0.1 分子生物学的基本概念与发展历程 1
0.1.1 分子生物学的基本概念 1
绪论 1
0.1.2 分子生物学形成的科学背景 3
0.1.3 分子生物学发展过程中的重大事件 4
0.2 分子生物学的研究范围与主要内容 6
0.2.1 分子生物学的研究范围 6
0.2.2 分子生物学研究的对象与主要内容 8
0.3.1 分子生物学的进展 10
0.3 分子生物学的进展与发展趋势 10
0.3.2 分子生物学的研究热点 13
0.3.3 分子生物学的发展趋势 15
0.4 分子生物学与其他学科的交叉与应用成果 17
0.4.1 分子生物学与其他学科的交叉 17
0.4.2 分子生物学理论与技术应用成果 19
0.5 分子生物学的学习方法与探索 21
0.5.1 分子生物学的学习方法 21
0.5.2 勇于探索生命奥秘 22
思考题 23
第1章 遗传物质基础——核酸 24
1.1 发现与证明遗传物质的实验基础 24
1.1.1 肺炎双球菌转化实验 25
1.1.2 T2噬菌体感染实验 27
1.1.3 烟草花叶病毒重建实验 28
1.2 核酸的遗传载体与信息传递功能 29
1.2.1 DNA（或RNA）是遗传信息的载体 29
1.2.2 RNA是遗传信息的传递者 30
1.3.1 DNA的一级结构 31
1.3 DNA的一级结构和物理结构的不均一性 31
1.3.2 DNA物理结构的不均一性 33
1.3.3 DNA一级结构的测定 34
1.4 DNA的二级结构及其特性 35
1.4.1 DNA的二级结构及其呼吸作用 35
1.4.2 DNA二级结构的多型性 40
1.4.3 DNA变性和复性 43
1.5 DNA的超螺旋结构和多链结构 45
1.5.1 DNA的超螺旋结构与拓扑异构现象 45
1.5.2 DNA的多链结构 48
思考题 51
第2章 有机体、染色体与基因 52
2.1 有机体及生命进化系统理论 52
2.1.1 原核生物与真核生物 52
2.1.2 生命进化系统理论 54
2.2 染色体 55
2.2.1 染色质与核小体 56
2.2.2 染色体的着丝粒与端粒 61
2.3 基因、基因组与基因组学 65
2.3.1 基因与顺反子 65
2.3.2 基因组与C值 67
2.3.3 基因组学与HGP 69
2.4 原核生物染色体及基因组特点 71
2.4.1 大肠杆菌染色体 71
2.4.2 噬菌体 74
2.4.3 原核生物基因组结构特点 76
2.5 真核生物染色体及其基因组特点 77
2.5.1 真核生物基因组的包装 77
2.5.2 真核生物基因组的大小与C值矛盾 79
2.5.3 酵母与线虫的基因组结构 81
2.5.4 真核生物基因组的复杂性 85
2.5.5 人类基因组的结构和组成 98
思考题 102
第3章 DNA的复制 104
3.1 DNA的半保留复制 104
3.1.1 DNA半保留复制的实验依据 105
3.1.2 DNA的复制原点、方向与方式 106
3.2 DNA复制体系的复杂性 109
3.2.1 DNA复制的酶学 109
3.2.2 DNA复制的半不连续性 117
3.2.3 大肠杆菌DNA复制体系 119
3.3 DNA复制的起始 121
3.3.1 前导链合成的起始 121
3.3.2 后随链前体片段的起始 124
3.3.3 前导链和后随链的协同合成 125
3.4 DNA复制的终止 126
3.4.1 环形DNA复制的终止 126
3.4.2 线性DNA复制的终止 126
3.5 真核生物DNA的复制 128
3.5.1 真核生物DNA复制的特点 129
3.5.2 真核生物DNA复制模型——SV40复制过程 131
3.5.3 真核生物染色体末端的复制与端粒酶 132
3.6 DNA复制的调控 133
3.6.1 DNA复制与细胞周期的关系 133
3.6.2 DNA复制的调控 135
思考题 136
第4章 DNA的损伤、修复与突变 137
4.1 DNA的损伤 137
4.1.1 自发性损伤 138
4.1.2 物理因素引起的DNA损伤 140
4.1.3 化学因素引起的DNA损伤 141
4.2 DNA损伤的修复 142
4.2.1 错配修复 142
4.2.2 直接修复 143
4.2.3 切除修复 144
4.2.4 重组修复 146
4.2.5 应急反应和易错修复 146
4.3 DNA的突变 148
4.3.1 DNA突变的概念 148
4.3.2 DNA突变的类型 149
4.3.3 突变生成的分子机制 150
4.3.4 DNA突变热点 152
4.4 DNA突变的回复 153
4.4.1 DNA突变回复的鉴定与分类 153
4.4.2 基因内抑制突变 153
4.4.3 基因间抑制突变 154
4.5 离体定向诱变 158
4.5.1 寡核苷酸介导的基因突变 158
4.5.2 盒式突变法 159
