本教材以分子生物学理论为指导，围绕分子生物学研究相关的技术领域，系统介绍基因检测、基因克隆、基因表达、蛋白质分析技术和分子免疫技术等经典理论和实用技术；紧跟分子生物学技术发展前沿，阐述了基因及表形分析技术、蛋白质结构分析技术、蛋白质功能研究技术、基因编辑技术、组学技术等分子生物学前沿技术体系；贴合教学实际，介绍了分子生物学技术主要仪器使用指南和实用数据库，创造性地编写了实验教学版的标准化操作规程。内容全面详尽，既包括简明扼要的纲领性技术原理，又覆盖了分子生物学领域常见和实用的技术方法和实验方案，且有针对性的技术问题讨论和解决问题的策略。

本书是中山大学中山医学院分子医学实验室在总结多年分子生物学技术教学实践经验的基础上编写而成，适用于高校本科生和研究生的分子生物学、分子免疫学、分子遗传学等领域的实验教学，并可用作生命科学研究的分子实验操作指南。
一、 本书的主体内容
1. 分子生物学的经典理论和技术体系 围绕分子生物学研究相关的技术领域，系统介绍基因检测、基因克隆、基因表达、蛋白质分析技术和分子免疫技术等经典理论和实用技术。内容全面详尽，既包括简明扼要的纲领性技术原理，又覆盖了分子生物学领域常见和实用的技术方法和实验方案，并辅以针对性的技术问题讨论和解决问题的策略。
2. 分子生物学前沿技术体系 介绍广泛应用于现代科学研究的前沿技术和综合性技术体系的基本原理、技术流程和应用价值。内容涵盖基因及表型分析技术、蛋白质结构分析技术、蛋白质功能研究技术、基因编辑技术、组学技术等。
3. 分子生物学技术主要仪器使用指南和实用数据库 介绍分子生物学技术常用的仪器设备的使用规程、试剂配制所需的基础数据指标等，并且把多年的教学经验与学科新发展有机结合，编撰了实验教学版的标准化操作规程，让实验课前准备、课中指导、课后整理等内容更加精细化和标准化。
二、 本书的主要特色
1. 定位准确 以服务于分子生物学实验课程体系的教学为目标，从教学实际出发，根据技术体系编写合适的实验方案和项目，并有详细的实验资料和数据，方便用于实验教学。
2. 系统性与先进性并重 以分子生物学理论为指导，保持其技术体系的全面与系统，力图让学习和使用者能一览分子生物学技术的全貌，同时按技术体系分类纳入近年来兴起的热点前沿技术，保证教材的先进性。
3. 注重综合性与实用性 理论与技术相结合，实验技能和科研素质训练综合于一体，不仅对实验方案和流程有详细论述，同时也有研究策略上的论述，以培养读者的科研思维。
4. 突出启发性 通过医学领域的热点问题等引出技术与理论，引用科学发展史或经典研究策略，启发学习者，开展有针对性的技术问题讨论，开阔学生的视野。
综上所述，本书既能有效服务于分子生物学的实验教学，满足高等院校医学类及生命科学类专业实验教学的需求，又能作为开展分子生物学科学实验的工具书，力求成为兼具系统性和先进性的实用型教材和学习参考用书。
本书的编写得到了中山大学教务处和中山医学院领导和专家的支持，在此一并表示感谢。同时，由于编写过程中难免存在疏漏，恳请师生和读者提出宝贵意见，以帮助本书日臻完善。
本书编写组
2023 年11 月

周俊宜，医学博士，副教授，硕士生导师，多年从事生物化学与分子生物学教学和肿瘤与衰老方面的分子医学研究，先后主持或作为主要完成人获得国家自然科学基金、广东省自然科学基金重点项目及面上项目、广东省科技计划项目等多项基金的资助，开展基因诊断和治疗及基因多态性的研究工作。作为主要研究成员之一获广东省重大科学技术研究成果奖（940022），广东省科学技术进步三等奖（医-3-012-05） 。

内容总览/1
总论/2
一、分子生物学技术/2
二、分子医学的内容/3
三、分子医学的社会、伦理问题/5
四、分子医学在现代医学发展中的意义/6
第一篇核酸实验技术
第一章核酸的制备/11
第一节基因组DNA的提取与纯化/11
一、基因组DNA提取的基本过程/11
二、基因组DNA提取的基本策略/11
三、苯酚-氯仿抽提法提取基因组DNA的实验方案/13
四、Chelex-100法提取基因组DNA的实验方案/15
