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第一章 概论 1

第一节 分子生物学的研究范围 1

第二节 生物化学与分子生物学之间的关系与区别 1

第三节 分子生物学的形成及其发展过程 2

第四节 21世纪分子生物学发展的趋向 5

一、功能基因组学 5

二、蛋白质组学 6

三、生物信息学 7

第二章 生物大分子结构的基础知识 8

第一节 大分子结构常用名词及其含义 8

一、构型 8

二、构象 9

第二节 生物大分子的螺旋结构 10

第三节 维持生物大分子结构的力 11

一、氢键 11

二、疏水力 11

第四节 生物大分子相互作用的原理 12

一、扩散作用 12

二、专一性相互作用 12

三、平衡常数 13

第五节 分子生物学的研究方法 14

一、X－射线衍射法 14

二、核磁共振 15

三、基因表达谱研究技术 17

第三章 蛋白质的结构与功能 24

第一节 概述 24

一、蛋白质是重要的功能分子 24

二、蛋白质的组成单位——氨基酸 24

三、蛋白质的多聚性质 25

第二节 蛋白质的构象 26

一、蛋白质的二级结构 27

二、超二级结构和结构域 29

三、球状蛋白质的三级结构 31

四、蛋白质的四级结构 31

五、维持蛋白质构象的化学键 34

第三节 蛋白质的结构与功能 34

一、蛋白质的一级结构决定其高级结构 35

二、蛋白质的一级结构与功能 35

三、蛋白质的空间结构与功能 39

四、蛋白质分子的修饰和多肽链局部的断裂赋予它新的功能 52

第四章 酶促反应动力学 56

第一节 概述 56

一、酶是生物催化剂 56

二、酶催化的特性 57

三、酶的分类和命名 57

第二节 酶催化作用的结构基础 58

一、酶的组成 58

二、酶蛋白的二级结构特征 58

三、酶蛋白的三级结构与催化活性 58

第三节 酶高效催化的战略 59

一、底物与酶的“靠近”及“定向” 59

二、底物分子形变或扭曲 61

三、酸碱催化 62

四、共价催化 65

五、微环境的影响 66

第四节 酶促反应动力学 67

一、底物浓度对反应速度的影响 67

二、双底物酶促反应动力学 70

三、温度对酶促反应速度的影响 71

四、pH的影响 71

五、激活剂的影响 72

六、抑制剂的影响 72

七、过渡态类似物是酶的潜在抑制剂 74

第五节 酶活性的调节作用 75

一、别构（变构）调节 75

二、共价修饰调节 79

三、寡聚酶的解聚和聚合对酶活性的调节作用 82

四、蛋白酶水解的激活作用 82

第五章 核酸的结构 86

第一节 核酸的种类及其成分 86

第二节 DNA的一级结构及其测定法 89

一、DNA分子的大小 89

二、DNA的一级结构 89

三、DNA一级结构分析方法 90

四、物理图谱 91

五、双脱氧终止法测定DNA序列 92

六、自动化DNA测序法 94

第三节 DNA的二级结构 94

一、DNA双螺旋模型提出的重要基础 94

二、双螺旋结构的基本特征 95

三、维持双螺旋的力 97

四、双螺旋结构的种类 97

第四节 DNA的三级结构 99

一、DNA的超螺旋结构 99

二、研究DNA超螺旋的三个重要参数 101

三、真核细胞染色质的DNA超螺旋 103

第五节 DNA的三链结构和四链结构 103

一、三链DNA（tsDNA） 103

二、DNA的四链结构 107

第六节 RNA 108

一、RNA的种类及大小 108

二、RNA结构的特点 109

三、tRNA的结构和功能 109

第六章 遗传信息的传递 113

第一节 DNA复制 113

一、DNA聚合酶的性质 114

二、协同DNA聚合酶作用的其它酶和蛋白质 116

三、原核生物的DNA复制 118

四、真核生物的DNA复制 120

第二节 转录与加工 123

一、RNA聚合酶 123

