绪论 1
一、分子生物学的基本含义 1
二、分子生物学的主要研究内容 1
三、分子生物学简史 4
四、分子生物学的研究现状与展望 9
五、分子生物学与农业科学的关系 11
第一章 生物大分子及其相互作用 14
第一节 生物活性物质的本质 14
一、生物活性物质的属性 15
二、生物活性分子的化学本质 15
三、生物大分子的高聚物特性 17
第二节 生物分子内相互作用的化学力 18
一、生物分子相互作用的化学力 18
二、生物分子内部的共价键 20
三、氢键 21
四、离子键 22
五、二硫键 23
六、短程力 23
七、疏水作用 24
八、配位键 25
第三节 生物分子的自组装 26
一、生物分子的共价结构 26
二、生物分子的自组装 26
三、生物分子的构型与构象 31
四、膜的组装 34
五、复杂聚集物的自我装配 36
第四节 生物分子的相互作用 37
一、核酸与蛋白质的相互作用 37
二、蛋白质与蛋白质的相互作用 41
三、糖与蛋白质的相互作用 43
四、脂与蛋白质的相互作用 47
本章小结 49
复习思考题 50
第二章 DNA与染色体的结构 51
第一节 DNA结构的多态性与动态性 51
一、DNA一级结构 51
二、DNA二级结构 54
三、DNA二级结构的多态性 55
四、DNA结构的动态性 60
五、DNA结构的呼吸作用 61
第二节 DNA的精细结构 62
第三节 DNA的超螺旋结构和拓扑异构酶 64
一、DNA的超螺旋结构 64
二、拓扑异构酶 65
第四节 DNA的变性、复性与分子杂交 67
一、DNA的变性 67
二、DNA的复性 70
三、核酸的分子杂交 71
第五节 DNA序列的异质性与主要序列类型 73
一、高度重复序列 74
二、中度重复序列 75
三、低度重复序列及单拷贝DNA 77
四、反向重复序列 77
第六节 DNA序列分析及其进展 78
一、Sanger法 78
二、Maxam-Gilbert化学修饰法简介 82
三、DNA序列分析的自动化 83
四、DNA杂交测序 84
第七节 DNA与识别专一性碱基顺序蛋白的相互作用 84
一、DNA顺式作用元件与反式作用因子的概念 84
二、识别DNA顺式作用元件的反式作用因子结构域类型 87
本章小结 89
复习思考题 90
第三章 基因与基因组结构 91
第一节 基因的概念 91
一、基因概念的发展 91
二、基因的命名法 96
第二节 原核生物基因组 97
一、原核生物基因组的特点 98
二、细菌基因组 98
三、噬菌体基因组 99
第三节 真核生物基因组 103
一、真核生物基因组与原核生物基因组的差异 103
二、真核生物基因组的C值悖理 103
三、DNA复性动力学的应用与真核生物DNA序列的类型 104
四、串联重复序列 107
五、基因家族和基因簇 109
六、假基因 111
七、断裂基因 112
八、真核生物基因组的包装 117
第四节 人类基因组计划简介 119
一、人类基因组计划的提出 119
二、人类基因组计划的目标 120
三、人类基因组计划实施的策略 121
四、人类基因组计划的后续工作 128
本章小结 130
复习思考题 130
第四章 DNA重组 132
第一节 同源重组 133
一、同源重组的分子机制 133
二、联会与同源重组及DNA的双链断裂模式 139
三、异源双链与基因转换 141
四、细菌DNA的重组 143
五、重组修复 147
第二节 位点专一性重组 149
一、λ噬菌体的整合与切除 149
二、λ噬菌体整合的分子机制 150
三、位点专一性重组调节基因表达 152
第三节 转座重组 154
一、转座子的类型和结构特征 155
二、转座子的转座机制和转座模式 158
三、转座子转座作用的调控 160
四、转座子的特征和遗传学效应 161
五、真核生物的转座子 163
六、转座子的应用 174
本章小结 175
复习思考题 176
第五章 DNA复制 178
第一节 DNA复制概况 178
一、DNA复制的半保留性 178
二、DNA的半不连续复制 180
三、复制起点的结构特征 180
四、RNA引物 181
五、复制的高度忠实性 181
第二节 参与DNA复制的酶、相关蛋白及酶学机制 181
一、DNA聚合酶与脱氧核糖核苷酸的聚合 182
二、DNA旋转酶与DNA超螺旋的松弛 185
三、DNA解旋酶和单链结合蛋白 187
四、引发酶与引物RNA的合成 188
五、DNA连接酶 190
第三节 DNA复制的几种主要方式 192
一、复制叉式复制 192
二、滚环式复制 194
三、线粒体DNA的D-噜噗复制 196
第四节 真核生物DNA复制 199
一、真核生物DNA复制的特点 199
二、真核生物DNA聚合酶 200
三、SV40的DNA复制 201
四、真核生物复制过程中的核小体结构 203
五、真核生物polγ和线粒体DNA复制 204
第五节 端粒及其复制 205
第六节 DNA复制的忠实性及复制调控 208
一、DNA复制的忠实性 208
二、DNA复制的调控 213
本章小结 218
复习思考题 220
第六章 基因突变与DNA的损伤及修复 221
第一节 DNA的损伤 221
一、DNA的自发性损伤 222
二、物理因素导致的DNA损伤 224
三、化学因素导致的DNA损伤 226
第二节 DNA损伤的修复 228
一、直接修复 229
二、切除修复 231
三、错配修复 234
四、复制后修复 236
五、SOS修复 237
第三节 基因突变与生物进化 238
一、基因突变的类型 239
二、突变的意义 241
本章小结 243
复习思考题 244
第七章 RNA的生物合成 245
