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第一章 绪论1

一、分子生物学定义1

二、分子生物学发展简述1

三、分子生物学的主要内容3

四、展望4

第二章 生物大分子5

第一节 生物大分子的化学结构5

一、蛋白质5

二、核酸6

三、多糖6

四、脂类6

第二节 决定蛋白质和核酸三维结构的非共价相互作用6

一、无规则线团7

二、氢键7

三、疏水相互作用7

四、离子键8

五、范德华引力8

第三节 研究生物大分子的基本方法8

一、速度沉降8

二、区带离心（zonal centrifugation）8

三、平衡离心（equilibrium centrifugation）9

四、电泳（electrophoresis）9

五、电镜（electronmicroscopy）观察9

第四节 生物大分子的分子量测定9

一、DNA的分子量测定9

二、蛋白质的分子量测定9

第三章 核酸10

第一节 DNA的基本结构10

一、双螺旋结构是DNA的基本结构10

二、决定DNA结构的因素12

三、环状超螺旋DNA16

四、左手螺旋DNA18

第二节 DNA的基本性质19

一、复性19

二、DNA的修饰20

三、核酸降解20

第三节 RNA22

一、成熟RNA23

二、前体RNA24

三、病毒RNA24

四、RNA的结构25

第四节 核酸的结构分析25

一、DNA的物理图谱25

二、测定DNA顺序的方法26

第四章 蛋白质30

第一节 蛋白质的结合位点和多亚基蛋白质30

第二节 蛋白质活性的调节32

一、终产物的抑制作用32

二、多亚基蛋白质的调节——变构33

三、变构调节的两种机制33

四、一种变构酶：门冬酰胺转氨甲酰酶35

五、真核细胞中蛋白质的磷酸化是导致变构的共同方式36

第三节 蛋白质重要的结构域41

一、结构域的化学概念41

二、结构域与蛋白质结构与功能41

三、蛋白质重要的结构域42

第五章 生物大分子相互作用和复杂聚集物的结构49

第一节 一种多蛋白装配体——胶原蛋白49

一、胶原蛋白的氨基酸组成和顺序50

二、一种三链螺旋单位——原胶原蛋白（tropocollagen）50

三、原胶原单位的相互作用形成纤维50

第二节 复杂的DNA结构52

第三节 DNA与一个识别专一碱基顺序的蛋白质的相互作用53

第四节 生物膜（biological membranes）58

第五节 复杂聚集物的自我装配59

第六章 遗传物质61

第一节 遗传物质的证明61

一、转化实验61

二、化学实验63

三、Blendor实验63

第二节 遗传物质的性质64

一、遗传信息由DNA贮存和传递64

二、遗传信息从亲代传递到子代65

三、携带遗传信息的DNA的化学稳定性65

四、遗传物质的变异性（突变）66

第三节 遗传物质——RNA67

第四节 基因和基因组68

第七章 可转移的遗传因子70

第一节 质粒（plasmid）70

一、质粒的一般性质及类型70

二、质粒的复制机制及其拷贝数的控制71

三、几种质粒76

第二节 转座因子80

一、插入顺序（insertion sequence IS）80

二、转座子84

第三节 病毒及其与质粒、转座因子之间的关系89

第八章 分子生物学的研究方法92

第一节 生物大分子的分离92

一、凝胶电泳92

二、双向凝胶电泳94

三、离子交换层析95

四、凝胶过滤层析95

第二节 标记示踪剂97

一、放射自显影97

二、磷光成像98

三、液体闪烁计数98

四、非放射性示踪99

第三节 核酸杂交100

一、Southern Blot（DNA印迹杂交）：鉴定特异的DNA片段100

二、DNA指纹和DNA分型101

三、Northern Blot：检测基因活性102

四、原位杂交：确定基因在染色体上的位置103

五、定点突变103

第四节 转录子的作图和定量分析105

一、S1作图105

二、引物延伸107

三、Run-off转录和G-Less Cassette转录108

第五节 体内测定转录速率110

一、细胞核持续转录技术（Nuclear Run-on Transcription）110

二、报告基因转录111

第六节 DNA与蛋白质的相互作用113

一、滤膜结合法113

二、凝胶迁移率变化实验（Gel Mobility Shift Assay）113

三、DNase足迹实验113

四、硫酸二甲酯（Dimethylsulfate DMS）足迹法和其他足迹法115

五、基因敲除（Gene knockout）116

