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绪论 分子生物学研究体系1

第一节 什么是分子生物学1

第二节 分子生物学的逻辑1

第三节 分子生物学的研究成果及当代活跃前沿2

第四节 分子生物学研究体系介绍4

上篇 生物化学理论9

第一章 蛋白质的结构与功能9

第一节 蛋白质概论9

一、蛋白质的定义与组成9

二、蛋白质的分类10

三、蛋白质的溶液性质10

四、蛋白质的生物学功能12

第二节 蛋白质的一级结构及测定13

一、一级结构13

二、一级结构的测定13

三、一级结构与功能15

第三节 蛋白质分子构象15

一、蛋白质二级、三级与四级结构的含义15

二、维持蛋白质分子构象的化学键16

第四节 蛋白质的二级结构17

一、二级结构的类型17

二、二级结构的测定17

三、二级结构的预测18

第五节 蛋白质的三级结构与四级结构18

一、球蛋白分子三级结构的一般特征19

二、一级结构与高级结构的关系19

三、四级结构20

第六节 蛋白质构象与功能的关系20

一、蛋白质的变性与复性20

二、血红蛋白分子的构象与功能21

三、抗体分子的结构和功能21

四、蛋白质分子的变构作用是学习过程的基本机制22

第七节 蛋白质工程22

一、蛋白质工程及基本程序22

二、蛋白质工程的研究方法和策略23

三、蛋白质工程的应用24

第二章 酶分子25

第一节 酶是生物催化剂25

一、酶的研究历史25

二、酶的新概念26

三、酶的特性26

四、酶的组成27

第二节 酶的结构与催化功能28

一、酶的一级结构与催化活性28

二、酶的二级和三级结构与催化活性29

三、酶的四级结构与催化活性30

第三节 酶促反应机制31

一、酶作用的专一性31

二、酶促反应的本质33

三、酶促反应机制的研究方法36

四、抗体酶的ribozyme的催化反应37

五、酶促反应动力学41

第四节 酶的调节作用49

一、酶本身活性的调控49

二、参与代谢调控的酶53

三、酶调控作用的机制58

第五节 酶活性分析60

一、酶的活性60

二、影响酶活性的因素61

三、酶活性保持64

四、酶活性的测定65

第三章 糖蛋白68

第一节 糖蛋白的种类与分布68

第二节 糖蛋白的结构70

一、糖链中糖苷键类型70

二、糖链种类数量的差异73

第三节 蛋白多糖的结构74

一、氨基多糖的结构特点75

二、氨基多糖在蛋白多糖中的连接方式78

第四节 糖蛋白和蛋白多糖的生物学功能78

一、外源凝集素78

二、免疫球蛋白79

三、具有载体和运输作用的糖蛋白82

四、血液凝固因子糖蛋白83

五、糖蛋白激素83

六、粘液分泌的糖蛋白84

七、细胞膜糖蛋白84

八、免疫学常用的几种糖蛋白85

九、蛋白多糖及其生物功能86

第五节 糖蛋白的生物合成与代谢87

一、糖蛋白的生物合成87

二、糖蛋白及蛋白多糖的分解代谢89

第四章 脂蛋白91

第一节 脂蛋白的分类91

第二节 脂蛋白的化学性质92

一、脂质92

二、载脂蛋白93

第三节 脂蛋白的结构95

一、HDL的结构95

二、LDL的结构96

三、VLDL和乳糜微粒的结构97

第四节 脂蛋白的代谢97

一、乳糜微粒的代谢97

二、VLDL的代谢98

三、LDL的代谢98

四、HDL的代谢99

第五节 脂蛋白结构与功能的关系100

第六节 载脂蛋白的生理功能102

一、Apo E102

二、Apo A,Apo B,Apo C103

三、Apo D103

第七节 动脉硬化与脂蛋白的关系104

第五章 抗体分子106

第一节 抗体概论106

一、抗体生化本质的早期研究106

二、近代抗体研究的重大成就与展望106

第二节 抗体分子的结构与功能107

一、Ig轻链108

二、Ig重链109

三、Ig片段109

第三节 Ig的基本类别和特性110

一、IgG111

二、IgM112

三、IgA112

四、IgD112

五、IgE112

第四节 抗原抗体反应113

第五节 抗体制备方法114

第六章 多肽生长因子117

第一节 多肽生长因子简介117

一、研究历史117

二、概念和名称118

第二节 多肽生长因子的分类118

一、多肽生长因子作用的特点118

二、多肽生长因子的分类120

第三节 多肽生长因子受体的结构与功能128

一、生长因子受体的概念128

二、生长因子受体的结构区段及其功能128

