中圖網小程序
一鍵登錄
更方便
本類五星書更多>
-
>
闖進數學世界――探秘歷史名題
-
>
中醫基礎理論
-
>
當代中國政府與政治(新編21世紀公共管理系列教材)
-
>
高校軍事課教程
-
>
思想道德與法治(2021年版)
-
>
毛澤東思想和中國特色社會主義理論體系概論(2021年版)
-
>
中醫內科學·全國中醫藥行業高等教育“十四五”規劃教材
分子生物學教程(第三版) 版權信息
- ISBN：9787030316899
- 條形碼：9787030316899 ; 978-7-03-031689-9
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
分子生物學教程(第三版) 內容簡介
本書從分子生物學的定義出發，以DNA和RNA這兩類生物大分子為主線，由淺入深地講述了這些大分子的結構與功能及其基因的復制、轉錄、轉錄后加工、翻譯、原核基因與真核基因的表達調控等過程。本書共分12章，以較簡明的形式概括了分子生物學的核心內容，既全面地闡述了分子生物學的基本理論，又突出介紹了學科發展的前沿研究，在本課程重要的知識點后都附有小結，每章末尾也做了重點歸納，以便讀者能夠快速搜索查找到相關的重點內容，使教師在教學中能掌握要點，學生在復習考試中能抓住重點。
分子生物學教程(第三版) 目錄
目錄
第三版前言
**版前言
第1章 緒論 1
1.1 分子生物學的概念 1
1.2 分子生物學研究的主要內容 1
1.2.1 基因與基因組的結構與功能 1
1.2.2 DNA的復制、轉錄和翻譯 1
1.2.3 基因表達調控的研究 2
1.2.4 DNA重組技術 2
1.2.5 結構分子生物學 2
1.3 分子生物學與生物化學之間的關系 2
1.4 分子生物學發展的歷程 3
1.4.1 人類對 DNA和遺傳信息傳遞的認識階段 3
1.4.2 重組 DNA技術的建立和發展階段 3
1.4.3 重組 DNA技術的應用和分子生物學的迅猛發展階段 4
1.5 21世紀分子生物學發展的趨向 5
1.5.1 功能基因組學 5
1.5.2 蛋白質組學 6
1.5.3 生物信息學 6
【本章重點歸納】 7
【思考題】 7
第2章 核酸的結構與功能 8
2.1 細胞內的遺傳物質 8
2.1.1 DNA是主要的遺傳物質 8
2.1.2 RNA也是遺傳物質 9
2.2 核酸的化學組成與共價結構 9
2.2.1 核酸的化學組成 9
2.2.2 多聚核苷酸的結構 11
2.3 DNA的高級結構與功能 11
2.3.1 雙螺旋模型特征 11
2.3.2 DNA高級結構的其他形式 12
2.3.3 DNA結構的動態性與精細結構 16
2.3.4 DNA的超螺旋結構與拓撲學性質 18
2.4 真核生物的染色體及其組裝 20
2.4.1 真核生物的染色體 20
2.4.2 染色體中的蛋白質 21
2.4.3 核小體的形成 22
2.4.4 染色質的高級結構 22
2.5 RNA的結構與功能 23
2.5.1 RNA的結構特點及與DNA的區別 24
2.5.2 RNA在細胞中的分布 24
2.5.3 細胞中 RNA分類概述 25
2.6 核酸的變性、復性與分子雜交 28
2.6.1 核酸的變性 28
2.6.2 核酸的復性與分子雜交 30
【本章重點歸納】 32
【思考題】 33
第3章 基因與基因組的結構與功能 34
3.1 基因的概念 34
3.1.1 基因與 DNA的關系 34
3.1.2 基因與多肽鏈的關系 35
3.2 基因的命名 36
3.3 基因組 37
3.3.1 基因組的概念 37
3.3.2 基因及基因組的大小與C值矛盾 37
3.4 病毒及其基因組 39
3.4.1 病毒基因組一般特點 39
3.4.2 病毒的核酸 39
3.4.3 噬菌體基因組 40
3.4.4 幾種病毒的基因組 42
3.5 細菌基因組 44
3.5.1 細菌基因組的一般特點 44
3.5.2 細菌的染色體基因組 45
3.6 真核生物基因組 46
3.6.1 真核生物基因組的特點 46
3.6.2 真核生物基因組的結構 46
3.6.3 線粒體基因與基因組的結構 59
