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绪论1

第一篇 生物大分子的结构与功能6

第一章 蛋白质的结构与功能6

第一节 蛋白质的分子组成6

一、蛋白质的元素组成6

二、蛋白质的基本组成单位7

三、肽10

第二节 蛋白质的分子结构11

一、蛋白质的一级结构11

二、蛋白质的空间结构11

三、蛋白质的分类16

第三节 蛋白质结构与功能的关系16

一、蛋白质的一级结构与功能的关系16

二、蛋白质的空间结构与功能的关系19

第四节 蛋白质的理化性质及其分离纯化22

一、蛋白质的理化性质22

二、蛋白质的分离与纯化24

第二章 核酸的结构与功能28

第一节 核酸的化学组成及一级结构28

一、核苷酸的组成28

二、核酸分子中核苷酸间的连接方式32

第二节 DNA的空间结构与功能33

一、DNA的二级结构33

二、DNA的超螺旋结构37

三、DNA是遗传信息的载体38

第三节 RNA的结构与功能38

一、mRNA的结构与功能39

二、tRNA的结构与功能40

三、rRNA的结构与功能41

四、调节性非编码RNA的功能42

第四节 核酸的理化性质43

一、核酸的一般理化性质43

二、核酸的紫外吸收性质43

三、核酸的变性与复性44

四、核酸分子杂交45

第五节 核酸酶45

第三章 酶与维生素47

第一节 酶的分子结构与功能48

一、酶的分子组成48

二、酶的活性中心49

三、同工酶49

第二节 酶促反应的特点与机制51

一、酶促反应的特点51

二、酶促反应的机制54

第三节 酶促反应动力学55

一、底物浓度对酶促反应速率的影响55

二、酶浓度对酶促反应速率的影响59

三、温度对酶促反应速率的影响59

四、pH对酶促反应速率的影响60

五、抑制剂对酶促反应速率的影响61

六、激活剂对酶促反应速率的影响64

七、酶活性与酶活性单位65

第四节 酶的调节66

一、酶活性的调节66

二、酶量的调节68

第五节 酶的分类与命名69

一、酶的分类69

二、酶的命名70

第六节 酶与医学70

一、酶与疾病的发生70

二、酶与疾病的诊断71

三、酶与疾病的治疗71

四、酶的其他应用71

第七节 维生素与酶的辅助因子72

一、水溶性维生素73

二、脂溶性维生素79

第二篇 物质代谢及其调节86

第四章 生物氧化86

第一节 生物氧化的特点及其酶类86

一、生物氧化的特点及方式86

二、生物氧化中CO2的生成87

三、参与生物氧化的酶类88

第二节 生成ATP的氧化体系89

一、呼吸链89

二、氧化磷酸化95

三、氧化磷酸化的调节及影响因素98

四、ATP在能量代谢中的核心地位100

五、线粒体外NADH进入线粒体的穿梭机制101

第三节 不生成ATP的氧化体系103

一、微粒体加单氧酶系104

二、反应活性氧类的产生与消除104

第五章 糖代谢108

第一节 概述109

一、糖的分类与生理功能109

二、糖的消化与吸收109

三、糖代谢概况111

第二节 糖的无氧氧化111

一、糖酵解的反应过程111

二、糖酵解反应特点总结114

三、糖酵解的调节115

四、糖酵解的生理意义116

第三节 糖的有氧氧化117

一、糖有氧氧化的反应过程117

二、糖有氧氧化的调节121

三、糖有氧氧化的生理意义122

四、巴斯德效应123

第四节 磷酸戊糖途径124

一、磷酸戊糖途径的主要反应过程124

二、磷酸戊糖途径的调节125

三、磷酸戊糖途径的生理意义126

第五节 糖原的合成与分解126

一、糖原的结构127

二、糖原的合成127

三、糖原的分解129

四、糖原合成与分解的调节130

五、糖原累积症132

第六节 糖异生132

一、糖异生的基本途径132

二、糖异生的调节134

三、糖异生的生理意义135

四、乳酸循环136

第七节 其他糖的代谢136

一、果糖137

二、半乳糖137

三、甘露糖138

四、糖胺聚糖138

第八节 血糖及其调节139

一、血糖的来源与去路139

二、血糖水平的调节139