第一节 转录概述 245
第二节 转录反应的模板 246
一、模板的必要性 246
二、RNA聚合酶对模板的选择 247
三、模板中信息连续性 248
第三节 转录酶和转录因子 248
一、大肠杆菌RNA聚合酶的结构 248
二、RNA聚合酶的基因 252
三、真核生物的RNA聚合酶 252
第四节 启动子与终止子 253
一、启动子 253
二、终止子 256
第五节 RNA的酶促合成 257
一、RNA合成的起始 257
二、RNA合成链的延伸 258
三、RNA合成的终止 260
第六节 原核生物RNA的转录后加工 262
一、原核生物rRNA前体的加工 262
二、原核生物tRNA前体的加工 264
三、原核生物mRNA前体的加工 265
第七节 真核生物RNA的合成 266
一、RNA聚合酶Ⅱ需要许多其他蛋白质因子 266
二、RNA聚合酶和转录因子在启动子上的组装 268
三、RNA合成的起始 268
四、RNA合成的延长、终止和释放 269
五、RNA聚合酶Ⅱ活性的调节 269
六、DNA指导的RNA聚合酶能被选择性地抑制 269
第八节 真核生物RNA的转录加工 270
一、mRNA的转录后加工 270
二、rRNA的转录后加工 271
三、tRNA的转录后加工 272
四、RNA的拼接、编辑和再编码 273
第九节 RNA的生物学功能 278
本章小结 280
复习思考题 281
第八章 蛋白质的生物合成 283
第一节 遗传密码 283
一、遗传密码的解读 284
二、遗传密码子的特性 286
三、密码子与反密码子的相互识别 289
四、密码子的变异与使用 290
第二节 tRNA 292
一、tRNA的形态特征 292
二、tRNA的高级结构 293
三、tRNA的专一性 294
四、校正tRNA 295
五、起始tRNA 296
六、转移-信使RNA 297
第三节 rRNA和核糖体 302
一、核糖体的组成 302
二、核糖体的结构形态 303
三、核糖体的自我组装 308
四、核糖体与tRNA的相互作用 309
第四节 蛋白质生物合成的机制 309
一、与蛋白质合成相关的重要蛋白质因子 310
二、氨基酸的活化与转运 312
三、原核生物蛋白质生物合成机制 314
四、真核生物蛋白质生物合成机制 319
第五节 基因表达在翻译水平的调控 320
一、翻译调控 320
二、翻译起始调节与5′-UTR结构相关 321
三、蛋白质生物合成中所需蛋白质因子的磷酸化对翻译效率的影响 321
四、3′-UTR结构对mRNA稳定性的调控 323
五、mRNA的细胞质定位 325
六、蛋白质修饰、折叠及分选中的调控 325
第六节 新生肽的跨膜运输 325
一、胞内新生肽的易位与分泌 326
二、细胞内蛋白质跨膜运输机制 327
三、新生蛋白质的定向跨膜运输 329
四、分子伴侣 330
第七节 蛋白质生物合成与蛋白质组学 332
一、蛋白质组学产生的科学背景 332
二、蛋白质组学研究的内容 332
三、蛋白质组学的研究进展 334
本章小结 335
复习思考题 336
第九章 原核生物基因表达调控 338
第一节 原核生物基因表达调控概述 338
一、基因表达调控的意义 338
二、原核生物基因表达调控的特点与方式 339
三、原核生物基因表达调控的几个重要概念 339
第二节 乳糖操纵子 342
一、乳糖操纵子的调节机制 342
二、小分子效应物的作用 344
三、降解物对基因活性的调节 345
四、阻遏蛋白作用机制 346
第三节 色氨酸操纵子 350
一、色氨酸操纵子的阻遏系统 351
二、色氨酸操纵子的弱化系统 353
第四节 阿拉伯糖操纵子 357
第五节 组氨酸操纵子 360
第六节 正调控和负调控 361
一、正调控系统 361
二、负调控系统 363
本章小结 364
复习思考题 365
第十章 真核生物基因表达调控 366
第一节 真核生物基因表达调控概述 366
一、真核生物基因组的特点 366
二、真核生物基因表达调控概述 369
第二节 真核生物基因转录水平调控 374
一、真核生物基因的基础转录调控 374
二、真核生物基因转录水平的顺式调控 376
三、真核生物基因转录水平的反式调控 380
第三节 mRNA前体的可变剪接 392
一、mRNA前体可变剪接的概念 393
二、真核生物基因的内含子 394
三、mRNA前体可变剪接的类型 395
四、mRNA前体可变剪接的生物学意义 396
第四节 RNA编辑 396
一、RNA编辑的类型和机理 396
二、RNA编辑的功能 399
本章小结 400
复习思考题 400
第十一章 分子生物学技术及其在农业中的应用简介 401
第一节 聚合酶链式反应技术及其在农业中的应用 401
一、基本原理 401
二、PCR技术在农业中的应用 403
第二节 分子标记技术及其在农业中的应用 404
一、各类标记的基本原理 404
二、分子标记技术在农业中的应用 407
第三节 mRNA差异显示技术 409
一、mRNA差异显示技术的原理 410
二、mRNA差异显示技术的发展 411
第四节 反义RNA技术及其在农业中的应用 416
一、反义RNA的概念和调控方式 416
二、反义RNA在农业中的应用 417
第五节 基因敲除及其在农业中的应用 418
一、基因敲除的概念和原理 418
二、基因敲除技术在农业上的应用 419
第六节 DNA芯片技术 420
一、DNA芯片技术 420
二、DNA芯片的制作 421
三、DNA芯片技术在农业中的应用 422
本章小结 423
复习思考题 424
附录 分子生物学常用词英汉对照 425
主要参考文献 435