3.6.4 葉綠體基因與基因組的結構與功能 60
3.6.5 人類基因組簡介 61
【本章重點歸納】 72
【思考題】 75
第4章 DNA的復制 76
4.1 DNA復制概述 76
4.1.1 DNA復制的一些概念 77
4.1.2 復制方向 79
4.1.3 復制方式 80
4.1.4 DNA復制的酶體系 82
4.1.5 DNA的半不連續復制 86
4.1.6 DNA合成的保真性 87
4.1.7 DNA拓撲異構酶 87
4.1.8 單鏈 DNA結合蛋白 89
4.2 細菌 DNA復制的機制 89
4.2.1 大腸桿菌復制的起始 89
4.2.2 真核生物 DNA復制的引發 91
4.2.3 大腸桿菌復制的延伸 91
4.2.4 復制的終止 94
4.3 真核生物 DNA的復制 95
4.3.1 真核生物的 DNA聚合酶 95
4.3.2 真核生物染色體端粒的復制 96
4.4 原核細胞 DNA復制的調控 98
4.4.1 大腸桿菌染色體 DNA的復制調控 98
4.4.2 C olEl質粒 DNA的復制調控 98
4.4.3 R6K質粒 DNA的復制調控 99
4.4.4 單鏈 DNA噬菌體的復制調控 99
4.4.5 λ噬菌體 DNA的復制調控 99
4.5 真核生物 DNA復制調控簡述 100
4.5.1 病毒SV40DNA的復制調控 100
4.5.2 腺病毒 DNA的復制調控 101
4.5.3 酵母染色體 DNA的復制調控 101
【本章重點歸納】 101
【思考題】 103
第5章 DNA的損傷、修復和基因突變 104
5.1 DNA的損傷 104
5.1.1 DNA分子的自發性損傷 104
5.1.2 物理因素引起的 DNA損傷 105
5.1.3 化學因素引起的 DNA損傷 105
5.2 DNA的修復 106
5.3 基因突變 111
【本章重點歸納】 114
【思考題】 114
第6章 DNA的重組與轉座 115
6.1 同源重組 115
6.1.1 同源重組的分子模型 115
6.1.2 同源重組的酶學分子機制 117
6.1.3 酵母的減數分裂重組 119
6.1.4 異源雙鏈與基因轉換 120
6.1.5 細菌的基因轉移與 DNA重組 121
6.2 特異位點重組 122
6.3 DNA的轉座 125
6.3.1 轉座子的概念 125
6.3.2 轉座子的分類 125
6.3.3 轉座子的轉座機制 126
6.3.4 轉座子轉座的基本特征 128
6.3.5 DNA轉座引起的遺傳學效應 129
6.3.6 真核生物的轉座子 129
6.4 逆轉錄轉座子 132
【本章重點歸納】 136
【思考題】 137
第7章 RNA的轉錄合成 138
7.1 RNA轉錄概述 138
7.1.1 RNA轉錄的一般特點 138
7.1.2 原核生物和真核生物基因轉錄的差異 139
7.2 啟動子的結構與功能 139
7.2.1 啟動子的結構 139
7.2.2 啟動子的功能 140
7.3 細菌的RNA聚合酶 142
7.3.1 RNA聚合酶概述 142
7.3.2 大腸桿菌的RNA聚合酶 142
7.3.3 T7RNA聚合酶 143
7.3.4 *因子的結構與功能 143
7.3.5 核心聚合酶的結構與功能 145
7.3.6 RNA聚合酶全酶的結構與功能 146
7.3.7 原核生物RNA的轉錄過程 150
7.4 真核生物的RNA聚合酶及其轉錄 155
7.4.1 真核生物基因轉錄概述 155
7.4.2 真核生物基因轉錄的RNA聚合酶 156
7.5 真核基因轉錄的啟動子 159
7.6 類型Ⅱ基因轉錄的轉錄因子 163
7.7 類型Ⅱ基因轉錄起始復合物的裝配 167
7.8 類型Ⅰ和Ⅲ的轉錄因子 169
7.9 RNA轉錄的抑制 173
【本章重點歸納】 174
【思考題】 177
第8章 RNA轉錄的剪接與加工 178
8.1 原核生物RNA的轉錄后加工 178
8.1.1 原核生物rRNA前體的加工 178
8.1.2 原核生物tRNA前體的加工 179
8.1.3 原核生物mRNA前體的加工 180
