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[美] D.A.米克勒斯，[美] G.A.费里尔，[美] D.A.克罗蒂 著，陈永青，谢建平 等 译，明凤，余龙 校

图书标签:

• DNA
• 分子生物学
• 遗传学
• 生物科学
• 生命科学
• 基因组学
• 生物技术
• 科学普及
• 医学
• 生物化学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030139436

版次：1

商品编码：12028100

包装：平装

开本：16开

出版时间：2005-05-01

用纸：胶版纸

页数：480

字数：711000

正文语种：中文

内容简介

　　DNA科学是一门建立在生命分子基础上的科学。《DNA科学导论》是冷泉港实验室出版社出版的DNA Science：A First Course第二版的中文翻译版，介绍了学科发展中的重要人物和他们做的一些重要实验，深入浅出阐释实验技术，展示了现今研究的*前沿，让读者深入了解当今的实验技术。主要内容包括：遗传学的基本原理，DNA的结构和功能，基因调控；小规模及大规模的DNA分析技术，研究单基因的现代技术，全基因组分析的现代方法；癌症的DNA科学原理，DNA科学在人类遗传和进化中的应用，人类物种形成问题等等。本书所包含的思想和技术是DNA实验操作中必需的、*基本的思想和技术，借助本书能正确地预见和阐释在未来很多年里科学发展的主流趋势。《DNA科学导论》也是初次探索生命分子的人手中一张简单的地图。
　　《DNA科学导论》适于生物化学、分子生物、细胞生物学、遗传学、免疫学、蛋白质组学、功能基因组学等生命科学相关领域研究院所、高校相关院系、实验室的教师、研究生、科研人员，以及生物技术企业的研发者和决策者参考阅读。

内页插图

精彩书评

　　★1988年吉姆·沃森（Jim Watson）在冷泉港的一次午餐时，提出了“DNA科学”（DNA science）一词。对吉姆而言那不过是日常的、无意的评论——到那时他从事DNA研究差不多已经40年了。但对我们而言则是听者有意，因为这个词恰到好处地概括了我们想向学生介绍的新的DNA世界——一门建立在生命分子基础上的科学和一本将这门科学生动地介绍给学生的书。
　　在本书的第二版中，我们沿用了第一版中深入浅出的说明文字讲解屡经验证的实验技术的成功套路。我们保留了第一版中基本的实验顺序安排，即先介绍DNA的限制酶切、转化、分离和分析，然后介绍如何应用这些技术来构建分析一个简单的DNA重组分子。我们在新版里避免对实验技术进行过多的修改，因为这些实验技术经检验证明的是较好的，并且是在教学实验中为广泛的基因操作技术。
　　新版虽然保留了第一版中一些经典的实验方法，但对全书文字比例进行了大幅度的调整，增加了200多页的新内容，展示了现今研究的有沿。本书不仅仅是罗列事实，而且是进一步让学生深入了解当今的实验技术，介绍学科发展中的重要人物和他们做的一些重要实验。分子生物学和发育生物学家David Crotty也为新版提供了许多资料和深刻见解。
　　尽管从第一版付梓至今，生物学有了很大的发展，但本书所包含的思想和技术是DNA实验操作中必需的、基本的思想和技术。尽管当前分子生物学研究越来越依靠测序仪和基因芯片，然而凝胶电泳仍然是初学者初登DNA世界的必经之路。虽然高等生物实验材料在实验中越来越受重视，但是只要有温箱等简单的设备，以及花费几个小时，低等的大肠杆菌仍能对生物学研究有所裨益。
　　与第一版的初衷相同，我们希望第二版的《DNA科学导论》能正确地预见和阐释在未来很多年里科学发展的主流趋势。我们希望《DNA科学导论。成为初次探索生命分子的人手中一张简单的地图。
　　——D.A.米克勒斯（David A.Micklos），冷泉港实验室Dolan DNA学习中心执行主任
　　——G.A.弗里尔（Greg A.Freyer），Mailman公共卫生学院医学环境卫生学副教授
　　哥伦比亚大学临床医学院解剖学和细胞生物学副教授

