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第一章 概论1

第一节 分子生物学的研究范围1

第二节 生物化学与分子生物学之间的关系与区别1

第三节 分子生物学的形成及其发展过程2

第四节 21世纪分子生物学发展的趋向5

一、功能基因组学5

二、蛋白质组学6

三、生物信息学7

第二章 生物大分子结构的基础知识8

第一节 大分子结构常用名词及其含义8

一、构型8

二、构象9

第二节 生物大分子的螺旋结构10

第三节 维持生物大分子结构的力11

一、氢键11

二、疏水力11

第四节 生物大分子相互作用的原理12

一、扩散作用12

二、专一性相互作用12

三、平衡常数13

第五节 分子生物学的研究方法14

一、X－射线衍射法14

二、核磁共振15

三、基因表达谱研究技术17

第三章 蛋白质的结构与功能24

第一节 概述24

一、蛋白质是重要的功能分子24

二、蛋白质的组成单位——氨基酸24

三、蛋白质的多聚性质25

第二节 蛋白质的构象26

一、蛋白质的二级结构27

二、超二级结构和结构域29

三、球状蛋白质的三级结构31

四、蛋白质的四级结构31

五、维持蛋白质构象的化学键34

第三节 蛋白质的结构与功能34

一、蛋白质的一级结构决定其高级结构35

二、蛋白质的一级结构与功能35

三、蛋白质的空间结构与功能39

四、蛋白质分子的修饰和多肽链局部的断裂赋予它新的功能52

第四章 酶促反应动力学56

第一节 概述56

一、酶是生物催化剂56

二、酶催化的特性57

三、酶的分类和命名57

第二节 酶催化作用的结构基础58

一、酶的组成58

二、酶蛋白的二级结构特征58

三、酶蛋白的三级结构与催化活性58

第三节 酶高效催化的战略59

一、底物与酶的“靠近”及“定向”59

二、底物分子形变或扭曲61

三、酸碱催化62

四、共价催化65

五、微环境的影响66

第四节 酶促反应动力学67

一、底物浓度对反应速度的影响67

二、双底物酶促反应动力学70

三、温度对酶促反应速度的影响71

四、pH的影响71

五、激活剂的影响72

六、抑制剂的影响72

七、过渡态类似物是酶的潜在抑制剂74

第五节 酶活性的调节作用75

一、别构（变构）调节75

二、共价修饰调节79

三、寡聚酶的解聚和聚合对酶活性的调节作用82

四、蛋白酶水解的激活作用82

第五章 核酸的结构86

第一节 核酸的种类及其成分86

第二节 DNA的一级结构及其测定法89

一、DNA分子的大小89

二、DNA的一级结构89

三、DNA一级结构分析方法90

四、物理图谱91

五、双脱氧终止法测定DNA序列92

六、自动化DNA测序法94

第三节 DNA的二级结构94

一、DNA双螺旋模型提出的重要基础94

二、双螺旋结构的基本特征95

三、维持双螺旋的力97

四、双螺旋结构的种类97

第四节 DNA的三级结构99

一、DNA的超螺旋结构99

二、研究DNA超螺旋的三个重要参数101

三、真核细胞染色质的DNA超螺旋103

第五节 DNA的三链结构和四链结构103

一、三链DNA（tsDNA）103

二、DNA的四链结构107

第六节 RNA108

一、RNA的种类及大小108

二、RNA结构的特点109

三、tRNA的结构和功能109

第六章 遗传信息的传递113

第一节 DNA复制113

一、DNA聚合酶的性质114

二、协同DNA聚合酶作用的其它酶和蛋白质116

三、原核生物的DNA复制118

四、真核生物的DNA复制120

第二节 转录与加工123

一、RNA聚合酶123

二、原核生物的转录机制127

三、真核生物的转录机制129

四、真核生物前体mRNA的加工133

第三节 蛋白质的生物合成137

一、核糖体137

二、遗传密码139

三、与翻译相关的重要蛋白质因子141

四、蛋白质生物合成的机制143

第七章 原核生物的基因组结构148

第一节 原核生物和真核生物148

第二节 细菌148

一、细菌的作用148

二、极端微生物149

第三节 遗传学和分子遗传学149

一、经典遗传学149

二、分子遗传学150

第四节 细菌染色体结构152

一、细菌核质体152

二、核质体超螺旋化153

三、结合DNA的蛋白156

四、拓扑异构酶157

五、抗菌素抑制细胞的生长159

第五节 细菌染色体复制162

一、染色体复制的起始163

二、染色体复制的原点163

三、细胞分裂与染色体复制协同165

第六节 噬菌体169

一、噬菌体裂解发育循环170

二、噬菌体DNA的复制175

第七节 基因组及后基因组时代182

第八章 真核生物的基因组结构184

第一节 真核生物基因组的C值与特点184

一、基因组的复杂性184

二、真核生物基因组的特点185

第二节 真核生物基因组DNA序列的类型186