第二节RNA的提取和cDNA合成/16
一、RNA提取和cDNA合成的基本概念/16
二、RNA提取的基本策略/16
三、cDNA合成的基本策略/17
四、RNA提取和cDNA合成的实验方案/18
第二章聚合酶链反应/22
第一节聚合酶链反应的基本原理/22
一、PCR的基本概念/22
二、PCR技术的基本原理/22
第二节常用PCR技术的实验策略/23
一、PCR技术的主要类型/23
二、基础PCR技术的实验方案/25
三、RT-PCR技术的实验策略/26
四、PCR实验的影响因素及讨论/26
五、PCR常见问题及异常结果的分析/28
第三节实时荧光定量PCR/30
一、实时荧光定量PCR技术的基本概念/30
二、实时荧光定量PCR技术的基本原理和策略/30
三、实时荧光定量PCR技术的实验方案/33
第三章核酸的检测/37
第一节DNA的凝胶电泳检测/37
一、电泳的基本概念/37
二、琼脂糖凝胶电泳的原理和基本策略/38
三、聚丙烯酰胺凝胶电泳检测DNA/43
第二节分光光度分析法/44
一、分光光度分析法的原理/44
二、分光光度法检测DNA含量/46
三、分光光度法检测RNA浓度/46
第四章核酸杂交与核酸探针/47
第一节核酸杂交与核酸探针的基本原理/47
一、核酸杂交与核酸探针的基本概念/47
二、常用的核酸杂交方法/48
三、核酸探针的种类/48
四、核酸探针的标记物/48
第二节核酸探针的合成与标记/49
一、双链DNA探针/49
二、单链DNA探针/51
三、RNA探针/56
第三节杂交常规实验/56
一、原位杂交法进行重组质粒的筛选/56
二、Southern杂交/57
三、Northern杂交/60
第五章基因克隆/62
第一节目的基因的获取和基因载体的制备/63
一、目的基因获取的基本策略/63
二、基因载体的基本概念/64
三、质粒载体的制备/68
第二节切割目的基因和基因载体/75
一、限制性内切酶的基本概念/75
二、酶切反应的体系和基本策略/77
三、酶切反应的实验方案/78
第三节目的基因和载体的体外连接/80
一、目的基因和载体重组的基本策略/80
二、目的基因和载体连接的工具酶/82
三、目的基因和载体连接的实验方案/84
四、注意事项及常见问题分析/85
第四节重组DNA转化宿主细胞/87
一、转化的基本概念/87
二、转化实验的基本策略/87
三、原核细胞转化的实验方案/89
四、真核细胞转染的实验方案/92
第五节重组体阳性克隆的筛选/93
一、阳性克隆筛选的基本策略/93
二、重组质粒转化大肠埃希菌及蓝白筛选的实验方案/96
三、真核转染细胞筛选的实验方案/98
第六节外源基因在宿主细胞中的表达/100
一、概论/100
二、宿主细胞/100
三、表达载体/100
四、提高目的基因表达水平的基本策略/101
五、表达产物检测的基本策略/103
六、表达蛋白质的分离纯化/104
七、基因表达的实验方案/104
第二篇蛋白质实验技术
第六章蛋白质样品的制备/109
第一节样品的处理/109
一、原材料的选择和预处理/109
二、细胞破碎的实验策略/109
第二节蛋白质的提取和纯化/111
一、蛋白质提取的实验策略/111
二、蛋白质分离纯化的实验策略/112
三、蛋白质浓缩、干燥和保存的实验策略/115
第七章蛋白质定量检测技术/117
第一节紫外吸收测定法/117
第二节Folin-酚试剂法/119
第三节考马斯亮蓝法/121
第四节二喹啉甲酸检测法/122
第八章蛋白质的SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳/124
第一节SDS-PAGE的原理和基本策略/124
一、聚丙烯酰胺凝胶的制备/124
二、SDS-PAGE分离蛋白质/126
第二节SDS-PAGE分离蛋白质的实验方案/128
一、SDS-PAGE的实验方案/128
二、用考马斯亮蓝对SDS-聚丙烯酰胺凝胶进行染色的实验方案/131
三、用银盐对SDS-聚丙烯酰胺凝胶进行染色的实验方案/131
