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分子生物学(第二版)

作者:卢向阳 出版社:中国农业出版社 ISBN:978-7-109-15971-6 出版时间:2011-08 适用专业:生物科学|生物技术|生物工程|农学|植物保护|园艺
丛书:普通高等教育农业部“十二五”规划教材、全国高等农林院校“十二五”规划教材、面向21世纪课程教材
¥ 49.50
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绪论

一、分子生物学的基本含义

二、分子生物学的主要研究内容

三、分子生物学发展简史

四、分子生物学研究现状与发展趋势

五、分子生物学与农业科学的关系

第一章 生物大分子及其相互作用

第一节 生物活性物质的本质

一、生物活性物质的属性

二、生物活性分子的化学本质

三、生物大分子的高聚物特性

第二节 生物大分子内相互作用的化学力

一、生物大分子相互作用的化学力

二、生物大分子内部的共价键

三、氢键

四、离子键

五、二硫键

六、短程力

七、疏水作用

八、配位键

第三节 生物分子的自组装

一、生物分子的共价结构

二、生物大分子的自组装

三、生物大分子的构型与构象

四、膜的组装

五、复杂聚集物的自我装配

第四节 生物分子的相互作用

一、核酸与蛋白质的相互作用

二、蛋白质与蛋白质的相互作用

三、糖与蛋白质的相互作用

四、脂与蛋白质的相互作用

本章小结

复习思考题

第二章 核酸的结构与功能

第一节 细胞内的遗传物质

一、DNA是主要的遗传物质

二、RNA也是遗传物质

第二节 核酸的化学组成与共价结构

一、核酸的化学组成

二、核酸的共价结构

第三节 DNA的高级结构

一、DNA的二级结构

二、DNA的三级结构

第四节 真核生物的染色体及其组装

一、真核生物的染色体

二、染色体中的组蛋白

三、核小体的形成

四、染色质的高级结构

第五节 RNA的高级结构与生物学功能

一、tRNA的高级结构

二、rRNA的高级结构

三、mRNA的高级结构

四、其他RNA的高级结构

五、RNA的生物学功能

第六节 核酸的变性、复性与分子杂交

一、核酸的变性

二、核酸的复性

三、核酸的分子杂交

本章小结

复习思考题

第三章 DNA的生物合成

第一节 DNA复制概况

一、DNA复制的半保留性

二、DNA的半不连续复制

三、复制起点的结构特征

四、多种复制方式

五、RNA引物和酶体系

六、复制的高度忠实性

第二节 原核生物DNA的复制

一、复制的起始

二、复制的延伸

三、复制的终止

第三节 真核生物DNA的复制

一、真核生物DNA复制特点

二、真核生物DNA聚合酶

三、SV40的DNA复制

四、真核生物复制过程中的核小体结构

五、真核生物polγ和线粒体DNA复制

第四节 端粒及其复制

第五节 DNA复制的忠实性及复制调控

一、DNA复制的忠实性

二、DNA复制的调控

第六节 RNA的逆转录

一、逆转录酶的发现

二、逆转录酶的性质

三、逆转录病毒的基因组

四、逆转录的过程

五、逆转录的生物学意义

本章小结

复习思考题

第四章 DNA损伤、修复及重组

第一节 DNA的损伤

一、DNA的自发性损伤

二、物理因素导致的DNA损伤

三、化学因素导致的DNA损伤

第二节 DNA损伤的修复

一、直接修复

二、切除修复

三、错配修复

四、复制后修复

五、SOS修复

第三节 基因突变与生物进化

一、基因突变的类型

二、突变的意义

第四节 DNA重组

一、同源重组

二、位点专一性重组

三、转座重组

本章小结

复习思考题

第五章 RNA生物合成及其转录后加工

第一节 转录概述