第九章 重组DNA技术——分子克隆技术119

第一节 载体和工具酶119

一、载体119

二、工具酶126

第二节 目的基因制备129

一、直接分离法130

二、构建基因组文库或cDNA基因文库分离法130

三、PCR法分离目的基因131

四、目的基因的化学合成法131

第三节 目的基因与载体的体外重组131

一、目的基因与载体的剪切131

二、目的基因和载体的体外连接133

第四节 重组子导入细胞技术135

一、重组DNA分子转化原核生物细胞（大肠杆菌）135

二、重组DNA分子导入哺乳动物细胞136

三、重组λ噬菌体DNA分子转导大肠杆菌136

四、重组DNA分子导入植物细胞137

第五节 重组子的筛选与鉴定137

一、根据重组载体的选择性标记进行筛选137

二、PCR法138

三、限制性核酸内切酶酶切分析法138

四、核酸杂交法139

五、免疫学方法139

六、核苷酸序列测定139

七、植物转化细胞和哺乳动物转化细胞的筛选鉴定139

第六节 克隆基因的表达140

一、目的基因在原核生物表达系统中的表达（大肠杆菌表达系统）140

二、目的基因在真核生物表达系统中的表达141

第七节 重组DNA技术应用143

一、重组DNA技术在医学上的应用143

二、重组DNA技术在农业上的应用146

三、基因工程在环境保护中的应用148

第十章 遗传物质的复制149

第一节 复制概述149

一、复制子（Replicon）149

二、半保留复制和半不连续复制151

三、DNA的复制起始区155

第二节 DNA复制的相关蛋白质158

一、DNA聚合酶159

二、DNA连接酶（DNA Ligase）165

三、与解链有关的酶和蛋白质166

第三节 原核生物DNA复制的起始延伸和终止169

一、大肠杆菌DNA的复制170

二、噬菌体ФX174的复制175

三、细菌接合产生单链基因组176

四、线粒体DNA的复制176

五、线状DNA复制问题177

第四节 真核生物的复制过程182

一、猴病毒SV40的复制182

二、染色质复制需要核小体组装182

三、端粒酶186

第五节 DNA复制的调控187

第六节 逆转录189

一、逆转录酶189

二、逆转录病毒的基因组复制过程189

三、乙肝病毒基因组的复制191

第七节 RNA复制191

第十一章 DNA损伤修复和基因突变193

第一节 避免差错的DNA损伤修复194

一、光复活作用和切除修复194

二、重组修复196

三、N-糖苷酶和DNA损伤修复198

四、校读作用198

五、交联的修复200

第二节 避免差错的DNA损伤修复和基因突变201

第三节 应急修复反应（SOS）201

一、recA和lexA基因202

二、SOS反应过程203

三、SOS反应和细胞分裂204

四、SOS反应和DNA复制204

五、SOS网络中的基因和诱发突变204

六、二聚体和诱发突变204

七、无嘌呤位点和基因突变205

八、DNA聚合酶和基因突变205

第四节 诱变剂、诱变、基因突变和突变体205

一、突变的类型和它们的标志206

二、突变株的筛选207

三、自发突变207

四、诱变208

五、Oligo诱导的定点突变213

第五节 基因突变的校正216

一、无义突变的校正216

二、误义突变的校正216

三、移码突变的校正216

第十二章 遗传重组218

第一节 同源重组的机制218

一、断裂重接和异源双链218

二、支链迁移219

三、碱基对的错配及消除220

四、DNA分子的配对221

第二节 细菌转化中的重组223

一、细菌中的转化223

二、酵母中的转化223

第三节 同源双链DNA分子之间的交换225

一、噬菌体的整合225

二、细菌接合转移中的重组226

三、转导中的重组226

四、减数分裂重组228

第四节 同源重组模型230

一、Holliday模型230

二、不对称链转移模型231

三、8字形分子的解离233

第五节 RecA和RecBCD蛋白在重组中的作用234

一、RecA蛋白234

二、RecBCD酶236

三、参与同源重组的其他蛋白质237

第十三章 转录243

第一节 RNA的酶促合成243

一、RNA合成的基本特征243

二、大肠杆菌RNA聚合酶（E.coli RNApolymerase）244

三、RNA聚合酶在DNA上的识别结合位点245

四、转录的起始249

五、RNA链的延伸250

六、RNA链的终止和新合成RNA的释放252

第二节 RNA分子的种类及转录后加工255

一、mRNA的结构255

二、mRNA的寿命255

