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第1章 绪论1

1.1 分子生物学的概念1

1.2 分子生物学研究的内容1

1.2.1 基因与基因组的结构与功能2

1.2.2 DNA的复制、转录和翻译2

1.2.3 基因表达调控的研究2

1.2.4 DNA重组技术2

1.2.5 结构分子生物学3

1.3 分子生物学与生物化学之间的关系3

1.4 分子生物学发展的历程4

1.4.1 人类对DNA和遗传信息传递的认识阶段4

1.4.2 重组DNA技术的建立和发展阶段5

1.4.3 重组DNA技术的应用和分子生物学的迅猛发展阶段5

1.5 21世纪分子生物学发展的趋势6

1.5.1 功能基因组学6

1.5.2 蛋白质组学7

1.5.3 生物信息学8

本章内容提要9

思考题9

第2章 细胞内生物分子相互作用概述10

2.1 生物活性物质的本质10

2.1.1 生物活性物质的属性10

2.1.2 生物大分子的化学本质与特性11

2.2 生物大分子间相互作用的化学力12

2.2.1 生物大分子间相互作用的化学力13

2.2.2 生物大分子内部的化学键13

2.3 生物大分子的自我组装17

2.3.1 生物大分子的共价结构17

2.3.2 生物大分子的自我组装17

2.3.3 生物大分子的结构层次20

2.3.4 生物分子的螺旋结构22

2.3.5 生物膜的组装22

2.3.6 复杂大分子的自我装配举例23

2.4 生物大分子的相互作用23

2.4.1 核酸与蛋白质的相互作用24

2.4.2 蛋白质与蛋白质的相互作用26

2.4.3 糖与蛋白质的相互作用27

2.4.4 脂与蛋白质的相互作用29

本章内容提要30

思考题31

第3章 核酸的结构与功能32

3.1 细胞内的遗传物质32

3.1.1 DNA是主要的遗传物质32

3.1.2 RNA也是遗传物质33

3.2 核酸的化学组成与共价结构33

3.2.1 核酸的化学组成33

3.2.2 核酸的共价结构35

3.3 DNA的二级结构（双螺旋模型）36

3.3.1 双螺旋模型特征36

3.3.2 维持DNA双螺旋结构的作用力38

3.3.3 DNA二级结构的其他形式（双螺旋结构的多态性）39

3.4 DNA分子的高级结构42

3.4.1 单链核酸形成的二级结构42

3.4.2 反向重复序列42

3.4.3 三股螺旋的DNA43

3.4.4 DNA的四链结构45

3.4.5 DNA结构的动态性与精细结构46

3.4.6 DNA的超螺旋结构与拓扑学性质49

3.5 真核生物的染色体及其组装52

3.5.1 真核生物的染色体52

3.5.2 染色体中的组蛋白53

3.5.3 核小体的形成54

3.5.4 染色质的高级结构55

3.6 RNA的结构与功能57

3.6.1 RNA的结构特点及与DNA的区别57

3.6.2 细胞中RNA的分布58

3.6.3 RNA分类概述59

3.7 核酸的变性、复性与分子杂交65

3.7.1 核酸的变性65

3.7.2 核酸的复性与分子杂交67

本章内容提要71

思考题72

第4章 基因与基因组的结构与功能73

4.1 基因的概念73

4.1.1 基因与DNA分子的关系73

4.1.2 基因与多肽链的关系75

4.2 基因的命名75

4.3 基因组76

4.3.1 基因组的概念76

4.3.2 基因及基因组的大小与C值矛盾77

4.4 病毒及其基因组79

4.4.1 病毒基因组一般特点80

4.4.2 病毒的核酸80

4.4.3 噬菌体基因组81

4.4.4 几种病毒的基因组84

4.5 细菌基因组86

4.5.1 细菌基因组的一般特点87

4.5.2 细菌的染色体基因组88

4.6 真核生物基因组89

4.6.1 真核生物基因组的特点89

4.6.2 真核生物基因组的结构90

4.6.3 线粒体基因与基因组的结构110

4.6.4 叶绿体基因与基因组的结构与功能111

4.6.5 人类基因组简介112

本章内容提要129

思考题130

第5章 DNA的复制132

5.1 DNA复制概述132

5.1.1 半保留复制概述133

5.1.2 DNA复制的一些基本概念134

5.1.3 DNA复制的酶体系143

