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第1章 绪论1

1.1 分子生物学的概念1

1.2 分子生物学的研究内容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3

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6

1.5 21世纪分子生物学发展的趋势8

1.5.1 功能基因组学8

1.5.2 蛋白质组学9

1.5.3 生物信息学10

第2章 核酸的结构与功能12

2.1 细胞的遗传物质12

2.1.1 DNA是主要的遗传物质12

2.1.2 RNA也是遗传物质14

2.2 核酸的化学组成与共价结构14

2.2.1 核酸的化学组成14

2.2.2 核酸的共价结构16

2.3 DNA的二级结构（双螺旋模型）17

2.3.1 双螺旋模型特征17

2.3.2 维持DNA双螺旋的作用力19

2.3.3 双螺旋结构的其他形式20

2.4 DNA分子的高级结构23

2.4.1 单链核酸形成的二级结构23

2.4.2 反向重复序列与二级结构23

2.4.3 三股螺旋的DNA24

2.4.4 DNA的四链结构与端粒25

2.4.5 DNA的超螺旋结构27

2.4.6 DNA的精细结构29

2.5 真核生物的染色体及其组装31

2.5.1 染色体及其组装31

2.5.2 DNA与蛋白质复合物的结构33

2.6 RNA的高级结构34

2.6.1 tRNA的高级结构34

2.6.2 rRNA的高级结构35

2.6.3 个别RNA的高级结构36

2.7 核酸的变性、复性与分子杂交37

2.7.1 核酸的变性37

2.7.2 核酸的复性40

2.7.3 核酸的分子杂交43

2.8 研究核酸的常用方法44

2.8.1 核酸的分离与提纯44

2.8.2 核酸的超速离心45

2.8.3 核酸的凝胶电泳46

第3章 基因与基因组的结构50

3.1 基因的概念50

3.1.1 基因与DNA分子51

3.1.2 基因与多肽链52

3.2 基因的命名52

3.3 真核生物的断裂基因53

3.4 基因及基因组的大小与C值矛盾55

3.5 重叠基因58

3.5.1 原核生物的重叠基因58

3.5.2 真核生物的重叠基因59

3.6 基因组60

3.6.1 原核生物的染色体基因组60

3.6.2 真核生物基因组60

3.7 真核生物DNA序列组织63

3.8 基因家族66

3.8.1 基因家族和基因簇66

3.8.2 基因外的DNA重复序列67

3.9 人类基因组研究进展68

第4章 DNA的复制70

4.1 DNA复制概述70

4.1.1 DNA的半保留复制71

4.1.2 DNA复制的酶体系77

4.1.3 DNA的半不连续复制83

4.1.4 DNA合成的高保真性84

4.1.5 DNA复制的拓扑性质85

4.2 细菌DNA复制的过程87

4.3 真核生物DNA的复制92

4.3.1 DNA聚合酶92

4.3.2 真核生物染色体端粒的复制93

4.4 DNA复制的调节控制94

4.4.1 大肠杆菌染色体DNA的复制调控95

4.4.2 ColEI质粒DNA的复制调控95

4.4.3 R6K质粒DNA的复制调控96

4.4.4 单链DNA噬菌体的复制调控97

4.4.5 λ噬菌体DNA的复制调控97

4.5 真核生物DNA复制的调控98

4.5.1 复制的时间控制98

4.5.2 病毒SV40 DNA的复制调控98

4.5.3 腺病毒DNA的复制调控99

4.5.4 酵母染色体DNA的复制调控99

第5章 DNA的损伤、修复和基因突变102

5.1 DNA损伤的概念102

5.1.1 DNA分子的自发性损伤102

5.1.2 物理因素引起的DNA损伤103

5.1.3 化学因素引起的DNA损伤104

5.2 DNA的修复105

5.2.1 切除修复105

5.2.2 错配修复107

5.2.3 直接修复108

5.2.4 重组修复109

5.2.5 易错修复和SOS应急反应110

5.3 基因突变112

5.3.1 基因突变的类型112

5.3.2 诱变剂的作用113

5.3.3 诱变剂和致癌剂的检测115