8.2 真核生物RNA的加工 181
8.2.1 真核生物tRNA前體的轉錄后加工 181
8.2.2 真核生物rRNA前體的轉錄加工 182
8.2.3 細胞核mRNA前體剪接概述 184
8.2.4 細胞核mRNA前體剪接機制和過程 185
8.2.5 真核生物mRNA前體的選擇性剪接 193
8.2.6 RNA的自我剪接 195
8.2.7 核酶 199
8.3 反式剪接 200
8.4 mRNA5′端加帽 201
8.5 mRNA3′端的多聚腺苷酸化 203
8.6 多聚腺苷酸化作用的機制 204
8.7 前體mRNA的剪切和多聚腺苷酸化 205
8.8 mRNA加工事件的協同運作 206
8.9 RNA的編輯 210
8.9.1 RNA編輯的機制 210
8.9.2 RNA編輯的類型 212
8.9.3 RNA編輯的生物學意義 213
8.10 RNA的再編碼 213
8.11 RNA干擾 214
【本章重點歸納】 218
【思考題】 220
第9章 遺傳密碼與蛋白質的生物合成 221
9.1 遺傳密碼的破譯 221
9.2 遺傳密碼的基本特性 222
9.3 蛋白質的生物合成 226
9.3.1 概述 226
9.3.2 蛋白質生物合成的分子基礎 226
9.3.3 蛋白質生物合成的過程 230
9.3.4 蛋白質合成的抑制 244
9.3.5 蛋白質合成的調節 244
9.4 蛋白質合成后的運輸 249
9.5 蛋白質前體的共價修飾 253
9.6 蛋白質的折疊 254
【本章重點歸納】 255
【思考題】 256
第10章 原核生物基因表達調控 257
10.1 基因表達調控概述 257
10.2 原核基因表達調控的若干概念 258
10.3 乳糖操縱子的調控 260
10.4 阿拉伯糖操縱子的調控 267
10.5 色氨酸操縱子的調控 270
10.6 受雙啟動子調控的半乳糖操縱子 274
10.7 組氨酸操縱子的調控 275
10.8 細菌的應急反應 275
10.9 正調控系統和負調控系統 276
10.10 受多重啟動子調控的操縱子 278
10.11 重疊基因的調控作用 279
10.12 細菌中DNAG蛋白質的相互作用 279
10.13 綜合實例 ——噬菌體基因的表達調控 284
10.13.1 噬菌體的生活周期 284
10.13.2 噬菌體裂解過程中基因表達調控是級聯反應 285
10.13.3 噬菌體SP01G替換*亞基改變宿主的轉錄對象 286
10.13.4 T4噬菌體G修飾核心酶并替換*亞基改變宿主的轉錄對象 286
10.13.5 T7噬菌體——RNA聚合酶的代換 286
10.13.6 λ噬菌體基因組的表達調控 287
【本章重點歸納】 293
【思考題】 294
第11章 真核生物的基因表達調控 295
11.1 真核基因表達調控的特點 295
11.2 真核細胞基因表達調控的不同層次 296
11.3 DNA染色體水平的調控 297
11.4 DNA水平上的調控 307
11.5 真核基因轉錄水平的調控 308
11.6 基因表達的轉錄后水平的調控 318
11.7 轉錄因子對基因表達的調控 320
11.7.1 細胞對轉錄因子的調控 320
11.7.2 轉錄激活因子的類型
第三版前言
**版前言
第1章 緒論 1
1.1 分子生物學的概念 1
1.2 分子生物學研究的主要內容 1
1.2.1 基因與基因組的結構與功能 1
1.2.2 DNA的復制、轉錄和翻譯 1
1.2.3 基因表達調控的研究 2
1.2.4 DNA重組技術 2
1.2.5 結構分子生物學 2
1.3 分子生物學與生物化學之間的關系 2
1.4 分子生物學發展的歷程 3
1.4.1 人類對 DNA和遺傳信息傳遞的認識階段 3
1.4.2 重組 DNA技術的建立和發展階段 3
1.4.3 重組 DNA技術的應用和分子生物學的迅猛發展階段 4
1.5 21世紀分子生物學發展的趨向 5
1.5.1 功能基因組學 5
1.5.2 蛋白質組學 6
1.5.3 生物信息學 6
【本章重點歸納】 7
【思考題】 7
第2章 核酸的結構與功能 8
