目录
前言
第一章绪论1
1.1分子生物学的概念1
1.2分子生物学的内容1
1.3分子生物与其他学科的关系2
1.4分子生物的学习方法3
提要3
思考题4
第二章核酸的结构和功能5
2.1DNA是主要的遗传物质5
2.2核酸的组成成分6
2.2.1戊糖6
2.2.2含氮碱基7
2.2.3核苷7
2.2.4核苷酸8
2.3核酸的一级结构11
2.4DNA的二级结构12
2.4.1双螺旋结构的实验依据12
2.4.2DNA双螺旋结构的要点12
2.4.3DNA二级结构的其他类型14
2.5DNA的高级结构18
2.5.1环状DNA的超螺旋结构18
2.5.2真核生物染色体的结构20
2.6RNA的结构和功能21
2.6.1tRNA21
2.6.2rRNA23
2.6.3mRNA和hnRNA23
2.6.4snRNA和snoRNA24
2.6.5asRNA和RNAi24
2.6.6非编码RNA的多样性24
2.7核酸的性质25
2.7.1一般理化性质25
2.7.2紫外吸收性质26
2.7.3核酸结构的稳定性27
2.7.4核酸的变性27
2.7.5核酸的复性28
2.8核酸的研究方法29
2.8.1核酸的提取与沉淀29
2.8.2核酸的电泳分离30
2.8.3核酸的超速离心31
2.8.4核酸的分子杂交31
2.8.5DNA芯片技术及应用32
2.8.6DNA的化学合成33
2.9核酸的序列测定33
2.9.1链终止法33
2.9.2新一代高通量测序技术35
提要36
思考题37
第三章基因和基因组39
3.1基因的概念39
3.2基因的类型41
3.2.1基因家族和基因簇41
3.2.2假基因43
3.2.3重叠基因43
3.2.4移动基因44
3.2.5断裂基因44
3.3基因组49
3.3.1基因组的概念49
3.3.2病毒的基因组50
3.3.3原核生物的基因组50
3.4真核生物的基因组52
3.4.1真核生物基因组的特点52
3.4.2真核生物基因组的重复序列53
3.4.3线粒体基因组的结构57
3.4.4叶绿体基因组的结构58
3.5结构基因组学59
3.5.1遗传图谱和物理图谱59
3.5.2重叠群的建立60
3.5.3高分辨率物理图谱的制作61
3.5.4序列测定62
3.5.5基因定位63
3.6功能基因组学63
3.6.1功能基因组学的概念63
3.6.2蛋白质组学64
3.6.3生物信息学68
提要69
思考题70
第四章DNA的生物合成72
4.1DNA复制的概况72
4.1.1DNA的半保留复制72
4.1.2复制的起点和方向73
4.2原核生物DNA的复制74
4.2.1参与原核生物DNA复制的酶和
蛋白质74
4.2.2复制的起始80
4.2.3DNA链的延伸81
4.2.4复制的终止84
4.3真核生物DNA的复制84
4.3.1参与真核生物DNA复制的酶和
蛋白质84
4.3.2真核生物DNA复制的特点86
4.3.3真核生物DNA复制的过程86
4.4DNA复制的其他方式90
4.4.1滚环复制90
4.4.2取代环复制90
4.4.3线形DNA末端复制的方式92
4.5DNA复制的高度忠实性93
4.6逆转录作用93
4.6.1逆转录病毒的结构94
4.6.2cDNA的合成96
4.6.3原病毒DNA的整合97
4.6.4逆转录作用的生物学意义98
4.7原核生物DNA复制的调控99
4.8真核生物DNA复制的调控99
4.8.1SV40病毒DNA复制的调控100
4.8.2酵母染色体DNA复制的调控100
4.9DNA的体外合成——聚合酶链式反应101
4.9.1PCR的基本原理101
4.9.2PCR反应体系的优化101
4.9.3PCR技术的扩展102
提要103
思考题105
第五章DNA的损伤与修复107
5.1DNA损伤的产生107
5.1.1DNA分子的自发性损伤107
5.1.2物理因素引起的DNA损伤109
5.1.3化学因素引起的DNA损伤111
5.1.4生物因素引起的DNA损伤113
5.1.5环境诱变剂及其应用114
5.2基因的突变114
5.2.1突变的类型114
5.2.2突变的回复和校正116
