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绪论1

一、分子诊断学的定义1

二、分子诊断学的发展简史及主要技术1

三、分子诊断学在医学中的应用5

四、分子诊断的应用前景展望8

第一篇 分子诊断学理论基础13

第一章 基因组学13

第一节 基因组学概论13

一、基因13

二、基因组16

三、基因组学16

四、基因组学的意义17

第二节 原核生物基因组21

一、原核生物基因组特点21

二、原核生物基因组的类核结构22

三、质粒22

四、原核细胞的基因转移23

第三节 真核生物基因组24

一、真核生物基因组的结构与功能24

二、线粒体基因组29

三、人类基因组研究31

四、人类基因组多样性35

第四节 比较基因组学38

一、比较基因组学研究原理39

二、比较基因组学的几个相关概念39

三、比较基因组学的研究策略40

四、比较基因组学在基因分析中的应用41

五、比较基因组杂交技术在肿瘤研究中的应用41

第五节 原核生物——微生物基因组43

一、大肠埃希菌基因组学44

二、流感嗜血杆菌基因组学45

三、阴沟肠杆菌基因组学46

四、鲍曼不动杆菌基因组学47

五、肺炎链球菌基因组学49

六、脑膜炎奈瑟菌基因组学51

七、铜绿假单胞菌基因组学52

八、结核分枝杆菌基因组学53

九、幽门螺杆菌基因组学53

十、衣原体基因组学54

十一、肺炎支原体基因组学56

第六节 原核生物——病毒基因组57

一、病毒基因组学58

二、乙型肝炎病毒基因组学59

三、丙型肝炎病毒基因组学61

四、HIV基因组学62

五、人类乳头瘤病毒基因组学69

六、埃博拉病毒基因组学71

七、SARS病毒基因组学72

八、禽流感病毒基因组学74

九、肠道病毒基因组学75

十、单纯疱疹病毒基因组学77

十一、巨细胞病毒基因组78

十二、EB病毒基因组学79

十三、朊病毒基因组学80

第二章 转录组学82

第一节 基因表达的概念及特点83

一、基因表达的概念83

二、基因表达的时间性及空间性83

三、基因表达的方式83

第二节 转录作用及组成84

一、转录作用及其特点84

二、RNA聚合酶84

三、启动子及终止信号85

四、增强子86

五、终止信号86

第三节 真核基因转录过程87

一、RNA PolⅡ的转录起始87

二、延长88

三、终止88

第四节 转录后加工88

一、mRNA前体的加工89

二、tRNA前体的加工91

三、rRNA前体的加工91

第五节 真核生物基因表达的调控91

一、染色体水平的调控92

二、染色质水平调控93

三、DNA水平的调控95

四、转录水平的调控96

五、转录起始和加工的调节98

六、翻译的调控98

七、小分子RNA的调控99

第三章 蛋白组学102

第一节 蛋白组学概论102

一、蛋白质组和蛋白质组学102

二、蛋白组学研究的意义和内容102

三、蛋白质组学的研究策略和一般步骤103

第二节 蛋白质翻译后修饰及功能确定104

一、蛋白质翻译后修饰的种类105

二、蛋白质翻译后修饰的作用105

三、蛋白质修饰的蛋白组学研究106

第三节 蛋白质与核酸间的相互作用111

一、蛋白质与DNA的相互作用111

二、蛋白质与RNA的相互作用115

第四节 蛋白质与蛋白质间的相互作用117

一、蛋白质相互作用研究的意义117

二、蛋白质相互作用的分子结构基础118

第五节 蛋白质组学的应用121

一、临床蛋白质组学121

二、药物蛋白质组学127

三、微生物蛋白质组学129

四、毒理蛋白质组学132

第四章 代谢组学133

第一节 代谢物靶标分析133

一、代谢物的生理作用134

二、代谢物靶标分析134

第二节 代谢轮廓（谱）分析138

一、高效液相色谱技术在代谢组学中的应用139

二、毛细管HPLCMS代谢组学研究140

三、UPLCMS的代谢组学研究141

四、HPLC在代谢组学研究中的地位141

