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第一章 遗传的物质基础--DNA 1

第一节 DNA携带着两类不同的遗传信息 1

第二节 DNA的一级结构 1

第二节 DNA的二级结构 3

一、Watson--Crick右手双螺旋结构 3

二、决定双螺旋结构状态的因素 3

第四节 DNA物理结构不均一性 7

一、反向重复序列 7

二、富含A/T的序列 7

四、嘌呤和嘧啶的排列顺序对双螺旋结构稳定性的影响 8

第五节 DNA的双螺旋结构的呼吸作用 9

第六节 DNA的变性、复性、杂交和Cot曲线 9

一、变性 10

二、复性 10

三、杂交 11

四、Cot曲线 11

第七节 DNA二级结构的多形性 13

第八节 DNA构象家族 19

第九节 DNA超螺旋和拓扑异构现象 21

第十节 常见的DNA分子形式及其相互关系 27

提要 28

参考文献 29

第二章 有机体、染色体和基因 31

第一节 原核生物和真核生物 31

第二节 基因组大小与C值矛盾 32

第三节 原核生物染色体及其基因 33

一、大肠杆菌染色体 33

二、噬菌体 36

一、真核生物DNA复性动力学 39

第四节 真核生物的染色体 39

二、真核生物染色体上的单一序列和重复序列以及卫星DNA 41

三、卫星DNA的等级结构及其起起源和进化 42

四、染色质和核小体 47

五、着丝点 54

六、端粒 55

第五节 真核生物的基因 56

一、不连续基因 56

二、基因家族与基因簇 59

三、串联重复基因 61

四、细胞器基因 64

第六节 基因定位 67

一、遗传交换定位法 67

二、接合定位法 68

三、染色体步行和染色体跳跃 70

第七节 基因的分子进化 71

第八节 早期生命进化的三界系统理论 75

一、原核生物之间的巨大差异 75

二、基于16SrRNA碱基变化的通用系统发生分类法 76

三、内共生作用参与了真核生物的进化 77

提要 79

参考文献 80

第三章 DNA的复制 84

第一节 DNA的半保留复制 84

第二节 复制原点、方向和方式 84

第三节 DNA复制的酶学 88

一、DNA的聚合反应和聚合酶 88

二、脱氧核苷三磷酸前体的来源 89

三、三种DNA聚合酶的结构和功能 89

四、DNA连接酶 93

五、与DNA几何学性质相关的酶 94

一、DNA半不连续性复制的出现 95

第四节 DNA复制的半不连续性 95

二、引物和引发酶 97

三、前体片断的连接 98

第五节 DNA复制机构的复杂性 100

第六节 DNA复制的起始 101

一、先导链合成的起始(上)：从新起始 101

二、先导链合成的起始(下)：共价延伸 109

三、后随链的前体片断的起始 112

一、环形DNA复制的终止 116

四、由复制体进行先导链和后随链的同时复制 116

第七节 复制的终止 116

二、线形DNA复制的终止 117

第八节 真核生物的DNA复制 120

一、真核生物的复制原点、复制元和复制元族 120

二、真核生物的DNA聚合酶和引发酶 120

三、SV40的大T抗原与复制原点 122

四、SV40以及其他真核生物的DNA复制过程 122

五、真核生物染色体末端DNA的复制 123

六、真核生物复制过程中的核小体结构 126

第九节 复制的调控 128

提要 131

参考文献 132

第四章 以修复作用为中心的DNA的安全保障体系 136

第一节 复制修复 136

一、尿嘧啶糖基酶系统 136

二、错配修复系统 137

一、胸腺嘧啶二聚体的产生 138

第二节 损伤修复 138

二、胸腺嘧啶二聚体修复的生物学指征 139

三、胸腺嘧啶二聚体修复的分子生物学机制 139

四、其他损伤类型及其修复 147

第三节 限制与修饰 150

一、限制-修饰现象 150

二、限制-修饰系统 151

三、限制-修饰系统的生物学意义 157

提要 157

参考文献 157

第一节 概述：突变定义及其分类 159

第五章 突变 159

第二节 条件型突变 161

第三节 回复突变和抑制突变 162

一、回复突变的鉴定和分类 162

二、基因内抑制突变 162

三、基因间抑制突变 164

四、基因间间接抑制突变 170

第四节 突变剂和突变生成 171

一、碱基类似物在DNA复制时的渗入 171

二、DNA分子上碱基的化学修饰 173

三、嵌合剂的致突变作用 175

四、转座成分的致突变作用 176

五、增变基因 176

六、紫外线的致突变作用 176

