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第一篇运动分子生物学基础3

第一章 核酸与蛋白质3

第一节 核酸3

一、核酸的构成3

二、DNA的结构7

三、RNA的结构10

四、核酸变性与复性12

第二节 蛋白质12

一、蛋白质的组成13

二、蛋白质的结构13

第三节DNA、 RNA、蛋白质间的信息传递14

一、碱基互补配对14

二、遗传密码14

第二章 基因表达与调控18

第一节 遗传信息的转录18

一、RNA聚合酶18

二、启动子18

三、调节元件20

四、转录因子21

五、终止子22

六、转录过程23

七、转录初始产物的加工25

第二节 遗传信息的翻译25

一、起始tRNA26

二、氨基酸的活化26

三、核糖体上的活性位点26

四、起始因子26

五、延伸因子27

六、终止因子28

七、蛋白质的合成过程28

第三章 DNA复制、损伤与修复32

第一节DNA复制32

一、DNA复制的特点32

二、DNA复制过程中的酶34

三、DNA复制因子36

四、DNA复制过程37

第二节DNA损伤与修复39

一、DNA损伤39

二、DNA损伤的修复40

第四章 基因与基因组43

第一节 染色体43

一、染色体的概念43

二、染色体的化学组成45

三、染色体的微观结构46

第二节 基因与基因组47

一、基因47

二、基因组49

第三节 人类基因组计划50

一、人类基因组计划的提出50

二、人类基因组计划的目标和内容50

三、人类基因组计划的科学意义52

四、人类后基因组计划53

第五章 信号转导56

第一节 信号转导的概念56

一、细胞信号分子56

二、受体的概念与分类56

三、细胞内重要的信号分子62

第二节 细胞信号转导的主要通路63

一、膜受体介导的跨膜信号转导63

二、胞内受体介导的信号转导通路69

第二篇 运动能力的分子生物学73

第六章 人类DNA遗传标记73

第一节 人类DNA遗传标记的发展过程73

第二节 限制性片段长度多态性74

一、RFLPs的概念74

二、RFLPs的实质74

三、RFLPs的研究进展74

第三节 重复序列多态性75

一、重复序列多态性的概念75

二、STRs作为遗传标记的特点75

三、STRs的分型技术76

四、STRs的研究进展76

第四节 单核苷酸多态性77

一、SNPs的概念77

二、SNPs作为遗传标记的特点78

三、单体型78

四、SNPs的网上资源80

五、SNPs的分型技术81

第五节 遗传标记在体育科研中的应用策略81

一、关联研究81

二、关联分析的注意事项83

第六节 DNA遗传标记在体育科研中的应用前景84

一、运动员选材84

二、个性化运动处方的制定84

三、运动性疾病的诊断84

四、运动员品格的判定85

第七章 与运动能力相关的基因标记88

第一节 与运动能力相关的核DNA标记88

一、与耐力表型相关的核DNA标记88

二、与力量表型相关的核DNA标记92

第二节 与运动能力相关的mtDNA标记94

一、对普通人的研究94

二、对优秀运动员的研究95

第八章 群体的遗传平衡98

第一节 群体的遗传结构98

一、孟德尔群体和基因库98

二、群体的遗传结构99

三、基因频率与基因型频率的关系100

第二节 Hardy-Weinberg平衡101

一、Hardy-Weinberg平衡定律101

二、平衡群体的基本性质102

三、群体遗传数据的统计分析103

四、平衡定律的推广104

第三节 影响Hardy-Weinberg平衡的因素107

一、基因突变107

二、自然选择108

三、遗传漂变109

四、迁移109

五、非随机婚配110

第三篇 运动与适应的分子生物学115

第九章 运动与骨适应的分子基础115