目录

修订序
序
前言
致谢

基础理论篇
第一章 DNA是遗传物质
第一节 分子生物学是综合学科
第二节 分子生物学基础是物理／化学的原理和理论
第三节 基因组时代的综合研究手段
第四节 分子生物学源于结构-功能一体的传统
第五节 分子生物学与遗传本质的探索
第六节 物种多样性
第七节 性状的遗传
第八节 基因定位
第九节 演化与遗传学
第十节 基因的物理实体
第十一节 基因的功能
第十二节 遗传物质的分子基础
第十三节 DNA分子的结构
参考文献
第二章 DNA的功能
第一节 DNA结构与复制
第二节 DNA的无穷复制
第三节 染色体末端的复制
第四节 从DNA到蛋白质
第五节 RNA的合成
第六节 蛋白质与氨基酸
第七节 胰岛素的一级结构
第八节 遗传密码
第九节 蛋白质合成
第十节 基因信息与蛋白质
第十一节 蛋白质的翻译后修饰
第十二节 蛋白质的降解
第十三节 中心法则
参考文献
第三章 基因调控
第一节 真核生物的基因调控
第二节 RNA的加工
第三节 可变剪接
第四节 翻译调控
第五节 玉米转座子
第六节 基因重排
第七节 组织特异性基因的调控
第八节 基因的协调表达
参考文献
第四章 DNA科学的基本工具和技术
第一节 限制性内切酶
第二节 凝胶电泳
第三节 质粒
第四节 宿主细胞
第五节 转化
第六节 电转化
第七节 重组质粒的分离和分析
第八节 第一个重组DNA分子
第九节 模式生物
参考文献
第五章 基因分离和表达的重要方法
第一节 生化学家和分子遗传学家面临的挑战
第二节 分子生物学家的解决办法：文库的构建和筛选
参考文献
第六章 全基因组分析新方法
第一节 人类基因组计划的源流
第二节 染色体图和标记
第三节 多级鸟枪克隆文库
第四节 表达序列标签
第五节 全基因组多级鸟枪法
第六节 人类基因组计划的完成
第七节 生物信息学
第八节 其他重要技术
第九节 人类基因组分析及意义
第十节 基因之少与“垃圾”之多
推荐读物
第七章 癌症的DNA科学
……
实验教程篇
答案与讨论
附录1 仪器、耗材与试剂
附录2 培养基、试剂、贮存液的配制
附录3 pAMP、pKAN、pBLU、pGREEN及λ噬菌体的限制酶切图谱
附录4 注意事项
索引

