第1章 绪论 1
1.1 分子生物学的概念 1
1.2 分子生物学研究的内容 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 2
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 5
1.5 21世纪分子生物学发展的趋势 6
1.5.1 功能基因组学 6
1.5.2 蛋白质组学 7
1.5.3 生物信息学 8
本章内容提要 9
思考题 9
第2章 细胞内生物分子相互作用概述 10
2.1 生物活性物质的本质 10
2.1.1 生物活性物质的属性 10
2.1.2 生物大分子的化学本质与特性 11
2.2 生物大分子间相互作用的化学力 12
2.2.1 生物大分子间相互作用的化学力 13
2.2.2 生物大分子内部的化学键 13
2.3 生物大分子的自我组装 17
2.3.1 生物大分子的共价结构 17
2.3.2 生物大分子的自我组装 17
2.3.3 生物大分子的结构层次 20
2.3.4 生物分子的螺旋结构 22
2.3.5 生物膜的组装 22
2.3.6 复杂大分子的自我装配举例 23
2.4 生物大分子的相互作用 23
2.4.1 核酸与蛋白质的相互作用 24
2.4.2 蛋白质与蛋白质的相互作用 26
2.4.3 糖与蛋白质的相互作用 27
2.4.4 脂与蛋白质的相互作用 29
本章内容提要 30
思考题 31
第3章 核酸的结构与功能 32
3.1 细胞内的遗传物质 32
3.1.1 DNA是主要的遗传物质 32
3.1.2 RNA也是遗传物质 33
3.2 核酸的化学组成与共价结构 33
3.2.1 核酸的化学组成 33
3.2.2 核酸的共价结构 35
3.3 DNA的二级结构（双螺旋模型） 36
3.3.1 双螺旋模型特征 36
3.3.2 维持DNA双螺旋结构的作用力 38
3.3.3 DNA二级结构的其他形式（双螺旋结构的多态性） 39
3.4 DNA分子的高级结构 42
3.4.1 单链核酸形成的二级结构 42
3.4.2 反向重复序列 42
3.4.3 三股螺旋的DNA 43
3.4.4 DNA的四链结构 45
3.4.5 DNA结构的动态性与精细结构 46
3.4.6 DNA的超螺旋结构与拓扑学性质 49
3.5 真核生物的染色体及其组装 52
3.5.1 真核生物的染色体 52
3.5.2 染色体中的组蛋白 53
3.5.3 核小体的形成 54
3.5.4 染色质的高级结构 55
3.6 RNA的结构与功能 57
3.6.1 RNA的结构特点及与DNA的区别 57
3.6.2 细胞中RNA的分布 58
3.6.3 RNA分类概述 59
3.7 核酸的变性、复性与分子杂交 65
3.7.1 核酸的变性 65
3.7.2 核酸的复性与分子杂交 67
本章内容提要 71
思考题 72
第4章 基因与基因组的结构与功能 73
4.1 基因的概念 73
4.1.1 基因与DNA分子的关系 73
4.1.2 基因与多肽链的关系 75
4.2 基因的命名 75
4.3 基因组 76
4.3.1 基因组的概念 76
4.3.2 基因及基因组的大小与C值矛盾 77
4.4 病毒及其基因组 79
4.4.1 病毒基因组一般特点 80
4.4.2 病毒的核酸 80
4.4.3 噬菌体基因组 81
4.4.4 几种病毒的基因组 84
4.5 细菌基因组 86
4.5.1 细菌基因组的一般特点 87
4.5.2 细菌的染色体基因组 88
4.6 真核生物基因组 89
4.6.1 真核生物基因组的特点 89
4.6.2 真核生物基因组的结构 90
4.6.3 线粒体基因与基因组的结构 110
4.6.4 叶绿体基因与基因组的结构与功能 111
4.6.5 人类基因组简介 112
本章内容提要 129
思考题 130
第5章 DNA的复制 132
5.1 DNA复制概述 132
5.1.1 半保留复制概述 133
5.1.2 DNA复制的一些基本概念 134
5.1.3 DNA复制的酶体系 143
5.1.4 DNA的半不连续复制 148
5.1.5 DNA合成的高保真性 150
5.1.6 DNA复制的拓扑性质 151
5.2 细菌DNA复制的过程 153
5.2.1 大肠杆菌复制的起始 153
5.2.2 复制的延伸 155