三、生长因子受体的分类129

四、生长因子受体的调节132

五、生长因子受体介导的细胞内信号系统134

第四节 生长因子及其受体与癌基因136

第七章 天然毒素分子142

第一节 概论142

一、天然毒素的定义和种类142

二、天然毒素研究的主要内容142

第二节 天然毒素分子结构与功能关系的研究143

一、一级结构与功能的关系143

二、空间结构与功能的关系145

第三节 天然毒素作用机制的研究148

一、受体结合148

二、膜离子通道途径149

三、抑制核酸蛋白质合成149

四、作用于参加生化效应的酶系150

第四节 天然毒素分子生物学研究进展150

第五节 天然毒素的应用研究152

一、毒素作为药物152

二、毒素作为生命科学重要的研究工具152

三、天然毒素作为生物武器153

第八章 核酸结构154

第一节 核酸研究的历史154

第二节 核酸的基本成分155

一、碱基155

二、戊糖155

三、核苷156

四、核苷酸156

五、DNA和RNA157

六、核酸的修饰成分159

七、核酸成分的表示方法159

第三节 脱氧核糖核酸160

一、DNA的一级结构160

二、DNA的二级结构165

三、DNA的三级结构166

四、变性和复性168

第四节 核糖核酸169

一、rRNA170

二、tRNA171

三、mRNA173

第九章 DNA复制与相关蛋白175

第一节 半保留DNA复制175

第二节 DNA复制反应176

一、关于DNA复制的回顾176

二、DNA复制的特殊机制178

三、DNA复制的酶和因子179

四、末端复制：前导链的引物替代185

第三节 复制的起始：复制起始区和复制元185

一、复制起始区185

二、复制元187

三、复制元和DNA扩增188

第四节 DNA修复189

一、错配修复189

二、化学物或辐射引起的DNA改变的修复190

第五节 在真核细胞中染色体蛋白的复制191

一、染色体蛋白的合成191

二、核小体和DNA复制193

第十章 基因转录及转录后加工196

第一节 概论196

第二节 RNA聚合酶196

一、大肠杆菌中RNA聚合酶196

二、真核生物RNA聚合酶197

第三节 基因转录的分子机制199

一、启动子的结构199

二、RNA聚合酶与模板DNA结合201

三、基因转录的起始202

四、转录的延伸203

五、转录的终止204

第四节 基因转录后加工处理206

一、mRNA的转录后加工206

二、核糖体RNA(rRNA)的转录后加工209

三、转运RNA(tRNA)的转录后加工211

第十一章 多肽的生物合成、修饰及分泌212

第一节 多肽的生物合成212

一、多肽生物合成的基本过程212

二、氨酰-tRNA合成酶在转译中的地位与作用213

三、真核mRNA的帽子结构和蛋白质合成的起始214

四、核糖体中RNA在蛋白质生物合成中的作用216

第二节 多肽的修饰217

一、多肽链的切除修饰217

二、多肽N末端和C末端的修饰218

三、多肽的烷基化和去烷基化修饰219

四、糖基的修饰220

第三节 多肽的分泌220

一、多肽分泌的一般过程220

二、各种分泌模型221

三、信号肽的结构特点222

四、影响蛋白分泌的一些因素222

五、分泌型载体的构建223

第十二章 基因表达的调控224

第一节 基因表达调控的研究历史及概况224

第二节 原核生物基因表达的调控：乳糖操纵子模型225

一、诱导和阻遏受小分子物质的控制225

二、调节基因控制着结构基因226

三、操纵子的控制回路228

四、组成型突变解释了阻遏物的作用228

五、顺式显性的操纵区229

六、启动区或阻遏物的非诱导型突变230

七、阻遏物如何阻止转录230

八、操纵区中的接触部位230

九、阻遏物亚基的相互作用232

十、作为DNA结合蛋白的阻遏物232

十一、阻遏物从DNA上的脱落233

十二、剩余阻遏物的储存234

十三、诱导作用的矛盾统一235

第三节 真核细胞基因表达调控的层次及调控机制235

一、染色质与基因调控236

二、转录调控的顺式作用分子机制244

三、反式作用的转录因子及其调控机制247

四、转录因子的转录活化结构域255

五、转录因子的活化机制256

六、转录因子活性的调节256

第十三章 DNA损伤和修复259

第一节 DNA分子的自发性损伤259

一、DNA复制中的损伤259

二、DNA碱基的自发性化学改变259

