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1绪论1

1.1创世说与进化论1

1.2细胞学说1

1.3经典生物化学与遗传学2

1.4分子生物学的概念2

1.5分子生物学的发展简史3

1.5.1分子生物学的诞生3

1.5.2现代分子生物学的发展时期3

1.5.3分子生物学深入发展应用时期4

1.6分子生物学的研究内容4

1.6.1生物大分子的结构与功能5

1.6.2基因的表达调控5

1.6.3细胞信号转导6

1.6.4 DNA重组技术6

1.7后基因组学研究6

1.7.1功能基因组学研究6

1.7.2转录组学研究7

1.7.3蛋白质组学研究7

1.7.4代谢组学研究7

1.7.5生物信息学研究8

思考题8

2基因与染色体9

2.1 DNA的分子结构9

2.1.1 DNA的一级结构9

2.1.2 DNA的二级结构（双螺旋模型）9

2.1.3三链结构DNA12

2.1.4四链结构DNA13

2.1.5 DNA的超螺旋结构13

2.2 DNA的变性、复性与分子杂交16

2.2.1 DNA的变性与复性16

2.2.2分子杂交18

2.3基因的概念19

2.3.1经典遗传学关于基因的概念19

2.3.2分子遗传学关于基因的概念20

2.4基因簇和重复26

2.4.1基因簇26

2.4.2重复29

2.5染色体与核小体31

2.5.1染色体31

2.5.2核小体35

2.6基因组37

2.6.1基因组大小与C值37

2.6.2原核生物基因组与真核生物基因组38

2.7遗传信息流39

思考题40

3 DNA复制42

3.1 DNA复制的基本原则42

3.1.1 DNA的半保留复制42

3.1.2 DNA复制的半不连续性43

3.1.3 DNA复制的引物44

3.1.4 DNA的双向复制45

3.2 DNA复制的方式45

3.2.1 θ型复制45

3.2.2滚环复制46

3.2.3 D环复制47

3.3 DNA复制的酶类体系48

3.3.1原核生物DNA复制的酶及蛋白质48

3.3.2真核生物DNA复制的酶及蛋白质50

3.4 DNA复制过程51

3.4.1原核生物DNA复制的过程51

3.4.2真核生物DNA复制的要点54

3.5端粒和端粒酶55

思考题57

4基因突变与交换58

4.1基因突变58

4.1.1基因突变的类型58

4.1.2突变发生的机理60

4.1.3突变的热点65

4.2 DNA修复66

4.2.1 DNA错配修复机理66

4.2.2尿嘧啶-N-糖苷键系统67

4.2.3光复活67

4.2.4切除修复68

4.2.5重组修复68

4.2.6紧急呼救修复系统69

4.3 DNA重组70

4.3.1同源重组70

4.3.2位点特异重组72

4.4转座72

4.4.1转座子的种类和结构特征73

4.4.2真核生物的转座因子75

4.4.3转座机理77

4.4.4转座的遗传学效应78

4.5遗传多样性78

4.5.1遗传多样性产生的原因78

4.5.2遗传多样性检测方法79

4.6目的基因的分子标记定位84

4.6.1质量性状基因的分子标记定位84

4.6.2数量性状基因的分子标记定位84

思考题85

5 RNA转录86

5.1原核生物转录机理87

5.1.1原核生物转录的相关酶类88

5.1.2原核生物转录的过程89

5.2真核生物转录机理95

5.2.1真核生物基因转录的相关酶95

5.2.2真核生物基因的转录因子96

5.2.3增强子、沉默子和绝缘子98

5.2.4真核生物转录的起始和终止99

5.3转录产物加工100

5.3.1 rRNA加工101

5.3.2 tRNA的加工103

5.3.3 mRNA的加工104

5.4核酶与催化RNA109

5.5反转录110

思考题111

6蛋白质翻译112

6.1蛋白质翻译体系112

6.1.1 mRNA是蛋白质合成的模板112

6.1.2 tRNA是氨基酸的运载工具113

6.1.3核糖体是蛋白质合成的场所114

6.1.4参与蛋白质合成的各种辅因子115

6.2遗传密码116

6.2.1遗传密码的破译116

6.2.2遗传密码的特性117

6.3肽的合成121

6.3.1氨基酸的活化121

6.3.2肽链的合成过程122

6.3.3肽链的加工和修饰131

6.3.4肽链合成的干扰和抑制136

6.4保证肽链准确合成的机制138

6.4.1遗传密码的防错系统138

6.4.2氨酰-tRNA合成酶的特异性139

6.4.3校正tRNA的作用140

6.4.4核糖体的校正功能140

6.4.5蛋白因子的校正作用141

6.5蛋白质的定位和运输141

6.5.1信号肽141

6.5.2分泌型蛋白质的运输142

6.5.3内质网蛋白质的运输143

6.5.4质膜蛋白质的运输144

6.5.5溶酶体蛋白质的运输144

6.5.6线粒体蛋白质的运输144

6.5.7叶绿体蛋白质的运输145

6.5.8细胞核蛋白质的运输145

6.5.9过氧化物酶体蛋白质的运输146

思考题146

7原核生物基因表达调控147

7.1原核生物基因表达转录水平的调控147

7.1.1原核生物基因表达调控总论147

7.1.2原核生物基因表达调控的类型148

7.1.3大肠杆菌乳糖操纵子——负控诱导系统150

7.1.4大肠杆菌色氨酸操纵子——负控阻遏系统155

