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分子生物學(xué)教程(第三版) 版權(quán)信息
- ISBN：9787030316899
- 條形碼：9787030316899 ; 978-7-03-031689-9
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
分子生物學(xué)教程(第三版) 內(nèi)容簡介
本書從分子生物學(xué)的定義出發(fā)，以DNA和RNA這兩類生物大分子為主線，由淺入深地講述了這些大分子的結(jié)構(gòu)與功能及其基因的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后加工、翻譯、原核基因與真核基因的表達(dá)調(diào)控等過程。本書共分12章，以較簡明的形式概括了分子生物學(xué)的核心內(nèi)容，既全面地闡述了分子生物學(xué)的基本理論，又突出介紹了學(xué)科發(fā)展的前沿研究，在本課程重要的知識點(diǎn)后都附有小結(jié)，每章末尾也做了重點(diǎn)歸納，以便讀者能夠快速搜索查找到相關(guān)的重點(diǎn)內(nèi)容，使教師在教學(xué)中能掌握要點(diǎn)，學(xué)生在復(fù)習(xí)考試中能抓住重點(diǎn)。
分子生物學(xué)教程(第三版) 目錄
目錄
第三版前言
**版前言
第1章 緒論 1
1.1 分子生物學(xué)的概念 1
1.2 分子生物學(xué)研究的主要內(nèi)容 1
1.2.1 基因與基因組的結(jié)構(gòu)與功能 1
1.2.2 DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯 1
1.2.3 基因表達(dá)調(diào)控的研究 2
1.2.4 DNA重組技術(shù) 2
1.2.5 結(jié)構(gòu)分子生物學(xué) 2
1.3 分子生物學(xué)與生物化學(xué)之間的關(guān)系 2
1.4 分子生物學(xué)發(fā)展的歷程 3
1.4.1 人類對 DNA和遺傳信息傳遞的認(rèn)識階段 3
1.4.2 重組 DNA技術(shù)的建立和發(fā)展階段 3
1.4.3 重組 DNA技術(shù)的應(yīng)用和分子生物學(xué)的迅猛發(fā)展階段 4
1.5 21世紀(jì)分子生物學(xué)發(fā)展的趨向 5
1.5.1 功能基因組學(xué) 5
1.5.2 蛋白質(zhì)組學(xué) 6
1.5.3 生物信息學(xué) 6
【本章重點(diǎn)歸納】 7
【思考題】 7
第2章 核酸的結(jié)構(gòu)與功能 8
2.1 細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì) 8
2.1.1 DNA是主要的遺傳物質(zhì) 8
2.1.2 RNA也是遺傳物質(zhì) 9
2.2 核酸的化學(xué)組成與共價(jià)結(jié)構(gòu) 9
2.2.1 核酸的化學(xué)組成 9
2.2.2 多聚核苷酸的結(jié)構(gòu) 11
2.3 DNA的高級結(jié)構(gòu)與功能 11
2.3.1 雙螺旋模型特征 11
2.3.2 DNA高級結(jié)構(gòu)的其他形式 12
2.3.3 DNA結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性與精細(xì)結(jié)構(gòu) 16
2.3.4 DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)與拓?fù)鋵W(xué)性質(zhì) 18
2.4 真核生物的染色體及其組裝 20
2.4.1 真核生物的染色體 20
2.4.2 染色體中的蛋白質(zhì) 21
2.4.3 核小體的形成 22
2.4.4 染色質(zhì)的高級結(jié)構(gòu) 22
2.5 RNA的結(jié)構(gòu)與功能 23
2.5.1 RNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及與DNA的區(qū)別 24
2.5.2 RNA在細(xì)胞中的分布 24
2.5.3 細(xì)胞中 RNA分類概述 25
2.6 核酸的變性、復(fù)性與分子雜交 28
2.6.1 核酸的變性 28
2.6.2 核酸的復(fù)性與分子雜交 30
【本章重點(diǎn)歸納】 32
【思考題】 33
第3章 基因與基因組的結(jié)構(gòu)與功能 34
3.1 基因的概念 34
3.1.1 基因與 DNA的關(guān)系 34
3.1.2 基因與多肽鏈的關(guān)系 35
3.2 基因的命名 36
3.3 基因組 37
3.3.1 基因組的概念 37
3.3.2 基因及基因組的大小與C值矛盾 37
3.4 病毒及其基因組 39
3.4.1 病毒基因組一般特點(diǎn) 39
3.4.2 病毒的核酸 39
3.4.3 噬菌體基因組 40
3.4.4 幾種病毒的基因組 42
3.5 細(xì)菌基因組 44
3.5.1 細(xì)菌基因組的一般特點(diǎn) 44
3.5.2 細(xì)菌的染色體基因組 45
3.6 真核生物基因組 46
3.6.1 真核生物基因組的特點(diǎn) 46
3.6.2 真核生物基因組的結(jié)構(gòu) 46
3.6.3 線粒體基因與基因組的結(jié)構(gòu) 59
3.6.4 葉綠體基因與基因組的結(jié)構(gòu)與功能 60
3.6.5 人類基因組簡介 61
【本章重點(diǎn)歸納】 72
【思考題】 75
第4章 DNA的復(fù)制 76
4.1 DNA復(fù)制概述 76
4.1.1 DNA復(fù)制的一些概念 77
4.1.2 復(fù)制方向 79
4.1.3 復(fù)制方式 80
4.1.4 DNA復(fù)制的酶體系 82
4.1.5 DNA的半不連續(xù)復(fù)制 86
4.1.6 DNA合成的保真性 87
4.1.7 DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶 87
4.1.8 單鏈 DNA結(jié)合蛋白 89
4.2 細(xì)菌 DNA復(fù)制的機(jī)制 89
4.2.1 大腸桿菌復(fù)制的起始 89
