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第一章 DNA的结构 1

1.1 DNA的一级结构 1

1.1.1 什么是DNA的一级结构 1

1.1.2 DNA携带两类不同的遗传信息及一级结构的多样性 1

1.2 DNA的二级结构 2

1.2.1 DNA二级结构的物理和化学特性 2

1.2.2 维持双螺旋分子稳定性的力 3

1.2.3 DNA二级结构的不均一性、多样性 4

1.2.4 左手螺旋DNA 7

1.3 DNA的变性和复性 8

1.3.1 双螺旋结构的变性 8

1.3.2 破坏DNA双螺旋的条件 9

1.3.3 复性 10

1.3.4 复性动力学曲线 11

1.4 DNA超螺旋结构 13

1.4.1 超螺旋环状DNA 13

1.4.2 共价闭合环状DNA的性质 14

1.4.3 拓扑异构酶 16

1.4.4 DNA超螺旋结构的生物学意义 17

1.5 真核生物染色体 18

1.5.1 染色体 18

1.5.2 核小体 18

2.1.2 大肠杆菌的基因组 21

2.1.1 原核生物基因组的结构特点 21

2.1 原核生物的基因组和基因 21

第二章 基因的组织与结构 21

2.1.3 噬菌体的基因组 22

2.1.4 原核生物的重叠基因 24

2.2 真核生物基因组及其组分 25

2.2.1 真核生物基因组的结构特点 25

2.2.2 真核生物基因组DNA的复杂度 25

2.2.3 DNA序列的重复频度 26

2.2.4 真核生物基因组不同拷贝的序列组分 27

2.2.5 Alu家族重复序列 28

2.2.6 卫星DNA 30

2.3.1 真核生物的rRNA基因家族 31

2.3 基因家族 31

2.3.2 5S rRNA基因的重复单元 33

2.3.3 tRNA基因 33

2.3.4 组蛋白基因家族 34

2.3.5 珠蛋白基因家族 35

2.4 真核生物的不连续基因 36

2.4.1 基因不连续性的发现和证实 37

2.4.2 真核基因的外显子和内含子 38

2.4.3 基因外显子与蛋白质结构域 39

2.4.4 外显子与内含子之间的关系 40

2.5 假基因 42

2.4.5 内含子的可能功能 42

2.4.6 内含子和外显子变异频度的差异 42

2.6 转位因子 43

2.6.1 转位因子的结构特点 43

2.6.2 细菌插入序列(IS) 44

2.6.3 复合转座子 45

2.6.4 TnA型转座子 47

2.6.5 转位作用的机理 47

3.1 克隆载体 50

3.1.1 质粒载体 50

第三章 基因工程原理 50

3.1.2 λ噬菌体载体 51

3.1.3 柯斯质粒 52

3.2 真核基因的克隆 53

3.2.1 人工合成真核生物蛋白质的基因 54

3.2.2 cDNA克隆及其基因库 54

3.2.3 基因组基因文库的构建 58

3.2.4 柯斯质粒用于构建基因组文库 60

3.2.5 酵母人工染色体(YAC)构建基因文库 60

3.2.6 重组DNA分子的构建 61

3.3.2 λ重组DNA的离体包装 63

3.3.3 遗传学筛选法 63

3.3.1 重组DNA的转化 63

3.3 重组DNA的克隆和筛选 63

3.3.4 原位杂交 64

3.3.5 电泳筛选法 64

3.3.6 原位放射免疫反应 64

3.3.7 Southern杂交 64

3.3.8 Northern杂交 64

3.3.9 Western Blot 65

3.3.10 分子杂交的探针 65

3.4 外源基因的表达体系 66

3.4.1 原核基因表达的基本元件 66

3.4.3 启动子的选择 67

3.4.2 真核基因在大肠杆菌体系中表达的条件 67

3.4.4 核糖体结合位点 68

3.4.5 常用的表达性质粒及其结构 68

3.4.6 真核基因在大肠杆菌中产生融合蛋白 72

