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0.1　分子生物学的基本概念与发展历程1

0.1.1　分子生物学的基本概念1

绪论1

0.1.2　分子生物学形成的科学背景3

0.1.3　分子生物学发展过程中的重大事件4

0.2　分子生物学的研究范围与主要内容6

0.2.1　分子生物学的研究范围6

0.2.2　分子生物学研究的对象与主要内容8

0.3.1　分子生物学的进展10

0.3　分子生物学的进展与发展趋势10

0.3.2　分子生物学的研究热点13

0.3.3　分子生物学的发展趋势15

0.4　分子生物学与其他学科的交叉与应用成果17

0.4.1　分子生物学与其他学科的交叉17

0.4.2　分子生物学理论与技术应用成果19

0.5　分子生物学的学习方法与探索21

0.5.1　分子生物学的学习方法21

0.5.2　勇于探索生命奥秘22

思考题23

第1章　遗传物质基础——核酸24

1.1　发现与证明遗传物质的实验基础24

1.1.1　肺炎双球菌转化实验25

1.1.2　T2噬菌体感染实验27

1.1.3　烟草花叶病毒重建实验28

1.2　核酸的遗传载体与信息传递功能29

1.2.1 DNA（或RNA）是遗传信息的载体29

1.2.2 RNA是遗传信息的传递者30

1.3.1 DNA的一级结构31

1.3　DNA的一级结构和物理结构的不均一性31

1.3.2　DNA物理结构的不均一性33

1.3.3　DNA一级结构的测定34

1.4　DNA的二级结构及其特性35

1.4.1　DNA的二级结构及其呼吸作用35

1.4.2　DNA二级结构的多型性40

1.4.3　DNA变性和复性43

1.5　DNA的超螺旋结构和多链结构45

1.5.1　DNA的超螺旋结构与拓扑异构现象45

1.5.2 DNA的多链结构48

思考题51

第2章　有机体、染色体与基因52

2.1　有机体及生命进化系统理论52

2.1.1　原核生物与真核生物52

2.1.2　生命进化系统理论54

2.2　染色体55

2.2.1　染色质与核小体56

2.2.2　染色体的着丝粒与端粒61

2.3　基因、基因组与基因组学65

2.3.1　基因与顺反子65

2.3.2　基因组与C值67

2.3.3　基因组学与HGP69

2.4　原核生物染色体及基因组特点71

2.4.1　大肠杆菌染色体71

2.4.2　噬菌体74

2.4.3　原核生物基因组结构特点76

2.5　真核生物染色体及其基因组特点77

2.5.1　真核生物基因组的包装77

2.5.2　真核生物基因组的大小与C值矛盾79

2.5.3　酵母与线虫的基因组结构81

2.5.4　真核生物基因组的复杂性85

2.5.5　人类基因组的结构和组成98

思考题102

第3章　DNA的复制104

3.1 DNA的半保留复制104

3.1.1 DNA半保留复制的实验依据105

3.1.2 DNA的复制原点、方向与方式106

3.2　DNA复制体系的复杂性109

3.2.1　DNA复制的酶学109

3.2.2　DNA复制的半不连续性117

3.2.3 大肠杆菌DNA复制体系119

3.3　DNA复制的起始121

3.3.1　前导链合成的起始121

3.3.2　后随链前体片段的起始124

3.3.3　前导链和后随链的协同合成125

3.4　DNA复制的终止126

3.4.1 环形DNA复制的终止126

3.4.2　线性DNA复制的终止126

3.5　真核生物DNA的复制128

3.5.1　真核生物DNA复制的特点129

3.5.2 真核生物DNA复制模型——SV40复制过程131

3.5.3　真核生物染色体末端的复制与端粒酶132

3.6　DNA复制的调控133

3.6.1 DNA复制与细胞周期的关系133

3.6.2 DNA复制的调控135

思考题136

第4章　DNA的损伤、修复与突变137

4.1 DNA的损伤137

4.1.1 自发性损伤138

4.1.2　物理因素引起的DNA损伤140

4.1.3 化学因素引起的DNA损伤141

4.2　DNA损伤的修复142

4.2.1　错配修复142

4.2.2　直接修复143

4.2.3　切除修复144

4.2.4　重组修复146

4.2.5　应急反应和易错修复146

4.3　DNA的突变148

4.3.1　DNA突变的概念148

4.3.2　DNA突变的类型149

4.3.3　突变生成的分子机制150

4.3.4　DNA突变热点152

4.4　DNA突变的回复153

4.4.1　DNA突变回复的鉴定与分类153

4.4.2　基因内抑制突变153

4.4.3　基因间抑制突变154

4.5　离体定向诱变158

