全國高等學(xué)校藥學(xué)類專業(yè)規(guī)劃教材是我國歷史最悠久、影響力最廣、發(fā)行量最大的藥學(xué)類專業(yè)高等教育教材,為我國藥學(xué)類專業(yè)的發(fā)展與人才培養(yǎng)做出了重要貢獻(xiàn)。在廣泛調(diào)研第八輪教材編寫及使用建議的基礎(chǔ)上,本次修訂擬根據(jù)藥學(xué)學(xué)科領(lǐng)域的新理論、新方法、新技術(shù),以及新出臺的國家政策法規(guī)、《中國藥典》等對本輪教材進(jìn)行更新,注重學(xué)生實踐能力的提升,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和新藥研發(fā)能力。同時,將思想政治教育納入教材,激發(fā)學(xué)生的愛國主義情懷以及敢于創(chuàng)新、勇攀高峰的科學(xué)精神。為了順應(yīng)互聯(lián)網(wǎng) 教育需求和我社數(shù)字資源的積累,本次修訂將同步進(jìn)行數(shù)字化資源建設(shè)。
本套教材于1979年出版第1版,至今已有43年的歷史,歷經(jīng)八輪修訂,通過幾代藥學(xué)專家的辛勤勞動和智慧創(chuàng)新,得以不斷傳承和發(fā)展,為我國藥學(xué)類專業(yè)的人才培養(yǎng)作出了重要貢獻(xiàn)。
《藥學(xué)分子生物學(xué)》作為生物醫(yī)藥領(lǐng)域藥學(xué)類及其相關(guān)專業(yè)的教材已經(jīng)使用20 余年。根據(jù)2021 年在北京召開的全國高等院校藥學(xué)類專業(yè)第九輪規(guī)劃教材主編人會精神,教材仍堅持重點闡述基本理論、基本知識、基本技能,廣泛借鑒各院校在使用本教材以及在教學(xué)實踐中反饋的意見、建議,充分結(jié)合各院校藥學(xué)、中藥學(xué)等相關(guān)專業(yè)定位以及生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)(服務(wù)于醫(yī)療器械行業(yè)的診斷試劑、無源器械等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域)特色方向與內(nèi)涵,以分子生物學(xué)基本理論與技術(shù)為核心,拓展其在生物醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用,我們開展了《藥學(xué)分子生物學(xué)》(第6 版)的編寫。本教材正文中不僅增加了學(xué)習(xí)目標(biāo)、知識鏈接、思考題,同時數(shù)字內(nèi)容提供了課件、動畫、拓展閱讀、目標(biāo)測試等內(nèi)容,以及與之配套的《藥學(xué)分子生物學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題集》(第2 版)。無論是內(nèi)容還是形式,都力求全方位覆蓋和創(chuàng)新。內(nèi)容貼合前沿技術(shù)、方法和研究熱點知識,突出實用性和理論性的結(jié)合,使教材具備相對系統(tǒng)、全面的藥學(xué)分子生物學(xué)知識體系。
衷心感謝本教材前三版主編史濟平教授及所有編委同仁的辛勤工作,確定主題并搭建具有特色的框架和內(nèi)容體系,并建設(shè)成為十二五普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材。感謝本教材第4 版兩位副主編楊保勝教授和顏真教授以及全體編委們的辛勤工作,在保留第3 版絕大部分內(nèi)容體系的基礎(chǔ)上,將教材知識框架總體上劃分為基礎(chǔ)篇與應(yīng)用篇,側(cè)重在應(yīng)用篇適當(dāng)增加分子生物學(xué)在藥學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用方面的相關(guān)內(nèi)容,教材也更名為《藥學(xué)分子生物學(xué)》。同時,也感謝第5 版副主編楊保勝教授和黃澤波教授以及全體編寫組成員,使得第5 版在第4 版的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步完善和拓展了教材內(nèi)容。
《藥學(xué)分子生物學(xué)》(第6 版)全書共分為兩篇十二章。第一篇藥學(xué)分子生物學(xué)基礎(chǔ)(第1~6 章)內(nèi)容的廣度與深度,定位為適用于化學(xué)藥、中藥、生物藥、醫(yī)療器械、生物醫(yī)藥領(lǐng)域的藥學(xué)、中藥學(xué)等各類專業(yè)以及生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)特色方向的本科生。本篇內(nèi)容仍是以基因、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯為主線,輔以基因損傷與修復(fù)、轉(zhuǎn)錄和翻譯的調(diào)控等的基本理論、基本知識。同時,完善了目前生命科學(xué)研究的熱點及其應(yīng)用中具有廣泛性的常用分子生物學(xué)技術(shù),以及細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等基礎(chǔ)內(nèi)容。第二篇藥學(xué)分子生物學(xué)應(yīng)用(第7~12 章)內(nèi)容是以藥物基因組學(xué)、藥物轉(zhuǎn)錄組學(xué)、藥物蛋白質(zhì)組學(xué)、藥物代謝組學(xué)為主線,輔以外源基因表達(dá)與生物技術(shù)藥物的基本理論、基本知識、基本技術(shù)介紹。此外,生物信息學(xué)技術(shù)不僅在生物大分子的三維結(jié)構(gòu)模建、功能預(yù)測、結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系等研究得以廣泛應(yīng)用,也在生物醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用日趨活躍,并極大促進(jìn)了新藥研發(fā)、藥物靶標(biāo)發(fā)現(xiàn)與確認(rèn)、個體化以及合理用藥、疾病診斷新靶標(biāo)篩選與確認(rèn)以及多指標(biāo)組合式檢測體系應(yīng)用等領(lǐng)域的發(fā)展。為此,本篇中對藥物生物信息學(xué)也進(jìn)行了適當(dāng)?shù)慕榻B。
