醫學分子生物學

書名：醫學分子生物學（供8年制及7年制臨床醫學等專業用全國高等學校教材）分子生物學是一門從分子水平研究生命現象、生命的本質、生命活動及其規律的科學。醫學分子生物學是分子生物學的一個重要分支，是從分子水平研究人體在正常和疾病狀態下生命活動及其規律的一門科學。它主要研究人體生物大分子和大分子體系的結構、功能、相互作用及其同疾病發生、發展的關係。作為一門課程，醫學分子生物學涵蓋了醫學各專業學生必須學習的分子生物學基礎知識，以及分子生物學在醫學領域中形成的專門研究領域及相關知識。這些基礎知識將為醫學各學科專業知識的學習、為將來了解各學科領域的研究進展奠定堅實的基礎。根據全國高等醫藥教材建設研究會2005年4月召開的長學制臨床醫學專業教材主編人會議的精神，我們編寫了這本《醫學分子生物學》教材。本教材適合七年制和長學制臨床醫學專業學生用，也可作為醫學各專業研究生的選用教材。分子生物學的理論與技術已在醫學領域廣泛應用。學習醫學分子生物學這門課程，既要較系統地了解分子生物學的基礎理論知識和技術理論知識，同時也要了解分子生物學在醫學領域的應用和相關研究進展。本書介紹的醫學分子生物學知識包括5個方面的內容。第2章至第10章介紹與醫學密切相關的分子生物學基本知識，主要介紹基因和基因組的基本概念和基本特點，基因組核酸的複製與損傷修復、基因表達和功能蛋白質的形成與降解、基因表達的調控、細胞間通訊與信號轉導的基本概念和基本理論，細胞增殖與凋亡的相關分子生物學機制。第11章至第13章介紹基因操作的基本知識，主要介紹基因分析、基因功能研究和基因克隆與表達的有關基本知識和研究策略，這些知識是從事醫學科學研究、掌握醫學各學科研究進展、了解分子生物學在臨床醫學中的應用所必備的基礎知識。第14章至第18章介紹疾病相關的分子生物學機制，主要介紹基因和基因組、細胞間通訊和信號轉導與人類健康和疾病之間的關係。這些關係在“緒論”中也有概括的介紹。第19章至第21章介紹分子生物學理論和技術在醫學中的應用，包括基因診斷和基因治療的基本概念與相關研究、藥物相關的分子生物學研究等內容。最後兩章介紹分子生物學的新興研究領域、生物信息學在基因和蛋白質研究中的應用。這都是近年迅速發展的科學研究領域，內容極其豐富，但由於篇幅有限，在本教材中只安排了兩章，對這些內容進行概括的介紹，如果對其有興趣，可在今後進行相關研究時繼續獲取相關的豐富知識。醫學分子生物學內容十分豐富，由於篇幅所限，本教材中並未涵蓋醫學分子生物學的全部內容。人民衛生出版社出版的五年制臨床醫學專業規劃教材《醫學分子生物學》和研究生規劃教材《醫學分子生物學》是本教材的姊妹篇，這三本教材所包含的醫學分子生物學內容各有側重，有興趣較全面地了解和掌握醫學分子生物學的本科生、研究生、臨床醫師和從事有關研究的醫學各學科領域的科研人員，可以這三本教材互為參考，綜合閱讀，相信對較全面地掌握醫學分子生物學理論知識一定有所幫助。