前言/序言

　　1984年，Greg是冷泉港实验室的一个博士后，导师是Rich Robert。如果说研究工作是Greg生活中的首要内容，那么本书的撰写工作则可以看作Greg生活内容的第二个组成部分。本书的另一作者Dave认为，书中涉及的内容是引导读者通向未知的DNA世界的钥匙。鉴于当时没有为中学高年级学生和大学低年级学生开设的分子生物学实验技术课程，Greg想到：为什么不建立一系列实验方法，让任何学生都有机会制备和分析重组DNA分子呢？
　　由此Dave开始了本书的撰写工作，利用在Robert实验室工作之余的零碎时间，他写了一个14页的参考手册，其中包含了Greg对开设重组DNA技术实验室入门教程的内容的设想。Rich Robert（后来荣膺诺贝尔奖）以及很多杰出的科学家，非常慷慨地将他们的想法和各种实验技巧提供给了我们。Doug Hanahan将他所采用的转化大肠杆菌的极为简化的方法与我们分享，ED Harlow实验室的吹风机则向我们提供了一种灵敏而时髦的干燥DNA沉淀的方法。
　　最终呈现在眼前的《重组DNA技术入门指南》是一部长达124页的手稿，该手稿于1985年夏季在长岛的师生中首次试用。次年我们添置了两辆“载体大篷车”，装载着离心机、加液器、电泳槽、水浴锅、温箱、试剂等物品，一直塞到了车顶，这么多装备足以在任何地方“重组”搭建起一个分子遗传学实验室。很多年夏天，我们驾驶着大篷车往来于美国各地，用本书中提及的实验技术对成千上万的生物教师进行培训，因此在那些夏天里浮现在我们脑海中的记忆是很多地方和很多张面孔的模糊印象。此间，Greg离开了冷泉港，赴哥伦比亚大学执教。Dave则成立了Dolan DNA学习中心。
　　1988年吉姆·沃森（James Watson）在冷泉港的一次午餐时，提出了“DNA科学（DNA science）”一词。对吉姆而言那不过是日常的、无意的评论——到那时他从事DNA研究差不多已经40年了。但对我们而言则是听者有意，因为这个词恰到好处地反映了我们想向学生介绍的新的DNA世界所具有的简单特性：一门建立在生命分子基础上的科学和一本将这门科学生动地介绍给学生的书。
　　在本书的第二版中，我们沿用了第一版中深入浅出的说明文字讲解屡经验证的实验技术的成功套路。我们保留了第一版中基本的实验顺序安排，即先介绍DNA的限制酶切、转化、分离和分析，然后介绍如何应用这些技术来构建分析一个简单的DNA重组分子。我们在新版里避免对实验技术进行过多的修改，因为这些实验技术经检验证明是最好的，并且是在教学实验中应用最为广泛的基因操作技术。这些实验和另外一些类似的实验为带领美国高中和大学生物系的学生登堂入室、了解分子遗传学提供了帮助。
　　在过去的几年中，我们对实验技术和实验思想的教学进行了改进，国家癌症中心（National Cancer Institute）的Steve Hughes向我们提供了用玻璃珠涂布大肠杆菌的方法，这让我们再也不必使用酒精灯。我们也收录了另外一些专门对基因产物进行操作的实验技术，这至少也是对“生物学不只是研究DNA'’批评的部分回应。有人提供了用比色法测β内酰胺酶（即青霉素酶、氨苄青霉素抗性基因的蛋白产物）活性的简易方法，以及用绿色荧光蛋白（GFP）来跟踪蛋白质的表达和蛋白质纯化的原理，免除了使用柱子纯化的麻烦。
　　新版虽然保留了第一版中一些经典的实验方法，但对全书文字比例进行了大幅度的调整，增加了200多页的新内容，展示了现今研究的最前沿。本书不仅仅是罗列事实，而且是进一步让学生深入了解当今的实验技术，介绍学科发展中的重要人物和他们做的一些重要实验。分子生物学和发育生物学家David Crotty也为新版提供了许多资料和深刻见解。
　　本书第二版前三章内容主要讲述遗传学的基本原理、DNA的结构和功能。在第一、二章中，通过简单讲解“如何得知DNA是遗传物质”和“如何了解DNA的功能”来介绍发现DNA的历史背景。第三章“基因调控”则讲述了从经典的乳糖操纵子的研究时代直到现在我们所了解的基因的多重调控机制。
　　接下来的三章介绍的是小规模及大规模的DNA分析技术：第四章“DNA科学的基本工具和技术”讲解实验原理，第五章“重要基因的鉴别和表达”讲述了研究单基因的现代技术，第六章“全基因组分析的现代方法”介绍了人类基因组测序时的各种竞争和同时处理上百个基因的新技术。
　　最后几章着重讨论了人类面临的主要问题。第七章“癌症的DNA科学原理”描述了人们与癌症抗争的历程以及近年来在与这种最为恐怖的疾病斗争中所取得的进步；第八章“DNA科学在人类遗传学和进化研究中的应用”探索了人类遗传变异的分子基础及其与疾病的关系，还讨论了人类物种形成问题，这一章也涉及了美国生物学意义上最初的优生学的真实情形。
　　尽管从第一版付梓至今，生物学有了很大的发展，但本书所包含的思想和技术是DNA实验操作中必需的、最基本的思想和技术。尽管当前分子生物学研究越来越依靠测序仪和基因芯片，然而凝胶电泳仍然是初学者初登DNA殿堂的必经之路。虽然高等生物实验材料在实验中越来越受重视，但是只要有温箱等简单的设备，以及花费几个小时，低等的大肠杆菌仍能对生物学研究有所裨益。
　　与第一版的初衷相同，我们希望第二版的《DNA科学导论》能正确地预见和阐释在未来很多年里科学发展的主流趋势。我们希望《DNA科学导论》成为初次探索生命分子的人手中一张简单的地图。随着世界上越来越多的生物教师认识到为学生自由操作DNA提供机会的重要性，我们相信本书的意义将弥显重要。

