目錄
前言
第一章 緒論 1
一、分子遺傳學的定義 1
二、分子遺傳學的誕生 1
三、分子遺傳學的發(fā)展歷史 2
四、分子遺傳學研究的內(nèi)容 5
五、分子遺傳學研究的策略與方法 6
六、分子遺傳學的作用和地位 9
七、分子遺傳學的分支學科 9
八、分子遺傳學的應用 11
本章小結 12
思考題 13
第二章 遺傳物質(zhì)及相關研究技術 14
第一節(jié) 遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn) 14
一、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗 14
二、噬菌體的侵染實驗 16
三、煙草花葉病毒感染實驗 17
四、金魚與鯽魚遺傳性狀的定向轉(zhuǎn)化 18
五、DNA作為遺傳物質(zhì)的間接證據(jù) 18
第二節(jié) 基因組上兩種不同的遺傳信息 19
一、遺傳信息的物質(zhì)條件 19
二、DNA上兩種不同的遺傳信息 19
第三節(jié) 核酸的一級結構 20
一、核酸的化學組成 20
二、DNA的一級結構 20
三、RNA的結構 21
第四節(jié) DNA的二級結構及其影響因素 22
一、DNA的二級結構 22
二、決定雙螺旋結構狀態(tài)的因素 23
三、影響因素的應用 24
第五節(jié) DNA結構的不均一性 24
一、反向重復序列 24
二、富含A/T的序列 25
三、嘌呤和嘧啶排列順序 25
第六節(jié) DNA雙螺旋結構的呼吸作用 26
第七節(jié) DNA的變性、復性與分子雜交 26
一、變性 26
二、復性 27
三、分子雜交 28
第八節(jié) DNA二級結構的多形性 31
第九節(jié) DNA超螺旋與拓撲異構現(xiàn)象 32
一、DNA超螺旋 32
二、DNA的拓撲異構現(xiàn)象 33
第十節(jié) 常見的DNA分子形式及其相互關系 34
一、常見的DNA分子形式 34
二、不同DNA分子形式的相互關系 35
第十一節(jié) DNA多態(tài)性及其檢測的分子技術 36
一、單核苷酸多態(tài)性 36
二、插入缺失突變 40
三、拷貝數(shù)變異 41
本章小結 42
思考題 43
第三章 基因組及其研究技術 44
第一節(jié) 基因組與C值 44
一、基因組及其進化 44
二、C值及C值悖論 49
第二節(jié) 原核生物的基因組及其基因特征 50
一、病毒基因組結構及其基因特征 50
二、細菌基因組結構及其基因特征 53
第三節(jié) 真核生物的染色體組及其特征 56
一、真核生物染色質(zhì)的結構與分類 56
二、染色質(zhì)三維結構與染色質(zhì)重塑 57
三、從染色質(zhì)到染色體的變化 63
四、真核生物染色體組的一般特征 66
第四節(jié) 真核生物核基因組及其特征 68
一、真核生物DNA序列特征 68
二、衛(wèi)星DNA及其起源進化 69
三、真核生物的基因組特征 71
四、真核生物的基因特征 72
第五節(jié) 核外基因組及其特征 76
一、質(zhì)�；�因組及其特征 76
二、線粒體基因組及其特征 78
三、葉綠體基因組及其特征 81
第六節(jié) 基因組研究技術 82
一、基因組測序方法學 83
二、基因組的組裝 85
三、遺傳圖譜構建與基因功能注釋及數(shù)據(jù)庫 86
四、動植物基因組計劃 89
第七節(jié) 基因組研究技術的應用 91
一、比較基因組學研究 91
二、泛基因組學研究 94
本章小結 96
思考題 96
第四章 DNA復制及其研究技術 97
第一節(jié) DNA的半保留復制 97
一、概念 97
二、DNA半保留復制的意義 97
三、半保留復制過程 97
第二節(jié) 復制原點、方向和方式 98
一、復制原點 98
二、復制方向 98
三、復制方式 99
第三節(jié) DNA復制的酶系 100
一、DNA聚合酶類 100
二、解旋、解鏈酶類 103
三、引發(fā)酶 105
四、DNA連接酶 105
