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內容簡介

　　分子生物學專業的一綫教師集體編寫而成，力求反映分子生物學的基礎理論和最新研究趨勢與進展。
　　全書每章以引人入勝的導言為開端，以本章內容的發展史，理論和實踐方麵的意義為切入點來激發學生的學習興趣，並注意將科學史上一些重要發現的概況編入教材，以培養學生科學思維的能力和敬業精神。分12章深入地闡述瞭主要生物大分子的結構、生物閤成及其調控機製，介紹瞭基因組學、PCR、DNA剋隆、剋隆基因的錶達等研究方法的基本原理和應用。每章後附有小結和思考題，概括本章的主要內容，使讀者能抓住復習的重點。
　　本書內容充實，條理清楚，重點突齣，簡明通俗，篇幅適中，可作為各類高等院校生物、農林、醫學等專業本科生和研究生的教科書，也可作為相關專業教師和科研人員的參考書。

內頁插圖

目錄

1 緒論1
1.1 分子生物學的概念1
1.2 分子生物學的研究內容1
1.3 分子生物的發展和展望2
1.3.1 分子生物學的興起2
1.3.2 分子生物學的發展4
1.3.3 分子生物學的展望5
本章內容提要6
思考題6

2 核酸的結構和功能7
2.1 DNA是主要的遺傳物質7
2.2 核酸的組成成分8
2.2.1 戊糖8
2.2.2 含氮堿基9
2.2.3 核苷10
2.2.4 核苷酸10
2.3 核酸的一級結構13
2.4 DNA的二級結構13
2.4.1 DNA雙螺鏇結構的實驗依據14
2.4.2 DNA雙螺鏇結構的要點14
2.4.3 DNA二級結構的其他類型16
2.5 DNA的高級結構19
2.5.1 環狀DNA的超螺鏇結構19
2.5.2 真核生物染色體的結構20
2.6 RNA的結構和功能23
2.6.1 tRNA23
2.6.2 rRNA24
2.6.3 mRNA和hnRNA25
2.6.4 snRNA和snoRNA25
2.6.5 asRNA和RNAi25
2.6.6 非編碼RNA的多樣性26
2.7 核酸的性質27
2.7.1 一般理化性質27
2.7.2 紫外吸收性質28
2.7.3 核酸結構的穩定性28
2.7.4 核酸的變性28
2.7.5 核酸的復性29
2.8 核酸的研究方法31
2.8.1 核酸的提取與沉澱31
2.8.2 核酸的電泳分離32
2.８.3 核酸的超速離心32
2.8.4 核酸的分子雜交33
2.８.5 DNA芯片技術及應用34
2.８.6 DNA的化學閤成34
2.9 核酸的序列測定35
2.9.1 鏈終止法35
2.9.2 焦磷酸測序技術37
本章內容提要38
思考題40

3 基因和基因組41
3.1 基因的概念41
3.2 基因的類型43
3.2.1 基因傢族和基因簇43
3.2.2 假基因45
3.2.3 重疊基因46
3.2.4 移動基因46
3.2.5 斷裂基因46
3.3 基因組51
3.３.1 基因組的概念51
3.３.2 病毒的基因組52
3.3.3 原核生物的基因組55
3.4 真核生物的基因組57
3.4.1 真核生物基因組的特點57
3.4.2 真核生物基因組的重復序列58
3.4.3 綫粒體基因組的結構63
3.4.4 葉綠體基因組的結構65
3.5 結構基因組學66
3.5.1 遺傳圖譜和物理圖譜67
3.5.2 重疊群的建立67
3.5.3 高分辨率物理圖譜的製作68
3.5.4 序列測定69
3.5.5 基因定位71
3.6 功能基因組學71
3.6.1 功能基因組學的概念71
3.6.2 蛋白質組學72
3.6.3 生物信息學75
本章內容提要77
思考題79

4 DNA的生物閤成80
4.1 DNA復製的概況80
4.1.1 DNA的半保留復製80
4.1.2 復製的起點和方嚮81
4.2 原核生物DNA的復製82
4.2.1 參與原核生物DNA復製的酶和蛋白質82
4.2.2 復製的起始88
4.2.3 DNA鏈的延伸89
4.2.4 復製的終止91
4.3 真核生物DNA的復製92
4.3.1 參與真核生物DNA復製的酶和蛋白質92
4.3.2 真核生物DNA復製的特點93
4.3.3 真核生物DNA復製的過程94
4.3.4 端粒DNA的復製95
4.3.5 DNA復製與核小體組裝96
4.4 DNA復製的其他方式97
4.4.1 滾環復製97
4.4.2 取代環復製97
4.4.3 綫形DNA末端復製的問題98
4.5 DNA復製的高度忠實性100
4.6 逆轉錄作用100
4.6.1 逆轉錄病毒的結構101
4.6.2 cDNA的閤成103
4.6.3 原病毒DNA的整閤104
4.6.4 逆轉錄作用的生物學意義105
4.7 原核生物DNA復製的調控105
4.7.1 大腸杆菌染色體DNA復製的調控105
4.7.2 ColEl質粒DNA復製的調控106
4.7.3 R6K質粒DNA復製的調控106
4.7.4 單鏈DNA噬菌體復製的調控107
4.7.5 λ噬菌體DNA復製的調控107
4.8 真核生物DNA復製的調控107
4.8.1 SV40病毒DNA復製的調控108
4.8.2 腺病毒DNA復製的調控108
4.8.3 酵母染色體DNA復製的調控108
本章內容提要109
思考題111

