高等院校生命科学专业基础课教材：基因工程及其分子生物学基础·分子生物学基础分册（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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静国忠 著

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• 基因工程
• 分子生物学
• 生命科学
• 高等教育
• 教材
• 生物技术
• 遗传学
• 生物化学
• 细胞生物学
• 医学

出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301155271

版次：2

商品编码：10272404

包装：平装

开本：16开

出版时间：2009-07-01

用纸：胶版纸

页数：194

正文语种：中文

内容简介

　　作为生物学科的基础课，“基因工程”课程使学生既要了解什么是基因工程，又要了解什么是它的理论基础。写这《高等院校生命科学专业基础课教材：基因工程及其分子生物学基础·分子生物学基础分册（第2版）》的目的是希望给读者，尤其是想要了解此领域的大同行或小同行，提供一本较精炼的、基本概念清楚且有一定深度的分子生物学基础及基因工程的读本或教材。第2版在原版的基础上做了较大的补充和修改，并以分子生物学基础分册和基因工程分册的形式出版。
　　在分子生物学基础分册中，加强了对基因工程的分子生物学基础内容的介绍。对于原核和真核基因在复制、转录、翻译等水平的表达调控机制进行了较为系统的介绍，并对其在基因工程操作中的意义做了必要的提示。对蛋白质的折叠和错误折叠机制过程加以较精炼的介绍，还对蛋白质的剪接、蛋白质的结构及其测定方法，特别是对蛋白质溶液构象在研究蛋白质结构与功能中的应用，以及在基因工程中对蛋白质产物分析的意义进行了介绍。在上述基础上，对基因表达调控的其他方面，如转录衰减作用与基因表达调控、信号转导与基因表达调控以及RNA干涉的分子机制与基因沉默等方面作了概述。

作者简介

　　静国忠（Jing Guozhong），河北玉田人。毕业于北京大学，师从崔之兰先生。中国科学院生物物理研究所生物大分子国家重点实验室资深研究员，中国科学院研究生院客座教授。研究工作涉及领域：基因表达调控，蛋白质及新生肽链折叠，蛋白质结构功能的研究。

内页插图

目录

1 遗传信息的传递和分子生物学的中心法则
1.1 DNA是遗传信息的主要载体
1.2 RNA是某些噬菌体和病毒的遗传信息载体
1.3 RNA反转录酶的发现改变了对遗传信息单向传递的认识
1.4 在高等生物中RNA作为信息的载体可从亲代传给子代
1.5 多肽链如何折叠成为功能蛋白质仍然是一个没有解决的问题

2 DNA的复制
2.1 DNA结构的特征
2.2 DNA复制的一般特点
2.3 原核细胞DNA的复制机器
2.4 真核细胞DNA的复制机器
2.5 DNA重组

3 原核、真核生物染色体结构和基因结构的特征
3.1 原核生物染色体结构
3.2 原核生物基因结构特征
3.3 真核生物染色体结构
3.4 真核生物基因结构特征
3.5 真核基因组中DNA序列复杂性分析

4 RNA的转录和转录后的加工
4.1 RNA合成的基本特征
4.2 与原核生物基因转录相关的序列
4.3 原核生物基因转录起始及调控
4.4 原核生物基因转录的延伸和终止
4.5 真核生物基因转录起始及调控
4.6 真核生物基因转录的延伸和终止
4.7 在真核细胞中mRNA转录后加工
4.8 RNA编辑
4.9 mRNA功能的质量控制和mRNA转运
4.10 反转录和反转录酶

5 翻译及翻译过程中的调控
5.1 遗传密码
5.2 参与蛋白质生物合成的生物大分子及其功能
5.3 蛋白质生物合成的过程
5.4 翻译效率的调控
5.5 硒代半胱氨酸：是否是蛋白质中的第21个氨基酸
5.6 蛋白质翻译后的修饰和加工

6 蛋白质的折叠和错误折叠
6.1 一个蛋白质的氨基酸序列决定其三维空间结构，即氨基酸序列为蛋白质的结构编码
6.2 分子伴侣和折叠酶
6.3 蛋白质质量控制，蛋白质错误折叠和折叠病