4.2.2 真核生物 DNA復(fù)制的引發(fā) 91
4.2.3 大腸桿菌復(fù)制的延伸 91
4.2.4 復(fù)制的終止 94
4.3 真核生物 DNA的復(fù)制 95
4.3.1 真核生物的 DNA聚合酶 95
4.3.2 真核生物染色體端粒的復(fù)制 96
4.4 原核細(xì)胞 DNA復(fù)制的調(diào)控 98
4.4.1 大腸桿菌染色體 DNA的復(fù)制調(diào)控 98
4.4.2 C olEl質(zhì)粒 DNA的復(fù)制調(diào)控 98
4.4.3 R6K質(zhì)粒 DNA的復(fù)制調(diào)控 99
4.4.4 單鏈 DNA噬菌體的復(fù)制調(diào)控 99
4.4.5 λ噬菌體 DNA的復(fù)制調(diào)控 99
4.5 真核生物 DNA復(fù)制調(diào)控簡述 100
4.5.1 病毒SV40DNA的復(fù)制調(diào)控 100
4.5.2 腺病毒 DNA的復(fù)制調(diào)控 101
4.5.3 酵母染色體 DNA的復(fù)制調(diào)控 101
【本章重點(diǎn)歸納】 101
【思考題】 103
第5章 DNA的損傷、修復(fù)和基因突變 104
5.1 DNA的損傷 104
5.1.1 DNA分子的自發(fā)性損傷 104
5.1.2 物理因素引起的 DNA損傷 105
5.1.3 化學(xué)因素引起的 DNA損傷 105
5.2 DNA的修復(fù) 106
5.3 基因突變 111
【本章重點(diǎn)歸納】 114
【思考題】 114
第6章 DNA的重組與轉(zhuǎn)座 115
6.1 同源重組 115
6.1.1 同源重組的分子模型 115
6.1.2 同源重組的酶學(xué)分子機(jī)制 117
6.1.3 酵母的減數(shù)分裂重組 119
6.1.4 異源雙鏈與基因轉(zhuǎn)換 120
6.1.5 細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)移與 DNA重組 121
6.2 特異位點(diǎn)重組 122
6.3 DNA的轉(zhuǎn)座 125
6.3.1 轉(zhuǎn)座子的概念 125
6.3.2 轉(zhuǎn)座子的分類 125
6.3.3 轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)座機(jī)制 126
6.3.4 轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座的基本特征 128
6.3.5 DNA轉(zhuǎn)座引起的遺傳學(xué)效應(yīng) 129
6.3.6 真核生物的轉(zhuǎn)座子 129
6.4 逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子 132
【本章重點(diǎn)歸納】 136
【思考題】 137
第7章 RNA的轉(zhuǎn)錄合成 138
7.1 RNA轉(zhuǎn)錄概述 138
7.1.1 RNA轉(zhuǎn)錄的一般特點(diǎn) 138
7.1.2 原核生物和真核生物基因轉(zhuǎn)錄的差異 139
7.2 啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)與功能 139
7.2.1 啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu) 139
7.2.2 啟動(dòng)子的功能 140
7.3 細(xì)菌的RNA聚合酶 142
7.3.1 RNA聚合酶概述 142
7.3.2 大腸桿菌的RNA聚合酶 142
7.3.3 T7RNA聚合酶 143
7.3.4 *因子的結(jié)構(gòu)與功能 143
7.3.5 核心聚合酶的結(jié)構(gòu)與功能 145
7.3.6 RNA聚合酶全酶的結(jié)構(gòu)與功能 146
7.3.7 原核生物RNA的轉(zhuǎn)錄過程 150
7.4 真核生物的RNA聚合酶及其轉(zhuǎn)錄 155
7.4.1 真核生物基因轉(zhuǎn)錄概述 155
7.4.2 真核生物基因轉(zhuǎn)錄的RNA聚合酶 156
7.5 真核基因轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)子 159
7.6 類型Ⅱ基因轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄因子 163
7.7 類型Ⅱ基因轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的裝配 167
7.8 類型Ⅰ和Ⅲ的轉(zhuǎn)錄因子 169
7.9 RNA轉(zhuǎn)錄的抑制 173
【本章重點(diǎn)歸納】 174
【思考題】 177
第8章 RNA轉(zhuǎn)錄的剪接與加工 178
8.1 原核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工 178
8.1.1 原核生物rRNA前體的加工 178
8.1.2 原核生物tRNA前體的加工 179
8.1.3 原核生物mRNA前體的加工 180
8.2 真核生物RNA的加工 181
8.2.1 真核生物tRNA前體的轉(zhuǎn)錄后加工 181
8.2.2 真核生物rRNA前體的轉(zhuǎn)錄加工 182
8.2.3 細(xì)胞核mRNA前體剪接概述 184
8.2.4 細(xì)胞核mRNA前體剪接機(jī)制和過程 185
8.2.5 真核生物mRNA前體的選擇性剪接 193
8.2.6 RNA的自我剪接 195
8.2.7 核酶 199
8.3 反式剪接 200
8.4 mRNA5′端加帽 201
8.5 mRNA3′端的多聚腺苷酸化 203
8.6 多聚腺苷酸化作用的機(jī)制 204
8.7 前體mRNA的剪切和多聚腺苷酸化 205
8.8 mRNA加工事件的協(xié)同運(yùn)作 206
8.9 RNA的編輯 210
8.9.1 RNA編輯的機(jī)制 210
8.9.2 RNA編輯的類型 212
8.9.3 RNA編輯的生物學(xué)意義 213
8.10 RNA的再編碼 213
8.11 RNA干擾 214
【本章重點(diǎn)歸納】 218
【思考題】 220
