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绪论1

一、分子生物学的基本含义1

二、分子生物学的主要研究内容1

三、分子生物学简史4

四、分子生物学的研究现状与展望9

五、分子生物学与农业科学的关系11

第一章 生物大分子及其相互作用14

第一节 生物活性物质的本质14

一、生物活性物质的属性15

二、生物活性分子的化学本质15

三、生物大分子的高聚物特性17

第二节 生物分子内相互作用的化学力18

一、生物分子相互作用的化学力18

二、生物分子内部的共价键20

三、氢键21

四、离子键22

五、二硫键23

六、短程力23

七、疏水作用24

八、配位键25

第三节 生物分子的自组装26

一、生物分子的共价结构26

二、生物分子的自组装26

三、生物分子的构型与构象31

四、膜的组装34

五、复杂聚集物的自我装配36

第四节 生物分子的相互作用37

一、核酸与蛋白质的相互作用37

二、蛋白质与蛋白质的相互作用41

三、糖与蛋白质的相互作用43

四、脂与蛋白质的相互作用47

本章小结49

复习思考题50

第二章 DNA与染色体的结构51

第一节 DNA结构的多态性与动态性51

一、DNA一级结构51

二、DNA二级结构54

三、DNA二级结构的多态性55

四、DNA结构的动态性60

五、DNA结构的呼吸作用61

第二节 DNA的精细结构62

第三节 DNA的超螺旋结构和拓扑异构酶64

一、DNA的超螺旋结构64

二、拓扑异构酶65

第四节 DNA的变性、复性与分子杂交67

一、DNA的变性67

二、DNA的复性70

三、核酸的分子杂交71

第五节 DNA序列的异质性与主要序列类型73

一、高度重复序列74

二、中度重复序列75

三、低度重复序列及单拷贝DNA77

四、反向重复序列77

第六节 DNA序列分析及其进展78

一、Sanger法78

二、Maxam-Gilbert化学修饰法简介82

三、DNA序列分析的自动化83

四、DNA杂交测序84

第七节 DNA与识别专一性碱基顺序蛋白的相互作用84

一、DNA顺式作用元件与反式作用因子的概念84

二、识别DNA顺式作用元件的反式作用因子结构域类型87

本章小结89

复习思考题90

第三章 基因与基因组结构91

第一节 基因的概念91

一、基因概念的发展91

二、基因的命名法96

第二节 原核生物基因组97

一、原核生物基因组的特点98

二、细菌基因组98

三、噬菌体基因组99

第三节 真核生物基因组103

一、真核生物基因组与原核生物基因组的差异103

二、真核生物基因组的C值悖理103

三、DNA复性动力学的应用与真核生物DNA序列的类型104

四、串联重复序列107

五、基因家族和基因簇109

六、假基因111

七、断裂基因112

八、真核生物基因组的包装117

第四节 人类基因组计划简介119

一、人类基因组计划的提出119

二、人类基因组计划的目标120

三、人类基因组计划实施的策略121

四、人类基因组计划的后续工作128

本章小结130

复习思考题130

第四章 DNA重组132

第一节 同源重组133

一、同源重组的分子机制133

二、联会与同源重组及DNA的双链断裂模式139

三、异源双链与基因转换141

四、细菌DNA的重组143

五、重组修复147

第二节 位点专一性重组149

一、λ噬菌体的整合与切除149

二、λ噬菌体整合的分子机制150

三、位点专一性重组调节基因表达152

第三节 转座重组154

一、转座子的类型和结构特征155

二、转座子的转座机制和转座模式158

三、转座子转座作用的调控160

四、转座子的特征和遗传学效应161

五、真核生物的转座子163

六、转座子的应用174

本章小结175

复习思考题176

第五章 DNA复制178

第一节 DNA复制概况178

一、DNA复制的半保留性178

二、DNA的半不连续复制180

三、复制起点的结构特征180

四、RNA引物181

五、复制的高度忠实性181

第二节 参与DNA复制的酶、相关蛋白及酶学机制181

一、DNA聚合酶与脱氧核糖核苷酸的聚合182

二、DNA旋转酶与DNA超螺旋的松弛185

三、DNA解旋酶和单链结合蛋白187

四、引发酶与引物RNA的合成188

五、DNA连接酶190

第三节 DNA复制的几种主要方式192

一、复制叉式复制192

二、滚环式复制194

三、线粒体DNA的D-噜噗复制196

第四节 真核生物DNA复制199

一、真核生物DNA复制的特点199

二、真核生物DNA聚合酶200

三、SV40的DNA复制201

四、真核生物复制过程中的核小体结构203

五、真核生物polγ和线粒体DNA复制204

第五节 端粒及其复制205

第六节 DNA复制的忠实性及复制调控208

一、DNA复制的忠实性208

二、DNA复制的调控213

本章小结218

复习思考题220

第六章 基因突变与DNA的损伤及修复221

第一节 DNA的损伤221

一、DNA的自发性损伤222

二、物理因素导致的DNA损伤224

三、化学因素导致的DNA损伤226

第二节 DNA损伤的修复228

一、直接修复229

二、切除修复231

三、错配修复234

四、复制后修复236

五、SOS修复237

第三节 基因突变与生物进化238

一、基因突变的类型239

二、突变的意义241

本章小结243

