现代分子生物学与基因工程

本书以现代分子生物学和基因工程的基础知识为主体，涵盖了生物信息学，基因克隆，蛋白质组学等分子生物学的前沿领域。使经典的分子生物学知识、基因工程应用与现代分子生物学前沿研究很好地融为一体。另外，本书以分子生物学为基础，基因工程的知识作为其延伸，避免了大量同类生物学基础知识的交叉重复，缩短了教学学时，也提高了学习效率。全书内容充实，循序渐进，语言简洁，层次清晰，每个章节后附有小结和思考题，使学生能够巩固知识，理论联系实际，既加强了理论知识的学习，又扩大了视野。本书适合作为高等学校生物技术，生物科学，生物工程等生物类专业的基础课教材，也可作为生物学相关人员的科研参考书。

上篇现代分子生物学
第一章绪论1
第一节分子生物学的概念及发展状况1
一、分子生物学的概念及研究内容1
二、DNA的发现3
三、Chargaff规律及DNA双螺旋模型4
四、分子生物学的发展4
第二节基因工程的概念及发展状况5
一、基因工程的概念5
二、基因工程的发展7
三、基因工程的应用7
四、生物安全性问题9
五、干细胞研究及人类伦理观念10
思考题11
第二章染色体与DNA12
第一节染色体的结构和包装12
一、原核生物的染色体12
二、真核生物的染色体12
三、核小体和染色质的高级结构14
第二节DNA的结构16
一、DNA的一级结构16
二、DNA的二级结构17
三、DNA的三级结构19
第三节DNA的复制21
一、DNA的半保留复制机理21
二、半保留复制的过程22
三、复制的起始、方向和速度23
四、DNA复制的酶学24
五、原核生物DNA的复制27
六、真核生物DNA的复制29
七、聚合酶链式反应30
八、随机扩增多态性DNA技术32
第四节DNA的损伤、修复及突变34
一、DNA损伤34
二、DNA修复35
三、DNA突变37
第五节DNA的转座38
一、原核生物转座子的分类和结构特征38
二、转座作用的机制38
三、转座作用的遗传效应39
四、真核生物中的转座子39
本章小结40
思考题40
第三章RNA41
第一节RNA的结构与种类41
一、RNA的结构概述41
二、不同种类RNA分子的结构及功能41
第二节RNA的合成45
一、DNA转录的一般特征45
二、RNA合成的酶学46
第三节启动子与增强子47
一、原核生物的启动子47
二、真核生物的启动子48
三、增强子49
第四节原核生物转录50
一、转录的起始50
二、转录的延伸50
三、转录的终止51
第五节真核生物的转录53
一、真核生物的转录53
二、真核生物的转录后加工53
第六节遗传密码56
一、遗传密码的破译56
二、遗传密码表58
三、遗传密码的性质59
四、遗传密码的突变60
本章小结62
思考题63
第四章蛋白质64
第一节蛋白质合成的概述64
一、蛋白质合成的主要元件64
二、氨基酸的活化66
三、蛋白质合成的相关因子67
第二节原核生物的蛋白质合成69
一、肽链合成的起始69
二、肽链合成的延伸70
三、肽链合成的终止71
四、原核生物蛋白质生物合成的抑制剂71
第三节真核生物蛋白质的合成72
一、肽链合成起始72
二、肽链合成的延伸74
三、肽链合成的终止74
四、真核生物蛋白质生物合成的特异抑制剂74
第四节蛋白质的加工与修饰75
一、蛋白质的折叠75
二、蛋白质生物合成初始产物的后加工76
第五节蛋白质运转机制78
一、翻译-转运同步机制78
二、翻译后转运机制80
本章小结82
思考题82
第五章基因表达调控83
第一节原核生物基因表达调控83
一、概述83
二、转录水平调控84
三、转录后水平调控88
四、翻译水平调控88
第二节真核生物基因表达调控91
一、概述91
二、DNA和染色体水平91
三、转录水平94
四、转录后水平98
五、翻译水平的调控98
本章小结100
思考题100
第六章基因与基因组101
第一节基因101
一、基因的概念101
二、基因的结构与种类102
第二节基因组106
一、基因组的概念106
二、原核生物基因组的结构与特征107
三、真核生物基因组的结构与特征109
四、人类基因组计划115
第三节基因组学117
一、结构基因组学117
二、功能基因组学117
三、与基因组学相关的几个概念118
本章小结118
思考题119
第七章生物信息学基础120
