分子生物學

1 緒論1
1.1 分子生物學的概念1
1.2 分子生物學的研究內容1
1.3 分子生物的發(fā)展和展望2
1.3.1 分子生物學的興起2
1.3.2 分子生物學的發(fā)展4
1.3.3 分子生物學的展望5
本章內容提要6
思考題6
2 核酸的結構和功能7
2.1 DNA是主要的遺傳物質7
2.2 核酸的組成成分8
2.2.1 戊糖8
2.2.2 含氮堿基9
2.2.3 核苷10
2.2.4 核苷酸10
2.3 核酸的一級結構13
2.4 DNA的二級結構13
2.4.1 DNA雙螺旋結構的實驗依據(jù)14
2.4.2 DNA雙螺旋結構的要點14
2.4.3 DNA二級結構的其他類型16
2.5 DNA的高級結構19
2.5.1 環(huán)狀DNA的超螺旋結構19
2.5.2 真核生物染色體的結構20
2.6 RNA的結構和功能23
2.6.1 tRNA23
2.6.2 rRNA24
2.6.3 mRNA和hnRNA25
2.6.4 snRNA和snoRNA25
2.6.5 asRNA和RNAi25
2.6.6 非編碼RNA的多樣性26
2.7 核酸的性質27
2.7.1 一般理化性質27
2.7.2 紫外吸收性質28
2.7.3 核酸結構的穩(wěn)定性28
2.7.4 核酸的變性28
2.7.5 核酸的復性29
2.8 核酸的研究方法31
2.8.1 核酸的提取與沉淀31
2.8.2 核酸的電泳分離32
2.８.3 核酸的超速離心32
2.8.4 核酸的分子雜交33
2.８.5 DNA芯片技術及應用34
2.８.6 DNA的化學合成34
2.9 核酸的序列測定35
2.9.1 鏈終止法35
2.9.2 焦磷酸測序技術37
本章內容提要38
思考題40
3 基因和基因組41
3.1 基因的概念41
3.2 基因的類型43
3.2.1 基因家族和基因簇43
3.2.2 假基因45
3.2.3 重疊基因46
3.2.4 移動基因46
3.2.5 斷裂基因46
3.3 基因組51
3.３.1 基因組的概念51
3.３.2 病毒的基因組52
3.3.3 原核生物的基因組55
3.4 真核生物的基因組57
3.4.1 真核生物基因組的特點57
3.4.2 真核生物基因組的重復序列58
3.4.3 線粒體基因組的結構63
3.4.4 葉綠體基因組的結構65
3.5 結構基因組學66
3.5.1 遺傳圖譜和物理圖譜67
3.5.2 重疊群的建立67
3.5.3 高分辨率物理圖譜的制作68
3.5.4 序列測定69
3.5.5 基因定位71
3.6 功能基因組學71
3.6.1 功能基因組學的概念71
3.6.2 蛋白質組學72
3.6.3 生物信息學75
本章內容提要77
思考題79
4 DNA的生物合成80
4.1 DNA復制的概況80
4.1.1 DNA的半保留復制80
4.1.2 復制的起點和方向81
4.2 原核生物DNA的復制82
4.2.1 參與原核生物DNA復制的酶和蛋白質82
4.2.2 復制的起始88
4.2.3 DNA鏈的延伸89
4.2.4 復制的終止91
4.3 真核生物DNA的復制92
4.3.1 參與真核生物DNA復制的酶和蛋白質92
4.3.2 真核生物DNA復制的特點93
4.3.3 真核生物DNA復制的過程94
4.3.4 端粒DNA的復制95
4.3.5 DNA復制與核小體組裝96
4.4 DNA復制的其他方式97
4.4.1 滾環(huán)復制97
4.4.2 取代環(huán)復制97
4.4.3 線形DNA末端復制的問題98
4.5 DNA復制的高度忠實性100
4.6 逆轉錄作用100
4.6.1 逆轉錄病毒的結構101
4.6.2 cDNA的合成103
4.6.3 原病毒DNA的整合104
4.6.4 逆轉錄作用的生物學意義105
4.7 原核生物DNA復制的調控105
4.7.1 大腸桿菌染色體DNA復制的調控105
4.7.2 ColEl質粒DNA復制的調控106
4.7.3 R6K質粒DNA復制的調控106
4.7.4 單鏈DNA噬菌體復制的調控107
4.7.5 λ噬菌體DNA復制的調控107
4.8 真核生物DNA復制的調控107
4.8.1 SV40病毒DNA復制的調控108
4.8.2 腺病毒DNA復制的調控108
4.8.3 酵母染色體DNA復制的調控108
本章內容提要109
思考題111
5 DNA的損傷與修復113
5.1 DNA損傷的產生113
5.1.1 DNA分子的自發(fā)性損傷113
5.1.2 物理因素引起的DNA損傷115
5.1.3 化學因素引起的DNA損傷116
5.2 基因的突變119
5.2.1 突變的類型119