4.5.3 利用PCR进行DNA序列的突变 159
思考题 160
第5章 转录 161
5.1 RNA生物合成的相关概念 162
5.1.1 转录单位 162
5.1.2 有义链与反义链 163
5.1.3 正链和负链 163
5.2 RNA生物合成的酶学体系 163
5.2.1 原核生物的RNA聚合酶 164
5.2.2 真核生物的RNA聚合酶 168
5.3 启动子 170
5.3.1 原核生物的启动子 171
5.3.2 真核生物的启动子 172
5.3.3 RNA聚合酶与启动子的结合 178
5.3.4 启动子功能的研究方法 180
5.4 终止子 182
5.4.1 原核生物的终止子 182
5.4.2 真核生物的终止子 183
5.5 转录的机制 184
5.5.1 转录的起始 184
5.5.2 转录的延伸 192
5.5.3 转录的终止 194
5.5.4 抗终止作用 195
5.6 转录产物的后加工 197
5.6.1 原核生物转录产物的后加工 197
5.6.2 真核生物的转录后加工 199
5.6.3 RNA的剪接 203
5.6.4 酵母tRNA的剪接 207
5.6.5 反式剪接 208
5.7 逆转录 209
5.7.1 逆转录病毒与逆转录的发现 209
思考题 210
5.7.4 逆转录现象的意义 210
5.7.2 逆转录酶的生物活性 210
5.7.3 逆转录的过程 210
第6章 翻译 211
6.1 mRNA与遗传密码 212
6.1.1 核基因密码子及其特性 212
6.1.2 线粒体密码子及其特性 217
6.1.3 mRNA结构与蛋白质合成的关系 218
6.2 tRNA 220
6.2.1 tRNA的结构 220
6.2.3 副密码子 222
6.2.2 反密码子 222
6.2.4 tRNA的丰富度与密码子的使用频率 224
6.3 rRNA与核糖体 226
6.3.1 核糖体的结构 226
6.3.2 核糖体的功能部位 227
6.3.3 核糖体的装配 229
6.3.4 核糖体突变 230
6.4.2 肽链合成的起始 231
6.4.1 氨基酸的活化 231
6.4 肽链合成 231
6.4.3 肽链合成的延伸 236
6.4.4 肽链合成的终止与释放 238
6.4.5 多核糖体与蛋白质生物合成的抑制剂 238
6.5 蛋白质的运输与定位 241
6.5.1 翻译后转运 242
6.5.2 翻译转运同步机制 245
6.5.3 蛋白质的降解 247
6.6.1 翻译后处理过程 248
6.6 翻译后处理 248
6.6.2 翻译后处理的生物学意义 252
思考题 253
第7章 细胞的信号传递 254
7.1 信号转导的相关概念 255
7.1.1 信号与信号转导 255
7.1.2 细胞的信号分子 255
7.1.3 受体与受体类型 258
7.2 G蛋白与跨膜信号传递 262
7.2.1 G蛋白的结构特点与作用原理 263
7.2.2 G蛋白介导的信号传递系统 265
7.2.3 G蛋白激活和抑制腺苷酸环化酶 268
7.2.4 G蛋白对磷脂酰肌醇代谢的影响 269
7.3 酪氨酸蛋白激酶及其相关受体 271
7.3.1 酪氨酸蛋白激酶 271
7.3.2 受体酪氨酸蛋白激酶的活性与调节 273
7.3.3 受体酪氨酸蛋白激酶与信号跨膜传递 274
7.4 甾醇类激素受体与信号转导 277
7.4.1 甾醇类激素受体超家族 277
7.4.2 甾醇类激素受体超家族的结构域及活化 279
7.4.3 甾醇类激素受体的作用机制 280
7.5 第二信使转导系统 283
7.5.1 cAMP与腺苷酸环化酶 284
7.5.2 cAMP的信号转导途径 285
7.5.3 cAMP的生物学功能 288
7.6 磷脂酰肌醇系统 290
7.6.1 磷脂酰肌醇循环与信号分子的产生 290
7.6.2 DG/PKC信号传递途径 293
7.6.3 IP3/Ca2＋信号传递途径 294
7.7 Ca2＋信使系统 295
7.7.1 细胞内Ca2＋转移 296
7.7.2 Ca2＋信号传递途径 299
思考题 305
第8章 原核生物基因表达调控 307
8.1 原核生物基因表达调控概述 307
8.1.1 原核生物基因表达调控的相关概念 308
8.1.2 原核生物基因表达调控的特点 309
8.2 转录水平调控 310
8.2.1 细菌对营养的适应 310
8.2.2 操纵子调节 311
8.2.3 严谨调节 321
8.2.4 衰减子调节 322
8.2.5 基因重排的调节 325
8.3 转录后调控 326
8.3.1 RNA干扰的影响 326
8.3.2 RNA编辑的影响 327
8.4 翻译水平调控 327
8.4.1 蛋白质合成的自体调控 327
8.4.2 mRNA的寿命对翻译的调节 329
8.4.3 mRNA的二级结构对翻译的调节 331
