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目录 1

第一章　绪论 1

一、分子生物学发展简述 1

二、分子生物学的主要内容 4

三、如何学好分子生物学 6

第二章　生物大分子的基本结构和性质 7

第一节　生物大分子概述 7

一、生物大分子的化学结构 7

二、决定蛋白质和核酸三维结构的非共价相互作用 9

三、研究生物大分子的基本方法 11

四、生物大分子的分子质量测定 12

第二节　DNA的结构和性质 12

一、DNA的基本结构 12

二、DNA的基本性质 23

第三节　RNA 26

第四节　蛋白质 35

一、蛋白质的结合位点和多亚基蛋白质 35

二、蛋白质活性的调节 38

三、蛋白质重要的结构域 47

四、生物大分子相互作用和复杂聚集物的结构 60

第三章　遗传物质 72

第一节　遗传物质的证明 72

一、转化实验 72

二、化学实验 74

三、Blendor实验 74

一、遗传信息由DNA储存和传递 76

第二节　遗传物质的性质 76

二、遗传信息从亲代传递到子代 77

三、携带遗传信息的DNA的化学稳定性 77

四、遗传物质的变异性（突变） 79

第三节　遗传物质——RNA 80

第四节　可转移的遗传因子 80

一、质粒 81

二、转座因子 91

三、病毒及其与质粒、转座因子之间的关系 101

第五节　基因和基因组 103

第四章　DNA复制 105

第一节　DNA的复制起始区 105

第二节　DNA复制的相关蛋白质 107

一、DNA聚合酶 107

二、DNA连接酶 114

三、与解链有关的酶和蛋白质 115

第三节　DNA复制的起始、延伸和终止 119

一、复制子 119

二、半保留复制和半不连续复制 121

三、不同的复制引发机制 126

四、复制的延伸和终止 135

第四节　DNA复制的调控 136

第五章　DNA损伤修复和基因突变 139

第一节　避免差错的DNA损伤修复 140

一、光复活作用和切除修复 140

二、重组修复 143

四、校读作用 144

三、N-糖苷酶和DNA损伤修复 144

五、交联的修复 146

第二节　避免差错的DNA损伤修复和基因突变 147

第三节　应急修复反应 148

一、recA和lexA基因 149

二、SOS反应过程 149

三、SOS反应和细胞分裂 151

四、SOS反应和DNA复制 151

五、SOS网络中的基因和诱发突变 151

八、DNA聚合酶和基因突变 152

六、二聚体和诱发突变 152

七、无嘌呤位点和基因突变 152

第四节　诱变剂、诱变、基因突变和突变体 153

一、突变的类型和它们的标志 153

二、突变株的筛选 154

三、诱变 155

四、Oligo诱导的定点突变 161

第五节　基因突变的校正 163

一、无义突变的校正 163

三、移码突变的校正 164

二、错义突变的校正 164

第六章　DNA重组 165

第一节　同源重组的机制 165

一、断裂重接和异源双链 165

二、支链迁移 166

三、碱基对的错配及消除 167

四、DNA分子的配对 168

一、细菌中的转化 170

第二节　细菌转化中的重组 170

二、酵母中的转化 171

第三节　同源双链DNA分子之间的交换 173

一、噬菌体的整合 173

二、细菌接合转移中的重组 174

三、转导中的重组 174

四、减数分裂重组 176

第四节　同源重组模型 178

一、Holliday模型 179

二、不对称链转移模型 180

三、8字形分子的解离 182

第五节　RecA和RecBCD蛋白在重组中的作用 183

一、RecA蛋白 183

二、RecBCD酶 185

三、参与同源重组的其他蛋白质 186

第七章　转录 192

第一节　RNA的酶促合成 192

一、RNA酶促合成的基本特征 192

二、大肠杆菌RNA聚合酶 193

三、RNA聚合酶在DNA上的识别结合位点 194

四、转录的起始 198

五、RNA链的延伸 199

六、RNA链合成的终止和新合成RNA链的释放 201

第二节　RNA分子的种类及转录后加工 204

