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第Ⅰ部分 导论1

第1章 分子生物学简史1

1.1传递遗传学1

孟德尔的遗传定律1

遗传的染色体理论2

遗传重组和遗传定位4

重组的物理学证据4

1.2分子遗传学4

DNA的发现5

基因和蛋白质之间的关系5

基因的行为6

1.3生命的三个域8

第2章 基因的分子特性11

2.1遗传物质的特性11

细菌转化11

多核苷酸的化学本质14

2.2 DNA结构16

实验背景16

双螺旋18

2.3 RNA基因20

2.4核酸的物理化学性质20

DNA结构的多样性21

不同大小和形状的DNA24

第3章 基因功能简介28

3.1储存信息28

基因表达的总体过程28

蛋白质结构29

蛋白质功能32

信使RNA的发现34

转录35

翻译37

3.2复制42

3.3突变42

镰状细胞贫血病42

第Ⅱ部分 分子生物学方法46

第4章 分子克隆方法46

4.1基因克隆46

限制性内切核酸酶的作用47

载体49

用特异性探针鉴定目的克隆55

cDNA克隆56

cDNA末端快速扩增58

4.2聚合酶链反应58

标准PCR58

用反转录酶PCR进行cDNA克隆60

实时定量PCR61

4.3表达克隆基因的方法61

表达载体62

其他真核载体68

利用Ti质粒将基因导入植物68

第5章 研究基因和基因活性的分子工具72

5.1分子的分离72

凝胶电泳72

双向凝胶电泳75

离子交换层析76

凝胶过滤层析76

亲和层析77

5.2示踪标记77

放射自显影78

磷屏成像79

液体闪烁计数器79

非放射性示踪79

5.3核酸杂交的应用80

Southern印迹：鉴定特异DNA片段80

DNA指纹和DNA分型81

DNA指纹和DNA分型在法医学中的应用82

原位杂交：基因在染色体中的定位84

免疫印迹（Western印迹）84

5.4 DNA测序和物理图85

Sanger链末端终止测序法85

自动化DNA测序87

高通量测序88

限制图90

5.5基于克隆基因的蛋白质工程：定点诱变92

5.6图谱定位与转录物定量94

Northern印迹94

S1核酸酶作图94

引物延伸法97

截断转录和无G盒转录98

5.7测定体内转录速率99

细胞核连缀转录99

报告基因转录100

测定体内蛋白质积累101

5.8分析DNA-蛋白质相互作用101

滤膜结合102

凝胶阻滞103

DNA酶足迹104

DMS足迹法和其他足迹法104

染色质免疫沉淀（ChIP）105

5.9蛋白质-蛋白质相互作用研究107

5.10寻找与其他分子相互作用的RNA序列108

SELEX108

功能SELEX109

5.11基因敲除和转基因109

基因敲除小鼠109

转基因小鼠112

第Ⅲ部分 原核生物的转录117

第6章 细菌的转录机制117

6.1 RNA聚合酶的结构117

σ亚基是一种特异性因子118

6.2启动子118

RNA聚合酶与启动子的结合119

启动子结构121

6.3转录起始122

σ因子促进转录起始123

σ因子的再利用124

σ循环的随机模型124

启动子处DNA的局部解链128

启动子清除130

σ因子的结构和功能134

α亚基在UP元件识别中的功能138

6.4延伸140

核心酶在延伸过程中的作用140

延伸复合体的结构142

6.5转录的终止150

Rho非依赖型终止151

Rho依赖型终止154

第7章 操纵子：细菌转录的精细调控163

7.1 lac操纵子163

lac操纵子的负调控164

操纵子的发现166

阻遏物与操纵基因间的相互作用168

阻遏机制169

lac操纵子的正调控173

CAP的作用机制174

7.2 ara操纵子178

ara操纵子的阻遏环178

ara操纵子阻遏环的证据179

araC的自主调节181

7.3 trp操纵子182

色氨酸在trp操纵子负调控中的作用182

衰减作用对trp操纵子的调控183

衰减作用的失效184

7.4核糖开关185

第8章 细菌转录机制的主要转换模式193

8.1σ因子的转换193

噬菌体感染193

孢子形成195

拥有多启动子的基因197

其他σ因子的转换198

抗σ因子199

8.2 T7噬菌体所编码的RNA聚合酶199

8.3 λ噬菌体对E…coli的感染200

λ噬菌体的裂解繁殖201

溶源态的建立207

溶源期cI基因的自我调节209

被λ噬菌体感染后寄主命运的决定：裂解或溶源213

溶源菌的诱导214

第9章 细菌中DNA-蛋白质的相互作用219

9.1 λ阻遏物家族219

利用定点突变探测结合的专一性220