第9章 遺傳密碼與蛋白質(zhì)的生物合成 221
9.1 遺傳密碼的破譯 221
9.2 遺傳密碼的基本特性 222
9.3 蛋白質(zhì)的生物合成 226
9.3.1 概述 226
9.3.2 蛋白質(zhì)生物合成的分子基礎(chǔ) 226
9.3.3 蛋白質(zhì)生物合成的過程 230
9.3.4 蛋白質(zhì)合成的抑制 244
9.3.5 蛋白質(zhì)合成的調(diào)節(jié) 244
9.4 蛋白質(zhì)合成后的運(yùn)輸 249
9.5 蛋白質(zhì)前體的共價(jià)修飾 253
9.6 蛋白質(zhì)的折疊 254
【本章重點(diǎn)歸納】 255
【思考題】 256
第10章 原核生物基因表達(dá)調(diào)控 257
10.1 基因表達(dá)調(diào)控概述 257
10.2 原核基因表達(dá)調(diào)控的若干概念 258
10.3 乳糖操縱子的調(diào)控 260
10.4 阿拉伯糖操縱子的調(diào)控 267
10.5 色氨酸操縱子的調(diào)控 270
10.6 受雙啟動(dòng)子調(diào)控的半乳糖操縱子 274
10.7 組氨酸操縱子的調(diào)控 275
10.8 細(xì)菌的應(yīng)急反應(yīng) 275
10.9 正調(diào)控系統(tǒng)和負(fù)調(diào)控系統(tǒng) 276
10.10 受多重啟動(dòng)子調(diào)控的操縱子 278
10.11 重疊基因的調(diào)控作用 279
10.12 細(xì)菌中DNAG蛋白質(zhì)的相互作用 279
10.13 綜合實(shí)例 ——噬菌體基因的表達(dá)調(diào)控 284
10.13.1 噬菌體的生活周期 284
10.13.2 噬菌體裂解過程中基因表達(dá)調(diào)控是級聯(lián)反應(yīng) 285
10.13.3 噬菌體SP01G替換*亞基改變宿主的轉(zhuǎn)錄對象 286
10.13.4 T4噬菌體G修飾核心酶并替換*亞基改變宿主的轉(zhuǎn)錄對象 286
10.13.5 T7噬菌體——RNA聚合酶的代換 286
10.13.6 λ噬菌體基因組的表達(dá)調(diào)控 287
【本章重點(diǎn)歸納】 293
【思考題】 294
第11章 真核生物的基因表達(dá)調(diào)控 295
11.1 真核基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn) 295
11.2 真核細(xì)胞基因表達(dá)調(diào)控的不同層次 296
11.3 DNA染色體水平的調(diào)控 297
11.4 DNA水平上的調(diào)控 307
11.5 真核基因轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 308
11.6 基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控 318
11.7 轉(zhuǎn)錄因子對基因表達(dá)的調(diào)控 320
11.7.1 細(xì)胞對轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控 320
11.7.2 轉(zhuǎn)錄激活因子的類型
第三版前言
**版前言
第1章 緒論 1
1.1 分子生物學(xué)的概念 1
1.2 分子生物學(xué)研究的主要內(nèi)容 1
1.2.1 基因與基因組的結(jié)構(gòu)與功能 1
1.2.2 DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯 1
1.2.3 基因表達(dá)調(diào)控的研究 2
1.2.4 DNA重組技術(shù) 2
1.2.5 結(jié)構(gòu)分子生物學(xué) 2
1.3 分子生物學(xué)與生物化學(xué)之間的關(guān)系 2
1.4 分子生物學(xué)發(fā)展的歷程 3
1.4.1 人類對 DNA和遺傳信息傳遞的認(rèn)識階段 3
1.4.2 重組 DNA技術(shù)的建立和發(fā)展階段 3
1.4.3 重組 DNA技術(shù)的應(yīng)用和分子生物學(xué)的迅猛發(fā)展階段 4
1.5 21世紀(jì)分子生物學(xué)發(fā)展的趨向 5
1.5.1 功能基因組學(xué) 5
1.5.2 蛋白質(zhì)組學(xué) 6
1.5.3 生物信息學(xué) 6
【本章重點(diǎn)歸納】 7
【思考題】 7
第2章 核酸的結(jié)構(gòu)與功能 8
2.1 細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì) 8
2.1.1 DNA是主要的遺傳物質(zhì) 8
2.1.2 RNA也是遺傳物質(zhì) 9
2.2 核酸的化學(xué)組成與共價(jià)結(jié)構(gòu) 9
2.2.1 核酸的化學(xué)組成 9
2.2.2 多聚核苷酸的結(jié)構(gòu) 11
2.3 DNA的高級結(jié)構(gòu)與功能 11
2.3.1 雙螺旋模型特征 11
2.3.2 DNA高級結(jié)構(gòu)的其他形式 12
2.3.3 DNA結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性與精細(xì)結(jié)構(gòu) 16
2.3.4 DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)與拓?fù)鋵W(xué)性質(zhì) 18
2.4 真核生物的染色體及其組裝 20
2.4.1 真核生物的染色體 20
2.4.2 染色體中的蛋白質(zhì) 21
2.4.3 核小體的形成 22
2.4.4 染色質(zhì)的高級結(jié)構(gòu) 22
2.5 RNA的結(jié)構(gòu)與功能 23
2.5.1 RNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及與DNA的區(qū)別 24
2.5.2 RNA在細(xì)胞中的分布 24
2.5.3 細(xì)胞中 RNA分類概述 25
2.6 核酸的變性、復(fù)性與分子雜交 28
2.6.1 核酸的變性 28
2.6.2 核酸的復(fù)性與分子雜交 30
【本章重點(diǎn)歸納】 32