5.3 真核生物DNA的复制 159
5.3.1 DNA聚合酶 159
5.3.2 真核生物染色体端粒的复制 161
5.4 DNA复制的调节控制 163
5.4.1 大肠杆菌染色体DNA的复制调控 163
5.4.2 ColE1质粒DNA的复制调控 164
5.4.3 R6K质粒DNA的复制调控 164
5.4.4 单链DNA噬菌体的复制调控 165
5.4.5 λ噬菌体DNA的复制调控 165
5.5 真核生物DNA复制的调控 166
5.5.1 病毒SV40 DNA的复制调控 166
5.5.2 腺病毒DNA的复制调控 167
5.5.3 酵母染色体DNA的复制调控 167
本章内容提要 168
思考题 169
第6章 DNA的损伤、修复和基因突变 171
6.1 DNA损伤的概念 171
6.1.1 DNA分子的自发性损伤 171
6.1.2 物理因素引起的DNA损伤 172
6.1.3 化学因素引起的DNA损伤 173
6.2 DNA的修复 174
6.2.1 切除修复 174
6.2.2 错配修复 176
6.2.3 直接修复 176
6.2.4 重组修复 178
6.2.5 易错修复和SOS反应 178
6.3 基因突变 180
6.3.1 基因突变的类型 180
6.3.2 诱变剂的作用 181
6.3.3 诱变剂和致癌剂的检测 183
6.3.4 基因突变的后果 184
本章内容提要 184
思考题 186
第7章 DNA的重组与转座 187
7.1 同源重组 187
7.1.1 同源重组的分子模型 188
7.1.2 异源双链与基因转换 190
7.1.3 细菌的基因转移与重组 191
7.1.4 同源重组的酶学机制 193
7.2 位点特异性重组 196
7.2.1 λ噬菌体DNA的整合与切除 197
7.2.2 细菌的特异位点重组 198
7.3 转座作用 198
7.3.1 转座子的概念 198
7.3.2 转座子的分类 199
7.3.3 转座子的转座的机制 202
7.3.4 转座子转座的特征 204
7.3.5 DNA转座引起的遗传学效应 205
7.3.6 真核生物的转座因子 205
7.4 逆转录转座子 207
7.4.1 逆转录子的结构特点 208
7.4.2 逆转录子的作用机制 208
7.4.3 逆转录子的生物学意义 209
本章内容提要 211
思考题 212
第8章 RNA的转录合成 213
8.1 RNA转录概述 213
8.1.1 RNA转录的一般特点 213
8.1.2 原核生物和真核生物基因转录的差异 214
8.1.3 RNA的转录主要有4个阶段 215
8.2 细菌的RNA聚合酶及其转录 216
8.2.1 RNA聚合酶概述 216
8.2.2 原核生物RNA聚合酶对启动子的识别与结合 220
8.2.3 原核生物RNA的转录历程 224
8.3 真核生物的RNA聚合酶及其转录 235
8.3.1 真核生物基因转录概述 235
8.3.2 真核生物基因转录的RNA聚合酶 238
8.4 真核生物基因转录的启动子 242
8.4.1 类型Ⅰ基因的启动子 242
8.4.2 类型Ⅱ基因的启动子 243
8.4.3 类型Ⅲ基因的启动子 246
8.5 类型Ⅱ基因转录的转录因子和转录起始复合物 248
8.5.1 基本转录因子 249
8.5.2 转录起始复合物的组装 252
8.6 类型Ⅰ和Ⅲ的转录因子及其转录起始复合物 254
8.6.1 类型Ⅰ基因的转录因子 254
8.6.2 RNA聚合酶Ⅰ的转录起始复合物 255
8.6.3 类型Ⅲ基因的转录因子 255
8.6.4 RNA聚合酶Ⅲ转录起始复合物的装配 257
8.7 RNA转录的调节控制 261
8.8 RNA转录的抑制作用 261
8.8.1 嘌呤和嘧啶类似物 262
8.8.2 DNA模板功能的抑制物 262
8.8.3 RNA聚合酶的抑制物 264
本章内容提要 264
思考题 266
第9章 RNA转录后的剪接与加工 267
9.1 RNA转录后的剪接、加工与修饰概述 267
9.2 原核生物RNA的转录后加工 267
9.2.1 原核生物rRNA前体的加工 267
9.2.2 原核生物tRNA前体的加工 268
9.2.3 原核生物mRNA前体的加工 271
9.3 真核生物RNA的转录后加工 273