第一节 骨代谢的分子调控115

一、骨形成蛋白及其信号转导115

二、OPG/RANKL/RANK系统119

三、骨桥素121

第二节 细胞因子、神经肽对骨的调节123

一、细胞因子和炎性因子对骨代谢的影响123

二、神经肽对骨代谢的影响125

第三节 维生素D对骨代谢的调节126

第四节 运动对骨代谢影响的分子途径127

一、机械力对骨代谢的影响127

二、激素变化对骨代谢的影响129

第十章 运动与骨骼肌适应的分子基础135

第一节 骨骼肌的分子结构135

一、肌原纤维的结构135

二、细肌丝及其分子组成136

三、粗肌丝及其分子组成141

四、肌原纤维的其他蛋白146

五、肌肉收缩的分子机制148

第二节 骨骼肌发生过程中的基因调控151

一、骨骼肌的发生151

二、骨骼肌发生的调控因子151

三、骨骼肌发生的调节途径158

第三节 肌肉生长因子159

一、胰岛素样生长因子159

二、成纤维细胞生长因子163

三、睫状神经营养因子165

四、肝细胞生长因子166

五、生长分化因子8167

六、血小板源性生长因子169

七、表皮生长因子170

八、其他170

第四节 骨骼肌的再生与修复171

一、骨骼肌卫星细胞与骨骼肌组织再生172

二、肌卫星细胞激活及其调节因素172

第十一章 运动心脏重塑的分子基础176

第一节 运动心脏重塑过程中的初始应答基因176

一、c-fos基因177

二、c-myc基因178

三、运动心脏重塑过程中原癌基因的调节特点178

第二节 运动心脏重塑过程中的次级应答基因179

一、心肌肌球蛋白基因179

二、心肌肌动蛋白基因180

三、心肌肌钙蛋白基因180

第三节 运动心脏重塑过程中的心血管调节基因181

一、心钠素181

二、生长因子182

三、降钙素基因相关肽183

四、内皮素185

五、血管紧张素Ⅱ185

六、儿茶酚胺187

第四节 运动心脏重塑的个体差异性188

第十一二章 运动与能量供应系统适应的分子基础191

第一节 葡萄糖转运系统的分子调控191

一、GLUT4的分子结构191

二、运动对GLUT4的影响192

三、运动影响骨骼肌GLUT4的分子机理194

第二节 骨骼肌葡萄糖磷酸化的分子调控197

一、己糖激酶的分子结构197

二、运动对己糖激酶的影响198

第三节 糖氧化和酵解代谢的分子调控和训练适应199

一、PFK基因及其同工酶199

二、运动训练对骨骼肌PFK活性和基因表达的影响200

第四节 糖原合成代谢的分子调控和训练适应201

一、糖原合成酶基因及其同工酶201

二、糖原合成酶活性的分子调控202

第五节 乳酸转运的分子调控206

一、MCT转运蛋白206

二、MCT在pH调节中的作用207

三、运动训练与MCT208

第十三章 低氧训练适应的分子基础212

第一节 低氧适应的分子调控过程212

第二节 低氧适应相关基因214

一、低氧诱导因子-1214

二、促红细胞生成素220

三、血管内皮生长因子224

四、一氧化氮合酶230

第三节 低氧训练适应的分子生物学研究231

一、低氧训练与红细胞适应232

二、低氧训练与骨骼肌适应234

三、基因多态性与低氧训练235

第四篇 运动性机能低下的分子生物学243

第十四章 运动性低血睾的分子基础243

第一节 睾酮分泌的分子调控243

一、睾酮分泌的调节243

二、睾酮分泌的影响因素244

第二节 运动性低血睾的分子生物学研究249

一、类固醇合成急性调控蛋白250

二、雄激素受体254

第十五章 运动性免疫力低下的分子基础258

第一节 免疫的分子基础258

一、主要组织相容性复合体258

二、免疫球蛋白260

三、细胞因子263

第二节 免疫的神经内分泌调节264

一、β-内啡肽264

二、血管活性肠肽265