【思考題】 33
第3章 基因與基因組的結(jié)構(gòu)與功能 34
3.1 基因的概念 34
3.1.1 基因與 DNA的關(guān)系 34
3.1.2 基因與多肽鏈的關(guān)系 35
3.2 基因的命名 36
3.3 基因組 37
3.3.1 基因組的概念 37
3.3.2 基因及基因組的大小與C值矛盾 37
3.4 病毒及其基因組 39
3.4.1 病毒基因組一般特點(diǎn) 39
3.4.2 病毒的核酸 39
3.4.3 噬菌體基因組 40
3.4.4 幾種病毒的基因組 42
3.5 細(xì)菌基因組 44
3.5.1 細(xì)菌基因組的一般特點(diǎn) 44
3.5.2 細(xì)菌的染色體基因組 45
3.6 真核生物基因組 46
3.6.1 真核生物基因組的特點(diǎn) 46
3.6.2 真核生物基因組的結(jié)構(gòu) 46
3.6.3 線粒體基因與基因組的結(jié)構(gòu) 59
3.6.4 葉綠體基因與基因組的結(jié)構(gòu)與功能 60
3.6.5 人類基因組簡介 61
【本章重點(diǎn)歸納】 72
【思考題】 75
第4章 DNA的復(fù)制 76
4.1 DNA復(fù)制概述 76
4.1.1 DNA復(fù)制的一些概念 77
4.1.2 復(fù)制方向 79
4.1.3 復(fù)制方式 80
4.1.4 DNA復(fù)制的酶體系 82
4.1.5 DNA的半不連續(xù)復(fù)制 86
4.1.6 DNA合成的保真性 87
4.1.7 DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶 87
4.1.8 單鏈 DNA結(jié)合蛋白 89
4.2 細(xì)菌 DNA復(fù)制的機(jī)制 89
4.2.1 大腸桿菌復(fù)制的起始 89
4.2.2 真核生物 DNA復(fù)制的引發(fā) 91
4.2.3 大腸桿菌復(fù)制的延伸 91
4.2.4 復(fù)制的終止 94
4.3 真核生物 DNA的復(fù)制 95
4.3.1 真核生物的 DNA聚合酶 95
4.3.2 真核生物染色體端粒的復(fù)制 96
4.4 原核細(xì)胞 DNA復(fù)制的調(diào)控 98
4.4.1 大腸桿菌染色體 DNA的復(fù)制調(diào)控 98
4.4.2 C olEl質(zhì)粒 DNA的復(fù)制調(diào)控 98
4.4.3 R6K質(zhì)粒 DNA的復(fù)制調(diào)控 99
4.4.4 單鏈 DNA噬菌體的復(fù)制調(diào)控 99
4.4.5 λ噬菌體 DNA的復(fù)制調(diào)控 99
4.5 真核生物 DNA復(fù)制調(diào)控簡述 100
4.5.1 病毒SV40DNA的復(fù)制調(diào)控 100
4.5.2 腺病毒 DNA的復(fù)制調(diào)控 101
4.5.3 酵母染色體 DNA的復(fù)制調(diào)控 101
【本章重點(diǎn)歸納】 101
【思考題】 103
第5章 DNA的損傷、修復(fù)和基因突變 104
5.1 DNA的損傷 104
5.1.1 DNA分子的自發(fā)性損傷 104
5.1.2 物理因素引起的 DNA損傷 105
5.1.3 化學(xué)因素引起的 DNA損傷 105
5.2 DNA的修復(fù) 106
5.3 基因突變 111
【本章重點(diǎn)歸納】 114
【思考題】 114
第6章 DNA的重組與轉(zhuǎn)座 115
6.1 同源重組 115
6.1.1 同源重組的分子模型 115
6.1.2 同源重組的酶學(xué)分子機(jī)制 117
6.1.3 酵母的減數(shù)分裂重組 119
6.1.4 異源雙鏈與基因轉(zhuǎn)換 120
6.1.5 細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)移與 DNA重組 121
6.2 特異位點(diǎn)重組 122
6.3 DNA的轉(zhuǎn)座 125
6.3.1 轉(zhuǎn)座子的概念 125
6.3.2 轉(zhuǎn)座子的分類 125
6.3.3 轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)座機(jī)制 126
6.3.4 轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座的基本特征 128
6.3.5 DNA轉(zhuǎn)座引起的遺傳學(xué)效應(yīng) 129
6.3.6 真核生物的轉(zhuǎn)座子 129
6.4 逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子 132
【本章重點(diǎn)歸納】 136
【思考題】 137
第7章 RNA的轉(zhuǎn)錄合成 138
7.1 RNA轉(zhuǎn)錄概述 138
7.1.1 RNA轉(zhuǎn)錄的一般特點(diǎn) 138
7.1.2 原核生物和真核生物基因轉(zhuǎn)錄的差異 139
7.2 啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)與功能 139
7.2.1 啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu) 139
7.2.2 啟動(dòng)子的功能 140
7.3 細(xì)菌的RNA聚合酶 142
7.3.1 RNA聚合酶概述 142
7.3.2 大腸桿菌的RNA聚合酶 142
7.3.3 T7RNA聚合酶 143
7.3.4 *因子的結(jié)構(gòu)與功能 143
7.3.5 核心聚合酶的結(jié)構(gòu)與功能 145
7.3.6 RNA聚合酶全酶的結(jié)構(gòu)與功能 146
7.3.7 原核生物RNA的轉(zhuǎn)錄過程 150
7.4 真核生物的RNA聚合酶及其轉(zhuǎn)錄 155
7.4.1 真核生物基因轉(zhuǎn)錄概述 155
7.4.2 真核生物基因轉(zhuǎn)錄的RNA聚合酶 156
7.5 真核基因轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)子 159
7.6 類型Ⅱ基因轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄因子 163
