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绪论1

0.1分子生物学的基本概念与发展历程1

0.1.1分子生物学产生的背景1

0.1.2分子生物学的概念2

0.1.3分子生物学的发展历程2

0.2分子生物学的研究范围与主要内容5

0.2.1分子生物学的研究范围5

0.2.2分子生物学研究的主要内容5

0.3分子生物学的进展与发展趋势7

0.3.1分子生物学进展7

0.3.2分子生物学研究展望8

思考题9

第1章 遗传的物质基础——核酸10

1.1遗传物质的发现和证明10

1.2核酸的功能12

1.2.1 DNA或RNA是遗传信息的载体12

1.2.2 RNA是遗传信息的传递者12

1.3核酸的结构13

1.3.1核酸的一级结构13

1.3.2核酸的二级结构14

1.3.3 DNA的高级结构16

1.3.4核酸修饰16

1.4核酸的理化特性17

1.4.1稳定性17

1.4.2酸碱效应17

1.4.3化学变性18

1.4.4黏性18

1.4.5浮力密度18

1.5核酸的光谱学和热力学特性18

1.5.1紫外吸收特性19

1.5.2减色性19

1.5.3热变性和复性20

思考题20

第2章 基因与基因组21

2.1染色体21

2.1.1染色质与核小体21

2.1.2染色体的着丝粒与端粒24

2.2基因、基因组与基因组学26

2.2.1基因概念认识的深化26

2.2.2基因组与C值29

2.2.3基因组学与人类基因组计划（HGP）30

2.3原核生物基因组33

2.3.1大肠杆菌基因组33

2.3.2噬菌体基因组35

2.3.3原核生物基因组结构特点38

2.4真核生物基因组38

2.4.1真核生物基因组的包装39

2.4.2真核生物基因组的大小40

2.4.3真核生物基因组的复杂性41

2.4.4酵母与线虫的基因组结构50

2.4.5人类基因组的结构和组成54

思考题56

第3章 复制58

3.1 DNA复制概述58

3.1.1 DNA半保留复制58

3.1.2 DNA半不连续复制60

3.1.3 DNA复制需要RNA引物61

3.1.4 DNA复制方向62

3.1.5环形DNA的复制方式63

3.2 DNA复制酶学65

3.2.1解旋酶与DNA双链的分离65

3.2.2单链DNA结合蛋白与DNA单链的保护67

3.2.3拓扑异构酶与DNA复制中拓扑结构的解决68

3.2.4 DNA聚合酶与DNA链的聚合70

3.2.5 DNA连接酶与冈崎片段的连接74

3.3 DNA复制过程74

3.3.1 DNA复制起始74

3.3.2复制叉76

3.3.3 DNA复制终止78

3.4 DNA复制调控81

3.4.1细胞周期81

3.4.2 DNA复制的调控82

思考题83

第4章 DNA的损伤、修复与重组84

4.1 DNA的损伤84

4.1.1 DNA的自发性损伤84

4.1.2物理因素引起的DNA损伤86

4.1.3化学因素引起的DNA损伤87

4.2 DNA损伤的修复87

4.2.1直接修复88

4.2.2切除修复89

4.2.3错配修复90

4.2.4重组修复91

4.2.5 SOS反应和易错修复91

4.3基因突变92

4.3.1基因突变的概念92

4.3.2基因突变的类型93

4.3.3基因突变生成的分子机制94

4.3.4基因突变的热点96

4.4 DNA的重组96

4.4.1同源重组96

4.4.2位点特异性重组100

4.5 DNA的转座103

4.5.1转座子的分类103

4.5.2转座作用的机制104

4.5.3转座子转座的基本特征106

4.5.4 DNA转座引起的遗传学效应106

4.5.5真核生物的转座子106

4.6反转录转座子109

4.6.1反转录转座子的概念109

4.6.2反转座子的结构和作用机制109

4.6.3反转录转座子的生物学意义109

思考题110

第5章 转录111

5.1转录的基本过程和一般特征111

5.1.1转录单位111

5.1.2转录的基本过程112

5.1.3转录的一般特征112

5.2 RNA生物合成的酶学体系113

5.2.1原核生物的RNA聚合酶113

5.2.2真核生物的RNA聚合酶115

5.2.3 RNA聚合酶的三维结构116

5.3原核生物的转录117

5.3.1转录起始118

5.3.2转录的延伸120

5.3.3转录的终止121

5.4真核生物的转录124

5.4.1 RNA聚合酶Ⅰ所负责的基因转录125

5.4.2 RNA聚合酶Ⅱ负责的基因转录126

5.4.3 RNA聚合酶Ⅲ的启动子结构131

5.5转录产物的后加工133