9.3.1 真核生物RNA前体内含子的剪接方式分类 273
9.3.2 真核生物tRNA前体的转录后加工 273
9.3.3 真核生物rRNA前体的转录后加工 276
9.3.4 真核生物mRNA前体的剪接 278
9.3.5 真核生物mRNA前体剪接的机制 284
9.3.6 RNA的自我剪接 295
9.3.7 核酶 301
9.3.8 RNA的编辑 303
9.3.9 RNA的再编码 305
本章内容提要 306
思考题 308
第10章 遗传密码 309
10.1 遗传密码的破译 309
10.2 遗传密码的基本特性 312
10.2.1 密码的基本单位 312
10.2.2 起始密码与终止密码 312
10.2.3 密码的简并性 313
10.2.4 密码的变偶性 313
10.2.5 遗传密码的通用性和变异性 314
10.3 突变的效应及遗传密码的防错系统 316
10.4 可读框与重叠基因 317
本章内容提要 317
思考题 319
第11章 蛋白质的生物合成——翻译 320
11.1 蛋白质生物合成概述 320
11.2 蛋白质生物合成的分子基础 320
11.2.1 mRNA是蛋白质生物合成的模板 320
11.2.2 tRNA转运活化的氨基酸至mRNA模板 321
11.2.3 密码子与反密码子的相互作用 322
11.2.4 核糖体是蛋白质生物合成的部位 323
11.3 翻译的过程 327
11.3.1 翻译的起始 327
11.3.2 翻译的延伸 338
11.3.3 翻译的终止 342
11.3.4 蛋白质合成的抑制 344
11.4 蛋白质合成的调节 345
11.4.1 真核生物mRNA分子的稳定性 345
11.4.2 5′UTR结构与翻译起始的调节 345
11.4.3 蛋白质磷酸化对翻译效率的影响 347
11.4.4 3′UTR结构与mRNA稳定性调控 348
11.4.5 mRNA的细胞质定位 351
11.5 蛋白质合成后的运输 351
11.5.1 蛋白质在细胞内的定位 351
11.5.2 真核细胞的结构蛋白和分泌蛋白 351
11.5.3 蛋白质运输的途径 353
11.6 蛋白质前体的共价修饰 358
11.6.1 肽链N端残基fMet或Met的切除 358
11.6.2 形成二硫键 358
11.6.3 氨基酸侧链的修饰 359
11.7 蛋白质的折叠 360
11.7.1 蛋白质分子折叠是个动态过程 360
11.7.2 分子伴侣 360
本章内容提要 361
思考题 363
第12章 原核生物基因表达调控 364
12.1 原核生物基因表达调控概述 364
12.1.1 基因表达调控的意义 364
12.1.2 原核基因表达调控的特点 364
12.1.3 原核基因表达调控的几个概念 365
12.2 乳糖操纵子 368
12.2.1 乳糖操纵子的负调节机制 368
12.2.2 降解物对基因活性的调节 371
12.2.3 阻遏蛋白作用机制 371
12.3 色氨酸操纵子的负调控 373
12.3.1 色氨酸操纵子的阻遏系统 374
12.3.2 色氨酸操纵子的弱化系统 375
12.4 阿拉伯糖操纵子 379
12.4.1 阿拉伯糖操纵子概述 379
12.4.2 阿拉伯糖操纵子的正、负调节作用 380
12.5 组氨酸操纵子 381
12.6 正调控系统和负调控系统 382
12.6.1 lac操纵子的正调控系统 382
12.6.2 负调控系统 385
本章内容提要 386
思考题 388
第13章 真核生物的基因表达调控 389
13.1 真核基因表达调控的特点 389
13.2 真核细胞基因表达调控的不同层次 390
13.3 DNA染色体水平的调控 391
13.3.1 染色质的结构 392
13.3.2 异染色质化 392
13.3.3 组蛋白对基因活性的影响 393
13.3.4 组蛋白的乙酰化-去乙酰化 394
13.3.5 活性染色质对DNase的敏感性 395
13.3.6 非组蛋白 397
13.3.7 核基质与基因活化 400
13.3.8 基因的丢失 401
13.3.9 基因的扩增 402
13.3.10 染色体基因的重排 402
13.4 DNA水平上的调控 408
13.4.1 DNA甲基化 408
13.4.2 DNA甲基化与转录抑制 408
