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第一章 遗传的物质基础--DNA1

第一节 DNA携带着两类不同的遗传信息1

第二节 DNA的一级结构1

第二节 DNA的二级结构3

一、Watson--Crick右手双螺旋结构3

二、决定双螺旋结构状态的因素3

第四节 DNA物理结构不均一性7

一、反向重复序列7

二、富含A/T的序列7

四、嘌呤和嘧啶的排列顺序对双螺旋结构稳定性的影响8

第五节 DNA的双螺旋结构的呼吸作用9

第六节 DNA的变性、复性、杂交和Cot曲线9

一、变性10

二、复性10

三、杂交11

四、Cot曲线11

第七节 DNA二级结构的多形性13

第八节 DNA构象家族19

第九节 DNA超螺旋和拓扑异构现象21

第十节 常见的DNA分子形式及其相互关系27

提要28

参考文献29

第二章 有机体、染色体和基因31

第一节 原核生物和真核生物31

第二节 基因组大小与C值矛盾32

第三节 原核生物染色体及其基因33

一、大肠杆菌染色体33

二、噬菌体36

一、真核生物DNA复性动力学39

第四节 真核生物的染色体39

二、真核生物染色体上的单一序列和重复序列以及卫星DNA41

三、卫星DNA的等级结构及其起起源和进化42

四、染色质和核小体47

五、着丝点54

六、端粒55

第五节 真核生物的基因56

一、不连续基因56

二、基因家族与基因簇59

三、串联重复基因61

四、细胞器基因64

第六节 基因定位67

一、遗传交换定位法67

二、接合定位法68

三、染色体步行和染色体跳跃70

第七节 基因的分子进化71

第八节 早期生命进化的三界系统理论75

一、原核生物之间的巨大差异75

二、基于16SrRNA碱基变化的通用系统发生分类法76

三、内共生作用参与了真核生物的进化77

提要79

参考文献80

第三章 DNA的复制84

第一节 DNA的半保留复制84

第二节 复制原点、方向和方式84

第三节 DNA复制的酶学88

一、DNA的聚合反应和聚合酶88

二、脱氧核苷三磷酸前体的来源89

三、三种DNA聚合酶的结构和功能89

四、DNA连接酶93

五、与DNA几何学性质相关的酶94

一、DNA半不连续性复制的出现95

第四节 DNA复制的半不连续性95

二、引物和引发酶97

三、前体片断的连接98

第五节 DNA复制机构的复杂性100

第六节 DNA复制的起始101

一、先导链合成的起始(上)：从新起始101

二、先导链合成的起始(下)：共价延伸109

三、后随链的前体片断的起始112

一、环形DNA复制的终止116

四、由复制体进行先导链和后随链的同时复制116

第七节 复制的终止116

二、线形DNA复制的终止117

第八节 真核生物的DNA复制120

一、真核生物的复制原点、复制元和复制元族120

二、真核生物的DNA聚合酶和引发酶120

三、SV40的大T抗原与复制原点122

四、SV40以及其他真核生物的DNA复制过程122

五、真核生物染色体末端DNA的复制123

六、真核生物复制过程中的核小体结构126

第九节 复制的调控128

提要131

参考文献132

第四章 以修复作用为中心的DNA的安全保障体系136

第一节 复制修复136

一、尿嘧啶糖基酶系统136

二、错配修复系统137

一、胸腺嘧啶二聚体的产生138

第二节 损伤修复138

二、胸腺嘧啶二聚体修复的生物学指征139

三、胸腺嘧啶二聚体修复的分子生物学机制139

四、其他损伤类型及其修复147

第三节 限制与修饰150

一、限制-修饰现象150

二、限制-修饰系统151

三、限制-修饰系统的生物学意义157

提要157

参考文献157

第一节 概述：突变定义及其分类159

第五章 突变159

第二节 条件型突变161

第三节 回复突变和抑制突变162

一、回复突变的鉴定和分类162

二、基因内抑制突变162

三、基因间抑制突变164

四、基因间间接抑制突变170

第四节 突变剂和突变生成171

一、碱基类似物在DNA复制时的渗入171

二、DNA分子上碱基的化学修饰173

三、嵌合剂的致突变作用175

四、转座成分的致突变作用176

五、增变基因176

六、紫外线的致突变作用176