7.1.5原核生物中其他操纵子基因表达调控形式举例159

7.2原核生物基因表达的转录后水平调控166

7.2.1 SD序列对翻译的起始调控166

7.2.2 mRNA稳定性对基因表达强度的影响166

7.2.3稀有密码子的调控作用167

7.2.4反义RNA的调控作用167

7.2.5重叠基因调控作用168

7.2.6严谨反应对于基因表达调控的影响168

7.3基因表达调控综合实例——λ噬菌体基因的表达调控169

7.3.1噬菌体生物学169

7.3.2 λ噬菌体基因组的表达调控171

思考题181

8真核生物基因表达调控182

8.1真核生物基因的表达特点182

8.2 DNA水平上的基因表达调控183

8.2.1基因丢失183

8.2.2基因扩增183

8.2.3基因重排与变换184

8.2.4活性染色质结构对基因转录的影响185

8.2.5 DNA甲基化的调控作用186

8.3转录水平的基因表达调控187

8.3.1顺式作用元件187

8.3.2反式作用因子187

8.3.3转录因子的结构与功能188

8.4转录后水平上的基因表达调控193

8.4.1 hnRNA的选择性加工和运输193

8.4.2 RNA干扰194

8.5真核生物中翻译水平上的基因表达调控195

8.5.1 mRNA稳定性对基因表达的影响195

8.5.2 mRNA翻译起始的调控196

8.6真核生物基因表达的翻译后水平调控198

8.6.1蛋白质的磷酸化198

8.6.2其他类型的翻译后水平调控200

思考题200

9表观遗传的分子生物学基础202

9.1表观遗传现象202

9.2表观遗传的分子生物学基础203

9.2.1脱氧核糖核酸修饰203

9.2.2核糖核酸调控206

9.2.3组蛋白修饰208

9.2.4染色质重塑212

9.3表观遗传学的意义及其应用213

9.3.1表观遗传学在植物上的应用213

9.3.2表观遗传学在微生物菌种改良上的应用213

9.3.3表观遗传学在人类疾病中的作用214

思考题215

10基因组学与基因组计划216

10.1基因组学216

10.2基因组作图216

10.2.1遗传图谱216

10.2.2物理图谱218

10.3基因组测序221

10.3.1 DNA测序的方法221

10.3.2 DNA序列的组装223

10.4基因组序列的解读224

10.4.1基因搜索224

10.4.2单个基因功能预测225

10.5人类基因组计划225

10.5.1人类基因组计划研究进展225

10.5.2人类基因组计划后续研究226

10.6植物基因组计划229

10.6.1水稻基因组计划229

10.6.2黄瓜基因组计划232

10.7后基因组学233

10.7.1功能基因组学234

10.7.2比较基因组学234

10.7.3转录组学234

10.7.4蛋白质组学234

思考题235

11信号转导及生长发育调控236

11.1信号转导236

11.1.1细胞信号系统236

11.1.2 G蛋白偶联膜表面受体介导的信号传递途径241

11.1.3酶偶联受体介导的信号途径246

11.1.4细胞内受体介导的信号途径251

11.1.5细胞信号传递的特征252

11.2细胞周期与生长调控253

11.2.1细胞周期254

11.2.2细胞周期调控系统主要成员255

11.2.3细胞周期的调控258

11.2.4与细胞周期调控有关的其他因素259

11.3植物生长发育与信号转导260

11.3.1植物发育的基本模式260

11.3.2植物生长发育调控261

11.3.3激素调节263

11.4动物生长发育与信号转导264

11.4.1果蝇的发育过程264

11.4.2母体效应基因与体轴的建立264

11.4.3合子基因对早期胚胎模式形成的调控266

11.4.4果蝇成虫盘分化的基因调控269

思考题269

12肿瘤分子生物学270

12.1肿瘤的诱发270

12.1.1生物性致癌因素271

12.1.2物理因素273

12.1.3化学因素273

12.2癌细胞的特性274

12.3癌基因276

12.3.1癌基因概述276

12.3.2癌基因的分类和功能277

12.3.3癌基因的激活279

12.4抑癌基因282

12.4.1重要的抑癌基因283

12.4.2抑癌基因的失活287

思考题289

13细胞凋亡的分子生物学290

13.1细胞凋亡290

13.1.1细胞凋亡与细胞程序性死亡的区别291

13.1.2细胞凋亡与坏死的区别291

13.1.3细胞凋亡存在的广泛性及研究意义293

13.2细胞凋亡的信号293

13.2.1细胞凋亡的信号传递系统294

13.2.2细胞凋亡的基因调控295

13.2.3细胞凋亡的途径297

13.2.4凋亡的执行299

13.3凋亡过程中细胞的变化300

13.3.1形态学变化301

13.3.2生物化学变化301

13.3.3氧化应激301

13.3.4细胞因子302

13.4细胞凋亡的临床检测302

13.4.1早期检测303

13.4.2晚期检测304

13.4.3端粒酶检测304

13.4.4 mRNA水平的检测305

13.5凋亡在疾病和癌症中的作用305

13.5.1细胞凋亡与自身免疫性疾病305

13.5.2细胞凋亡与艾滋病306

13.5.3细胞凋亡与肿瘤306

思考题306

主要参考文献308