5 DNA的損傷與修復113
5.1 DNA損傷的産生113
5.1.1 DNA分子的自發性損傷113
5.1.2 物理因素引起的DNA損傷115
5.1.3 化學因素引起的DNA損傷116
5.2 基因的突變119
5.2.1 突變的類型119
5.2.2 突變的迴復和校正120
5.2.3 誘變劑和緻癌劑的檢測122
5.3 DNA損傷的修復122
5.3.1 直接修復122
5.3.2 切除修復124
5.3.3 錯配修復129
5.3.4 雙鏈斷裂的修復130
5.4 損傷跨越131
5.4.1 重組跨越131
5.4.2 跨越閤成132
5.5 DNA修復缺陷與癌癥的關係133
本章內容提要134
思考題135

6 DNA重組和剋隆137
6.1 同源重組137
6.1.1 同源重組的分子模型137
6.1.2 細菌的基因轉移與重組139
6.1.3 細菌同源重組的酶學機製142
6.1.4 真核生物的同源重組143
6.2 位點特異性重組145
6.2.1 位點特異性重組的機製145
6.2.2 λ噬菌體DNA的整閤與切除146
6.2.3 細菌的特異位點重組147
6.2.4 免疫球蛋白基因的V(D)J重組147
6.3 轉座重組149
6.3.1 轉座子的概念149
6.3.2 原核生物的轉座子150
6.3.3 真核生物的轉座子152
6.4 逆轉錄轉座子155
6.4.1 逆轉錄轉座子的結構155
6.4.2 逆轉錄轉座子的生物學意義157
6.5 轉座的分子機製158
6.5.1 非復製型轉座158
6.5.2 復製型轉座158
6.6 聚閤酶鏈式反應技術160
6.6.1 PCR的基本原理160
6.6.2 PCR反應體係的優化161
6.6.3 PCR技術的擴展162
6.7 DNA剋隆163
6.7.1 用於DNA剋隆的工具酶163
6.7.2 常用的剋隆載體164
6.7.3 DNA分子的體外連接166
6.7.4 重組子導入受體細胞167
6.7.5 重組子的篩選167
6.7.6 基因組文庫的構建169
6.7.7 cDNA文庫的構建170
6.７.8 目的基因的來源170
6.8 剋隆基因的錶達171
6.8.1 檢測錶達産物的方法171
6.８.2 外源基因在原核細胞中的錶達173
6.８.3 外源基因在真核細胞中的錶達175
6.9 轉基因植物和轉基因動物179
6.9.1 轉基因植物179
6.9.2 轉基因動物180
本章內容提要181
思考題183

7 RNA的生物閤成185
7.1 RNA生物閤成的概況185
7.2 原核生物的轉錄186
7.2.1 原核生物的RNA聚閤酶186
7.2.2 轉錄的起始188
7.2.3 RNA鏈的延伸190
7.2.4 轉錄的終止191
7.3 真核生物的轉錄193
7.3.1 真核生物轉錄的特點193
7.3.2 真核生物的RNA聚閤酶193
7.3.3 RNA聚閤酶Ⅱ催化的轉錄194
7.3.4 RNA聚閤酶Ⅰ催化的轉錄198
7.3.5 RNA聚閤酶Ⅲ催化的轉錄199
7.4 轉錄校對200
7.5 轉錄過程的選擇性抑製200
7.5.1 堿基類似物201
7.5.2 DNA模闆功能的抑製劑201
7.5.3 RNA聚閤酶的抑製物202
7.6 RNA復製203
7.6.1 RNA復製的特點203
7.6.2 雙鏈RNA病毒的RNA復製203
7.6.3 正鏈RNA病毒的RNA復製203
7.6.4 負鏈RNA病毒的RNA復製204
7.6.5 無模闆的RNA閤成205
本章內容提要205
思考題207