第二节 物理因素引起的DNA损伤261

一、紫外线引起的DNA损伤261

二、电离辐射引起的DNA损伤261

第三节 化学因素引起的DNA损伤262

一、烷化剂对DNA的损伤262

二、碱基类似物对DNA的损伤263

第四节 DNA结构损伤的细胞学后果263

一、DNA碱基损伤的细胞学后果263

二、其他类型DNA损伤的细胞学后果265

第五节 DNA修复的概念及意义265

第六节 DNA损伤的修复机理266

一、回复修复266

二、切除修复267

三、错配修复268

四、损伤的“耐受”270

第七节 DNA修复基因和蛋白272

一、核苷酸切除修复基因272

二、碱基切除修复酶273

三、其他DNA修复基因276

第八节 DNA修复的基因特异性和链特异性276

一、DNA修复的基因特异性276

二、DNA修复的链特异性277

第九节 DNA修复缺陷病278

一、Bloom综合征278

二、着色性干皮病278

三、Cockayne综合征278

四、Fanconi贫血278

五、毛细血管扩张性运动失调症278

第十节 DNA损伤和基因突变的分子学检测方法279

一、DNA损伤的检测279

二、基因突变的检测280

第十四章 生物膜的结构与功能282

第一节 细胞的膜系统282

第二节 生物膜的结构283

一、生物膜的化学组成284

二、脂双层是生物膜的基本结构284

三、流动镶嵌式的生物膜模型285

四、膜脂及其结构特征287

五、膜蛋白及其特征288

六、生物膜的结构理论问题289

第三节 生物膜的功能290

一、生物膜与物质转运290

二、生物膜和能量转换291

三、生物膜与信号传递291

四、膜融合现象292

五、信号肽与导肽292

第四节 生物膜的病理生理学意义293

一、与生物膜结构损伤有关的疾病293

二、与生物膜功能改变有关的疾病294

三、生物膜与癌294

第五节 膜生物工程295

一、人工膜技术295

二、人工膜技术的应用296

第六节 生物膜谱学297

一、生物膜的小角X衍射研究297

二、生物膜的中子衍射(或散射)的研究297

三、生物膜的冰冻蚀刻电子显微镜观测298

第七节 生物膜的制备298

一、细胞的破碎299

二、离心分离299

三、红细胞膜的制备300

四、组织或细胞质膜的制备300

五、细胞膜组分的标志300

六、质膜的贮存条件300

第十五章 受体学概论302

第一节 受体学发展简史302

一、药理学研究阶段302

二、生物化学研究阶段303

三、分子生物学研究阶段304

第二节 受体概念及基本特性304

第三节 受体的分类306

第四节 受体的结构与功能308

一、配体门控离子通道型受体的结构和功能308

二、G蛋白偶联型受体309

三、酪氨酸激酶型受体312

四、DNA转录调节型受体314

第十六章 信号转导机制317

第一节 信号转导机制研究简介317

第二节 受体信号转导中的信号分子321

一、G蛋白与效应酶的调节321

二、蛋白激酶与蛋白质的磷酸化327

三、Ca2+与细胞功能的调节331

四、磷酸酶、磷酸二酯酶与信号传递的抑制332

第三节 受体信号转导机制的生理意义334

一、血小板活化中的信号转导334

二、平滑肌收缩的信号转导334

三、兴奋性氨基酸受体介导的信号转导335

四、细胞增殖的信号转导336

第四节 信号转导机制的基本规律339

一、信号的接收与传送339

二、信号的抑制与放大339

三、信号的发生与消失339

四、信号的协同与拮抗340

五、信号的正反馈和负反馈340

六、信号的通用性与特异性341

第五节 信号转导机制的研究展望341

第十七章 生物自由基343

第一节 自由基分子基础343

一、自由基343

二、未偶电子343

三、自由基的性质344

四、活性氧自由基的种类及其生物学意义346

五、金属离子和氧应激349

六、活性氮自由基349

第二节 研究生物自由基的基本手段351

一、物理法351

二、化学法352

第三节 生物自由基的产生与清除353

一、生物自由基的产生353

二、生物自由基的清除354

第四节 生物自由基的利用与危害356

一、自由基的利用356

二、自由基的危害357

下篇 研究技术363

第十八章 蛋白质、酶与重组蛋白分离纯化实践363

第一节 蛋白质纯化战略考虑363

第二节 材料选择与细胞破碎365

