現代分子生物學實驗(第2版)

多年的分子生物學教學與科研工作使我深刻認識到實驗技術在這門學科中的重要地位。跟其他的生物學學科一樣，分子生物學也是一門實驗學科，任何理論上的突破都必須建立在堅實的實驗基礎上，所以對於任何一位希望真正掌握分子生物學這門學科的人來說，都需要在學習分子生物學基礎理論的同時，熟悉和掌握分子生物學的基本實驗技術。
　　
實際上隨著科學技術的發展，生物學的各個分支學科，無論是傳統的植物學、動物學、生理學、遺傳學，還是新興的神經生物學、發育生物學；無論是宏觀的生態學、進化生物學，還是微觀的微生物學、細胞生物學的研究，都已經深入到分子水準，與其說分子生物學是生物學的一個新興學科，不如說分子生物學是生物學各學科共同的基礎，是生物學研究的一種先進的理念和手段。正因為意識到這一點，現在分子生物學已經成為生物學一級學科所有學生必須掌握的一門基礎核心課程。
　　
更進一步說，分子生物學也與生命科學領域的其他相關學科，如醫學、農學、林學、藥學、古生物學等密切相關，甚至化學、物理學、地質學等學科也開闢了利用分子生物學理論與技術研究自身學科科學問題的方向，出現了化學生物學、結構生物學、生物物理學、地質生物學等交叉學科，越來越多的專業人員需要分子生物學的專業知識，越來越多的專業人員希望熟悉和掌握相關的分子生物學實驗技術，因此綜合性院校、農林醫專業院校等均開設了分子生物學課程，選修人數蔚為可觀。
　　
與理論課教材建設相比，分子生物學實驗課的教材建設相對薄弱，多數學校的師生仍困惑於缺少實用的、適用的分子生物學實驗教材。這一方面固然與教材編寫本身的動力不足有關，另一方面也與分子生物學的學科特點有關。分子生物學是一門發展迅速的、充滿活力的高技術學科，既有基礎、簡單的實驗技術，更多的則是不斷發展起來的全新實驗技術，這些技術對實驗設備依賴性強，對操作的熟練度和經驗性要求高，要將這些新技術反應到實驗教材中，對編寫者而言是一個很大的挑戰。
　　
但是作為一名一直在分子生物學教學和科研第一線的高校教師，我深刻感受到師生們對這樣一本教材的迫切需求。幸運的是，我周圍有一群熟練掌握各種分子生物學實驗技術的年輕人，他們有多年實際使用某項實驗技術、某種實驗儀器進行相關科研工作的經曆，熟悉實驗操作流程，瞭解儀器的性能和各項參數，知道儀器說明書和實驗方案以外需要注意的各種因素，也就是說掌握了如何保證實驗取得成功的訣竅。。有他們的參與，有南京大學生命科學學院和醫藥生物技術國家重點實驗室的支持，我終於決定開始這項艱巨而有意義的編寫工作。
　　
本書第1版從醞釀到2010年8月正式出版，歷時近三年，期間得到南京大學“985工程”二期精品教材建設專案的立項和經費支援，以及南京大學生命科學學院創新實驗教材編寫專項經費的支持。本書出版後得到多方好評，獲評2011年江蘇省高等學校精品教材。
　　
時光飛逝，分子生物學及其相關研究技術一如既往地迅速發展著，高等教育出版社希望我們能在第1版基礎上及時修訂，於是有了第2版。
　　
第2版繼承了第1版的編寫風格和理念，在實驗內容的編排上沒有選擇“基礎實驗十綜合實驗”的基本模式，而是依據分子生物學研究的自身特點和研究內容，分為若干部分。第2版保留了第1版的大部分實驗，調整了一部分實驗的編排，同時增加了一些新的實驗技術，包括目前分子生物學研究中應用較多的基因編輯、鐳射共聚焦和超高分辨顯微鏡的使用等新技術，特別增加了在新藥研發中研究小分子與蛋白質相互作用的幾種常用實驗技術，單列一章。
　　
第2版總共分為7章，分別是特定基因的克隆、克隆基因的表達和表達產物的純化、基因的編輯和表達水準的調控、基因表達水準的檢測和基因功能的研究、蛋白質與蛋白質的相互作用、DNA與蛋白質的相互作用、小分子與蛋白質的相互作用。每一章整合若干實用的分子生物學研究技術，既包含了分子生物學最為基礎和常用的實驗技術，如基因的克隆、表達和純化；定點突變、逆轉錄PCR、westernblotting、pull-down、免疫沉澱、螢光顯微鏡使用、EMSA、染色體免疫共沉澱等；也涵蓋了目前分子生物學研究中比較先進的研究技術和研究方法，如CRISPR基因編輯技術、鐳射共聚焦顯微鏡和超高分辨顯微鏡的使用、酵母雙雜交技術、二維電泳、RNA幹擾、即時螢光定量PCR、流式細胞儀分析、螢光共振能量轉移（FRET）技術、等溫滴定量熱（ITC）、表面等離子共振（SPR）技術、細胞內熱遷移法（CETSA）、微量熱泳動（MST）等。
　　
第1章“特定基因的克隆”是分子生物學的基本操作，實際上這也是大多數學校分子生物學實驗課實際開設的內容。這部分實驗內容比較簡單，對實驗設備、實驗條件沒有特殊要求，所需要的試劑、耗材成本很低，絕大多數院校、包括基礎條件比較薄弱的學校都具備開設這類實驗的基本條件。同時這些實驗技術也是每一個從事分子生物學或相關研究的師生必須掌握的基本技術，是他們早早晚晚、多多少少要用到的技術，是真正實用的分子生物學技術。雖然已有的大多數分子生物學實驗教材都包含這部分內容，但本書的特色在於從查找基因序列、分析相關資訊、設計引物、選擇載體、選擇合適的酶切條件等這些通常由老師包辦、實驗課並不涉及的實驗步驟開始，將網路資料庫的使用、引物設計軟體的使用、不同載體的區別、影響酶切的因素、不同凝膠的適用範圍等這些實驗課一般不介紹的知識點貫穿到各個相關實驗中，把這些相互關聯的基本技術作為一個完整的研究任務進行編排。我們希望通過這一組實驗，每一個學生都可以真正掌握特定基因的克隆技術，不至於在開始科研工作、需要克隆特定基因時，無從下手；在實驗遇到困難時，感到茫然，不知道問題出在哪裡、如何調整實驗條件。
 
第2章“克隆基因的表達和表達產物的純化”精心選擇了4個實驗，涵蓋了目前常用的三種蛋白表達系統：大腸桿菌、酵母和昆蟲細胞，並選擇His6和GST兩種最常用的融合表達體系，介紹融合蛋白的表達和純化方法。