目錄
前言
第一章 緒論 1
一、分子遺傳學(xué)的定義 1
二、分子遺傳學(xué)的誕生 1
三、分子遺傳學(xué)的發(fā)展歷史 2
四、分子遺傳學(xué)研究的內(nèi)容 5
五、分子遺傳學(xué)研究的策略與方法 6
六、分子遺傳學(xué)的作用和地位 9
七、分子遺傳學(xué)的分支學(xué)科 9
八、分子遺傳學(xué)的應(yīng)用 11
本章小結(jié) 12
思考題 13
第二章 遺傳物質(zhì)及相關(guān)研究技術(shù) 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(shí)驗(yàn) 14
二、噬菌體的侵染實(shí)驗(yàn) 16
三、煙草花葉病毒感染實(shí)驗(yàn) 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(jí)結(jié)構(gòu) 20
一、核酸的化學(xué)組成 20
二、DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu) 20
三、RNA的結(jié)構(gòu) 21
第四節(jié) DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)及其影響因素 22
一、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu) 22
二、決定雙螺旋結(jié)構(gòu)狀態(tài)的因素 23
三、影響因素的應(yīng)用 24
第五節(jié) DNA結(jié)構(gòu)的不均一性 24
一、反向重復(fù)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(jié)構(gòu)的呼吸作用 26
第七節(jié) DNA的變性、復(fù)性與分子雜交 26
一、變性 26
二、復(fù)性 27
三、分子雜交 28
第八節(jié) DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的多形性 31
第九節(jié) DNA超螺旋與拓?fù)洚悩?gòu)現(xiàn)象 32
一、DNA超螺旋 32
二、DNA的拓?fù)洚悩?gòu)現(xiàn)象 33
第十節(jié) 常見的DNA分子形式及其相互關(guān)系 34
一、常見的DNA分子形式 34
二、不同DNA分子形式的相互關(guān)系 35
第十一節(jié) DNA多態(tài)性及其檢測(cè)的分子技術(shù) 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(jié) 42
思考題 43
第三章 基因組及其研究技術(shù) 44
第一節(jié) 基因組與C值 44
一、基因組及其進(jìn)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(jié)構(gòu)及其基因特征 50
二、細(xì)菌基因組結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)與分類 56
二、染色質(zhì)三維結(jié)構(gòu)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(jìn)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)粒基因組及其特征 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(shù) 82
一、基因組測(cè)序方法學(xué) 83
二、基因組的組裝 85
三、遺傳圖譜構(gòu)建與基因功能注釋及數(shù)據(jù)庫(kù) 86
四、動(dòng)植物基因組計(jì)劃 89
第七節(jié) 基因組研究技術(shù)的應(yīng)用 91
一、比較基因組學(xué)研究 91
二、泛基因組學(xué)研究 94
本章小結(jié) 96
思考題 96
第四章 DNA復(fù)制及其研究技術(shù) 97
第一節(jié) DNA的半保留復(fù)制 97
一、概念 97
二、DNA半保留復(fù)制的意義 97
三、半保留復(fù)制過程 97
第二節(jié) 復(fù)制原點(diǎn)、方向和方式 98
一、復(fù)制原點(diǎn) 98
二、復(fù)制方向 98
三、復(fù)制方式 99
第三節(jié) DNA復(fù)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(fù)制的不連續(xù)性 108
一、概念 108
二、不連續(xù)復(fù)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(fù)制模型 110
一、凱恩斯模型 110
二、滾環(huán)復(fù)制模型 110
第七節(jié) 真核生物DNA復(fù)制模型 111
一、多復(fù)制子 111
二、復(fù)制的一致性 111
三、避免5′端縮短的機(jī)制 111
四、與原核生物DNA復(fù)制的異同點(diǎn) 112
第八節(jié) 體外DNA復(fù)制技術(shù)及其應(yīng)用 112
一、體外DNA復(fù)制技術(shù)原理 112
二、PCR技術(shù) 112
三、分子克隆技術(shù) 114
四、應(yīng)用 114
本章小結(jié) 116
思考題 117
第五章 RNA轉(zhuǎn)錄、加工及其研究技術(shù) 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(duì)稱性 121
第四節(jié) 轉(zhuǎn)錄起始的啟動(dòng)子結(jié)構(gòu) 122
一、原核生物的啟動(dòng)子 122
二、真核生物的啟動(dòng)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(diǎn) 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(dá)量鑒定 135
四、可變剪接轉(zhuǎn)錄本差異表達(dá) 136
第八節(jié) 逆轉(zhuǎn)錄及其應(yīng)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(yīng)用 138
第九節(jié) 轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究技術(shù) 138
一、mRNA轉(zhuǎn)錄組研究 138
二、非編碼mRNA組學(xué)研究 142
第十節(jié) 基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)研究方法 142
一、RNA的分離與分子鑒定 142
二、Northern印跡法 143
三、實(shí)時(shí)熒光定量PCR 143
四、雙熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè) 144
五、RIP技術(shù) 144
本章小結(jié) 145
思考題 145
第六章 蛋白質(zhì)合成及其研究技術(shù) 146
第一節(jié) mRNA的結(jié)構(gòu)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(jiǎn)并性與擺動(dòng)性 149
六、偏好性 150
第三節(jié) tRNA的結(jié)構(gòu)與功能 150
一、一級(jí)結(jié)構(gòu) 150
二、二級(jí)結(jié)構(gòu) 150
三、三級(jí)結(jié)構(gòu) 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(jī)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(xué)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(xué)研究 166
二、Western印跡法 168
三、免疫組織化學(xué) 168
四、蛋白質(zhì)的體外表達(dá)與純化 169