第一章　緒論

第一節　分子生物學是從分子水平探討生命活動的本質

第二節　醫學分子生物學主要是在分子生物學水平進行疾病相關研究

第二章　基因

第一節　基因是遺傳的基本單位

第二節　遺傳信息按照中心法則有序傳遞

第三節　基因（符號）的命名法）

第三章　基因組

第一節　基因組是一套完整單倍體的遺傳物質的總和

第二節　不同病毒基因組的核酸具有不同特點

第三節　原核生物基因組比較簡單

第四節　真核生物基因組更加複雜

第五節　基因組變異具有重要的生理和病理意義

第六節　基因組學是20世紀末發展起來的一門科學

第四章　基因組核酸的複製

第一節　各種基因組核酸的複製具有共同機制和不同特點

第二節　原核生物基因組DNA可以不同的模式複製

第三節　真核生物基因組DNA的複製具有原核生物基因組DNA複製不同的特點

第四節　不同病毒的基因組核酸以不同模式進行複製

第五章　DNA損傷與修復

第一節　多種因素可引起DNA損傷並具有各自的機制

第二節　DNA損傷修復機制是遺傳保守性的重要保障

第三節　生物標記物可作為DNA損傷和修復的參考標誌

第四節　DNA損傷和修復具有重要的生物學意義

第六章　基因的表達

第一節　原核生物基因的轉錄和翻譯是偶聯進行的基因表達過程

第二節　真核生物基因的表達

第七章　翻譯后功能蛋白質的形成和降解

第一節　新生肽鏈經摺疊形成特定空間構象

第二節　寡聚蛋白需要一個組裝過程

第三節　蛋白質翻譯后需進行不同形式的共價修飾

第四節　翻譯后蛋白質通過靶向運輸到特定部位才能發揮特定的生物學功能

第五節　蛋白質分子在細胞內由蛋白酶體降解

第八章　基因表達的調控

第一節　原核生物基因表達的調控主要在轉錄和翻譯兩個水平

第二節　真核生物基因表達的調控是多級調控

第三節　基因表達的“統一理論”

第九章　細胞間通訊與信號轉導

第一節　細胞通訊

第二節　細胞信號轉導機制概述

第三節　脂溶性化學信號的受體是位於細胞核內的轉錄因子

第十章　細胞增生和凋亡的分子機制

第十一章　基因分析的基本策略

第十二章　基因功能分析的基本策略

第十三章　基因工程與基因體外表達

第十四章　基因結構和表達變化與疾病的關係

第十五章　可遺傳的基因組變異與人類疾病易感生

第十六章　感染性疾病相關基因

第十七章　信號轉導異常與細胞增生和凋亡相關疾病

第十八章　細胞間通訊與T細胞應答調控

第十九章　在基因水平診斷疾病

第二十章　基因治療研究

第二十一章　藥物相關的分子生物學研究

第二十二章　分子生物學的新興研究領域

第二十三章　生物信息學在基因和蛋白質研究中的應用

全書共有十六章，第一章簡要介紹了分子生物學的研究對象、發展歷史以及與醫學的關係；第二章至第六章為分子生物學基本理論和基礎知識部分；第七章至第十一章介紹分子生物學研究技術、原理及其應用；第十二章至第十六章討論疾病產生的分子基礎和分子生物學在醫學領域中的應用。本書不僅可以作為相關專業本科生、研究生的教材，也可作為醫學、生命科學領域從事教學、科研的教師以及醫務工作者的參考用書。

前言

第一章 緒論

第一節 分子生物學的研究對象

第二節 分子生物學發展簡史

第三節 分子生物學與相關學科的關係

第四節 分子生物學與醫學未來

第二章 基因與基因組

第一節 基因

第二節 基因組

第三章 遺傳信息的複製與表達

第一節 中心法則

第二節 DNA的生物合成（複製）

第三節 RNA的生物合成（轉錄）

第四節 蛋白質的生物合成

第四章 蛋白質的加工、運輸與降解

第一節 新生肽鏈的摺疊

第二節 蛋白質亞基的聚合與組裝

第三節 蛋白質翻譯后的修飾

第四節 蛋白質的運輸和定位

第五節 細胞內蛋白質的降解

第五章 基因表達的調控

第一節 原核生物基因表達的調控

第二節 真核生物基因表達的調控

第三節 基因表達的調控網路與協同控制

第六章 DNA損傷與修復

第一節 DNA損傷的原因及後果

第二節 DNA修復

第七章 基因結構與表達分析的基本策略

第一節 DNA序列分析

第二節 核酸分子雜交

第三節 聚合酶鏈反應

第四節 基因晶元和微陣列技術

第五節 Western免疫印跡技術

第六節 基因結構與表達分析的其他技術

第八章 基因工程與體外表達

第九章 蛋白質組學的研究方法和進展

第十章 基因轉移技術和基因打靶技術

第十一章 疾病產生的分子基礎

第十二章 基因診斷

第十三章 基因治療原理與研究進展

第十四章 免疫分子生物學

第十五章 腫瘤分子生物學

21世紀是“生命科學世紀”，分子生物學是生命科學的帶頭學科。本書從分子生物學基本原理、分子生物學實驗技術以及分子生物學在醫學中的應用三個部分對現代分子生物學進行了論述。作者根據醫學院校的培養目標，自始至終堅持理論聯繫實際的原則，突出了本書基礎理論與臨床實踐相結合的特點。

