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1绪论1

1.1分子遗传学的涵义及其研究任务2

分子遗传学的涵义2

分子遗传学研究的任务2

1.2分子遗传学的建立5

物理学的渗透5

遗传物质是核酸5

分子遗传学的诞生8

1.3中心法则及其发展16

中心法则的涵义16

RNA编辑与中心法则17

朊病毒与中心法则18

1.4基因概念及其发展21

顺反子21

操纵子与基因家族22

外显子与内含子24

重叠基因与转座因子26

现代基因的概念与界定27

1.5基因组学与后基因组学28

基因组与基因组学28

后基因组学30

1.6生物信息学的兴起31

生物信息学的涵义31

生物信息学的研究内容32

1.7分子遗传学与社会32

基因工程与现代生物技术32

蛋白药物与疫苗研究35

分子诊断与基因治疗36

环境污染与生物净化39

2基因组的结构与功能43

2.1病毒基因组44

病毒基因组的结构多样性44

反转录病毒基因组的结构与功能45

病毒基因组中特征序列的结构与功能46

2.2原核生物基因组48

大肠杆菌基因组48

拟核结构48

操纵子结构49

2.3真核生物基因组49

真核生物基因组大小与C值悖理和N值悖理49

真核生物DNA的复性动力学51

基因家族56

核小体结构与染色质59

真核生物染色体的结构与功能60

异染色质形成的分子机制63

常染色质基因表达的分子基础68

染色质的复制和转录75

2.4核外基因组80

质粒基因组80

线粒体基因组83

叶绿体基因组85

3DNA复制与基因表达88

3.1DNA的复制89

DNA复制的一般特征89

DNA复制的酶学与机制93

线状DNA的末端复制机制101

3.2转录102

参与转录的组成成分与结构103

转录的过程108

3.3RNA的加工113

rRNA的加工113

tRNA的加工114

mRNA前体的加工115

3.4翻译125

参与翻译的组成成分与结构125

翻译的起始128

肽链的延伸和终止133

4基因表达的调控140

4.1原核生物基因表达的调控141

乳糖操纵子——可诱导的负调控和正调控模型141

半乳糖操纵子142

阿拉伯糖操纵子143

色氨酸操纵子144

转录的时序控制和翻译调节147

4.2真核生物基因表达的调控152

真核细胞转录调控机制152

真核生物基因表达的组合控制157

4.3真核生物基因表达的多层次调控159

细胞及染色体水平的调控159

DNA甲基化与基因表达活性160

DNA重排与基因表达调控161

转录后水平的调控164

翻译和翻译后水平调控170

4.4RNA干涉与基因表达调控173

RNA干涉现象的发现173

RNA干涉与基因沉默173

4.5RNA编辑175

位点特异性脱氨基作用175

gRNA指导尿嘧啶插入或删除176

5基因突变与DNA损伤修复180

5.1基因突变的类型181

自发突变和诱发突变181

体细胞突变与生殖细胞突变181

显性突变和隐性突变182

同义突变、错义突变和无义突变182

功能缺失型突变与功能获得型突变183

非条件突变和条件突变183

回复突变与抑制突变183

显性负突变184

5.2基因突变的分子基础185

碱基替换185

插入或缺失突变186

移码突变186

5.3诱发基因突变的因素187

基因突变的生物因素187

基因突变的物理及化学因素188

定点突变与突变热点193

诱变剂的检测——Ames测试196

5.4DNA的修复197

光修复197

切除修复198

错配修复200

重组修复200

双链断裂修复系统202

SOS修复203

5.5突变体的创制与应用204

EMS突变体204

快中子突变体205

T-DNA标签突变体206

转座子标签突变体208

突变体库的饱和度分析209

5.6突变体的筛选与检测211

突变体的遗传筛选211

突变体位点的分子检测213

6遗传重组与转座219

6.1遗传重组及其类型220

遗传重组的概念220

遗传重组的类型222

6.2真核生物同源重组的分子机制223

同源重组的Holliday模型223

双链断裂起始重组模型226

重组与联会复合体226

基因转换导致等位基因间的重组230

6.3细菌同源重组的分子基础232

RecBCD识别chi序列引发重组232

RecA催化单链同化234

Ruv系统解离Holliday连接点235

6.4位点专一性重组的分子机制237

λ噬菌体的整合与切离237

位点专一性重组的机制239

λ噬菌体重组发生在整合体中240

6.5转座因子及其分类241

转座因子的发现241

DNA转座245

反转录转座子246

6.6原核生物中的转座因子248

插入序列248

转座子250

转座噬菌体252

6.7真核生物中的转座子253

酵母菌的转座子253

果蝇的转座子255

玉米的转座子257

人类基因组中的转座子258

6.8转座作用的分子机制260

DNA转座机制260

反转座子的转座机制262

6.9转座因子的遗传学效应与应用269

改变染色体结构269

诱发基因突变270

调节基因表达272

产生新的变异273

转座子标记克隆目的基因274

转座因子作为基因工程载体274

7基因与发育278

7.1细胞分化和细胞决定279

单细胞生物的细胞分化与基因调控279

多细胞生物的细胞分化与细胞决定279

线虫的细胞特化281

程序性细胞死亡与凋亡281

7.2胚胎极性的决定284

果蝇胚胎的极性284

果蝇前-后轴形成285

果蝇背-腹轴形成289

分节基因与果蝇胚胎体节的形成291

同源异形基因293

7.3高等植物成花诱导及花器官发育的基因调控299