4.5.1　寡核苷酸介导的基因突变158

4.5.2　盒式突变法159

4.5.3 利用PCR进行DNA序列的突变159

思考题160

第5章　转录161

5.1　RNA生物合成的相关概念162

5.1.1　转录单位162

5.1.2　有义链与反义链163

5.1.3　正链和负链163

5.2　RNA生物合成的酶学体系163

5.2.1　原核生物的RNA聚合酶164

5.2.2　真核生物的RNA聚合酶168

5.3　启动子170

5.3.1　原核生物的启动子171

5.3.2　真核生物的启动子172

5.3.3　RNA聚合酶与启动子的结合178

5.3.4　启动子功能的研究方法180

5.4　终止子182

5.4.1　原核生物的终止子182

5.4.2　真核生物的终止子183

5.5　转录的机制184

5.5.1　转录的起始184

5.5.2　转录的延伸192

5.5.3　转录的终止194

5.5.4　抗终止作用195

5.6　转录产物的后加工197

5.6.1　原核生物转录产物的后加工197

5.6.2　真核生物的转录后加工199

5.6.3　RNA的剪接203

5.6.4 酵母tRNA的剪接207

5.6.5　反式剪接208

5.7　逆转录209

5.7.1　逆转录病毒与逆转录的发现209

思考题210

5.7.4　逆转录现象的意义210

5.7.2　逆转录酶的生物活性210

5.7.3　逆转录的过程210

第6章　翻译211

6.1 mRNA与遗传密码212

6.1.1　核基因密码子及其特性212

6.1.2　线粒体密码子及其特性217

6.1.3　mRNA结构与蛋白质合成的关系218

6.2 tRNA220

6.2.1 tRNA的结构220

6.2.3　副密码子222

6.2.2　反密码子222

6.2.4　tRNA的丰富度与密码子的使用频率224

6.3　rRNA与核糖体226

6.3.1　核糖体的结构226

6.3.2　核糖体的功能部位227

6.3.3　核糖体的装配229

6.3.4　核糖体突变230

6.4.2　肽链合成的起始231

6.4.1　氨基酸的活化231

6.4　肽链合成231

6.4.3　肽链合成的延伸236

6.4.4　肽链合成的终止与释放238

6.4.5　多核糖体与蛋白质生物合成的抑制剂238

6.5　蛋白质的运输与定位241

6.5.1　翻译后转运242

6.5.2　翻译转运同步机制245

6.5.3　蛋白质的降解247

6.6.1　翻译后处理过程248

6.6　翻译后处理248

6.6.2　翻译后处理的生物学意义252

思考题253

第7章　细胞的信号传递254

7.1　信号转导的相关概念255

7.1.1　信号与信号转导255

7.1.2　细胞的信号分子255

7.1.3　受体与受体类型258

7.2　G蛋白与跨膜信号传递262

7.2.1　G蛋白的结构特点与作用原理263

7.2.2　G蛋白介导的信号传递系统265

7.2.3　G蛋白激活和抑制腺苷酸环化酶268

7.2.4　G蛋白对磷脂酰肌醇代谢的影响269

7.3　酪氨酸蛋白激酶及其相关受体271

7.3.1　酪氨酸蛋白激酶271

7.3.2　受体酪氨酸蛋白激酶的活性与调节273

7.3.3　受体酪氨酸蛋白激酶与信号跨膜传递274

7.4　甾醇类激素受体与信号转导277

7.4.1 甾醇类激素受体超家族277

7.4.2 甾醇类激素受体超家族的结构域及活化279

7.4.3　甾醇类激素受体的作用机制280

7.5　第二信使转导系统283

7.5.1　cAMP与腺苷酸环化酶284

7.5.2　cAMP的信号转导途径285

7.5.3　cAMP的生物学功能288

7.6　磷脂酰肌醇系统290

7.6.1　磷脂酰肌醇循环与信号分子的产生290

7.6.2　DG/PKC信号传递途径293

7.6.3　IP3/Ca2＋信号传递途径294

7.7　Ca2＋信使系统295

7.7.1　细胞内Ca2＋转移296

7.7.2　Ca2＋信号传递途径299

思考题305

第8章　原核生物基因表达调控307

8.1　原核生物基因表达调控概述307

8.1.1　原核生物基因表达调控的相关概念308

8.1.2　原核生物基因表达调控的特点309

8.2　转录水平调控310

8.2.1　细菌对营养的适应310

8.2.2　操纵子调节311

8.2.3　严谨调节321

8.2.4　衰减子调节322

8.2.5　基因重排的调节325

8.3　转录后调控326

8.3.1 RNA干扰的影响326

8.3.2　RNA编辑的影响327

8.4　翻译水平调控327

8.4.1　蛋白质合成的自体调控327

8.4.2　mRNA的寿命对翻译的调节329