7.7 類型Ⅱ基因轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的裝配 167
7.8 類型Ⅰ和Ⅲ的轉(zhuǎn)錄因子 169
7.9 RNA轉(zhuǎn)錄的抑制 173
【本章重點(diǎn)歸納】 174
【思考題】 177
第8章 RNA轉(zhuǎn)錄的剪接與加工 178
8.1 原核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工 178
8.1.1 原核生物rRNA前體的加工 178
8.1.2 原核生物tRNA前體的加工 179
8.1.3 原核生物mRNA前體的加工 180
8.2 真核生物RNA的加工 181
8.2.1 真核生物tRNA前體的轉(zhuǎn)錄后加工 181
8.2.2 真核生物rRNA前體的轉(zhuǎn)錄加工 182
8.2.3 細(xì)胞核mRNA前體剪接概述 184
8.2.4 細(xì)胞核mRNA前體剪接機(jī)制和過程 185
8.2.5 真核生物mRNA前體的選擇性剪接 193
8.2.6 RNA的自我剪接 195
8.2.7 核酶 199
8.3 反式剪接 200
8.4 mRNA5′端加帽 201
8.5 mRNA3′端的多聚腺苷酸化 203
8.6 多聚腺苷酸化作用的機(jī)制 204
8.7 前體mRNA的剪切和多聚腺苷酸化 205
8.8 mRNA加工事件的協(xié)同運(yùn)作 206
8.9 RNA的編輯 210
8.9.1 RNA編輯的機(jī)制 210
8.9.2 RNA編輯的類型 212
8.9.3 RNA編輯的生物學(xué)意義 213
8.10 RNA的再編碼 213
8.11 RNA干擾 214
【本章重點(diǎn)歸納】 218
【思考題】 220
第9章 遺傳密碼與蛋白質(zhì)的生物合成 221
9.1 遺傳密碼的破譯 221
9.2 遺傳密碼的基本特性 222
9.3 蛋白質(zhì)的生物合成 226
9.3.1 概述 226
9.3.2 蛋白質(zhì)生物合成的分子基礎(chǔ) 226
9.3.3 蛋白質(zhì)生物合成的過程 230
9.3.4 蛋白質(zhì)合成的抑制 244
9.3.5 蛋白質(zhì)合成的調(diào)節(jié) 244
9.4 蛋白質(zhì)合成后的運(yùn)輸 249
9.5 蛋白質(zhì)前體的共價(jià)修飾 253
9.6 蛋白質(zhì)的折疊 254
【本章重點(diǎn)歸納】 255
【思考題】 256
第10章 原核生物基因表達(dá)調(diào)控 257
10.1 基因表達(dá)調(diào)控概述 257
10.2 原核基因表達(dá)調(diào)控的若干概念 258
10.3 乳糖操縱子的調(diào)控 260
10.4 阿拉伯糖操縱子的調(diào)控 267
10.5 色氨酸操縱子的調(diào)控 270
10.6 受雙啟動(dòng)子調(diào)控的半乳糖操縱子 274
10.7 組氨酸操縱子的調(diào)控 275
10.8 細(xì)菌的應(yīng)急反應(yīng) 275
10.9 正調(diào)控系統(tǒng)和負(fù)調(diào)控系統(tǒng) 276
10.10 受多重啟動(dòng)子調(diào)控的操縱子 278
10.11 重疊基因的調(diào)控作用 279
10.12 細(xì)菌中DNAG蛋白質(zhì)的相互作用 279
10.13 綜合實(shí)例 ——噬菌體基因的表達(dá)調(diào)控 284
10.13.1 噬菌體的生活周期 284
10.13.2 噬菌體裂解過程中基因表達(dá)調(diào)控是級聯(lián)反應(yīng) 285
10.13.3 噬菌體SP01G替換*亞基改變宿主的轉(zhuǎn)錄對象 286
10.13.4 T4噬菌體G修飾核心酶并替換*亞基改變宿主的轉(zhuǎn)錄對象 286
10.13.5 T7噬菌體——RNA聚合酶的代換 286
10.13.6 λ噬菌體基因組的表達(dá)調(diào)控 287
【本章重點(diǎn)歸納】 293
【思考題】 294
第11章 真核生物的基因表達(dá)調(diào)控 295
11.1 真核基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn) 295
11.2 真核細(xì)胞基因表達(dá)調(diào)控的不同層次 296
11.3 DNA染色體水平的調(diào)控 297
11.4 DNA水平上的調(diào)控 307
11.5 真核基因轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 308
11.6 基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控 318
11.7 轉(zhuǎn)錄因子對基因表達(dá)的調(diào)控 320
11.7.1 細(xì)胞對轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控 320
11.7.2 轉(zhuǎn)錄激活因子的類型
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分子生物學(xué)教程(第三版) 節(jié)選
第1章 緒論 1.1 分子生物學(xué)的概念 分子生物學(xué)(molecular biology)是研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能，并從分子水平上闡述這些大分子之間相互作用的關(guān)系及其基因表達(dá)調(diào)控機(jī)理的科學(xué)，是人類從分子水平上真正揭開生物世界的奧秘，由被動(dòng)地適應(yīng)自然界轉(zhuǎn)向主動(dòng)地改造和重組自然界的基礎(chǔ)學(xué)科。 人類對生物學(xué)的研究經(jīng)歷了相當(dāng)漫長的歷程。*早從研究動(dòng)物和植物的形態(tài)解剖和分類開始，到以后 對細(xì)胞學(xué)、遺傳學(xué)、微生物學(xué)、生理學(xué)以及生物化學(xué)的 研究，逐步進(jìn)入了細(xì)胞水平。從20世紀(jì)50年代以來，以生物大分子為研究目標(biāo)的分子生物學(xué)開始逐步形成為獨(dú)立的學(xué)科，并迅速成為現(xiàn)代生物學(xué)領(lǐng)域中*具活力的學(xué)科。