三、促肾上腺皮质激素266

四、人生长激素267

五、催乳素268

第三节 运动性免疫力低下的分子生物学研究268

一、运动对MHC基因表达的影响268

二、运动对Ig的影响269

三、运动对细胞因子的影响269

四、运动对β-EP免疫调节作用的影响270

五、运动对红细胞免疫的影响271

第十六章 运动性贫血的分子基础274

第一节 血红蛋白的分子结构与调控274

一、人类珠蛋白的分子结构、基因274

二、珠蛋白基因表达调控278

第二节 运动性贫血的分子生物学研究282

一、运动对珠蛋白基因表达的影响282

二、运动对血清铁蛋白的影响282

三、运动对转铁蛋白的影响283

四、运动对转铁蛋白受体的影响283

第五篇 运动延缓衰老的分子生物学289

第十七章 mtDNA与衰老289

第一节 人类mtDNA289

一、mtDNA的结构和功能289

二、mtDNA的复制、转录和翻译292

三、人类线粒体基因组的特点294

第二节 mtDNA与衰老296

一、衰老时的线粒体功能296

二、与衰老相关的mtDNA突变297

三、衰老时mtDNA突变的原因300

四、mtDNA突变在线粒体功能下降及衰老中的作用302

第三节 mtDNA在运动延缓衰老中的作用303

一、运动对衰老时机体抗氧化系统的影响303

二、衰老时线粒体氧化磷酸化对运动的适应304

三、运动与mtDNA突变305

四、运动延缓衰老的mtDNA机制306

第十八章 染色体端粒与细胞衰老309

第一节 端粒与端粒酶结构和功能309

一、端粒的结构与功能310

二、端粒酶结构和功能312

第二节 端粒、端粒酶与细胞衰老316

一、端粒长度、细胞分裂与细胞凋亡316

二、端粒酶活性与细胞周期318

第三节 端粒、端粒酶与癌症319

一、端粒酶激活与细胞癌变319

二、癌基因、抑癌基因与端粒酶320

三、端粒酶与肿瘤防治320

第四节 端粒、端粒酶与运动延缓衰老322

一、运动应激引入端粒和端粒酶研究领域322

二、问题与展望323

第十九章 细胞凋亡与衰老326

第一节 细胞凋亡326

一、细胞死亡326

二、细胞凋亡的特征327

三、细胞凋亡的途径328

第二节 细胞凋亡的调控机制331

一、线粒体与细胞凋亡331

二、活性氧与细胞凋亡334

三、caspase与细胞凋亡334

四、Bcl-2家族蛋白与细胞凋亡336

五、细胞色素c与细胞凋亡337

第三节 细胞凋亡与运动延缓衰老339

一、衰老与细胞凋亡339

二、运动抗衰老的线粒体机制340

第六篇 运动防治常见慢性疾病的分子生物学347

第二十章 运动防治高血压的分子基础347

第一节 高血压病的遗传特性347

一、血压的遗传性347

二、高血压病的遗传特性347

第二节 与高血压形成相关的基因348

一、肾素基因348

二、血管紧张素原基因349

三、血管紧张素转换酶基因350

四、原癌基因和抑癌基因351

五、血管紧张素Ⅱ的1型受体基因351

六、内皮型一氧化氮合酶基因352

七、α-内收蛋白基因352

八、G蛋白β3亚基基因353

九、激肽释放酶基因353

第三节 高血压病的基因治疗353

第四节 运动防治高血压的分子生物学研究354

第二十一章 运动防治糖尿病的分子基础358

第一节 2型糖尿病的分子机理358

一、胰岛素抵抗的分子机理358

二、胰岛素分泌缺陷的分子机理362

第二节 运动防治2型糖尿病的分子生物学研究364

一、运动改善胰岛素抵抗的分子机理364

二、运动改善胰岛素分泌的分子机理365

三、运动防治糖尿病的个性化运动处方365

第二十二章 运动防治高血脂症的分子基础369

第一节 血浆脂蛋白代谢的分子调控369

一、低密度脂蛋白的代谢369

二、高密度脂蛋白的代谢373

三、脂蛋白代谢相关酶375