三、血糖浓度异常140

第六章 脂质代谢143

第一节 脂质的组成和结构143

一、脂肪酸144

二、脂肪147

三、类脂147

第二节 脂质的消化吸收149

一、脂质的消化149

二、脂质的吸收150

第三节 脂肪代谢151

一、脂肪分解代谢151

二、脂肪合成代谢157

第四节 磷脂代谢164

一、磷脂的结构、分类和功能164

二、甘油磷脂的代谢165

三、鞘磷脂的合成与分解167

第五节 胆固醇代谢168

一、胆固醇的结构与功能168

二、胆固醇的合成与转化169

第六节 血浆脂蛋白代谢172

一、血脂172

二、血浆脂蛋白的分类与结构173

三、载脂蛋白及其功能174

四、血浆脂蛋白的功能和代谢175

五、血浆脂蛋白代谢异常与疾病180

第七章 氨基酸代谢182

第一节 蛋白质的营养作用183

一、蛋白质的生理功能183

二、氮平衡183

三、蛋白质的营养价值183

第二节 体内氨基酸的来源184

一、食物蛋白质的消化、吸收及腐败作用184

二、组织蛋白质的降解187

三、营养非必需氨基酸的体内合成188

四、氨基酸代谢库190

第三节 氨基酸的一般代谢191

一、氨基酸的脱氨基作用191

二、氨的代谢194

三、α-酮酸的代谢200

第四节 某些氨基酸的特殊代谢产物201

一、氨基酸脱羧基作用生成的胺类物质201

二、一碳单位代谢203

三、含硫氨基酸代谢204

四、芳香族氨基酸代谢207

五、支链氨基酸代谢208

第八章 核苷酸代谢212

第一节 概述212

一、核苷酸的生物学功能212

二、核苷酸的降解212

三、核苷酸的代谢概况213

第二节 嘌呤核苷酸的代谢213

一、嘌呤核苷酸的合成213

二、嘌呤核苷酸的分解代谢217

第三节 嘧啶核苷酸的代谢219

一、嘧啶核苷酸的合成219

二、嘧啶核苷酸的分解代谢222

第四节 脱氧核糖核苷酸与核苷三磷酸的合成223

一、脱氧核糖核苷酸的合成223

二、核苷三磷酸的合成224

第五节 核苷酸抗代谢物225

一、抗代谢物的概念225

二、抗代谢物的类型225

第九章 非营养物质代谢227

第一节 生物转化的概念和意义227

一、生物转化的概念227

二、生物转化的意义227

第二节 生物转化反应的类型228

一、第一相反应——氧化、还原、水解反应228

二、第二相反应——结合反应230

第三节 生物转化的特点及影响因素232

一、生物转化的特点232

二、生物转化的影响因素232

第十章 物质代谢的联系与调节235

第一节 物质代谢的特点及相互联系235

一、物质代谢的特点235

二、物质代谢的相互联系236

第二节 组织、器官的代谢特点及联系238

一、肝239

二、脑240

三、骨骼肌240

四、肾240

五、心肌240

六、脂肪组织241

七、成熟红细胞241

第三节 物质代谢调节机制241

一、细胞水平的代谢调节241

二、激素水平的代谢调节243

三、整体水平的代谢调节244

第三篇 遗传信息传递及其调控250

第十一章 DNA的生物合成250

第一节 DNA复制的基本特征251

一、复制起始点核苷酸序列的特殊性251

二、复制的双向性251

三、复制的半保留性251

四、复制的半不连续性253

五、复制需要RNA引物253

六、复制的高度保真性253

第二节 参与DNA复制的酶和蛋白质因子254

一、DNA聚合酶254

二、拓扑异构酶255

三、解螺旋酶256

四、引物酶256

五、DNA连接酶256

六、单链DNA结合蛋白257

第三节 DNA复制的过程257

一、原核生物DNA的复制过程258

二、真核生物DNA的复制过程260

第四节 逆转录及其他复制方式263

一、逆转录263

二、线粒体DNA的复制—D环复制264

三、噬菌体DNA的复制—滚环复制264

第五节 DNA的损伤与修复265

一、DNA损伤265

二、DNA损伤的修复267

三、DNA损伤修复与医学271

第十二章 RNA的生物合成273

第一节 转录的概念及其反应体系274

一、转录的模板274