五、端粒酶 106
第四節(jié) DNA復制的不連續(xù)性 108
一、概念 108
二、不連續(xù)復制模型的提出與完善 108
第五節(jié) RNA引物與引發(fā)酶 109
一、RNA引物 109
二、引發(fā)酶 110
第六節(jié) 原核生物DNA復制模型 110
一、凱恩斯模型 110
二、滾環(huán)復制模型 110
第七節(jié) 真核生物DNA復制模型 111
一、多復制子 111
二、復制的一致性 111
三、避免5′端縮短的機制 111
四、與原核生物DNA復制的異同點 112
第八節(jié) 體外DNA復制技術及其應用 112
一、體外DNA復制技術原理 112
二、PCR技術 112
三、分子克隆技術 114
四、應用 114
本章小結 116
思考題 117
第五章 RNA轉(zhuǎn)錄、加工及其研究技術 118
第一節(jié) RNA轉(zhuǎn)錄 118
一、轉(zhuǎn)錄的概念 118
二、轉(zhuǎn)錄的基本特征 118
第二節(jié) RNA聚合酶 119
一、原核生物RNA聚合酶 119
二、真核生物RNA聚合酶 120
第三節(jié) 轉(zhuǎn)錄的不對稱性 121
第四節(jié) 轉(zhuǎn)錄起始的啟動子結構 122
一、原核生物的啟動子 122
二、真核生物的啟動子 123
第五節(jié) 轉(zhuǎn)錄的過程 125
一、原核生物的轉(zhuǎn)錄過程 125
二、真核生物的轉(zhuǎn)錄過程 127
第六節(jié) RNA轉(zhuǎn)錄后的加工 128
一、原核生物RNA轉(zhuǎn)錄后的加工 128
二、真核生物RNA轉(zhuǎn)錄的調(diào)控與加工 129
三、RNA編輯 131
四、mRNA前體的剪接位點 131
五、snRNA催化mRNA前體剪接 132
六、mRNA轉(zhuǎn)錄和加工的耦合 132
第七節(jié) RNA的可變剪接 133
一、可變剪接 133
二、真核生物RNA可變剪接 133
三、可變剪接轉(zhuǎn)錄本表達量鑒定 135
四、可變剪接轉(zhuǎn)錄本差異表達 136
第八節(jié) 逆轉(zhuǎn)錄及其應用 136
一、逆轉(zhuǎn)錄的概念 136
二、逆轉(zhuǎn)錄的基本特征 137
三、逆轉(zhuǎn)錄酶的特性 137
四、逆轉(zhuǎn)錄的應用 138
第九節(jié) 轉(zhuǎn)錄組學研究技術 138
一、mRNA轉(zhuǎn)錄組研究 138
二、非編碼mRNA組學研究 142
第十節(jié) 基因轉(zhuǎn)錄表達研究方法 142
一、RNA的分離與分子鑒定 142
二、Northern印跡法 143
三、實時熒光定量PCR 143
四、雙熒光素酶報告基因檢測 144
五、RIP技術 144
本章小結 145
思考題 145
第六章 蛋白質(zhì)合成及其研究技術 146
第一節(jié) mRNA的結構與功能 146
第二節(jié) 遺傳密碼及其特征 147
一、起始密碼子和終止密碼子 148
二、通用性和特殊性 148
三、方向性 149
四、連續(xù)性 149
五、簡并性與擺動性 149
六、偏好性 150
第三節(jié) tRNA的結構與功能 150
一、一級結構 150
二、二級結構 150
三、三級結構 151
第四節(jié) 核糖體的組成與作用 153
第五節(jié) 肽鏈的合成 156
一、原核生物蛋白質(zhì)的合成 156
二、真核生物蛋白質(zhì)的合成 159
三、線粒體和葉綠體中的蛋白質(zhì)合成 162
四、蛋白質(zhì)合成的保真機制 162
第六節(jié) 蛋白質(zhì)合成后的加工 162
一、多肽鏈的剪接 162
二、蛋白質(zhì)的化學修飾 163
三、蛋白質(zhì)的折疊 165
第七節(jié) 蛋白質(zhì)的研究方法 166
一、蛋白質(zhì)組學研究 166
二、Western印跡法 168
三、免疫組織化學 168