复习思考题244

第七章 RNA的生物合成245

第一节 转录概述245

第二节 转录反应的模板246

一、模板的必要性246

二、RNA聚合酶对模板的选择247

三、模板中信息连续性248

第三节 转录酶和转录因子248

一、大肠杆菌RNA聚合酶的结构248

二、RNA聚合酶的基因252

三、真核生物的RNA聚合酶252

第四节 启动子与终止子253

一、启动子253

二、终止子256

第五节 RNA的酶促合成257

一、RNA合成的起始257

二、RNA合成链的延伸258

三、RNA合成的终止260

第六节 原核生物RNA的转录后加工262

一、原核生物rRNA前体的加工262

二、原核生物tRNA前体的加工264

三、原核生物mRNA前体的加工265

第七节 真核生物RNA的合成266

一、RNA聚合酶Ⅱ需要许多其他蛋白质因子266

二、RNA聚合酶和转录因子在启动子上的组装268

三、RNA合成的起始268

四、RNA合成的延长、终止和释放269

五、RNA聚合酶Ⅱ活性的调节269

六、DNA指导的RNA聚合酶能被选择性地抑制269

第八节 真核生物RNA的转录加工270

一、mRNA的转录后加工270

二、rRNA的转录后加工271

三、tRNA的转录后加工272

四、RNA的拼接、编辑和再编码273

第九节 RNA的生物学功能278

本章小结280

复习思考题281

第八章 蛋白质的生物合成283

第一节 遗传密码283

一、遗传密码的解读284

二、遗传密码子的特性286

三、密码子与反密码子的相互识别289

四、密码子的变异与使用290

第二节 tRNA292

一、tRNA的形态特征292

二、tRNA的高级结构293

三、tRNA的专一性294

四、校正tRNA295

五、起始tRNA296

六、转移-信使RNA297

第三节 rRNA和核糖体302

一、核糖体的组成302

二、核糖体的结构形态303

三、核糖体的自我组装308

四、核糖体与tRNA的相互作用309

第四节 蛋白质生物合成的机制309

一、与蛋白质合成相关的重要蛋白质因子310

二、氨基酸的活化与转运312

三、原核生物蛋白质生物合成机制314

四、真核生物蛋白质生物合成机制319

第五节 基因表达在翻译水平的调控320

一、翻译调控320

二、翻译起始调节与5′-UTR结构相关321

三、蛋白质生物合成中所需蛋白质因子的磷酸化对翻译效率的影响321

四、3′-UTR结构对mRNA稳定性的调控323

五、mRNA的细胞质定位325

六、蛋白质修饰、折叠及分选中的调控325

第六节　新生肽的跨膜运输325

一、胞内新生肽的易位与分泌326

二、细胞内蛋白质跨膜运输机制327

三、新生蛋白质的定向跨膜运输329

四、分子伴侣330

第七节 蛋白质生物合成与蛋白质组学332

一、蛋白质组学产生的科学背景332

二、蛋白质组学研究的内容332

三、蛋白质组学的研究进展334

本章小结335

复习思考题336

第九章 原核生物基因表达调控338

第一节 原核生物基因表达调控概述338

一、基因表达调控的意义338

二、原核生物基因表达调控的特点与方式339

三、原核生物基因表达调控的几个重要概念339

第二节 乳糖操纵子342

一、乳糖操纵子的调节机制342

二、小分子效应物的作用344

三、降解物对基因活性的调节345

四、阻遏蛋白作用机制346

第三节 色氨酸操纵子350

一、色氨酸操纵子的阻遏系统351

二、色氨酸操纵子的弱化系统353

第四节 阿拉伯糖操纵子357

第五节 组氨酸操纵子360

第六节 正调控和负调控361

一、正调控系统361

二、负调控系统363

本章小结364

复习思考题365

第十章 真核生物基因表达调控366

第一节 真核生物基因表达调控概述366

一、真核生物基因组的特点366

二、真核生物基因表达调控概述369

第二节 真核生物基因转录水平调控374

一、真核生物基因的基础转录调控374

二、真核生物基因转录水平的顺式调控376

三、真核生物基因转录水平的反式调控380

第三节 mRNA前体的可变剪接392

一、mRNA前体可变剪接的概念393

二、真核生物基因的内含子394

三、mRNA前体可变剪接的类型395

四、mRNA前体可变剪接的生物学意义396

第四节 RNA编辑396

一、RNA编辑的类型和机理396

二、RNA编辑的功能399

本章小结400

复习思考题400

第十一章 分子生物学技术及其在农业中的应用简介401

第一节 聚合酶链式反应技术及其在农业中的应用401

一、基本原理401

二、PCR技术在农业中的应用403

第二节 分子标记技术及其在农业中的应用404

一、各类标记的基本原理404

二、分子标记技术在农业中的应用407

第三节 mRNA差异显示技术409

一、mRNA差异显示技术的原理410

二、mRNA差异显示技术的发展411

第四节 反义RNA技术及其在农业中的应用416

一、反义RNA的概念和调控方式416

二、反义RNA在农业中的应用417

第五节 基因敲除及其在农业中的应用418

一、基因敲除的概念和原理418

二、基因敲除技术在农业上的应用419

第六节 DNA芯片技术420

一、DNA芯片技术420

二、DNA芯片的制作421

三、DNA芯片技术在农业中的应用422

本章小结423

复习思考题424

附录 分子生物学常用词英汉对照425

主要参考文献435