5.2.2 突變的回復和校正120
5.2.3 誘變劑和致癌劑的檢測122
5.3 DNA損傷的修復122
5.3.1 直接修復122
5.3.2 切除修復124
5.3.3 錯配修復129
5.3.4 雙鏈斷裂的修復130
5.4 損傷跨越131
5.4.1 重組跨越131
5.4.2 跨越合成132
5.5 DNA修復缺陷與癌癥的關系133
本章內容提要134
思考題135
6 DNA重組和克隆137
6.1 同源重組137
6.1.1 同源重組的分子模型137
6.1.2 細菌的基因轉移與重組139
6.1.3 細菌同源重組的酶學機制142
6.1.4 真核生物的同源重組143
6.2 位點特異性重組145
6.2.1 位點特異性重組的機制145
6.2.2 λ噬菌體DNA的整合與切除146
6.2.3 細菌的特異位點重組147
6.2.4 免疫球蛋白基因的V(D)J重組147
6.3 轉座重組149
6.3.1 轉座子的概念149
6.3.2 原核生物的轉座子150
6.3.3 真核生物的轉座子152
6.4 逆轉錄轉座子155
6.4.1 逆轉錄轉座子的結構155
6.4.2 逆轉錄轉座子的生物學意義157
6.5 轉座的分子機制158
6.5.1 非復制型轉座158
6.5.2 復制型轉座158
6.6 聚合酶鏈式反應技術160
6.6.1 PCR的基本原理160
6.6.2 PCR反應體系的優(yōu)化161
6.6.3 PCR技術的擴展162
6.7 DNA克隆163
6.7.1 用于DNA克隆的工具酶163
6.7.2 常用的克隆載體164
6.7.3 DNA分子的體外連接166
6.7.4 重組子導入受體細胞167
6.7.5 重組子的篩選167
6.7.6 基因組文庫的構建169
6.7.7 cDNA文庫的構建170
6.７.8 目的基因的來源170
6.8 克隆基因的表達171
6.8.1 檢測表達產物的方法171
6.８.2 外源基因在原核細胞中的表達173
6.８.3 外源基因在真核細胞中的表達175
6.9 轉基因植物和轉基因動物179
6.9.1 轉基因植物179
6.9.2 轉基因動物180
本章內容提要181
思考題183
7 RNA的生物合成185
7.1 RNA生物合成的概況185
7.2 原核生物的轉錄186
7.2.1 原核生物的RNA聚合酶186
7.2.2 轉錄的起始188
7.2.3 RNA鏈的延伸190
7.2.4 轉錄的終止191
7.3 真核生物的轉錄193
7.3.1 真核生物轉錄的特點193
7.3.2 真核生物的RNA聚合酶193
7.3.3 RNA聚合酶Ⅱ催化的轉錄194
7.3.4 RNA聚合酶Ⅰ催化的轉錄198
7.3.5 RNA聚合酶Ⅲ催化的轉錄199
7.4 轉錄校對200
7.5 轉錄過程的選擇性抑制200
7.5.1 堿基類似物201
7.5.2 DNA模板功能的抑制劑201
7.5.3 RNA聚合酶的抑制物202
7.6 RNA復制203
7.6.1 RNA復制的特點203
7.6.2 雙鏈RNA病毒的RNA復制203
7.6.3 正鏈RNA病毒的RNA復制203
7.6.4 負鏈RNA病毒的RNA復制204
7.6.5 無模板的RNA合成205
本章內容提要205
思考題207
8 轉錄產物的加工208
8.1 原核生物RNA的轉錄后加工208
8.1.1 原核生物tRNA前體的加工208
8.1.2 原核生物rRNA前體的加工209
8.1.3 原核生物mRNA前體的加工210
8.2 真核生物tRNA前體的轉錄后加工211
8.2.1 真核生物tRNA前體的結構特點211
8.2.2 內含子的剪接211
8.2.3 在3′端添加CCA212
8.2.4 核苷酸的修飾212
8.3 真核生物rRNA前體的轉錄后加工212
8.3.1 rRNA基因的結構212
8.3.2 rRNA前體的核苷酸修飾213
8.3.3 rRNA前體的剪切214
8.4 真核生物mRNA前體的加工215
8.4.1 形成5′端帽子結構215
8.4.2 形成3′端的多聚腺苷酸217
8.4.3 斷裂基因的拼接219
8.5 不同類型內含子的比較222
8.5.1 Ⅰ型內含子222
8.5.2 Ⅱ型內含子223
8.5.3 內含子剪接機制的比較225
8.6 核酶225
8.6.1 核酶的發(fā)現(xiàn)225
8.6.2 核酶的類型226
8.6.3 核酶的結構226
本章內容提要227
思考題229
9 蛋白質的生物合成230
9.1 蛋白質生物合成的概述230
9.1.1 mRNA是蛋白質合成的模板230
9.1.2 tRNA是氨基酸的運載體232
9.1.3 核糖體是蛋白質合成的場所233
