第1章 基因组 1
1.1遗传的分子基础 1
1.1.1 DNA的化学与生物学 2
1.1.2 RNA的化学与生物学 6
1.1.3蛋白质的结构与生物学 10
1.2基因组序列复杂性 13
1.2.1 C值与C值悖理 13
1.2.2序列复杂性 14
1.2.3基因组的序列组成 15
1.3基因与基因家族 16
1.3.1编码RNA的基因 16
1.3.2编码蛋白质的基因 17
1.3.3基因家族 17
1.3.4异常结构基因 19
1.3.5假基因 20
1.4染色体 21
1.4.1真核生物染色体 21
1.4.2原核生物染色体 22
1.5基因组 22
1.5.1人类基因组 22
1.5.2其他生物基因组 23
第2章 遗传图绘制 26
2.1遗传图与物理图 27
2.2遗传作图标记 27
2.2.1基因标记 28
2.2.2 DNA标记 28
2.3遗传作图的方法 31
2.3.1孟德尔遗传学简介 31
2.3.2连锁分析 32
2.3.3不同模式生物的连锁分析 36
2.4遗传图绘制 42
2.4.1人类遗传图 42
2.4.2水稻遗传图 43
第3章 物理图绘制 45
3.1限制性作图 46
3.1.1限制性作图的基本方法 46
3.1.2限制性作图的局限 47
3.2基于克隆的基因组作图 50
3.2.1大分子DNA的克隆载体 51
3.2.2重叠群组建 53
3.2.3指纹作图 54
3.3原位染色体连锁图 55
3.3.1同位素或荧光标记探针的原位杂交 55
3.3.2原位杂交 56
3.4辐射杂种作图 56
3.4.1序列标签位点 57
3.4.2辐射杂种作图的程序与方法 58
3.5基因组整合图 61
3.5.1人类基因组整合图 61
3.5.2水稻基因组整合图 62
第4章 基因组测序与序列组装 66
4.1 DNA测序的方法 66
4.1.1第一代DNA测序 66
4.1.2第二代DNA测序 71
4.1.3第三代DNA测序 73
4.2基因组测序 78
4.2.1基因组测序的策略 78
4.2.2基因组测序的覆盖面 79
4.2.3序列间隙与物理间隙 79
4.2.4插入片段的两端测序 81
4.3序列组装 81
4.3.1作图法测序与序列组装 81
4.3.2鸟枪法测序与序列组装 82
4.3.3不同测序路线与序列组装策略的比较 84
4.4基因组测序的其他路线 87
4.4.1重要区域的优先测序 88
4.4.2 EST测序 88
4.4.3环境共栖生物基因组测序 88
4.5人类基因组测序与组装 89
4.5.1人类基因组的测序策略 89
4.5.2人类基因组测序的伦理学问题 90
4.5.3人类基因组测序计划相关的重大事件 92
第5章 基因组序列注释 96
5.1搜寻基因 96
5.1.1根据基因结构特征搜寻基因 97
5.1.2同源基因查询 98
5.1.3实验确认基因 101
5.1.4基因的命名与分类 105
5.2基因注释 107
5.2.1计算机预测基因功能 107
5.2.2蛋白质结构域在功能预测中的意义 107
5.2.3根据协同进化注释基因功能 109
5.3基因功能检测 110
5.3.1基因失活是基因功能分析的主要手段 110
5.3.2基因的过量表达用于基因功能检测 114
5.4高通量基因功能的研究方法 114
5.4.1突变库构建 115
5.4.2 RNA干扰与基因功能检测 116
5.4.3蛋白质互作 117
5.5功能基因组学 118
5.5.1组学简介 119
5.5.2转录物组 120
5.5.3蛋白质组 121
5.5.4基因本体 123
第6章 基因组解剖 132
6.1原核生物基因组解剖 132
6.1.1原核生物基因组的物理结构 132
6.1.2原核生物基因组的遗传组成 135
6.2真核生物基因组解剖 138
6.2.1真核生物核基因组 138
6.2.2真核生物细胞器基因组 145
6.3转座因子与分散重复序列 149
6.3.1 DNA转座子 150
6.3.2逆转录因子与分散重复序列家族 150
6.3.3真核生物分散重复序列的比较 153
6.4串联重复序列及其分布 155
6.5人类基因组的结构与组成 155
6.5.1人类基因组编码基因 155
6.5.2人类基因组非编码基因 158
6.6拟南芥基因组的结构与组成 159
6.6.1蛋白质编码基因 159
6.6.2 RNA编码基因 161
第7章 基因的转录调控 164
7.1原核生物基因的转录 164
7.1.1转录起始调控 164
7.1.2转录延伸与终止调控 166
7.2真核生物基因的转录 170
7.2.1 RNA聚合酶与转录因子 170
7.2.2真核生物Pol Ⅰ基因的转录起始与终止 171
7.2.3真核生物Pol Ⅱ基因的转录起始与终止 174
7.2.4真核生物Pol Ⅲ基因的转录起始与终止 178
7.2.5细胞器基因的转录 179
7.3古细菌基因的表达调控 181
7.4基因的转录调控 182
7.4.1转录调控的顺式元件 182
7.4.2转录调控的反式因子 183
7.4.3转录因子与调控序列的互作 184
7.4.4转录因子家族 187
第8章 转录物组 193
8.1细胞中的RNA组分 193