第二节 基因多态性与高血脂376

一、脂蛋白脂酶的基因多态性376

二、载脂蛋白E的基因多态性377

三、载脂蛋白AI-CIII-AIV基因簇多态性377

第三节 运动防治高血脂的分子生物学研究378

一、运动对脂代谢中载脂蛋白及相关受体和酶基因表达的影响378

二、运动对血脂的影响与基因多态性379

第二十三章 运动防治肥胖的分子基础382

第一节 肥胖的分子机理382

一、肥胖基因与瘦素382

二、解偶联蛋白388

三、脂联素与抵抗素391

四、其他人类肥胖相关基因392

五、与肥胖相关的其它生物因子及受体395

第二节 运动减肥的分子生物学研究397

一、运动对肥胖基因表达及瘦素的影响397

二、瘦素、能量平衡与运动399

三、瘦素及其受体基因多态性与运动对糖代谢的影响401

四、运动对解偶联蛋白表达的影响401

第二十一四章 运动防治骨质疏松的分子基础406

第一节 骨质疏松的分子基础406

一、与骨质疏松相关的基因407

二、骨密度数量性状位点的鉴别415

第二节 运动防治骨质疏松的分子生物学研究416

第七篇 基因工程与运动损伤的基因治疗423

第二十五章 基因工程423

第一节 基因工程423

第二节 基因工程工具酶424

一、限制性核酸内切酶424

二、核酸修饰酶427

第三节 核酸分子杂交428

一、核酸探针的种类和标记物428

二、核酸探针的标记和检测428

三、核酸分子杂交方法428

第四节 基因克隆429

一、载体430

二、基因克隆主要的操作步骤432

第五节 多聚酶链式反应技术433

一、PCR原理433

二、影响PCR的反应条件435

三、PCR扩增产物分析方法437

四、PCR相关技术437

第六节 基因芯片438

第七节 基因工程技术在体育科研中的应用展望439

第二十六章 运动损伤的基因治疗442

第一节 基因治疗的概念442

第二节 基因治疗的基本程序443

一、治疗基因的选择443

二、基因转移443

三、表达基因的筛选和控制444

第三节 基因治疗的载体445

一、病毒载体445

二、非病毒载体447

三、基因枪技术447

四、裸DNA直接注射技术448

五、反义基因治疗448

六、免疫基因治疗448

第四节 运动损伤的基因治疗研究449

一、肌肉损伤的基因治疗449

二、关节损伤的基因治疗450

三、骨折的基因治疗450

四、脊髓损伤的基因治疗451

第五节 民基因治疗的安全性和伦理道德451

第八篇 生物信息学457

第二十一七章 生物信息学基本理论457

第一节 生物信息学概述457

一、生物信息学的概念457

二、生物信息学的研究意义458

三、生物信息学的重要研究领域458

第二节 生物信息学的重要资源459

一、美国国家生物技术信息中心459

二、欧洲分子生物学实验室与欧洲生物信息学研究所461

三、日本国立遗传学研究所462

四、蛋白质分析专家系统462

第三节 基本数据库及应用463

一、核酸序列数据库463

二、基因组数据库465

三、蛋白序列数据库465

四、结构数据库467

第四节 基本序列数据库注释及序列格式468

一、基本序列数据库注释468

二、序列格式471

第五节 相似性搜索工具471

第二十八章 核酸和蛋白质序列分析476

第一节 核酸序列分析476

一、核酸序列检索及其提交476

二、基本性质的分析477

三、核酸序列的电子延伸和载体序列的去除479

四、基因的表达谱分析480

五、基因序列的染色体定位480

六、基因序列的内含子/外显子分析480

七、基因上游调控区分析481

八、开放读码框分析481

九、核酸序列的PCR引物设计482

第二节 蛋白质序列分析484

一、蛋白质基本性质分析484

二、蛋白质结构预测485

三、蛋白质同源分析、进化树和功能预测487