9.1.4 參與蛋白質合成的各種輔因子235
9.2 遺傳密碼的破譯235
9.2.1 遺傳密碼是三聯(lián)體236
9.2.2 用人工合成的多聚核苷酸破譯遺傳密碼236
9.2.3 用人工合成的三核苷酸破譯遺傳密碼237
9.3 遺傳密碼的特性238
9.3.1 遺傳密碼是連續(xù)排列的三聯(lián)體238
9.3.2 起始密碼與終止密碼238
9.3.3 遺傳密碼的簡并性239
9.3.4 遺傳密碼的變偶性239
9.3.5 遺傳密碼的通用性240
9.3.6 遺傳密碼的防錯系統(tǒng)241
9.3.7 可讀框242
9.4 氨酰tRNA的合成242
9.4.1 合成氨酰tRNA的反應242
9.4.2 氨酰tRNA合成酶的特異性244
9.5 原核生物的蛋白質合成245
9.5.1 原核生物肽鏈合成的起始245
9.5.2 原核生物肽鏈合成的延伸247
9.5.3 原核生物肽鏈合成的終止249
9.6 真核生物的蛋白質合成250
9.6.1 真核生物肽鏈合成的起始250
9.6.2 真核生物肽鏈合成的延伸253
9.6.3 真核生物肽鏈合成的終止253
9.7 蛋白質生物合成的抑制劑254
9.7.1 原核生物肽鏈合成的抑制劑254
9.7.2 真核生物肽鏈合成的抑制劑254
9.7.3 作用于原核生物和真核生物的肽鏈合成抑制劑255
本章內容提要255
思考題256
10 肽鏈合成后的加工和輸送257
10.1 肽鏈合成后的加工257
10.1.1 肽鏈的剪接257
10.1.2 氨基酸殘基的修飾258
10.1.3 多肽鏈的折疊261
10.2 肽鏈合成后的定向輸送264
10.2.1 共翻譯途徑265
10.2.2 翻譯后途徑267
本章內容提要271
思考題272
11 原核生物基因表達的調控273
11.1 原核生物基因表達調控的概述273
11.2 DNA水平的調控274
11.2.1 細菌DNA重排對基因表達的影響274
11.2.2 σ因子對原核生物轉錄起始的調控275
11.3 操縱子對基因表達的調控276
11.3.1 操縱子的基本結構277
11.3.2 乳糖操縱子278
11.3.3 阿拉伯糖操縱子281
11.3.4 色氨酸操縱子282
11.4 轉錄終止階段的調控285
11.4.1 抗終止作用286
11.4.2 弱化作用287
11.5 翻譯水平的調控287
11.5.1 mRNA二級結構對基因表達的調控288
11.5.2 mRNA穩(wěn)定性對翻譯的調節(jié)288
11.5.3 反義RNA對翻譯的調控289
11.5.4 蛋白質合成的自體調控290
11.5.5 嚴謹反應與核糖體合成的調控293
11.6 核開關和群體感應294
11.6.1 核開關294
11.6.2 群體感應295
本章內容提要296
思考題297
12 真核生物基因表達的調控298
12.1 真核生物基因表達調控的特點298
12.1.1 原核生物和真核生物基因表達調控的差別298
12.1.2 真核生物基因表達調控的層次299
12.2 染色體水平的調控300
12.2.1 異染色質化對基因活性的影響300
12.2.2 組蛋白對基因活性的影響301
12.2.3 非組蛋白對基因活性的影響305
12.2.4 核基質對基因活性的影響306
12.2.5 基因的丟失307
12.2.6 基因的擴增307
12.3 染色體基因的重排308
12.3.1 免疫球蛋白基因的重排308
12.3.2 酵母交配型染色體的重排310
12.4 DNA水平的調控310
12.4.1 DNA的甲基化310
12.4.2 DNA甲基化對轉錄活性的影響311
12.5 真核生物轉錄水平的調控313
12.5.1 順式作用元件313
12.5.2 反式作用因子315
12.5.3 轉錄調控的作用機制319
12.5.4 固醇類激素對基因轉錄的調控322
12.6 轉錄后水平的調控325
12.6.1 可變剪接326
12.6.2 反式剪接328
12.6.3 RNA編輯329
12.6.4 RNA的轉運330
12.7 翻譯水平的調控331
12.7.1 mRNA穩(wěn)定性對基因活性的影響331
12.7.2 翻譯起始階段的調控333
12.7.3 mRNA的選擇性翻譯335
12.7.4 RNA干擾導致的基因沉默336
12.8 翻譯后調控337
12.9 真核生物發(fā)育過程中的基因表達調控339
12.9.1 母性基因339
12.9.2 分節(jié)基因340
12.9.3 同源異型基因340
本章內容提要342
思考題343
參考文獻345
中文索引346
英文縮寫詞索引351