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绪论1

一、分子生物学的基本含义1

二、分子生物学的主要研究内容1

三、分子生物学发展简史3

四、分子生物学研究现状与发展趋势9

五、分子生物学与农业科学的关系10

第一章 生物大分子及其相互作用13

第一节 生物活性物质的本质13

一、生物活性物质的属性13

二、生物活性分子的化学本质14

三、生物大分子的高聚物特性15

第二节 生物大分子内相互作用的化学力16

一、生物大分子相互作用的化学力16

二、生物大分子内部的共价键17

三、氢键18

四、离子键19

五、二硫键19

六、短程力20

七、疏水作用20

八、配位键21

第三节 生物分子的自组装22

一、生物分子的共价结构22

二、生物大分子的自组装22

三、生物大分子的构型与构象26

四、膜的组装28

五、复杂聚集物的自我装配29

第四节 生物分子的相互作用30

一、核酸与蛋白质的相互作用30

二、蛋白质与蛋白质的相互作用33

三、糖与蛋白质的相互作用34

四、脂与蛋白质的相互作用38

本章小结39

复习思考题39

第二章 核酸的结构与功能40

第一节 细胞内的遗传物质40

一、DNA是主要的遗传物质40

二、RNA也是遗传物质41

第二节 核酸的化学组成与共价结构42

一、核酸的化学组成42

二、核酸的共价结构45

第三节 DNA的高级结构48

一、DNA的二级结构48

二、DNA的三级结构59

第四节 真核生物的染色体及其组装61

一、真核生物的染色体61

二、染色体中的组蛋白62

三、核小体的形成63

四、染色质的高级结构64

第五节 RNA的高级结构与生物学功能65

一、tRNA的高级结构65

二、rRNA的高级结构67

三、mRNA的高级结构68

四、其他RNA的高级结构69

五、RNA的生物学功能75

第六节 核酸的变性、复性与分子杂交77

一、核酸的变性77

二、核酸的复性79

三、核酸的分子杂交80

本章小结81

复习思考题83

第三章 DNA的生物合成84

第一节 DNA复制概况84

一、DNA复制的半保留性84

二、DNA的半不连续复制85

三、复制起点的结构特征86

四、多种复制方式86

五、RNA引物和酶体系90

六、复制的高度忠实性99

第二节 原核生物DNA的复制99

一、复制的起始100

二、复制的延伸101

三、复制的终止103

第三节 真核生物DNA的复制103

一、真核生物DNA复制特点103

二、真核生物DNA聚合酶104

三、SV40的DNA复制105

四、真核生物复制过程中的核小体结构107

五、真核生物polγ和线粒体DNA复制108

第四节 端粒及其复制108

第五节 DNA复制的忠实性及复制调控110

一、DNA复制的忠实性110

二、DNA复制的调控114

第六节 RNA的逆转录118

一、逆转录酶的发现118

二、逆转录酶的性质119

三、逆转录病毒的基因组119

四、逆转录的过程120

五、逆转录的生物学意义122

本章小结123

复习思考题124

第四章 DNA损伤、修复及重组125

第一节 DNA的损伤125

一、DNA的自发性损伤125

二、物理因素导致的DNA损伤127

三、化学因素导致的DNA损伤128

第二节 DNA损伤的修复130

一、直接修复131

二、切除修复132

三、错配修复134

四、复制后修复136

五、SOS修复136

第三节 基因突变与生物进化138

一、基因突变的类型138

二、突变的意义140

第四节 DNA重组141

一、同源重组141

二、位点专一性重组152

三、转座重组156

本章小结172

复习思考题173

第五章 RNA生物合成及其转录后加工174

第一节 转录概述174

第二节 参与RNA转录的模板、酶及其相关因子175

一、转录反应的模板175

二、DNA指导的RNA聚合酶176

三、启动子181

四、转录因子185

五、终止子188

第三节 原核生物RNA的生物合成189

一、转录的起始阶段189

二、转录的延伸阶段190

三、转录的终止阶段192

第四节 原核生物RNA的转录后加工194

一、原核生物rRNA前体的加工194

二、原核生物tRNA前体的加工195

三、原核生物mRNA前体的加工196

第五节 真核生物RNA的生物合成197

一、真核生物RNA转录的特点197

二、真核生物RNA聚合酶Ⅱ所催化的转录过程197

三、RNA转录的调节控制199

四、RNA转录的抑制作用199

第六节 真核生物RNA的转录后加工200

一、mRNA的转录后加工200

二、rRNA转录后的加工202

三、tRNA的转录后加工202

第七节 RNA的剪接、编辑和再编码203

一、RNA的剪接203

二、RNA的编辑211

三、RNA的再编码214

第八节 RNA指导下RNA的生物合成215

一、噬菌体QβRNA的复制215

二、病毒RNA复制的主要方式217

本章小结217

复习思考题218

第六章 蛋白质生物合成、转运与降解219

第一节 遗传密码219

一、遗传密码的解读219

二、遗传密码子的特性222

三、密码子与反密码子的相互识别223

四、密码子的变异与使用224

第二节 参与蛋白质合成的RNA、酶和有关装置225

