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第一章 概论1

第一节 生物学的发展和分子生物学的诞生1

一、生物学的发展1

二、经典遗传学2

三、分子遗传学3

四、分子生物学5

第二节 分子生物学的研究内容和方法7

一、分子生物学研究内容7

二、生物化学与分子生物学之间的关系与区别8

三、分子生物学研究方法8

第三节 21世纪分子生物学发展的趋向13

一、功能基因组学14

二、蛋白质组学14

三、生物信息学15

本章小结16

关键词17

思考题17

第二章 遗传信息的传递18

第一节 中心法则18

一、中心法则的基本内容18

二、中心法则的发展19

第二节 DNA生物合成20

一、DNA复制方式20

二、DNA复制酶学基础21

三、DNA复制过程26

四、原核生物DNA的复制与调控26

五、真核生物DNA的复制与调控29

六、DNA反转录合成32

第三节 RNA生物合成32

一、转录的酶学基础33

二、原核生物转录机制35

三、真核生物转录机制37

四、真核生物前体RNA的加工40

第四节 蛋白质生物合成48

一、遗传密码48

二、tRNA51

三、核糖体53

四、与翻译相关的重要蛋白质因子56

五、翻译过程57

六、蛋白质合成后的加工与转运59

本章小结63

关键词63

思考题64

第三章 原核生物基因组结构65

第一节 细菌基因组结构和基因65

一、细菌核质体66

二、核质体超螺旋化66

三、拓扑异构酶69

四、结合DNA的蛋白质70

五、抗生素抑制细胞生长71

六、原核生物的基因73

第二节 细菌染色体复制74

一、细菌染色体复制起始75

二、复制的终止77

三、细胞分裂与染色体复制协同78

第三节 噬菌体81

一、噬菌体裂解发育循环82

二、噬菌体DNA的复制85

第四节 原核生物基因组及基因组计划90

本章小结92

关键词93

思考题93

第四章 原核生物基因表达与调控94

第一节 细菌的转录调控94

一、细菌操纵子95

二、阻遏物和激活物95

三、正调控和负调控95

四、诱导物和辅阻遏物97

五、正负调控的遗传学证据97

第二节 负调控98

一、lac操纵子的遗传学98

二、Jacob和Monod的lac操纵子模型100

三、lac操纵子的修正101

四、lac操纵子的分解代谢产物阻遏101

五、lac操纵子调控区的结构102

六、lac操纵子的实际应用102

第三节 E.coli gal操纵子102

一、阻遏物：GalR和GalIS103

二、两个gal操作子：galOE和galO1104

三、两个gal启动子和分解代谢产物阻遏105

第四节 生物合成操纵子的调控106

一、生物合成操纵子的几个概念106

二、E.coli trp操纵子106

第五节 正调控110

一、E.coli L-阿拉伯糖操纵子（L-ara）110

二、E.coli麦芽糖操纵子112

三、tol操纵子113

第六节 反馈抑制115

一、色氨酸合成反馈抑制115

二、异亮氨酸-缬氨酸反馈抑制115

三、反馈抑制的机制115

第七节 cAMP调控116

一、分解代谢物敏感操纵子116

二、cAMP及其结合蛋白116

三、CAP-cAMP的激活作用117

第八节 核糖体和tRNA合成调节118

一、核糖体118

二、核糖体蛋白和rRNA119

三、rRNA和tRNA基因119

四、核糖体蛋白基因119

五、核糖体蛋白合成的调节120

六、rRNA和tRNA合成的调节121

本章小结123

关键词124

思考题124

第五章 真核生物基因组结构126

第一节 真核生物基因组的组成126

一、真核生物基因组的大小126

二、真核生物基因组的基因数量126

三、真核生物基因组的非重复序列和重复序列127

四、细胞器基因组130

第二节 断裂基因131

一、断裂基因由外显子和内含子组成131

二、外显子133

三、内含子134

第三节 基因家族和基因簇137

一、基因家族137