一、DNA复性的动力学186

二、真核生物基因组DNA复性动力学的序列类型187

三、串联重复序列190

第三节 基因家族和基因簇192

一、基因家族192

二、基因簇192

第四节 断裂基因193

一、断裂基因的发现193

二、断裂基因的结构194

三、内含子的起源与作用195

第五节 真核生物基因组的包装195

一、真核细胞染色质的结构特点196

二、核骨架与核骨架结合元件199

第六节 酵母和线虫的基因组结构200

一、酵母基因组的结构200

二、线虫基因组的结构202

第九章 原核生物基因表达与调控204

第一节 细菌的转录调控204

一、细菌操纵子204

二、阻遏物与激活物205

三、正调控和负调控206

四、诱导物和共阻遏物206

五、正负调控的遗传学证据207

第二节 负调控207

一、乳糖操纵子的遗传学207

二、lac突变的互补实验208

三、顺式作用的lac突变208

四、lac－显性突变体208

五、组成型突变体的互补实验209

六、顺式作用的lacO°突变209

七、反式显性组成型突变209

八、Jacob和Monod的乳糖操纵子模型210

九、乳糖操纵子的修正211

十、乳糖操纵子的分解代谢产物阻遏211

十一、lac调控区的结构212

十二、乳糖操纵子的实际应用212

第三节 E．coli gal操纵子214

一、阻遏物：GalR和GalS215

二、两个gal操纵基因：galOE和galO1215

三、两个gal启动子和分解代谢产物阻遏217

第四节 生物合成操纵子的调控218

一、生物合成操纵子的几个概念218

二、E．coli trp操纵子218

第五节 正调控221

一、E．coliL－阿拉伯糖操纵子223

二、E．coli麦芽糖操纵子226

三、tol操纵子228

第六节 反馈抑制229

一、色氨酸合成的反馈抑制230

二、异亮氨酸－缬氨酸反馈抑制230

三、反馈抑制的机制230

第七节 cAMP调控230

一、分解代谢物敏感操纵子231

二、cAMP和它的结合蛋白231

三、CAP-cAMP的激活作用231

第八节 核糖体和tRNA合成的调节233

一、核糖体蛋白233

二、核糖体蛋白和rRNA233

三、核糖体蛋白基因234

四、核糖体蛋白合成的调节234

五、rRNA和tRNA的调节236

第十章 真核生物基因表达与调控239

第一节 染色质结构与基因转录239

一、染色质重构与活性染色质的形成239

二、组蛋白修饰与染色质构型245

三、DNA甲基化与转录抑制246

四、核基质与基因活化248

第二节 真核基因的转录调节248

一、基础转录及其调节249

二、调节真核基因转录的顺式作用元件250

三、反式作用因子的结构和功能250

四、转录因子的活性调节254

第三节 转录产物的加工与转录后调节256

一、RNA结合蛋白的结构与功能256

二、转录本的可变剪接及其调节259

三、RNA编辑260

四、转录本核输出的调节261

第四节 翻译效率及其调节因素262

一、5′UTR结构与翻译起始的调节262

二、蛋白质磷酸化对翻译效率的影响263

三、3′UTR结构与mRNA稳定性调控264

四、mRNA的细胞质定位266

五、蛋白质的修饰、折叠与分选266

第十一章 DNA突变与修复267

第一节 概述267

第二节 DNA修复的证据267

第三节 特殊修复途径269

一、碱基脱氨270

二、活性氧引起的DNA损伤273

三、烷基化作用275

四、嘧啶二聚体277

五、体外诱变技术277

第四节 一般修复机制279

一、甲基介导的错配修复系统280

二、核苷酸切补修复285

三、复制后修复或重组修复286

四、DNA链交联修复288

五、SOS诱导修复289

六、其它din基因295

七、E．coli修复途径295

第五节 噬菌体修复途径295

第十二章 基因工程297

第一节 概述297

第二节 工具酶及基因工程相关技术298

一、用于基因克隆的核酸酶298

二、其它工具酶307

第三节 基因工程载体309

一、基因工程的基本问题309

二、质粒309

三、λ噬菌体载体312

四、单链噬菌体载体313

第四节 DNA克隆314

一、基因克隆的全过程315

二、克隆载体315

三、克隆DNA进入克隆载体315

四、克隆技巧316

第五节 原核生物基因克隆和鉴定317

一、DNA文库构建317

二、检出目的克隆318

三、在克隆DNA上定位基因322

第六节 原核生物基因克隆的应用322

一、DNA序列分析322

二、表达载体324

三、定点诱变326

第七节 聚合酶链反应329

一、引物332

二、DNA聚合酶332

三、RT-PCR332

第八节 真核生物基因工程333

一、cDNA基因文库的构建333

二、酵母菌基因工程334