第三节 代谢指纹分析142

一、代谢指纹分析技术的进展142

二、代谢指纹分析在代谢组学研究中的作用144

第四节 代谢组学144

第二篇 分子诊断学技术151

第一章 基因组学151

第一节 核酸的分离和纯化151

一、真核基因组DNA的分离纯化151

二、基因组DNA的提取154

三、质粒DNA的提取与纯化156

四、真核细胞RNA的分离纯化166

第二节 核酸分子杂交技术170

一、核酸杂交的基本原理170

二、核酸探针170

三、核酸探针的制备172

四、探针的标记及检测173

五、核酸分子杂交技术180

第三节 基因扩增检验技术186

一、聚合酶链反应技术的原理186

二、聚合酶链反应技术的设计及优化187

三、聚合酶链反应技术的进展194

四、荧光定量聚合酶链反应技术197

五、有限稀释法204

第四节 DNA指纹技术204

一、DNA指纹技术的原理205

二、DNA指纹技术的优点205

三、DNA指纹图的遗传规律206

四、典型案例206

五、STR分析个体基因型原理206

六、DNA指纹技术的应用207

第五节 核酸测序技术207

一、核酸测序策略208

二、链末端终止法208

三、化学降解法210

四、焦磷酸测序技术211

五、其他测序技术212

六、自动化测序技术214

第六节 微型化分子诊断技术216

一、微型芯片217

二、DNA芯片技术221

三、微毛细管电泳226

四、微珠技术227

五、可寻址微阵列技术236

六、生物传感器技术237

第七节 DNA重组技术238

一、工具酶239

二、载体242

三、DNA重组技术244

第八节 染色体分析技术257

一、染色体核型分析257

二、分子细胞遗传学技术263

三、比较基因组杂交技术267

四、光谱核型分析技术269

五、无创DNA产前检测技术271

第九节 其他基因诊断技术271

一、基因变异检测技术271

二、二维基因扫描技术276

三、脉冲场凝胶电泳技术276

四、分子影像技术277

第二章 转录组学技术篇282

第一节 转录组学概论282

第二节 基于序列分析的转录组学技术283

一、cDNA文库随机抽样283

二、大规模表达序列标签测定及分析283

三、基因表达系列分析284

四、大规模平行标识测序287

五、RNA测序288

第三节 基于杂交的转录组学技术289

一、差异显示RT-PCR及限制性酶切片段差异显示289

二、DNA微阵列和Tilling array289

第四节 小结292

第三章 蛋白组学293

第一节 蛋白质的分离技术293

一、等电聚焦凝胶电泳技术294

二、SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳298

三、二维电泳图像分析技术301

四、蛋白质分离技术的发展305

第二节 蛋白质的鉴定技术308

一、生物质谱技术308

二、Edman降解技术320

三、蛋白质分子结构分析技术321

第三节 蛋白质芯片技术324

一、蛋白质芯片原理324

二、蛋白质芯片技术325

第四节 蛋白质-核酸相互作用研究技术328

一、凝胶阻滞实验328

二、DNAase Ⅰ足纹分析技术330

三、酵母单杂交技术331

四、染色质免疫沉淀技术332

五、核酸适体技术333

六、扫描探针显微镜技术334

七、表面等离子共振技术和生物分子相互作用分析336

第五节 蛋白质-蛋白质相互作用研究技术337

一、免疫共沉淀337

二、酵母双杂交技术340

三、串联亲和纯化技术341

四、质谱技术343

五、蛋白质芯片344

六、生物信息分析345

第四章 生物信息学348

第一节 人类基因组计划348

一、人类基因组计划的发展348

二、人类基因组计划研究内容348

第二节 生物信息学349

一、生物信息学的定义349

二、生物信息学的研究内容350

三、生物信息学数据库350

四、生物信息学的临床应用355