13.4.3 甲基化影响DNA与蛋白质的相互作用 409
13.5 真核基因转录水平的调节控制 410
13.5.1 真核与原核生物转录调控的区别 410
13.5.2 基因基础转录的调节 410
13.5.3 真核生物转录调控的顺式作用元件 412
13.5.4 反式作用因子的结构和功能 417
13.5.5 调控蛋白对特异DNA序列的识别 423
13.5.6 蛋白质调节因子的活性调节 424
13.5.7 甾体激素诱导的转录 427
13.5.8 甾体激素对基因转录的调控 429
13.5.9 RNA结合蛋白的结构与功能 430
本章内容提要 432
思考题 433
第14章 病毒分子生物学简介 435
14.1 病毒基因组的结构概述 435
14.2 病毒基因组的复制 435
14.2.1 单链环状噬菌体DNA的复制 436
14.2.2 RNA病毒的复制 436
14.3 逆转录病毒 440
14.3.1 逆转录病毒概述 440
14.3.2 逆转录机制 441
14.3.3 逆转录的生物学意义 444
14.4 腺病毒 445
14.4.1 腺病毒的毒粒结构 445
14.4.2 腺病毒基因组结构 446
14.4.3 腺病毒的复制 446
14.4.4 腺病毒的基因转录 447
14.4.5 腺病毒与肿瘤 447
14.4.6 腺病毒作为基因治疗的载体 447
14.5 丙型肝炎病毒 448
14.5.1 HCV基因组的结构与功能 448
14.5.2 HCV基因组的复制 450
14.6 艾滋病与HIV 450
14.6.1 HIV的结构与生活周期 450
14.6.2 HIV基因组的结构与功能 450
14.6.3 HIV基因转录的调节 454
14.6.4 病毒基因转录后的调控 455
14.6.5 病毒基因在翻译水平的调节和翻译后调节 455
14.7 病毒对宿主细胞的影响 456
14.8 病毒与肿瘤发生 457
14.9 病毒的基因工程疫苗及病毒载体 457
14.10 亚病毒 458
14.10.1 类病毒 458
14.10.2 卫星RNA和卫星病毒 458
14.10.3 朊病毒 459
本章内容提要 460
思考题 462
第15章 分子生物学技术简介 463
15.1 DNA分子克隆的基本原理 463
15.2 用于基因克隆的工具酶 464
15.2.1 DNA限制性内切核酸酶 465
15.2.2 核酸的限制酶酶切图谱与物理图谱 467
15.2.3 DNA连接酶 467
15.2.4 其他工具酶 468
15.3 分子克隆的载体与宿主系统 469
15.3.1 质粒载体 470
15.3.2 λ噬菌体 471
15.3.3 柯斯质粒 472
15.3.4 M13 472
15.4 DNA的克隆 473
15.4.1 基因克隆的过程 473
15.4.2 获得目的基因 473
15.4.3 将目的片段连接到载体上 473
15.4.4 重组DNA引导进入受体细胞 473
15.5 基因文库的构建 476
15.5.1 基因组文库的构建 476
15.5.2 cDNA文库的构建 479
15.6 克隆基因的分离与鉴定 481
15.6.1 以载体特征直接选择 481
15.6.2 细菌菌落或噬菌斑的原位杂交 481
15.6.3 差别杂交或扣除杂交法分离克隆基因 482
15.6.4 从表达文库中分离克隆基因 483
15.6.5 克隆基因的鉴定 483
15.7 聚合酶链反应 483
15.7.1 PCR反应的基本原理 483
15.7.2 PCR反应的基本步骤 484
15.7.3 PCR技术的发展与应用 485
15.8 DNA的化学合成 486
15.9 基因定位诱变 487
15.9.1 酶切诱变 487
15.9.2 寡核苷酸指导的诱变 488
15.9.3 PCR诱变 489
15.10 核酸的序列测定 489
15.10.1 DNA双脱氧法（酶法）测序 489
15.10.2 DNA的化学法测序 490
15.11 RNA的测序 491
15.12 生物芯片技术 491
15.13 生命科学中的电泳技术 493
15.13.1 毛细管电泳技术 493
15.13.2 双向电泳技术 493
本章内容提要 494
思考题 495
主要参考文献 496
常用词英汉对照 497