分子生物學基礎及應用技術（簡體書）

本書是生物技術類專業高職高專“十二五”規劃教材之一，從內容到形式上體現職業技術教育的最新發展特色。本著“實踐技能培訓為主導、理論知識夠用”的原則，突出應用能力和綜合素質的培養。本書共分6章，以較簡明的形式概括了分子生物學的核心內容，全面重點闡述了分子生物學的基本理論，突出介紹了學科發展的前沿動態。考慮到高職高專特色，全書在編排上的系統性以及內容的完整性，將分子生物學中的新技術在實踐中的應用也做了相應介紹。
本書可作為高等職業院校生物技術類專業學生的分子生物學教材，也可作為教師和生產企業人員的參考書。

由陶杰和田錦主編的《分子生物學基礎及應用技術》特點如下：
?內容充實，條理清楚，重點突出，文字簡明通俗，圖片精美，篇幅適中，反映學科新進展。由于分子生物學是一個實驗學科，本書各章深入淺出地講述有關理論，并在此基礎上介紹相關研究技術的基本原理，且力求反映新理論和新技術。使學生能夠比較容易地學到扎實的分子生物學理論和技術原理，熟悉學科的發展動態，具備從事有關科學工作的基本能力，是本書追求的目標。?注重培養學生科學思維的能力和敬業精神。本書各章注重概要介紹一些重大科學發現的過程，如DNA結構的發現、遺傳密碼的破譯、基因表達調控的研究方法等，使學生能夠領悟科學思維的方法和科學工作者不畏勞苦的敬業精神。?教師容易教，學生容易學。在構建本書的知識框架時，語言表達力求簡明、通俗，邏輯層次分明，使采用本教材的教師能夠教得輕松，學生能夠學得容易。

高職高專教育是我國高等教育的重要組成部分。近年來高職高專教育有了很大發展，為我國培養了大批急需的各類專門人才，使得高職高專教育成為當前社會關注的熱點，並面臨大好的發展機遇。我國《“十二五”生物技術發展規劃》中對高職高專人才培養也提出了許多新的和更高的要求，迫切需要與之相適應的、面向21世紀的、適合高職高專學生使用的教材和教學參考書。為此，我們在化學工業出版社的組織下編寫了這本教材。本書為生物技術類專業高職高專“十二五”規劃教材，可以作為高等職業教育生物技術類專業兩年制和三年制專科及三年制、五年制高職教材，亦可作為成人教育的教材以及生物技術工作人員、生產人員的參考書。
本書的編寫按照教育部高職高專教材建設的要求，緊密圍繞培養高等技術技能型專門人才這一宗旨。教材在編寫時力求做到以下幾點：①內容充實，條理清楚，重點突出，文字簡明通俗，圖片精美，篇幅適中，反映學科新進展。由於分子生物學是一個實驗學科，本書各章深入淺出地講述有關理論，並在此基礎上介紹相關研究技術的基本原理，且力求反映新理論和新技術。使學生能夠比較容易地學到紮實的分子生物學理論和技術原理，熟悉學科的發展動態，具備從事有關科學工作的基本能力，是本書追求的目標。②注重培養學生科學思維的能力和敬業精神。本書各章註重概要介紹一些重大科學發現的過程，如DNA結構的發現、遺傳密碼的破譯、基因表達調控的研究方法等，使學生能夠領悟科學思維的方法和科學工作者不畏勞苦的敬業精神。③教師容易教，學生容易學。在構建本書的知識框架時，語言表達力求簡明、通俗，邏輯層次分明，使採用本教材的教師能夠教得輕鬆，學生能夠學得容易。
本書由天津生物工程職業技術學院、北京農業職業學院、新疆輕工職業技術學院、濮陽職業技術學院、三門峽職業技術學院、廣西工業職業技術學院、鄭州職業技術學院的骨干教師聯合編寫，並得到了所在院校領導的大力支持；本書承蒙天津水產研究所所長傅志茹研究員主審，她對本書提出了寶貴意見，並指出了不足之處。對此作者一併表示衷心感謝。
高職高專教育正處於蓬勃發展階段，本教材在高職高專教育特色方面作了嘗試，但教學內容和體系改革是一個長期的、複雜的、需要反复探索和實踐的系統工程，限於編者的水平，本書不妥和疏漏之處在所難免，衷心希望廣大讀者予以匡正，對此謹致以最真誠的謝意。