第一节生物信息学资源简介120
一、基本数据库120
二、DNA数据库120
三、基因组数据库122
四、蛋白质序列数据库124
五、结构数据库126
六、WEB中的重要搜索工具128
七、WEB部分生物信息学相关新闻组
资源132
八、常用工具的网址133
第二节生物信息学方法与应用133
一、电子克隆133
二、启动子分析133
三、表达谱分析134
四、基因调控网络构建136
本章小结137
思考题137下篇基因工程
第八章基因工程的工具酶138
第一节性核酸内切酶138
一、性核酸内切酶的发现138
二、性核酸内切酶的分类139
三、性核酸内切酶的命名142
四、DNA分子的片段化142
第二节DNA聚合酶146
一、大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ（全酶）146
二、KlenowDNA聚合酶147
三、T4DNA聚合酶147
四、T7噬菌体DNA聚合酶148
五、耐热DNA聚合酶148
六、逆转录酶149
第三节DNA连接酶149
一、连接酶反应149
二、黏性末端连接技术151
三、AFLP技术153
第四节基因工程的其他酶类154
一、核酸修饰酶154
二、核酸酶156
三、琼脂糖酶158
四、蛋白酶K158
五、溶菌酶159
本章小结159
思考题159
第九章基因克隆载体160
第一节概述160
第二节质粒载体160
一、质粒的概念160
二、质粒的基本性质161
三、常用的质粒载体163
四、酵母质粒载体166
第三节噬菌体载体167
一、λ噬菌体克隆载体167
二、M13噬菌体载体172
三、P1噬菌体载体174
第四节噬菌体质粒杂合载体175
一、柯斯质粒克隆载体175
二、噬菌粒载体176
第五节人工染色体克隆载体178
一、酵母人工染色体载体178
二、细菌人工染色体载体180
三、P1人工染色体载体181
本章小结182
思考题182
第十章重组DNA的构建、筛选及鉴定分析183
第一节重组DNA导入宿主细胞183
一、目的基因的获得183
二、重组DNA的构建187
三、重组DNA导入宿主细胞的方法189
四、重组DNA转化宿主细胞191
第二节重组子的筛选193
一、遗传表型筛选法194
二、快速裂解菌落鉴定重组DNA分子197
三、核酸分子杂交检测法198
四、免疫化学检测法204
五、转译筛选法205
六、亚克隆法206
第三节阳性重组子的验证与分析207
一、阳性重组子的验证207
二、DNA的序列分析208
本章小结212
思考题212
第十一章目的基因的表达213
第一节目的基因表达的机制213
一、目的基因的起始转录及mRNA的延伸213
二、目的基因mRNA的翻译213
三、提高目的蛋白的表达214
第二节目的基因表达的制约因素214
一、制约目的基因表达的常见因素214
二、原核系统高效表达外源真核基因的措施216
第三节目的基因表达系统217
一、大肠杆菌表达系统218
二、酵母表达系统225
本章小结231
思考题231
第十二章基因文库技术232
第一节基因组文库技术232
一、基因组文库的概念232
二、基因组文库的大小232
三、基因组文库的构建233
第二节cDNA文库技术236
一、cDNA文库的概念236
二、cDNA文库的构建236
三、mRNA丰度高低与cDNA文库大小的关系241
四、cDNA文库的优越性与局限性242
本章小结243
思考题243
第十三章基因功能验证244
第一节转基因技术244
一、转基因植物244
二、转基因动物247
第二节RNA干扰技术249
一、RNAi的分子机制250
二、Dicer和RdRP酶251
三、RNAi技术的特点251
四、RNAi操作的基本程序252
五、RNAi技术的应用253
第三节基因敲除技术253
一、基本原理253
二、基因敲除技术的操作程序253
三、基因敲除技术的应用254
第四节酵母杂交技术254
一、酵母双杂交系统255
二、酵母单杂交系统与酵母三杂交系统257
第五节拉下实验257
第六节蛋白质组学研究259
一、蛋白质组学概念259
二、蛋白质组学的相关技术260
三、蛋白质组生物信息学261
四、蛋白质组学的应用261
本章小结261
思考题262
参考文献263