二、RNA聚合酶275

三、RNA聚合酶结合到基因的启动子上启动转录276

第二节 转录的基本过程278

一、原核生物转录的基本过程278

二、真核生物转录的基本过程281

第三节 转录后的加工287

一、mRNA的转录后加工287

二、rRNA的转录后加工292

三、tRNA的转录后加工294

四、RNA的自我剪接和催化功能295

第四节 RNA的复制296

一、RNA复制的模板和酶296

二、RNA病毒的种类及其复制方式296

第十三章 蛋白质的生物合成298

第一节 蛋白质生物合成体系298

一、蛋白质合成的信息模板298

二、转运氨基酸的工具301

三、多肽链合成的场所302

四、蛋白质合成体系的其他组分303

第二节 蛋白质生物合成过程304

一、原核生物蛋白质生物合成过程304

二、真核生物蛋白质生物合成的过程308

第三节 蛋白质的翻译后加工及靶向输送311

一、蛋白质的翻译后加工311

二、蛋白质的靶向输送318

第四节 蛋白质的生物合成与医学320

一、蛋白质生物合成与疾病发生321

二、蛋白质生物合成的干扰及抑制321

第十四章 基因表达调控325

第一节 基因与基因组325

一、基因325

二、基因组329

第二节 基因表达调控的基本知识332

一、基因表达的概念332

二、基因表达的特点332

三、基因表达的方式333

四、基因表达调控的生物学意义334

第三节 原核基因表达调控334

一、原核基因表达调控的特点334

二、转录水平的调节——操纵子调控模式335

三、翻译水平的调节336

第四节 真核基因表达调控338

一、真核基因表达调控的特点338

二、染色质水平的调节339

三、转录水平的调控340

四、真核基因转录后水平的调控344

五、翻译水平和翻译后水平的调节345

六、非编码RNA与真核基因表达调控346

第四篇 细胞的结构与功能350

第十五章 细胞膜与细胞表面350

第一节 细胞膜的结构与组成350

一、细胞膜的化学组成350

二、细胞膜的生物学特性356

三、细胞膜的分子结构模型359

第二节 穿膜运输362

一、简单扩散362

二、膜运输蛋白介导的穿膜运输363

第三节 膜泡运输371

一、胞吞作用371

二、胞吐作用375

第四节 细胞表面与细胞识别376

一、细胞连接376

二、细胞黏附382

三、细胞识别386

第十六章 细胞内膜系统388

第一节 内质网388

一、内质网的类型与形态结构388

二、内质网膜的化学组成390

三、内质网的功能391

四、内质网与疾病397

第二节 高尔基复合体399

一、高尔基复合体的形态结构399

二、高尔基复合体的化学组成401

三、高尔基复合体的极性402

四、高尔基复合体的功能403

五、高尔基复合体与疾病409

第三节 溶酶体410

一、溶酶体的一般特征410

二、溶酶体的类型与形成410

三、溶酶体的功能413

四、溶酶体与疾病414

第四节 过氧化物酶体415

一、过氧化物酶体的结构415

二、过氧化物酶体的功能416

三、过氧化物酶体的来源416

四、过氧化物酶体与细胞病变416

第十七章 线粒体418

第一节 线粒体的形态结构418

一、线粒体的显微结构及分布418

二、线粒体的超微结构和酶的定位分布419

第二节 线粒体的功能与氧化磷酸化421

一、供能物质氧化的基本过程421

二、氧化磷酸化的机制421

第三节 线粒体的半自主性422

一、mtDNA的结构及遗传特点423

二、mtDNA的功能424

三、线粒体蛋白质的跨膜转运425

第四节 线粒体的增殖426

第五节 线粒体异常与疾病426

一、mtDNA突变与疾病426

二、mtDNA突变与衰老427

三、mtDNA-nDNA突变相互作用引起的疾病427

第十八章 细胞骨架429

第一节 微管429

一、微管的形态结构和化学组成429

二、微管的组装432

三、微管的主要功能435

第二节 微丝437

一、微丝的化学组成及形态结构437

二、微丝的组装438

三、肌动蛋白结合蛋白439