8.1.1 mRNA 194
8.1.2非编码RNA 194
8.1.3前体RNA及其修饰 195
8.2 mRNA的修饰与加工 195
8.2.1 mRNA的5’加帽 196
8.2.2 mRNA的3’端多聚腺苷酸化 197
8.2.3前体mRNA的剪接加工 201
8.2.4 mRNA的定位与降解 209
8.3基因组非编码RNA 213
8.3.1小RNA及其分子生物学 213
8.3.2长非编码RNA 218
8.3.3非编码RNA的生物学意义 221
第9章 蛋白质组 228
9.1蛋白质的合成 228
9.1.1 tRNA与氨酰化 228
9.1.2密码子与反密码子的互作 230
9.1.3蛋白质合成中核糖体的作用 232
9.2蛋白质翻译调控 233
9.2.1翻译的起始 234
9.2.2翻译的整体调控 236
9.2.3翻译的专一性调控 236
9.3蛋白质翻译后加工 240
9.3.1蛋白质的剪切加工 240
9.3.2蛋白质折叠 241
9.3.3化学修饰 243
9.4蛋白质降解 245
9.4.1蛋白质降解标记——泛素化 245
9.4.2蛋白酶体 246
9.4.3蛋白质降解是调控细胞活性的重要环节 247
第10章 基因组表观遗传 251
10.1什么是表观遗传 251
10.1.1表观遗传定义 251
10.1.2表观遗传现象 252
10.1.3表观遗传机制 252
10.2位置效应与表观遗传 254
10.2.1座位控制区 255
10.2.2绝缘子 256
10.2.3副突变 258
10.2.4单等位基因表达 259
10.3 DNA甲基化与表观遗传 260
10.3.1 DNA甲基化 260
10.3.2 DNA甲基化与基因调控 261
10.3.3 DNA甲基化与转座子沉默 262
10.3.4基因组印记 263
10.4染色质重建与表观遗传 265
10.4.1核小体与基因表达 265
10.4.2先入模型 268
10.4.3动态模型 270
10.5表观遗传通路 272
10.5.1表观遗传诱导 273
10.5.2表观遗传起始 274
10.5.3表观遗传维持 275
10.5.4表观遗传密码 279
第11章 基因组的复制 288
11.1 DNA复制的问题 288
11.1.1 DNA复制的拓扑学 289
11.1.2 DNA的半保守复制 289
11.1.3 DNA拓朴酶及其功能 289
11.1.4 DNA复制的特点 290
11.2原核生物基因组的复制 291
11.2.1复制起始点 291
11.2.2复制的起始 291
11.2.3复制的延伸 292
11.2.4复制的终止 297
11.2.5古细菌基因组的复制 298
11.3真核生物核基因组的复制 299
11.3.1酵母DNA复制起始点 299
11.3.2高等真核生物DNA复制起始点 300
11.3.3真核生物DNA复制叉上的事件 301
11.3.4端粒复制 303
11.4细胞器基因组的复制 307
11.4.1线粒体基因组的复制 307
11.4.2叶绿体基因组的复制 308
11.5基因组复制的调控 309
11.5.1基因组复制与细胞的分裂 309
11.5.2细胞S期的控制 311
第12章 基因组进化的分子基础 317
12.1突变 317
12.1.1突变的机制 317
12.1.2突变的效应 321
12.1.3超突变与程序性突变 323
12.1.4 DNA修复 325
12.1.5 DNA单链的非对称性进化 330
12.2重组 331
12.2.1同源重组 332
12.2.2位点专一性重组 335
12.2.3双链断裂重组模型 337
12.2.4染色体重排 338
12.3转座 340
12.3.1 DNA转座 340
12.3.2逆转录转座 341
第13章 基因组进化的模式 346
13.1遗传系统的起源 346
13.1.1 RNA世界 346
13.1.2基因组的起源 348
13.1.3生命三域 349
13.2新基因的产生 350
13.2.1基因与基因组加倍 351
13.2.2外显子洗牌与蛋白质创新 357
13.2.3 DNA水平转移 359
13.2.4重复基因的命运 362
13.3非编码序列的扩张 364
13.3.1真核生物基因组非编码序列的组成 364
13.3.2转座子与基因组进化 365
13.3.3内含子的起源 367
13.4比较基因组学 369
13.4.1基因组同线性 369
13.4.2基因岛和基因协同进化 371
13.4.3远缘物种中基因与调控序列的保守性 372
第14章 基因组与生物进化 378
14.1分子系统发生学 378
14.1.1表征学和分支系统学 378
14.1.2分子系统发生学 379
14.1.3 DNA系统发生树 379
14.2分子系统发生学与生物进化 382
14.2.1生命的起源 382
14.2.2人类的起源 383
14.2.3现代人的起源 389
14.3基因组与生物多样性 398
14.3.1生物多样性的遗传基础 399
14.3.2生物多样性的分子机制 399
14.3.3基因调控的进化与生物多样性 400
索引 408