第二节 参与RNA转录的模板、酶及其相关因子

一、转录反应的模板

二、DNA指导的RNA聚合酶

三、启动子

四、转录因子

五、终止子

第三节 原核生物RNA的生物合成

一、转录的起始阶段

二、转录的延伸阶段

三、转录的终止阶段

第四节 原核生物RNA的转录后加工

一、原核生物rRNA前体的加工

二、原核生物tRNA前体的加工

三、原核生物mRNA前体的加工

第五节 真核生物RNA的生物合成

一、真核生物RNA转录的特点

二、真核生物RNA聚合酶Ⅱ所催化的转录过程

三、RNA转录的调节控制

四、RNA转录的抑制作用

第六节 真核生物RNA的转录后加工

一、mRNA的转录后加工

二、rRNA转录后的加工

三、tRNA的转录后加工

第七节 RNA的剪接、编辑和再编码

一、RNA的剪接

二、RNA的编辑

三、RNA的再编码

第八节 RNA指导下RNA的生物合成

一、噬菌体Qβ RNA的复制

二、病毒RNA复制的主要方式

本章小结

复习思考题

第六章 蛋白质生物合成、转运与降解

第一节 遗传密码

一、遗传密码的解读

二、遗传密码子的特性

三、密码子与反密码子的相互识别

四、密码子的变异与使用

第二节 参与蛋白质合成的RNA、酶和有关装置

一、tRNA

二、rRNA和核糖体

三、mRNA

第三节 蛋白质生物合成的机制

一、与蛋白质合成相关的重要蛋白质因子

二、氨基酸的活化与转运

三、原核生物蛋白质生物合成机制

四、真核生物蛋白质生物合成机制

五、新生多肽链的折叠与加工

六、蛋白质合成的忠实性

七、蛋白质生物合成的调节

八、蛋白质生物合成的抑制物

第四节 蛋白质的转运

一、蛋白质的信号肽与跨膜运输

二、线粒体和叶绿体蛋白质的跨膜转运

三、核定位蛋白的跨膜转运

四、细菌蛋白质的跨膜转运

第五节 蛋白质的降解

一、非特异性降解途径

二、特异性降解途径

三、蛋白质降解的生物学意义

本章小结

复习思考题

第七章 系统分子生物学

第一节 基因、基因组与基因组学

一、基因

二、基因组与基因组学

三、原核生物基因组

四、真核生物基因组

五、基因组计划研究概况

第二节 转录组与转录组学

一、转录组与转录组学的定义

二、转录组学的主要研究内容

三、转录组学的研究方法

四、转录组学的研究进展

第三节 蛋白质组与蛋白质组学

一、蛋白质组与蛋白质组学的诞生

二、蛋白质组学的主要研究内容及技术路线

三、我国蛋白质组学的研究现状

四、蛋白质组学发展趋势

第四节 代谢组与代谢组学

一、代谢组与代谢组学的诞生

二、代谢组学的研究方法

三、代谢组学的应用及其发展趋势

第五节 系统分子生物学

一、系统分子生物学的主要技术平台

二、系统分子生物学的基本工作流程

三、系统分子生物学的应用

本章小结

复习思考题

第八章 原核生物基因表达调控

第一节 原核生物基因表达调控概述

一、基因表达调控的意义

二、原核生物基因表达调控的特点与方式

三、原核生物基因表达调控的几个重要概念

第二节 乳糖操纵子

一、乳糖操纵子的调节机制

二、阻遏蛋白作用机制

第三节 色氨酸操纵子

一、色氨酸操纵子的阻遏系统

二、色氨酸操纵子的弱化系统

第四节 其他操纵子

一、阿拉伯糖操纵子

二、组氨酸操纵子

三、基因表达的时序控制

第五节 转录水平其他调控方式

一、σ因子的调节作用

二、组蛋白类似蛋白的调节作用

三、转录调控因子的调节作用

四、抗终止因子的调节作用

第六节 转录后水平调控方式

一、mRNA自身结构元件对翻译起始的调节

二、mRNA稳定性对转录水平的影响

三、调节蛋白的调控作用

四、反义RNA的调节作用

五、稀有密码子对翻译的影响

六、重叠基因对翻译的影响

七、翻译的阻遏

八、魔斑核苷酸水平对翻译的影响

本章小结

复习思考题