四、蛋白質(zhì)的體外表達與純化 169
本章小結 172
思考題 172
第七章 基因表達調(diào)控及其研究技術 173
第一節(jié) 原核生物基因表達的調(diào)控 173
一、DNA水平的調(diào)控 173
二、轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 173
三、翻譯水平的調(diào)控 180
第二節(jié) 真核生物基因表達的調(diào)控 180
一、概述 180
二、DNA水平的調(diào)控 182
三、轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 189
四、轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控 193
第三節(jié) 基因表達調(diào)控研究的方法 197
一、Northern印跡法 197
二、足紋法 198
三、二相雜交檢測法 198
四、三相雜交檢測法 198
五、Western印跡法 199
本章小結 199
思考題 199
第八章 基因突變與DNA修復及其應用 200
第一節(jié) 基因突變的概念與分類 200
一、基因突變的概念 200
二、基因突變的類型 200
三、基因突變的表型效應 202
第二節(jié) 基因突變的分子機制 203
一、堿基序列的改變 203
二、分子結構的改變 204
第三節(jié) 突變的蛋白質(zhì)效應 208
一、無義突變 208
二、錯義突變 208
三、同義突變 208
四、移碼突變 208
五、整碼突變 209
六、中性突變 209
第四節(jié) 突變的發(fā)生過程 209
一、堿基類似物的誘發(fā)突變 209
二、使DNA化學結構改變的化學誘變劑 210
三、結合到DNA分子上的誘變化合物 212
四、高能射線或紫外線引起DNA結構或
堿基的突變 212
五、轉(zhuǎn)座成分的致突變作用 213
六、生物因素 213
第五節(jié) DNA突變的抑制 214
一、密碼子的簡并性 214
二、回復突變 214
三、基因內(nèi)突變的抑制 214
四、基因間突變的抑制 214
五、其他方式 214
第六節(jié) DNA損傷的修復 215
一、DNA的復制修復系統(tǒng) 215
二、DNA損傷修復途徑 216
第七節(jié) 突變的研究與應用 218
一、基因突變的意義 218
二、基因突變研究的發(fā)展 218
三、基因突變的檢測方法 219
四、基因突變的應用 223
本章小結 226
思考題 227
第九章 遺傳重組 228
第一節(jié) 概述 228
第二節(jié) 同源重組 230
一、同源重組模型的共同特點 230
二、同源重組模型舉例 230
三、同源重組的細胞學基礎——聯(lián)會復合體 234
四、同源重組的酶學基礎 236
第三節(jié) 位點特異性重組 241
一、λ噬菌體的整合與切除 242
二、λ噬菌體整合的分子機制 243
第四節(jié) 異常重組 244
一、原核生物轉(zhuǎn)座子 245
二、真核生物轉(zhuǎn)座子 246
三、轉(zhuǎn)座機制和遺傳學效應 248
第五節(jié) 同源重組在遺傳操作中的應用 249
一、利用同源重組原理獲得融合基因或者DNA片段 249
二、利用同源重組原理構建載體 250
三、利用Cre/lox系統(tǒng)進行靶向重組和基因
敲除 250
本章小結 251
思考題 251
第十章 表觀遺傳學基礎 252
第一節(jié) 表觀遺傳學的概念與現(xiàn)象 252
一、表觀遺傳學基本概念 252
二、表觀遺傳學發(fā)展歷史 252
三、表觀遺傳的特點 253
四、表觀遺傳學的主要研究內(nèi)容 253
五、表觀遺傳學的主要調(diào)控機制 254
六、表觀遺傳學研究的應用進展 255
第二節(jié) DNA甲基化與基因表達 256
一、DNA甲基化定義 256
二、DNA甲基化特點 256
三、DNA甲基化形成及去除機制 256