一、mRNA的结构 204

二、mRNA的寿命 204

三、稳定的RNA——核糖体RNA和转运RNA 205

四、tRNA分子的加工 205

五、大肠杆菌中rRNA的加工 209

第三节　真核生物中RNA的转录和加工 210

一、真核生物中RNA的转录 210

二、真核mRNA分子5′端和3′端的结构 219

三、真核生物mRNA的加工 221

四、核酶 234

第八章　翻译 236

第一节　遗传密码的破译 236

二、Nirenberg的实验 237

一、Crick的探索 237

三、Khorana的实验 238

第二节　摇摆假设 243

第三节　蛋白质生物合成的机制 243

一、与蛋白质生物合成有关的生物大分子 243

二、蛋白质生物合成的机制 252

第九章　原核基因表达调控 257

第一节　乳糖代谢系统和操纵子模型 257

一、酶的诱导 258

三、调节基因 260

二、结构基因和调节基因的突变 260

四、Jacob-Monod的负控制模型及实验依据 262

五、I基因产物及功能 263

六、操纵区和启动区 264

七、正控制系统 265

八、P-O区的结构 266

第二节　半乳糖操纵子 267

一、cAMP-CAP对两个gal启动子的不同作用 268

二、双启动子的生理功能 269

三、双操纵区 270

第三节　色氨酸操纵子 271

一、色氨酸操纵子的阻遏-操纵系统 271

二、弱化子和前导区 272

三、mRNA的前导区全序列分析 273

四、弱化的机制 274

五、色氨酸操纵子弱化机制的实验依据 275

第四节　λ噬菌体基因表达的调节 278

一、λ噬菌体简介 278

二、λ噬菌体基因组 279

三、λ噬菌体感染宿主后的转录次序 280

四、λ噬菌体的调控区 281

五、溶源化的遗传控制及λ阻遏物的发现 282

六、λ噬菌体的操纵区和启动子结构 283

七、CI蛋白和Cro蛋白 284

第五节　DNA重排对基因表达的调节 288

第六节　西格马因子对基因表达的调控 289

第七节　转录后的调控 293

一、翻译水平上的调控 293

二、翻译后调控 298

第十章　真核生物基因组及其基因表达调控 300

第一节　真核生物基因组 300

一、重复序列 300

二、基因家族 302

三、反转病毒和癌基因 304

四、真核细胞中的转座因子 307

五、真核细胞中的线粒体基因组和叶绿体基因组 308

第二节　真核基因的结构 308

一、rRNA基因 309

二、tRNA基因 313

三、为蛋白质编码的基因 313

四、内部间隔区和隔裂基因 314

第三节　真核基因表达的调控 319

一、真核基因表达控制的特点和复杂性 319

二、真核基因转录起始的控制机制 320

三、几种真核基因转录调控模型 329

四、DNA修饰和染色质结构控制基因转录 332

五、转录后的控制 341

六、真核蛋白质合成的控制 343

第十一章　细胞信号调控 350

第一节　细胞信号的一般概念 350

一、信号分子和信号受体 350

二、细胞对信号的反应 351

三、三类已知的细胞表面受体 352

第二节　通过G-蛋白关联受体进行的信号调控 353

一、G-蛋白关联受体结构——七次跨膜 353

三、G-蛋白关联受体作用的两条主要途径 354

二、三聚体G-蛋白 354

第三节　通过酶关联细胞表面受体进行的信号调控 356

一、受体酪氨酸激酶是大多数生长因子的受体 357

二、形成二聚体是酶关联受体被信号激活的普遍机制 357

三、受体酪氨酸激酶上的磷酸化的酪氨酸被具有SH2结构的蛋白质识别和结合 357

第四节　小分子信号调控 358

一、NO和CO能直接与细胞内的酶结合 358

二、维生素D和甾类激素等直接和基因转录的调控蛋白结合 359

二、细胞对信号的适应性 360

第五节　细胞对信号的反应 360

一、细胞信号逻辑：信号网络 360

第十二章　癌分子生物学 362

第一节　癌发生的分子基础——DNA序列改变 362

第二节　癌的发生和发展包括多种因素的协同作用 363

第三节　原癌基因和癌基因 364

第四节　原癌基因的激活 365