8.4.3　mRNA的二级结构对翻译的调节331

8.4.4　反义RNA对翻译的调节332

8.5　翻译后调控——蛋白质的分泌333

思考题334

第9章　真核生物基因表达的调控335

9.1　概述335

9.1.1　真核生物基因调控的特点与复杂性335

9.1.2　活跃表达基因的数目336

9.1.3　基因表达的不同水平336

9.1.4　管家基因和奢侈基因337

9.2.1　转录活性染色质中核小体的构件338

9.2　活性染色质的调控338

9.2.2　DNA酶Ⅰ优先敏感性和HMG蛋白340

9.2.3　DNA酶Ⅰ超敏感点341

9.2.4　组蛋白的修饰作用341

9.2.5　DNA甲基化与去甲基化343

9.3　DNA水平的调控344

9.3.1　基因丢失344

9.3.2　基因扩增345

9.3.3　基因重排346

9.4.1　Britten-Davidson模型349

9.4　转录水平的调控349

9.4.2　基因调控的顺式作用元件350

9.4.3　基因调控的反式作用因子355

9.4.4　rRNA基因转录的调控356

9.5　转录后水平的调控357

9.5.1　5′端帽子的形成358

9.5.2　3′端附加多聚A序列358

9.5.3　hnRNA的选择性加工运输359

9.5.4　其他转录后水平的调控机制360

9.6　翻译水平的调控361

9.6.1　mRNA的稳定性361

9.6.2　mRNA的翻译起始的调控362

9.6.3　真核生物蛋白质合成的自体调控364

9.7　基因表达调控的分子机制364

9.7.1　基因开关系统364

9.7.2　真核基因转录起始的控制机制366

9.7.3　真核基因转录调控蛋白识别和结合特异的DNA序列368

9.7.4　基因转录激活蛋白的功能区域和结构花式369

9.7.5　真核RNA多聚酶需要的通用转录因子372

9.7.6　真核基因转录抑制蛋白的作用模式375

思考题376

第10章　细胞周期与发育基因表达调控377

10.1　真核细胞的细胞周期377

10.1.1　标准的真核细胞周期377

10.1.2　特异细胞周期378

10.2　细胞周期的调控378

10.2.1　G1期与G2期调控位点379

10.2.2　p34和cyclin对真核细胞周期的调控379

10.2.3　生长因子与细胞周期调控381

10.2.4　细胞周期调节的分子基础382

10.3　发育基因表达调控384

10.3.1　发育过程要点384

10.3.2　母体基因调控384

10.3.3　发育基因级联反应386

10.3.4　同源异型基因调控胚胎的基本形态结构386

10.3.5　发育基因表达模型动物386

思考题387

11.1　概述388

11.1.1　分子生物学的研究特点388

第11章　分子生物学研究方法388

11.1.2　分子生物学的主要技术389

11.1.3　分子生物学研究的模式生物389

11.2　核酸的提取、分离、电泳和测序389

11.2.1　DNA的提取、分离、电泳和测序389

11.2.2　RNA的提取、分离和电泳395

11.3　聚合酶链式反应396

11.3.1　PCR技术的基本原理396

11.3.2　PCR技术的应用396

11.4　探针制备与分子杂交技术398

11.4.1　核酸探针的种类399

11.4.2　探针的标记及其选择400

11.4.3　探针的标记方法401

11.4.4　分子杂交技术403

11.5　DNA分子标记407

11.5.1　基于分子杂交技术的分子标记407

11.5.2　基于PCR技术的分子标记409

11.5.3　单核苷酸多态性412

11.6　基因组文库和cDNA文库414

11.6.1　构建基因文库的重要载体415

11.6.2　基因组文库的大小416

11.6.3　构建基因文库的主要步骤417

11.7　生物芯片技术420

11.7.1　生物芯片技术的基本原理420

11.7.2　生物芯片技术的基本过程420

11.7.3　生物芯片的应用422

11.8　功能基因组学的研究423

11.8.1　功能基因组学的概念423

11.8.2　功能基因组学的研究方法424

11.9.2　蛋白质组学的研究技术426

11.9.1　蛋白质组学的概念426

11.9　蛋白质组学的研究426

11.9.3　蛋白质组学在人类疾病中的应用428

11.10　RNA组学研究429

11.10.1　RNA组学研究背景以及主要研究内容429

11.10.2 小干扰RNA429

11.10.3　微RNA431

11.10.4　小分子核RNA432

11.11　分子生物学研究一例——人APRIL105～250基因的克隆与表达433

参考文献434

英文专业名词索引438