第三篇 分子诊断学的临床应用383

第一章 遗传性疾病的分子诊断383

第一节 分子诊断学相关的遗传学咨询和伦理学383

一、遗传咨询383

二、遗传咨询中的伦理问题383

三、遗传检查中的伦理问题384

第二节 遗传性疾病分子诊断的策略384

一、直接诊断策略384

二、基因多态性连锁分析385

三、基因突变的定量诊断385

第三节 遗传病的分子诊断385

一、血液系统疾病385

二、神经和神经肌肉疾病392

三、内分泌疾病396

四、囊性纤维化402

五、脆性X综合征404

第二章 感染性疾病的分子诊断406

第一节 感染性疾病分子诊断的策略406

一、一般性检出策略和方法406

二、完整检出策略和方法407

第二节 病毒感染的分子诊断407

一、乙型肝炎病毒的分子诊断408

二、丙型肝炎病毒的分子诊断412

三、人乳头瘤病毒的分子诊断415

四、单纯疱疹病毒的分子诊断419

五、人类免疫缺陷病毒的分子诊断420

六、EB病毒的分子诊断424

第三节 病原菌基因的分子诊断425

一、结核分枝杆菌的分子诊断425

二、金黄色葡萄球菌428

三、大肠埃希菌的分子诊断432

四、流感嗜血杆菌的分子诊断435

五、肺炎链球菌的分子诊断436

六、脑膜炎奈瑟菌的分子诊断438

七、铜绿假单胞菌的分子诊断440

八、幽门螺杆菌的分子诊断441

第四节 其他常见病原微生物的分子诊断443

一、沙眼衣原体的分子诊断443

二、解脲脲原体的分子诊断445

三、梅毒螺旋体的分子诊断447

四、肺炎支原体的分子诊断448

第五节 院内感染的分子诊断449

一、分子生物学技术在耐药机制研究中的应用449

二、分子生物技术在医院感染控制中的应用450

第三章 药物遗传学及耐药性的分子诊断453

第一节 药物遗传学453

一、药物遗传学研究的现状453

二、人类基因组研究与药物遗传学的发展454

第二节 耐药性的分子机制455

一、细菌的耐药性机制455

二、真菌的耐药机制456

三、病毒的耐药机制457

四、肿瘤耐药的机制458

第三节 耐药性分子诊断的策略459

一、基于测序技术的检测方法459

二、基于DNA扩增（polymerase chain reaction，PCR）的检测方法460

三、基于分子杂交技术的检测方法461

第四节 微生物的耐药性分子诊断461

一、结核分枝杆菌的耐药性分子诊断461

二、大肠埃希菌耐药性分子诊断466

三、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌耐药性分子诊断468

四、乙肝病毒耐药性分子诊断470

五、获得性免疫缺陷病毒（HIV）耐药性分子诊断472

第五节 抗肿瘤药物的耐药性分子诊断474

一、实时FQ-PCR检测乳腺癌MDR-1、MRP、LRP、GST-π、Topo-Ⅱ多药耐药基因475

二、RT-PCR法检测耐药相关基因表达的测定476

三、基因芯片检测肿瘤患者多药耐药基因1（MDR-1）多态性476

第六节 个体化医疗治疗监控478

第七节 基因治疗安全性评估479

第四章 肿瘤性疾病的分子诊断482

第一节 肿瘤发生的分子机制和易感性482

一、恶性肿瘤是一种分子病482

二、肿瘤发生的分子机制483

三、肿瘤发生的易感性490

第二节 肿瘤分子诊断的策略491

第三节 癌基因与抑癌基因的分子诊断途径492

一、染色体不稳定性分析492

二、肿瘤易感基因的检测492

三、肿瘤基因多态性检测492

四、肿瘤相关基因蛋白质水平检测493

五、肿瘤相关基因扩增／过表达、突变／缺失的检测493

六、表观遗传修饰的检测494

七、染色体微卫星异常分析495

八、端粒酶活性的检测496

九、基因表达图谱研究497

第四节 常用肿瘤的分子诊断499

一、乳腺癌的分子诊断499

二、膀胱癌的分子诊断500

三、肺癌的分子诊断501

四、消化系统恶性肿瘤的基因诊断503

五、血液系统肿瘤的分子诊断503

