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1 绪论 1

1.1 引言 1

1.1.1 创世说与进化论 1

1.1.2 细胞学说 2

1.1.3 经典的生物化学和遗传学 4

1.1.4 DNA的发现 6

1.2 分子生物学简史 8

1.3 分子生物学的研究内容 11

1.3.1 DNA重组技术 12

1.3.2 基因表达调控研究 13

1.3.3 生物大分子的结构功能研究——结构分子生物学 14

1.3.4 基因组、功能基因组与生物信息学研究 14

1.4 分子生物学展望 15

2 染色体与DNA 18

2.1 染色体 18

2.1.1 染色体概述 18

2.1.2 真核细胞染色体的组成 22

2.1.3 原核生物基因组 31

2.2 DNA的结构 32

2.2.1 DNA的一级结构 32

2.2.2 DNA的二级结构 34

2.2.3 DNA的高级结构 37

2.3 DNA的复制 39

2.3.1 DNA的半保留复制机理 39

2.3.2 复制的起点、方向和速度 40

2.3.3 复制的几种主要方式 41

2.4 原核生物和真核生物DNA的复制特点 43

2.4.1 原核生物DNA的复制特点 43

2.4.2 真核生物DNA的复制特点 47

2.4.3 DNA复制的调控 48

2.5 DNA的修复 50

2.5.1 错配修复 50

2.5.2 碱基切除修复 51

2.5.3 核苷酸切除修复 52

2.5.4 DNA的直接修复 52

2.6 DNA的转座 54

2.6.1 转座子的分类和结构特征 54

2.6.2 转座作用的机制 57

2.6.3 转座作用的遗传学效应 58

2.6.4 真核生物中的转座子 59

3 生物信息的传递（上）——从DNA到RNA 64

3.1 RNA的转录 65

3.1.1 转录的基本过程 65

3.1.2 转录机器的主要成分 66

3.2 启动子与转录起始 71

3.2.1 启动子区的基本结构 71

3.2.2 启动子区的识别 72

3.2.3 酶与启动子区的结合 73

3.2.4 -10区和-35区的最佳间距 74

3.2.5 增强子及其功能 75

3.2.6 真核生物启动子对转录的影响 75

3.3 原核生物与真核生物mRNA的特征比较 78

3.3.1 原核生物mRNA的特征 78

3.3.2 真核生物mRNA的特征 81

3.4 终止和抗终止 85

3.4.1 不依赖于ρ因子的终止 85

3.4.2 依赖于ρ因子的终止 85

3.4.3 抗终止 86

3.5 内含子的剪接、编辑及化学修饰 88

3.5.1 RNA中的内含子 88

3.5.2 RNA的剪接 91

3.5.3 RNA的编辑和化学修饰 92

4 生物信息的传递（下）——从mRNA到蛋白质 100

4.1 遗传密码——三联子 100

4.1.1 三联子密码及其破译 101

4.1.2 遗传密码的性质 104

4.2 tRNA 108

4.2.1 tRNA的L形三级结构 109

4.2.2 tRNA的功能 110

4.2.3 tRNA的种类 111

4.2.4 氨酰-tRNA合成酶 113

4.3 核糖体 114

4.3.1 核糖体的结构 115

4.3.2 rRNA 116

4.3.3 核糖体的功能 118

4.4 蛋白质合成的生物学机制 119

4.4.1 氨基酸的活化 120

4.4.2 翻译的起始 122

4.4.3 肽链的延伸 125

4.4.4 肽链的终止 129

4.4.5 蛋白质前体的加工 129

4.4.6 蛋白质合成抑制剂 133

4.4.7 RNA分子在生物进化中的地位 134

4.5 蛋白质运转机制 135

4.5.1 翻译-运转同步机制 136

4.5.2 翻译后运转机制 139

4.5.3 核定位蛋白的运转机制 143

4.5.4 蛋白质的降解 143

5 分子生物学研究法 147

5.1 重组DNA技术发展史上重大事件 147

5.2 DNA操作技术 153

5.2.1 核酸的凝胶电泳 153

5.2.2 核酸的分子杂交 155

5.2.3 细菌转化 157

5.2.4 核苷酸序列分析 158

5.2.5 基因扩增 164

5.2.6 DNA与蛋白质相互作用研究 166

5.3 基因克隆的主要载体系统 170

5.3.1 质粒DNA及其分离纯化 170

5.3.2 重要的大肠杆菌质粒载体 172

5.3.3 λ噬菌体载体 175

5.3.4 柯斯质粒载体 177

5.3.5 pBluescript噬菌粒载体 178

5.4 基因的分离与鉴定 179

5.4.1 DNA片段的产生与分离 179

5.4.2 重组体DNA分子的构建 180

5.4.3 cDNA基因克隆 181

5.4.4 克隆基因的分离 185

6 基因的表达与调控（上）——原核基因表达调控模式 192

6.1 原核基因表达调控总论 193

6.1.1 原核基因调控机制的类型与特点 194

6.1.2 弱化子对基因活性的影响 198

6.1.3 降解物对基因活性的调节 198

