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第1章 绪论 1

1.1 分子生物学的概念 1

1.2 分子生物学的研究内容 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 3

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 6

1.5 21世纪分子生物学发展的趋势 8

1.5.1 功能基因组学 8

1.5.2 蛋白质组学 9

1.5.3 生物信息学 10

第2章 核酸的结构与功能 12

2.1 细胞的遗传物质 12

2.1.1 DNA是主要的遗传物质 12

2.1.2 RNA也是遗传物质 14

2.2 核酸的化学组成与共价结构 14

2.2.1 核酸的化学组成 14

2.2.2 核酸的共价结构 16

2.3 DNA的二级结构（双螺旋模型） 17

2.3.1 双螺旋模型特征 17

2.3.2 维持DNA双螺旋的作用力 19

2.3.3 双螺旋结构的其他形式 20

2.4 DNA分子的高级结构 23

2.4.1 单链核酸形成的二级结构 23

2.4.2 反向重复序列与二级结构 23

2.4.3 三股螺旋的DNA 24

2.4.4 DNA的四链结构与端粒 25

2.4.5 DNA的超螺旋结构 27

2.4.6 DNA的精细结构 29

2.5 真核生物的染色体及其组装 31

2.5.1 染色体及其组装 31

2.5.2 DNA与蛋白质复合物的结构 33

2.6 RNA的高级结构 34

2.6.1 tRNA的高级结构 34

2.6.2 rRNA的高级结构 35

2.6.3 个别RNA的高级结构 36

2.7 核酸的变性、复性与分子杂交 37

2.7.1 核酸的变性 37

2.7.2 核酸的复性 40

2.7.3 核酸的分子杂交 43

2.8 研究核酸的常用方法 44

2.8.1 核酸的分离与提纯 44

2.8.2 核酸的超速离心 45

2.8.3 核酸的凝胶电泳 46

第3章 基因与基因组的结构 50

3.1 基因的概念 50

3.1.1 基因与DNA分子 51

3.1.2 基因与多肽链 52

3.2 基因的命名 52

3.3 真核生物的断裂基因 53

3.4 基因及基因组的大小与C值矛盾 55

3.5 重叠基因 58

3.5.1 原核生物的重叠基因 58

3.5.2 真核生物的重叠基因 59

3.6 基因组 60

3.6.1 原核生物的染色体基因组 60

3.6.2 真核生物基因组 60

3.7 真核生物DNA序列组织 63

3.8 基因家族 66

3.8.1 基因家族和基因簇 66

3.8.2 基因外的DNA重复序列 67

3.9 人类基因组研究进展 68

第4章 DNA的复制 70

4.1 DNA复制概述 70

4.1.1 DNA的半保留复制 71

4.1.2 DNA复制的酶体系 77

4.1.3 DNA的半不连续复制 83

4.1.4 DNA合成的高保真性 84

4.1.5 DNA复制的拓扑性质 85

4.2 细菌DNA复制的过程 87

4.3 真核生物DNA的复制 92

4.3.1 DNA聚合酶 92

4.3.2 真核生物染色体端粒的复制 93

4.4 DNA复制的调节控制 94

4.4.1 大肠杆菌染色体DNA的复制调控 95

4.4.2 ColEI质粒DNA的复制调控 95

4.4.3 R6K质粒DNA的复制调控 96

4.4.4 单链DNA噬菌体的复制调控 97

4.4.5 λ噬菌体DNA的复制调控 97

4.5 真核生物DNA复制的调控 98

4.5.1 复制的时间控制 98

4.5.2 病毒SV40 DNA的复制调控 98

4.5.3 腺病毒DNA的复制调控 99

4.5.4 酵母染色体DNA的复制调控 99

第5章 DNA的损伤、修复和基因突变 102

5.1 DNA损伤的概念 102

5.1.1 DNA分子的自发性损伤 102

5.1.2 物理因素引起的DNA损伤 103

5.1.3 化学因素引起的DNA损伤 104

5.2 DNA的修复 105

5.2.1 切除修复 105

5.2.2 错配修复 107

5.2.3 直接修复 108

5.2.4 重组修复 109

5.2.5 易错修复和SOS应急反应 110

5.3 基因突变 112

5.3.1 基因突变的类型 112

5.3.2 诱变剂的作用 113

5.3.3 诱变剂和致癌剂的检测 115

