鄭啟桐

隨著科技發展，對分子生物科學就愈加重視，不論是基礎或臨床醫學的領域，其難解的課題終究都回到分生的課題中，以探求產生的機制與解決問題之道。本書淺顯精簡的內容濃縮了分子生物的重要課程，並以提綱挈領的方式呈現每個主題與其相關資訊，可以幫助讀者們用最少的時間，建立對現代分子生物學的觀念，亦是準備國考的醫學生們非常實用的參考書籍。

分子生物學對現代和未來的衝擊是不容小覷的。每天
打開報紙都可以看到對基因治療和複製羊的討論。在疾病
的臨床應用以及病因學方面，也已經開始深究到分子生物
的層級。許多製藥公司目前已設計出許多針對疾病（癌
症、肥胖.等等）分子生物機轉的治療藥物。分子生物學在
USMLE 第一階段中將會愈來愈重要。我撰寫這本書的主要
考量並非是寫一本基礎分子生物學的複習書，而是要為我們
未來的醫師寫一本他們所需要且對他們有所助益，並從臨床
觀點出發的分子生物學手冊。
醫學院是如何教導我們未來的醫師們有關分子生物學與
臨床間的相關課題呢？醫學院的課程中已經被一些必要而有
關聯的「傳統」課程所填滿，那在什麼時候會發現需要教導
分子生物學的課程呢？我猜想應該是在許多「傳統」課程中
討論到一些主題時，便會進一步延伸到分子生物的層級。這
樣的方式固然可行，但卻會讓分子生物學變得分散而零碎。
學生們會在生化、微生物和組織學等等的課程中學到一些零
散的分子生物學知識。如此造成的問題即是，當學生們在針
對USMLE 第一階段作複習時，分子生物學的資訊會分散在
各種課程的筆記中。

序言 ..................v
譯者序 ... vii
細胞膜：EICOSANOIDS 與受體/ 訊息傳遞
(THE CELL MEMBRANE: EICOSANOIDS AND
RECEPTORS/SIGNAL TRANSDUCTION) ......1
I. 細胞膜上的脂質成分(THE LIPID COMPONENT
OF THE CELL MEMBRANE) .................1
II. 細胞膜上的蛋白質成分(THE PROTEIN COMPONENT
OF THE CELL MEMBRANE) .........4
III. 膜轉運蛋白(MEMBRANE TRANSPORT PROTEINS)......5
IV. G 蛋白連結受體(G-PROTEIN-LINKED RECEPTORS) .... 23
V. G- 蛋白連結受體的種類
(TYPES OF G-PROTEINLINKED RECEPTORS) .... 26
VI. 酵素連結受體(ENZYME-LINKED RECEPTORS) ....... 35
VII. 低密度脂蛋白(LDL) 受體(LOW-DENSITY
LIPOPROTEIN RECEPTOR) .... 39
VIII. 摘要表格 ........ 40
細胞質(CYTOPLASM) 與胞器(ORGANELLES) ...... 43
I. 細胞質(CYTOPLASM) ........... 43
II. 核糖體(RIBOSOMES) ................ 45
III. 粗糙內質網(ROUGH ENDOPLASMIC RETICULUM) ...... 46
IV. 高基氏體(GOLGI COMPLEX) ....... 46
V. 平滑內質網
(SMOOTH ENDOPLASMIC RETICULUM, sER).... 47
VI. 粒線體(MITOCHONDRIA) ....... 49
VII. 溶小體(LYSOSOMES) ......... 52
細胞與分子生物學基本概念
VIII. 過氧化體(PEROXISOMES) ....... 53
IX. 細胞骨架(CYTOSKELETON) ...... 54
X. 細胞內涵體(CELL INCLUSIONS) ....... 57
XI. 顯微鏡照片精選集 ......... 59
細胞核(NUCLEUS) ....... 62
I. 核膜(NUCLEAR ENVELOPE) ....... 62
II. 細胞凋亡(APOPTOSIS) .......... 63
III. 核仁(NUCLEOLUS) ....... 64
IV. 核糖體的組裝(ASSEMBLY OF THE RIBOSOME) ... 65
蛋白質合成(PROTEIN SYNTHESIS) ...... 69
I. 概論 ........... 69
II. 轉錄(TRANSCRIPTION) ........ 69
III. 將RNA 轉錄產物處理成mRNA 的過程
(PROCESSING THE RNA TRANSCRIPT INTO mRNA) ..... 71
IV. 轉譯(TRANSLATION) .......... 72
V. 蛋白質合成與臨床的相關性
(CLINICAL CONSIDERATIONS) ....... 74
染色體DNA (CHROMOSOMAL DNA) ....... 79
I. 核酸的生化特性
(THE BIOCHEMISTRY OF NUCLEIC ACIDS) ..... 79