2.1 細胞內的遺傳物質 8
2.1.1 DNA是主要的遺傳物質 8
2.1.2 RNA也是遺傳物質 9
2.2 核酸的化學組成與共價結構 9
2.2.1 核酸的化學組成 9
2.2.2 多聚核苷酸的結構 11
2.3 DNA的高級結構與功能 11
2.3.1 雙螺旋模型特征 11
2.3.2 DNA高級結構的其他形式 12
2.3.3 DNA結構的動態性與精細結構 16
2.3.4 DNA的超螺旋結構與拓撲學性質 18
2.4 真核生物的染色體及其組裝 20
2.4.1 真核生物的染色體 20
2.4.2 染色體中的蛋白質 21
2.4.3 核小體的形成 22
2.4.4 染色質的高級結構 22
2.5 RNA的結構與功能 23
2.5.1 RNA的結構特點及與DNA的區別 24
2.5.2 RNA在細胞中的分布 24
2.5.3 細胞中 RNA分類概述 25
2.6 核酸的變性、復性與分子雜交 28
2.6.1 核酸的變性 28
2.6.2 核酸的復性與分子雜交 30
【本章重點歸納】 32
【思考題】 33
第3章 基因與基因組的結構與功能 34
3.1 基因的概念 34
3.1.1 基因與 DNA的關系 34
3.1.2 基因與多肽鏈的關系 35
3.2 基因的命名 36
3.3 基因組 37
3.3.1 基因組的概念 37
3.3.2 基因及基因組的大小與C值矛盾 37
3.4 病毒及其基因組 39
3.4.1 病毒基因組一般特點 39
3.4.2 病毒的核酸 39
3.4.3 噬菌體基因組 40
3.4.4 幾種病毒的基因組 42
3.5 細菌基因組 44
3.5.1 細菌基因組的一般特點 44
3.5.2 細菌的染色體基因組 45
3.6 真核生物基因組 46
3.6.1 真核生物基因組的特點 46
3.6.2 真核生物基因組的結構 46
3.6.3 線粒體基因與基因組的結構 59
3.6.4 葉綠體基因與基因組的結構與功能 60
3.6.5 人類基因組簡介 61
【本章重點歸納】 72
【思考題】 75
第4章 DNA的復制 76
4.1 DNA復制概述 76
4.1.1 DNA復制的一些概念 77
4.1.2 復制方向 79
4.1.3 復制方式 80
4.1.4 DNA復制的酶體系 82
4.1.5 DNA的半不連續復制 86
4.1.6 DNA合成的保真性 87
4.1.7 DNA拓撲異構酶 87
4.1.8 單鏈 DNA結合蛋白 89
4.2 細菌 DNA復制的機制 89
4.2.1 大腸桿菌復制的起始 89
4.2.2 真核生物 DNA復制的引發 91
4.2.3 大腸桿菌復制的延伸 91
4.2.4 復制的終止 94
4.3 真核生物 DNA的復制 95
4.3.1 真核生物的 DNA聚合酶 95
4.3.2 真核生物染色體端粒的復制 96
4.4 原核細胞 DNA復制的調控 98
4.4.1 大腸桿菌染色體 DNA的復制調控 98
4.4.2 C olEl質粒 DNA的復制調控 98
4.4.3 R6K質粒 DNA的復制調控 99
4.4.4 單鏈 DNA噬菌體的復制調控 99
4.4.5 λ噬菌體 DNA的復制調控 99
4.5 真核生物 DNA復制調控簡述 100
4.5.1 病毒SV40DNA的復制調控 100
4.5.2 腺病毒 DNA的復制調控 101
4.5.3 酵母染色體 DNA的復制調控 101
【本章重點歸納】 101
【思考題】 103
第5章 DNA的損傷、修復和基因突變 104
5.1 DNA的損傷 104
5.1.1 DNA分子的自發性損傷 104
5.1.2 物理因素引起的 DNA損傷 105
5.1.3 化學因素引起的 DNA損傷 105
5.2 DNA的修復 106
5.3 基因突變 111
【本章重點歸納】 114
【思考題】 114
第6章 DNA的重組與轉座 115
6.1 同源重組 115
6.1.1 同源重組的分子模型 115
6.1.2 同源重組的酶學分子機制 117
6.1.3 酵母的減數分裂重組 119
6.1.4 異源雙鏈與基因轉換 120
6.1.5 細菌的基因轉移與 DNA重組 121