四、SDS-聚丙烯酰胺凝胶的干燥/132
五、注意事项及常见问题分析/132
第九章蛋白质的免疫印迹技术/134
第一节免疫印迹技术的基本原理/134
第二节免疫印迹技术的基本策略/135
一、蛋白质的SDS-PAGE/135
二、蛋白质从凝胶转移至膜/135
三、印迹膜的蛋白染色/137
四、印迹膜的免疫检测/138
五、免疫印迹后膜的重复使用/141
六、注意事项及常见问题分析/141
第十章蛋白质层析技术/144
第一节层析的基本理论和基本操作/144
一、层析的基本概念/144
二、塔板理论/145
三、层析法的分类/146
四、柱层析的基本装置及基本操作/147
第二节凝胶层析/148
一、凝胶层析的基本原理/148
二、葡聚糖凝胶层析/151
三、凝胶层析的应用/152
四、葡聚糖凝胶层析纯化血清-球蛋白的实验方案/153
第三节离子交换层析/154
一、离子交换层析的基本原理/155
二、离子交换层析的基本操作/158
三、离子交换层析的应用/159
四、离子交换层析法分离血清蛋白质的实验方案/159
第四节亲和层析/161
一、亲和层析的基本原理/161
二、亲和层析的载体/162
三、亲和层析的间隔臂分子/163
四、亲和层析的配体/163
五、亲和层析的基本操作及注意事项/164
第五节高效液相色谱法/165
一、高效液相色谱法的基本原理/165
二、高效液相色谱的固定相和流动相/167
三、高效液相色谱的类型与应用/167
第三篇免疫实验技术
第十一章淋巴细胞分离与E玫瑰花环形成试验/171
第十二章免疫血清制备/175
第十三章血型鉴定/178
第十四章酶联免疫吸附试验/181
第十五章免疫印迹/185
第十六章酶联免疫斑点法检测结核特异性T细胞干扰素释放/187
第十七章间接免疫荧光技术检测抗核抗体/191
第十八章T淋巴细胞转化试验/194
第十九章T淋巴细胞亚群及胞内干扰素的流式细胞检测/197
第四篇分子生物学实验技术
第二十章口腔黏膜细胞基因组DNA的制备/203
第二十一章PCR检测人ApoBVNTR等位基因多态性/207
第二十二章单链构象多态性分析法检测人HLA等位基因多态性/211
第二十三章SDS碱裂解法提取质粒DNA/216
第二十四章重组质粒的酶切鉴定及紫外分光光度法检测DNA含量/221
第二十五章重组DNA的转化与筛选/225
第二十六章圆盘电泳/230
第二十七章蛋白质的离子交换层析、紫外分光光度法检测蛋白质含量/234
第二十八章葡聚糖凝胶层析实验/238
第五篇分子生物学前沿技术
第二十九章DNA及RNA序列分析技术/243
第一节DNA序列分析技术/243
一、第二代测序技术/243
二、第三代测序技术/246
三、单细胞全基因组测序技术/247
四、甲基化修饰的检测技术/250
第二节RNA序列分析技术/251
一、以第二代测序技术为核心的RNA测序/252
二、RNA分子直接测序/253
三、基因表达常用数据库/253
第三十章蛋白质结构分析技术/256
第一节蛋白质分离纯化技术/256
一、蛋白质的分离方法/256
二、活性测试/259
第二节蛋白质谱分析技术/259
一、蛋白质谱技术/259
二、利用蛋白质谱可获得的结构信息/262
第三节蛋白质空间结构分析技术/263
一、晶体获得/263
二、结构解析技术/263
第四节蛋白质的生物信息学分析工具和数据库介绍/264
一、蛋白质结构数据库/264
二、UniProt/269
三、蛋白质结构可视化和分析软件/272
第三十一章蛋白质功能研究技术/275
第一节蛋白质与蛋白质互作分析技术/275
一、免疫共沉淀技术/275
二、酵母双杂交技术/276
三、免疫荧光技术/277
第二节蛋白质与小分子互作分析技术/278
一、荧光偏振免疫分析法/278
二、等温量热滴定仪/278
三、微量热泳动技术/278
第三节蛋白质与核酸分子互作分析技术/278
一、电泳迁移率变动分析/278
二、染色质免疫共沉淀/279
第四节蛋白质组学/280
