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目录1

第一章　绪论1

一、分子生物学发展简述1

二、分子生物学的主要内容4

三、如何学好分子生物学6

第二章　生物大分子的基本结构和性质7

第一节　生物大分子概述7

一、生物大分子的化学结构7

二、决定蛋白质和核酸三维结构的非共价相互作用9

三、研究生物大分子的基本方法11

四、生物大分子的分子质量测定12

第二节　DNA的结构和性质12

一、DNA的基本结构12

二、DNA的基本性质23

第三节　RNA26

第四节　蛋白质35

一、蛋白质的结合位点和多亚基蛋白质35

二、蛋白质活性的调节38

三、蛋白质重要的结构域47

四、生物大分子相互作用和复杂聚集物的结构60

第三章　遗传物质72

第一节　遗传物质的证明72

一、转化实验72

二、化学实验74

三、Blendor实验74

一、遗传信息由DNA储存和传递76

第二节　遗传物质的性质76

二、遗传信息从亲代传递到子代77

三、携带遗传信息的DNA的化学稳定性77

四、遗传物质的变异性（突变）79

第三节　遗传物质——RNA80

第四节　可转移的遗传因子80

一、质粒81

二、转座因子91

三、病毒及其与质粒、转座因子之间的关系101

第五节　基因和基因组103

第四章　DNA复制105

第一节　DNA的复制起始区105

第二节　DNA复制的相关蛋白质107

一、DNA聚合酶107

二、DNA连接酶114

三、与解链有关的酶和蛋白质115

第三节　DNA复制的起始、延伸和终止119

一、复制子119

二、半保留复制和半不连续复制121

三、不同的复制引发机制126

四、复制的延伸和终止135

第四节　DNA复制的调控136

第五章　DNA损伤修复和基因突变139

第一节　避免差错的DNA损伤修复140

一、光复活作用和切除修复140

二、重组修复143

四、校读作用144

三、N-糖苷酶和DNA损伤修复144

五、交联的修复146

第二节　避免差错的DNA损伤修复和基因突变147

第三节　应急修复反应148

一、recA和lexA基因149

二、SOS反应过程149

三、SOS反应和细胞分裂151

四、SOS反应和DNA复制151

五、SOS网络中的基因和诱发突变151

八、DNA聚合酶和基因突变152

六、二聚体和诱发突变152

七、无嘌呤位点和基因突变152

第四节　诱变剂、诱变、基因突变和突变体153

一、突变的类型和它们的标志153

二、突变株的筛选154

三、诱变155

四、Oligo诱导的定点突变161

第五节　基因突变的校正163

一、无义突变的校正163

三、移码突变的校正164

二、错义突变的校正164

第六章　DNA重组165

第一节　同源重组的机制165

一、断裂重接和异源双链165

二、支链迁移166

三、碱基对的错配及消除167

四、DNA分子的配对168

一、细菌中的转化170

第二节　细菌转化中的重组170

二、酵母中的转化171

第三节　同源双链DNA分子之间的交换173

一、噬菌体的整合173

二、细菌接合转移中的重组174

三、转导中的重组174

四、减数分裂重组176

第四节　同源重组模型178

一、Holliday模型179

二、不对称链转移模型180

三、8字形分子的解离182

第五节　RecA和RecBCD蛋白在重组中的作用183

一、RecA蛋白183

二、RecBCD酶185

三、参与同源重组的其他蛋白质186

第七章　转录192

第一节　RNA的酶促合成192

一、RNA酶促合成的基本特征192

二、大肠杆菌RNA聚合酶193

三、RNA聚合酶在DNA上的识别结合位点194

四、转录的起始198

五、RNA链的延伸199

六、RNA链合成的终止和新合成RNA链的释放201

第二节　RNA分子的种类及转录后加工204