本章小結(jié) 172
思考題 172
第七章 基因表達(dá)調(diào)控及其研究技術(shù) 173
第一節(jié) 原核生物基因表達(dá)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(dá)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(dá)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(cè)法 198
四、三相雜交檢測(cè)法 198
五、Western印跡法 199
本章小結(jié) 199
思考題 199
第八章 基因突變與DNA修復(fù)及其應(yīng)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(yīng) 202
第二節(jié) 基因突變的分子機(jī)制 203
一、堿基序列的改變 203
二、分子結(jié)構(gòu)的改變 204
第三節(jié) 突變的蛋白質(zhì)效應(yīng) 208
一、無(wú)義突變 208
二、錯(cuò)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(xué)結(jié)構(gòu)改變的化學(xué)誘變劑 210
三、結(jié)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(jié)構(gòu)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(jiǎn)并性 214
二、回復(fù)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(fù) 215
一、DNA的復(fù)制修復(fù)系統(tǒng) 215
二、DNA損傷修復(fù)途徑 216
第七節(jié) 突變的研究與應(yīng)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(cè)方法 219
四、基因突變的應(yīng)用 223
本章小結(jié) 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(diǎn) 230
二、同源重組模型舉例 230
三、同源重組的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)——聯(lián)會(huì)復(fù)合體 234
四、同源重組的酶學(xué)基礎(chǔ) 236
第三節(jié) 位點(diǎn)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(jī)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(jī)制和遺傳學(xué)效應(yīng) 248
第五節(jié) 同源重組在遺傳操作中的應(yīng)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(gòu)建載體 250
三、利用Cre/lox系統(tǒng)進(jìn)行靶向重組和基因
敲除 250
本章小結(jié) 251
思考題 251
第十章 表觀遺傳學(xué)基礎(chǔ) 252
第一節(jié) 表觀遺傳學(xué)的概念與現(xiàn)象 252
一、表觀遺傳學(xué)基本概念 252
二、表觀遺傳學(xué)發(fā)展歷史 252
三、表觀遺傳的特點(diǎn) 253
四、表觀遺傳學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容 253
五、表觀遺傳學(xué)的主要調(diào)控機(jī)制 254
六、表觀遺傳學(xué)研究的應(yīng)用進(jìn)展 255
第二節(jié) DNA甲基化與基因表達(dá) 256
一、DNA甲基化定義 256
二、DNA甲基化特點(diǎn) 256
三、DNA甲基化形成及去除機(jī)制 256
四、DNA甲基化影響基因表達(dá)機(jī)制 257
五、DNA甲基化生物學(xué)作用 258
六、DNA甲基化研究方法 259
第三節(jié) miRNA及其調(diào)控機(jī)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(jī)制 262
五、miRNA的分子作用機(jī)制 262
六、miRNA的分析與研究 265
第四節(jié) lncRNA及其調(diào)控機(jī)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(jī)制 268
五、lncRNA的分子作用機(jī)制 269
六、lncRNA的分析與研究 269
第五節(jié) circRNA及其調(diào)控機(jī)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(jī)制 271
五、circRNA的分子作用機(jī)制 273
六、circRNA的分析與研究 276
第六節(jié) piRNA及其調(diào)控機(jī)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(jī)制 279
五、piRNA的分子作用機(jī)制 279
六、piRNA的功能分析 281
第七節(jié) m6A RNA及其調(diào)控機(jī)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(jī)制 284
五、m6A去甲基化機(jī)制 284
六、m6A結(jié)合蛋白 284
七、m6A基因表達(dá)調(diào)控作用 285
第八節(jié) 組蛋白修飾與基因表達(dá) 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(diǎn) 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(dá) 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(diǎn) 290
四、印記基因的生理功能 290
五、印記基因的作用機(jī)制與基因表達(dá) 291
本章小結(jié) 291
思考題 292
第十一章 動(dòng)植物分子育種基礎(chǔ) 293
第一節(jié) 基因組育種 293
一、DNA分子標(biāo)記 293
二、DNA分子標(biāo)記的應(yīng)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(dǎo)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(shù) 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(jié) 325
思考題 325
第十二章 分子進(jìn)化與資源保護(hù) 326
第一節(jié) 分子進(jìn)化理論與物種形成 326
一、進(jìn)化理論和機(jī)制 326
二、核基因的進(jìn)化和新基因的起源 329
三、蛋白質(zhì)的進(jìn)化 334
四、自然選擇與適應(yīng)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(jìn)化 341
一、線粒體的進(jìn)化 341
二、mtDNA與現(xiàn)代人類的起源和遷徙 343
三、mtDNA與動(dòng)物的起源和遷徙 345
第三節(jié) 基因遺傳多樣性評(píng)價(jià) 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(píng)價(jià) 351
第四節(jié) 生物資源保護(hù)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(hù)的意義 357
三、我國(guó)對(duì)動(dòng)物資源的保護(hù) 358
四、我國(guó)對(duì)植物資源的保護(hù) 360
本章小結(jié) 361
思考題 362
主要參考文獻(xiàn) 363