隨著相關(guān)學(xué)科的不斷發(fā)展，生物學(xué)與其他 學(xué)科之間的相互滲透越來越深入，物理學(xué)、化學(xué)和電子計(jì)算機(jī)的理論、術(shù)語和方法不斷地用于生物學(xué)的研究。目前，科學(xué)家已經(jīng)建立了一整套分子生物學(xué)研究的方法、系統(tǒng)和一般的邏輯推理原則，以及數(shù)目十分龐大的分子生物信息數(shù)據(jù)庫等，使分子生物學(xué)的研究迅速地向縱深發(fā)展。 廣義上講的分子生物學(xué)包括對蛋白質(zhì)和核酸等生 物大分子結(jié)構(gòu)與功能的研究，以及從分子水平上闡明 生命的現(xiàn)象和生物學(xué)規(guī)律。例如，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng) 和功能、酶的作用機(jī)理和動(dòng)力學(xué)、膜蛋白結(jié)構(gòu)與功能和 跨膜運(yùn)輸，等等。從這個(gè)視角看，分子生物學(xué)幾乎包括 了生物學(xué)領(lǐng)域的很多方面，但實(shí)際上這些內(nèi)容隨著其 研究的深入已逐步發(fā)展形成了各自獨(dú)立的學(xué)科。由此 通常采用狹義的概念，將分子生物學(xué)的定義偏重于對核酸(基因）的分子生物學(xué)范疇，主要研究基因或DNA 結(jié)構(gòu)與功能、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、表達(dá)和調(diào)節(jié)控制等的分子過程，其中也涉及與這些過程相關(guān)的蛋白質(zhì)和酶的結(jié)構(gòu)與功能的研究。 小結(jié)：分子生物學(xué)是研究核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能、并從分子水平上闡述它們間相互作用關(guān)系及基因表達(dá)調(diào)控機(jī)理的科學(xué)，是人類由被動(dòng)適應(yīng)自然界轉(zhuǎn)向主動(dòng)改造和重組自然界的學(xué)科。 1.2 分子生物學(xué)研究的主要內(nèi)容 分子生物學(xué)是研究所有生物學(xué)現(xiàn)象的分子基礎(chǔ)。從這個(gè)意義上說，分子生物學(xué)包括了地球上所有的生物學(xué)。因此，對分子生物學(xué)研究內(nèi)容的界定是困難的。隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)地向縱深發(fā)展，各學(xué)科之間的劃分越來越細(xì)，在長期的科學(xué)研究與實(shí)踐中，對生物學(xué)中的許多分支與科目，分子生物學(xué)家并未將它列為分子生物學(xué)研究的范疇，例如，某些生物學(xué)反應(yīng)就像一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)反應(yīng)一樣通過酶和產(chǎn)物濃度被調(diào)節(jié)，對這些反應(yīng)調(diào)節(jié)的研究就屬于生物化學(xué)的范圍。但如果一個(gè)酶催化的反應(yīng)是通過酶基因或酶分子結(jié)構(gòu)的改變而被調(diào)節(jié)，則屬于分子生物學(xué)的內(nèi)容。這類似于把細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)成分的排列和結(jié)構(gòu)的研究稱為細(xì)胞生物學(xué)。但當(dāng)人們分離到了昆蟲和某些原蟲的行為突變體后，就要對其進(jìn)行分子生物學(xué)分析。因此，分子生物學(xué)與生物學(xué)其他各分支之間的界限越來越不明顯了。盡管分子生物學(xué)涉獵的范圍十分廣泛，研究內(nèi)容也包羅萬象，但是按照狹義分子生物學(xué)定義，我們可將現(xiàn)代分子生物學(xué)的主要研究內(nèi)容概括為以下幾個(gè)大的方面。 1.2.1 基因與基因組的結(jié)構(gòu)與功能 基因的研究一直是影響整個(gè)分子生物學(xué)發(fā)展的主線。在不同的歷史時(shí)期對基因的研究有不同的內(nèi)容，20世紀(jì)50年代以前，主要從細(xì)胞染色體水平上進(jìn)行研究，是基因的染色體遺傳學(xué)內(nèi)容；50年代之后，主要從DNA大分子水平上進(jìn)行研究，屬于基因的分子生物學(xué)階段。近20多年來，由于重組DNA技術(shù)的不斷完善和應(yīng)用，人們已經(jīng)改變了從表型到基因型的傳統(tǒng)研究基因的途徑，而能夠直接從克隆目的基因出發(fā)，研究基因的功能及其與表型的關(guān)系，使基因的研究進(jìn)入了反向生物學(xué)階段。在這個(gè)歷程中，對基因與基因組的微細(xì)及高級結(jié)構(gòu)與功能的研究始終是分子生物學(xué)研究內(nèi)容*基礎(chǔ)*重要的部分。 1.2.2 DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯 這一方面研究的重點(diǎn)是DNA或基因怎樣在各系統(tǒng)相關(guān)的酶與蛋白等因子作用下，按照中心法則進(jìn)行自我復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、反轉(zhuǎn)錄和翻譯。同時(shí)，對mRNA分子進(jìn)行各種剪接、加工修飾、編輯以及對新生多肽鏈折疊成有功能的空間結(jié)構(gòu)的分子機(jī)理研究。 1.2.3 基因表達(dá)調(diào)控的研究 基因表達(dá)的實(shí)質(zhì)是遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。在生物個(gè)體的生長、發(fā)育和繁殖過程中，遺傳信息的表達(dá)按照一定的時(shí)序發(fā)生變化(時(shí)序調(diào)節(jié)的表達(dá)）；并且，隨著內(nèi)外環(huán)境的變化而不斷地加以修正(環(huán)境調(diào)控表達(dá))。 