一、ras原癌基因可被基因变异所激活 365

二、插入、转位和基因放大可激活原癌基因 366

第五节　肿瘤抑制蛋白 369

第一节　果蝇胚轴的形成 371

一、果蝇胚胎前后轴决定的基因调控 371

第十三章　发育与分化调控 371

二、果蝇胚胎背腹轴建立的基因调控 373

三、参与果蝇胚胎体节形成控制的基因 373

第二节　果蝇体细胞的性别分化 377

一、sxl基因——果蝇性别决定的枢纽 378

二、sxl功能的维持 379

第三节　光滑爪蟾胚中组织和轴的发育 380

三、性别分化调控途径中的靶基因 380

第四节　哺乳类体轴建立的基因调控 383

一、参与背腹轴和前后轴形成的基因 384

二、左右轴形成的基因调控 385

第五节　拟南芥花的发育调控 386

第六节　造血系统发育的分子机制 388

一、细胞谱系选择的分子基础 388

二、B淋巴细胞发育的分子机制 391

一、凋亡的概念 397

第一节　细胞凋亡的概念及意义 397

第十四章　细胞凋亡 397

二、细胞凋亡的意义 399

第二节　细胞凋亡的诱导因素、受体、相关基因 402

一、细胞凋亡的诱导因素 402

二、与细胞凋亡相关的受体 403

三、细胞凋亡相关基因 405

第三节　病毒感染与细胞凋亡 407

一、病毒基因与细胞凋亡 407

二、病毒对细胞凋亡的抑制机制及生物学意义 407

第四节　细胞凋亡信号传导途径及调控 408

一、线粒体介导的细胞凋亡信号传导途径 408

二、死亡受体介导的细胞凋亡信号传导途径 410

三、内质网介导的细胞凋亡信号传导途径 412

四、细胞凋亡信号传导途径的相互交叉 412

五、CTL诱导靶细胞的凋亡 413

第十五章　重组DNA技术及其应用 415

一、载体 416

第一节　载体和工具酶 416

二、工具酶 424

第二节　目的基因制备 428

一、直接分离法 428

二、构建基因组文库或cDNA基因文库分离法 429

第三节　目的基因与载体的体外重组 430

一、目的基因与载体的剪切 430

四、目的基因的化学合成法 430

三、PCR法分离目的基因 430

二、目的基因和载体的体外连接 433

第四节　重组子导入细胞技术 435

一、重组DNA分子转化原核生物细胞（大肠杆菌） 435

二、重组DNA分子导入哺乳动物细胞 436

三、重组λ噬菌体DNA分子转导大肠杆菌 437

四、重组DNA分子导入植物细胞 437

第五节　重组子的筛选与鉴定 438

一、根据重组载体的选择性标记进行筛选 438

三、限制性内切核酸酶酶切分析法 440

四、核酸杂交法 440

二、PCR法 440

五、免疫学方法 441

六、核苷酸序列测定 441

七、植物转化细胞和哺乳动物转化细胞的筛选鉴定 441

第六节　克隆基因的表达 441

一、目的基因在原核生物表达系统中的表达（大肠杆菌表达系统） 442

二、目的基因在真核生物表达系统中的表达 444

第七节　重组DNA技术应用 445

一、重组DNA技术在医学上的应用 446

二、重组DNA技术在农业上的应用 449

三、基因工程在环境保护中的应用 452

第十六章　现代分子生物学的重要研究方法和技术 454

第一节　定量PCR 454

一、常用的实时定量PCR方法 454

第二节　核酸分子的杂交 460

一、核酸分子杂交的原理 461

二、固相支持物的选择 461

三、印迹技术 462

一、基因沉默 463

第三节　基因沉默与基因剔除 463

二、基因剔除 466

第四节　基因表达差异分析 467

一、传统研究基因表达差异的方法 468

二、差异展示 468

三、代表差异分析 469

四、基因表达系列分析 469

五、生物芯片技术 470

第五节　DNA启动子的活性研究 471

二、CAT实验方法 472

一、CAT实验原理 472

第六节　DNA与蛋白质相互作用研究方法 474

一、凝胶阻滞分析——Gel-shift试验 474

二、DNase I足迹法 475

三、甲基化干扰足迹法 476

第七节　蛋白质与蛋白质的相互作用 476

一、双杂交系统 477

二、噬菌体展示技术 477

三、免疫共沉淀技术 479