七、突变热点 178

第五节 离体定向诱变 178

提要 182

参考文献 182

第六章 转录 184

第一节 概述 184

二、B.coll RNA聚合酶 185

第二节 RNA合成的酶学 185

一、RNA合成的基本特征 185

三、真核生物的RNA聚合酶 187

第三节 控制转录起始的DNA序列--操作子和启动子的结构 187

一、操纵元及其结构 187

二、原核生物的启动子结构 188

三、鉴别RNA聚合酶等蛋白质在DNA上结合位点的方法 192

四、真核生物的启动子 193

第四节 转录的起始和延伸 197

一、终止序列和释放因子 200

第五节 转录的终止 200

二、终止与抗终止及抗终止因子 202

三、真核生物转录的终止 206

第六节 转录后处理(一) 转录产物的修饰--真核生物 mRNA的帽子和尾巴 207

一、帽子 207

二、多聚(A)尾巴 208

第七节 转录后处理(二) 基因间序列的去除--稳定RNA从多基因转录产物中的分离 210

一、不稳定RNA与稳定RNA 210

二、rRNA的转录后处理 211

三、tRNA的转录后处理 214

第八节 转录后处理(三) 内元的去除--RNA的拼接 216

一、概述 216

二、tRNA的拼接 217

三、第Ⅰ类内元的拼接 221

四、编码RNA成熟酶的内元 228

五、第Ⅱ类内元的拼接 231

六、核基因mRNA内元的拼接 233

第九节 转录后处理(四) 不连续转录和反式拼接 236

第十节 逆转录 238

提要 240

参考文献 242

第七章 翻译 247

第一节 tRNA和遗传密码 248

一、tRNA的结构 248

二、密码子与反密码子 249

三、副密码子与氨酰基tRNA的合成 250

四、tRNA的丰富度与密码子的使用频率 251

五、密码的通用性、线性体密码的特殊性和密码的进化 254

一、核糖体的结构 257

第二节 核糖体--制造蛋白质的工厂 257

二、核糖体的装配 259

三、核糖体突变 260

四、核糖体的活性位点 260

第三节 肽链的合成 262

一、合成的起始 262

二、延伸 265

三、终止和肽链的释放 267

一、原核生物的多顺反子mRNA的翻译 269

二、真核生物核糖体形成位点与双功能mRNA 269

第四节 mRNA的结构与翻译 269

三、只有最后一个终止密码子的多基因mRNA的翻译 270

第五节 蛋白质在细胞内的越膜运输，定位和翻译后处理 271

一、概述 271

二、细菌中蛋白质的越膜 271

三、真核生物蛋白质的转运、分拣和锚定 271

四、翻译后处理 276

提要 277

参考文献 278

第二节 正调控与负调控 281

第一节 概述 281

第八章 原核生物基因表达的调控 281

第三节 操纵元的原型--乳糖操纵元 283

一、操纵元模型的提出 283

二、乳糖操纵元的调控机理 285

三、阻遏蛋白与操作子的相互作用 286

四、乳糖操纵元的正调控 290

第四节 操纵元的其他调控形式 291

一、具有双启动子的半乳糖操纵元 291

二、阿拉伯糖操纵元：具有双重功能(正控制和负控制)的调节蛋白质 293

三、色氨酸操纵元：可阻遏系统 296

第五节 基因转录的时序调控 298

一、 枯草杆菌中σ亚基的更迭 298

二、大肠杆菌热震惊基因的表达 301

三、T4噬菌体生长中RNA聚合酶亚基的修饰和σ亚基的替换 302

四、T7噬菌体生长过程中用噬菌体RNA聚合酶代替寄主的RNA聚合酶 303

五、λ噬菌体早期、晚期基因转录以及裂解生长和溶原生长的调控 306

第六节 基因转录的翻译调控--衰减子系统 310

一、概述 310

二、衰减子的作用机制 310

三、衰减子的普遍性及其生物学意义 313

四、负责核苷酸合成的基因的衰减子 314

第七节 翻译水平的调控 316

一、反义RNA的调控作用 316

二、mRNA本身的二级结构影响翻译的进行 317

三、mRNA的寿命对基因表达的调控 319

四、蛋白质合成的自体调控 321

五、严谨反应 325

第八节 DNA序列重排对基因转录的调控 326

提要 328

参考文献 329

第九章 真核生物基因表达的调控 332

第一节 概述 332

一、真核生物基因调控的特点 332

二、活跃表达基因的数目 332

三、基因表达的不同水平：丰富mRNA和稀少mRNA 333

四、持家基因和奢侈基因 335

五、胚胎分化过程中有可能存在着相对简单的分子开关 336

第二节 DNA水平的调控 337

