细菌分子遗传学

本书系统地阐述了细菌分子遗传学方面的基础理论以及研究的基础方法,反映了细菌分子遗传学领域的近期新进展,对涉及该领域的实验方法进行了较为详尽的介绍.强调了原核和真核生物之间的关系及发育,尤其在细菌染色体分离和细胞分裂方面;蛋白质分泌和结合的紧密关系;复制,重组和修复;修复机理和自发突变的DNA聚合酶普遍性及其在癌症中的角色;基因组学,微列阵和生物信息技术在分子遗传学中的应用等。

1绪论
1.1生物界
1.1.1真细菌
1.1.2古菌
1.1.3真核生物
1.1.4原核生物和真核生物
1.2遗传学
1.3细菌遗传学
1.3.1细菌是单倍体生物
1.3.2传代时间短
1.3.3无性繁殖
1.3.4可在琼脂平板上形成菌落
1.3.5菌落易于纯化
1.3.6可进行梯度稀释
1.3.7筛选
1.3.8细菌菌株具有可贮存性
1.3.9基因交换
1.4噬菌体遗传学
1.4.1噬菌体是单倍体
1.4.2噬菌体筛选
1.4.3噬菌体杂交
1.5细菌分子遗传学发展简史
1.5.1细菌中的遗传
1.5.2转化
1.5.3接合
1.5.4转导
1.5.5基因内重组
1.5.6DNA半保留复制
1.5.7mRNA
1.5.8遗传密码
1.5.9操纵子模型
1.5.10分子生物学中的工具酶
1.6内容简介
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2细菌染色体：DNA结构、复制及分离
2.1DNA结构
2.1.1脱氧核糖核酸
2.1.2DNA链
2.1.35′端和3′端
2.1.4碱基配对
2.1.5反平行结构
2.1.6大沟和小沟
2.2DNA复制机制
2.2.1脱氧核糖核酸前体合成
2.2.2脱氧核糖核酸聚合反应
2.2.3半保留复制
2细菌分子遗传学（第三版）
2.2.4双链DNA的复制
2.3复制错误
2.3.1编辑
2.3.2甲基化错配修复
2.3.3编辑和错配修复在保持复制忠实性的作用
2.4细菌染色体复制与细胞分裂
2.4.1细菌染色体结构
2.4.2细菌染色体复制
2.4.3染色体复制起始
2.4.4染色体复制终止
2.4.5染色体分离
2.4.6复制叉的位置
2.4.7细胞分裂
2.4.8细胞分裂与染色体复制的协调
2.4.9复制起始时机
2.5细菌拟核
2.5.1拟核中的超螺旋
2.5.2拓扑异构酶
2.6细菌基因组
2.7抗生素影响DNA复制及其结构
2.7.1阻断前体合成的抗生素
2.7.2阻断脱氧核糖核酸聚合的抗生素
2.7.3影响DNA结构的抗生素
2.7.4影响促旋酶的抗生素
2.8DNA的分子生物学操作
2.8.1性内切酶
2.8.2分子杂交
2.8.3DNA复制所用酶的应用
2.8.4细菌基因组的随机鸟枪法测序
2.8.5特殊位点突变
2.8.6聚合酶链反应
小结
思考题
习题
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3细菌的基因表达：转录、翻译和蛋白质折叠
3.1概要
3.2RNA的结构和功能
3.2.1RNA的类型
3.2.2RNA的前体
3.2.3RNA的结构
3.2.4RNA加工和修饰
3.3转录
3.3.1细菌RNA聚合酶的结构
3.3.2转录概述
3.3.3转录的细节
3.3.4rRNA和tRNA
3.4蛋白质
3.4.1蛋白质结构
3.4.2翻译
3.4.3蛋白质合成细节
3.4.4遗传密码
3.4.5翻译起始
3.4.6翻译终止
3.4.7多顺反子mRNA
3.4.8RNA酶、mRNA加工和降解
3.5蛋白质折叠
3.5.1DnaK蛋白和其他Hsp70分子伴侣
3.5.2引发因子和其他分子伴侣
3.5.3伴侣蛋白
3.6膜蛋白和蛋白质输出
3.6.1转移酶系统
3.6.2信号序列
3.6.3靶向因子
3.6.4蛋白质分泌
3.6.5二硫键
3.7基因表达调控
3.7.1转录调控
3.7.2转录后调控
3.8内含子和内含肽
3.9有用的概念
3.9.1开放式阅读框
3.9.2转录和翻译融合
3.9.3细菌基因组注解
3.10阻断转录和翻译的抗生素