二、原核生物的转录机制 127

三、真核生物的转录机制 129

四、真核生物前体mRNA的加工 133

第三节 蛋白质的生物合成 137

一、核糖体 137

二、遗传密码 139

三、与翻译相关的重要蛋白质因子 141

四、蛋白质生物合成的机制 143

第七章 原核生物的基因组结构 148

第一节 原核生物和真核生物 148

第二节 细菌 148

一、细菌的作用 148

二、极端微生物 149

第三节 遗传学和分子遗传学 149

一、经典遗传学 149

二、分子遗传学 150

第四节 细菌染色体结构 152

一、细菌核质体 152

二、核质体超螺旋化 153

三、结合DNA的蛋白 156

四、拓扑异构酶 157

五、抗菌素抑制细胞的生长 159

第五节 细菌染色体复制 162

一、染色体复制的起始 163

二、染色体复制的原点 163

三、细胞分裂与染色体复制协同 165

第六节 噬菌体 169

一、噬菌体裂解发育循环 170

二、噬菌体DNA的复制 175

第七节 基因组及后基因组时代 182

第八章 真核生物的基因组结构 184

第一节 真核生物基因组的C值与特点 184

一、基因组的复杂性 184

二、真核生物基因组的特点 185

第二节 真核生物基因组DNA序列的类型 186

一、DNA复性的动力学 186

二、真核生物基因组DNA复性动力学的序列类型 187

三、串联重复序列 190

第三节 基因家族和基因簇 192

一、基因家族 192

二、基因簇 192

第四节 断裂基因 193

一、断裂基因的发现 193

二、断裂基因的结构 194

三、内含子的起源与作用 195

第五节 真核生物基因组的包装 195

一、真核细胞染色质的结构特点 196

二、核骨架与核骨架结合元件 199

第六节 酵母和线虫的基因组结构 200

一、酵母基因组的结构 200

二、线虫基因组的结构 202

第九章 原核生物基因表达与调控 204

第一节 细菌的转录调控 204

一、细菌操纵子 204

二、阻遏物与激活物 205

三、正调控和负调控 206

四、诱导物和共阻遏物 206

五、正负调控的遗传学证据 207

第二节 负调控 207

一、乳糖操纵子的遗传学 207

二、lac突变的互补实验 208

三、顺式作用的lac突变 208

四、lac－显性突变体 208

五、组成型突变体的互补实验 209

六、顺式作用的lacO°突变 209

七、反式显性组成型突变 209

八、Jacob和Monod的乳糖操纵子模型 210

九、乳糖操纵子的修正 211

十、乳糖操纵子的分解代谢产物阻遏 211

十一、lac调控区的结构 212

十二、乳糖操纵子的实际应用 212

第三节 E．coli gal操纵子 214

一、阻遏物：GalR和GalS 215

二、两个gal操纵基因：galOE和galO1 215

三、两个gal启动子和分解代谢产物阻遏 217

第四节 生物合成操纵子的调控 218

一、生物合成操纵子的几个概念 218

二、E．coli trp操纵子 218

第五节 正调控 221

一、E．coliL－阿拉伯糖操纵子 223

二、E．coli麦芽糖操纵子 226

三、tol操纵子 228

第六节 反馈抑制 229

一、色氨酸合成的反馈抑制 230

二、异亮氨酸－缬氨酸反馈抑制 230

三、反馈抑制的机制 230

第七节 cAMP调控 230

一、分解代谢物敏感操纵子 231

二、cAMP和它的结合蛋白 231

三、CAP-cAMP的激活作用 231

第八节 核糖体和tRNA合成的调节 233

一、核糖体蛋白 233

二、核糖体蛋白和rRNA 233

三、核糖体蛋白基因 234

四、核糖体蛋白合成的调节 234

五、rRNA和tRNA的调节 236

第十章 真核生物基因表达与调控 239