本書為醫學院校各專業本科生、研究生的分子生物學教材，也可作為臨床醫師再教育的教材。

第一章 染色體和基因

第一節 基因的概念

一、基因的生物學定義

二、基因的分子生物學定義

三、細胞基因組

第二節 原核生物與真核生物

一、生物種類

二、原核細胞和真核細胞內核酸含量、種類和功能的差異

第三節 病毒基因組

第四節 細菌基因組

一、細菌染色體基因組的結構特點

二、大腸桿菌

三、質粒

第五節 真核生物基因及特點

一、真核生物基因組的一般特點

二、真核生物基因組的C值矛盾

三、真核生物DNA序列的類型

四、多基因家族

五、DNA指紋技術

第六節 染色質的結構

一、染色質的主要成分

二、核小體是染色質的基本結構單位

第七節 染色體形態、功能研究中所用術語與新技術簡介

小結

第二章 細胞周期和細胞凋亡

第一節 細胞周期

一、細胞周期

二、細胞周期的控制點

第二節 細胞周期的調控

一、細胞因子與相應的受體

二、周期素與周期素依賴性激酶對細胞周期的調控

三、參與細胞周期調控的原癌基因及抑癌基因

四、cAMP與cGMP在細胞周期中的變化

第三節 細胞凋亡

一、細胞凋亡

二、細胞凋亡的基因調控

小結

第三章 重組DNA技術概述

第一節 分子生物學簡史及重組DNA技術的誕生

一、重組DNA技術誕生的理論基礎

二、關鍵性實驗技術問世為重組DNA技術奠基

第二節 重組DNA技術的定義及步驟

一、重組DNA技術定義

二、重組DNA技術的重大意義

三、重組DNA技術的基本步驟

第三節 重要的工具酶

一、限制性核酸內切酶

二、DNA聚合酶

三、DNA連接酶

四、T4多核苷酸激酶

五、鹼性磷酸酶

小結

第四章 獲得目的基因

第一節 獲得目的基因的原理方法

一、構建cDNA文庫篩選目的基因

二、構建真核細胞基因組文庫篩選目的基因

三、人工合成目的基因DNA片段

四、聚合酶鏈反應合成DNA

五、其他方法

第二節 獲得目的基因方法的選擇原則

一、根據獲得目的基因的目的選擇方法

二、根據目的基因本身特點選擇方法

三、根據實驗室設備條件選擇方法

第三節 目的基因序列測定

一、目的基因序列測定的意義

二、目的基因測序方法

三、長鏈DNA測序的策略

小結

第五章 重組體的構成、導入和篩選

第一節 基因克隆的載體

一、質粒載體

二、噬菌體載體

第二節 目的基因與載體的連接

一、連接的策略

二、連接反應的建立

第三節 重組子導入受體菌

一、氯化鈣法

二、電穿孔法

第四節 重組子的篩選與鑒定

一、插入片段長度鑒定

二、插入片段方向性鑒定

小結

第六章 重組體在宿主細胞中表達與調控

第一節 基因表達概述

一、基因表達的概念

二、基因表達的基本條件

第二節 重組體在原核細胞中的表達

一、原核生物基因表達的特點

二、外源基因在原核細胞中表達的重要調控元件

三、原核細胞表達載體簡介

四、對外源目的基因的要求

第三節 重組體在真核細胞中表達的策略

一、哺乳動物細胞表達的優點及載體種類

二、真核細胞表達元件

三、哺乳動物基因轉移的遺傳選擇性標記

四、表位標記

五、基因表達產物的檢測——Western印跡法

第四節 表達產物的分離與純化

一、包涵體中重組蛋白質的分離與純化

二、蛋白質純化技術

小結

第七章 核酸的雜交

第一節 核酸雜交的基本原理

一、核酸變性

二、核酸的復性