5.3.4 基因突变的主要后果 116

第6章 DNA的重组与转座 118

6.1 DNA的重组 118

6.1.1 同源重组 118

6.1.2 细菌的接合作用 121

6.1.3 细菌的遗传转化 122

6.1.4 与DNA重组有关的酶 123

6.1.5 特异位点重组 125

6.2 DNA的转座 130

6.2.1 转座子的概念 130

6.2.2 转座子的分类 131

6.2.3 转座过程发生的机制 134

6.2.4 转座子转座的特征 136

6.2.5 转座引起的遗传学效应 137

6.2.6 真核生物的转座因子 138

6.2.7 反转录转座子 140

第7章 RNA的转录与转录后加工 142

7.1 RNA转录的概述 142

7.2 细菌的RNA聚合酶及其转录 143

7.2.1 细菌的RNA聚合酶 143

7.2.2 细菌RNA的转录 144

7.3 真核生物的RNA聚合酶及其转录 146

7.3.1 真核生物的RNA聚合酶 146

7.3.2 真核生物RNA的转录 147

7.3.3 启动子和转录因子 148

7.3.4 转录的终止及其终止因子 155

7.4 转录的调节控制 158

7.4.1 原核生物转录的调控 158

7.4.2 真核生物转录的调控 158

7.5 RNA转录的抑制作用 160

7.5.1 嘌呤和嘧啶类似物 161

7.5.2 DNA模板功能的抑制物 162

7.5.3 RNA聚合酶的抑制物 163

7.6 RNA的转录后加工 164

7.6.1 原核生物RNA的转录后加工 164

7.6.2 真核生物中RNA前体的加工 167

7.6.3 RNA的剪接、编辑和再编码 171

7.6.4 RNA生物功能的多样性 185

7.7 RNA的降解 187

7.8 RNA的复制 188

7.8.1 病毒RNA复制的机制 188

7.8.2 病毒RNA复制的主要方式 190

7.9 RNA的反转录 191

7.9.1 反转录酶及其性质与功能 191

7.9.2 反转录的过程 192

7.9.3 反转录的生物学意义 194

7.9.4 反转座子 195

第8章 遗传密码 201

8.1 遗传密码的破译 201

8.2 遗传密码的基本特性 204

8.2.1 密码的基本单位 204

8.2.2 密码的简并性 205

8.2.3 密码的变偶性 205

8.2.4 遗传密码的通用性和变异性 206

8.2.5 遗传密码的防错系统 208

第9章 蛋白质的生物合成——翻译 209

9.1 蛋白质生物合成概述 209

9.2 蛋白质生物合成的分子基础 209

9.2.1 mRNA是蛋白质生物合成的模板 209

9.2.2 tRNA转运活化的氨基酸至mRNA模板 211

9.2.3 核糖体是蛋白质生物合成的部位 213

9.3 翻译的过程 216

9.3.1 氨酰-tRNA复合物的形成 217

9.3.2 翻译的起始 219

9.3.3 翻译的延伸 221

9.3.4 核糖体反应中GTP的作用 224

9.3.5 翻译的终止 224

9.3.6 翻译的跳跃现象 226

9.3.7 蛋白质合成的抑制剂 227

9.4 蛋白质合成的调节 227

9.5 蛋白质的运输及翻译后修饰 227

9.5.1 信号肽引导蛋白质到达靶部位 228

9.5.2 翻译完成后被运输的蛋白质 229

9.5.3 内质网内合成的蛋白质 230

9.5.4 翻译的同时也被运输的蛋白质 230

9.5.5 多肽链的糖基化修饰 230

第10章 原核生物的基因表达调控 232

10.1 原核生物基因表达调控概述 232

10.1.1 基因表达调控的意义 232

10.1.2 原核基因表达调控的特点与方式 233

10.1.3 原核基因表达调控的几个重要概念 233

10.2 操纵子学说 235

10.3 乳糖操纵子 236

10.3.1 乳糖操纵子的调节机制 236

10.3.2 小分子效应物的作用 238

10.3.3 降解物对基因活性的调节 239

10.3.4 阻遏蛋白的作用机制 239

10.4 色氨酸操纵子 242

10.4.1 色氨酸操纵子的阻遏系统 242

10.4.2 色氨酸操纵子的弱化系统 244

10.5 阿拉伯糖操纵子 248

10.5.1 阿拉伯糖操纵子概述 248

10.5.2 阿拉伯糖操纵子的正、负调节作用 249

10.6 组氨酸操纵子 249

10.7 正调控系统和负调控系统 251