3.5 DNA序列分析 73

3.5.1 DNA的物理图谱 73

3.5.2 DNA序列测定的基本原理 74

3.5.3 加减法 75

3.5.4 双脱氧末端终止法 75

3.5.5 Maxanm-Gilbert化学法 78

3.5.6 DNA序列测定的进展 80

3.6 聚合酶链反应(PCR) 82

3.6.1 PCR的原理 82

3.7 反义技术 83

3.6.2 PCR的应用 83

3.7.1 反义RNA的作用机理 84

3.7.2 反义技术的应用 84

3.8 蛋白质工程中的定位突变 85

3.8.1 单链噬菌体作载体的定位突变原理 85

3.8.2 环状双链质粒CNA载体的定位变原理 86

3.8.3 诱变寡核苷酸引物的设计 87

3.3.4 寡核苷酸引物诱导基因突变技术的应用 88

第四章 蛋白质与DNA的相互作用 89

4.1 DNA结合蛋白的检测和纯化 89

4.1.1 凝胶滞留法分析DNA结合蛋白 89

4.1.2 足迹法分析DNA上蛋白质结合位点 90

4.1.3 亲和层析分纯结合蛋白 91

4.2 DNA结合蛋白的基本结构域 91

4.2.1 螺旋-转折-螺旋(HTH) 91

4.2.2 锌指结构 92

4.2.3 亮氨酸拉链结构 93

4.2.4 碱性α-螺旋 94

4.2.5 β-折叠 94

4.2.6 HLH 95

4.3 蛋白质与DNA结合的特性 95

4.4 蛋白质与DNA的普遍性结合 96

4.4.1 蛋白质与DNA相互作用的结构因素 96

4.4.2 类型Ⅰ--含碱性氨基酸残基的α-螺旋与B-DNA的接触 97

4.4.4 类型Ⅲ--伸展的肽链与DNA的接触 98

4.4.3 类型Ⅱ--反向平行β-折叠与DNA的接触 98

4.5 蛋白质-DNA特异性识别的模型 99

4.5.1 普遍性结合可能是特异性识别的一个阶段 99

4.5.2 DNA大沟内存在特异性识别的信息 99

4.5.3 特异性识别中氨基酸与DNA碱基对的共平面 100

4.5.4 氨基酸残基与碱基对之间形成氢键 101

4.5.5 小沟的“二元码”识别 102

4.6 非特异性DNA结合蛋白的结合 102

4.6.2 α-螺旋结构式样对DNA非特异性识别 103

4.6.3 DNA结合蛋白磷酸化的作用 103

4.6.1 富含脯氨酸的肽链 103

4.7 蛋白质与DNA的特异性结合的复合物 104

4.7.1 DNA结合蛋白的二聚体 104

4.7.2 含有HTH的复合物 105

4.7.3 同源盒结构域的复合物 107

4.7.4 锌指结构与DNA的结合 107

4.7.5 亮氨酸拉链结构蛋白质与DNA的结合 109

第五章 DNA的复制 111

5.1 DNA复制的特点和几种主要方式 111

5.1.1 DNA的半保留复制 111

5.1.2 θ型复制 111

5.1.3 滚环式复制 113

5.1.4 D环复制 114

5.1.5 复制的方向 115

5.1.6 线性双链DNA的复制 116

5.2 DNA复制有关的酶和蛋白质 116

5.2.1 原核DNA聚合酶的种类 117

5.2.2 DNA聚合酶Ⅰ的主要活性 117

5.2.3 E.coli DNA聚合酶Ⅰ的结构和功能 119

5.2.4 E.coli DNA聚合酶Ⅲ的性质 119

5.2.5 引物酶和RNA聚合酶 120

5.2.6 解螺旋酶 121

5.2.9 DNA连接酶 122

5.2.8 依赖于DNA的ATPase 122

5.2.7 单链DNA结合蛋白(SSB) 122

5.2.10 旋转酶 123

5.3 DNA的复制起始点 124

5.3.1 细菌的复制起始点 124

5.3.2 真核染色体的复制起始点 124

5.4 半不连续复制的机制 125

5.4.1 半不连续复制 125

5.4.2 E.coli双链复制的起始 127