三、稳定RNA：核糖体RNA和转移RNA255

四、tRNA分子的加工256

五、大肠杆菌中核糖体RNA的加工258

第三节 真核生物的转录和RNA加工260

一、真核细胞中的转录260

二、真核mRNA分子5′端和3′端的结构270

三、真核mRNA的加工272

四、RNA拼接（RNA splicing）276

五、RNA编辑287

第十四章 蛋白质的合成288

第一节 遗传密码的破译288

一、Crick的探索289

二、Nirenberg的实验289

三、Khorana的实验290

第二节 摇摆假设293

第三节 蛋白质生物合成的机制294

一、与蛋白质生物合成有关的生物大分子294

二、蛋白质生物合成的机制303

三、蛋白质的翻译后加工307

第十五章 原核基因表达调控309

第一节 乳糖系统和操纵子模型310

一、酶的诱导310

二、结构基因和调节基因的突变312

三、调节基因313

四、Jacob-Monod的负控制模型及实验依据314

五、I基因产物及功能315

六、操纵区和启动区316

七、正控制系统317

八、P-O区的结构319

第二节 半乳糖操纵子320

一、cAMP-CAP对两个半乳糖启动子的不同作用321

二、双启动子的生理功能322

三、双操纵区322

第三节 色氨酸操纵子323

一、色氨酸操纵子的阻遏-操纵系统324

二、弱化子和前导区324

三、mRNA的前导区全序列分析326

四、弱化的机制326

五、色氨酸操纵子弱化机制的实验依据327

第四节 λ噬菌体基因表达的调节330

一、λ噬菌体简介331

二、λ噬菌体基因组332

三、λ噬菌体感染宿主后的转录次序333

四、λ噬菌体的调控区333

五、溶源化的遗传控制及λ阻遏物的发现334

六、λ噬菌体的操纵区和启动子结构335

七、CI蛋白和Cro蛋白336

第五节 DNA重排对基因表达的调节339

第六节 sigma因子对基因表达的调控340

第七节 转录后的调控344

一、翻译水平上的调控344

二、翻译后调控349

第十六章 真核基因组及其基因表达调控351

第一节 真核生物基因组351

一、重复序列351

二、基因家族（gene families）353

三、逆转病毒和癌基因355

四、真核细胞中的转座因子358

五、真核细胞中的线粒体基因组和叶绿体基因组358

第二节 真核基因的结构359

一、rRNA基因359

二、tRNA基因362

三、为蛋白质编码的基因363

四、内部间隔区和隔裂基因365

第三节 真核基因表达的调控369

一、真核基因表达控制的特点和复杂性369

二、真核基因转录起始的控制机制369

三、几种真核基因转录调控模型378

四、DNA修饰和染色质结构控制基因转录380

五、转录后的控制388

六、真核蛋白质合成的控制390

第十七章 细胞信号调控397

第一节 细胞信号的一般概念397

一、信号分子和信号受体397

二、细胞对信号的反应398

三、三类已知的细胞表面受体399

第二节 通过G-蛋白关联受体进行的信号调控399

一、G-蛋白关联受体结构——七次跨膜399

二、三聚体G蛋白400

三、G-蛋白关联受体作用的两条主要途径400

第三节 通过酶关联细胞表面受体进行的信号调控402

一、受体酪氨酸激酶是大多数生长因子的受体403

二、形成二聚体是酶关联受体被信号激活的普遍机制403

三、受体酪氨酸激酶上的磷酸化的酪氨酸被具有SH2结构的蛋白质识别和结合403

第四节 小分子信号调控404

一、NO和CO能直接与细胞内的酶结合404

二、维生素D和甾类激素等直接和基因转录的调控蛋白结合404

第五节 细胞对信号的反应405

一、细胞信号逻辑：信号网络405

二、细胞对信号的适应性405

第十八章 癌分子生物学407

第一节 癌发生的分子基础——DNA序列改变407

第二节 癌的发生和发展包括多种因素的协同作用407

第三节 原癌基因和癌基因408

第四节 原癌基因的激活409

一、Ras原癌基因可被基因变异所激活409

二、插入、转位和基因放大可激活原癌基因411

第五节 肿瘤抑制蛋白413

第十九章 基因组学415

第一节 基因组的测序415

一、人类基因组计划（human genome project,HGP）416

二、运用在大规模基因组计划的克隆载体417

三、克隆-克隆战略（The Clone-clone Strategy）418

四、鸟枪法测序422

第二节 基因组学的应用424

一、功能基因组研究技术424

二、功能基因组学的应用430

三、生物信息学430

四、蛋白质组学431