一、生物材料选取365

二、细胞破碎方法366

第三节 离子交换层析366

一、离子交换剂类型366

二、离子交换剂的选取368

三、缓冲液的选择368

四、离子交换层析实践369

第四节 疏水作用层析371

一、疏水性凝胶的选择371

二、层析实践要点371

第五节 凝胶过滤层析372

一、几种重要类型凝胶的特点374

二、凝胶过滤层析实践要点375

第六节 亲和层析375

一、载体375

二、亲和层析类型376

三、偶联凝胶的配基固定377

四、通用性配体亲和层析应用377

五、亲和层析操作要点378

第七节 羟基磷灰石柱层析380

一、HA柱操作规则380

二、上柱381

三、洗脱381

第八节 蛋白质纯化中的衔接技术382

一、浓缩382

二、脱盐383

三、盐析383

四、酶与蛋白质生物活性的保持384

五、蛋白监测384

六、蛋白质纯度鉴定标准385

第九节 基因工程重组蛋白的纯化策略386

一、分泌型表达386

二、细胞内可溶性表达387

三、包涵体中重组蛋白复性与纯化387

第十节 酶与蛋白质纯化实例389

第十九章 蛋白质的分析和鉴定技术392

第一节 蛋白质的定量分析392

一、染料结合法测定蛋白质392

二、紫外光谱吸收法测定蛋白质394

三、胶体金测定蛋白质的方法396

第二节 蛋白质的分析鉴定399

一、电泳技术399

二、蛋白质免疫印迹分析404

三、蛋白质结构分析的基本策略408

四、蛋白质变性和复性分析413

第二十章 核酸研究技术418

第一节 DNA自动合成技术418

一、DNA自动合成的化学原理418

二、合成寡核苷酸的后处理419

三、修饰寡核苷酸的合成420

第二节 多聚酶链式反应技术421

一、PCR技术的原理422

二、PCR技术的一般反应条件422

三、PCR技术的分类与应用423

第三节 核酸纯化技术425

一、哺乳动物细胞高分子量DNA的分离425

二、哺乳动物细胞总RNA纯化技术426

三、哺乳动物细胞mRNA纯化技术428

第四节 核酸杂交技术432

一、原理432

二、分类及应用432

三、基本操作432

四、应用实例--Northern印迹433

第五节 反义核酸技术435

一、反义RNA435

二、核酶435

三、反义DNA437

第六节 DNA序列测定技术437

一、Sanger双脱氧链终止法的原理437

二、样品的制备438

三、测序酶反应440

四、变性PAGE电泳441

五、放射自显影与结果读出441

第二十一章 转录调控研究技术442

第一节 基因功能状态研究442

一、DNase Ⅰ超敏感分析法442

二、DNA甲基化分析443

三、进行中的核转录分析443

四、差示文库443

第二节 顺式调控元件作用的研究手段444

一、体外转录444

二、氯霉素乙酰转移酶分析444

第三节 反式作用因子分析方法445

一、凝胶滞留法445

二、滤膜结合法445

三、Southwestern印迹法445

四、足纹法446

五、蛋白--核酸紫外交联法446

六、DNA结合蛋白的分离纯化技术446

七、编码DNA结合蛋白的cDNA克隆的筛选446

第二十二章 真核基因在大肠杆菌中表达研究的策略448

第一节 原核基因工程导论448

第二节 真核基因(DNA或cDNA)克隆448

一、人工合成法449

二、逆转录法449

三、DNA限制性内切酶法451

第三节 克隆化真核基因在大肠杆菌中的表达452

一、真核基因在原核细胞中表达的特点452

二、真核基因在大肠杆菌中表达的载体452

三、影响真核基因在大肠杆菌中表达效率的主要因素453

四、真核基因在大肠杆菌中的表达形式456

第四节 真核基因在大肠杆菌中表达产物的检测与鉴定458

第五节 真核基因在大肠杆菌中表达的范例--人粒细胞集落刺激因子cDNA克隆与在大肠杆菌中的高效表达458

一、高活性hG-CSF DNA克隆与鉴定459

二、hG-CSF在大肠杆菌中的高效表达459

第六节 基因工程成就与展望460

第二十三章 核酸和蛋白质研究中计算机辅助实验设计方法462

第一节 分子生物学中的数据库463

第二节 序列同源性比较和对库同源检索467

第三节 蛋白质结构和功能位点预测470

第四节 实验辅助设计472

一、基因表达调控的分析472

二、PCR 引物的设计480

三、蛋白抗原决定簇的预测484

第五节 药物分子设计简介489