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第1章 绪论 1

1.1 分子生物学的基本概念 1

1.2 分子生物学产生与发展 1

1.2.1 进化论的影响与反思 1

1.2.2 遗传学的奠基 2

1.2.3 生物化学的贡献 2

1.2.4 基因表达调控研究的开启 5

1.2.5 基因工程技术的兴起 6

1.2.6 基因组与后基因组时代 7

1.3 分子生物学研究方向 8

1.3.1 生物大分子结构与功能的研究 8

1.3.2 基因表达调控的研究 9

1.3.3 DNA重组技术的应用 9

1.3.4 生物信息学 10

科学小故事 嗅觉的秘密 10

第2章 核酸的结构与特性 12

2.1 DNA是最主要的遗传物质 12

2.2 DNA的分子结构 13

2.2.1 DNA的一级结构 13

2.2.2 DNA的二级结构 14

2.2.3 DNA的三级结构和拓扑异构酶 18

2.3 RNA的分子结构 19

2.3.1 编码RNA的结构 20

2.3.2 非编码RNA的结构 21

2.3.3 tmRNA的结构 24

2.4 核酸的变性、复性和分子杂交 25

2.4.1 核酸的变性与复性 25

2.4.2 分子杂交 27

科学小故事 DNA结构确定中的小插曲 27

第3章 基因与基因组 30

3.1 基因的概念与分类 30

3.2 特征基因 31

3.2.1 不连续基因 31

3.2.2 基因家族 33

3.2.3 重复基因与重复序列 34

3.2.4 跳跃基因 35

3.2.5 重叠基因 35

3.2.6 假基因 37

3.2.7 沉默基因 38

3.2.8 非编码RNA基因 38

3.3 基因组 39

3.3.1 噬菌体基因组 41

3.3.2 细菌基因组 43

3.3.3 酵母基因组 44

3.3.4 植物基因组 45

3.3.5 人类基因组 48

3.4 基因组大小与C值矛盾 49

3.5 基因组学 51

3.5.1 结构基因组学 51

3.5.2 功能基因组学 52

3.5.3 生物信息学 53

科学小故事 孤独的研究者——芭芭拉·麦克林托克（BarbaraMcClintock） 53

第4章 DNA的复制 56

4.1 DNA的半保留复制 56

4.1.1 原核生物DNA半保留复制实验证明 56

4.1.2 真核生物DNA半保留复制 58

4.1.3 DNA的半不连续复制 59

4.2 原核生物DNA合成体系 60

4.2.1 大肠杆菌DNA复制酶类 60

4.2.2 复制子 68

4.2.3 大肠杆菌DNA复制过程 69

4.3 真核生物DNA合成体系 73

4.3.1 染色质复制 73

4.3.2 多起点DNA复制 74

4.3.3 RNA引物和冈崎片段 74

4.3.4 真核生物DNA聚合酶 75

4.3.5 端粒与端粒酶 75

4.4 复制的多种形式 77

4.4.1 滚环复制 77

4.4.2 θ式复制 79

4.4.3 D环复制 80

4.5 DNA复制的高度忠实性 80

4.5.1 DNA聚合酶对底物的选择作用 80

4.5.2 DNA聚合酶的校正作用 81

4.5.3 引物RNA的起头与切除 81

4.5.4 底物与Mg 2＋浓度的控制 82

4.5.5 DNA复制后错配碱基的修正 82

知识窗 基因缺陷存在“多米诺效应”导致更易患上癌症 82

第5章 DNA的损伤、修复和突变 85

5.1 DNA的损伤 85

5.1.1 自发性损伤 85

5.1.2 物理因素引起的DNA损伤 87

5.1.3 化学因素引起的DNA损伤 89

5.2 DNA修复 90

5.2.1 光修复 91

5.2.2 切除修复 91

5.2.3 重组修复 93

5.2.4 SOS修复 93

5.3 DNA突变 94

5.3.1 突变原因 94

5.3.2 突变方式 95

5.3.3 突变类型 99

5.4 突变的应用及生物学意义 101

5.4.1 突变是进化的分子基础 101

5.4.2 突变可产生遗传多态性 101

5.4.3 突变可产生突变体 101

5.4.4 突变可创造新类型物种 102

5.4.5 突变是某些疾病的致病原因 102

知识窗 镰刀型贫血症 102

第6章 转录与加工 104

6.1 转录概述 104

6.1.1 转录含义 104

6.1.2 转录单位 105

6.2 RNA聚合酶类 106

6.2.1 原核生物RNA聚合酶 106

6.2.2 真核生物RNA聚合酶 109

6.3 原核生物的转录 110

6.3.1 大肠杆菌σ70启动子 110

6.3.2 原核生物转录起始过程 114

6.3.3 原核生物RNA合成的延伸 117

6.3.4 原核基因转录的终止 119

6.3.5 抗终止因子 121

6.3.6 Nus A 122

6.4 真核生物的转录 122

6.4.1 真核生物启动子组成 123

6.4.2 真核生物转录延伸 129

6.4.3 真核生物转录终止 130

6.5 RNA转录后的加工 131

6.5.1 前体mRNA的加工 131