四、DNA甲基化影響基因表達機制 257
五、DNA甲基化生物學作用 258
六、DNA甲基化研究方法 259
第三節(jié) miRNA及其調(diào)控機制 261
一、miRNA的發(fā)現(xiàn) 261
二、miRNA的定義 261
三、miRNA的特征 262
四、miRNA形成機制 262
五、miRNA的分子作用機制 262
六、miRNA的分析與研究 265
第四節(jié) lncRNA及其調(diào)控機制 267
一、lncRNA的發(fā)現(xiàn) 267
二、lncRNA的定義 268
三、lncRNA的特征 268
四、lncRNA形成機制 268
五、lncRNA的分子作用機制 269
六、lncRNA的分析與研究 269
第五節(jié) circRNA及其調(diào)控機制 270
一、circRNA的發(fā)現(xiàn) 270
二、circRNA的定義 270
三、circRNA的特征 270
四、circRNA形成機制 271
五、circRNA的分子作用機制 273
六、circRNA的分析與研究 276
第六節(jié) piRNA及其調(diào)控機制 278
一、piRNA的定義 278
二、piRNA的發(fā)現(xiàn) 278
三、piRNA的特征 279
四、piRNA形成機制 279
五、piRNA的分子作用機制 279
六、piRNA的功能分析 281
第七節(jié) m6A RNA及其調(diào)控機制 283
一、m6A甲基化的發(fā)現(xiàn) 283
二、m6A甲基化的定義 283
三、m6A甲基化的特征 283
四、m6A甲基化形成機制 284
五、m6A去甲基化機制 284
六、m6A結合蛋白 284
七、m6A基因表達調(diào)控作用 285
第八節(jié) 組蛋白修飾與基因表達 287
一、組蛋白修飾的概念 287
二、組蛋白修飾的發(fā)現(xiàn) 287
三、組蛋白修飾的特點 287
四、組蛋白修飾的生理功能 287
第九節(jié) 印記基因及其基因表達 290
一、印記基因的概念 290
二、印記基因的發(fā)現(xiàn) 290
三、印記基因的特點 290
四、印記基因的生理功能 290
五、印記基因的作用機制與基因表達 291
本章小結 291
思考題 292
第十一章 動植物分子育種基礎 293
第一節(jié) 基因組育種 293
一、DNA分子標記 293
二、DNA分子標記的應用 297
三、全基因組選擇育種 299
四、全基因組選擇展望 300
第二節(jié) 轉(zhuǎn)基因育種 301
一、轉(zhuǎn)基因生物育種的概念 301
二、轉(zhuǎn)基因育種的一般步驟 301
三、導入基因的方法 302
四、候選基因的選擇原則 306
五、轉(zhuǎn)基因育種的研究現(xiàn)狀 307
第三節(jié) 基因編輯育種 311
一、基因編輯的概念 311
二、基因編輯技術 311
三、CRISPR/Cas9基因編輯研究現(xiàn)狀 321
四、基因編輯展望 324
本章小結 325
思考題 325
第十二章 分子進化與資源保護 326
第一節(jié) 分子進化理論與物種形成 326
一、進化理論和機制 326
二、核基因的進化和新基因的起源 329
三、蛋白質(zhì)的進化 334
四、自然選擇與適應的形成 335
五、物種形成與種群基因組成變化 338
第二節(jié) mtDNA與生物起源進化 341
一、線粒體的進化 341
二、mtDNA與現(xiàn)代人類的起源和遷徙 343
三、mtDNA與動物的起源和遷徙 345
第三節(jié) 基因遺傳多樣性評價 348
一、群體保持遺傳多樣性的方式 348
二、基因遺傳多樣性的評價 351
第四節(jié) 生物資源保護的策略與方法 354
一、生物資源的基本特征 354
二、生物資源保護的意義 357
三、我國對動物資源的保護 358
四、我國對植物資源的保護 360
本章小結 361
思考題 362
主要參考文獻 363