5.1.4 DNA的半不连续复制148

5.1.5 DNA合成的高保真性150

5.1.6 DNA复制的拓扑性质151

5.2 细菌DNA复制的过程153

5.2.1 大肠杆菌复制的起始153

5.2.2 复制的延伸155

5.3 真核生物DNA的复制159

5.3.1 DNA聚合酶159

5.3.2 真核生物染色体端粒的复制161

5.4 DNA复制的调节控制163

5.4.1 大肠杆菌染色体DNA的复制调控163

5.4.2 ColE1质粒DNA的复制调控164

5.4.3 R6K质粒DNA的复制调控164

5.4.4 单链DNA噬菌体的复制调控165

5.4.5 λ噬菌体DNA的复制调控165

5.5 真核生物DNA复制的调控166

5.5.1 病毒SV40 DNA的复制调控166

5.5.2 腺病毒DNA的复制调控167

5.5.3 酵母染色体DNA的复制调控167

本章内容提要168

思考题169

第6章 DNA的损伤、修复和基因突变171

6.1 DNA损伤的概念171

6.1.1 DNA分子的自发性损伤171

6.1.2 物理因素引起的DNA损伤172

6.1.3 化学因素引起的DNA损伤173

6.2 DNA的修复174

6.2.1 切除修复174

6.2.2 错配修复176

6.2.3 直接修复176

6.2.4 重组修复178

6.2.5 易错修复和SOS反应178

6.3 基因突变180

6.3.1 基因突变的类型180

6.3.2 诱变剂的作用181

6.3.3 诱变剂和致癌剂的检测183

6.3.4 基因突变的后果184

本章内容提要184

思考题186

第7章 DNA的重组与转座187

7.1 同源重组187

7.1.1 同源重组的分子模型188

7.1.2 异源双链与基因转换190

7.1.3 细菌的基因转移与重组191

7.1.4 同源重组的酶学机制193

7.2 位点特异性重组196

7.2.1 λ噬菌体DNA的整合与切除197

7.2.2 细菌的特异位点重组198

7.3 转座作用198

7.3.1 转座子的概念198

7.3.2 转座子的分类199

7.3.3 转座子的转座的机制202

7.3.4 转座子转座的特征204

7.3.5 DNA转座引起的遗传学效应205

7.3.6 真核生物的转座因子205

7.4 逆转录转座子207

7.4.1 逆转录子的结构特点208

7.4.2 逆转录子的作用机制208

7.4.3 逆转录子的生物学意义209

本章内容提要211

思考题212

第8章 RNA的转录合成213

8.1 RNA转录概述213

8.1.1 RNA转录的一般特点213

8.1.2 原核生物和真核生物基因转录的差异214

8.1.3 RNA的转录主要有4个阶段215

8.2 细菌的RNA聚合酶及其转录216

8.2.1 RNA聚合酶概述216

8.2.2 原核生物RNA聚合酶对启动子的识别与结合220

8.2.3 原核生物RNA的转录历程224

8.3 真核生物的RNA聚合酶及其转录235

8.3.1 真核生物基因转录概述235

8.3.2 真核生物基因转录的RNA聚合酶238

8.4 真核生物基因转录的启动子242

8.4.1 类型Ⅰ基因的启动子242

8.4.2 类型Ⅱ基因的启动子243

8.4.3 类型Ⅲ基因的启动子246

8.5 类型Ⅱ基因转录的转录因子和转录起始复合物248

8.5.1 基本转录因子249

8.5.2 转录起始复合物的组装252

8.6 类型Ⅰ和Ⅲ的转录因子及其转录起始复合物254

8.6.1 类型Ⅰ基因的转录因子254

8.6.2 RNA聚合酶Ⅰ的转录起始复合物255

8.6.3 类型Ⅲ基因的转录因子255

8.6.4 RNA聚合酶Ⅲ转录起始复合物的装配257

8.7 RNA转录的调节控制261

8.8 RNA转录的抑制作用261

8.8.1 嘌呤和嘧啶类似物262

8.8.2 DNA模板功能的抑制物262

8.8.3 RNA聚合酶的抑制物264

本章内容提要264

思考题266

第9章 RNA转录后的剪接与加工267

9.1 RNA转录后的剪接、加工与修饰概述267

9.2 原核生物RNA的转录后加工267

9.2.1 原核生物rRNA前体的加工267