6.5.2 前体tRNA的加工 136

6.5.3 前体rRNA的加工 138

知识窗 真核生物转录如何克服组蛋白的阻碍？ 140

第7章 逆转录与RNA复制 143

7.1 动物、植物病毒的遗传物质 143

7.1.1 病毒遗传物质分类 143

7.1.2 典型病毒简介 144

7.2 病毒RNA的复制 146

7.2.1 RNA复制酶类 146

7.2.2 ＋RNA病毒的复制和侵染 146

7.2.3 -RNA病毒的复制和侵染 147

7.2.4 双链RNA病毒的复制和侵染 147

7.3 逆转录 148

7.3.1 前病毒假说 148

7.3.2 逆转录性质与过程 148

7.3.3 逆转录酶 149

7.3.4 致癌病毒RNA的繁殖过程 150

7.3.5 乙肝病毒DNA的侵染过程 151

科学小故事 逆转录的发现 152

第8章 翻译及其加工 154

8.1 遗传密码 154

8.1.1 遗传密码的破译 154

8.1.2 密码子的基本规律 156

8.1.3 密码子的特殊含义 159

8.2 蛋白质合成体系 160

8.2.1 mRNA 160

8.2.2 tRNA 161

8.2.3 核糖体与rRNA 164

8.2.4 蛋白质合成的辅因子 169

8.3 原核生物蛋白质的生物合成过程 169

8.3.1 活化 170

8.3.2 起始 172

8.3.3 延伸 173

8.3.4 终止 174

8.3.5 原核生物蛋白质合成的抑制剂 176

8.4 真核生物蛋白质的生物合成 177

8.4.1 真核生物蛋白质合成的起始 177

8.4.2 肽链的延伸与终止 179

8.4.3 真核生物蛋白质合成的抑制剂 180

8.5 蛋白质的转运 180

8.5.1 蛋白质的转运途径 181

8.5.2 蛋白质的共翻译转运 181

8.5.3 蛋白质的翻译后转运 183

8.5.4 细菌蛋白质的转运 185

8.6 蛋白质翻译后的加工 186

8.6.1 肽链N端的剪切或添加氨基酸 186

8.6.2 蛋白质的拼接 187

8.6.3 个别氨基酸的修饰 187

8.6.4 肽链的交联 189

8.6.5 肽链的折叠 189

8.7 蛋白质组学简介 193

知识窗 朊病毒 193

第9章 原核生物基因表达调控 196

9.1 概述 196

9.1.1 操纵子 196

9.1.2 正负调控 197

9.2 DNA水平的调控 199

9.3 基因转录的时序调控 200

9.3.1 枯草杆菌及噬菌体σ亚基的更迭 200

9.3.2 大肠杆菌热激基因的表达 202

9.4 乳糖操纵子 202

9.4.1 乳糖操纵子负调控机理 202

9.4.2 乳糖操纵子正调控机理 205

9.4.3 乳糖操纵子正、负双重调控效应 207

9.5 色氨酸操纵子 207

9.5.1 色氨酸操纵子负调控 208

9.5.2 衰减子 208

9.6 阿拉伯糖操纵子 212

9.7 翻译水平的调控 214

9.7.1 反义RNA的调控 214

9.7.2 严紧反应 216

9.7.3 核开关 217

知识窗 α-互补、蓝白斑现象 218

第10章 真核基因的表达调控 221

10.1 真核基因及表达特点 221

10.2 染色体水平的调控 221

10.2.1 基因扩增 221

10.2.2 基因重排 221

10.2.3 基因丢失 222

10.2.4 染色质结构与基因表达调控 222

10.3 转录水平的调控 226

10.3.1 转录调控的顺式作用元件 226

10.3.2 反式作用因子 228

10.4 转录后水平的调控 232

10.4.1 可变拼接与编辑 232

10.4.2 RNA干涉 232

10.4.3 小分子RNA 233

10.5 翻译水平的调控 238

10.5.1 5′-UTR对翻译的调控 238

10.5.2 3′-UTR对翻译的调控 239

10.5.3 mRNA的稳定性 240

10.6 翻译后水平的调控 241

10.6.1 蛋白质品种与数量的调控 241

10.6.2 蛋白质的共价修饰 241

10.6.3 蛋白质的选择性降解调控 246

科学小故事 蛋白质“死亡之吻”——泛素-蛋白酶体系统的发现 248

第11章 分子生物学基本技术 251

11.1 核酸的制备 251

11.1.1 DNA的分离与纯化 251

11.1.2 RNA的分离与纯化 252

11.2 核酸的鉴定 252

11.2.1 核酸的凝胶电泳技术 252

11.2.2 核酸的分子杂交 254

11.2.3 DNA序列分析 257

11.3 目的基因获得与扩增 259

11.3.1 工具酶 259

11.3.2 聚合酶链反应技术 261

11.3.3 反转录-PCR 262

11.4 基因克隆 263

11.4.1 基因克隆载体 263

11.4.2 重组DNA分子的构建 268

11.4.3 重组DNA分子导入宿主细胞的途径 270

11.4.4 重组子的选择与鉴定 271

科学小故事 溶菌酶的发现 273

主要参考文献 275