5.4.3 RNA引物 129

5.4.4 复制体和回环模型 129

5.4.5 线状DNA的复制 131

5.5.1 单链环状噬菌体复制的三个阶段 132

5.5 单链环状DNA噬菌体的复制 132

5.5.2 从头开始的复制起始位点 133

5.5.3 单链环状DNA复制由不同的酶合成引物 133

5.5.4 φХ174引发复合体 133

5.5.5 φΧ174RF型DNA复制(+)DNA 137

5.6 真核生物DNA复制 137

5.6.1 真核生物DNA聚合酶 137

5.6.2 聚合酶的辅助蛋白 139

5.6.3 SV40 DNA为代表的真核生物DNA复制的起始位点 140

5.6.4 SV40 DNA的复制机制 141

5.6.5 端聚酶 143

5.7.1 DNA聚合酶的碱基选择作用 144

5.7 DNA复制的真实性 144

5.7.2 DNA聚合酶对底物的识别作用 145

5.7.3 3＇→5＇外切活性的校正阅读 145

5.7.4 影响DNA合成真实性的因素 146

5.8 DNA复制的调控 146

5.8.1 大肠杆菌染色体复制的调控 146

5.8.2 质粒ColE DNA复制的调控 146

5.8.3 真核DNA复制的三个调控点 147

5.8.4 酵母染色体复制的调控 147

第六章 基因的转录和转录后加工 149

6.1 转录的概述 149

6.1.1 基因的编码链和有意义链 149

6.1.4 RNA合成的基本特性 150

6.1.3 原核和真核生物基因转录的差异 150

6.1.2 RNA聚合酶催化转录的三个阶段 150

6.1.5 RNA合成的测定 151

6.2 合成RNA的酶类 151

6.2.1 原核生物RNA聚合酶 151

6.2.2 真核生物RNA聚合酶 152

6.3 原核生物基因的转录起始 155

6.3.1 原核基因启动子的结构 155

6.3.2 原核基因转录的起始 159

6.4 原核RNA合成的延伸和终止 163

6.4.1 RNA的延伸 163

6.4.2 原核转录终止信号 165

6.5 真核基因的调控区 167

6.5.1 类型Ⅰ基因的调控区 167

6.5.2 类型Ⅱ基因的调控区 169

6.5.3 类型Ⅲ基因的调控区 173

6.6 真核基因的转录因子 175

6.6.1 RNA聚合酶Ⅱ的普遍性转录因子 176

6.6.2 RNA聚合酶Ⅰ的转录因子 177

6.6.3 RNA聚合酶Ⅲ的转录因子 178

6.7 真核基因转录的起始和终止 179

6.7.1 真核类型Ⅱ基因转录的起始 179

6.7.2 真核基因转录的终止 180

6.8.1 5＇帽子结构 181

6.8 真核基因的转录产物及其加工 181

6.8.2 mRNA的3＇端poly(A)化 183

6.8.3 真核基因转录产物的剪接结构 184

6.8.4 RNA的3种剪接方式 185

6.8.5 Ⅰ型内含子的自我剪接 186

6.8.6 Ⅱ型内含子的自我剪接 187

6.8.7 蛋白质(酶)剪接的内含子--tRNA前体的剪接反应 187

6.8.8 真核mRNA前体内含子的剪接反应 188

6.8.9 RNA的编辑 191

6.8.10 hnRNA的选择性加工 192

7.1.1 原核mRNA的5＇端序列 196

7.1.2 真核mRNA的5＇端结构 196

7.1 mRNA的5＇端结构 196

第七章 蛋白质的生物合成 196

7.2 tRNA 197

7.2.1 氨基酸活化形式的载体 197

7.2.2 氨基酰-tRNA合成酶 199

7.3 核糖体结构 200

7.4 可溶性蛋白质因子 202

7.4.1 E.coli的可溶性蛋白质因子 202

7.4.2 真核的可溶性蛋白质因子 202

7.5 原核生物蛋白质合成的过程 203

7.5.1 肽链合成的起始 203