5.5.1原核生物转录产物的后加工133

5.5.2真核生物的转录后加工136

5.6反转录142

5.6.1反转录病毒与反转录的发现142

5.6.2反转录酶的生物活性142

5.6.3反转录的过程142

5.6.4反转录现象的意义142

思考题143

第6章 翻译144

6.1 mRNA与遗传密码145

6.1.1原核生物和真核生物的mRNA145

6.1.2遗传密码及其破译147

6.1.3遗传密码的主要特征150

6.2 tRNA与氨基酸转运152

6.2.1 tRNA的结构152

6.2.2 tRNA的种类153

6.2.3 tRNA的功能155

6.3 rRNA与核糖体156

6.3.1核糖体的结构156

6.3.2核糖体rRNA的功能157

6.3.3核糖体的装配157

6.3.4核糖体的活性位点158

6.4肽链合成159

6.4.1氨基酸的活化160

6.4.2合成的起始161

6.5多核糖体与蛋白质生物合成的抑制剂168

6.5.1多核糖体168

6.5.2蛋白质生物合成的抑制剂168

6.6翻译后处理170

6.6.1 N端fMet或Met的切除170

6.6.2二硫键的形成170

6.6.3肽链的折叠170

6.6.4化学修饰170

6.6.5剪切171

6.6.6亚基之间、亚基与辅基之间的聚合172

6.7蛋白质的转运与定位173

6.7.1翻译后转运173

6.7.2翻译转运同步机制176

6.7.3蛋白质的降解178

思考题178

第7章 原核生物基因表达调控180

7.1原核生物基因表达调控概述180

7.1.1原核生物基因表达调控的相关概念180

7.1.2原核生物基因表达调控的主要特点181

7.2转录水平的调控182

7.2.1乳糖操纵子183

7.2.2色氨酸操纵子185

7.2.3其他操纵子189

7.3基因转录的时序调控191

7.3.1大肠杆菌热激基因的表达192

7.3.2枯草杆菌中σ亚基的更替192

7.3.3 T4噬菌体蛋白质合成的时序调节193

7.3.4 T7噬菌体RNA聚合酶的代换194

7.4翻译水平的调控194

7.4.1翻译起始的调控195

7.4.2翻译延伸的调控198

7.4.3翻译终止的调控199

7.5翻译后的调控——蛋白质的分泌200

思考题201

第8章 真核生物基因表达调控202

8.1真核生物基因表达调控特点202

8.1.1真核生物基因表达调控环节更多202

8.1.2真核生物基因表达的时间特异性和空间特异性202

8.1.3真核生物基因表达以正调控为主203

8.2染色质和DNA水平上的调控203

8.2.1染色质水平上的调控203

8.2.2 DNA水平上的调控206

8.3转录水平及转录后的调控207

8.3.1基因调控的顺式作用元件207

8.3.2基因调控的反式作用因子210

8.3.3真核基因转录调控的主要模式212

8.3.4真核基因转录抑制因子的作用模式214

8.3.5转录后水平的调控214

8.4翻译水平的调控217

8.4.1 mRNA的稳定性对翻译的调控217

8.4.2翻译起始因子对翻译起始的调控217

8.4.3 mRNA非翻译区对翻译的调控218

思考题218

第9章 分子生物学研究方法219

9.1聚合酶链式反应219

9.1.1聚合酶链式反应（polymerase chain reaction，PCR）技术的基本原理219

9.1.2 PCR技术的应用220

9.1.3实时荧光定量PCR220

9.2 DNA重组技术221

9.2.1限制性内切酶与电泳222

9.2.2连接和转化223

9.2.3重组体筛选223

9.2.4分子杂交技术224

9.2.5载体225

9.2.6基因文库229

9.3 RNA干扰231

9.3.1 siRNA的发现及其主要作用机制231

9.3.2 siRNA研究技术232

9.3.3微RNA（microRNA， miRNA）233

9.3.4 RNAi技术的应用234

9.4 DNA分子标记234

9.4.1基于分子杂交技术的分子标记234

9.4.2基于PCR技术的分子标记234

9.4.3单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism， SNP）237

9.5基因组学研究方法238

9.5.1 DNA测序、RNA测序和序列数据库238

9.5.2基因和相关序列在基因组中的定位239

9.5.3基因组测序241

9.5.4基因功能研究技术241

9.5.5生物芯片技术245

9.6蛋白质组学与生物信息学246

9.6.1蛋白质组学的研究技术246

9.6.2生物信息学247

思考题250

主要参考文献251