《藥學(xué)分子生物學(xué)》(第6 版)的編寫規(guī)劃以第5 版為基礎(chǔ),不僅進(jìn)一步完善了分子生物學(xué)理論和技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的研發(fā)與應(yīng)用內(nèi)容,而且適當(dāng)更新補充了常用分子生物學(xué)技術(shù)內(nèi)容,拓展了生物信息學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用的深度和廣度。編委是來自全國11 所高校相關(guān)研究方向的專家,每一章都凝聚了獨特學(xué)術(shù)思想、教學(xué)心得,大家在百忙之中精心組織素材,斟字酌句編寫,付出了大量努力,在此對全體編委的無私奉獻(xiàn)深表謝意。同時,特別感謝副主編肖建英教授和崔榮軍教授以及宋永波教授為此傾注的大量心血。沈陽藥科大學(xué)以及人民衛(wèi)生出版社也給予了熱情關(guān)懷與大力支持,在此一并致以衷心感謝和崇高敬意。
由于編者的知識面、學(xué)術(shù)水平的局限,以及對分子生物學(xué)尤其對與生物醫(yī)藥各領(lǐng)域關(guān)系的認(rèn)知有限,教材出現(xiàn)瑕疵、疏漏、片面乃至錯誤等不足之處在所難免,懇請使用本教材的廣大同仁、師生與讀者批評指正,以便再次印刷時修正。
張景海
2022 年12 月于北國藥苑
沈陽市藥學(xué)會理事,學(xué)術(shù)委員會委員,生化藥學(xué)委員會主任委員,遼寧省藥學(xué)會生化藥學(xué)委員會副主任委員,沈陽藥科大學(xué)學(xué)報編委,沈陽藥科大學(xué)學(xué)位委員會委員。
緒論 / 1
一、 分子生物學(xué)的發(fā)展 / 1
二、 分子生物學(xué)研究的基本內(nèi)容 / 3
三、 分子生物學(xué)與生物醫(yī)藥 / 5
第一篇 藥學(xué)分子生物學(xué)基礎(chǔ)
第一章 基因與基因組 / 10
第一節(jié) 基因 / 10
一、 基因的概念及分類 / 10
二、 基因的結(jié)構(gòu)與功能 / 11
第二節(jié) 基因組 / 18
一、 原核生物基因組 / 18
二、 真核生物基因組 / 19
第三節(jié) 基因組學(xué) / 24
一、 基因組學(xué)概述 / 24
二、 人類基因組計劃 / 27
三、 基因組學(xué)與藥物 / 28
第二章 DNA 的復(fù)制以及損傷與修復(fù) / 29
第一節(jié) DNA 復(fù)制 / 29
一、 DNA 復(fù)制的一般特征 / 29
二、 特殊類型復(fù)制 / 41
三、 阻止DNA 復(fù)制的藥物 / 48
第二節(jié) DNA 損傷 / 49
一、 DNA 損傷的類型 / 49
二、 DNA 損傷在藥物評價中的應(yīng)用 / 53
三、 DNA 損傷與菌種誘變 / 53
第三節(jié) DNA 修復(fù) / 54
一、 復(fù)制修復(fù) / 54
二、 損傷修復(fù) / 56
三、 復(fù)制后修復(fù) / 57
四、 限制與修飾 / 59
五、 DNA 損傷修復(fù)系統(tǒng)與藥物 / 59
第三章 轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控 / 61
第一節(jié) 原核生物轉(zhuǎn)錄 / 61
一、 原核生物轉(zhuǎn)錄模板以及酶和相關(guān)因子 / 62
二、 原核生物轉(zhuǎn)錄過程 / 63
第二節(jié) 真核生物轉(zhuǎn)錄 / 66
一、 真核生物轉(zhuǎn)錄酶及相關(guān)因子 / 66
二、 真核生物轉(zhuǎn)錄過程 / 68
三、 真核生物RNA 成熟 / 69
第三節(jié) 轉(zhuǎn)錄調(diào)控 / 76
一、 原核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控 / 76
二、 真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控 / 80
第四節(jié) 轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控系統(tǒng)與藥物 / 87
一、 結(jié)合DNA 影響轉(zhuǎn)錄的藥物 / 87
二、 結(jié)合RNA 聚合酶的藥物 / 88
第四章 翻譯及其調(diào)控 / 89
第一節(jié) 蛋白質(zhì)生物合成 / 89
一、 蛋白質(zhì)合成體系 / 89
二、 蛋白質(zhì)合成過程 / 94
三、 非核糖體肽鏈的合成 / 102
第二節(jié) 蛋白質(zhì)合成后折疊與加工 / 103
一、 蛋白質(zhì)合成后折疊 / 103
二、 蛋白質(zhì)合成后加工 / 106
第三節(jié) 蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運與定位 / 108