一、mRNA的结构204

二、mRNA的寿命204

三、稳定的RNA——核糖体RNA和转运RNA205

四、tRNA分子的加工205

五、大肠杆菌中rRNA的加工209

第三节　真核生物中RNA的转录和加工210

一、真核生物中RNA的转录210

二、真核mRNA分子5′端和3′端的结构219

三、真核生物mRNA的加工221

四、核酶234

第八章　翻译236

第一节　遗传密码的破译236

二、Nirenberg的实验237

一、Crick的探索237

三、Khorana的实验238

第二节　摇摆假设243

第三节　蛋白质生物合成的机制243

一、与蛋白质生物合成有关的生物大分子243

二、蛋白质生物合成的机制252

第九章　原核基因表达调控257

第一节　乳糖代谢系统和操纵子模型257

一、酶的诱导258

三、调节基因260

二、结构基因和调节基因的突变260

四、Jacob-Monod的负控制模型及实验依据262

五、I基因产物及功能263

六、操纵区和启动区264

七、正控制系统265

八、P-O区的结构266

第二节　半乳糖操纵子267

一、cAMP-CAP对两个gal启动子的不同作用268

二、双启动子的生理功能269

三、双操纵区270

第三节　色氨酸操纵子271

一、色氨酸操纵子的阻遏-操纵系统271

二、弱化子和前导区272

三、mRNA的前导区全序列分析273

四、弱化的机制274

五、色氨酸操纵子弱化机制的实验依据275

第四节　λ噬菌体基因表达的调节278

一、λ噬菌体简介278

二、λ噬菌体基因组279

三、λ噬菌体感染宿主后的转录次序280

四、λ噬菌体的调控区281

五、溶源化的遗传控制及λ阻遏物的发现282

六、λ噬菌体的操纵区和启动子结构283

七、CI蛋白和Cro蛋白284

第五节　DNA重排对基因表达的调节288

第六节　西格马因子对基因表达的调控289

第七节　转录后的调控293

一、翻译水平上的调控293

二、翻译后调控298

第十章　真核生物基因组及其基因表达调控300

第一节　真核生物基因组300

一、重复序列300

二、基因家族302

三、反转病毒和癌基因304

四、真核细胞中的转座因子307

五、真核细胞中的线粒体基因组和叶绿体基因组308

第二节　真核基因的结构308

一、rRNA基因309

二、tRNA基因313

三、为蛋白质编码的基因313

四、内部间隔区和隔裂基因314

第三节　真核基因表达的调控319

一、真核基因表达控制的特点和复杂性319

二、真核基因转录起始的控制机制320

三、几种真核基因转录调控模型329

四、DNA修饰和染色质结构控制基因转录332

五、转录后的控制341

六、真核蛋白质合成的控制343

第十一章　细胞信号调控350

第一节　细胞信号的一般概念350

一、信号分子和信号受体350

二、细胞对信号的反应351

三、三类已知的细胞表面受体352

第二节　通过G-蛋白关联受体进行的信号调控353

一、G-蛋白关联受体结构——七次跨膜353

三、G-蛋白关联受体作用的两条主要途径354

二、三聚体G-蛋白354

第三节　通过酶关联细胞表面受体进行的信号调控356

一、受体酪氨酸激酶是大多数生长因子的受体357

二、形成二聚体是酶关联受体被信号激活的普遍机制357

三、受体酪氨酸激酶上的磷酸化的酪氨酸被具有SH2结构的蛋白质识别和结合357

第四节　小分子信号调控358

一、NO和CO能直接与细胞内的酶结合358

二、维生素D和甾类激素等直接和基因转录的调控蛋白结合359

二、细胞对信号的适应性360

第五节　细胞对信号的反应360

一、细胞信号逻辑：信号网络360

第十二章　癌分子生物学362

第一节　癌发生的分子基础——DNA序列改变362

第二节　癌的发生和发展包括多种因素的协同作用363

第三节　原癌基因和癌基因364

第四节　原癌基因的激活365