基因表達(dá)的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平和翻譯水平上。原核生物的基因組和染色體結(jié)構(gòu)都比真核生物簡單，轉(zhuǎn)錄和翻譯在同一時(shí)空內(nèi)發(fā)生，基因表達(dá)調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平。真核生物有細(xì)胞核結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄和翻譯過程在時(shí)間和空間上都被分隔開，且在轉(zhuǎn)錄和翻譯后都有復(fù)雜的分子信息加工過程，其基因表達(dá)的調(diào)控發(fā)生在各種不同的水平，主要表現(xiàn)在對上游調(diào)控序列、信號傳導(dǎo)、轉(zhuǎn)錄因子以及RNA剪輯等多個(gè)方面。 1.2.4 DNA重組技術(shù) 分子生物學(xué)研究的核心是遺傳信息的結(jié)構(gòu)、傳遞和控制，在這個(gè)過程中DNA重組技術(shù)是不可缺少的手段之一。DNA重組技術(shù)是20世紀(jì)70年代初興起的一門科學(xué)技術(shù)。應(yīng)用此技術(shù)能將不同的DNA片段進(jìn)行人為的重組和定向連接，并指定在特定的受體細(xì)胞中與載體同時(shí)復(fù)制和表達(dá)，產(chǎn)生影響受體細(xì)胞的新的遺傳性狀。嚴(yán)格地說，DNA重組技術(shù)并不完全等于基因工程，因?yàn)楹笳哌包括其他能使生物細(xì)胞基因組結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的體系。DNA重組技術(shù)是核酸化學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞學(xué)、病毒學(xué)、蛋白質(zhì)化學(xué)、酶工程以及微生物學(xué)等長期深人研究的結(jié)果，反過來，這些學(xué)科的發(fā)展又以DNA重組技術(shù)作為重要手段而進(jìn)行。在這個(gè)過程中，限制性內(nèi)切核酸酶、DNA連接酶及其他工具酶的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用是這一技術(shù)得以建立的關(guān)鍵。 作為分子生物學(xué)研究的內(nèi)容之一，DNA重組技術(shù)的主要目的是：①用于大量生產(chǎn)某些在正常細(xì)胞代謝中產(chǎn)量很低的多肽，如激素、抗生素、酶類及抗體等，提高產(chǎn)量，降低成本，使許多有價(jià)值的多肽類物質(zhì)得到廣泛的應(yīng)用。例如，用于治療艾滋病的基因工程白介素12可有效地阻止病情發(fā)展，恢復(fù)HIV病毒攜帶者的免疫系統(tǒng)和功能；②用于定向改造某些生物的基因組結(jié)構(gòu)，使它們所具備的特殊功能更符合人類生活的需要，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值能成百上千倍地提高。例如，一種含有分解各種石油成分的重組DNA超級細(xì)菌能快速分解石油，可用來恢復(fù)被石油污染的海域和土壤；③DNA重組技術(shù)用于進(jìn)行基礎(chǔ)研究，已經(jīng)成為研究分子生物學(xué)領(lǐng)域一切基礎(chǔ)性問題的技術(shù)方法和常規(guī)武器。 1.2.5 結(jié)構(gòu)分子生物學(xué) 任何一個(gè)生物大分子當(dāng)它在發(fā)揮生物學(xué)功能時(shí)都必須具備兩個(gè)前提，一是必須擁有特定的空間結(jié)構(gòu)(三維結(jié)構(gòu)）；二是在它發(fā)揮生物學(xué)功能的過程中必定存在著結(jié)構(gòu)和構(gòu)象的變化。結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)的發(fā)展就是研究生物大分子特定的空間結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)變化與其生物學(xué)功能關(guān)系的科學(xué)。它包括結(jié)構(gòu)的測定、結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律的探索和結(jié)構(gòu)與功能相互關(guān)系三個(gè)方向的研究。近年來科學(xué)家不斷研究發(fā)現(xiàn)了大量新的生物大分子靜態(tài)結(jié)構(gòu)，并逐步深化對其動(dòng)態(tài)功能的認(rèn)識。已經(jīng)能夠研究運(yùn)動(dòng)時(shí)間*短達(dá)10*～10*，運(yùn)動(dòng)幅度*小為0.1pm的分子運(yùn)動(dòng)。由單一分子研究深人到對復(fù)合乃至多亞基、多分子復(fù)合體研究，使對多種生物大分子聯(lián)合起來的復(fù)雜結(jié)構(gòu)與相互作用功能的認(rèn)識與研究成為可能。對核糖體的結(jié)構(gòu)與功能的研究就是這方面的一個(gè)例子。目前，研究生物大分子空間結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的手段主要是X射線衍射晶體技術(shù)、二維和多維核磁共振成像、電子衍射、中子衍射、電鏡三維重組以及各種波譜學(xué)的方法。 結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)在今后仍然是生命科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)學(xué)科。在這一領(lǐng)域中，仍需要有生物學(xué)家、生物化學(xué)家、物理學(xué)家、化學(xué)家以及計(jì)算機(jī)和工程學(xué)的專家的共同努力。 小結(jié)：分子生物學(xué)主要研究內(nèi)容包括基因與基因組的結(jié)構(gòu)與功能；遺傳信息的傳遞與表達(dá)；基因表達(dá)調(diào)控；DNA重組技術(shù)；結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)等。 