8 轉錄産物的加工208
8.1 原核生物RNA的轉錄後加工208
8.1.1 原核生物tRNA前體的加工208
8.1.2 原核生物rRNA前體的加工209
8.1.3 原核生物mRNA前體的加工210
8.2 真核生物tRNA前體的轉錄後加工211
8.2.1 真核生物tRNA前體的結構特點211
8.2.2 內含子的剪接211
8.2.3 在3′�捕頌砑營睠CA212
8.2.4 核苷酸的修飾212
8.3 真核生物rRNA前體的轉錄後加工212
8.3.1 rRNA基因的結構212
8.3.2 rRNA前體的核苷酸修飾213
8.3.3 rRNA前體的剪切214
8.4 真核生物mRNA前體的加工215
8.4.1 形成5′�捕嗣弊詠峁�215
8.4.2 形成3′�捕說畝嗑巰佘賬�217
8.4.3 斷裂基因的拼接219
8.5 不同類型內含子的比較222
8.5.1 Ⅰ型內含子222
8.5.2 Ⅱ型內含子223
8.5.3 內含子剪接機製的比較225
8.6 核酶225
8.6.1 核酶的發現225
8.6.2 核酶的類型226
8.6.3 核酶的結構226
本章內容提要227
思考題229

9 蛋白質的生物閤成230
9.1 蛋白質生物閤成的概述230
9.1.1 mRNA是蛋白質閤成的模闆230
9.1.2 tRNA是氨基酸的運載體232
9.1.3 核糖體是蛋白質閤成的場所233
9.1.4 參與蛋白質閤成的各種輔因子235
9.2 遺傳密碼的破譯235
9.2.1 遺傳密碼是三聯體236
9.2.2 用人工閤成的多聚核苷酸破譯遺傳密碼236
9.2.3 用人工閤成的三核苷酸破譯遺傳密碼237
9.3 遺傳密碼的特性238
9.3.1 遺傳密碼是連續排列的三聯體238
9.3.2 起始密碼與終止密碼238
9.3.3 遺傳密碼的簡並性239
9.3.4 遺傳密碼的變偶性239
9.3.5 遺傳密碼的通用性240
9.3.6 遺傳密碼的防錯係統241
9.3.7 可讀框242
9.4 氨酰�瞭RNA的閤成242
9.4.1 閤成氨酰�瞭RNA的反應242
9.4.2 氨酰�瞭RNA閤成酶的特異性244
9.5 原核生物的蛋白質閤成245
9.5.1 原核生物肽鏈閤成的起始245
9.5.2 原核生物肽鏈閤成的延伸247
9.5.3 原核生物肽鏈閤成的終止249
9.6 真核生物的蛋白質閤成250
9.6.1 真核生物肽鏈閤成的起始250
9.6.2 真核生物肽鏈閤成的延伸253
9.6.3 真核生物肽鏈閤成的終止253
9.7 蛋白質生物閤成的抑製劑254
9.7.1 原核生物肽鏈閤成的抑製劑254
9.7.2 真核生物肽鏈閤成的抑製劑254
9.7.3 作用於原核生物和真核生物的肽鏈閤成抑製劑255
本章內容提要255
思考題256

10 肽鏈閤成後的加工和輸送257
10.1 肽鏈閤成後的加工257
10.1.1 肽鏈的剪接257
10.1.2 氨基酸殘基的修飾258
10.1.3 多肽鏈的摺疊261
10.2 肽鏈閤成後的定嚮輸送264
10.2.1 共翻譯途徑265
10.2.2 翻譯後途徑267
本章內容提要271
思考題272

11 原核生物基因錶達的調控273
11.1 原核生物基因錶達調控的概述273
11.2 DNA水平的調控274
11.2.1 細菌DNA重排對基因錶達的影響274
11.2.2 σ因子對原核生物轉錄起始的調控275
11.3 操縱子對基因錶達的調控276
11.3.1 操縱子的基本結構277
11.3.2 乳糖操縱子278
11.3.3 阿拉伯糖操縱子281
11.3.4 色氨酸操縱子282
11.4 轉錄終止階段的調控285
11.4.1 抗終止作用286
11.4.2 弱化作用287
11.5 翻譯水平的調控287
11.5.1 mRNA二級結構對基因錶達的調控288
11.5.2 mRNA穩定性對翻譯的調節288
11.5.3 反義RNA對翻譯的調控289
11.5.4 蛋白質閤成的自體調控290
11.5.5 嚴謹反應與核糖體閤成的調控293
11.6 核開關和群體感應294
11.6.1 核開關294
11.6.2 群體感應295
本章內容提要296
思考題297