9.2.2 原核生物tRNA前体的加工268

9.2.3 原核生物mRNA前体的加工271

9.3 真核生物RNA的转录后加工273

9.3.1 真核生物RNA前体内含子的剪接方式分类273

9.3.2 真核生物tRNA前体的转录后加工273

9.3.3 真核生物rRNA前体的转录后加工276

9.3.4 真核生物mRNA前体的剪接278

9.3.5 真核生物mRNA前体剪接的机制284

9.3.6 RNA的自我剪接295

9.3.7 核酶301

9.3.8 RNA的编辑303

9.3.9 RNA的再编码305

本章内容提要306

思考题308

第10章 遗传密码309

10.1 遗传密码的破译309

10.2 遗传密码的基本特性312

10.2.1 密码的基本单位312

10.2.2 起始密码与终止密码312

10.2.3 密码的简并性313

10.2.4 密码的变偶性313

10.2.5 遗传密码的通用性和变异性314

10.3 突变的效应及遗传密码的防错系统316

10.4 可读框与重叠基因317

本章内容提要317

思考题319

第11章 蛋白质的生物合成——翻译320

11.1 蛋白质生物合成概述320

11.2 蛋白质生物合成的分子基础320

11.2.1 mRNA是蛋白质生物合成的模板320

11.2.2 tRNA转运活化的氨基酸至mRNA模板321

11.2.3 密码子与反密码子的相互作用322

11.2.4 核糖体是蛋白质生物合成的部位323

11.3 翻译的过程327

11.3.1 翻译的起始327

11.3.2 翻译的延伸338

11.3.3 翻译的终止342

11.3.4 蛋白质合成的抑制344

11.4 蛋白质合成的调节345

11.4.1 真核生物mRNA分子的稳定性345

11.4.2 5′UTR结构与翻译起始的调节345

11.4.3 蛋白质磷酸化对翻译效率的影响347

11.4.4 3′UTR结构与mRNA稳定性调控348

11.4.5 mRNA的细胞质定位351

11.5 蛋白质合成后的运输351

11.5.1 蛋白质在细胞内的定位351

11.5.2 真核细胞的结构蛋白和分泌蛋白351

11.5.3 蛋白质运输的途径353

11.6 蛋白质前体的共价修饰358

11.6.1 肽链N端残基fMet或Met的切除358

11.6.2 形成二硫键358

11.6.3 氨基酸侧链的修饰359

11.7 蛋白质的折叠360

11.7.1 蛋白质分子折叠是个动态过程360

11.7.2 分子伴侣360

本章内容提要361

思考题363

第12章 原核生物基因表达调控364

12.1 原核生物基因表达调控概述364

12.1.1 基因表达调控的意义364

12.1.2 原核基因表达调控的特点364

12.1.3 原核基因表达调控的几个概念365

12.2 乳糖操纵子368

12.2.1 乳糖操纵子的负调节机制368

12.2.2 降解物对基因活性的调节371

12.2.3 阻遏蛋白作用机制371

12.3 色氨酸操纵子的负调控373

12.3.1 色氨酸操纵子的阻遏系统374

12.3.2 色氨酸操纵子的弱化系统375

12.4 阿拉伯糖操纵子379

12.4.1 阿拉伯糖操纵子概述379

12.4.2 阿拉伯糖操纵子的正、负调节作用380

12.5 组氨酸操纵子381

12.6 正调控系统和负调控系统382

12.6.1 lac操纵子的正调控系统382

12.6.2 负调控系统385

本章内容提要386

思考题388

第13章 真核生物的基因表达调控389

13.1 真核基因表达调控的特点389

13.2 真核细胞基因表达调控的不同层次390

13.3 DNA染色体水平的调控391

13.3.1 染色质的结构392

13.3.2 异染色质化392

13.3.3 组蛋白对基因活性的影响393

13.3.4 组蛋白的乙酰化-去乙酰化394

13.3.5 活性染色质对DNase的敏感性395

13.3.6 非组蛋白397

13.3.7 核基质与基因活化400

13.3.8 基因的丢失401

13.3.9 基因的扩增402

13.3.10 染色体基因的重排402

13.4 DNA水平上的调控408