6.1.4 细菌的应急反应 198

6.2 乳糖操纵子与负控诱导系统 199

6.2.1 酶的诱导——lac体系受调控的证据 200

6.2.2 操纵子模型及其影响因子 201

6.2.3 lac操纵子DNA的调控区域——P、O区 207

6.2.4 lac操纵子中的其他问题 207

6.3 色氨酸操纵子与负控阻遏系统 209

6.3.1 trp操纵子的阻遏系统 209

6.3.2 弱化子与前导肽 212

6.3.3 trp操纵子弱化机制的实验依据 215

6.4 其他操纵子 216

6.4.1 半乳糖操纵子 216

6.4.2 阿拉伯糖操纵子 219

6.4.3 阻遏蛋白LexA的降解与细菌中的SOS应答 222

6.4.4 二组分调控系统和信号转导 224

6.4.5 多启动子调控的操纵子 224

6.5 固氮基因调控 225

6.5.1 根瘤的产生 226

6.5.2 固氮酶 226

6.5.3 与固氮有关的基因及其调控 227

6.5.4 寄主植物基因型对共生体系的影响 232

6.6 转录后调控 233

6.6.1 翻译起始的调控 233

6.6.2 稀有密码子对翻译的影响 233

6.6.3 重叠基因对翻译的影响 234

6.6.4 poly（A）对翻译的影响 235

6.6.5 翻译的阻遏 235

6.6.6 魔斑核苷酸水平对翻译的影响 236

7 基因的表达与调控（下）——真核基因表达调控的一般规律 237

7.1 真核生物的基因结构与转录活性 238

7.1.1 基因家族 239

7.1.2 真核基因的断裂结构 243

7.1.3 真核生物DNA水平上的基因表达调控 246

7.1.4 DNA甲基化与基因活性的调控 250

7.2 真核基因的转录 255

7.3 反式作用因子 257

7.3.1 反式作用因子中的DNA识别或结合域 259

7.3.2 转录活化结构域 264

7.4 真核基因转录调控的主要模式 265

7.4.1 蛋白质磷酸化、信号转导及基因表达 266

7.4.2 激素及其影响 275

7.4.3 热激蛋白诱导的基因表达 280

7.4.4 金属硫蛋白基因的多重调控 282

7.5 其他水平上的基因调控 284

7.5.1 RNA的加工成熟 284

7.5.2 翻译水平的调控 288

8 疾病与人类健康 293

8.1 肿瘤与癌症 293

8.1.1 反转录病毒致癌基因 294

8.1.2 原癌基因（细胞转化基因）产物及其分类 298

8.1.3 原癌基因的表达调控 302

8.1.4 基因互作与癌基因表达 305

8.2 人免疫缺损病毒——HIV 307

8.2.1 HIV病毒粒子的形态结构和传染 308

8.2.2 HIV基因组及其编码的蛋白 308

8.2.3 HIV的复制 311

8.2.4 HIV-I基因的表达调控 313

8.2.5 HIV的感染及致病机理 318

8.2.6 艾滋病的治疗及预防 319

8.3 乙型肝炎病毒——HBV 320

8.3.1 肝炎病毒的分类地位及病毒粒子结构 321

8.3.2 乙肝病毒基因组及其所编码的主要蛋白 321

8.3.3 HBV的复制 325

8.4 基因治疗 327

8.4.1 基因治疗的历史沿革 327

8.4.2 基因治疗中的病毒载体 328

8.4.3 非病毒载体 331

9 基因与发育 334

9.1 免疫体系发育及免疫球蛋白基因表达 334

9.1.1 脊椎动物免疫系统 334

9.1.2 B淋巴细胞及其发育和分化 335

9.1.3 T淋巴细胞发育及分化 338

9.1.4 免疫球蛋白的结构 339

9.1.5 免疫球蛋白基因结构 341

9.1.6 Ig基因重排与DNA的多样性 342

9.1.7 免疫球蛋白基因表达 346

9.1.8 主要组织相容复合体的表达调控 347

9.2 果蝇的胚胎发育 351

9.2.1 卵子发育 352

9.2.2 胚胎发育 353

9.3 高等植物花发育的基因调控 359

9.3.1 植物的花器官结构 359

9.3.2 调控花器官发育的主要基因 360

9.3.3 花器官发育的“ABC”模型 361

9.3.4 参与诱导开花信号产生、传递和感受的基因 364

10 基因级与比较基因组学 368

10.1 人类基因组计划 368

10.1.1 人类基因组计划的科学意义 368

10.1.2 遗传图 370

10.1.3 物理图 377

10.1.4 转录图 378

10.1.5 人类基因组的序列图 380

10.2 DNA的鸟枪法序列分析技术 382

10.2.1 基因组DNA大片段文库的构建 382

10.2.2 鸟枪法基因组序列分析技术及其改良 382

10.3 比较基因组学及功能基因组学研究 386

10.3.1 通过基因组数据进行全局性分析 386

10.3.2 通过基因组数据进行比较基因组学研究 390

10.3.3 功能基因组学研究 391

名词索引 394

参考书目 414

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