现代分子生物学模块实验指南（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李玉花，徐启江，许志茹 等 编

图书标签:

• 分子生物学
• 实验指南
• 生物技术
• 高等教育
• 教学参考
• 实验教学
• 生物科学
• 现代生物学
• 第二版
• 教材

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040470574

版次：2

商品编码：12276731

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-12-01

用纸：胶版纸

页数：411

字数：770000

正文语种：中文

内容简介

　　《现代分子生物学模块实验指南（第2版）》由10个模块组成，内容包括目的基因的克隆及分析，核酸分子杂交，大规模基因表达差异分析，单核苷酸多态性的检测，目的基因的遗传转化，蛋白质样品的制备、分离与鉴定，目的蛋白质表达、纯化与检测，蛋白质相互作用的研究，激光扫描共聚焦显微镜的应用，生物信息学软件与数据库应用，共52个实验。为了模块的完整性及对模块研究内容的全面理解，模块内除了编入适合本科教学的实验内容之外，还编入了扩展性的实验内容，可为本科生创新实验及本科生毕业论文提供参考。
　　《现代分子生物学模块实验指南（第2版）》可作为综合性大学和师范、医学、药学、农林等院校生物类专业本科生和研究生的分子生物学实验教学用书，也可作为生物学相关领域研究人员的参考书。

内页插图

目录

模块一 目的基因的克隆及序列分析
1-1 RNA的提取及检测
1-2 RT-PCR方法扩增目的基因
1-3 cDNA末端快速扩增法（RACE）合成目的基因
1-4 目的基因的克隆
1-5 目的基因的序列测定及初步分析
1-6 cDNA文库的构建及目的基因的筛选
1-7 mRNA差别显示克隆差异表达基因
1-8 电子克隆法获得目的基因
1-9 化学合成法获得目的基因

模块二 核酸分子杂交
2-1 Southern杂交
2-2 Northern杂交
2-3 原位杂交
2-4 原位RT-PCR

模块三 大规模基因差异表达分析
3-1 基因芯片分析
3-2 基于第二代高通量测序技术的转录组测序分析
3-3 差异表达基因功能富集分析
3-4 实时荧光定量PCR检测基因表达

模块四 单核苷酸多态性的检测
4-1 衍生酶切扩增多态性序列法
4-2 Taqman荧光探针法
4-3 高分辨率熔解曲线法
4-4 定向诱导基因组局部突变技术

模块五 目的基因的遗传转化
5-1 PCR法克隆目的基因全长
5-2 Gateway技术构建表达栽体
5-3 农杆菌真空渗入法遗传转化
5-4 水稻愈伤组织的遗传转化
5-5 RNAi发夹式载体构建及转化
5-6 CRISPR／Cas9技术构建表达载体
5-7 大规模突变体库的构建

模块六 蛋白质样品的制备、分离与鉴定
6-1 蛋白质样品的制备
6-2 蛋白质的定量
6-3 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分离蛋白质
6-4 双向电泳分离蛋白质
6-5 荧光标记差异分析凝胶电泳法分析差异表达蛋白质
6-6 蛋白质样品的质谱鉴定

模块七 目的蛋白质表达、纯化与检测
7-1 目的基因原核表达质粒的构建
7-2 谷胱甘肽S-转移酶（GST）融合蛋白的表达与纯化
7-3 组氨酸标签融合蛋白的表达与纯化
7-4 麦芽糖结合蛋白（MBP）融合蛋白的表达与纯化
7-5 免疫印迹检测目的蛋白质的表达

模块八 蛋白质相互作用的研究
8-1 经典酵母双杂交
8-2 Pul1-down分析蛋白质相互作用
8-3 蛋白质亚细胞共定位
8-4 免疫共沉淀
*8-5 T7噬菌体展示筛选技术
*8-6 细胞质酵母双杂交系统

模块九 激光扫描共聚焦显微镜的应用
9-1 激光扫描共聚焦显微镜的基本使用
9-2 花粉管內钙离子梯度分布的观察
9-3 动物细胞微丝微管细胞核共定位观察
9-4 激光扫描共聚焦显微镜检测荧光蛋白

