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第1章 绪论 1

1.1 分子生物学的概念 1

1.2 分子生物学研究的内容 1

1.2.1 基因与基因组的结构与功能 2

1.2.2 DNA的复制、转录和翻译 2

1.2.3 基因表达调控的研究 2

1.2.4 DNA重组技术 2

1.2.5 结构分子生物学 3

1.3 分子生物学与生物化学之间的关系 3

1.4 分子生物学发展的历程 4

1.4.1 人类对DNA和遗传信息传递的认识阶段 4

1.4.2 重组DNA技术的建立和发展阶段 5

1.4.3 重组DNA技术的应用和分子生物学的迅猛发展阶段 5

1.5 21世纪分子生物学发展的趋势 6

1.5.1 功能基因组学 6

1.5.2 蛋白质组学 7

1.5.3 生物信息学 8

本章内容提要 9

思考题 9

第2章 细胞内生物分子相互作用概述 10

2.1 生物活性物质的本质 10

2.1.1 生物活性物质的属性 10

2.1.2 生物大分子的化学本质与特性 11

2.2 生物大分子间相互作用的化学力 12

2.2.1 生物大分子间相互作用的化学力 13

2.2.2 生物大分子内部的化学键 13

2.3 生物大分子的自我组装 17

2.3.1 生物大分子的共价结构 17

2.3.2 生物大分子的自我组装 17

2.3.3 生物大分子的结构层次 20

2.3.4 生物分子的螺旋结构 22

2.3.5 生物膜的组装 22

2.3.6 复杂大分子的自我装配举例 23

2.4 生物大分子的相互作用 23

2.4.1 核酸与蛋白质的相互作用 24

2.4.2 蛋白质与蛋白质的相互作用 26

2.4.3 糖与蛋白质的相互作用 27

2.4.4 脂与蛋白质的相互作用 29

本章内容提要 30

思考题 31

第3章 核酸的结构与功能 32

3.1 细胞内的遗传物质 32

3.1.1 DNA是主要的遗传物质 32

3.1.2 RNA也是遗传物质 33

3.2 核酸的化学组成与共价结构 33

3.2.1 核酸的化学组成 33

3.2.2 核酸的共价结构 35

3.3 DNA的二级结构（双螺旋模型） 36

3.3.1 双螺旋模型特征 36

3.3.2 维持DNA双螺旋结构的作用力 38

3.3.3 DNA二级结构的其他形式（双螺旋结构的多态性） 39

3.4 DNA分子的高级结构 42

3.4.1 单链核酸形成的二级结构 42

3.4.2 反向重复序列 42

3.4.3 三股螺旋的DNA 43

3.4.4 DNA的四链结构 45

3.4.5 DNA结构的动态性与精细结构 46

3.4.6 DNA的超螺旋结构与拓扑学性质 49

3.5 真核生物的染色体及其组装 52

3.5.1 真核生物的染色体 52

3.5.2 染色体中的组蛋白 53

3.5.3 核小体的形成 54

3.5.4 染色质的高级结构 55

3.6 RNA的结构与功能 57

3.6.1 RNA的结构特点及与DNA的区别 57

3.6.2 细胞中RNA的分布 58

3.6.3 RNA分类概述 59

3.7 核酸的变性、复性与分子杂交 65

3.7.1 核酸的变性 65

3.7.2 核酸的复性与分子杂交 67

本章内容提要 71

思考题 72

第4章 基因与基因组的结构与功能 73

4.1 基因的概念 73

4.1.1 基因与DNA分子的关系 73

4.1.2 基因与多肽链的关系 75

4.2 基因的命名 75

4.3 基因组 76

4.3.1 基因组的概念 76

4.3.2 基因及基因组的大小与C值矛盾 77

4.4 病毒及其基因组 79

4.4.1 病毒基因组一般特点 80

4.4.2 病毒的核酸 80

4.4.3 噬菌体基因组 81

4.4.4 几种病毒的基因组 84

4.5 细菌基因组 86

4.5.1 细菌基因组的一般特点 87

4.5.2 细菌的染色体基因组 88

4.6 真核生物基因组 89

4.6.1 真核生物基因组的特点 89

4.6.2 真核生物基因组的结构 90

4.6.3 线粒体基因与基因组的结构 110

4.6.4 叶绿体基因与基因组的结构与功能 111

4.6.5 人类基因组简介 112

本章内容提要 129

思考题 130

第5章 DNA的复制 132

5.1 DNA复制概述 132

5.1.1 半保留复制概述 133

5.1.2 DNA复制的一些基本概念 134