12 真核生物基因錶達的調控298
12.1 真核生物基因錶達調控的特點298
12.1.1 原核生物和真核生物基因錶達調控的差彆298
12.1.2 真核生物基因錶達調控的層次299
12.2 染色體水平的調控300
12.2.1 異染色質化對基因活性的影響300
12.2.2 組蛋白對基因活性的影響301
12.2.3 非組蛋白對基因活性的影響305
12.2.4 核基質對基因活性的影響306
12.2.5 基因的丟失307
12.2.6 基因的擴增307
12.3 染色體基因的重排308
12.3.1 免疫球蛋白基因的重排308
12.3.2 酵母交配型染色體的重排310
12.4 DNA水平的調控310
12.4.1 DNA的甲基化310
12.4.2 DNA甲基化對轉錄活性的影響311
12.5 真核生物轉錄水平的調控313
12.5.1 順式作用元件313
12.5.2 反式作用因子315
12.5.3 轉錄調控的作用機製319
12.5.4 固醇類激素對基因轉錄的調控322
12.6 轉錄後水平的調控325
12.6.1 可變剪接326
12.6.2 反式剪接328
12.6.3 RNA編輯329
12.6.4 RNA的轉運330
12.7 翻譯水平的調控331
12.7.1 mRNA穩定性對基因活性的影響331
12.7.2 翻譯起始階段的調控333
12.7.3 mRNA的選擇性翻譯335
12.7.4 RNA乾擾導緻的基因沉默336
12.8 翻譯後調控337
12.9 真核生物發育過程中的基因錶達調控339
12.9.1 母性基因339
12.9.2 分節基因340
12.9.3 同源異型基因340
本章內容提要342
思考題343
參考文獻345
中文索引346
英文縮寫詞索引351

精彩書摘

　　2.8.1核酸的提取與沉澱
　　核酸類化閤物都溶於水而不溶於有機溶劑，所以核酸可用水溶液提取，除去雜質後，用有機溶劑沉澱。在細胞內，核糖核酸與蛋白質結閤成核糖核蛋白（RNP），脫氧核糖核酸與蛋白質結閤成脫氧核糖核蛋白（DNP）。在O.14tool／L的氯化鈉溶液中，RNP的溶解度相當大，而DNP的溶解度僅為在水中溶解度的1％。當氯化鈉的濃度達到1mol／L的時候，RNP的溶解度小，而DNP的溶解度比在水中的溶解度大2倍。所以常選用O.14mol／L的氯化鈉溶液提取RNP，選用1mol／L的氯化鈉溶液提取DNP。兩種核蛋自在不同pH條件下溶解度也不相同，RNP在pH2.0～2.5時溶解度最低，而DNP則在pH4.2時溶解度最低。
　　核酸分離純化一般應維持在0～4℃的低溫條件下，以防止核酸的變性和降解。為防止核酸酶引起的水解作用，可加入十二烷基硫酸鈉（SDS）、乙二胺四乙酸（EDTA）、8一羥基喹啉、檸檬酸鈉等抑製核酸酶的活性。2.8.1.1 RNA的提取
　　tRNA約占細胞內RNA的15％，相對分子質量較小，在細胞破碎以後溶解在水溶液中，離心或過濾除去組織或細胞殘渣，用酸處理調節到pH5，得到的沉澱即為tRAN粗品。mRNA占細胞RNA的5％左右，很不穩定，提取條件要嚴格控製。rRNA約占細胞內RNA的80％，一般提取的RNA主要是rRNA。
　　（1）稀鹽溶液提取法 用0.14mol／L的氯化鈉溶液反復抽提組織勻漿或細胞裂解液，得到RNP提取液，再進一步去除DNP、蛋白質、多糖等雜質，獲得純化的RNA。
　　（2）苯酚水溶液提取法 在組織勻漿或細胞裂解液中加入等體積的90 9／6苯酚水溶液，在一定條件下振蕩一定時間，將RNA與蛋白質分開，離心分層後，DNA和蛋白質處於苯酚層中，而RNA和多糖溶解於水層中。苯酚溶液提取法操作時溫度可控製在2～5℃進行，稱為冷酚法提取。也可控製在60℃左右，稱為熱酚法提取。苯酚溶液提取法不需事先提取RNP，而是直接將RNA與蛋白質和DNA等初步分開，是目前提取RNA的常用方法。必須注意，市售的苯酚往往含有某些重金屬和雜質，可能引起核酸的變性或降解。使用時苯酚一般需要減壓重蒸，或使用市售的水飽和酚。通常多次用苯酚或氯仿處理使蛋白質變性，每次處理後離心取上層水相。用Trizol試劑可以製備高質量的RNA，但Trizol試劑的價格較高。此外也可用錶麵活性劑，如sDS和二甲基苯磺酸鈉等處理細胞勻漿來提取RNA。mR-NA可用寡聚dT一縴維素親和層析，或偶聯寡聚dT的磁珠從總RNA中分離。
　　由於RNA酶存在廣泛，且十分穩定，破碎細胞時要加入胍鹽破壞RNA酶，試劑要用O.1％的DEPC（焦碳酸二乙酯）配製，器皿要高壓滅菌或用O.1％的DEPC處理。2.8.1.2 DNA的提取
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