λ阻遏物-操纵基因相互作用的高分辨率分析225

434噬菌体阻遏物-操纵基因相互作用的高分辨率分析228

9.2 trp阻遏物230

色氨酸的作用230

9.3对蛋白质-DNA相互作用的一般性认识231

四个不同碱基对的氢键形成能力231

多聚DNA结合蛋白的重要性232

9.4 DNA结合蛋白：远程作用232

Gal操纵子233

重复的λ操纵基因233

增强子234

第Ⅳ部分 真核生物的转录240

第10章 真核生物的RNA聚合酶及其启动子240

10.1真核生物RNA聚合酶的多种形式240

三类细胞核聚合酶的分离240

三类RNA聚合酶的作用241

RNA聚合酶亚基结构244

10.2启动子256

Ⅱ类启动子256

Ⅰ类启动子260

Ⅲ类启动子261

10.3增强子与沉默子265

增强子265

沉默子267

第11章 真核生物中的通用转录因子273

11.1 Ⅱ类因子273

Ⅱ类预起始复合物273

TFⅡD的结构和功能276

TFⅡB的结构和功能287

TFⅡH的结构和功能289

中介物复合体和RNA聚合酶Ⅱ全酶296

延伸因子296

11.2 I类因子300

核心结合因子300

UPE结合因子301

SL1的结构和功能302

11.3 Ⅲ类因子304

TFⅢA304

TFⅢB和TFⅢC304

TBP的作用308

第12章 真核生物的转录激活因子316

12.1激活因子的类型316

DNA结合域316

转录激活域317

12.2激活因子DNA结合模体的结构317

锌指结构318

GAL4蛋白319

细胞核受体320

同源异型域322

亮氨酸拉链和螺旋-环-螺旋域323

12.3激活因子各功能域的独立性325

12.4激活因子的功能326

TFⅡD的募集作用326

聚合酶全酶的募集327

12.5激活因子间的相互作用331

二聚化作用331

远程作用331

转录工厂336

复合增强子338

结构转录因子339

增强体340

绝缘子341

12.6转录因子的调控346

辅激活因子346

激活因子的泛素化349

激活因子的SUM（O修饰350

激活因子的乙酰化351

信号转导途径352

第13章 染色质结构及其对基因转录的影响359

13.1染色质结构359

组蛋白359

核小体360

30nm纤丝363

染色质折叠的更高级结构366

13.2染色质结构与基因活性367

组蛋白对Ⅱ类基因转录的影响367

核小体定位370

组蛋白乙酰化375

组蛋白去乙酰化377

染色质重建380

异染色质与沉默387

核小体与转录的延伸392

第Ⅴ部分 转录后加工401

第14章RNA加工Ⅰ：剪接401

14.1断裂基因401

有关断裂基因的证据402

RNA剪接403

剪接信号404

剪接对基因表达的影响405

14.2细胞核前体mRNA的剪接机制406

分支中间体406

分支点信号408

剪接体409

剪接体的组装及功能420

定向、剪接位点的选择及选择性剪接424

剪接的调控435

14.3 RNA的自剪接438

Ⅰ型内含子438

Ⅱ型内含子442

第15章RNA加工Ⅱ：加帽和多腺苷酸化448

15.1加帽448

帽的结构448

帽的合成450

帽的功能452

15.2多腺苷酸化454

poly （A）454

poly （A）的功能455

多腺苷酸化的基本机制457

多腺苷酸化信号458

前体mRNA的剪切和多腺苷酸化461

poly （A）聚合酶468

poly （A）的更新468

15.3 mRNA加工事件的协同运作470

Rpb 1的CTD与mRNA加工蛋白的结合470

RNA加工蛋白与CTD结合的变化与CTD磷酸化相关471

存在一个CTD密码？473

转录终止与mRNA 3端加工的偶联476

终止的机制477

多腺苷酸尾在mRNA转运中的作用480

第16章 其他RNA加工事件及基因表达的转录后调控486

16.1核糖体RNA的加工486

真核生物rRNA的加工486

细菌rRNA的加工489

16.2转运RNA的加工490

切开多顺反子前体物490

成熟5’端的形成490

成熟3’端的形成491

16.3反式剪接492

反式剪接机制492

16.4 RNA编辑494

编辑的机制495

核苷酸去氨基化编辑498

16.5基因表达的转录后调控：mRNA稳定性499

酪蛋白mRNA的稳定性499

转铁蛋白受体mRNA的稳定性500

16.6基因表达的转录后调控：RNA干扰505

RNAi的机制505

siRNA的扩增512

RNAi机制在异染色质形成和芳同论的中的作用512

16.7 Piwi互作RNA与转座子调控518

16.8基因表达的转录后调控：microRNA520

miRNA引起的翻译沉默520