第一章緒論
【知識目標】
第一節分子生物學研究的內容
一、分子生物學定義
二、分子生物學研究內容
第二節分子生物學的發展歷史
一、分子生物學的開創時期（1820～ 1950年）
二、近代分子生物學的發展時期（1950～1970年）
三、分子生物學技術的深入發展應用時期
第三節分子生物學的發展前景
一、分子克隆技術的發展
二、人類基因組計劃與生物製藥產業發展
【課後思考】

第二章核酸
【知識目標】
【能力目標】
第一節DNA複製
一、DNA的半保留複製
二、DNA的雙向複製
三、DNA複製的半不連續性
四、DNA複製體系
五、原核生物DNA複製
六、真核生物DNA複製
七、線粒體DNA複製
第二節RNA的種類及其特點
一、RNA種類
二、RNA的功能特點
第三節DNA的損傷（突變）與修復
一、基本概念
二、突變的意義
三、引發突變的因素
四、基因突變的分子機制
五、DNA損傷的修復
六、核酸含量檢測
【課後思考】

第三章基因轉錄
【知識目標】
【能力目標】
第一節基因
一、基因的概念
二、基因的結構
三、原核生物基因組
四、真核生物基因組
五、病毒基因組
第二節真核細胞的轉錄
一、RNA聚合酶
二、轉錄過程
三、轉錄產物的加工
第三節原核細胞的轉錄
一、RNA聚合酶
二、轉錄單位
三、轉錄過程
四、轉錄產物的加工
【課後思考】

第四章蛋白質合成與基因表達調控
【知識目標】
【能力目標】
第一節蛋白質生物合成的主要物質
一、信使RNA（mRNA——翻譯的模板）和遺傳密碼
二、轉運RNA（tRNA）
三、氨基酰tRNA合成酶（AAtRNA合成酶）
四、核醣體與蛋白質合成場所
第二節原核生物蛋白質合成
一、蛋白質生物合成的基本原理
二、原核生物蛋白質合成過程
三、多核醣體
四、原核生物蛋白質合成的抑製劑
第三節真核生物蛋白質合成
一、真核生物蛋白質合成的特點
二、真核生物蛋白質合成過程
三、真核生物蛋白質合成的特異抑製劑
第四節生物合成蛋白質運輸及加工修飾過程
一、蛋白質運輸
二、蛋白質的加工和修飾
第五節基因表達調控
一、真核生物基因表達調控
二、原核生物基因表達調控
【課後思考】

第五章分子生物學常用技術及應用
【知識目標】
【能力目標】
第一節PCR技術
一、PCR定義
二、PCR基本原理
三、實現PCR的基本條件
四、PCR技術的擴展
五、PCR技術的應用
第二節基因工程技術
一、基因工程技術原理
二、基因工程藥物
三、基因工程技術開發藥物的一般過程
四、基因工程藥物製造實例——重組人干擾素生產工藝
第三節基因診斷技術
一、基因診斷的概念和特點
二、基因診斷技術及理論基礎
三、基因診斷技術在臨床上的應用
第四節反義核酸技術
一、RNA干擾技術
二、反義寡核苷酸
第五節基因敲除技術
一、基本原理
二、基因敲除技術的操作程序
三、基因敲除技術的應用
第六節分子生物學技術在其他領域的應用
一、基因改造物種（動物、植物、微生物）及其轉基因生物食品
二、神奇基因工程分析技術
三、分子生物學與環境保護
【課後思考】

第六章分子生物實驗技術
【知識目標】
【能力目標】
第一節生物安全實驗室常識
一、生物安全實驗室的設施和設備要求
二、實驗室生物安全防護
第二節生物安全實驗室的特性及安全防護措施
一、生物安全實驗室的特性
二、生物實驗室事故的歷史與現狀
三、生物實驗室安全防護措施
第三節危害實驗室安全的因素和應對方案
一、自然災害
二、設備故障
三、人為因素
第四節分子生物學實驗綜合規程與實驗操作

實驗一儀器設備簡介、操作、實驗規範訓練及實驗準備
實驗二植物基因組DNA的提取
實驗三DNA的瓊脂糖凝膠電泳
實驗四植物總RNA的提取
實驗五聚合酶鏈反應基因擴增
實驗六聚丙烯酰胺凝膠電泳（PCR差異顯示片段的回收）
實驗七LB培養基的配製
實驗八Ecoli感受態細胞的製備
實驗九目的產物的T載體的連接與轉化
實驗十陽性克隆的篩選及序列測定結果分析
參考文獻