模块十 生物信息学软件与数据库应用
10-1 常用分子生物学数据库检索
10-2 常用分子生物学软件使用
10-3 蛋白质结构及其相互作用预测

附录

前言/序言

　　21世纪是生命科学的世纪，各种组学研究使得生命科学由描述性的定性科学走向精确定量的科学，对生命现象的认识从还原论到整体论，以分子生物学为先导的生命科学的发展正面临一个新的高峰。分子生物学是从分子水平上研究生命本质的一门新兴边缘学科，以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，是当前生命科学中发展最快并正在与其他学科广泛交叉与渗透的前沿研究领域。分子生物学基本理论的建立与发展都是以实验为基础的，只有通过实验室的实际操作训练，才能进一步理解实验背后的科学理论，达到掌握实验基本技能、培养理论与实践相结合能力、提高科学思维能力和创新能力的目的。
　　为加强分子生物学实验内容的完整性、先进性，我们结合自己的科研实践，编写了《现代分子生物学模块实验指南》，自2007年由高等教育出版社出版发行以来，被部分高校选用作为生命科学类本科及研究生教材或参考图书，同时也受到相关科研人员的欢迎。近十年来分子生物学技术日新月异，许多新的技术得到了广泛应用。应读者的要求，我们在第1版的基础上进行了增删与修改，予以再版。
　　为反映现代分子生物学实验技术最新的研究进展与发展趋势，本书第2版立足于基础分子生物学实验的同时增加了实时荧光定量PCR、第二代高通量测序、双分子荧光互补、单核苷酸多态性检测、CRISPR/Cas9等技术的详细操作流程。
　　我们对全书进行了认真修订，具体分工如下：第一模块目的基因的克隆及序列分析（许志茹），第二模块核酸分子杂交（徐启江），第三模块大规模基因差异表达分析（王宇），第四模块单核苷酸多态性的检测（王宇），第五模块目的基因的遗传转化（张旸），第六模块蛋白质样品的制备、分离与鉴定（解莉楠），第七模块目的蛋白质表达、纯化与检测（蓝兴国），第八模块蛋白质相互作用的研究（蓝兴国），第九模块激光扫描共聚焦显微镜的应用（张旸），第十模块生物信息学软件与数据库应用（王宇）。修订过程中还得到了杨洪一、赵翊丞两位老师的大力支持，同时感谢高等教育出版社生命科学分社的同志们对本书出版的大力协助与支持。
　　本书受到国家自然科学基金委员会“基础科学人才培养基金科研训练及科研能力提高项目…‘中央高校基本科研业务费专项资金项目（2572014EA03）”资助。
　　本书的编写人员虽然在相关研究领域具有自己的学术专长，并且都是处于教学科研第一线的教师、博士研究生，但限于学术水平和编写经验的不足，难免存在疏漏和差错，恳请各位读者给予批评指正，以便进一步修改完善。