3.10.1转录的抗生素抑制因子
3.10.2翻译的抗生素抑制因子
小结
思考题
习题
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4细菌遗传分析：正向和反向
4.1定义
4.1.1遗传学中的术语
4.1.2遗传学命名
4.2细菌遗传学中有用的表型
4.2.1营养缺陷型突变体
4.2.2条件致死突变体
4.2.3抗性突变体
4.3细菌的遗传性
4.3.1Luria和Delbruck实验
4.3.2Newcombe实验
4.3.3Lederbergs实验
4.4突变率
4.4.1确定细胞代数
4.4.2确定一次培养中突变出现的数量
4.4.3表型延迟
4.4.4数量遗传学的实际含义
4.5突变类型
4.5.1碱基对改变
4.5.2移码突变
4.5.3缺失突变
4.5.4倒位突变
4.5.5串联重复突变
4.5.6插入突变
4.6回复突变与突变抑制
4.6.1基因内抑制子
4.6.2基因间抑制子
4.6.3无义抑制子
4.7细菌的遗传分析
4.7.1突变体分离
4.7.2独立突变体分离
4.7.3突变体筛选
4.7.4通过重组进行遗传作图
4.7.5互补实验
4.7.6遗传杂交
4.7.7用Hfr杂交进行遗传作图
4.7.8通过转导和转化对细菌标记作图
4.7.9转化和转导的其他应用：菌株构建
4.8基因置换和反向遗传学
4.9鼠伤寒沙门菌中his操纵子串联重复序列的分离
4.9.1串联重复长度的测定
4.9.2自发重复的频率
小结
思考题
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5质粒
5.1什么是质粒
5.1.1质粒的命名
5.1.2质粒编码的功能
5.1.3质粒的结构
5.2质粒的性质
5.2.1复制
5.2.2ori区域的功能
5.2.3质粒复制的控制机制
5.2.4防止质粒丢失的机理
5.2.5质粒的Par系统
5.3构建克隆载体质粒
5.3.1寻找质粒的ori区
5.3.2质粒克隆载体举例
5.3.3广宿主范围的克隆载体
5.3.4利用质粒载体进行基因替换和功能基因组研究
小结
思考题
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6接合
6.1概述
6.2革兰阴性菌中接合过程的DNA转移机制
6.2.1转移（tra）基因
6.2.2oriT序列
6.2.3雄性专一性噬菌体
6.2.4转移效率
6.2.5质粒的种间转移
6.2.6可移动性质粒
6.2.7革兰阴性菌中Tra系统的遗传分析
6.2.8Tra突变质粒的分离
6.2.9互补实验确定tra基因数量
6.3借助质粒进行的染色体转移
6.3.1Hfr菌株的形成
6.3.2通过整合质粒进行染色体DNA转移
6.3.3染色体转移
6.3.4prime因子
6.4革兰阳性菌的转移系统
6.5其他类型的可转移因子
小结
思考题
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7转化
7.1天然转化
7.1.1转化的发现
7.1.2感受态细胞
7.1.3枯草芽孢杆菌中感受态的调控
7.1.4天然转化模式的实验证据
7.1.5天然感受态细菌的质粒转化和噬菌体转染
7.1.6天然转化的作用
7.2天然转化对正向和反向遗传学的重要性
7.3人工诱导感受态
7.3.1钙离子诱导
7.3.2电穿孔
小结
思考题
习题
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8烈性噬菌体：发育、遗传和普遍性转导
8.1噬菌体的裂解周期
8.1.1T7噬菌体：一种编码RNA聚合酶的噬菌体
8.1.2T4噬菌体：转录激活子、抗终止、一种新的σ因子、复制偶联转录
8.2噬菌体DNA的复制
8.2.1单链环状DNA噬菌体
8.2.2T7噬菌体：形成串联体线性DNA
8.2.3T4噬菌体：另一个形成串联体的线性DNA
8.3噬菌体裂解性
8.4噬菌体遗传分析
8.4.1细胞感染
8.4.2噬菌体杂交