第一节 染色质结构与基因转录 239

一、染色质重构与活性染色质的形成 239

二、组蛋白修饰与染色质构型 245

三、DNA甲基化与转录抑制 246

四、核基质与基因活化 248

第二节 真核基因的转录调节 248

一、基础转录及其调节 249

二、调节真核基因转录的顺式作用元件 250

三、反式作用因子的结构和功能 250

四、转录因子的活性调节 254

第三节 转录产物的加工与转录后调节 256

一、RNA结合蛋白的结构与功能 256

二、转录本的可变剪接及其调节 259

三、RNA编辑 260

四、转录本核输出的调节 261

第四节 翻译效率及其调节因素 262

一、5′UTR结构与翻译起始的调节 262

二、蛋白质磷酸化对翻译效率的影响 263

三、3′UTR结构与mRNA稳定性调控 264

四、mRNA的细胞质定位 266

五、蛋白质的修饰、折叠与分选 266

第十一章 DNA突变与修复 267

第一节 概述 267

第二节 DNA修复的证据 267

第三节 特殊修复途径 269

一、碱基脱氨 270

二、活性氧引起的DNA损伤 273

三、烷基化作用 275

四、嘧啶二聚体 277

五、体外诱变技术 277

第四节 一般修复机制 279

一、甲基介导的错配修复系统 280

二、核苷酸切补修复 285

三、复制后修复或重组修复 286

四、DNA链交联修复 288

五、SOS诱导修复 289

六、其它din基因 295

七、E．coli修复途径 295

第五节 噬菌体修复途径 295

第十二章 基因工程 297

第一节 概述 297

第二节 工具酶及基因工程相关技术 298

一、用于基因克隆的核酸酶 298

二、其它工具酶 307

第三节 基因工程载体 309

一、基因工程的基本问题 309

二、质粒 309

三、λ噬菌体载体 312

四、单链噬菌体载体 313

第四节 DNA克隆 314

一、基因克隆的全过程 315

二、克隆载体 315

三、克隆DNA进入克隆载体 315

四、克隆技巧 316

第五节 原核生物基因克隆和鉴定 317

一、DNA文库构建 317

二、检出目的克隆 318

三、在克隆DNA上定位基因 322

第六节 原核生物基因克隆的应用 322

一、DNA序列分析 322

二、表达载体 324

三、定点诱变 326

第七节 聚合酶链反应 329

一、引物 332

二、DNA聚合酶 332

三、RT-PCR 332

第八节 真核生物基因工程 333

一、cDNA基因文库的构建 333

二、酵母菌基因工程 334

三、植物基因工程 334

四、动物基因工程 335

第十三章 生物膜 336

第一节 生物膜的组成与结构特性 336

一、生物膜的组成与结构 336

二、生物膜结构模型 340

三、生物膜的流动性 342

第二节 生物膜与物质转运 347

一、通透性转运 347

二、膜动转运 353

三、蛋白质的定向跨膜转运 356

四、生物膜转运的分子机理 358

第三节 膜蛋白与信号传导 360

一、激素的作用特点 360

二、受体的基本特性 361

三、膜蛋白与信号传导 362

第四节 生物膜与能量转换 365

一、叶绿体与光合磷酸化 365

二、线粒体与氧化磷酸化 369

第十四章 免疫的分子生物学 371

第一节 概述 371

第二节 典型抗体分子结构 371

一、IgG抗体含有四条多肽链 371

二、H链和L链均由恒定区和可变区组成 373

三、抗体分子很容易裂解成为功能不同的片段 373

四、Ig分子富有柔韧性，尤其在铰链区 375

五、Ig分子的每一功能域存在相似的结构 375

六、小结 376

第三节 抗体分子与特异抗原的相互作用 377

一、高度可变序列的定位区域形成抗原结合位点 377

二、小分子结合到重链、轻链V结构域之间的凹刻上 377