高等植物发育基本过程及其特点299

成花诱导中的基因调控300

高等植物花器官发育的ABC模型301

7.4细胞周期的基因调控303

细胞周期事件303

细胞周期的调节因子304

cdc基因对酵母细胞周期的调控306

p53蛋白对癌细胞生长的负控制308

细胞周期失控与肿瘤308

8基因与免疫多样性311

8.1免疫应答312

体液免疫312

细胞免疫312

免疫系统的应答特点313

8.2抗体多样性产生的机制314

抗体的结构与功能314

抗体基因及其重组315

抗体基因重组与抗体多样性317

免疫重组的方式318

有效重排引发等位基因排斥321

体细胞突变增加免疫多样性322

假基因参与鸟类免疫球蛋白的装配322

8.3Ig类型转换的机制323

DNA重组导致lg类型的转换323

RNA加工改变早期重链基因表达324

8.4T细胞受体基因的重排机制326

T细胞受体的类型以及对外源抗原的识别326

TCR的功能326

T细胞受体基因327

TCR基因的重排及其多样性产生的机制328

8.5主要组织相容性复合体329

MHC抗原的类型及其功能329

MHC抗原的结构329

MHC基因的定位330

MHC抗原基因的结构331

Ⅰ型MHC基因的表达调控机制332

Ⅱ型MHC基因的表达调控机制333

9表观遗传学336

9.1表观遗传变异的发现337

9.2真核生物染色质重塑337

染色质重塑的概念337

染色质重塑因子337

染色质重塑与发育340

染色质重塑与人类疾病340

染色质重塑与基因剂量补偿341

9.3DNA甲基化342

DNA甲基化酶342

DNA甲基化位点及甲基化类型344

DNA甲基化的转录抑制机制345

DNA甲基化与组蛋白修饰346

9.4基因组印记347

基因组印记的发现347

基因组印记与印记基因349

印记基因的功能350

DNA甲基化与基因组印记350

基因组印记模型351

9.5RNA编辑352

核基因组RNA编辑353

线粒体基因组RNA编辑355

叶绿体基因组RNA编辑356

RNA编辑的作用357

9.6DNA甲基化的检测方法357

全基因组水平甲基化分析357

特异性位点的DNA甲基化的检测358

甲基化新位点的寻找方法360

9.7表观遗传学研究的应用与展望361

表观遗传学研究应用361

表观遗传学研究展望362

10重要病毒疾病发生的分子机制366

10.1反转录病毒367

反转录病毒颗粒结构特点及其功能367

反转录病毒基因表达与加工368

10.2人类免疫缺陷病毒369

HIV粒子的形态结构与侵染369

HIV基因组复制与病毒增殖373

HIV的感染与致病机制374

AIDS的治疗和预防375

10.3严重急性呼吸综合征冠状病毒375

SARS冠状病毒的形态结构375

SARS冠状病毒的基因组结构及其编码蛋白的特点376

SARS病毒生活史与致病机制378

SARS的预防和治疗379

10.4禽流感病毒379

AIV粒子的结构380

AIV的基因组及其编码蛋白380

AIV的感染和复制382

AIV致病机制385

10.5乙型肝炎病毒386

HBV的结构386

HBV基因组结构387

HBV致病机制390

HBV的预防和治疗391

11基因组学与后基因组学394

11.1人类基因组计划395

HGP的提出和科学意义395

人类基因组的结构特点396

遗传图谱398

物理图谱398

人类基因组序列图398

11.2模式生物基因组研究401

大肠杆菌基因组研究401

酵母基因组研究403

果蝇基因组研究403

拟南芥基因组研究404

水稻基因组研究404

宏基因组学研究405

11.3基因组测序与序列装配406

DNA测序的策略406

DNA序列的装配407

人类基因组的测序与装配408

11.4基因组图谱构建与应用409

人类基因组遗传图谱的构建409

植物基因组遗传图谱的构建411

制作物理图谱的基本要素412

细胞遗传学图谱413

辐射杂种图谱413

限制性酶切图谱414

叠连群图谱414

基因组图谱的应用415

11.5基因组DNA大片段文库的构建416

BAC文库417

YAC文库417

P1噬菌体衍生人工染色体文库418

可转移的人工染色体BiBAC／TAC文库420

11.6后基因组学研究421

比较基因组学421

功能基因组学424

蛋白质组学424

转录物组学426

代谢物组学426

化学基因组学427

生物信息学与后基因组学428

ENCODE计划428

11.7基因组的进化429

基因组进化的分子基础429

基因组的起源430

基因组的进化431

12分子遗传学研究技术436

12.1基因表达与调控的研究技术437

差减杂交437

mRNA差异显示和限制性差异显示440

基因表达连续分析442

微阵列技术443

基因表达快速分析技术446

12.2基因组学和蛋白质组学研究技术448

DNA大片段文库构建与基因组测序448

酵母双杂交技术449

双分子荧光互补技术450

蛋白质组学技术452

双向差异凝胶电泳与多维色谱和质谱技术453

12.3基因遗传操作技术455

基因克隆技术455

重组DNA分子构建技术456

转基因技术458

基因打靶技术460

基因表达及功能鉴定技术461

体细胞克隆技术464

12.4遗传分子标记技术466

分子标记的种类466

RFLP和AFLP468

RAPD及相近的分子标记470

CAPS和微卫星标记471

12.5基因治疗技术473

基因治疗策略473

基因治疗中的转基因技术473

基因治疗中的RNA修饰技术475

胚胎干细胞与基因治疗477

参考文献481

名词解释483

索引501