四、微丝的主要功能441

第三节 中间纤维443

一、中间纤维的类型和分布443

二、中间纤维的结构和组装444

三、中间纤维结合蛋白445

四、中间纤维的主要功能446

第十九章 细胞核449

第一节 核膜449

一、核膜的亚微结构450

二、核膜的功能451

三、核孔复合体451

四、核纤层的结构与功能454

第二节 染色质455

一、染色质的组成成分455

二、染色质的组装456

三、染色质的类型458

第三节 染色体459

一、染色体的形态结构459

二、染色体的功能元件460

三、核型与染色体带型461

四、特殊类型的染色体461

第四节 核仁462

一、核仁的形态结构和化学组成462

二、核仁的功能463

三、核仁周期464

第二十章 细胞信号转导467

第一节 细胞信号转导概述468

一、信号分子468

二、受体468

三、第二信使471

第二节 细胞内主要的信号转导通路471

一、G蛋白偶联受体介导的信号通路471

二、酶联受体介导信号转导477

三、胞内受体介导的信号转导481

第三节 细胞信号转导与疾病482

一、生长因子与疾病482

二、信号分子异常导致疾病482

三、受体异常导致疾病483

四、G蛋白异常导致疾病483

五、细胞内信号通路异常483

六、多个环节细胞信号转导异常483

第五篇 细胞分裂繁殖与生长发育486

第二十一章 细胞增殖与细胞周期486

第一节 细胞周期的基本概念486

一、细胞周期概念和意义486

二、细胞周期的研究487

第二节 细胞周期的主要事件488

一、G1期488

二、S期489

三、G2期490

四、M期490

第三节 细胞分裂490

一、无丝分裂490

二、有丝分裂490

三、减数分裂493

第四节 细胞周期的调控497

一、周期性基因的表达497

二、周期性蛋白质的磷酸化500

三、周期性蛋白质的降解502

四、细胞周期的检查点503

第五节 细胞周期与疾病505

一、细胞周期与组织再生505

二、细胞周期与肿瘤505

第二十二章 细胞分化507

第一节 细胞分化的基本概念507

一、细胞分化的概念507

二、细胞分化的特点508

三、细胞的分化潜能509

第二节 细胞分化的分子基础511

一、细胞分化与基因选择性表达511

二、细胞分化的基因表达调控512

第三节 细胞分化的影响因素512

一、胞外信号分子对细胞分化的影响512

二、细胞记忆与决定对细胞分化的影响512

三、受精卵细胞质的不均一性对细胞分化的影响513

四、细胞间的相互作用与位置效应对细胞分化的影响513

五、染色质变化与基因重排对细胞分化的影响513

第四节 细胞分化与疾病513

一、细胞分化异常与肿瘤513

二、癌细胞的逆转和诱导分化治疗514

三、脂肪细胞分化异常与2型糖尿病514

第二十三章 细胞衰老与死亡516

第一节 细胞衰老516

一、细胞衰老的概述516

二、人体细胞的动态分类517

三、细胞衰老的特征517

四、形态变化517

五、分子水平的变化518

六、细胞衰老的分子机制518

第二节 细胞死亡521

一、细胞凋亡的概念521

二、细胞凋亡与程序性死亡522

三、细胞凋亡与坏死的区别522

四、凋亡的特征523

五、细胞凋亡的途径523

六、细胞凋亡的执行526

七、细胞凋亡的意义528

八、自噬性细胞死亡528

九、细胞凋亡与临床医学530

第二十四章 干细胞534

第一节 干细胞的基本概念534

一、干细胞的分类535

二、干细胞的形态、生化和增殖、分化特征535

第二节 胚胎干细胞538

一、胚胎干细胞简介538

二、胚胎干细胞的特征538

三、胚胎干细胞具有向三个胚层组织细胞分化的潜能538

四、胚胎干细胞研究的意义及伦理道德争议539

五、诱导多能干细胞540

第三节 成体干细胞540

一、造血干细胞541

二、间充质干细胞541

三、神经干细胞542

四、皮肤干细胞542

五、肠干细胞542

六、肝干细胞543

第四节 肿瘤干细胞543