二、基因簇139

第四节 真核基因组的包装140

一、染色质的结构单位：核小体141

二、染色质的高级结构143

三、常染色质和异染色质144

四、核骨架与核骨架结合元件145

五、染色体146

第五节 重要模式生物的基因组结构149

一、酿酒酵母基因组结构150

二、秀丽新小杆线虫基因组结构150

三、黑腹果蝇基因组结构151

四、小鼠基因组结构151

五、拟南芥基因组结构152

第六节 人类基因组结构152

一、人类基因组计划152

二、人类基因组学研究方法153

三、人类基因组的结构特点156

四、后基因组时代156

五、人类基因组计划的意义156

本章小结158

关键词158

思考题158

第六章 真核生物基因表达与调控159

第一节 染色质结构与基因转录159

一、染色质结构的控制与重塑160

二、组蛋白修饰与染色质结构163

三、DNA甲基化与转录阻抑164

四、核基质与基因活化166

第二节 真核生物基因的转录调节166

一、基础转录及其调节167

二、调节真核基因转录的顺式作用元件168

三、转录因子的DNA结合域168

四、转录因子的活性调节172

第三节 转录产物的加工和转录后调节173

一、RNA结合蛋白与转录产物的加工173

二、转录本的可变剪接及其调节175

三、RNA编辑177

四、转录本核输出调节178

五、非编码小分子RNA与转录后基因沉默178

第四节 真核生物基因的翻译调节和蛋白质的活性调节180

一、翻译的起始、延伸和终止180

二、5′UTR结构与翻译起始的调节181

三、3′UTR结构与mRNA稳定性调节181

四、蛋白质磷酸化对翻译效率的影响183

五、蛋白质的加工与活化184

本章小结185

关键词185

思考题186

第七章 基因突变和修复187

第一节 基因突变187

一、基因突变的类型187

二、基因突变的特点193

第二节 DNA修复的证据194

一、诱变剂对细胞的杀伤作用195

二、诱变剂处理细胞的死亡曲线195

第三节 直接修复196

一、DNA聚合酶的校正功能196

二、嘧啶二聚体的光复活修复197

三、烷基转移酶介导的修复198

第四节 错配修复系统198

一、错配修复系统根据不同甲基化状态识别模板链和新生链199

二、大肠杆菌的错配修复系统由MutS、MutH和MutL发挥作用200

三、真核生物的错配修复系统200

第五节 切除修复系统201

一、碱基切除修复201

二、核苷酸切除修复202

三、DNA链交联修复205

第六节 重组修复206

一、同源重组修复206

二、非同源末端连接207

第七节 跨损伤DNA合成208

一、跨损伤DNA合成机制208

二、催化跨损伤DNA合成的DNA聚合酶209

三、SOS应答211

本章小结213

关键词214

思考题214

第八章 基因重组和转座215

第一节 同源重组215

一、同源重组的分子机制216

二、同源重组的酶学机制220

三、细菌同源重组224

第二节 位点特异性重组225

一、λ噬菌体DNA的整合与切除225

二、位点特异性重组的分子机制227

第三节 转座228

一、原核生物转座子的发现229

二、原核生物转座子类型229

三、转座机制234

四、反转录病毒237

五、真核生物转座子238

第四节 异常重组243

一、末端连接243

二、链滑动243

本章小结244

关键词245

思考题245

第九章 基因工程246

第一节 工具酶及基因工程相关技术246

一、用于基因克隆的核酸酶246

二、其他工具酶254

第二节 基因工程载体256

一、基因工程的基本问题256

二、质粒载体256

三、λ噬菌体载体259

四、单链噬菌体载体260

第三节 DNA克隆261

一、基因克隆的全过程261

二、克隆载体262

三、DNA克隆262

四、克隆技巧262

第四节 原核生物基因克隆和鉴定264

一、DNA文库构建264

二、检出目的克隆264

三、在克隆DNA片段上定位基因267