II. DNA 包裝的層級(LEVELS OF DNA PACKAGING) .... 79
III. 著絲點(CENTROMERE) .......... 82
IV. 異染色質(HETEROCHROMATIN) 與正染色質
(EUCHROMATIN) ........... 82
V. 人類染色體的研究
(STUDYING HUMAN CHROMOSOMES) ..... 83
VI. 染色體的染色法(STAINING OF CHROMOSOMES) .... 84
VII. 染色體型態學(CHROMOSOME MORPHOLOGY) ....... 85
染色體的數目異常
(NUMERICAL CHROMOSOMAL ANOMALIES) ...... 93
I. 多倍體(POLYPLOIDY) ...... 93
II. 混倍體(MIXOPLOIDY)......... 93
III. 非整倍體(ANEUPLOIDY) ........ 95
IV. 照片精選 ......... 98
染色體的結構異常
(STRUCTURAL CHROMOSO ABNORMALITIES) ....... 100
I. 缺失(DELETION) ....... 100
II. 微缺失(MICRODELETION) ...... 100
III. 轉位(TRANSLOCATIONS) ........... 103
IV. 不穩定的擴張重複序列突變(UNSTABLE EXPANDING
REPEAT MUTATIONS)〔動態突變(DYNAMIC
MUTATIONS)〕 .......... 108
V. 等臂染色體(ISOCHROMOSOMES) ........115
VI. 倒位(INVERSIONS) ...........116
VII. 斷裂(BREAKAGE) ..........117
VIII. 照片精選 ..........119
染色體複製與DNA 合成
(CHROMOSOME REPLICATION AND DNA SYNTHESIS) 124
I. 概論 ......... 124
II. 複製的過程(THE REPLICATION PROCESS) ..... 125
III. 端粒(THE TELOMERE) ....... 126
細胞與分子生物學基本概念
IV. DNA 傷害的種類與DNA 修復
(TYPES OF DNA DAMAGE AND DNA REPAIR) ......... 127
V. DNA 複製機轉的摘要(SUMMARY OF DNA
REPLICATION MACHINERY) ........ 129
減數分裂與基因重組
(MEIOSIS AND GENETIC RECOMBINATION) ..... 133
I. 減數分裂(MEIOSIS) ....... 133
II. 卵子生成(OOGENESIS)：女性的配子生成
(FEMALE GAMETOGENESIS) ......... 136
III. 精子生成(SPERMATOGENESIS)：男性的配子生成
(MALE GAMETOGENESIS) ......... 137
IV. 基因重組(GENETIC RECOMBINATION) ......... 138
人類細胞核基因組(THE HUMAN NUCLEAR GENOME) 142
I. 概論 ....... 142
II. 蛋白質編碼基因(PROTEIN-CODING GENES) ......... 144
III. RNA 編碼基因(RNA-CODING GENES) ....... 147
IV. 外遺傳控制(EPIGENETIC CONTROL) ........ 151
V. 無編碼DNA (NON-CODING DNA) ............. 152
人類粒線體基因組
(THE HUMAN MITOCHONDRIAL GENOME) ........ 159
I. 概論 ....... 159
II. 蛋白質編碼基因(PROTEIN-CODING GENES) ..... 159
III. RNA 編碼基因(RNA-CODING GENES) ......... 160
IV. 其他粒線體蛋白質
(OTHER MITOCHONDRIAL PROTEINS) ......... 160
V. 粒線體疾病(MITOCHONDRIAL DISEASES) .......... 161
基因表現的調控(CONTROL OF GENE EXPRESSION) . 164
I. 概論 ............ 164
II. 基因表現的機轉
(MECHANISM OF GENE EXPRESSION) .......... 164
III. 轉錄因子、基因調節蛋白和其他反式作用因子的結構
(THE STRUCTURE OF TRANSCRIPTION FACTORS, GENE
REGULATORY PROTEINS, AND OTHER TRANS-ACTING