一、肿瘤干细胞表达一些特异的分子标记544

二、肿瘤干细胞可能起源于正常的干细胞544

三、肿瘤干细胞是一个全新的肿瘤防治研究的靶标544

第五节 干细胞与医学545

一、干细胞治疗小儿脑瘫546

二、干细胞移植治疗糖尿病546

三、干细胞美容547

四、干细胞治疗心肌疾病548

五、干细胞治疗神经退行性疾病548

六、干细胞治疗骨骼疾病548

七、干细胞移植治疗肾病548

八、脐带血干细胞治疗血液病549

九、药物的毒性和疗效评价549

十、治疗性克隆549

第六篇 医学遗传554

第二十五章 医学遗传概论554

第一节 医学遗传简介554

一、医学遗传的萌芽554

二、医学遗传的兴起与发展554

第二节 遗传病定义及其特点555

第三节 遗传病的分类及其危害556

一、遗传病分类556

二、遗传病的危害556

第二十六章 单基因遗传病558

第一节 常染色体显性遗传559

一、常见的婚配类型及发病风险559

二、常染色体完全显性遗传的系谱特征560

三、常染色体显性遗传疾病560

第二节 常染色体隐性遗传561

一、常见的婚配类型及发病风险561

二、系谱特征561

三、分析常染色体隐性遗传病应注意的问题561

四、常染色体隐性遗传疾病563

第三节 X-连锁显性遗传564

一、常见的婚配类型及发病风险564

二、系谱特征564

三、X-连锁显性遗传疾病564

第四节 X-连锁隐性遗传565

一、常见的婚配类型及发病风险565

二、系谱特征565

三、X-连锁隐性遗传疾病565

第五节 Y-连锁遗传566

一、系谱特征566

二、Y连锁遗传疾病566

第六节 影响单基因遗传病系谱模式的因素566

一、外显率567

二、表现度567

三、遗传早现567

四、基因的多效性567

五、遗传异质性567

六、从性遗传567

七、限性遗传568

八、不完全显性568

九、不规则显性568

十、共显性568

十一、延迟显性568

十二、X染色体失活568

第七节 单基因遗传病发病风险的计算568

一、常染色体显性遗传病中的应用569

二、常染色体隐性遗传病中的应用570

三、X连锁隐性遗传病中的应用571

第二十七章 多基因遗传病573

第一节 多基因遗传的概念573

一、质量性状与数量性状573

二、多基因遗传的定义573

三、多基因遗传的特点573

第二节 多基因遗传病574

一、易患性和发病阈值574

二、遗传率579

三、多基因遗传病再发风险估计581

四、多基因遗传病研究思路583

第二十八章 染色体畸变与染色体病585

第一节 人类正常染色体585

一、人类染色体形态结构585

二、核型586

三、显带染色体及染色体带的命名586

四、染色体结构多态性587

五、性染色质587

第二节 染色体畸变588

一、染色体数目畸变588

二、染色体结构畸变590

三、嵌合体594

四、异常染色体核型描述方法594

第三节 染色体病595

一、常染色体综合征595

二、性染色体病596

三、染色体异常与临床相关问题598

第二十九章 群体中的基因600

第一节 群体中的遗传平衡600

一、群体中的基因频率和基因型频率600

二、遗传平衡定律601

第二节 影响遗传平衡的因素603

一、基因突变603

二、选择604

三、移居606

四、近亲结婚606

第三节 遗传负荷606

第四节 群体中基因组多态性606

一、限制性片段长度多态性607

二、小卫星DNA607

三、微卫星DNA607

四、单核苷酸多态性608

五、表达序列标签和序列标签位点608

六、非编码RNA608

第三十章 生化遗传病610

第一节 分子病610

一、血红蛋白病610

二、珠蛋白生成障碍性贫血614

第二节 先天性代谢差错615

一、遗传性酶病的种类615

二、几大代谢途径的遗传性酶病616

第三节 血浆蛋白病620

一、定义620

二、举例620

第四节 受体蛋白病621

一、定义621

二、举例621

第五节 膜转运载体蛋白病621

一、定义621

二、举例621

