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第1章 核酸的结构与性质 1

1.1 DNA的结构 1

1.1.1 DNA的化学组成 1

1.1.2 DNA双螺旋 2

1.1.3 DNA结构的多态性 4

1.2 DNA超螺旋 5

1.2.1 超螺旋DNA 5

1.2.2 共价闭合环状DNA的拓扑结构 6

1.2.3 超螺旋密度 7

1.2.4 拓扑异构酶 7

1.2.5 嵌入剂 9

1.3 DNA的变性和复性 10

1.3.1 DNA变性 10

1.3.2 复性 11

1.4 RNA结构 12

第2章 基因组DNA 14

2.1 原核生物的基因组和染色体 14

2.1.1 原核生物基因组的遗传结构 14

2.1.2 原核生物的染色体 14

2.2 真核生物的基因组 15

2.2.1 真核生物的C值矛盾与非编码DNA 15

2.2.2 真核生物基因组的序列组分 16

2.3 真核生物的染色体和染色质 23

2.3.1 组蛋白 23

2.3.2 核小体 24

2.3.3 从核小体到中期染色体 25

2.3.4 异染色质与常染色质 26

2.3.5 真核生物染色体DNA上的几个重要元件 27

2.4 核外基因组 30

2.4.1 质粒基因组 30

2.4.2 线粒体基因组 32

2.4.3 叶绿体基因组 34

第3章 DNA的复制 35

3.1 DNA复制的一般特征 35

3.1.1 半保留复制 35

3.1.2 复制起点与复制子 36

3.1.3 DNA合成的引发 36

3.1.4 半不连续复制 37

3.1.5 滚环复制与D环复制 37

3.2 大肠杆菌染色体DNA的复制 40

3.2.1 复制的起始 40

3.2.2 复制的延伸 41

3.2.3 复制的终止 47

3.2.4 复制起始调控 48

3.3 真核生物DNA复制 49

3.3.1 SV40 DNA的复制 49

3.3.2 真核生物基因组复制的调控 51

3.3.3 核小体的组装 52

3.3.4 端粒DNA复制 53

3.4 反转录 55

3.4.1 反转录病毒的结构 55

3.4.2 反转录病毒的基因组 55

3.4.3 反转录过程 56

3.4.4 原病毒DNA的整合 57

第4章 DNA的突变、损伤和修复 59

4.1 DNA突变 59

4.1.1 突变的主要类型 59

4.1.2 突变的产生 62

4.1.3 正向突变、回复突变与突变的校正 67

4.1.4 突变热点 69

4.2 DNA修复 70

4.2.1 光复活 70

4.2.2 烷基的转移 71

4.2.3 核苷酸切除修复 71

4.2.4 碱基切除修复 73

4.2.5 错配修复 73

4.2.6 极小补丁修复 75

4.2.7 重组修复 75

4.2.8 SOS反应 75

4.2.9 真核生物的DNA修复 77

第5章 DNA重组 81

5.1 同源重组 81

5.1.1 同源重组的分子模型 81

5.1.2 大肠杆菌的同源重组 83

5.1.3 真核细胞的同源重组 85

5.1.4 交配型转换 86

5.1.5 基因转换 90

5.2 位点特异性重组 90

5.3 转座 92

5.3.1 DNA转座子 93

5.3.2 反转录转座子 100

5.3.3 Mu噬菌体 104

第6章 RNA的生物合成 106

6.1 原核生物的转录机制 106

6.1.1 大肠杆菌RNA聚合酶 106

6.1.2 σ70启动子 107

6.1.3 原核生物的转录 108

6.2 真核生物的转录机制 111

6.2.1 真核生物RNA聚合酶 111

6.2.2 RNA Pol Ⅰ基因的转录 113

6.2.3 RNA PolⅢ基因的转录 115

6.2.4 RNA PolⅡ基因的转录 117

第7章 转录后加工 123

7.1 真核生物前体mRNA的加工 123

7.1.1 5′-端加帽 124

7.1.2 3′-端加尾 124

7.1.3 剪接 125

7.1.4 RNA编辑 132

7.1.5 RNA运出细胞核 134

7.2 mRNA降解 136

7.2.1 原核生物mRNA的降解 136

7.2.2 真核生物mRNA的降解 136

7.3 前体rRNA和前体tRNA的加工 136

7.3.1 原核生物rRNA前体的加工 136

7.3.2 真核生物rRNA前体的加工 137

7.3.3 原核生物tRNA前体的加工 140

7.3.4 真核生物tRNA前体的加工 141

7.4 四种内含子的比较 142

7.4.1 细胞核前体mRNA的GU-AG型内含子 142

7.4.2 Ⅰ型内含子 142

7.4.3 Ⅱ型内含子 143

7.4.4 真核生物前体tRNA内含子 143

第8章 蛋白质的生物合成 145

8.1 遗传密码 145

8.1.1 遗传密码是三联体 145

8.1.2 遗传密码的破译 146

8.1.3 密码子的特性 149

8.2 tRNA 150

8.2.1 tRNA分子的二级结构 150

8.2.2 tRNA分子的三级结构 151

8.2.3 密码子和反密码子的相互作用 152

8.3 氨酰-tRNA合成酶 153

8.3.1 氨酰-tRNA合成酶催化的化学反应 153

8.3.2 氨酰-tRNA合成酶的分类 154

8.3.3 氨酰-tRNA合成酶对tRNA的识别 154

8.3.4 氨酰-tRNA合成酶的校正功能 155

8.4 核糖体 156

8.4.1 核糖体的结构 156

8.4.2 核糖体循环 157

8.4.3 肽酰转移酶反应 157

8.5 多肽链的合成 158

8.5.1 原核生物多肽链的合成 158

8.5.2 真核生物多肽链的合成 163

