211

六、主要的三类细胞表面受体212

七、细胞内信号蛋白起一系列分子开关的作用212

第二节 信号转导研究相关策略及技术213

一、蛋白质磷酸化213

二、蛋白质相互作用215

第三节 信号通路举例218

一、MAP kinase信号通路218

二、NF-κB信号通路222

第十章 动物基因修饰技术228

第一节 概述228

第二节 研究策略及相关技术原理228

一、非定向动物基因修饰技术229

二、定向动物基因修饰技术231

三、相关资料库及互联网资源234

第十一章 肿瘤生物标志物的筛选策略236

第一节 肿瘤生物标志物的基本概念236

第二节 肿瘤生物标志物的筛选策略236

一、差异表达基因（mRNA）的筛选236

二、差异表达蛋白的筛选239

三、蛋白质指纹图谱技术242

四、生物信息学243

第三节 肿瘤生物标志物的验证243

一、mRNA水平验证244

二、蛋白质水平验证245

第四节 肿瘤标志物的临床评价246

第十二章 分子药物靶点的研究248

第一节 概述248

一、分子药物靶点的概念248

二、分子药物靶点的研究内容248

三、分子药物靶点的研究策略249

第二节 分子药物靶点的研究技术原理250

一、基因组学250

二、蛋白质组学254

三、遗传联合255

四、正向遗传学255

五、反向遗传学255

第三节 分子靶点的确认257

第十三章 干细胞实验研究259

第一节 概述259

一、干细胞分类259

二、干细胞研究历史261

第二节 干细胞研究策略261

一、干细胞研究材料的获取261

二、干细胞生物学263

三、干细胞的应用前景266

第三节 干细胞研究的相关技术原理268

一、胚胎干细胞体外培养技术268

二、成体干细胞的分离纯化技术271

三、干细胞的鉴定技术273

四、干细胞体外分化技术277

五、干细胞低温保存与复苏280

第十四章 网络生物信息数据库及相关软件的应用286

第一节 概述286

第二节 常用的数据库介绍286

一、数据库存储格式286

二、核酸数据库290

三、蛋白质数据库290

四、数据库检索方法292

第三节 数据库及软件的应用举例297

一、用GenScan来预测内含子、外显子及氨基酸序列298

二、用ScanProsite来分析编码的氨基酸的motif300

三、用BLAST来搜索序列相似蛋白质300

四、用COGnitor来分析直系同源物300

五、用MultAlin来进行多序列比对301

六、搜索CDD数据库，找到预测蛋白的保守区域并显示此结构域的空间结构301

七、小结301

第四节 常用生物信息数据库及软件302

一、生物信息数据库302

二、常用软件和网上服务307

名词索引310