5.3.4 基因突变的主要后果116

第6章 DNA的重组与转座118

6.1 DNA的重组118

6.1.1 同源重组118

6.1.2 细菌的接合作用121

6.1.3 细菌的遗传转化122

6.1.4 与DNA重组有关的酶123

6.1.5 特异位点重组125

6.2 DNA的转座130

6.2.1 转座子的概念130

6.2.2 转座子的分类131

6.2.3 转座过程发生的机制134

6.2.4 转座子转座的特征136

6.2.5 转座引起的遗传学效应137

6.2.6 真核生物的转座因子138

6.2.7 反转录转座子140

第7章 RNA的转录与转录后加工142

7.1 RNA转录的概述142

7.2 细菌的RNA聚合酶及其转录143

7.2.1 细菌的RNA聚合酶143

7.2.2 细菌RNA的转录144

7.3 真核生物的RNA聚合酶及其转录146

7.3.1 真核生物的RNA聚合酶146

7.3.2 真核生物RNA的转录147

7.3.3 启动子和转录因子148

7.3.4 转录的终止及其终止因子155

7.4 转录的调节控制158

7.4.1 原核生物转录的调控158

7.4.2 真核生物转录的调控158

7.5 RNA转录的抑制作用160

7.5.1 嘌呤和嘧啶类似物161

7.5.2 DNA模板功能的抑制物162

7.5.3 RNA聚合酶的抑制物163

7.6 RNA的转录后加工164

7.6.1 原核生物RNA的转录后加工164

7.6.2 真核生物中RNA前体的加工167

7.6.3 RNA的剪接、编辑和再编码171

7.6.4 RNA生物功能的多样性185

7.7 RNA的降解187

7.8 RNA的复制188

7.8.1 病毒RNA复制的机制188

7.8.2 病毒RNA复制的主要方式190

7.9 RNA的反转录191

7.9.1 反转录酶及其性质与功能191

7.9.2 反转录的过程192

7.9.3 反转录的生物学意义194

7.9.4 反转座子195

第8章 遗传密码201

8.1 遗传密码的破译201

8.2 遗传密码的基本特性204

8.2.1 密码的基本单位204

8.2.2 密码的简并性205

8.2.3 密码的变偶性205

8.2.4 遗传密码的通用性和变异性206

8.2.5 遗传密码的防错系统208

第9章 蛋白质的生物合成——翻译209

9.1 蛋白质生物合成概述209

9.2 蛋白质生物合成的分子基础209

9.2.1 mRNA是蛋白质生物合成的模板209

9.2.2 tRNA转运活化的氨基酸至mRNA模板211

9.2.3 核糖体是蛋白质生物合成的部位213

9.3 翻译的过程216

9.3.1 氨酰-tRNA复合物的形成217

9.3.2 翻译的起始219

9.3.3 翻译的延伸221

9.3.4 核糖体反应中GTP的作用224

9.3.5 翻译的终止224

9.3.6 翻译的跳跃现象226

9.3.7 蛋白质合成的抑制剂227

9.4 蛋白质合成的调节227

9.5 蛋白质的运输及翻译后修饰227

9.5.1 信号肽引导蛋白质到达靶部位228

9.5.2 翻译完成后被运输的蛋白质229

9.5.3 内质网内合成的蛋白质230

9.5.4 翻译的同时也被运输的蛋白质230

9.5.5 多肽链的糖基化修饰230

第10章 原核生物的基因表达调控232

10.1 原核生物基因表达调控概述232

10.1.1 基因表达调控的意义232

10.1.2 原核基因表达调控的特点与方式233

10.1.3 原核基因表达调控的几个重要概念233

10.2 操纵子学说235

10.3 乳糖操纵子236

10.3.1 乳糖操纵子的调节机制236

10.3.2 小分子效应物的作用238

10.3.3 降解物对基因活性的调节239

10.3.4 阻遏蛋白的作用机制239

10.4 色氨酸操纵子242

10.4.1 色氨酸操纵子的阻遏系统242

10.4.2 色氨酸操纵子的弱化系统244

10.5 阿拉伯糖操纵子248

10.5.1 阿拉伯糖操纵子概述248

10.5.2 阿拉伯糖操纵子的正、负调节作用249

10.6 组氨酸操纵子249

10.7 正调控系统和负调控系统251

10.7.1 正调控系统251