7.5.2 肽链合成的延伸 206

7.5.3 肽链合成的终止 208

7.6.1 翻译起始的机制 209

7.6 真核生物的蛋白质合成机制 209

7.6.2 翻译的延伸和终止 212

7.7 翻译的调控 214

7.7.1 翻译装置组分的磷酸化与去磷酸化作用 214

7.7.2 蛋白质生物合成的结构性调控 215

7.7.3 稀有密码子的调控作用 217

7.7.4 翻译中蛋白因子的调控 217

7.8 新生肽的折叠 219

7.8.1 折叠过程是动力学驱动过程 219

7.8.2 折叠是个动态过程 219

7.8.4 蛋白质折叠和分子伴侣 220

7.8.3 蛋白质分子的结构域与折叠 220

7.9 蛋白质的跨膜运输 221

7.9.1 分泌蛋白和信号肽 221

7.9.2 线粒体蛋白质的跨膜移位 224

第八章 细胞的信号传递 228

8.1 受体的概念 228

8.1.1 细胞的信号分子 228

8.1.2 受体及其类型 229

8.2 G蛋白与跨膜信号传递 230

8.2.1 G蛋白的结构特点 230

8.2.2 G蛋白的作用原理 232

8.2.4 G蛋白激活和抑制腺苷酸环化酶(ACase) 233

8.2.3 G蛋白介导的信号传递系统 233

8.2.5 G蛋白对磷脂酰肌代谢的影响 234

8.2.6 G蛋白调节离子通道的功能 235

8.3 酪氨酸蛋白激酶功能的受体 235

8.3.1 酪氨酸蛋白激酶(TRK) 236

8.3.2 生长因子受体TPK的一般特性 236

8.3.3 RTK与信号跨膜传递 237

8.3.4 胰岛素受体 237

8.3.5 表皮生长因子受体 239

8.4 甾体激素受体 240

8.4.1 甾体激素受体超家族的组成 241

8.4.2 甾体激素受体的结构域 241

8.4.3 留体激素受体的作用机理 243

8.4.4 糖皮质激素受体(GR) 245

8.5 cANP信号传递系统 246

8.5.1 cANP与腺苷酸环化酶(ACase) 246

8.5.2 cAMP信号传递途径 247

8.5.3 cANP的生物化学及分子生物学功能 248

8.5.4 蛋白激酶A 249

8.6 磷脂酰肌醇系统 249

8.6.1 磷脂酰肌醇循环和信号分子的产生 249

8.6.2 DG／PKC信号传递途径 251

8.6.3 IPs／Ca++信号传递途径 255

8.7.1 细胞内Ca++转移 256

8.7 Ca++信使系统 256

8.7.2 钙信号传递途径 257

8.8 G蛋白介导的信号系统之间的相互作用 258

8.9 蛋白质酪氨酸磷酸化与信号传递 259

8.9.1 蛋白激酶和磷酸蛋白磷酸酶 259

8.9.2 磷酸化／去磷酸化与细胞信号传递 260

8.9.3 膜受体TPK的信号传递 260

8.10 癌基因产物与信号传递 263

8.10.1 癌基因的概念 263

8.10.2 癌基因表达为生长因子样物质 264

8.10.3 癌基因编码生长因子受体 264

8.10.5 癌基因产物具有TPK的功能 266

8.10.4 癌基因产物作为信号传递的转传器 266

8.10.6 某些癌蛋白是一类DNA结合蛋白 267

8.10.7 癌基因与信号传递 267

第九章 原核生物基因表达的调控 271

9.1 原核操纵子调控的概述 271

9.1.1 诱导和阻遏 271

9.1.2 调控的效应物 271

9.1.3 正调控和负调控 272

9.2 乳糖操纵子(lac)的转录调控 273

9.2.1 乳糖操纵子的结构 273

9.2.2 lac负调控模型 274

9.2.3 调节基因Ⅰ的产物 275

9.2.5 操纵基因lacO的结构 277

9.2.4 操纵基因lacO是顺式作用元件 277

9.2.6 阻遏蛋白与操纵基因的相互作用 279

9.2.7 lacP-O区结构和阻遏蛋白阻塞RNA聚合酶 280