一、蛋白质组学研究内容/280
二、蛋白质组学常用技术/281
第三十二章基因编辑技术/285
第一节锌指核酸酶技术/285
一、锌指核酸酶的结构和作用机制/285
二、锌指核酸酶技术的发展和应用/286
三、锌指核酸酶技术的优势与不足/287
第二节转录激活因子效应物核酸酶技术/287
一、TALEN技术/287
二、TALEN技术的发展和应用/288
三、TALEN技术的优势与不足/288
第三节规律间隔成簇短回文重复序列/289
一、CRISPR/Cas系统/289
二、CRISPR/Cas系统的结构和机制/289
三、CRISPR/Cas系统广泛应用于基因编辑/291
第四节RNA干扰/292
一、RNA干扰现象/292
二、RNA干扰的机制/292
三、RNA干扰的应用/293
第三十三章代谢组学的技术与应用/296
第一节代谢组学技术/297
一、核磁共振技术/297
二、色谱-质谱联用技术/297
第二节代谢组学的应用/300
一、新生儿遗传代谢病筛查/300
二、新型生物标志物的开发/301
三、肿瘤早期诊断和治疗/301
四、药物疗效及毒性评价/302
五、其他/302
第六篇分子生物学技术数据库
第三十四章分子生物学实验室的基本要求/307
一、实验室的常规仪器及设施/307
二、离心机室/310
三、分析仪器室/310
四、核素实验室/310
五、细胞培养室/311
六、暗室/311
七、冷室/311
第三十五章分子生物学常用仪器/312
第一节离心机/312
一、离心机的基本原理和结构/312
二、离心方法与离心机的使用/316
三、离心机的发展与新功能的应用/318
第二节分光光度计、酶标仪及超微量分光光度计/319
一、分光光度计的基本原理和组成/320
二、分光光度法的应用及引起误差的因素/321
三、酶标仪/323
四、超微量生物检测仪/325
五、分光光度计、超微量生物检测仪的发展和应用展望/326
第三节高效液相色谱仪/327
一、高效液相色谱仪的基本结构和原理/327
二、高效液相色谱仪的操作方法与应用/331
三、高效液相色谱的发展和应用展望/332
第四节自动化电泳仪器/332
一、电泳仪器的基本结构和工作原理/333
二、常用的电泳方法与操作/334
三、电泳仪器的发展和应用展望/336
第五节PCR基因扩增仪/337
一、PCR基因扩增仪的基本原理和结构/337
二、PCR基因扩增仪的发展和应用展望/338
第六节全自动DNA序列测定仪和全自动核酸提取仪/342
一、DNA序列测定仪器的基本原理和结构/343
二、全自动核酸提取仪/344
第七节生物分子图像分析系统/345
一、生物分子图像分析系统的基本结构和原理/345
二、生物分子图像分析系统的发展和应用展望/347
第八节生物芯片相关仪器/347
一、生物芯片相关仪器介绍/347
二、生物芯片的发展和应用展望/349
第九节生物质谱仪/350
一、生物质谱仪的基本原理和结构/350
二、生物质谱仪的发展和应用展望/351
第十节流式细胞仪/352
一、流式细胞仪的基本结构和工作原理/352
二、流式细胞仪的操作方法与注意事项/353
三、流式细胞仪的发展和应用展望/355
第十一节细胞成像系统/355
一、细胞成像系统的基本结构和原理/356
二、细胞成像系统的功能特点及使用/356
三、细胞成像系统的发展和应用展望/357
附录分子生物学技术常用数据表
附录一分子质量标准参照/360
附录二遗传密码表/361
附录三各种pH值的Tris缓冲液的配制/361
附录四染料在非变性聚丙烯酰胺凝胶中的迁移速度/362
附录五染料在变性聚丙烯酰胺凝胶中的迁移速度/362
附录六琼脂糖凝胶浓度与线性DNA分辨范围/363
附录七温度对50mmol/LTris-HCl液pH值的影响/363
附录八常见的市售酸碱的浓度/364
附录九分子克隆常见缓冲液/365
附录十磷酸缓冲液/365
附录十一常见的电泳缓冲液/366
附录十二凝胶加样缓冲液/366
附录十三常见溶液的配制/367