HSV1與HSV2的檢測也可以用TaqMan探針檢測。針對HSV DNA的聚合?基因設計引物與探針，對HSVl與HSV2表型進行檢測，并能對這兩種表型進行定量。在檢測皰疹病毒方面也顯示了定量的靈敏性。RT—PCR可以較為精確地檢測病毒（乙型腦炎、乙型肝炎、腸道病毒等）與宿主之間的相互作用，并提供了一種可靠的方法研究抗病毒復合物的功效。
（2）細菌的檢測 常規的PCR可以驗證細菌病原體的高變異性，應用RT—PCR可以達到更好的效果。熒光雜交探針可以快速檢測較低數量的細菌DNA。在測定臨床樣本中的細菌和難以培養或生長緩慢的細菌時，RT—PCR優于其他方法，如免疫測定法和培養法等。并且，RT—PCR可以用于定量檢測腸球菌、大腸埃希菌和0139群霍亂弧菌等。早期鑒別分枝桿菌感染的常規方法缺乏特異性和靈敏度。測定從培養或臨床樣本中獲得耐藥性的突變體基因（異煙?、利福平、乙胺丁醇），采用RT—PCR法代替了原來的肉湯培養基稀釋法。一些RT—PCR測定方法已經用于快速測定芽孢桿菌屬引起的炭疽。然而，臨床研究需要進一步研究能夠快速檢測人體病原體的方法。
（3）寄生蟲的檢驗 隨著RT—PCR和其他技術的發展，使得人們能更為容易地精確定量原蟲數量以及進行臨床診斷。臨床上，RT—PCR用于檢測阿米巴性的痢疾、孕婦羊水內的住血原蟲病、瘧原蟲、華支睪吸蟲等。此外，隨著基因組測序的發展，需要寄生蟲學家進一步研究那些已經進行了小片段基因組測序的生物體，并進行必要的基因注釋。
（4）腫瘤檢測中的應用 癌癥是遺傳基因多態性的聚積、變異或者是部分機體的基因多態性變異造成的，如DNA修復、信號基因的增長。盡管成像診斷技術、外科手術以及藥物治療不斷發展，但是癌癥死亡率仍舊很高。由于變異細胞與正常細胞很難區分，使得早期癌癥的診斷很難，而用RT—PCR技術可以在低數量樣品中定量檢測出特異DNA。例如，肝癌細胞通過血液循環轉移到其他組織是其轉移的主要方式之一，通過RT—PCR分析外周血中肝癌細胞特征性標志物可以協助分析肝癌轉移與預后。應用檢測外周血中腫瘤基因的RT—PCR方法，以清蛋白的mRNA為靶mRNA，而清蛋白mRNA是肝細胞和肝癌細胞的特異表達產物，其在外周血中不表達，用于預測肝癌的復發情況。應用PCR技術檢測外周血或骨髓中存在的腫瘤細胞，具有靈敏度高、特異性強的優點，對腫瘤患者的復發、轉移和療效具有良好的臨床監測價值。對于多重基因所表達引發的常規惡性疾病，如膀胱癌、乳癌、肝癌、胰腺癌、甲狀腺癌、直腸癌等可以做到在早期進行精確診斷。目前，許多臨床診斷試劑盒已經上市，而且這將促進RT—PCR技術在其他疾病診斷領域的發展。
（5）人類遺傳病的鑒定 遺傳病是完全或部分由遺傳因素決定的疾病，常為先天性，也可后天發病。如先天愚型、多指（趾）、先天性聾啞、血友病等。這一類遺傳病患者給家庭、社會帶來了沉重的負擔，若能在胎兒出生前特別是妊娠早期，甚至在胚胎植入子宮前對孕卵、胚胎或胎兒進行適當的檢查，及早了解胎兒的發育是否正常，可有效解除孕婦及家庭的心理負擔，利于孕期保健。當胎兒異常時，則在獲取分析資料后作出準確的診斷，再選擇終止妊娠或進行宮內治療，以達到減少遺傳病患兒和畸形兒出生的目的。所以提高產前診斷技術，保證其準確率就顯得尤為重要。