13.4.1 DNA甲基化408

13.4.2 DNA甲基化与转录抑制408

13.4.3 甲基化影响DNA与蛋白质的相互作用409

13.5 真核基因转录水平的调节控制410

13.5.1 真核与原核生物转录调控的区别410

13.5.2 基因基础转录的调节410

13.5.3 真核生物转录调控的顺式作用元件412

13.5.4 反式作用因子的结构和功能417

13.5.5 调控蛋白对特异DNA序列的识别423

13.5.6 蛋白质调节因子的活性调节424

13.5.7 甾体激素诱导的转录427

13.5.8 甾体激素对基因转录的调控429

13.5.9 RNA结合蛋白的结构与功能430

本章内容提要432

思考题433

第14章 病毒分子生物学简介435

14.1 病毒基因组的结构概述435

14.2 病毒基因组的复制435

14.2.1 单链环状噬菌体DNA的复制436

14.2.2 RNA病毒的复制436

14.3 逆转录病毒440

14.3.1 逆转录病毒概述440

14.3.2 逆转录机制441

14.3.3 逆转录的生物学意义444

14.4 腺病毒445

14.4.1 腺病毒的毒粒结构445

14.4.2 腺病毒基因组结构446

14.4.3 腺病毒的复制446

14.4.4 腺病毒的基因转录447

14.4.5 腺病毒与肿瘤447

14.4.6 腺病毒作为基因治疗的载体447

14.5 丙型肝炎病毒448

14.5.1 HCV基因组的结构与功能448

14.5.2 HCV基因组的复制450

14.6 艾滋病与HIV450

14.6.1 HIV的结构与生活周期450

14.6.2 HIV基因组的结构与功能450

14.6.3 HIV基因转录的调节454

14.6.4 病毒基因转录后的调控455

14.6.5 病毒基因在翻译水平的调节和翻译后调节455

14.7 病毒对宿主细胞的影响456

14.8 病毒与肿瘤发生457

14.9 病毒的基因工程疫苗及病毒载体457

14.10 亚病毒458

14.10.1 类病毒458

14.10.2 卫星RNA和卫星病毒458

14.10.3 朊病毒459

本章内容提要460

思考题462

第15章 分子生物学技术简介463

15.1 DNA分子克隆的基本原理463

15.2 用于基因克隆的工具酶464

15.2.1 DNA限制性内切核酸酶465

15.2.2 核酸的限制酶酶切图谱与物理图谱467

15.2.3 DNA连接酶467

15.2.4 其他工具酶468

15.3 分子克隆的载体与宿主系统469

15.3.1 质粒载体470

15.3.2 λ噬菌体471

15.3.3 柯斯质粒472

15.3.4 M13472

15.4 DNA的克隆473

15.4.1 基因克隆的过程473

15.4.2 获得目的基因473

15.4.3 将目的片段连接到载体上473

15.4.4 重组DNA引导进入受体细胞473

15.5 基因文库的构建476

15.5.1 基因组文库的构建476

15.5.2 cDNA文库的构建479

15.6 克隆基因的分离与鉴定481

15.6.1 以载体特征直接选择481

15.6.2 细菌菌落或噬菌斑的原位杂交481

15.6.3 差别杂交或扣除杂交法分离克隆基因482

15.6.4 从表达文库中分离克隆基因483

15.6.5 克隆基因的鉴定483

15.7 聚合酶链反应483

15.7.1 PCR反应的基本原理483

15.7.2 PCR反应的基本步骤484

15.7.3 PCR技术的发展与应用485

15.8 DNA的化学合成486

15.9 基因定位诱变487

15.9.1 酶切诱变487

15.9.2 寡核苷酸指导的诱变488

15.9.3 PCR诱变489

15.10 核酸的序列测定489

15.10.1 DNA双脱氧法（酶法）测序489

15.10.2 DNA的化学法测序490

15.11 RNA的测序491

15.12 生物芯片技术491

15.13 生命科学中的电泳技术493

15.13.1 毛细管电泳技术493

15.13.2 双向电泳技术493

本章内容提要494

思考题495

主要参考文献496

常用词英汉对照497