5.2.3诱变剂和致癌剂的检测117
5.3DNA损伤的修复118
5.3.1直接修复118
5.3.2碱基切除修复120
5.3.3核苷酸切除修复121
5.3.4错配修复125
5.3.5双链断裂的修复127
5.4损伤跨越129
5.4.1重组跨越129
5.4.2跨越合成130
5.5DNA缺陷修复与癌症的关系131
提要132
思考题133
第六章DNA重组和克隆134
6.1同源重组134
6.1.1同源重组的分子模型135
6.1.2细菌的基因转移与重组137
6.1.3细菌同源重组的酶学机制138
6.1.4真核生物的同源重组140
6.2位点特异性重组142
6.2.1位点特异性重组的机制142
6.2.2λ噬菌体DNA的整合与切除143
6.2.3细菌的特异位点重组144
6.2.4免疫球蛋白基因的V（D）J重组
144
6.3转座重组147
6.3.1转座子的概念147
6.3.2原核生物的转座子147
6.3.3真核生物的转座子150
6.4逆转座子153
6.4.1逆转座子的结构153
6.4.2逆转座子的生物学意义156
6.5转座的分子机制156
6.5.1非复制型转座157
6.5.2复制型转座157
6.6DNA克隆159
6.6.1用于DNA克隆的工具酶159
6.6.2目的基因的来源161
6.6.3常用的克隆载体161
6.6.4DNA分子的体外连接163
6.6.5重组子导入受体细胞165
6.6.6重组子的筛选165
6.6.7基因组文库的构建167
6.6.8cDNA文库的构建168
6.7克隆基因的表达168
6.7.1检测表达产物的方法169
6.7.2外源基因在原核细胞中的表达170
6.7.3外源基因在真核细胞中的表达172
6.8转基因植物和转基因动物175
6.8.1转基因植物175
6.8.2转基因动物177
提要178
思考题180
第七章RNA的生物合成181
7.1RNA生物合成的概况181
7.2原核生物的转录182
7.2.1原核生物的RNA聚合酶182
7.2.2转录起始位点的结构184
7.2.3转录起始的过程185
7.2.4RNA链的延伸186
7.2.5转录的终止188
7.3真核生物的转录189
7.3.1真核生物转录的特点189
7.3.2真核生物的RNA聚合酶190
7.3.3RNA聚合酶Ⅱ催化的转录191
7.3.4RNA聚合酶I催化的转录195
7.3.5RNA聚合酶Ⅲ催化的转录196
7.4转录校对198
7.5转录过程的选择性抑制198
7.5.1碱基类似物198
7.5.2DNA模板功能的抑制剂199
7.5.3RNA聚合酶的抑制剂199
7.6RNA复制200
7.6.1RNA复制的特点200
7.6.2双链RNA病毒的RNA复制201
7.6.3正链RNA病毒的RNA复制201
7.6.4负链RNA病毒的RNA复制202
7.6.5无模板的RNA合成203
提要203
思考题204
第八章转录产物的加工205
8.1原核生物RNA的转录后加工205
8.1.1原核生物tRNA前体的加工205
8.1.2原核生物rRNA前体的加工206
8.1.3原核生物mRNA前体的加工207
8.2真核生物tRNA前体的转录后加工208
8.2.1真核生物tRNA前体的结构特点208
8.2.2真核生物tRNA前体的加工过程208
8.3真核生物rRNA前体的转录后加工209
8.3.1rRNA基因的结构209
8.3.2rRNA前体的核苷酸修饰210
8.3.3rRNA前体的剪切211
8.4真核生物mRNA前体的加工211
8.4.1形成5′端帽子结构212
8.4.2形成3′端的多聚腺苷酸213
8.4.3断裂基因的拼接215
8.5不同类型内含子的比较219
8.5.1Ⅰ型内含子219
8.5.2Ⅱ型内含子220
8.5.3内含子剪接机制的比较221
8.6核酶221
8.6.1核酶的发现221
8.6.2核酶的类型222
8.6.3核酶的结构222
提要223
思考题224
第九章蛋白质的生物合成226
9.1蛋白质生物合成的概述226