8.4.4 反义RNA对翻译的调节 332
8.5 翻译后调控——蛋白质的分泌 333
思考题 334
第9章 真核生物基因表达的调控 335
9.1 概述 335
9.1.1 真核生物基因调控的特点与复杂性 335
9.1.2 活跃表达基因的数目 336
9.1.3 基因表达的不同水平 336
9.1.4 管家基因和奢侈基因 337
9.2.1 转录活性染色质中核小体的构件 338
9.2 活性染色质的调控 338
9.2.2 DNA酶Ⅰ优先敏感性和HMG蛋白 340
9.2.3 DNA酶Ⅰ超敏感点 341
9.2.4 组蛋白的修饰作用 341
9.2.5 DNA甲基化与去甲基化 343
9.3 DNA水平的调控 344
9.3.1 基因丢失 344
9.3.2 基因扩增 345
9.3.3 基因重排 346
9.4.1 Britten-Davidson模型 349
9.4 转录水平的调控 349
9.4.2 基因调控的顺式作用元件 350
9.4.3 基因调控的反式作用因子 355
9.4.4 rRNA基因转录的调控 356
9.5 转录后水平的调控 357
9.5.1 5′端帽子的形成 358
9.5.2 3′端附加多聚A序列 358
9.5.3 hnRNA的选择性加工运输 359
9.5.4 其他转录后水平的调控机制 360
9.6 翻译水平的调控 361
9.6.1 mRNA的稳定性 361
9.6.2 mRNA的翻译起始的调控 362
9.6.3 真核生物蛋白质合成的自体调控 364
9.7 基因表达调控的分子机制 364
9.7.1 基因开关系统 364
9.7.2 真核基因转录起始的控制机制 366
9.7.3 真核基因转录调控蛋白识别和结合特异的DNA序列 368
9.7.4 基因转录激活蛋白的功能区域和结构花式 369
9.7.5 真核RNA多聚酶需要的通用转录因子 372
9.7.6 真核基因转录抑制蛋白的作用模式 375
思考题 376
第10章 细胞周期与发育基因表达调控 377
10.1 真核细胞的细胞周期 377
10.1.1 标准的真核细胞周期 377
10.1.2 特异细胞周期 378
10.2 细胞周期的调控 378
10.2.1 G1期与G2期调控位点 379
10.2.2 p34和cyclin对真核细胞周期的调控 379
10.2.3 生长因子与细胞周期调控 381
10.2.4 细胞周期调节的分子基础 382
10.3 发育基因表达调控 384
10.3.1 发育过程要点 384
10.3.2 母体基因调控 384
10.3.3 发育基因级联反应 386
10.3.4 同源异型基因调控胚胎的基本形态结构 386
10.3.5 发育基因表达模型动物 386
思考题 387
11.1 概述 388
11.1.1 分子生物学的研究特点 388
第11章 分子生物学研究方法 388
11.1.2 分子生物学的主要技术 389
11.1.3 分子生物学研究的模式生物 389
11.2 核酸的提取、分离、电泳和测序 389
11.2.1 DNA的提取、分离、电泳和测序 389
11.2.2 RNA的提取、分离和电泳 395
11.3 聚合酶链式反应 396
11.3.1 PCR技术的基本原理 396
11.3.2 PCR技术的应用 396
11.4 探针制备与分子杂交技术 398
11.4.1 核酸探针的种类 399
11.4.2 探针的标记及其选择 400
11.4.3 探针的标记方法 401
11.4.4 分子杂交技术 403
11.5 DNA分子标记 407
11.5.1 基于分子杂交技术的分子标记 407
11.5.2 基于PCR技术的分子标记 409
11.5.3 单核苷酸多态性 412
11.6 基因组文库和cDNA文库 414
11.6.1 构建基因文库的重要载体 415
11.6.2 基因组文库的大小 416
11.6.3 构建基因文库的主要步骤 417
11.7 生物芯片技术 420
11.7.1 生物芯片技术的基本原理 420
11.7.2 生物芯片技术的基本过程 420
11.7.3 生物芯片的应用 422
11.8 功能基因组学的研究 423
11.8.1 功能基因组学的概念 423
11.8.2 功能基因组学的研究方法 424
11.9.2 蛋白质组学的研究技术 426
11.9.1 蛋白质组学的概念 426
11.9 蛋白质组学的研究 426
11.9.3 蛋白质组学在人类疾病中的应用 428
11.10 RNA组学研究 429
11.10.1 RNA组学研究背景以及主要研究内容 429
11.10.2 小干扰RNA 429
11.10.3 微RNA 431
11.10.4 小分子核RNA 432
11.11 分子生物学研究一例——人APRIL105～250基因的克隆与表达 433
参考文献 434
英文专业名词索引 438