FACTORS) ....... 168
IV. 臨床應用 .......... 171
V. 其他基因表現的機轉 ....... 172
VI. 乳糖操作組(THE lac OPERON) ........ 178
VII. 色胺酸操作組(THE trp OPERON) ............. 180
DNA 序列的突變
(MUTATIONS OF THE DNA SEQUENCE)..... 185
I. 概論 ........ 185
II. 沉默突變(SILENT MUTATION)（同義突變） ..... 185
III. 非沉默突變(NON-SILENT MUTATION)（非同義突變） . 186
IV. 失去功能與獲得功能的突變 ........... 192
V. 其他類型的多形性(OTHER TYPES OF
POLYMORPHISMS) ............. 194
原致癌基因、致癌基因與腫瘤抑制基因
(PROTO-ONCOGENES, ONCOGENES, AND
TUMOR-SUPPRESSOR GENES) .......... 201
I. 定義(DEFINITIONS) ............ 201
II. 命名法(DESIGNATIONS) ....... 201
III. 原致癌基因和致癌基因
(PROTO-ONCOGENES AND ONCOGENES) ..... 202
細胞與分子生物學基本概念
IV. 腫瘤抑制基因(TUMOR SUPPRESOR GENES) ..... 207
V. 大腸直腸癌的分子病理學(MOLECULAR PATHOLOGY
OF COLORECTAL CANCER) ........... 208
細胞週期(THE CELL CYCLE) .............211
I. 細胞週期的各分期 .................211
II. 細胞週期的調控 ............... 212
III. M（有絲分裂）期的各階段
(STAGES OF THE M (MITOSIS) PHASE) ........ 215
癌症分子生物學(MOLECULAR BIOLOGY OF
CANCER) ....... 220
I. 癌症的成因 .............. 220
II. 癌細胞的六種超能力 ........... 221
同源異型基因(HOMEOTIC GENES) 和身體前後型態
的形成 ............ 224
I. 簡介 ........ 224
II. 人類的同源異型基因(HUMAN HOMEOTIC GENES) .. 225
免疫系統之細胞生物學
(CELL BIOLOGY OF THE IMMUNE SYSTEM) ........ 229
I. 嗜中性白血球(NEUTROPHILS)(Poly、Seg 或PMN) ... 229
II. 嗜酸性白血球(EOSINOPHILS) .......... 230
III. 嗜鹼性白血球(BASOPHILS) ........... 230
IV. 肥胖細胞(MAST CELLS) .............. 231
V. 單核球(MONOCYTES) ......... 231
VI. 巨噬細胞(MACROPHAGES)
（組織球；抗原呈現細胞） ........... 232
VII. 自然殺手CD16+ 細胞(NATURAL KILLER CD16+ CELL) 233
VIII. B 淋巴球(B LYMPHOCYTE)............ 234
IX. T 淋巴球(T LYMPHOCYTE) ............ 236
X. 對外源性蛋白抗原的免疫反應(IMMUNE RESPONSE
TO EXOGENOUS PROTEIN ANTIGENS) ....... 238
XI. 對內生性抗原（胞內病毒或細菌）的免疫反應
[(IMMUNE RESPONSE TO ENDOGENOUS ANTIGENS
(INTRACELLULAR VIRUS OR BACTERIA)] ......... 238
免疫系統之分子生物學
(MOLECULAR BIOLOGY OF THE IMMUNE SYSTEM) .... 246
I. 株落選擇理論(CLONAL SELECTION THEORY) ........... 246
II. B 淋巴球（B 細胞）[B LYMPHOCYTE (B CELL)] ........ 246
III. T 淋巴球（T 細胞）[T LYMPHOCYTE (T CELL)] .. 252
IV. 臨床應用 .......... 256
V. 吞噬功能失調
(DISORDER OF PHAGOCYTIC FUNCTION) .......... 262
VI. 全身性自體免疫疾病
(SYSTEMIC AUTOIMMUNE DISORDERS) .......... 264
VII. 特定器官的自體免疫疾病(ORGAN-SPECIFIC