9.2.8 阻遏蛋白脱离开操纵基因 280

9.2.10 操纵子受(CAP)正调控 282

9.2.11 CAP结合位点 283

9.2.12 CAP结合与lac转录起始的关系 284

9.3 色氨酸操纵子(trp)的转录调控 285

9.3.1 色氨酸操纵子的结构 285

9.3.2 色氨酸操纵子是个负调控系统 285

9.3.3 色氨酸操纵子的前导序列 287

9.3.4 前导序列的二级结构衰减子的构象 288

9.3.5 衰减效应的机理 289

9.3.6 其它氨基酸饥饿对trp衰减子的作用 290

9.3.7 原核生物中衰减作用的普遍性 290

9.4 原核基因表达的时序 291

9.4.1 σ因子控制的转录时序 291

9.4.2 T7通过RNA聚合酶控制时序表达 293

9.4.3 λ通过新的蛋白因子调节时序表达 295

9.4.4 λ噬菌体转录的调控 298

9.5 翻译水平上的调控 304

9.5.1 核糖体蛋白质合成起始的调控 304

9.5.2 终止因子RF2翻译的自身调控 307

9.5.5 反义RNA的调控作用 308

9.5.3 多顺反子各个基因表达相对数量的调控 308

9.5.4 稀有密码子的调控作用 308

第十章 真核生物基因表达的调控 311

10.1 真核基因表达调控的特点 311

10.2 活性染色质和基因的转录 312

10.2.1 转录活性染色质中核小体的构建 312

10.2.2 某些调控因子阻止核小体的抑制作用 314

10.2.3 上游调控因子对核小体模板的激活作用 316

10.2.4 基因转录后核小体结构和组分的变化 316

10.2.5 DNA转录时的“双元结构域” 316

10.2.6 活性染色质上DNase敏感性结构域 317

10.2.7 DNA上DnaseⅠ高敏感性和超敏感性 318

10.2.8 非组蛋白HMG 319

10.2.9 基因表达与DNA的甲基化作用 321

10.2.10 CG岛 322

10.3 转录的顺式作用元件 322

10.3.1 真核基因转录调控区的3个层次 322

10.3.2 真核类型Ⅱ基因的顺式作用元件 323

10.3.3 RNA聚合酶Ⅰ转录调控区 329

10.3.4 RNA聚合酶Ⅲ转录调控区 330

10.3.5 真核基因组内重复序列的调控元件 331

10.4.1 真核基因转录调控因子的类型 333

10.4.2 转录因子的结构式样 333

10.4.3 类型Ⅰ基因的转录调控因子 335

10.4.4 类型Ⅲ基因的转录调控因子 336

10.4.5 类型Ⅱ基因的转录调控因子 338

10.5 类型Ⅱ基因转录因子与顺式元件的相互作用 349

10.5.1 转录因子的作用规律 349

10.5.2 TFID介导形成转录前起始复合物 350

10.5.3 TATA框和上游调控元件的相互作用 351

10.5.4 转录调控因子控制着基因的表达 352

10.5.5 转录活化结构域的转录激活活性 353

10.6 真核基因转录的调控机制 356

10.6.1 转录复合物的某些特点 356

10.6.2 转录前起始复合物的装配 356

10.6.3 真核基因受活化因子和阻遏因子作用的模型 357

10.6.4 真核基因转录的正调控 359

10.6.5 真核基因转录的负调控 361

10.6.6 转录调控因子活化结构域的作用机理 363

10.6.7 基因特异性转录调控因子的作用机理 366

10.6.8 调控因子在基因调控区构成三维的拼盘模块 368

10.6.9 真核基因特异性表达的模式 370

10.6.10 细胞特异性基因表达的调控 373

10.6.11 组织特异性基因表达的调控 376

10.7 细胞周期的调控 378

10.7.1 P34cdc2和cyclin对真核细胞周期的调控 378

10.7.2 生长因子与细胞周期调控 380