5.1.3 DNA复制的酶体系 143

5.1.4 DNA的半不连续复制 148

5.1.5 DNA合成的高保真性 150

5.1.6 DNA复制的拓扑性质 151

5.2 细菌DNA复制的过程 153

5.2.1 大肠杆菌复制的起始 153

5.2.2 复制的延伸 155

5.3 真核生物DNA的复制 159

5.3.1 DNA聚合酶 159

5.3.2 真核生物染色体端粒的复制 161

5.4 DNA复制的调节控制 163

5.4.1 大肠杆菌染色体DNA的复制调控 163

5.4.2 ColE1质粒DNA的复制调控 164

5.4.3 R6K质粒DNA的复制调控 164

5.4.4 单链DNA噬菌体的复制调控 165

5.4.5 λ噬菌体DNA的复制调控 165

5.5 真核生物DNA复制的调控 166

5.5.1 病毒SV40 DNA的复制调控 166

5.5.2 腺病毒DNA的复制调控 167

5.5.3 酵母染色体DNA的复制调控 167

本章内容提要 168

思考题 169

第6章 DNA的损伤、修复和基因突变 171

6.1 DNA损伤的概念 171

6.1.1 DNA分子的自发性损伤 171

6.1.2 物理因素引起的DNA损伤 172

6.1.3 化学因素引起的DNA损伤 173

6.2 DNA的修复 174

6.2.1 切除修复 174

6.2.2 错配修复 176

6.2.3 直接修复 176

6.2.4 重组修复 178

6.2.5 易错修复和SOS反应 178

6.3 基因突变 180

6.3.1 基因突变的类型 180

6.3.2 诱变剂的作用 181

6.3.3 诱变剂和致癌剂的检测 183

6.3.4 基因突变的后果 184

本章内容提要 184

思考题 186

第7章 DNA的重组与转座 187

7.1 同源重组 187

7.1.1 同源重组的分子模型 188

7.1.2 异源双链与基因转换 190

7.1.3 细菌的基因转移与重组 191

7.1.4 同源重组的酶学机制 193

7.2 位点特异性重组 196

7.2.1 λ噬菌体DNA的整合与切除 197

7.2.2 细菌的特异位点重组 198

7.3 转座作用 198

7.3.1 转座子的概念 198

7.3.2 转座子的分类 199

7.3.3 转座子的转座的机制 202

7.3.4 转座子转座的特征 204

7.3.5 DNA转座引起的遗传学效应 205

7.3.6 真核生物的转座因子 205

7.4 逆转录转座子 207

7.4.1 逆转录子的结构特点 208

7.4.2 逆转录子的作用机制 208

7.4.3 逆转录子的生物学意义 209

本章内容提要 211

思考题 212

第8章 RNA的转录合成 213

8.1 RNA转录概述 213

8.1.1 RNA转录的一般特点 213

8.1.2 原核生物和真核生物基因转录的差异 214

8.1.3 RNA的转录主要有4个阶段 215

8.2 细菌的RNA聚合酶及其转录 216

8.2.1 RNA聚合酶概述 216

8.2.2 原核生物RNA聚合酶对启动子的识别与结合 220

8.2.3 原核生物RNA的转录历程 224

8.3 真核生物的RNA聚合酶及其转录 235

8.3.1 真核生物基因转录概述 235

8.3.2 真核生物基因转录的RNA聚合酶 238

8.4 真核生物基因转录的启动子 242

8.4.1 类型Ⅰ基因的启动子 242

8.4.2 类型Ⅱ基因的启动子 243

8.4.3 类型Ⅲ基因的启动子 246

8.5 类型Ⅱ基因转录的转录因子和转录起始复合物 248

8.5.1 基本转录因子 249

8.5.2 转录起始复合物的组装 252

8.6 类型Ⅰ和Ⅲ的转录因子及其转录起始复合物 254

8.6.1 类型Ⅰ基因的转录因子 254

8.6.2 RNA聚合酶Ⅰ的转录起始复合物 255

8.6.3 类型Ⅲ基因的转录因子 255

8.6.4 RNA聚合酶Ⅲ转录起始复合物的装配 257

8.7 RNA转录的调节控制 261

8.8 RNA转录的抑制作用 261

8.8.1 嘌呤和嘧啶类似物 262

8.8.2 DNA模板功能的抑制物 262

8.8.3 RNA聚合酶的抑制物 264

本章内容提要 264

思考题 266

第9章 RNA转录后的剪接与加工 267

9.1 RNA转录后的剪接、加工与修饰概述 267

9.2 原核生物RNA的转录后加工 267