好的，以下是一本与《DNA科学导论》无关的图书简介，内容侧重于详细描述其主题、结构和价值，力求自然流畅： --- 《星际拓荒：人类文明的跃迁与新世界探索》 内容简介 在浩瀚无垠的宇宙背景下，《星际拓荒》深入探讨了人类文明在遭遇生存危机后，如何实现跨越式发展，并最终踏上征服星辰大海的征程。本书并非单纯的科幻想象，而是基于对现有物理学、社会学、工程学极限的审慎推演，构建了一个宏大而又细节丰富的未来图景。它以详尽的笔触描绘了人类如何从地球的摇篮中挣脱，建立起多行星文明，直至最终实现星际航行的技术突破。 第一部分：危机的降临与地球的抉择 本书的开篇聚焦于“大筛选”理论的具象化——地球生态系统的不可逆转的崩塌。作者没有采用灾难片式的煽情描写，而是以冷静的笔调分析了气候临界点、资源枯竭以及地缘政治冲突的交织作用，如何将人类文明推向悬崖边缘。 随后，叙事转向“方舟计划”的启动。这一部分细致地解析了人类社会在极端压力下所进行的结构性重塑。重点介绍了“基因库与记忆方舟”的建立过程，这不仅是生物学上的备份，更是文化与历史的数字化保存。我们得以窥见，为了确保文明的火种得以延续，社会治理结构如何从民族国家向功能性全球理事会转型，以及这种转型在伦理和实践上面临的巨大挑战。 更引人注目的是，作者详尽阐述了“生态适应性工程”。在资源极度匮乏的背景下，科学家们如何利用合成生物学和纳米技术，开发出超高效的闭环生命支持系统，这些系统不仅用于太空殖民地的初期建设，也反过来作用于地球残存区域的修复尝试。 第二部分：定居点与新生态的构建 随着第一批移民飞船（被命名为“先驱者”）抵达最近的宜居系——开普勒-186f的类地行星“伊甸五号”，本书的焦点转向了艰苦卓绝的殖民初期。 “伊甸五号”的探索揭示了地外生命环境的复杂性。本书用大量篇幅描述了“环境驯化”的漫长过程。这包括了对地外土壤的生物工程改良、大气成分的缓慢调整（Terraforming），以及建立自我维持的微生物群落。读者将跟随先驱者们的脚步，了解他们如何应对低重力对人体生理的长期影响，以及他们如何设计出兼顾效率与心理健康的新型居住模块。 在社会层面，本书探讨了“空间隔离下的文化演变”。随着与地球通信的延迟日益增大，伊甸五号上诞生的新一代殖民者，其价值观、语言习惯乃至艺术形式都开始与地球产生显著差异。这部分深入剖析了新的社会契约的形成，以及权力、资源分配等核心社会问题在新环境下的独特表现形式。书中记录了“伊甸宪章”的起草过程，这是一个在人类历史上前所未有的、专注于可持续性与个体自由平衡的法律蓝本。 第三部分：跨越光年的航行：曲速理论与现实 本书最富技术含量的部分，聚焦于人类如何实现真正的星际航行。作者清晰地梳理了从理论物理学的突破到工程实践的每一步。 核心技术是“零点能量驱动”和“空间折叠场发生器”的整合。本书提供了对爱因斯坦场方程在极端条件下的最新解的通俗解读，解释了如何稳定地操控负能量密度以产生可控的曲速泡。技术细节的描述严谨而富有洞察力，力求在科学可信度和可读性之间找到平衡。 更重要的是，作者探讨了“相对论时间膨胀与文明的连续性”问题。当飞船以接近光速的速度航行时，船员与母星之间的时间差是巨大的。本书详细分析了这种时间错位对星际舰队的指挥结构、任务目标以及对乘客心理状态的影响。在“阿基米德号”进行首次长距离曲速跳跃的章节中，作者生动地再现了人类首次面对“时间旅行”悖论的实际操作场景。 第四部分：接触与文明的未来 在抵达遥远的参宿星系后，人类文明的拓荒进入了新的阶段——星系尺度的扩张。本书的最后部分，将目光投向了对“非地球智慧生命”的首次接触（或称之为“发现”）。 作者详细描绘了在系外行星“赫尔墨斯”上，人类接触到一个高度发达但存在形态截然不同的文明。这种接触并非传统意义上的冲突，而是一场关于“信息结构与认知边界”的深刻对话。书中收录了大量对“异星符号学”和“超维交流模型”的案例分析，展示了人类如何努力理解一个不基于碳基生命、不依赖电磁波进行主要交流的文明。 《星际拓荒》的结语，是对人类未来命运的深刻反思。它认为，真正的拓荒并非征服遥远的星球，而是不断拓展自身知识、伦理和适应能力的边界。本书提供了一个既充满史诗感又极度写实的蓝图，展现了人类文明如何在宇宙的宏大尺度上，寻找并定义自身的价值与永恒。 --- 目标读者： 对未来学、前沿物理学、社会工程学以及宏大叙事感兴趣的读者。本书适合所有渴望了解人类文明在面对终极挑战时，其潜力与局限的深度探索者。