7 蛋白质的剪接
7.1 蛋白质剪接的发现
7.2 蛋白质剪接的机制
7.3 蛋白质剪接的应用

8 蛋白质的结构及其测定方法概述
8.1 蛋白质分子的一、二、三、四级结构
8.2 蛋白质各级结构的测定

9 基因表达调控的其他方面
9.1 转录衰减作用与基因表达调控
9.2 信号转导与基因表达调控
9.3 RNA干涉与基因沉默
参考文献

精彩书摘

　　1 遗传信息的传递和分子生物学的中心法则
　　基因工程（genetic engineering）或称重组DNA技术（recombinant DNA technology）是20世纪70年代发展起来的一门全新的学科，是分子生物学研究理论和实践的结晶。因此，系统地掌握分子生物学的基本原理，特别是基因表达及其调控的分子机制，对于学习、领会和贯通基因工程学是十分重要的，是一个知其然也知其所以然的必经之路。
　　1．1 DNA是遗传信息的主要载体
　　在生物进化的长河中，绝大多数生物选择了将DNA作为它们的遗传信息载体。绝大多数生物的基因组DNA为双链，而一些病毒（如细菌噬菌体Xl74，Ml3）则以单链DNA作为其基因组。在后面的章节中我们会看到，无论是（+）单链DNA（ss DNA（+）），还是（一）单链DNA（ss DNA（一）），其复制的中间体（复制型）都是双链DNA。值得指出的是，人们对什么是遗传物质的认识经历了从蛋白质到DNA的认识过程。如果从Friedrich Miescher在1869年发现DNA算起，到DNA最终被证明为遗传物质为止，用了80多年的时间。DNA之所以能成为生物体遗传信息的载体，是由其独特的结构特性所决定的。正是这些独特的结构特性使得DNA分子能够更稳定地储存遗传信息，精确地传递遗传信息，通过突变、遗传和自然选择使生物体得以进化。与其说生物体选择了DNA作为其遗传信息载体，不如说是生物体的进化造就了DNA。
　　……

前言/序言

　　在基因工程分册中，加强了对基因工程原理、外源基因在受体细胞内表达过程中所遇到的问题和解决办法以及相关的技术方法的论述：

　　（1）对外源基因在宿主细胞中高效表达、分泌表达，以及基因的融合和融合蛋白的表达等内容进行了系统化和补充。

　　（2）对实现重组蛋白正确折叠的方法和包涵体变性——复性的方法作了较为系统的介绍。

　　（3）在“几种真核细胞表达系统”和“分子杂交技术”的相关章节中分别加入了对转基因动、植物，DNA疫苗和DNA微阵列——基因组芯片等内容的介绍。

　　（4）在“聚合酶链反应及其应用”章节中加大了对常用PCR方法的原理及应用的论述。

　　（5）将“噬菌体展示技术”一章改为“各种生物学展示技术”。内容包括噬菌体展示技术、细菌展示技术、酵母展示技术、核糖体展示技术和mRNA展示技术等基本原理及其应用。

　　（6）“在基因打靶技术及其应用”章节中，较系统地介绍了基因打靶技术的基本原理、组织特异性基因打靶、转座子和RNA干涉与基因敲除等内容；并对常用的细菌基因敲除方法进行了概述。