一、tRNA225

二、rRNA和核糖体228

三、mRNA233

第三节 蛋白质生物合成的机制233

一、与蛋白质合成相关的重要蛋白质因子234

二、氨基酸的活化与转运235

三、原核生物蛋白质生物合成机制237

四、真核生物蛋白质生物合成机制240

五、新生多肽链的折叠与加工240

六、蛋白质合成的忠实性244

七、蛋白质生物合成的调节245

八、蛋白质生物合成的抑制物245

第四节 蛋白质的转运246

一、蛋白质的信号肽与跨膜运输247

二、线粒体和叶绿体蛋白质的跨膜转运249

三、核定位蛋白的跨膜转运250

四、细菌蛋白质的跨膜转运252

第五节 蛋白质的降解253

一、非特异性降解途径253

二、特异性降解途径254

三、蛋白质降解的生物学意义259

本章小结260

复习思考题261

第七章 系统分子生物学262

第一节 基因、基因组与基因组学262

一、基因262

二、基因组与基因组学266

三、原核生物基因组266

四、真核生物基因组270

五、基因组计划研究概况281

第二节 转录组与转录组学292

一、转录组与转录组学的定义292

二、转录组学的主要研究内容292

三、转录组学的研究方法293

四、转录组学的研究进展293

第三节 蛋白质组与蛋白质组学295

一、蛋白质组与蛋白质组学的诞生295

二、蛋白质组学的主要研究内容及技术路线296

三、我国蛋白质组学的研究现状297

四、蛋白质组学发展趋势300

第四节 代谢组与代谢组学300

一、代谢组与代谢组学的诞生300

二、代谢组学的研究方法301

三、代谢组学的应用及其发展趋势302

第五节 系统分子生物学304

一、系统分子生物学的主要技术平台304

二、系统分子生物学的基本工作流程305

三、系统分子生物学的应用305

本章小结306

复习思考题307

第八章 原核生物基因表达调控308

第一节 原核生物基因表达调控概述308

一、基因表达调控的意义308

二、原核生物基因表达调控的特点与方式308

三、原核生物基因表达调控的几个重要概念309

第二节 乳糖操纵子314

一、乳糖操纵子的调节机制314

二、阻遏蛋白作用机制316

第三节 色氨酸操纵子319

一、色氨酸操纵子的阻遏系统320

二、色氨酸操纵子的弱化系统321

第四节 其他操纵子324

一、阿拉伯糖操纵子324

二、组氨酸操纵子326

三、基因表达的时序控制327

第五节 转录水平其他调控方式328

一、σ因子的调节作用328

二、组蛋白类似蛋白的调节作用328

三、转录调控因子的调节作用329

四、抗终止因子的调节作用329

第六节 转录后水平调控方式329

一、mRNA自身结构元件对翻译起始的调节330

二、mRNA稳定性对转录水平的影响330

三、调节蛋白的调控作用330

四、反义RNA的调节作用331

五、稀有密码子对翻译的影响331

六、重叠基因对翻译的影响332

七、翻译的阻遏332

八、魔斑核苷酸水平对翻译的影响333

本章小结333

复习思考题334

第九章 真核生物基因表达调控335

第一节 真核生物基因表达调控的特点335

第二节 真核生物DNA水平上的基因表达调控340

一、基因扩增340

二、基因重排341

三、基因丢失341

第三节 真核生物转录水平上的基因表达调控341

一、真核生物基因的基础转录调控342

二、真核生物基因转录水平的顺式调控343

三、真核生物基因转录水平的反式调控346

第四节 真核生物转录后水平上的基因表达调控356

第五节 真核生物翻译水平上的基因表达调控356

一、翻译调控356

二、翻译起始调节与5'-UTR结构相关357

三、蛋白质磷酸化对翻译效率的影响357

四、3'-UTR结构对mRNA稳定性调控358

五、mRNA的细胞质定位360

第六节 真核生物翻译后水平上的基因表达调控360

本章小结362

复习思考题362

第十章 分子生物学技术发展及其在农业科学中的应用363

第一节 PCR技术发展及其在农业科学中应用363

一、基本原理363

二、PCR技术的发展364

三、PCR技术在农业科学中的应用365

第二节 分子标记技术发展及其在农业科学中的应用366

一、分子标记技术的主要特点367

二、主要分子标记技术的基本原理368

三、分子标记技术在农业科学中的应用371

第三节 基因表达谱研究技术发展及其在农业科学中的应用373

一、mRNA差异显示技术373

二、抑制消减杂交技术375

三、cDNA-AFLP技术377

四、基因表达系列分析技术379

五、微阵列技术381

第四节 反义RNA技术发展及其在农业科学中的应用382

一、反义RNA的概念和调控方式382

二、反义RNA在农业科学中的应用383

第五节 基因敲除技术发展及其在农业科学中的应用384

一、基因敲除的概念和原理384

二、基因敲除技术在农业科学上的应用384

第六节v生物芯片技术发展及其在农业科学中的应用385

一、生物芯片的主要类型385

二、生物芯片技术的基本要点387

三、生物芯片技术在农业科学中的应用388

本章小结388

复习思考题389

附录390

附录1 分子生物学相关诺贝尔奖获奖情况390

附录2 主要分子生物信息学软件393

附录3 主要分子生物信息学网站396

附录4 分子生物学常用词英汉对照399

主要参考文献411