8.4.3噬菌体重组和互补实验
8.4.4用T4噬菌体γⅡ基因进行的遗传学实验
8.4.5噬菌体遗传连锁图谱的构建
8.5普遍性转导
8.5.1转导性噬菌体的组成
8.5.2穿梭噬粒
8.5.3转导在细菌进化中的作用
小结
思考题
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9溶原性：λ噬菌体及其在细菌致病中的溶原性转变
9.1λ噬菌体
9.1.1裂解周期的形成
9.1.2λDNA的复制
9.2溶原性
9.2.1cⅡ基因产物
9.2.2λ噬菌体整合
9.2.3溶原性的保持
9.2.4超感染的免疫
9.2.5λ诱导
9.2.6裂解和溶原周期的竞争
9.3特殊转导
9.4其他的溶原性噬菌体
9.4.1P2噬菌体
9.4.2P4噬菌体
9.4.3P1、N15噬菌体：质粒原噬菌体
9.4.4Mu噬菌体
9.4.5溶原性噬菌体作为克隆载体
9.5溶原性转变和细菌的致病性
9.5.1大肠杆菌和痢疾：志贺毒素
9.5.2白喉
9.5.3霍乱
9.5.4肉毒杆菌中毒和破伤风
9.5.5提要
9.6用λ噬菌体进行的遗传学实验
9.6.1λ溶原性噬菌体的遗传学
9.6.2CⅠ抑制子遗传学
9.6.3λnut突变体的分离
9.6.4宿主nus突变体的分离
小结
思考题
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10转座、位点特异性重组和重组酶家族
10.1转座
10.1.1转座概述
10.1.2细菌转座子结构
10.1.3细菌转座子类型
10.1.4转座分析
10.2转座机制
10.2.1Tn3转座的遗传学条件
10.2.2Tn3和Mu转座的分子模型
10.2.3Tn10和Tn5转座
10.3DDE转座子转座的详细过程
10.4滚环复制转座子
10.5Y和S转座
10.6转座子的一般特征
10.6.1靶位点特异性
10.6.2对插入位点邻近基因的影响
10.6.3转座调节
10.6.4靶点免疫性
10.7转座子突变
10.7.1质粒的转座子突变6细菌分子遗传学（第三版）
10.7.2细菌染色体转座子突变
10.7.3所有细菌中的转座子突变
10.7.4用转座子突变进行随机基因融合
10.7.5体内克隆
10.8位点特异性重组
10.8.1对介入DNA进行发育调控切除
10.8.2整合酶
10.8.3解离酶
10.8.4DNA反转酶
10.9Y和S重组酶
10.9.1Y重组酶作用机理
10.9.2S重组酶作用机理
10.10转座和位点特异性重组在细菌适应性中的重要性
小结
思考题
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11同源重组的分子机理
11.1同源重组概述
11.1.1条件1：在杂交区域具相同或非常相似的序列
11.1.2条件2：双链DNA分子间碱基互补配对
11.1.3条件3：重组酶切割和再连接
11.1.4条件4：四条链参与杂合双链的形成
11.2重组的分子模型
11.2.1Holliday双链侵入模型
11.2.2单链侵入模型
11.2.3双链断裂修复模型
11.3大肠杆菌中基因重组的分子基础
11.3.1chi（χ）位点和RecBCD核酸酶
11.3.2RecFOR途径
11.3.3联会形成和RecA蛋白
11.3.4Ruv和RecG蛋白，Holliday叉的迁移和剪切
11.4噬菌体基因重组途径
11.4.1T4、T7噬菌体的Rec蛋白
11.4.2rac原噬菌体的RecE途径
11.4.3λ噬菌体red系统
11.5细菌中基因重组的遗传分析
11.5.1分离大肠杆菌Rec-突变子
11.5.2其他重组基因突变体的分离
11.5.3重组中基因转换和异源双链体形成的其他证明
小结
思考题
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12DNA修复和突变
12.1DNA修复的证据
12.2特异性修复途径
12.2.1碱基的脱氨基
12.2.2活性氧导致的损伤
12.2.3烷化剂导致的损伤