三、核酸雜交概念

第二節 核酸探針

一、探針的概念

二、探針種類和選擇

三、探針標記原理

第三節 核酸分子雜交技術

一、液相分子雜交

二、固相分子雜交

小結

第八章 聚合酶鏈式反應

第一節 PCR基本原理和影響因素

一、基本原理

二、參與PCR反應體系的因素及其作用

第二節 常用的幾種PCR反應

一、反轉錄PCR

二、定量PCR

三、鹼基替代PCR

四、彩色PCR

五、重組PCR

六、不對稱PCR

七、膜結合PCR

八、固著PCR

九、原位PCR

十、反向PCR

第三節 PCR在分子生物學中的應用

一、用PCR製備cDNA文庫與篩選

二、PCR直接測序法

三、PCR用於染色體區帶特異片段克隆

四、檢測突變鹼基

五、用簡併引物法擴增未知序列

六、用PCR標記DNA探針

七、PCR與新基因的尋找

第四節 PCR在臨床醫學中的應用

一、病原體檢查

二、遺傳病的基因診斷

三、腫瘤的診斷、轉移確定

四、PCR用於組織器官移植的配型選擇

小結

第九章 分子免疫學

第一節 免疫球蛋白

一、免疫球蛋白分子基本結構

二、免疫球蛋白基因的染色體定位

三、免疫球蛋白基因結構的重排

四、抗體多樣性的形成

第二節 T細胞抗原受體

一、T細胞抗原受體結構

二、T細胞抗原受體基因結構和重排

第三節 主要組織相容性複合體

一、MHC分子結構

二、MHC基因結構

三、MHC基因的生物學功能

四、MHC分子參與對抗原的處理和識別

第四節 細胞因子

一、細胞因子的共同特徵

二、細胞因子的功能

三、細胞因子及其受體結構特點

四、細胞因子基因

小結

第十章 神經營養因子

第一節 神經營養因子總論

一、神經營養因子的種類

二、細胞因子的功能特點

第二節 神經生長因子各論

一、神經營養因子

二、白細胞介素6

第三節 神經營養因子與疾病

一、細胞因子與神經再生

二、神經營養因子與受體

三、老年性痴獃

小結

第十一章 癌基因和腫瘤抑制基因

第一節 腫瘤細胞的特徵

一、腫瘤是一種基因的疾病

二、腫瘤細胞在體外培養中的特徵

第二節 腫瘤病毒和癌基因

一、DNA腫瘤病毒和癌基因

二、反轉錄病毒和癌基因

第三節 腫瘤抑制基因

一、腫瘤抑制基因存在的證據

二、RB基因——控制細胞周期的腫瘤抑制基因

三、p53基因——“基因組的保護神”

第四節 腫瘤形成的多步驟學說

一、多步驟學說的實驗證據

二、人類直腸癌和多步驟致癌說

小結

第十二章 基因診斷和基因治療

第一節 基因診斷

一、基因診斷的定義、原理

二、基因診斷的途徑

三、基因診斷的技術和方法

四、分子探針

五、基因診斷在感染性疾病、遺傳病和腫瘤中的應用

第二節 基因治療的基本概念和策略

一、基因治療的概念

二、基因治療的策略

第三節 基因治療的條件

一、目的基因的獲得

二、靶細胞的選擇

三、基因轉移的方法

小結

第十三章 DNA重組技術在醫學和製藥工業中的應用

第一節 DNA重組技術的應用

一、重組蛋白質的表達系統

二、利用細菌作為表達系統

三、利用酵母細胞作為表達系統

四、利用哺乳動物細胞作為表達系統

第二節 蛋白質工程

一、抗體工程

二、蛋白質工程的其他應用

三、噬菌體展示法

第三節 轉基因動物和“動物藥廠”

一、轉基因動物

二、“動物藥廠”

三、抗感染動物

第四節 動物克隆

小結