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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。

修订序

序

前言

致谢

基础理论篇

章 DNA是遗传物质

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

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

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

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 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

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

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

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媒体评论

★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*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*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*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*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*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

前言

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。

　　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好的，并且是在教学实验中应用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、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。

　　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初的优生学的真实情形。

　　尽管从版付梓至今，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。

书籍介绍

DNA科学是一门建立在生命分子基础上的科学。本书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，展示了现今研究的最前沿，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 BNA 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、最基本的思想和技术，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。本书也是初次探索生命分子的人手中一张简单的地图。