现代生物技术前沿探索：从细胞信号传导到基因编辑的综合教程 本书特色： 本书聚焦于现代生命科学研究的核心领域，系统梳理了从细胞内部精密的调控机制到新兴基因操作技术的前沿进展。它并非针对特定专业基础课的教材，而是一本面向研究生、科研人员及对生物技术有深入兴趣的读者的参考书和进阶读物。全书以问题导向和实验驱动为核心，力求展现生物学研究的动态前沿和应用前景。 --- 第一部分：细胞信号传导与调控的精妙网络 本部分深入剖析了细胞如何感知环境变化并作出精确反应的分子机制，这是理解生命过程复杂性的基础。 第一章：跨膜信号的接收与转导 本章详细介绍了细胞表面受体的多样性及其激活机制。重点探讨了G蛋白偶联受体（GPCRs）的信号级联反应，包括cAMP/PKA和PLC/IP3/DAG通路如何放大初始信号。此外，对酪氨酸激酶受体（RTKs）的自磷酸化、配体结合后的分子重排及其在生长因子信号通路（如RAS-MAPK通路）中的核心作用进行了详尽的阐述。本章特别关注了信号转导过程中的动态平衡——受体下调和信号抑制机制。 第二章：细胞内的第二信使系统与分子开关 第二信使是细胞信号网络中的关键连接点。本章深入解析了钙离子（Ca²⁺）信号的产生、储存、释放及其在细胞内的精确调控。通过深入分析钙调蛋白（CaM）家族蛋白如何作为Ca²⁺的“传感器”，激活下游靶点，如钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶（CaMK）。同时，详细讨论了磷酸酶在信号转导中的“关机”作用，强调了激酶与磷酸酶之间精妙的拮抗平衡，这是维持细胞稳态和响应特异性的基础。 第三章：细胞骨架的动态重塑与细胞运动 细胞形态和运动依赖于细胞骨架的快速重组。本章从微管、微丝和中间纤维的结构生物学特点出发，探讨了驱动蛋白和动力蛋白如何介导细胞内物质的定向运输。着重分析了肌动蛋白细胞骨架在细胞爬行、细胞分裂（胞质分裂）以及囊泡运输中的调控机制，特别是Rho家族GTP酶（如Rac, Rho, Cdc42）在指导极性建立和迁移路径选择中的关键作用。 第四章：细胞周期调控的分子检查点 本章聚焦于细胞分裂的严格控制机制。详细描述了周期蛋白（Cyclins）和周期蛋白依赖性激酶（CDKs）如何协同作用，驱动细胞从G1到S，再到G2和M期的有序进展。重点解析了关键的细胞周期检查点（如G1/S和G2/M检查点）是如何通过磷酸化/去磷酸化事件监测DNA损伤和微管组装的，并讨论了p53、Rb等肿瘤抑制因子在这些检查点中扮演的“守门人”角色。 --- 第二部分：基因组的维护、表达与表观遗传学调控 本部分关注遗传信息的存储、读取和修饰，这是生命活动连续性的核心。 第五章：DNA复制的保真性与修复机制 本章详尽阐述了真核生物DNA复制的起点识别、解旋酶复合物的组装及其在复制叉上的高效工作机制。特别关注了DNA聚合酶的校对（Proofreading）功能。同时，深入探讨了细胞应对DNA损伤的三大主要修复途径：核苷酸切除修复（NER）、错配修复（MMR）以及双链断裂的精确重组修复（HR）和非同源末端连接（NHEJ）的分子细节和选择性。 第六章：转录调控的复杂性：启动子与增强子 本章超越了基础的RNA聚合酶识别，深入探讨了真核生物基因表达的复杂调控网络。详细分析了核心启动子、近端和远端调控元件（增强子、沉默子）如何通过染色质重塑和转录因子结合实现精细的组织特异性和诱导性表达。重点讲解了TFIID复合物的组装、转录激活域（AD）的功能，以及如何通过介导RNA聚合酶II与其他调控因子的相互作用来控制转录起始速率。 第七章：RNA加工、修饰与命运决定 本章强调了转录后事件在功能性分子产生中的重要性。全面覆盖了mRNA的加帽、剪接和加尾过程。重点分析了可变剪接（Alternative Splicing）如何仅凭一个基因产生多种蛋白质异构体，并探讨了剪接体组件（如SnRNPs）和调节因子（如SR蛋白）的作用。此外，探讨了mRNA的运输、稳定性和降解机制，特别是RNAi通路对mRNA命运的控制。 第八章：表观遗传学的核心机制：DNA甲基化与组蛋白修饰 本章将视角提升到基因组结构层面，解析了不改变DNA序列的遗传信息如何影响基因表达。详细介绍了DNA甲基转移酶（DNMTs）和去甲基化酶如何精确地甲基化CpG岛，以及组蛋白乙酰化、甲基化、磷酸化等多种共价修饰的“组蛋白密码”及其对染色质开放性的影响。特别关注了甲基化阅读器蛋白（如MBT结构域蛋白）如何识别特定的组蛋白修饰，从而招募下游的转录复合物或沉默复合物。 --- 第三部分：现代生物技术的前沿应用与系统生物学视角 本部分聚焦于当前生命科学研究中最具变革性的技术和跨学科研究方法。 第九章：蛋白质组学与功能蛋白质组学 本章探讨了从基因到功能性蛋白质的全面分析工具。详细介绍了基于质谱技术的蛋白质鉴定和定量方法（如Tandem Mass Spectrometry, MS/MS），以及如何利用二维电泳（2D-PAGE）进行蛋白质分离。重点讲解了蛋白质互作组（Interactome）的研究策略，如酵母双杂交（Y2H）的改进和共免疫沉淀（Co-IP）的高通量应用，以绘制细胞内的分子网络图谱。 第十章：CRISPR/Cas9技术及其在基因组编辑中的拓展 本章深入剖析了革命性的CRISPR/Cas9系统的作用机制，从其细菌免疫系统起源到其作为基因编辑工具的原理（sgRNA的设计、Cas9的切割活性）。不仅涵盖了基础的基因敲除和点突变修复，更详细介绍了基于此平台发展出的高级技术，如Base Editing（碱基编辑）和Prime Editing（先导编辑），这些技术实现了无需双链断裂的精确单碱基或小片段插入/缺失，并讨论了其脱靶效应的评估与控制。 第十一章：合成生物学与基因回路设计 本章探讨了将工程学原理应用于生物系统的设计与构建。重点分析了如何利用标准化元件（如启动子、核糖体结合位点）构建基本逻辑门（AND, OR, NOT）。本章提供了多个经典案例，如设计细菌震荡器、构建基于反馈回路的药物控释系统，以及利用异源基因表达构建代谢通路的案例研究。强调了设计-构建-测试-学习（DBTL）循环在合成生物学研究中的核心地位。 第十二章：系统生物学的建模与大数据集成 本章将生物学研究置于一个整体的、动态的系统中进行考察。介绍了如何利用数学和计算工具来描述和预测复杂的生物现象。详细阐述了代谢流分析（MFA）和动力学建模在理解微生物代谢网络中的应用。此外，讨论了如何整合基因组学、转录组学和蛋白质组学等多层次数据，通过网络分析和高维数据可视化，揭示新的生物学原理和疾病机制。 --- 目标读者： 对分子生物学、细胞生物学有扎实基础，希望深入了解现代生物技术、基因编辑前沿以及系统生物学研究方法的生命科学、生物医学工程专业的研究生和青年科研人员。 本书旨在提供一个超越基础概念的视角，着重于当前实验室正在使用的尖端技术原理和正在解决的前沿科学问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书，从装帧设计上来说，就透着一股严谨的学究气，封面那种淡雅的蓝色，配上烫金的字体，在书架上显得格外沉静。我刚拿到手的时候，就迫不及待地翻开了扉页，纸张的质感很不错，不是那种过于光滑的，有点微微的哑光感，翻阅起来很舒服，也不会反光。然后就是目录，看得出来编者在内容的组织上是下了功夫的。很多基础概念的排列顺序，我觉得比我之前看过的很多教材都要更加顺理成章，从最宏观的遗传物质概念，到具体的DNA复制、转录、翻译，再到基因调控，层层递进，逻辑性很强。即使我不是这个领域的专业人士，也能感觉到它在试图建立一个清晰的学习路径。书的印刷质量也很好，文字清晰，图表也很规整，没有出现模糊不清或者错位的现象。整体给人的感觉就是，这是一本用心制作的教材，准备迎接读者的深入学习。