9.2.1 原核生物rRNA前体的加工 267

9.2.2 原核生物tRNA前体的加工 268

9.2.3 原核生物mRNA前体的加工 271

9.3 真核生物RNA的转录后加工 273

9.3.1 真核生物RNA前体内含子的剪接方式分类 273

9.3.2 真核生物tRNA前体的转录后加工 273

9.3.3 真核生物rRNA前体的转录后加工 276

9.3.4 真核生物mRNA前体的剪接 278

9.3.5 真核生物mRNA前体剪接的机制 284

9.3.6 RNA的自我剪接 295

9.3.7 核酶 301

9.3.8 RNA的编辑 303

9.3.9 RNA的再编码 305

本章内容提要 306

思考题 308

第10章 遗传密码 309

10.1 遗传密码的破译 309

10.2 遗传密码的基本特性 312

10.2.1 密码的基本单位 312

10.2.2 起始密码与终止密码 312

10.2.3 密码的简并性 313

10.2.4 密码的变偶性 313

10.2.5 遗传密码的通用性和变异性 314

10.3 突变的效应及遗传密码的防错系统 316

10.4 可读框与重叠基因 317

本章内容提要 317

思考题 319

第11章 蛋白质的生物合成——翻译 320

11.1 蛋白质生物合成概述 320

11.2 蛋白质生物合成的分子基础 320

11.2.1 mRNA是蛋白质生物合成的模板 320

11.2.2 tRNA转运活化的氨基酸至mRNA模板 321

11.2.3 密码子与反密码子的相互作用 322

11.2.4 核糖体是蛋白质生物合成的部位 323

11.3 翻译的过程 327

11.3.1 翻译的起始 327

11.3.2 翻译的延伸 338

11.3.3 翻译的终止 342

11.3.4 蛋白质合成的抑制 344

11.4 蛋白质合成的调节 345

11.4.1 真核生物mRNA分子的稳定性 345

11.4.2 5′UTR结构与翻译起始的调节 345

11.4.3 蛋白质磷酸化对翻译效率的影响 347

11.4.4 3′UTR结构与mRNA稳定性调控 348

11.4.5 mRNA的细胞质定位 351

11.5 蛋白质合成后的运输 351

11.5.1 蛋白质在细胞内的定位 351

11.5.2 真核细胞的结构蛋白和分泌蛋白 351

11.5.3 蛋白质运输的途径 353

11.6 蛋白质前体的共价修饰 358

11.6.1 肽链N端残基fMet或Met的切除 358

11.6.2 形成二硫键 358

11.6.3 氨基酸侧链的修饰 359

11.7 蛋白质的折叠 360

11.7.1 蛋白质分子折叠是个动态过程 360

11.7.2 分子伴侣 360

本章内容提要 361

思考题 363

第12章 原核生物基因表达调控 364

12.1 原核生物基因表达调控概述 364

12.1.1 基因表达调控的意义 364

12.1.2 原核基因表达调控的特点 364

12.1.3 原核基因表达调控的几个概念 365

12.2 乳糖操纵子 368

12.2.1 乳糖操纵子的负调节机制 368

12.2.2 降解物对基因活性的调节 371

12.2.3 阻遏蛋白作用机制 371

12.3 色氨酸操纵子的负调控 373

12.3.1 色氨酸操纵子的阻遏系统 374

12.3.2 色氨酸操纵子的弱化系统 375

12.4 阿拉伯糖操纵子 379

12.4.1 阿拉伯糖操纵子概述 379

12.4.2 阿拉伯糖操纵子的正、负调节作用 380

12.5 组氨酸操纵子 381

12.6 正调控系统和负调控系统 382

12.6.1 lac操纵子的正调控系统 382

12.6.2 负调控系统 385

本章内容提要 386

思考题 388

第13章 真核生物的基因表达调控 389

13.1 真核基因表达调控的特点 389

13.2 真核细胞基因表达调控的不同层次 390

13.3 DNA染色体水平的调控 391

13.3.1 染色质的结构 392

13.3.2 异染色质化 392

13.3.3 组蛋白对基因活性的影响 393

13.3.4 组蛋白的乙酰化-去乙酰化 394

13.3.5 活性染色质对DNase的敏感性 395

13.3.6 非组蛋白 397

13.3.7 核基质与基因活化 400

13.3.8 基因的丢失 401

13.3.9 基因的扩增 402

13.3.10 染色体基因的重排 402

13.4 DNA水平上的调控 408