深入理解与实践：现代生物科学前沿探索手册 （一部涵盖宏观与微观、理论与应用，面向未来研究的综合性参考指南） 引言：跨越学科界限，洞悉生命奥秘 生命科学正以前所未有的速度发展，分子生物学、遗传学、细胞生物学、生物化学以及计算生物学等学科的深度融合，正在重塑我们对生命系统的理解。本书旨在为处于这一变革前沿的科研工作者、高年级本科生及研究生提供一个全面、深入且高度实用的参考框架。它并非局限于某一特定技术或单一领域，而是着眼于构建一个多维度的知识体系，使读者能够在新兴的生物学问题面前游刃有余。 本书的撰写基于对当前全球生物学研究热点和未来发展趋势的深刻洞察。我们认识到，现代生物学研究的复杂性要求研究者不仅要掌握基础原理，更要精通如何将不同技术平台进行有效整合，从而解决更复杂的生命现象。因此，我们精心设计了六大核心模块，力求覆盖从基础原理到尖端应用的广阔范围。 --- 第一部分：生物信息学与大数据驱动的生命科学 在基因组学、转录组学、蛋白质组学等高通量技术爆炸的时代，数据分析能力已成为现代生物学家的核心竞争力。本部分聚焦于如何有效地处理、解释和可视化海量生物学数据。 1. 基础数据结构与管理： 详细阐述了生物学数据的组织方式，包括FASTA、SAM/BAM、VCF等核心文件格式的结构解析，以及关系型数据库和NoSQL数据库在存储和检索大规模基因组数据中的应用策略。内容将深入探讨数据冗余处理、质量控制（QC）流程的标准化，确保输入分析的数据具有最高的可靠性。 2. 序列分析与比对算法： 深入探讨了经典的比对算法，如BLAST的原理和局限性，并重点剖析了更先进的、基于种群方法的序列比对工具（如BWA、Bowtie2）在处理海量短读长数据时的计算效率优化。此外，涵盖了从头组装（De Novo Assembly）的技术挑战与主流软件（如SPAdes、Canu）的性能评估标准。 3. 功能基因组学数据解析： 重点解析了RNA测序（RNA-Seq）数据的差异表达分析（DGE）流程，包括计数方法的选择、归一化策略（如DESeq2, edgeR）的统计学基础。在宏基因组学（Metagenomics）部分，我们将详细介绍基于16S rRNA和全基因组快照的物种注释、功能预测（如KEGG, GO通路富集）的生物信息学管线构建，强调统计显著性的准确判断。 4. 结构生物信息学前沿： 涵盖蛋白质结构预测的演进，从传统的同源建模到基于深度学习的结构预测方法（如AlphaFold2背后的核心算法思想与适用场景）。内容包括界面相互作用的预测、分子对接（Docking）的技术要点，以及如何利用计算方法验证实验观察到的分子机制。 --- 第二部分：基因编辑与表观遗传学调控 基因编辑技术是现代生物学研究的基石，而表观遗传修饰则为我们理解基因表达的动态调控提供了关键视角。本部分旨在提供关于精确修改和监测基因组状态的深度指南。 1. CRISPR/Cas系统的进阶应用： 超越基础的基因敲除，本章详述了CRISPR系统的精准化改造，如基础的Cas9、可编辑碱基的Base Editing（BEs）和可编辑剪切的Prime Editing（PEs）。讨论了脱靶效应的评估方法、递送系统（如病毒载体、脂质纳米颗粒）的选择标准，以及在体细胞和胚胎中应用这些技术的伦理与技术考量。 2. 表观遗传标记的测绘技术： 详细对比了DNA甲基化测序（如WGBS、TAB-seq）和组蛋白修饰测绘（ChIP-seq/ChIP-nexus）的技术原理、实验设计中的偏倚控制以及数据分析的特定需求。特别关注了单细胞水平的表观遗传学分析方法（如scBS-seq, CUT&Tag），强调在稀有细胞群体中获取高分辨率数据的挑战与解决方案。 3. 染色质相互作用的解析： 深入探讨了Hi-C技术在捕获全基因组范围内染色质结构（TADs、Loop）中的作用。内容将指导读者如何设计合理的实验（如捕获效率优化），并解析复杂网络数据以识别驱动基因表达的远端调控元件。 --- 第三部分：蛋白质组学与功能分析 蛋白质是生命活动的主要执行者，理解蛋白质的种类、丰度、修饰和相互作用网络，是揭示细胞功能的关键。 1. 质谱基础与样本制备： 详细阐述了液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）在蛋白质组学中的基础设置，包括样品酶解策略（如胰酶、溶剂酶）、肽段分离的前沿技术（如HILIC、TMT标记）。重点解析了TMT和iTRAQ等相对定量技术背后的化学原理和数据解释的注意事项。 2. 靶向与非靶向蛋白质组学： 比较了Data-Dependent Acquisition (DDA) 和 Data-Independent Acquisition (DIA) 在覆盖度、定量精度和分析通量上的优劣。为应用DIA技术提供了一套从谱库构建到数据处理的完整工作流程指导。 3. 蛋白质相互作用组（PPI）的解析： 阐述了基于生化分离（如酵母双杂交、亲和纯化-质谱AP-MS）和基于成像（如FRET/BRET）的技术在解析体内和体外相互作用网络中的应用，以及如何利用网络拓扑学分析来识别关键调控节点。 --- 第四部分：先进的细胞成像与示踪技术 活细胞成像为我们提供了在生命体动态过程中观察分子事件的“窗口”。本部分聚焦于高分辨率、高灵敏度的成像技术。 1. 荧光显微技术的突破： 涵盖了超越传统宽场显微镜的技术，如共聚焦显微镜（Confocal）的深度聚焦原理。重点介绍超分辨成像技术（如STED、PALM/STORM）的分辨率极限、数据采集要求以及如何通过光物理过程实现纳米尺度的分子定位。 2. 活细胞动力学研究： 详细解析了荧光漂白恢复（FRAP）和荧光相关光谱（FCS）在测量分子扩散系数、结合动力学和分子浓度估计中的应用。强调如何设计合适的实验窗口以获得具有生物学意义的动态参数。 3. 活体动物成像与生物传感器： 讨论了双光子显微镜在深层组织成像中的优势，以及基于光遗传学和新一代荧光蛋白（如Janelia Fluor系列）的开发，它们如何用于精确控制和可视化神经活动或信号通路激活。 --- 第五部分：微生物组学与宿主互作 理解微生物群落（Microbiome）如何影响宿主健康与疾病，是当前医学研究的焦点。 1. 微生物组数据的高级分析： 除了传统的分类学分析，本章侧重于功能预测，例如利用PICRUSt或Shotgun测序数据推断代谢通路的功能潜力。探讨了微生物组数据中“零值膨胀”问题的统计处理方法。 2. 宏基因组与代谢组的整合： 介绍了如何将微生物群落的基因组成（宏基因组）与宿主或微生物产生的代谢产物（代谢组学）数据相结合，以建立更全面的宿主-微生物互作模型。内容包括共表达网络分析在识别关键代谢物-功能基因关联中的应用。 3. 粪菌移植（FMT）与靶向干预： 探讨了通过移植特定微生物群落来治疗疾病（如艰难梭菌感染、炎症性肠病）的最新临床前和临床进展，以及评估移植成功率和功能恢复的分子标志物。 --- 第六部分：自动化与高内涵筛选系统 为了应对海量分子筛选的需求，自动化和高内涵成像已成为药物发现和基础研究的必要工具。 1. 液体处理与自动化平台集成： 介绍了高通量筛选（HTS）中液体处理机器人的编程逻辑、移液准确性验证，以及如何将不同的模块（如培养、处理、检测）无缝集成到完整的自动化工作站中。 2. 高内涵筛选（HCS）的数据解读： HCS不仅提供细胞计数，还能提供数百个形态学特征参数。本章侧重于如何利用机器学习算法从这些高维度的图像数据中提取出具有生物学意义的表型特征，以及如何利用这些特征进行药物重定位或毒性预测。 3. 细胞表型成像的质量控制： 讨论了在自动化筛选中如何监控和校正批次效应、光漂白和成像深度的不一致性，以确保数百万张图像数据的可重复性和有效性。 --- 结语：构建面向未来的研究范式 本书的结构设计旨在鼓励跨学科思维，将理论知识转化为解决实际研究问题的能力。我们相信，掌握这些前沿技术和分析范式，是推动生命科学迈向更精准、更深入理解生命复杂性的关键。阅读本书，不仅是学习一系列技术，更是培养一种整合多源异构数据的、面向复杂系统研究的科学素养。