第五节 原核生物基因克隆的应用268

一、DNA序列分析268

二、表达载体269

三、定点诱变271

第六节 聚合酶链反应273

一、引物275

二、DNA聚合酶276

三、RT-PCR276

第七节 真核生物基因工程276

一、cDNA文库的建立276

二、酵母菌基因工程277

三、植物基因工程278

四、动物基因工程278

第八节 新型转基因技术及应用279

一、诱导表达系统279

二、位点特异性重组280

三、不改变靶基因的几种基因失活策略281

四、生物大分子的相互作用282

本章小结284

关键词284

思考题285

第十章 结构分子生物学286

第一节 蛋白质结构研究286

一、历史回顾286

二、研究现状287

三、研究内容288

四、研究方法288

五、研究意义289

第二节 X射线蛋白质晶体学和核磁共振法289

一、X射线蛋白质晶体学289

二、核磁共振法298

三、其他衍射方法299

第三节 晶体学坐标和蛋白质晶体300

一、PDB文件300

二、空间画图304

三、蛋白质晶体305

四、晶体的生物学活性307

五、晶体和核磁共振的比较研究308

第四节 蛋白质的三维结构310

一、四级结构310

二、二级结构314

三、结构域319

四、超二级结构322

本章小结323

关键词324

思考题324

第十一章 病毒的分子生物学325

第一节 概述325

一、病毒基因组的结构与功能325

二、病毒基因组的复制和表达调控325

三、病毒与宿主细胞的相互作用326

四、病毒与肿瘤发生326

五、病毒基因工程疫苗及病毒载体326

第二节 病毒的基因组326

一、病毒基因组的核酸类型和大小327

二、病毒基因组的特点328

三、DNA病毒的基因组329

四、RNA病毒的基因组330

第三节 DNA病毒的复制331

一、DNA病毒的转录332

二、DNA病毒基因组的复制332

三、病毒保证基因组完整性的策略334

四、DNA病毒的组装和释放334

第四节 RNA病毒的复制335

一、HCV的生活周期335

二、HCV基因组的结构和功能336

三、HCV基因组的复制338

第五节 反转录病毒的复制339

一、HIV的复制339

二、FV的复制343

第六节 病毒与宿主的相互作用345

一、病毒对宿主的作用345

二、宿主对病毒感染的反应及病毒对抗宿主反应的机制350

本章小结352

关键词353

思考题353

第十二章 肿瘤的分子生物学354

第一节 肿瘤和肿瘤细胞354

一、肿瘤的特征和分类354

二、肿瘤细胞与正常细胞的区别355

三、体外细胞转化356

第二节 肿瘤的发生和演进357

一、肿瘤发生的多步骤模型357

二、肿瘤微环境与肿瘤血管生成358

三、肿瘤侵袭与转移358

四、肿瘤免疫359

第三节 肿瘤病毒和病毒癌基因360

一、肿瘤病毒360

二、反转录病毒癌基因362

三、反转录病毒癌基因的起源363

第四节 细胞癌基因和抑癌基因365

一、细胞癌基因365

二、细胞癌基因的激活366

三、抑癌基因367

四、抑癌基因的失活368

第五节 癌基因和抑癌基因的功能369

一、生长因子369

二、生长因子受体与蛋白激酶369

三、转录因子372

四、细胞周期调控373

五、DNA损伤修复与细胞凋亡374

第六节 分子生物学在肿瘤诊治上的应用374

本章小结375

关键词376

思考题376

第十三章 免疫分子生物学377

第一节 免疫细胞与抗原识别377

一、免疫细胞377

二、抗原的呈递与识别379

第二节 淋巴细胞的激活与分子机制382

一、T细胞受体激活的信号转导机制382

二、B细胞的激活与抗体的产生388

第三节 固有免疫反应的分子机制391

一、固有免疫反应的信号识别391

二、细胞因子与信号转导393

第四节 免疫反应的效应机制401

一、细胞免疫的效应机制401

二、体液免疫的效应机制406

本章小结410

关键词411

思考题411

参考文献412

名词索引415