miRNA引起的翻译激活525

16.9翻译的抑制、mRNA降解及P-体529

P-体（加工体）529

P-体中的mRNA降解529

P-体中的抑制解除532

其他小RNA536

第Ⅵ部分 翻译543

第17章 翻译机制Ⅰ：起始543

17.1细菌中翻译的起始543

tRNA负载543

核糖体的解离544

30S起始复合物的形成546

70S起始复合物的形成552

细菌中的翻译起始总结553

17.2真核生物翻译的起始554

起始的扫描模型554

真核生物的起始因子558

17.3翻译起始的调控566

细菌的翻译调控566

真核生物的翻译调控570

第18章 翻译机制Ⅱ：延伸与终止583

18.1多肽链合成及mRNA翻译的方向583

18.2遗传密码子584

非重叠性密码子584

密码中无间隔585

三联密码586

破译密码587

密码子与反密码子间的异常碱基配对588

（几乎）通用的密码590

18.3延伸机制591

延伸概述591

核糖体的3-位点模型593

延伸步骤2：肽键的形成601

延伸步骤3：移位603

G蛋白和翻译606

EF-Tu和EF-G的结构607

18.4终止608

终止密码子608

终止密码子的抑制610

释放因子611

异常终止的处理612

18.5翻译后617

新生蛋白质的折叠617

核糖体从mRNA的释放619

第19章 核糖体和转运RNA627

19.1核糖体627

70S核糖体的精细结构627

核糖体的组成631

30S亚基的精细结构632

50S亚基的精细结构637

核糖体结构与翻译的机制641

多聚核糖体647

19.2转运RNA648

tRNA的发现648

tRNA的结构649

第Ⅶ部分 DNA复制、重组和转座662

第20章 DNA复制、损伤与修复662

20.1 DNA复制的一般特征662

半保留复制662

至少是半不连续复制664

DNA合成的引发667

双向复制668

滚环复制671

20.2 DNA复制的酶学672

E.coli的三种DNA聚合酶672

复制的忠实性676

真核生物的多种DNA聚合酶676

链的解离677

单链DNA结合蛋白678

拓扑异构酶679

20.3 DNA损伤与修复683

紫外线辐射引起的DNA损伤684

γ射线及X射线引起的DNA损伤684

直接消除DNA损伤685

切除修复686

真核生物的双链断裂修复691

错配修复694

人类细胞错配修复系统的失效695

DNA损伤的非修复处理695

第21章DNA复制Ⅱ：详细机制706

21.1复制的起始706

E.coli的DNA复制引发706

真核生物DNA复制的引发708

21.2延伸712

复制的速度712

Pol Ⅲ全酶与复制的持续性713

21.3复制的终止723

解连环：解开子代DNA723

真核生物DNA复制的终止724

第22章 同源重组739

22.1同源重组的RecBCD途径739

22.2 RecBCD途径的实验证据741

RecA741

RecBCD745

RuvA和RuvB746

RuvC750

22.3减数分裂重组751

减数分裂重组的机制：综述751

双链DNA断裂752

DSB处单链末端的生成757

22.4基因转换758

第23章 转座762

23.1细菌转座子762

细菌转座子的发现762

插入序列：最简单的细菌转座子763

更复杂的转座子764

转座的机制764

23.2真核生物的转座子766

P元件768

23.3免疫球蛋白基因的重排769

重组信号771

重组酶772

V（D）J重组机制773

23.4反转录转座子774

反转录病毒775

反转录转座子778

第Ⅷ部分 基因组788

第24章 基因组学Ⅰ：全基因组测序788

24.1图位克隆：基因组学介绍788

图位克隆的传统手段788

鉴定与人类疾病相关的突变基因791

24.2基因组测序技术794

人类基因组计划797

用于大规模基因组计划的载体797

逐步克隆策略798

鸟枪法测序802

测序的标准803

24.3基因组测序的研究和比较803

人类基因组测序803

个体基因组学807

其他脊椎动物基因组808

最小的基因组811

生命条形码813

第25章 基因组学Ⅱ：功能基因组学、蛋白质组学和生物信息学818

25.1功能基因组学：基因组的基因表达818

转录组学819

基因组功能图表828

单核苷酸多态性：药物基因组学839

25.2蛋白质组学841

蛋白质分离842

蛋白质分析842

定量蛋白质组学843

蛋白质的相互作用845

25.3生物信息学849

从哺乳动物基因组中发现调控基序849

学会使用数据库851

分子生物学专业词汇表857