6.2 特異位點重組 122
6.3 DNA的轉座 125
6.3.1 轉座子的概念 125
6.3.2 轉座子的分類 125
6.3.3 轉座子的轉座機制 126
6.3.4 轉座子轉座的基本特征 128
6.3.5 DNA轉座引起的遺傳學效應 129
6.3.6 真核生物的轉座子 129
6.4 逆轉錄轉座子 132
【本章重點歸納】 136
【思考題】 137
第7章 RNA的轉錄合成 138
7.1 RNA轉錄概述 138
7.1.1 RNA轉錄的一般特點 138
7.1.2 原核生物和真核生物基因轉錄的差異 139
7.2 啟動子的結構與功能 139
7.2.1 啟動子的結構 139
7.2.2 啟動子的功能 140
7.3 細菌的RNA聚合酶 142
7.3.1 RNA聚合酶概述 142
7.3.2 大腸桿菌的RNA聚合酶 142
7.3.3 T7RNA聚合酶 143
7.3.4 *因子的結構與功能 143
7.3.5 核心聚合酶的結構與功能 145
7.3.6 RNA聚合酶全酶的結構與功能 146
7.3.7 原核生物RNA的轉錄過程 150
7.4 真核生物的RNA聚合酶及其轉錄 155
7.4.1 真核生物基因轉錄概述 155
7.4.2 真核生物基因轉錄的RNA聚合酶 156
7.5 真核基因轉錄的啟動子 159
7.6 類型Ⅱ基因轉錄的轉錄因子 163
7.7 類型Ⅱ基因轉錄起始復合物的裝配 167
7.8 類型Ⅰ和Ⅲ的轉錄因子 169
7.9 RNA轉錄的抑制 173
【本章重點歸納】 174
【思考題】 177
第8章 RNA轉錄的剪接與加工 178
8.1 原核生物RNA的轉錄后加工 178
8.1.1 原核生物rRNA前體的加工 178
8.1.2 原核生物tRNA前體的加工 179
8.1.3 原核生物mRNA前體的加工 180
8.2 真核生物RNA的加工 181
8.2.1 真核生物tRNA前體的轉錄后加工 181
8.2.2 真核生物rRNA前體的轉錄加工 182
8.2.3 細胞核mRNA前體剪接概述 184
8.2.4 細胞核mRNA前體剪接機制和過程 185
8.2.5 真核生物mRNA前體的選擇性剪接 193
8.2.6 RNA的自我剪接 195
8.2.7 核酶 199
8.3 反式剪接 200
8.4 mRNA5′端加帽 201
8.5 mRNA3′端的多聚腺苷酸化 203
8.6 多聚腺苷酸化作用的機制 204
8.7 前體mRNA的剪切和多聚腺苷酸化 205
8.8 mRNA加工事件的協同運作 206
8.9 RNA的編輯 210
8.9.1 RNA編輯的機制 210
8.9.2 RNA編輯的類型 212
8.9.3 RNA編輯的生物學意義 213
8.10 RNA的再編碼 213
8.11 RNA干擾 214
【本章重點歸納】 218
【思考題】 220
第9章 遺傳密碼與蛋白質的生物合成 221
9.1 遺傳密碼的破譯 221
9.2 遺傳密碼的基本特性 222
9.3 蛋白質的生物合成 226
9.3.1 概述 226
9.3.2 蛋白質生物合成的分子基礎 226
9.3.3 蛋白質生物合成的過程 230
9.3.4 蛋白質合成的抑制 244
9.3.5 蛋白質合成的調節 244
9.4 蛋白質合成后的運輸 249
9.5 蛋白質前體的共價修飾 253
9.6 蛋白質的折疊 254
【本章重點歸納】 255
【思考題】 256
第10章 原核生物基因表達調控 257
10.1 基因表達調控概述 257
10.2 原核基因表達調控的若干概念 258
10.3 乳糖操縱子的調控 260
10.4 阿拉伯糖操縱子的調控 267
10.5 色氨酸操縱子的調控 270
10.6 受雙啟動子調控的半乳糖操縱子 274
10.7 組氨酸操縱子的調控 275
10.8 細菌的應急反應 275
10.9 正調控系統和負調控系統 276
10.10 受多重啟動子調控的操縱子 278
10.11 重疊基因的調控作用 279
10.12 細菌中DNAG蛋白質的相互作用 279