三、植物基因工程334

四、动物基因工程335

第十三章 生物膜336

第一节 生物膜的组成与结构特性336

一、生物膜的组成与结构336

二、生物膜结构模型340

三、生物膜的流动性342

第二节 生物膜与物质转运347

一、通透性转运347

二、膜动转运353

三、蛋白质的定向跨膜转运356

四、生物膜转运的分子机理358

第三节 膜蛋白与信号传导360

一、激素的作用特点360

二、受体的基本特性361

三、膜蛋白与信号传导362

第四节 生物膜与能量转换365

一、叶绿体与光合磷酸化365

二、线粒体与氧化磷酸化369

第十四章 免疫的分子生物学371

第一节 概述371

第二节 典型抗体分子结构371

一、IgG抗体含有四条多肽链371

二、H链和L链均由恒定区和可变区组成373

三、抗体分子很容易裂解成为功能不同的片段373

四、Ig分子富有柔韧性，尤其在铰链区375

五、Ig分子的每一功能域存在相似的结构375

六、小结376

第三节 抗体分子与特异抗原的相互作用377

一、高度可变序列的定位区域形成抗原结合位点377

二、小分子结合到重链、轻链V结构域之间的凹刻上377

三、抗体结合到天然蛋白抗原表面的扩展位点378

四、抗原抗体相互作用涉及各种作用力379

五、小结381

第四节 体液免疫应答多样性的产生382

一、在抗体产生细胞中Ig基因的重排382

二、分离的基因片段经过体细胞重组产生完整的V区383

三、V区基因片段存在多拷贝384

四、V、D、J基因片段重排由两侧的DNA序列引导384

五、抗体多样性的产生经过四个主要阶段386

六、在不同的组合中使用不同的重组基因片段387

七、编码V区基因片段之间的接合处核苷酸的增减导致第三个高可变区的多样性387

八、V基因片段的体细胞重组需要特殊的酶389

九、体细胞高度突变使重排的V基因片段进一步多样化389

十、小结389

第五节 Ig恒定区的结构变化390

一、通过重链恒定区的结构来区分主要Ig同种型391

二、IgM和IgA能形成多聚体392

三、Ig C区决定功能特异性393

四、免疫应答过程中同一个VH外显子可能与不同的CH基因联合394

五、Ig之间的差异可通过抗体检测396

六、跨膜和分泌型Ig是由不同的重链转录本产生的397

七、小结397

第十五章 病毒的分子生物学399

第一节 分子病毒学的研究内容399

一、病毒基因组的结构与功能399

二、病毒基因组的复制和表达调控399

三、病毒对宿主细胞的影响400

四、病毒与肿瘤发生400

五、病毒基因工程疫苗及病毒载体401

第二节 DNA病毒的分子生物学401

一、腺病毒的发现401

二、腺病毒的毒粒结构402

三、基因组结构402

四、腺病毒的复制403

五、腺病毒的基因转录403

六、腺病毒与肿瘤404

七、腺病毒作为基因治疗载体404

第三节 RNA病毒的分子生物学405

一、HCV的发现405

二、HCV基因组的结构与功能405

三、HCV基因组的复制407

第四节 反转录病毒的分子生物学407

一、艾滋病与HIV407

二、病毒的结构与生活周期407

三、病毒基因组的结构与功能408

四、病毒基因转录的调节411

五、病毒基因转录后的调控411

六、病毒基因在翻译水平的调节和翻译后调节412

第五节 亚病毒的分子生物学413

一、类病毒413

二、卫星RNA和卫星病毒413

三、朊病毒414

第十六章 蛋白质工程及蛋白质组学416

第一节 概述416

一、蛋白质工程的概念及流程416

二、蛋白质工程所应用的技术416

第二节 蛋白质工程研究进展及展望419

一、蛋白质工程在认识蛋白质分子中的作用419

二、蛋白质工程在医药卫生领域的应用419

三、蛋白质工程在食品工业中的应用420

第三节 蛋白质组概述420

一、蛋白质组学产生的背景420

二、蛋白质组以及蛋白质组学的概念421

三、蛋白质组学的研究技术和内容421

第四节 蛋白质组研究的进展423

一、原核及简单真核生物的蛋白质组研究423

二、多细胞真核生物的蛋白质组研究423

第十七章 肿瘤的分子生物学425

第一节 癌细胞425

一、癌的生物学和细胞学特征425

二、培养细胞的生长426

三、体外细胞的转化428

第二节 病毒癌基因429

一、肿瘤病毒429

二、反转录病毒癌基因434

三、反转录病毒癌基因的起源438

第三节 细胞癌基因和肿瘤抑制基因442

一、细胞癌基因的鉴定442

二、细胞癌基因的激活443

三、肿瘤抑制基因的发现444

四、肿瘤抑制基因444

第四节 癌基因和肿瘤抑制基因的功能445

一、生长因子445

二、生长因子受体和蛋白激酶445

三、转录因子449

四、促分裂信号传导途径452

五、细胞周期调控453

六、发育、分化和细胞凋亡454

第五节 临床应用454

主要参考文献456