六、肿瘤早期筛查的分子诊断509

七、肿瘤微小残留病的分子诊断510

第五章 复杂性疾病的分子诊断513

第一节 复杂性疾病的分子诊断策略513

一、复杂性疾病分子诊断的定义和原理513

二、复杂性疾病分子诊断常用的检测标本514

三、分子诊断的常用方法与思路514

第二节 常见疾病的分子诊断515

一、糖尿病515

二、高血压518

三、家族性高脂血症522

四、肾小球肾炎525

五、支气管哮喘528

第六章 产前（胚胎植入前）遗传缺陷的分子诊断531

第一节 染色体异常的分子诊断531

一、分子细胞遗传学方法531

二、分子遗传学方法533

第二节 非整倍体筛选534

一、人类染色体非整倍体的形成534

二、胎儿染色体非整倍体类疾病的产前筛查及诊断535

第三节 产前（胚胎植入前）遗传缺陷的分子诊断的概述535

一、胚胎植入前分子诊断的概念535

二、胚胎植入前分子诊断的意义535

三、胚胎植入前的技术操作536

四、胚胎植入前分子诊断常用的方法537

第四节 植入前遗传诊断在一些遗传病的应用538

一、21三体综合征的植入前遗传诊断538

二、克氏综合征的植入前遗传诊断539

三、苯丙酮尿症的植入前遗传诊断539

四、脆性X染色体综合征的植入前遗传诊断539

五、地中海贫血的植入前遗传诊断542

六、马凡综合征的植入前遗传诊断542

七、脊髓性肌萎缩症的植入前遗传诊断543

八、杜氏肌营养不良症的植入前遗传诊断544

第七章 移植配型的分子诊断546

第一节 HLA遗传学基础546

一、HLA的研究简史和命名546

二、HLA复合体的遗传结构和功能547

三、HLA复合体的遗传特征549

四、小结550

第二节 组织配型中的DNA分型技术551

一、聚合酶链反应-限制性片段长度多态性551

二、聚合酶链反应-序列特异性寡核苷酸552

三、PCR-序列特异性引物分型法552

四、聚合酶链反应-单链构象特异性553

五、指纹图谱技术554

六、SBT-PCR分型法554

七、基因芯片555

八、小结555

第三节 HLA配型在器官移植中的应用556

一、人红细胞血型抗原相容556

二、HLA配型556

三、HLA交叉配型与预存抗体的检测557

四、HLA配型与不同的器官移植的相关性558

五、小结559

第八章 法医学的分子诊断560

第一节 DNA多态性560

一、DNA多态性标记物560

第二节 DNA分型技术与方法564

一、DNA指纹技术564

二、PCR技术565

三、DNA芯片566

第三节 DNA数据库566

一、DNA数据库的概念566

二、DNA数据库的组成566

三、DNA数据库的国内外发展状况567

四、DNA数据库的功能与应用567

第四节 法医DNA鉴定的应用范围569

一、种属鉴定569

二、性别鉴定569

三、个人识别569

四、亲权鉴定571

第九章 分子诊断实验室的质量管理574

第一节 全面质量管理体系的概念与建立574

一、全面质量管理体系的概念574

二、质量管理体系的建立575

第二节 质量控制诸要素576

一、设施与环境576

二、检验方法、仪器及外部供应品576

三、操作手册577

四、方法性能规格的建立和确认577

五、仪器和检测系统的维护和功能检查577

六、校准和校准验证577

七、室内质量控制577

八、室间质量评价580

九、纠正措施581

十、质控记录581

第三节 统计学质量控制581

一、理想的质控品581

二、Levey-Jennings质控图581

三、Westgard多规则质控方法585

四、累计和（CUSUM）质控方法586

五、质控规则的性能特征587

第四节 分析前、中、后质量保证587

一、分析前质量保证587

二、分析中质量保证588

三、分析后的质量保证589

第五节 实验室认可和认证590

一、实验室认可590

二、实验室认证590

三、实验室认可与认证区别591

参考文献592