七、突变热点178

第五节 离体定向诱变178

提要182

参考文献182

第六章 转录184

第一节 概述184

二、B.coll RNA聚合酶185

第二节 RNA合成的酶学185

一、RNA合成的基本特征185

三、真核生物的RNA聚合酶187

第三节 控制转录起始的DNA序列--操作子和启动子的结构187

一、操纵元及其结构187

二、原核生物的启动子结构188

三、鉴别RNA聚合酶等蛋白质在DNA上结合位点的方法192

四、真核生物的启动子193

第四节 转录的起始和延伸197

一、终止序列和释放因子200

第五节 转录的终止200

二、终止与抗终止及抗终止因子202

三、真核生物转录的终止206

第六节 转录后处理(一) 转录产物的修饰--真核生物 mRNA的帽子和尾巴207

一、帽子207

二、多聚(A)尾巴208

第七节 转录后处理(二) 基因间序列的去除--稳定RNA从多基因转录产物中的分离210

一、不稳定RNA与稳定RNA210

二、rRNA的转录后处理211

三、tRNA的转录后处理214

第八节 转录后处理(三) 内元的去除--RNA的拼接216

一、概述216

二、tRNA的拼接217

三、第Ⅰ类内元的拼接221

四、编码RNA成熟酶的内元228

五、第Ⅱ类内元的拼接231

六、核基因mRNA内元的拼接233

第九节 转录后处理(四) 不连续转录和反式拼接236

第十节 逆转录238

提要240

参考文献242

第七章 翻译247

第一节 tRNA和遗传密码248

一、tRNA的结构248

二、密码子与反密码子249

三、副密码子与氨酰基tRNA的合成250

四、tRNA的丰富度与密码子的使用频率251

五、密码的通用性、线性体密码的特殊性和密码的进化254

一、核糖体的结构257

第二节 核糖体--制造蛋白质的工厂257

二、核糖体的装配259

三、核糖体突变260

四、核糖体的活性位点260

第三节 肽链的合成262

一、合成的起始262

二、延伸265

三、终止和肽链的释放267

一、原核生物的多顺反子mRNA的翻译269

二、真核生物核糖体形成位点与双功能mRNA269

第四节 mRNA的结构与翻译269

三、只有最后一个终止密码子的多基因mRNA的翻译270

第五节 蛋白质在细胞内的越膜运输，定位和翻译后处理271

一、概述271

二、细菌中蛋白质的越膜271

三、真核生物蛋白质的转运、分拣和锚定271

四、翻译后处理276

提要277

参考文献278

第二节 正调控与负调控281

第一节 概述281

第八章 原核生物基因表达的调控281

第三节 操纵元的原型--乳糖操纵元283

一、操纵元模型的提出283

二、乳糖操纵元的调控机理285

三、阻遏蛋白与操作子的相互作用286

四、乳糖操纵元的正调控290

第四节 操纵元的其他调控形式291

一、具有双启动子的半乳糖操纵元291

二、阿拉伯糖操纵元：具有双重功能(正控制和负控制)的调节蛋白质293

三、色氨酸操纵元：可阻遏系统296

第五节 基因转录的时序调控298

一、 枯草杆菌中σ亚基的更迭298

二、大肠杆菌热震惊基因的表达301

三、T4噬菌体生长中RNA聚合酶亚基的修饰和σ亚基的替换302

四、T7噬菌体生长过程中用噬菌体RNA聚合酶代替寄主的RNA聚合酶303

五、λ噬菌体早期、晚期基因转录以及裂解生长和溶原生长的调控306

第六节 基因转录的翻译调控--衰减子系统310

一、概述310

二、衰减子的作用机制310

三、衰减子的普遍性及其生物学意义313

四、负责核苷酸合成的基因的衰减子314

第七节 翻译水平的调控316

一、反义RNA的调控作用316

二、mRNA本身的二级结构影响翻译的进行317

三、mRNA的寿命对基因表达的调控319

四、蛋白质合成的自体调控321

五、严谨反应325

第八节 DNA序列重排对基因转录的调控326

提要328

参考文献329

第九章 真核生物基因表达的调控332

第一节 概述332

一、真核生物基因调控的特点332

二、活跃表达基因的数目332

三、基因表达的不同水平：丰富mRNA和稀少mRNA333

四、持家基因和奢侈基因335

五、胚胎分化过程中有可能存在着相对简单的分子开关336

第二节 DNA水平的调控337