评分☆☆☆☆☆

阅读《DNA科学导论》的过程，对我来说更像是一场史诗般的科学探险。书中对DNA历史演进的叙述，并非简单的线性时间轴，而是充满了戏剧性的转折和意想不到的发现。作者以一种讲故事的方式，将DNA研究从早期对染色体和基因的模糊认识，一步步推向对基因组测序和后基因组时代的蓬勃发展。我尤其被书中对DNA测序技术的详细解读所吸引。从桑格测序法到下一代测序技术，作者如数家珍般地介绍了这些里程碑式的技术突破，以及它们如何极大地加速了我们对生命密码的解读。读到关于人类基因组计划完成的那部分，我仿佛能感受到全球科学家们在那一刻所共享的激动与自豪，那是一种人类集体智慧的伟大胜利。书中还特别提到了DNA测序在个体化医疗中的应用，比如通过基因检测来预测疾病风险，选择最有效的治疗方案，这让我看到了未来医学的无限可能。这本书让我不仅仅是学习了DNA的知识，更是感受到了人类探索未知、挑战极限的勇气和智慧。

评分☆☆☆☆☆

第一次翻开《DNA科学导论》，我就被它严谨的学术气息和清晰的逻辑结构所吸引。书中的内容，虽然围绕着DNA这一核心主题展开，但叙述方式却异常灵活。比如，在探讨DNA结构的文章中，作者并未拘泥于枯燥的分子模型堆砌，而是巧妙地运用了历史溯源的方法，从早期科学家们对遗传物质的猜想，到克里克和沃森划时代的发现，层层递进，引人入胜。这种叙事手法，不仅让复杂的科学概念变得易于理解，更让读者在了解DNA结构的同时，也感受到了科学探索的艰辛与辉煌。作者在描述DNA双螺旋的形成时，仿佛将我带回了那个充满激情的年代，让我能想象出那些科学家们在显微镜前、在纸张旁，为了一个微小的分子而彻夜不眠的场景。此外，书中对DNA的复制机制的讲解，也让我印象深刻。不同于一般的科普读物，作者在这里引入了大量的类比和图示，将半保留复制这一看似抽象的过程，描绘得生动形象，仿佛DNA的复制就在我眼前展开，一举一动都充满了生命力的韵律。整体而言，这本书在传达科学知识的同时，也传递了一种严谨的治学态度和对科学的热爱，让我受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