三、抗体结合到天然蛋白抗原表面的扩展位点 378

四、抗原抗体相互作用涉及各种作用力 379

五、小结 381

第四节 体液免疫应答多样性的产生 382

一、在抗体产生细胞中Ig基因的重排 382

二、分离的基因片段经过体细胞重组产生完整的V区 383

三、V区基因片段存在多拷贝 384

四、V、D、J基因片段重排由两侧的DNA序列引导 384

五、抗体多样性的产生经过四个主要阶段 386

六、在不同的组合中使用不同的重组基因片段 387

七、编码V区基因片段之间的接合处核苷酸的增减导致第三个高可变区的多样性 387

八、V基因片段的体细胞重组需要特殊的酶 389

九、体细胞高度突变使重排的V基因片段进一步多样化 389

十、小结 389

第五节 Ig恒定区的结构变化 390

一、通过重链恒定区的结构来区分主要Ig同种型 391

二、IgM和IgA能形成多聚体 392

三、Ig C区决定功能特异性 393

四、免疫应答过程中同一个VH外显子可能与不同的CH基因联合 394

五、Ig之间的差异可通过抗体检测 396

六、跨膜和分泌型Ig是由不同的重链转录本产生的 397

七、小结 397

第十五章 病毒的分子生物学 399

第一节 分子病毒学的研究内容 399

一、病毒基因组的结构与功能 399

二、病毒基因组的复制和表达调控 399

三、病毒对宿主细胞的影响 400

四、病毒与肿瘤发生 400

五、病毒基因工程疫苗及病毒载体 401

第二节 DNA病毒的分子生物学 401

一、腺病毒的发现 401

二、腺病毒的毒粒结构 402

三、基因组结构 402

四、腺病毒的复制 403

五、腺病毒的基因转录 403

六、腺病毒与肿瘤 404

七、腺病毒作为基因治疗载体 404

第三节 RNA病毒的分子生物学 405

一、HCV的发现 405

二、HCV基因组的结构与功能 405

三、HCV基因组的复制 407

第四节 反转录病毒的分子生物学 407

一、艾滋病与HIV 407

二、病毒的结构与生活周期 407

三、病毒基因组的结构与功能 408

四、病毒基因转录的调节 411

五、病毒基因转录后的调控 411

六、病毒基因在翻译水平的调节和翻译后调节 412

第五节 亚病毒的分子生物学 413

一、类病毒 413

二、卫星RNA和卫星病毒 413

三、朊病毒 414

第十六章 蛋白质工程及蛋白质组学 416

第一节 概述 416

一、蛋白质工程的概念及流程 416

二、蛋白质工程所应用的技术 416

第二节 蛋白质工程研究进展及展望 419

一、蛋白质工程在认识蛋白质分子中的作用 419

二、蛋白质工程在医药卫生领域的应用 419

三、蛋白质工程在食品工业中的应用 420

第三节 蛋白质组概述 420

一、蛋白质组学产生的背景 420

二、蛋白质组以及蛋白质组学的概念 421

三、蛋白质组学的研究技术和内容 421

第四节 蛋白质组研究的进展 423

一、原核及简单真核生物的蛋白质组研究 423

二、多细胞真核生物的蛋白质组研究 423

第十七章 肿瘤的分子生物学 425

第一节 癌细胞 425

一、癌的生物学和细胞学特征 425

二、培养细胞的生长 426

三、体外细胞的转化 428

第二节 病毒癌基因 429

一、肿瘤病毒 429

二、反转录病毒癌基因 434

三、反转录病毒癌基因的起源 438

第三节 细胞癌基因和肿瘤抑制基因 442

一、细胞癌基因的鉴定 442

二、细胞癌基因的激活 443

三、肿瘤抑制基因的发现 444

四、肿瘤抑制基因 444

第四节 癌基因和肿瘤抑制基因的功能 445

一、生长因子 445

二、生长因子受体和蛋白激酶 445

三、转录因子 449

四、促分裂信号传导途径 452

五、细胞周期调控 453

六、发育、分化和细胞凋亡 454

第五节 临床应用 454

主要参考文献 456