一、基因丢失337

二、基因扩增338

三、基因重排339

第三节 活跃转录基因的染色质结构341

一、转录基因的核小体结构341

二、DNA酶Ⅰ优先敏感性和HMG蛋白质342

三、DNA酶Ⅰ超敏感点343

四、组蛋白的修饰作用345

五、DNA的甲基化和去甲基化346

第四节 转录水平的调控348

一、Britten-Davidson模型348

二、基因调控的顺式作用成分350

三、基因调控的反式作用因子354

四、真核基因转录调控的机制356

第五节 rRNA基因的转录：先终止还是先起始？359

第六节 意外的意外：RNA聚合酶Ⅲ启动子的多形性和三种RNA聚合酶及其启动子的共通性360

第七节 真核生物中转录的翻译控制361

第八节 转录后水平的调控363

一、hnRNA的选择性加工运输363

二、mRNA前体的选择性拼接364

一、mRNA的稳定性368

第九节 翻译水平的调控368

二、mRNA翻译起始的调控369

三、真核生物蛋白质合成的自体调控370

提要371

参考文献372

第十章 基因表达调控的分子机制377

第一节 概述377

第二节 两类遗传信息的差异377

第三节 调节蛋白质的对称性与其识别序列的对称性379

第四节 λ噬菌体的阻遏蛋白和Oro蛋白所组成的转录开关系统380

第五节 调控蛋白质的结构花式及其与DNA相互作用的细微机制386

一、概述386

二、α螺旋--转角--α螺旋387

三、锌指结构394

四、Leu拉链395

第六节 不同结合位点上的蛋白质之间的相互作用396

一、蛋白质相互作用的方式396

二、蛋白质相互作用的复杂性和正、负调控作用的相对性398

第七节 RNA开关系统400

提要401

参考文献402

第十一章 遗传重组404

第一节 概述404

第二节 同源重组的分子机制405

一、断裂--复合及Holliday中间体的形成405

二、Holliday中间体的拆分408

三、异源双链与基因转换411

四、细菌转化、接合和转导的重组机制413

一、RecA蛋白质在联会和链交换中的作用415

第三节 同源重组的酶学机制--RecA蛋白质和RecBCD蛋白质在同源重组中的作用415

二、RecA蛋白质和Holliday中间体的形成419

三、RecBCD在同源重组中的作用和重组热点420

四、拆分Hilliday中间体的酶活性423

五、RecF途径423

第四节 依赖于同源重组的位点特异性的序列代换--酵母MAT序列的置换424

第五节 位点特异性重组424

一、λ噬菌体DNA的整合与切除424

二、λ噬菌体整合的分子机制427

一、转座成分概述429

第六节 细菌中的转座成分429

二、插入序列430

三、复合转座元431

四、Tn10和Tn5的末端组件与转座的调节434

五、转座的机制436

六、Tn3及其转座作用438

七、作为转座成分的Mu噬菌体441

第七节 真核生物中的转座成分(一) 真核生物转座成分的分类及其典型代表443

一、真核生物中的转座成分及其分类443

八、沙门氏菌鞭毛相变中的转座机制443

二、酵母的Ty成分445

三、果蝇的copla等转座成分446

四、玉米的转座成分449

第八节 真核生物中的转座成分(二) 还原病毒450

一、通过DNA中间体复制其基因组RNA450

二、还原病毒的基因组结构451

三、还原病毒基因组RNA到原病毒DNA的转弯过程451

四、原病毒的基因表达456

五、还原病毒的癌基因及其起源456

六、还原病毒和转座元的关系459

一、概述460

第九节 真核生物中的转座成分(三) 非病毒返座元460

二、RNA聚合酶Ⅱ转录产物的返座假基因和返座基因461

三、RNA聚合酶Ⅲ转录产物的返座元461

四、关于返座的机制463

提要464

参考文献466

一、概述469

二、限制性内切酶对DNA分子的专一性切割469

第十三章 基因工程导论469

三、载体：克隆载体，穿梭载体和表达载体471

四、基因组克隆和cDNA克隆475

五、核苷酸链的杂交反应提供了检测特定核苷酸片断的灵敏方法478

六、用DNA重组技术大量制造细胞中的微量蛋白质479

七、植物的基因工程480

八、基因工程工业482

九、红束语486

参考文献486

附录：涵义和译名有所变化的部分分子遗传学术语488

索引493