13.4.1 DNA甲基化 408

13.4.2 DNA甲基化与转录抑制 408

13.4.3 甲基化影响DNA与蛋白质的相互作用 409

13.5 真核基因转录水平的调节控制 410

13.5.1 真核与原核生物转录调控的区别 410

13.5.2 基因基础转录的调节 410

13.5.3 真核生物转录调控的顺式作用元件 412

13.5.4 反式作用因子的结构和功能 417

13.5.5 调控蛋白对特异DNA序列的识别 423

13.5.6 蛋白质调节因子的活性调节 424

13.5.7 甾体激素诱导的转录 427

13.5.8 甾体激素对基因转录的调控 429

13.5.9 RNA结合蛋白的结构与功能 430

本章内容提要 432

思考题 433

第14章 病毒分子生物学简介 435

14.1 病毒基因组的结构概述 435

14.2 病毒基因组的复制 435

14.2.1 单链环状噬菌体DNA的复制 436

14.2.2 RNA病毒的复制 436

14.3 逆转录病毒 440

14.3.1 逆转录病毒概述 440

14.3.2 逆转录机制 441

14.3.3 逆转录的生物学意义 444

14.4 腺病毒 445

14.4.1 腺病毒的毒粒结构 445

14.4.2 腺病毒基因组结构 446

14.4.3 腺病毒的复制 446

14.4.4 腺病毒的基因转录 447

14.4.5 腺病毒与肿瘤 447

14.4.6 腺病毒作为基因治疗的载体 447

14.5 丙型肝炎病毒 448

14.5.1 HCV基因组的结构与功能 448

14.5.2 HCV基因组的复制 450

14.6 艾滋病与HIV 450

14.6.1 HIV的结构与生活周期 450

14.6.2 HIV基因组的结构与功能 450

14.6.3 HIV基因转录的调节 454

14.6.4 病毒基因转录后的调控 455

14.6.5 病毒基因在翻译水平的调节和翻译后调节 455

14.7 病毒对宿主细胞的影响 456

14.8 病毒与肿瘤发生 457

14.9 病毒的基因工程疫苗及病毒载体 457

14.10 亚病毒 458

14.10.1 类病毒 458

14.10.2 卫星RNA和卫星病毒 458

14.10.3 朊病毒 459

本章内容提要 460

思考题 462

第15章 分子生物学技术简介 463

15.1 DNA分子克隆的基本原理 463

15.2 用于基因克隆的工具酶 464

15.2.1 DNA限制性内切核酸酶 465

15.2.2 核酸的限制酶酶切图谱与物理图谱 467

15.2.3 DNA连接酶 467

15.2.4 其他工具酶 468

15.3 分子克隆的载体与宿主系统 469

15.3.1 质粒载体 470

15.3.2 λ噬菌体 471

15.3.3 柯斯质粒 472

15.3.4 M13 472

15.4 DNA的克隆 473

15.4.1 基因克隆的过程 473

15.4.2 获得目的基因 473

15.4.3 将目的片段连接到载体上 473

15.4.4 重组DNA引导进入受体细胞 473

15.5 基因文库的构建 476

15.5.1 基因组文库的构建 476

15.5.2 cDNA文库的构建 479

15.6 克隆基因的分离与鉴定 481

15.6.1 以载体特征直接选择 481

15.6.2 细菌菌落或噬菌斑的原位杂交 481

15.6.3 差别杂交或扣除杂交法分离克隆基因 482

15.6.4 从表达文库中分离克隆基因 483

15.6.5 克隆基因的鉴定 483

15.7 聚合酶链反应 483

15.7.1 PCR反应的基本原理 483

15.7.2 PCR反应的基本步骤 484

15.7.3 PCR技术的发展与应用 485

15.8 DNA的化学合成 486

15.9 基因定位诱变 487

15.9.1 酶切诱变 487

15.9.2 寡核苷酸指导的诱变 488

15.9.3 PCR诱变 489

15.10 核酸的序列测定 489

15.10.1 DNA双脱氧法（酶法）测序 489

15.10.2 DNA的化学法测序 490

15.11 RNA的测序 491

15.12 生物芯片技术 491

15.13 生命科学中的电泳技术 493

15.13.1 毛细管电泳技术 493

15.13.2 双向电泳技术 493

本章内容提要 494

思考题 495

主要参考文献 496

常用词英汉对照 497