AUTOIMMUNE DISORDERS) ........... 265
DNA 病毒(DNA VIRUSES) .......... 271
I. 小DNA 病毒科(PARVOVIRUSES) ....... 271
II. 乳頭多瘤空泡病毒科(PAPOVAVIUSES) ..... 272
III. 腺病毒科(ADENOVIRUSES) ........ 274
IV. .疹病毒科(HERPESVIRUSES) ......... 276
V. 痘病毒科(POXVIRUSES) .......... 288
VI. 肝炎病毒科(HEPADNAVIRUSES) ....... 290
細胞與分子生物學基本概念
單股正鏈RNA (ss+RNA) 病毒 ........ 298
I. 小RNA 病毒科(PICORNAVIRUSES) ..... 298
II. 冠狀病毒(CORONAVIRUSES) ........... 302
III. 反轉錄病毒科(RETROVIRUSES) .......... 304
IV. 杯狀病毒科(CALICIVIRUSES) .......... 308
V. 黃病毒科(FLAVIVIRUSES) ....... 308
VI. 披膜病毒科(TOGAVIRUSES) .......... 309
負鏈單股RNA (ss－RNA) 病毒 ............ 315
I. 副黏液病毒科(PARAMYXOVIRUSES) ....... 315
II. 正黏液病毒科(ORTHOMYXOVIRUSSES) ...... 322
III. 桿狀病毒科(RHABDOVIRUSES) ...... 325
IV. 絲狀病毒科(FILOVIRUSES) ........... 327
V. 布尼亞病毒科(BUNYAVIRUSES) ............ 328
VI. 沙狀病毒屬(ARENAVIRUSES) ............... 329
雙股RNA 病毒(DOUBLE-STRANDED RNA VIRUSES) 333
I. 呼吸道腸道病毒科(REOVIRUSES)......... 333
分子生物學技術
(MOLECULAR BIOLOGY TECHNIQUES) ......... 336
人類致病基因的辨識
(IDENTIFICATION OF HUMAN DISEASE GENES) ...... 354
I. 概論 ................ 354
II. 從染色體異常來辯識人類致病基因 .......... 354
III. 單純從轉錄產物圖譜(TRANSCRIPT MAPPING)
來辨識人類致病基因 ....... 355
IV. 從大範圍的DNA 定序來辨識人類致病基因 .... 355
V. 從人類與老鼠基因圖譜的比較來辨識人類致病基因 356
基因治療(GENE THERAPY) ........... 358
I. 基因治療(GENE THERAPY) ......... .358
II. 體外(EX-VIVO) 和體內(IN-VIVO) 的基因治療 ... 359
III. 整合入宿主染色體中或作為附加體 ...... 360
IV. 基因治療中使用的病毒載體
(VIRAL VECTORS USED IN GENE THERAPY) .... 360
V. 基因治療中使用的非病毒載體
(NON-VIRAL VECTORS USED IN GENE THERAPY) ..... 362
通曉研究文獻
(UNDERSTANDING THE RESEARCH LITERATURE) ... 364
I. 簡介 ....... 364
II. 發現Sixpack 蛋白 ............... 364
III. 篩選鼠肝cDNA 基因庫 ................. 364
IV. 轉殖人類的Sixpack-2 基因 ............... 365
V. 確認染色體位置 ............. 366
VI. 轉殖出完整的人類Sixpack-2 基因 ......... 367
VII. 創造基因剔除鼠 ............... 367
VIII. 調節基因的表現 .......... 368
IX. 超量表現Sixpack-2 蛋白的基因轉殖鼠 ..... 371
X. 反義RNA 研究 ............ 372
XI. 啟動子的分析 ............. 372
XII. mRNA 與剪接機制的分析 ............ 373
XIII. 製造合成的Sixpack-2 蛋白 ........ 375
細胞與分子生物學基本概念
附錄1: 細胞膜蛋白的功能 .......... 377
附錄2: 基因密碼 ............. 384
附錄3: 胺基酸(AMINO ACIDS) ......... 385
附錄4: 人類基因疾病的染色體位置 ...... 386
圖片來源 ........... 391
索引 .... 396