《DNA科学导论》的独特之处在于，它不仅仅是知识的传授，更是一种思维方式的启迪。书中对于DNA变异和进化的探讨，让我从一个全新的角度理解了生命的多样性。作者通过大量生动有趣的例子，比如不同物种之间的DNA差异，以及DNA突变如何驱动物种的演化，展现了生命演进的奇妙之处。他不仅仅列举了自然选择的理论，更通过DNA层面的证据，解释了基因频率的变化如何影响着一个物种的命运。读到这里，我仿佛看到了地球上亿万年生命演化的宏伟画卷，看到了每一个微小的DNA变异如何在大浪淘沙中，最终塑造了我们今日所见的丰富多彩的生命世界。书中对DNA在生物多样性保护中的作用的论述，也让我深受启发。作者解释了如何通过DNA分析来研究濒危物种的基因多样性，从而制定更有效的保护策略。这让我认识到，了解DNA不仅仅是为了揭示生命奥秘，更是为了更好地保护我们赖以生存的地球家园。这本书让我对生命产生了更深的敬畏之心，也让我思考人类在生命演进和保护中的责任。

评分☆☆☆☆☆

《DNA科学导论》给我最大的感受就是它的“接地气”。虽然主题是前沿的DNA科学，但书中对许多与日常生活息息相关的DNA应用领域的描述，都让我觉得异常亲切。例如，书中关于DNA在法医学中的应用，就让我对电视剧里常见的DNA比对破案有了更深的理解。作者详细介绍了DNA指纹的原理，以及如何在犯罪现场提取微量DNA样本，并将其与数据库进行比对，从而锁定嫌疑人。这种将抽象科学与具体案例相结合的写法，让原本高冷的科学变得触手可及，也让我对DNA的实际价值有了更直观的认识。读到这里，我甚至想象自己成为了一个法医学家，在实验室里仔细地分析着一缕头发，希望能从中找到破案的关键线索。另外，书中对DNA在食品安全检测方面的介绍，也让我对我们餐桌上的食物有了更多的了解。作者解释了如何通过DNA分析来鉴别食品的来源、种类，甚至检测是否存在非法添加物，这让我觉得这项技术不仅是高科技，更是保障我们健康生活的重要盾牌。这本书让我觉得，科学不再是遥不可及的象牙塔，而是实实在在影响着我们生活的方方面面。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我对《DNA科学导论》的期望并不高，以为会是一本充斥着专业术语、晦涩难懂的书籍。然而，它的内容却远远超出了我的预期，甚至可以说是颠覆了我对这类科学著作的认知。书中对基因编辑技术（如CRISPR-Cas9）的介绍，尤其让我眼前一亮。作者并没有止步于技术本身的描述，而是将其置于更广阔的伦理和社会背景之下进行探讨。他详细阐述了基因编辑在治疗遗传疾病、改良农作物等方面的巨大潜力，同时也深刻地剖析了其可能带来的伦理困境，比如对“设计婴儿”的担忧，以及可能加剧的社会不平等问题。这种辩证的视角，让我看到了科学发展背后复杂的人文关怀，也促使我对这一新兴技术进行了更深入的思考。书中对不同国家和地区在基因编辑技术发展上的法律法规差异的梳理，也展现了作者严谨的学术功底和广阔的国际视野。读到这里，我仿佛置身于一场关于未来生命科学的全球性辩论之中，感受到了不同观点碰撞的火花。这本书不仅仅是关于DNA的知识，更是一次关于生命、伦理与未来的深度对话。