第九章 真核生物基因表达调控

第一节 真核生物基因表达调控的特点

第二节 真核生物DNA水平上的基因表达调控

一、基因扩增

二、基因重排

三、基因丢失

第三节 真核生物转录水平上的基因表达调控

一、真核生物基因的基础转录调控

二、真核生物基因转录水平的顺式调控

三、真核生物基因转录水平的反式调控

第四节 真核生物转录后水平上的基因表达调控

第五节 真核生物翻译水平上的基因表达调控

一、翻译调控

二、翻译起始调节与5′-UTR结构相关

三、蛋白质磷酸化对翻译效率的影响

四、3′-UTR结构对mRNA稳定性调控

五、mRNA的细胞质定位

第六节 真核生物翻译后水平上的基因表达调控

本章小结

复习思考题

第十章 分子生物学技术发展及其在农业科学中的应用

第一节 PCR技术发展及其在农业科学中应用

一、基本原理

二、PCR技术的发展

三、PCR技术在农业科学中的应用

第二节 分子标记技术发展及其在农业科学中的应用

一、分子标记技术的主要特点

二、主要分子标记技术的基本原理

三、分子标记技术在农业科学中的应用

第三节 基因表达谱研究技术发展及其在农业科学中的应用

一、mRNA差异显示技术

二、抑制消减杂交技术

三、cDNA-AFLP技术

四、基因表达系列分析技术

五、微阵列技术

第四节 反义RNA技术发展及其在农业科学中的应用

一、反义RNA的概念和调控方式

二、反义RNA在农业科学中的应用

第五节 基因敲除技术发展及其在农业科学中的应用

一、基因敲除的概念和原理

二、基因敲除技术在农业科学上的应用

第六节 生物芯片技术发展及其在农业科学中的应用

一、生物芯片的主要类型

二、生物芯片技术的基本要点

三、生物芯片技术在农业科学中的应用

本章小结

复习思考题

附录

附录1 分子生物学相关诺贝尔奖获奖情况

附录2 主要分子生物信息学软件

附录3 主要分子生物信息学网站

附录4 分子生物学常用词英汉对照

主要参考文献

分子生物学是通过从分子水平研究生物大分子的结构与功能,从而阐明生命现象本质的科学。进入21世纪以来,分子生物学已经成为自然科学领域中进展最迅速、最具活力的学科。分子生物学不仅是生命科学研究中非常重要的手段,也与农业、工业、医学、食品和环保等诸多领域有着十分广泛而又密切的联系。分子生物学作为促进生命科学迅速发展的核心学科,其理论和技术对推动农业科学面向现代化,培养具有创新意识的优秀人才,有着不可替代的作用。因此,分子生物学已成为高等农业院校生物学类和农学类相关专业教学计划中的核心课程,是培养和造就生物学和农学高层次专门人才所需基本素质的重要课程。一本好的教材必须与国际接轨,必须与时俱进,重要内容需要及时更新,同时,对基本概念和基本理论等能深入浅出、循序渐进地进行表述。因此,本书在修订中不仅补充了分子生物学研究领域中最新的研究资料,同时依据生物化学与分子生物学名词审定委员会编写出版的《生物化学与分子生物学名词》(2008)对分子生物学相关基本概念进行统一;并遵循教材修订原则,对教材的章节顺序进行了调整,在教材第1版第三章基因与基因组结构基础之上撰写成系统分子生物学独立章节。有些章节的名称和内容也都作了一定的调整,在各章节中都增添了新的内容,在深度和广度方面均有进一步的发展。同时,为了满足研究生、教师以及技术人员等更多读者的需要,在书后新增与分子生物学有关的附录,更新分子生物学常用词英汉对照,使该教材带有一点工具书的性质。在本教材的编写过程中,根据高等农业院校生物学类和农学类等专业本科生的课程培养目标和教学计划,进一步加强分子生物学内容的前沿性、整体性及其与专业需求的适应性,在加强基本理论、基本知识的前提下,着重增加了阐述分子生物学在农业领域应用的最新进展,以便启发学生更好地从事农业生物技术相关的科学研究与学习。