一、 蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運 / 108
二、 蛋白質(zhì)定位 / 111
第四節(jié) 蛋白質(zhì)合成的調(diào)控 / 113
一、 蛋白質(zhì)合成速率調(diào)節(jié) / 114
二、 蛋白質(zhì)降解速率調(diào)節(jié) / 115
第五節(jié) 蛋白質(zhì)合成及其調(diào)控系統(tǒng)與藥物 / 116
一、 蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)與藥物 / 116
二、 蛋白質(zhì)合成調(diào)控系統(tǒng)與藥物 / 117
第五章 細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子基礎(chǔ) / 121
第一節(jié) 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的概述 / 121
一、 信號分子與受體 / 121
二、 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的基本過程與細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)分子 / 125
第二節(jié) 主要信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 / 127
一、 G 蛋白偶聯(lián)受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 / 127
二、 酶偶聯(lián)受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 / 133
三、 依賴于受調(diào)蛋白水解的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 / 138
四、 胞內(nèi)受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 / 140
第三節(jié) 細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的特性 / 140
一、 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的一過性與記憶性 / 140
二、 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的放大效應(yīng)與負(fù)性調(diào)控 / 141
三、 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的交匯性與專一性 / 143
第四節(jié) 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與分子靶向藥物 / 146
一、 細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與藥物靶標(biāo) / 147
二、 細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與靶向抗腫瘤藥物 / 148
三、 細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與其他靶向藥物 / 149
第六章 常用分子生物學(xué)技術(shù) / 152
第一節(jié) PCR / 152
一、 PCR 基本原理 / 152
二、 PCR 反應(yīng)體系 / 153
三、 重要的PCR 衍生技術(shù) / 154
四、 PCR 在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用 / 156
第二節(jié) 分子雜交 / 157
一、 探針制備 / 157
二、 印跡技術(shù) / 158
三、 生物芯片 / 160
第三節(jié) 基因敲除 / 162
一、 基因敲除一般原理 / 162
二、 基因敲除載體構(gòu)建 / 163
三、 基因敲除載體導(dǎo)入胚胎干細(xì)胞 / 165
四、 篩選與鑒定 / 165
五、 基因敲除動物的產(chǎn)生 / 166
第四節(jié) RNA 干擾 / 167
一、 RNA 干擾的發(fā)現(xiàn) / 167
二、 RNA 干擾的作用機制 / 167
三、 RNA 干擾的作用特點 / 168
四、 siRNA 設(shè)計與制備 / 169
五、 RNA 干擾的生物學(xué)意義 / 169
第五節(jié) CRISPR/Cas9 系統(tǒng)介導(dǎo)基因組編輯 / 169
一、 CRISPR/Cas 系統(tǒng)發(fā)現(xiàn) / 170
二、 CRISPR/Cas 系統(tǒng)分類與結(jié)構(gòu)組成 / 170
三、 CRISPR/Cas9 系統(tǒng)原理與作用機制 / 171
四、 CRISPR/Cas9 技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用 / 172
第六節(jié) 分子間相互作用分析技術(shù) / 173
一、 染色質(zhì)免疫共沉淀分析DNA 和蛋白質(zhì)相互作用 / 173
二、 免疫共沉淀分析蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)相互作用 / 174
三、 表面等離子共振分析藥物分子和靶蛋白相互作用 / 176