1.3 分子生物學(xué)與生物化學(xué)之間的關(guān)系 當(dāng)代生命科學(xué)的一大特點(diǎn)是幾乎所有關(guān)于生命的分支學(xué)科均已被分子生物學(xué)滲透，由此涉及了許多難以窮盡的方方面面難以界定。實(shí)際上，分子生物學(xué)與生物化學(xué)之間的關(guān)系是非常緊密而難以區(qū)分的。但隨著這兩門學(xué)科的研究向縱深發(fā)展，內(nèi)容越來越多，科學(xué)家們不得不將它們做相對的劃分。分子生物學(xué)的定義如前所述，它從分子水平上研究生命的現(xiàn)象，生物化學(xué)是從分子水平上研究生命現(xiàn)象的化學(xué)本質(zhì)；從學(xué)科范疇講，分子生物學(xué)包括了生物化學(xué)；但從研究的基本內(nèi)容上，例如，在遺傳信息流從DNA—mRNA—蛋白質(zhì)的代謝傳遞過程中，許多內(nèi)容又屬于生物化學(xué)的范圍，等等。因此，分子生物學(xué)與生物化學(xué)這兩門學(xué)科是“你中有我”、“我中有你”，而不能截然分開。但這兩門學(xué)科的研究方向和研究方法與手段也顯示出了明顯的區(qū)別。 在研究方向上，分子生物學(xué)主要是研究蛋白質(zhì)、核酸和其他大分子的結(jié)構(gòu)與功能，以及它們之間的相互作用，著重解決細(xì)胞中的信息傳遞和代謝調(diào)節(jié)等問題。而生物化學(xué)主要研究大分子物質(zhì)的組成、性質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能及其在生命活動(dòng)中的代謝轉(zhuǎn)化等動(dòng)態(tài)的過程，包含大量有機(jī)小分子的參與。因此分子生物學(xué)與生物化學(xué)雖然在研究內(nèi)容上有相同之處，但在研究方向上，分子生物學(xué)的著重點(diǎn)是大分子的結(jié)構(gòu)與功能，而生物化學(xué)則以生物分子的動(dòng)態(tài)代謝轉(zhuǎn)化為主。 在研究方法上，分子生物學(xué)是以化學(xué)和物理學(xué)的方法研究大分子結(jié)構(gòu)，采用生物化學(xué)與遺傳學(xué)相結(jié)合的方法探索其功能，解決大分子結(jié)構(gòu)與功能及其代謝調(diào)節(jié)的關(guān)系。而生物化學(xué)主要采用生物化學(xué)與化學(xué)以及生理學(xué)的方法，探索生命的化學(xué)過程，解決分子轉(zhuǎn)化與能量轉(zhuǎn)換的問題。所以，分子生物學(xué)與生物化學(xué)，在分離、純化生物分子時(shí)，或許采用同樣的方法，而在分別探索其研究的問題時(shí)，卻采用了許多不同的手段。 1.4 分子生物學(xué)發(fā)展的歷程 分子生物學(xué)在人類文明史上的光輝成就，以前所未有的速度推動(dòng)著生物學(xué)的發(fā)展，使整個(gè)生物學(xué)的面貌發(fā)生了巨大的變化。由于無數(shù)分子生物學(xué)家的不懈追求與刻苦研究，使我們現(xiàn)在不但能從分子水平上認(rèn)識了核酸的結(jié)構(gòu)與功能以及復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、剪接、加工、修飾等的詳細(xì)過程，而且已經(jīng)測知了許多重要生物的基因組及其結(jié)構(gòu)與功能，真正從分子水平上對這些基因控制的生長、發(fā)育和變異等一系列生物學(xué)問題有了更深人的了解，獲得了令人振奮的結(jié)果。為了使學(xué)習(xí)和認(rèn)識上的條理更加清晰，在此將其發(fā)展過程簡單地概括為3個(gè)階段。 1.4.1 人類對DNA和遺傳信息傳遞的認(rèn)識階段 1928年，F(xiàn) Griffith做的肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)奠定了DNA是遺傳物質(zhì)的基礎(chǔ)。 1944年，Oswald Avery等用生物化學(xué)和物理化學(xué)手段對F Griffith的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)進(jìn)一步做了分析，證實(shí)DNA是生物的遺傳物質(zhì)。這一重大發(fā)現(xiàn)打破了長期以來許多生物學(xué)家認(rèn)為的只有像蛋白質(zhì)那樣的大分子才能作為細(xì)胞遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)，在遺傳學(xué)上樹立了DNA是遺傳信息載體的理論。 1950年，E Chargaff提出了DNA堿基組成的等比例規(guī)律。與此同時(shí)R Hotchkiss對Avery的轉(zhuǎn)化物做了純化，進(jìn)一步證實(shí)了高純度的DNA是遺傳物質(zhì)。 1952年，Hershey和Martha Chase用同位素示蹤技術(shù)，將T2噬菌體侵染大腸桿菌細(xì)胞，證實(shí)了主要是核酸進(jìn)人細(xì)菌體內(nèi)，而病毒外殼蛋白留在細(xì)胞外，且進(jìn)人菌體的DNA能利用細(xì)菌的生命過程合成噬菌體自身的DNA和蛋白質(zhì)，并能自我組裝成與親代完全相同的子代哩菌體。煙草花葉病毒的重建實(shí)驗(yàn)也證明，病毒蛋白質(zhì)的特性由RNA決定，即遺傳物質(zhì)是核酸而不是蛋白質(zhì)。至此，DNA作為遺傳物質(zhì)才被普遍地接受。 1953年，是開創(chuàng)生命科學(xué)新時(shí)代具有里程碑意義的一年，Watson和Crick發(fā)表了“脫氧核糖核酸的結(jié)構(gòu)”的著名論文，提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，為人類充分揭示遺傳信息的傳遞規(guī)律奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。同年，Sanger歷經(jīng)8年，完成了**個(gè)蛋白質(zhì)——胰島素的氨基酸全序列分析。 1954年，Crick在前人研究工作基礎(chǔ)上，提出了中心法則理論；Gamnow從理論上
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