12.2.4UV辐射导致的损伤
12.3通用修复机制
12.3.1甲基化错配修复系统
12.3.2核苷酸切除修复
12.4DNA损伤耐受机制
12.4.1对受损复制叉的重组修复
12.4.2SOS诱导修复
12.4.3SOS突变诱导机制
12.4.4UmuD′2C复合体跨损伤合成机制
12.5大肠杆菌中修复途径小结
12.6噬菌体修复途径
小结
思考题
习题
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13基因表达调控：操纵子
13.1细菌的转录调控
13.2负转录调控
13.2.1大肠杆菌lac操纵子
13.2.2大肠杆菌lacI基因精细结构分析
13.2.3大肠杆菌gal操纵子
13.2.4生物合成操纵子的负调控：原阻遏物和辅阻遏物
13.3正调控
13.3.1大肠杆菌L-ara操纵子
13.3.2大肠杆菌麦芽糖操纵子
13.3.3tol操纵子
13.4转录衰减调控
13.4.1大肠杆菌trp操纵子的衰减调控
13.4.2枯草芽孢杆菌trp操纵子的衰减调控
13.4.3大肠杆菌bgl操纵子的调控
13.4.4通过改变mRNA二级结构的调控
13.4.5核糖开关调控
13.5翻译后调控：反馈抑制
13.5.1色氨酸操纵子反馈抑制
13.5.2异亮氨酸-缬氨酸操纵子
13.5.3翻译后酶的修饰
13.6已测序基因组中操纵子分析
13.6.1操纵子等位基因
13.6.2调控等位基因和元件
小结
思考题
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14全局调控：调节子和激活子
14.1分解代谢物敏感型操纵子
14.1.1cAMP和cAMP结合蛋白
14.1.2大肠杆菌分解代谢物调控的遗传学分析
14.1.3cAMP在其他生物中的作用
14.1.4基于腺苷酸环化酶的细菌双杂交系统
14.2氮素同化调控
14.2.1氮素同化途径
14.2.2分解代谢阻遏物、Ntr系统和氨基酸降解操纵子调控三者间的协同
14.2.3肠道细菌氮素调控的遗传学分析
14.3细菌胁迫的反应
14.3.1热激调控
14.3.2革兰阴性菌中通用的胁迫反应
14.3.3革兰阳性菌中通用的胁迫反应
14.4细胞质外（细胞膜上）的胁迫反应
14.4.1Porin合成调控
14.4.2通过CpxA-CpxR调控外膜胁迫反应：双组分传感激酶反应——-调节子系统
14.4.3细胞膜外的功能：大肠杆菌σE
14.5大肠杆菌中铁元素调控
14.5.1Fur调节子
14.5.2RyhBRNA
14.5.3顺乌头酸酶翻译抑制子
14.6病原细菌毒性基因调控
14.6.1白喉
14.6.2霍乱和群体感应
14.6.3百日咳
14.7核糖体和tRNA合成调控
14.7.1核糖体蛋白
14.7.2rRNA和tRNA合成调控
8细菌分子遗传学（第三版）
14.8调控网络的微阵列和蛋白质组分析
14.8.1转录组分析
14.8.2蛋白质组学分析
14.8.3从基因到调节子到网络到遗传分析
小结
思考题
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15细菌细胞的分区和出芽
15.1大肠杆菌中蛋白质转运分析
15.1.1利用mal基因研究蛋白质转运：信号序列、sec和SRP
15.1.2Tat分泌途径
15.2革兰阴性菌内膜蛋白跨膜域的遗传分析
15.3蛋白分泌
15.3.1革兰阴性菌中蛋白分泌系统
15.3.2革兰阳性菌中蛋白分泌
15.3.3分选酶
15.3.4分选酶依赖型途径的例子：链霉菌芽孢的形成
15.4枯草芽孢杆菌芽孢形成的遗传学分析
15.4.1调控芽孢形成基因的鉴定
15.4.2芽孢形成的起始调控
15.4.3芽孢形成基因的分区域调控
15.4.4σ因子在芽孢形成调控中的作用分析
15.4.5发育期中间状态的调控
15.4.6芽孢形成基因的发现：突变子捕获、抑制子分析和功能基因组学
小结
思考题
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