第三十一章 肿瘤遗传623

第一节 肿瘤的遗传现象623

一、肿瘤的家族聚集现象623

二、遗传型恶性肿瘤624

三、遗传性肿瘤综合征624

四、染色体不稳定性综合征625

第二节 肿瘤与染色体异常626

一、染色体数目异常626

二、染色体的结构畸变627

第三节 肿瘤与基因突变628

一、癌基因628

二、抑癌基因630

第四节 肿瘤的遗传学学说632

一、单克隆起源假说632

二、二次突变假说632

三、多步骤遗传损伤学说633

四、肿瘤发生机制的新近研究633

第七篇 分子与细胞操作技术及其应用636

第三十二章 常用分子操作技术636

第一节 PCR技术636

一、PCR技术的诞生637

二、PCR的基本原理637

三、常见的PCR衍生技术638

四、定量PCR639

五、PCR技术的应用644

第二节 分子杂交与印迹技术645

一、分子杂交与印迹技术简介645

二、探针的种类及其制备647

三、常用的分子杂交与印迹技术648

第三节 DNA测序技术652

一、双脱氧链末端终止法652

二、化学降解法654

三、新型的DNA测序技术654

第四节 生物芯片技术655

一、基因芯片655

二、蛋白质芯片655

第五节 生物大分子相互作用研究技术656

一、蛋白质与蛋白质相互作用研究技术656

二、蛋白质与核酸相互作用研究技术658

第六节 基因沉默技术660

一、反义寡核苷酸技术和核酶技术660

二、RNA干扰技术661

第七节 转基因技术与基因敲除技术664

一、转基因技术与转基因动物664

二、基因打靶与基因敲除和基因敲入动物666

三、转基因技术与基因敲除技术的应用668

第三十三章 常用细胞操作技术670

第一节 显微镜技术670

一、光学显微镜670

二、电子显微镜671

第二节 细胞培养技术672

一、细胞培养的基本知识672

二、细胞培养的基本技术673

第三节 免疫组织化学技术674

一、免疫组织化学技术的原理和实验方法674

二、免疫组织化学技术的应用674

第四节 流式细胞分析技术675

一、流式细胞分析技术的原理675

二、流式细胞分析技术的样品制备676

三、流式细胞分析技术的应用676

第五节 干细胞体外培养和分化677

一、胚胎干细胞的分离培养677

二、小鼠胚胎干细胞定向诱导分化678

第三十四章 基因重组与基因工程680

第一节 自然界的DNA重组与基因转移680

一、同源重组680

二、细菌的基因转移与重组683

三、位点特异重组685

四、转座重组686

第二节 重组DNA技术688

一、重组DNA技术相关概念688

二、工具酶689

三、载体692

四、重组DNA技术基本原理与过程698

第三节 重组DNA技术与医学的关系707

一、人类疾病相关基因的发现与克隆707

二、基因工程药物与疫苗的生产709

三、重组DNA技术应用于医学的其他方面710

第三十五章 基因诊断与基因治疗713

第一节 基因诊断713

一、基因诊断的概念714

二、基因诊断的基本步骤714

三、基因诊断的方法与技术715

四、基因诊断的应用717

五、基因诊断的发展现状721

第二节 基因治疗722

一、基因治疗的概念723

二、基因治疗的基本策略与方法723

三、基因治疗的基本程序725

四、基因治疗的应用与前景727

第三十六章 基因组学及相关组学730

第一节 基因组学731

一、基因组学的概念731

二、人类基因组计划731

三、基因组学的研究内容734

第二节 转录组学736

一、转录组学的概念736

二、转录组学的研究方法736

三、转录组学的意义736

第三节 蛋白质组学737

一、蛋白质组和蛋白质组学的概念737

二、蛋白质组与基因组的比较737

三、蛋白质组学研究的内容和方法738

四、蛋白质组学的应用及进展739

第四节 后基因组时代生命科学的发展与趋势739

一、基因组学研究的进一步发展739

二、与基因组学相关学科的诞生740

三、基因组与后基因组研究将引发的医学革命741

主要参考文献743

中英文名词对照索引745