评分☆☆☆☆☆

我非常惊喜于这本书在概念阐述上的深度和广度，它不仅仅是简单地罗列知识点，而是深入到各个分子过程的机制层面。比如，在讲解DNA复制时，它并没有停留在“DNA复制需要DNA聚合酶”这样的层面，而是详细剖析了不同类型的DNA聚合酶的特异性、复制起始点的识别、链的合成方向，甚至是DNA复制的保真性机制，比如错配修复系统。这种细致入微的讲解，对于理解基因工程技术是如何被设计和应用的至关重要。另外，书中关于基因调控的部分，也让我印象深刻。它不仅仅介绍了转录因子和启动子，还探讨了不同层次的调控机制，包括染色质重塑、表观遗传修饰等，这些都为理解复杂的生命活动提供了更深层次的视角。我感觉这本书的内容，更像是在为你构建一个分子生物学的“思维模型”，而不是简单地让你记忆一堆事实。

评分☆☆☆☆☆

这本书的文字风格和学术严谨性达到了一个很高的水准。它的语言表述非常精确，用词考究，没有出现模棱两可或者口语化的表达。这对于一个需要建立扎实学术基础的领域来说，是至关重要的。我发现，即使是对于一些非常复杂的生物学过程，作者也能够用清晰、有逻辑的语言进行解释，尽量避免使用过于晦涩难懂的术语，或者在必要时给出详细的定义和背景。另外，书中参考文献的引用也做得非常到位，这不仅体现了作者的学术诚信，也为读者提供了进一步深入研究的线索。我个人认为，一本好的教材，就应该像这本书一样，既有深度，又有广度，同时还具备高度的严谨性和可读性，能够真正地引导读者进入一个全新的知识领域。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书在内容的实用性和前瞻性上做得相当出色。它在讲解基础知识的同时，没有回避近年来分子生物学领域的一些热点和前沿进展。例如，在讨论基因编辑技术时，它不仅仅介绍了CRISPR-Cas9系统的工作原理，还简要提及了其在基因治疗、育种等方面的应用前景，以及相关的伦理问题。这让我感觉到，这本书不是一本“过时的”教材，而是紧跟时代步伐，为未来的科研打下基础。此外，书中大量的插图和表格，极大地辅助了理解。很多复杂的分子结构和反应过程，通过清晰的示意图就能一目了然，比纯文字描述要高效得多。这些图表的设计，也充分考虑到了读者的认知习惯，不会过于复杂，也不会过于简化。

评分☆☆☆☆☆

作为一名正在学习生命科学的学生，我一直觉得很多教材在讲授基础理论时，总是显得有些枯燥和抽象。然而，这本《基因工程及其分子生物学基础·分子生物学基础分册》却成功地打破了这种刻板印象。它在讲解每一个分子生物学概念的时候，都尽可能地结合实际的实验技术和应用场景。比如，在讲到PCR技术时，它不仅仅介绍了PCR的原理，还详细讲解了设计引物、优化反应条件等实际操作的关键点。这让我觉得，学习这些基础知识是有目的、有意义的，能够直接应用于未来的实验操作。而且，书中提供的案例分析和思考题，也促使我去主动思考，将理论知识与实际问题联系起来，这种学习方式比单纯的被动接受信息要有效得多。

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很好

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