一、ras原癌基因可被基因变异所激活365

二、插入、转位和基因放大可激活原癌基因366

第五节　肿瘤抑制蛋白369

第一节　果蝇胚轴的形成371

一、果蝇胚胎前后轴决定的基因调控371

第十三章　发育与分化调控371

二、果蝇胚胎背腹轴建立的基因调控373

三、参与果蝇胚胎体节形成控制的基因373

第二节　果蝇体细胞的性别分化377

一、sxl基因——果蝇性别决定的枢纽378

二、sxl功能的维持379

第三节　光滑爪蟾胚中组织和轴的发育380

三、性别分化调控途径中的靶基因380

第四节　哺乳类体轴建立的基因调控383

一、参与背腹轴和前后轴形成的基因384

二、左右轴形成的基因调控385

第五节　拟南芥花的发育调控386

第六节　造血系统发育的分子机制388

一、细胞谱系选择的分子基础388

二、B淋巴细胞发育的分子机制391

一、凋亡的概念397

第一节　细胞凋亡的概念及意义397

第十四章　细胞凋亡397

二、细胞凋亡的意义399

第二节　细胞凋亡的诱导因素、受体、相关基因402

一、细胞凋亡的诱导因素402

二、与细胞凋亡相关的受体403

三、细胞凋亡相关基因405

第三节　病毒感染与细胞凋亡407

一、病毒基因与细胞凋亡407

二、病毒对细胞凋亡的抑制机制及生物学意义407

第四节　细胞凋亡信号传导途径及调控408

一、线粒体介导的细胞凋亡信号传导途径408

二、死亡受体介导的细胞凋亡信号传导途径410

三、内质网介导的细胞凋亡信号传导途径412

四、细胞凋亡信号传导途径的相互交叉412

五、CTL诱导靶细胞的凋亡413

第十五章　重组DNA技术及其应用415

一、载体416

第一节　载体和工具酶416

二、工具酶424

第二节　目的基因制备428

一、直接分离法428

二、构建基因组文库或cDNA基因文库分离法429

第三节　目的基因与载体的体外重组430

一、目的基因与载体的剪切430

四、目的基因的化学合成法430

三、PCR法分离目的基因430

二、目的基因和载体的体外连接433

第四节　重组子导入细胞技术435

一、重组DNA分子转化原核生物细胞（大肠杆菌）435

二、重组DNA分子导入哺乳动物细胞436

三、重组λ噬菌体DNA分子转导大肠杆菌437

四、重组DNA分子导入植物细胞437

第五节　重组子的筛选与鉴定438

一、根据重组载体的选择性标记进行筛选438

三、限制性内切核酸酶酶切分析法440

四、核酸杂交法440

二、PCR法440

五、免疫学方法441

六、核苷酸序列测定441

七、植物转化细胞和哺乳动物转化细胞的筛选鉴定441

第六节　克隆基因的表达441

一、目的基因在原核生物表达系统中的表达（大肠杆菌表达系统）442

二、目的基因在真核生物表达系统中的表达444

第七节　重组DNA技术应用445

一、重组DNA技术在医学上的应用446

二、重组DNA技术在农业上的应用449

三、基因工程在环境保护中的应用452

第十六章　现代分子生物学的重要研究方法和技术454

第一节　定量PCR454

一、常用的实时定量PCR方法454

第二节　核酸分子的杂交460

一、核酸分子杂交的原理461

二、固相支持物的选择461

三、印迹技术462

一、基因沉默463

第三节　基因沉默与基因剔除463

二、基因剔除466

第四节　基因表达差异分析467

一、传统研究基因表达差异的方法468

二、差异展示468

三、代表差异分析469

四、基因表达系列分析469

五、生物芯片技术470

第五节　DNA启动子的活性研究471

二、CAT实验方法472

一、CAT实验原理472

第六节　DNA与蛋白质相互作用研究方法474

一、凝胶阻滞分析——Gel-shift试验474

二、DNase I足迹法475

三、甲基化干扰足迹法476

第七节　蛋白质与蛋白质的相互作用476

一、双杂交系统477

二、噬菌体展示技术477

三、免疫共沉淀技术479