评分☆☆☆☆☆

从一个实验室管理者的角度来看，这本书的价值在于其极高的实用性和规范性。我们实验室每年都需要培训大量新生加入，传统的带教方式效率低下且标准不一。自从引入这本指南后，我们将其作为新生岗前培训的指定教材。它的详尽程度足以让一个零基础的学生，在有基本安全意识的前提下，独立完成许多基础但关键的分子生物学操作，比如高质量的RNA提取和qPCR的标准化操作。其中关于试剂配制和仪器维护的章节，也极大地减轻了我们高年级学生和PI的日常监督压力。书中的“安全与废弃物处理”部分，也体现了极强的责任心，详细列举了不同级别生物危害物质和化学废弃物的分类处理流程，这对于确保实验室符合法规要求至关重要。它提供了一个可复制、可量化的操作框架，让整个实验室的“工作流”更加标准化和专业化，这对于追求高效和合规运行的平台型实验室来说，是无价的资产。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我刚拿到这本《现代分子生物学模块实验指南（第2版）》的时候，心里是抱着怀疑态度的。毕竟市面上实验指南汗牛充栋，大部分都是“换汤不换药”的更新。然而，翻阅之后，我发现我的担忧完全是多余的。这本书的编排逻辑非常清晰，它没有采取传统的按技术分类的结构，而是构建了一套以“研究模块”为核心的实验路径。比如，它将“信号转导研究”作为一个独立的模块，其中包含了从初步筛选到验证的完整实验序列，包括但不限于体外细胞培养、特定信号通路激活与抑制、下游通路成员的分子检测等。这种模块化的思路极大地方便了我这种需要进行系统性课题攻关的研究者。它教会我如何构建一个完整的实验设计闭环，而不是零散地掌握单个技术点。书中的图示设计也极其精妙，很多复杂的仪器操作流程，通过清晰的流程图展示，比单纯的文字描述直观得多。这对于我们这些需要同时操作多个复杂技术的课题组来说，无疑是极大的福音，它让实验的“可见性”大大增强，减少了因流程不清导致的判断失误。