第二篇 藥學(xué)分子生物學(xué)應(yīng)用
第七章 藥物基因組學(xué) / 180
第一節(jié) 概述 / 180
一、 基因組學(xué)與藥物基因組學(xué) / 180
二、 單核苷酸多態(tài)性與單體型 / 182
三、 藥物基因組學(xué)研究方法 / 185
第二節(jié) 藥物基因組學(xué)的應(yīng)用 / 187
一、 遺傳變異與藥物應(yīng)答 / 187
二、 基因檢測與合理用藥 / 190
三、 藥物靶分子發(fā)現(xiàn)和藥物設(shè)計 / 195
四、 藥物臨床試驗與藥物審批 / 198
第八章 藥物轉(zhuǎn)錄組學(xué) / 203
第一節(jié) 概述 / 203
一、 轉(zhuǎn)錄組學(xué)與藥物轉(zhuǎn)錄組 / 203
二、 轉(zhuǎn)錄組與基因組關(guān)系 / 204
三、 轉(zhuǎn)錄組學(xué)主要研究技術(shù) / 204
第二節(jié) 藥物轉(zhuǎn)錄組學(xué)的應(yīng)用 / 215
一、 藥物作用機制及其關(guān)聯(lián)因素 / 215
二、 藥物靶標(biāo)候選基因篩查確認(rèn) / 216
三、 小分子核酸藥物 / 216
四、 轉(zhuǎn)錄組學(xué)與中藥現(xiàn)代化 / 218
五、 轉(zhuǎn)錄組學(xué)與代謝工程 / 218
第九章 藥物蛋白質(zhì)組學(xué) / 220
第一節(jié) 概述 / 220
一、 蛋白質(zhì)組學(xué)與藥物蛋白質(zhì)組學(xué) / 221
二、 蛋白質(zhì)組與轉(zhuǎn)錄組關(guān)系 / 222
三、 蛋白質(zhì)組學(xué)主要研究技術(shù) / 223
第二節(jié) 藥物蛋白質(zhì)組學(xué)的應(yīng)用 / 234
一、 藥物作用機制及其關(guān)聯(lián)因子 / 234
二、 候選藥物靶標(biāo)篩查與確認(rèn) / 238
三、 基于藥物靶標(biāo)的藥物設(shè)計 / 243
四、 動物新病理模型建立與評價 / 243
第十章 藥物代謝組學(xué) / 246
第一節(jié) 概述 / 246
一、 代謝組學(xué)與藥物代謝組學(xué) / 246
二、 代謝組學(xué)與其他組學(xué)關(guān)系 / 247
三、 代謝組學(xué)主要研究方法和分析技術(shù) / 249
第二節(jié) 藥物代謝組學(xué)的應(yīng)用 / 256
一、 藥物作用機制及其關(guān)聯(lián)代謝 / 256
二、 個體化用藥 / 258
三、 藥物研發(fā)與老藥新評價 / 260
四、 動物新病理模型的建立與評價 / 264
第十一章 藥物生物信息學(xué)基礎(chǔ) / 267
第一節(jié) 生物信息學(xué)概述 / 267
一、 生物數(shù)據(jù)庫及其查詢 / 267
二、 序列分析 / 277
三、 常用的生物信息學(xué)技術(shù) / 282
第二節(jié) 生物信息學(xué)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用 / 284
一、 基因及其突變與疾病關(guān)聯(lián)性 / 284
二、 藥物靶標(biāo)篩查與預(yù)測 / 285
三、 蛋白質(zhì)類藥物結(jié)構(gòu)模擬與設(shè)計 / 286
四、 計算機輔助小分子藥物設(shè)計 / 289
五、 生物信息學(xué)對藥物相關(guān)基因篩選與分析 / 292
六、 生物信息學(xué)在中藥研發(fā)中的應(yīng)用 / 293
七、 生物信息學(xué)在醫(yī)療器械研究與開發(fā)中的應(yīng)用 / 294
八、 生物信息學(xué)在藥物相互作用中的應(yīng)用 / 294
第十二章 外源基因表達(dá)與基因工程藥物 / 296
第一節(jié) 概述 / 296
一、 基因表達(dá)基本原理 / 296
二、 基因表達(dá)基本類型 / 297
第二節(jié) 外源基因表達(dá)基本流程 / 297
一、 目的基因獲得 / 298
二、 目的基因與表達(dá)載體重組 / 299
三、 重組表達(dá)載體導(dǎo)入宿主細(xì)胞及其
篩選與確認(rèn) / 305
四、 目的基因表達(dá) / 307
第三節(jié) 原核細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng) / 309
一、 表達(dá)載體 / 309
二、 表達(dá)宿主細(xì)胞 / 312
第四節(jié) 真核細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng) / 313
一、 酵母細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng) / 313
二、 昆蟲細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng) / 315
三、 哺乳動物細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng) / 315
第五節(jié) 重組基因工程藥物案例 / 317
一、 多肽類藥物重組人胰島素及其突變體 / 318
二、 酶類藥物重組人凝血因子Ⅷ / 319
三、 酶類藥物重組人尿激酶與尿激酶原 / 320
四、 激素類藥物重組人生長激素 / 321
五、 疫苗類制品重組乙型肝炎疫苗 / 322
六、 蛋白質(zhì)類藥物曲妥珠單抗 / 324
參考文獻(xiàn) /327
中英文對照索引 /328