10.7.2 负调控系统253

第11章 真核生物的基因表达调控256

11.1 真核基因表达调控的特点256

11.2 DNA染色体水平的调控257

11.2.1 染色质的结构258

11.2.2 组蛋白的修饰259

11.2.3 DNA甲基化与转录抑制260

11.2.4 核基质与基因活化261

11.3 真核基因转录水平的调节控制261

11.3.1 真核与原核生物转录调控的区别261

11.3.2 真核生物转录调控的顺式作用元件263

11.3.3 基因的基础转录及其调节266

11.3.4 反式作用因子的结构与功能268

11.3.5 转录因子的活性调节273

11.3.6 RNA结合蛋白的结构与功能276

11.4 翻译水平的调节因素及其调节278

11.4.1 5′UTR结构与翻译起始的调节278

11.4.2 蛋白质磷酸化对翻译效率的影响279

11.4.3 3′UTR结构与mRNA稳定性调控280

11.4.4 mRNA的细胞质定位282

11.4.5 蛋白质的修饰、折叠与分选282

第12章 病毒的分子生物学284

12.1 病毒分子生物学研究的内容284

12.1.1 病毒基因组的结构284

12.1.2 病毒基因组的复制和表达调控284

12.1.3 病毒对宿主细胞的影响285

12.1.4 病毒与肿瘤发生286

12.1.5 病毒的基因工程疫苗与病毒载体286

12.2 DNA病毒的分子生物学287

12.2.1 腺病毒的发现287

12.2.2 腺病毒的毒粒结构287

12.2.3 腺病毒的基因组结构288

12.2.4 腺病毒的复制288

12.2.5 腺病毒的基因转录289

12.2.6 腺病毒与肿瘤289

12.2.7 腺病毒作为基因治疗的载体290

12.3 RNA病毒的分子生物学290

12.3.1 HCV的发现290

12.3.2 HCV基因组的结构与功能291

12.3.3 HCV基因组的复制293

12.4 反转录病毒的分子生物学293

12.4.1 艾滋病与HIV293

12.4.2 病毒的结构与生活周期293

12.4.3 病毒基因组的结构与功能293

12.4.4 HIV基因转录的调节296

12.4.5 病毒基因转录后的调控298

12.4.6 病毒基因的翻译和翻译后调节299

12.5 亚病毒的分子生物学299

12.5.1 类病毒299

12.5.2 卫星RNA和卫星病毒300

12.5.3 朊病毒301

第13章 分子生物学研究技术简介303

13.1 DNA分子克隆的基本原理303

13.2 用于基因克隆的工具酶304

13.2.1 DNA限制性内切核酸酶304

13.2.2 核酸的限制酶切图谱与物理图谱308

13.2.3 DNA连接酶309

13.2.4 核酸的聚合酶310

13.2.5 其他工具酶310

13.3 分子克隆的载体与宿主系统311

13.3.1 质粒载体311

13.3.2 λ噬菌体313

13.3.3 柯斯质粒314

13.3.4 M13315

13.4 DNA的克隆316

13.4.1 目的DNA片段的获取316

13.4.2 将目的片段连接到载体上317

13.4.3 重组DNA引导进入受体细胞318

13.5 目的基因的获得321

13.5.1 基因组文库的构建321

13.5.2 cDNA文库的构建324

13.6 克隆基因的分离与鉴定326

13.6.1 以载体特征直接选择326

13.6.2 细菌菌落或噬菌斑的原位杂交327

13.6.3 差别杂交或扣除杂交法分离克隆基因328

13.6.4 从表达文库中分离克隆基因329

13.6.5 克隆基因的鉴定329

13.7 聚合酶链式反应330

13.7.1 PCR反应的基本原理330

13.7.2 PCR反应的基本步骤330

13.7.3 PCR技术的发展与应用331

13.8 DNA的化学合成333

13.9 基因定位诱变334

13.9.1 酶切诱变334

13.9.2 寡核苷酸指导的诱变334

13.9.3 PCR诱变336

13.10 核酸的序列测定336

13.10.1 DNA双脱氧法（酶法）测序336

13.10.2 DNA的化学法测序336

13.11 RNA的测序337

参考文献340