9.1.1mRNA是蛋白质合成的模板226
9.1.2tRNA是氨基酸的运载体227
9.1.3核糖体是蛋白质合成的场所228
9.1.4参与蛋白质合成的各种辅因子229
9.2遗传密码的破译230
9.2.1遗传密码是三联体230
9.2.2用人工合成的多聚核苷酸破译遗传密码231
9.2.3用人工合成的三核苷酸破译遗传密码232
9.3遗传密码的特性233
9.3.1遗传密码是连续排列的三联体233
9.3.2起始密码与终止密码233
9.3.3遗传密码的简并性233
9.3.4遗传密码的变偶性233
9.3.5遗传密码的通用性234
9.3.6遗传密码的防错系统235
9.3.7开放阅读框235
9.4氨酰-tRNA的合成235
9.4.1合成氨酰-tRNA的反应235
9.4.2氨酰-tRNA合成酶的特异性237
9.5原核生物的蛋白质合成238
9.5.1原核生物肽链合成的起始238
9.5.2原核生物肽链的延伸239
9.5.3原核生物肽链合成的终止241
9.6真核生物的蛋白质合成243
9.6.1真核生物肽链合成的起始243
9.6.2真核生物肽链的延伸246
9.6.3真核生物肽链合成的终止246
9.7蛋白质生物合成的抑制剂246
9.7.1原核生物肽链合成的抑制剂246
9.7.2真核生物肽链合成的抑制剂247
9.7.3作用于原核生物和真核生物的肽链合成抑制剂247
提要248
思考题249
第十章肽链的加工和输送250
10.1肽链的加工250
10.1.1肽链的剪接250
10.1.2氨基酸残基的修饰251
10.1.3多肽链的折叠254
10.2肽链的定向输送258
10.2.1共翻译途径258
10.2.2翻译后途径261
提要266
思考题267
第十一章原核生物基因表达的调控268
11.1原核生物基因表达调控的概述268
11.2DNA水平的调控269
11.2.1细菌DNA重排对基因表达的影响269
11.2.2σ因子对原核生物转录起始的调控269
11.3操纵子对基因表达的调控271
11.3.1操纵子的基本结构271
11.3.2乳糖操纵子272
11.3.3阿拉伯糖操纵子274
11.3.4色氨酸操纵子275
11.4转录终止阶段的调控278
11.5翻译水平的调控279
11.5.1mRNA结构对基因表达的调控279
11.5.2mRNA稳定性对翻译的调节280
11.5.3反义RNA对翻译的调控281
11.5.4蛋白质合成的自体调控282
11.5.5严谨反应与CRISPR系统的调控284
11.6核开关和群体感应285
11.6.1核开关286
11.6.2群体感应286
提要287
思考题288
第十二章真核生物基因表达的调控289
12.1真核生物基因表达调控的特点289
12.2染色体水平的调控290
12.2.1异染色质化对基因活性的影响290
12.2.2组蛋白对基因活性的影响290
12.2.3非组蛋白对基因活性的影响294
12.2.4核基质对基因活性的影响295
12.2.5基因丢失296
12.2.6基因扩增296
12.3染色体重排296
12.4DNA水平的调控297
12.4.1DNA甲基化297
12.4.2DNA甲基化对转录活性的影响297
12.5真核生物转录水平的调控298
12.5.1顺式作用元件298
12.5.2反式作用因子300
12.5.3转录调控的作用机制305
12.5.4固醇类激素对基因转录的调控306
12.6转录后水平的调控308
12.6.1可变剪接308
12.6.2反式剪接310
12.6.3RNA编辑312
12.6.4RNA的转运312
12.7翻译水平的调控313
12.7.1mRNA稳定性对基因活性的影响313
12.7.2翻译起始阶段的调控314
12.7.3mRNA的选择性翻译316
12.7.4RNA干扰导致的基因沉默316
12.8翻译后调控318
12.9真核生物发育过程中的基因表达调控320
12.9.1母性基因320
12.9.2分节基因320
12.9.3同源异型基因321
提要322
思考题323
缩略词324
参考文献330