10.7.1 正调控系统 251

10.7.2 负调控系统 253

第11章 真核生物的基因表达调控 256

11.1 真核基因表达调控的特点 256

11.2 DNA染色体水平的调控 257

11.2.1 染色质的结构 258

11.2.2 组蛋白的修饰 259

11.2.3 DNA甲基化与转录抑制 260

11.2.4 核基质与基因活化 261

11.3 真核基因转录水平的调节控制 261

11.3.1 真核与原核生物转录调控的区别 261

11.3.2 真核生物转录调控的顺式作用元件 263

11.3.3 基因的基础转录及其调节 266

11.3.4 反式作用因子的结构与功能 268

11.3.5 转录因子的活性调节 273

11.3.6 RNA结合蛋白的结构与功能 276

11.4 翻译水平的调节因素及其调节 278

11.4.1 5′UTR结构与翻译起始的调节 278

11.4.2 蛋白质磷酸化对翻译效率的影响 279

11.4.3 3′UTR结构与mRNA稳定性调控 280

11.4.4 mRNA的细胞质定位 282

11.4.5 蛋白质的修饰、折叠与分选 282

第12章 病毒的分子生物学 284

12.1 病毒分子生物学研究的内容 284

12.1.1 病毒基因组的结构 284

12.1.2 病毒基因组的复制和表达调控 284

12.1.3 病毒对宿主细胞的影响 285

12.1.4 病毒与肿瘤发生 286

12.1.5 病毒的基因工程疫苗与病毒载体 286

12.2 DNA病毒的分子生物学 287

12.2.1 腺病毒的发现 287

12.2.2 腺病毒的毒粒结构 287

12.2.3 腺病毒的基因组结构 288

12.2.4 腺病毒的复制 288

12.2.5 腺病毒的基因转录 289

12.2.6 腺病毒与肿瘤 289

12.2.7 腺病毒作为基因治疗的载体 290

12.3 RNA病毒的分子生物学 290

12.3.1 HCV的发现 290

12.3.2 HCV基因组的结构与功能 291

12.3.3 HCV基因组的复制 293

12.4 反转录病毒的分子生物学 293

12.4.1 艾滋病与HIV 293

12.4.2 病毒的结构与生活周期 293

12.4.3 病毒基因组的结构与功能 293

12.4.4 HIV基因转录的调节 296

12.4.5 病毒基因转录后的调控 298

12.4.6 病毒基因的翻译和翻译后调节 299

12.5 亚病毒的分子生物学 299

12.5.1 类病毒 299

12.5.2 卫星RNA和卫星病毒 300

12.5.3 朊病毒 301

第13章 分子生物学研究技术简介 303

13.1 DNA分子克隆的基本原理 303

13.2 用于基因克隆的工具酶 304

13.2.1 DNA限制性内切核酸酶 304

13.2.2 核酸的限制酶切图谱与物理图谱 308

13.2.3 DNA连接酶 309

13.2.4 核酸的聚合酶 310

13.2.5 其他工具酶 310

13.3 分子克隆的载体与宿主系统 311

13.3.1 质粒载体 311

13.3.2 λ噬菌体 313

13.3.3 柯斯质粒 314

13.3.4 M13 315

13.4 DNA的克隆 316

13.4.1 目的DNA片段的获取 316

13.4.2 将目的片段连接到载体上 317

13.4.3 重组DNA引导进入受体细胞 318

13.5 目的基因的获得 321

13.5.1 基因组文库的构建 321

13.5.2 cDNA文库的构建 324

13.6 克隆基因的分离与鉴定 326

13.6.1 以载体特征直接选择 326

13.6.2 细菌菌落或噬菌斑的原位杂交 327

13.6.3 差别杂交或扣除杂交法分离克隆基因 328

13.6.4 从表达文库中分离克隆基因 329

13.6.5 克隆基因的鉴定 329

13.7 聚合酶链式反应 330

13.7.1 PCR反应的基本原理 330

13.7.2 PCR反应的基本步骤 330

13.7.3 PCR技术的发展与应用 331

13.8 DNA的化学合成 333

13.9 基因定位诱变 334

13.9.1 酶切诱变 334

13.9.2 寡核苷酸指导的诱变 334

13.9.3 PCR诱变 336

13.10 核酸的序列测定 336

13.10.1 DNA双脱氧法（酶法）测序 336

13.10.2 DNA的化学法测序 336

13.11 RNA的测序 337

参考文献 340