一、基因丢失 337

二、基因扩增 338

三、基因重排 339

第三节 活跃转录基因的染色质结构 341

一、转录基因的核小体结构 341

二、DNA酶Ⅰ优先敏感性和HMG蛋白质 342

三、DNA酶Ⅰ超敏感点 343

四、组蛋白的修饰作用 345

五、DNA的甲基化和去甲基化 346

第四节 转录水平的调控 348

一、Britten-Davidson模型 348

二、基因调控的顺式作用成分 350

三、基因调控的反式作用因子 354

四、真核基因转录调控的机制 356

第五节 rRNA基因的转录：先终止还是先起始？ 359

第六节 意外的意外：RNA聚合酶Ⅲ启动子的多形性和三种RNA聚合酶及其启动子的共通性 360

第七节 真核生物中转录的翻译控制 361

第八节 转录后水平的调控 363

一、hnRNA的选择性加工运输 363

二、mRNA前体的选择性拼接 364

一、mRNA的稳定性 368

第九节 翻译水平的调控 368

二、mRNA翻译起始的调控 369

三、真核生物蛋白质合成的自体调控 370

提要 371

参考文献 372

第十章 基因表达调控的分子机制 377

第一节 概述 377

第二节 两类遗传信息的差异 377

第三节 调节蛋白质的对称性与其识别序列的对称性 379

第四节 λ噬菌体的阻遏蛋白和Oro蛋白所组成的转录开关系统 380

第五节 调控蛋白质的结构花式及其与DNA相互作用的细微机制 386

一、概述 386

二、α螺旋--转角--α螺旋 387

三、锌指结构 394

四、Leu拉链 395

第六节 不同结合位点上的蛋白质之间的相互作用 396

一、蛋白质相互作用的方式 396

二、蛋白质相互作用的复杂性和正、负调控作用的相对性 398

第七节 RNA开关系统 400

提要 401

参考文献 402

第十一章 遗传重组 404

第一节 概述 404

第二节 同源重组的分子机制 405

一、断裂--复合及Holliday中间体的形成 405

二、Holliday中间体的拆分 408

三、异源双链与基因转换 411

四、细菌转化、接合和转导的重组机制 413

一、RecA蛋白质在联会和链交换中的作用 415

第三节 同源重组的酶学机制--RecA蛋白质和RecBCD蛋白质在同源重组中的作用 415

二、RecA蛋白质和Holliday中间体的形成 419

三、RecBCD在同源重组中的作用和重组热点 420

四、拆分Hilliday中间体的酶活性 423

五、RecF途径 423

第四节 依赖于同源重组的位点特异性的序列代换--酵母MAT序列的置换 424

第五节 位点特异性重组 424

一、λ噬菌体DNA的整合与切除 424

二、λ噬菌体整合的分子机制 427

一、转座成分概述 429

第六节 细菌中的转座成分 429

二、插入序列 430

三、复合转座元 431

四、Tn10和Tn5的末端组件与转座的调节 434

五、转座的机制 436

六、Tn3及其转座作用 438

七、作为转座成分的Mu噬菌体 441

第七节 真核生物中的转座成分(一) 真核生物转座成分的分类及其典型代表 443

一、真核生物中的转座成分及其分类 443

八、沙门氏菌鞭毛相变中的转座机制 443

二、酵母的Ty成分 445

三、果蝇的copla等转座成分 446

四、玉米的转座成分 449

第八节 真核生物中的转座成分(二) 还原病毒 450

一、通过DNA中间体复制其基因组RNA 450

二、还原病毒的基因组结构 451

三、还原病毒基因组RNA到原病毒DNA的转弯过程 451

四、原病毒的基因表达 456

五、还原病毒的癌基因及其起源 456

六、还原病毒和转座元的关系 459

一、概述 460

第九节 真核生物中的转座成分(三) 非病毒返座元 460

二、RNA聚合酶Ⅱ转录产物的返座假基因和返座基因 461

三、RNA聚合酶Ⅲ转录产物的返座元 461

四、关于返座的机制 463

提要 464

参考文献 466

一、概述 469

二、限制性内切酶对DNA分子的专一性切割 469

第十三章 基因工程导论 469

三、载体：克隆载体，穿梭载体和表达载体 471

四、基因组克隆和cDNA克隆 475

五、核苷酸链的杂交反应提供了检测特定核苷酸片断的灵敏方法 478

六、用DNA重组技术大量制造细胞中的微量蛋白质 479

七、植物的基因工程 480

八、基因工程工业 482

九、红束语 486

参考文献 486

附录：涵义和译名有所变化的部分分子遗传学术语 488

索引 493