评分☆☆☆☆☆

这套书简直是实验桌上的“救星”！我之前在进行一些高通量测序的样本准备时，总是感觉流程繁琐、细节把握不住。读了这本指南，简直像是突然有了一位经验丰富的前辈在旁边手把手指导。它不是那种只告诉你“这样做”的干巴巴的SOP集合，而是深入解释了每一步背后的生物学原理。比如，在进行DNA提取时，它详尽地剖析了不同裂解液的组分和作用机制，这让我能够根据不同的组织类型灵活调整方案，而不是盲目照搬。更棒的是，书里对常见问题的排查提供了非常实用的建议，什么“为什么PCR产物总是拖尾”、“为什么Western Blot条带不清晰”，都有详细的图文解析和应对策略。自从用了这本书里推荐的优化方案后，我的实验重复性显著提高了，节约了大量的试剂和时间成本。尤其是关于基因编辑和蛋白质相互作用分析的章节，讲解得极为透彻，将复杂的概念拆解得非常到位，即便是初入实验室的新手也能快速上手，真正做到了理论与实践的完美结合。这本书的价值远超一本普通的实验手册，它更像是一部浓缩的分子生物学实验智慧集大成者。

评分☆☆☆☆☆

这本书的修订版相比旧版，进步是跨时代的。我记得以前用的老版本，在提及CRISPR/Cas9技术时，还停留在基础的靶点设计层面。而新版则把注意力放在了更前沿的递送系统和脱靶效应的评估与修正上，这一点非常符合当前生命科学研究的节奏。对于那些关注基因调控和表观遗传学的同行们来说，这本书提供了非常扎实的理论支撑和操作指导。特别是关于ChIP-seq实验的章节，它详细对比了不同交联剂（如甲醛与DSP）的选择依据，以及对下游数据分析软件的推荐与基本操作流程的介绍。这种与时俱进的内容更新，使得它不仅仅是一本教科书式的指南，更像是一本活的、能指导我们探索未知领域的工具书。我尤其欣赏它在“数据质量控制”部分所花的心思，它强调了从实验设计源头就要控制好变量，这在如今强调数据可重复性的时代，显得尤为重要。阅读时能深切感受到编者们对于科研严谨性的执着追求。

评分☆☆☆☆☆

这本书的文字表达风格，给我一种非常“冷静的学术对话感”。它没有用那种过度煽情或过于口语化的语气，而是采取了一种严谨、精确但又富有引导性的叙述方式。阅读体验上，它更接近于与一位经验极其丰富且逻辑清晰的教授进行一对一的学术探讨。例如，在讨论蛋白质纯化策略时，它不会直接给出A方法最优的结论，而是会列举A、B、C三种方法的适用范围、各自的优势劣势，以及可能遇到的共性问题，最终将选择权交给读者，但同时给出了判断的“标尺”。这种处理方式非常尊重读者的专业判断能力。特别是它对统计学在分子生物学数据分析中的应用进行了专门的梳理，提醒我们在验证实验结果时，必须考虑样本量和统计显著性，这一点是很多单纯操作指南所忽略的“软实力”要求。全书的排版也十分考究，关键步骤加粗、公式推导清晰，即使在光线不好的通风橱里也能快速定位到所需信息，极大地方便了实际操作中的快速查阅。