参加本书编写工作的有湖南农业大学的卢向阳(绪论和第五章)、田云(绪论、第七章、第十章、附录及参考文献)和饶力群(第四章)、河南农业大学的刘卫群(第七章)、南京农业大学的沈文飚(第九章)和王心宇(第九章)、内蒙古农业大学的魏建民(第一章)、山西农业大学的贾小云(第二章)、怀化学院的陈东明(第三章)、海南大学的胡新文(第六章)和扬州大学的梁建生(第八章)。全书由卢向阳和田云统稿并最终定稿。湖南农业大学的罗泽民先生对本教材的修订进行了细致的审阅,并提出许多宝贵的修改意见,在此表示衷心的感谢和诚挚的祝福。本教材在编写过程中得到了中国农业出版社和各编写单位领导的大力支持、充分理解与无私帮助。另外湖南农业大学的殷江南老师,博士生朱允华、李亚丹、曾黎明和王翀,硕士生王佳、戴倩、薛高尚、刘虎虎、潘虎、杨辉、潘乐毅、吴莎莎、梅花、谢媛、胡丽娟、肖凯夫、易文凯、赵飞和辛盛等参与了资料收集整理与编辑排版等工作,在此一并致以衷心的感谢!虽然我们在该教材的编写过程中始终贯彻科学、实用、新颖、系统以及准确的编写和修订原则,但限于水平,错误之处在所难免,敬请广大读者批评指正,以便本教材再版时进一步修正,使之更趋完善。卢向阳2011年3月分子生物学是在分子水平上研究生物大分子(核酸、蛋白质等)的结构与功能的学科,是深入研究生物遗传、生长、分化、发育、免疫等各种生命现象的基础,是启迪现代生物技术发展的知识源泉。自1953年沃森(Watson J.D.)和克里克(Crick F.H.C.)建立DNA反向平行双螺旋的结构模型,分子生物学随即迅速进入大发展时期,开创了生物学(包括医学和农学)研究的新时代。现在这一学科已经成为世界生命科学的主流。进入21世纪,分子生物学跨入了后基因组时代。基因组计划的实施不仅促进了DNA分子技术的迅速发展,提供了大量的DNA潜存信息,而且也为分子生物学研究提出了崭新的课题。对我们来说,纷繁复杂的分子生物学信息,既是机遇,也是挑战。为了适应农业教育与技术发展的新趋势,我们必须使培养出来的21世纪高等农业技术人才了解和掌握分子生物学知识。因此,作为高等农业院校的教师,必须转变多年因袭相传的教学理念,更新知识结构,培养富有创新精神与能力的高素质人才,以满足我国农业发展的需要。本书在编写过程中,根据农业高等院校本科生的培养目标和教学计划,注意加强内容的前沿性、科学系统性及适应专业需要的实用性,同时注意有利于学生自学能力、创新思维能力的提高,在加强基本理论、基本知识和基本技能内容的前提下,结合农业科学的特点深入浅出地反映分子生物学的进展,以便学生得到启发并更好地从事农业生物技术工作和科学研究工作。参加本书编写工作的有湖南农业大学的卢向阳(绪论、第三章和第十一章)、安徽农业大学的蒋立科(第一章和第八章)和罗曼(第一章和第八章)、山西农业大学的郭春绒(第二章)和潘登魁(第二章)、河南农业大学的刘卫群(第三章)、湖南农业大学的杨虹琦(第六章)和易克(第三章和第十一章及附录)、四川农业大学的程安春(第四章)、沈阳农业大学的吕淑霞(第五章)、江西农业大学的邱业先(第七章)、华南农业大学的赵亚华(第九章)、南京农业大学的沈文飚(第十章)、东北农业大学的陈维多(第十一章)。全书由主编统稿并最终定稿。湖南农业大学的罗泽民先生对本书进行了细致的审阅,并提出很多珍贵的修改意见,在此,表示衷心感谢。本书在编写过程中得到了各有关院校领导的大力支持,中国农业出版社也给予了充分理解和帮助,湖南农业大学的徐向利老师、易克博士、方俊博士、田云硕士、许亮硕士、葛冰硕士、黄成江硕士、邹俊硕士、谢馥交硕士等参与了资料收集等工作,在此一并致以衷心的感谢!虽然我们始终贯彻实用、新颖、科学、系统、准确的编写原则,但是限于水平,错误之处在所难免,敬请读者批评指正,以便再版时修正,使之更趋完善。卢向阳2003年12月
卢向阳,湖南农业大学副校长,湖南农业大学植物生物化学与分子生物学博士点领衔人。
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