8.6 反式翻译 165

8.6.1 tmRNA的结构与功能 165

8.6.2 反式翻译的分子模型 165

8.7 程序性核糖体移码 166

8.8 硒代半胱氨酸 167

8.9 吡咯赖氨酸 168

8.10 依赖翻译的mRNA质量监控 168

8.10.1 无义密码子介导的mRNA降解 168

8.10.2 无终止密码子介导的mRNA降解 170

8.11 蛋白质合成的抑制剂 170

8.12 蛋白质翻译后加工 171

8.12.1 蛋白质的折叠 172

8.12.2 蛋白质的化学修饰 174

8.12.3 蛋白质的酶解切割 176

8.12.4 内含肽与蛋白质拼接 176

8.13 蛋白质的定向与分拣 179

8.13.1 翻译-转运途径 179

8.13.2 翻译后转运途径 180

8.14 蛋白质的降解 183

8.14.1 溶酶体降解途径 183

8.14.2 泛素-蛋白酶体途径 183

第9章 原核生物基因表达的调控 186

9.1 转录水平的基因表达调控 186

9.1.1 转录起始调控 186

9.1.2 转录终止阶段的调控 200

9.2 翻译水平的调控 203

9.2.1 反义RNA 203

9.2.2 核糖体蛋白的自体控制 203

9.2.3 一些mRNA分子必须经过切割才能被翻译 205

9.2.4 严紧反应 205

9.3 核开关 207

9.4 DNA重排对基因转录的调控 208

9.5 λ噬菌体调控级联 209

9.5.1 裂解周期中的级联调控 210

9.5.2 溶源生长的自体调控 211

9.5.3 溶源生长建立的分子机制 213

9.5.4 裂解生长和溶源生长的选择 214

9.5.5 前噬菌体的诱导 215

第10章 真核生物基因表达的调控 217

10.1 染色质的结构与基因表达 217

10.1.1 位置效应 217

10.1.2 活性染色质的形态特征 217

10.1.3 染色质结构的调节 218

10.1.4 染色质结构的区间性 221

10.2 DNA甲基化与基因组活性调控 225

10.2.1 真核生物DNA的甲基化 225

10.2.2 DNA甲基化与基因沉默 225

10.2.3 DNA甲基化与基因组印记 226

10.2.4 X染色体失活 227

10.3 真核生物的特异性转录因子 228

10.3.1 转录因子的分离与鉴定 228

10.3.2 转录因子的功能域 230

10.4 转录因子的作用方式 234

10.4.1 活化子 234

10.4.2 抑制子 235

10.5 转录因子活性的调节 236

10.5.1 转录因子的表达调控 236

10.5.2 信号分子对转录因子活性的调节 237

10.6 转录后水平的基因表达调控 243

10.7 翻译水平的基因表达调控 244

10.7.1 mRNA结合蛋白对翻译的调控 244

10.7.2 翻译激活因子对翻译的激活作用 245

10.8 DNA重排与抗体基因的组装 246

10.8.1 抗体的分子结构 246

10.8.2 抗体基因的结构及其重排 247

10.9 RNA介导的基因沉默 249

10.9.1 RNA干扰 249

10.9.2 转录后基因沉默 250

10.9.3 双链RNA对基因组的调节 251

10.9.4 微小RNA 251

第11章 分子生物学方法Ⅰ 253

11.1 核酸的分离、纯化、检测和杂交 253

11.1.1 DNA的分离和纯化 253

11.1.2 DNA凝胶电泳 253

11.1.3 脉冲场凝胶电泳 254

11.1.4 变性梯度凝胶电泳 255

11.1.5 DNA的化学合成 256

11.1.6 完整基因的化学合成 258

11.1.7 肽核酸 259

11.1.8 用紫外线检测DNA和RNA的浓度 259

11.1.9 核酸的放射性标记 260

11.1.10 放射性标记DNA的检测 260

11.1.11 DNA和RNA的荧光检测 261

11.1.12 用生物素和地高辛标记DNA 261

11.1.13 Southern和Northern印迹杂交 262

11.1.14 荧光原位杂交 263

11.1.15 分子信标 264

11.2 基因克隆 265

11.2.1 工具酶 265

11.2.2 基因克隆的载体 267

11.2.3 基因文库 274

11.3 聚合酶链式反应 278

11.3.1 PCR简介 278

11.3.2 简并引物 279

11.3.3 反向PCR 279

11.3.4 PCR产物的克隆 280

11.3.5 随机扩增多态性DNA 281

11.3.6 反转录PCR 282

11.3.7 差异显示PCR 282

11.3.8 快速cDNA末端扩增 283

11.3.9 定点突变 283

11.3.10 PCR介导产生融合基因 285

11.3.11 实时荧光定量PCR 285

第12章 分子生物学方法Ⅱ 288

12.1 DNA测序和基因组测序 288

12.1.1 DNA测序 288

12.1.2 基因组测序 293

12.2 基因表达分析 302

12.2.1 报告基因 302

12.2.2 上游序列的缺失分析 304

12.2.3 确定上游调控区中的蛋白质结合位点 305

12.2.4 转录起始位点的确定 306

12.2.5 转录组分析 307

12.3 蛋白质组学 311

12.3.1 蛋白质电泳 311

12.3.2 双向PAGE电泳 312

12.3.3 蛋白质Western印迹 312

12.3.4 蛋白质标签系统 313

12.3.5 噬菌体展示 315

12.3.6 酵母双杂交系统 316

12.3.7 免疫共沉淀 317

参考文献 319