10.13 綜合實例 ——噬菌體基因的表達調控 284
10.13.1 噬菌體的生活周期 284
10.13.2 噬菌體裂解過程中基因表達調控是級聯反應 285
10.13.3 噬菌體SP01G替換*亞基改變宿主的轉錄對象 286
10.13.4 T4噬菌體G修飾核心酶并替換*亞基改變宿主的轉錄對象 286
10.13.5 T7噬菌體——RNA聚合酶的代換 286
10.13.6 λ噬菌體基因組的表達調控 287
【本章重點歸納】 293
【思考題】 294
第11章 真核生物的基因表達調控 295
11.1 真核基因表達調控的特點 295
11.2 真核細胞基因表達調控的不同層次 296
11.3 DNA染色體水平的調控 297
11.4 DNA水平上的調控 307
11.5 真核基因轉錄水平的調控 308
11.6 基因表達的轉錄后水平的調控 318
11.7 轉錄因子對基因表達的調控 320
11.7.1 細胞對轉錄因子的調控 320
11.7.2 轉錄激活因子的類型
展開全部
分子生物學教程(第三版) 節選
第1章 緒論 1.1 分子生物學的概念 分子生物學(molecular biology)是研究核酸、蛋白質等生物大分子的結構與功能，并從分子水平上闡述這些大分子之間相互作用的關系及其基因表達調控機理的科學，是人類從分子水平上真正揭開生物世界的奧秘，由被動地適應自然界轉向主動地改造和重組自然界的基礎學科。 人類對生物學的研究經歷了相當漫長的歷程。*早從研究動物和植物的形態解剖和分類開始，到以后 對細胞學、遺傳學、微生物學、生理學以及生物化學的 研究，逐步進入了細胞水平。從20世紀50年代以來，以生物大分子為研究目標的分子生物學開始逐步形成為獨立的學科，并迅速成為現代生物學領域中*具活力的學科。隨著相關學科的不斷發展，生物學與其他 學科之間的相互滲透越來越深入，物理學、化學和電子計算機的理論、術語和方法不斷地用于生物學的研究。目前，科學家已經建立了一整套分子生物學研究的方法、系統和一般的邏輯推理原則，以及數目十分龐大的分子生物信息數據庫等，使分子生物學的研究迅速地向縱深發展。 廣義上講的分子生物學包括對蛋白質和核酸等生 物大分子結構與功能的研究，以及從分子水平上闡明 生命的現象和生物學規律。例如，蛋白質的結構、運動 和功能、酶的作用機理和動力學、膜蛋白結構與功能和 跨膜運輸，等等。從這個視角看，分子生物學幾乎包括 了生物學領域的很多方面，但實際上這些內容隨著其 研究的深入已逐步發展形成了各自獨立的學科。由此 通常采用狹義的概念，將分子生物學的定義偏重于對核酸(基因）的分子生物學范疇，主要研究基因或DNA 結構與功能、復制、轉錄、表達和調節控制等的分子過程，其中也涉及與這些過程相關的蛋白質和酶的結構與功能的研究。 小結：分子生物學是研究核酸和蛋白質等生物大分子的結構與功能、并從分子水平上闡述它們間相互作用關系及基因表達調控機理的科學，是人類由被動適應自然界轉向主動改造和重組自然界的學科。 1.2 分子生物學研究的主要內容 分子生物學是研究所有生物學現象的分子基礎。從這個意義上說，分子生物學包括了地球上所有的生物學。因此，對分子生物學研究內容的界定是困難的。隨著科學技術突飛猛進地向縱深發展，各學科之間的劃分越來越細，在長期的科學研究與實踐中，對生物學中的許多分支與科目，分子生物學家并未將它列為分子生物學研究的范疇，例如，某些生物學反應就像一個標準的化學反應一樣通過酶和產物濃度被調節，對這些反應調節的研究就屬于生物化學的范圍。但如果一個酶催化的反應是通過酶基因或酶分子結構的改變而被調節，則屬于分子生物學的內容。這類似于把細胞內的化學成分的排列和結構的研究稱為細胞生物學。但當人們分離到了昆蟲和某些原蟲的行為突變體后，就要對其進行分子生物學分析。因此，分子生物學與生物學其他各分支之間的界限越來越不明顯了。盡管分子生物學涉獵的范圍十分廣泛，研究內容也包羅萬象，但是按照狹義分子生物學定義，我們可將現代分子生物學的主要研究內容概括為以下幾個大的方面。 1.2.1 基因與基因組的結構與功能 基因的研究一直是影響整個分子生物學發展的主線。在不同的歷史時期對基因的研究有不同的內容，20世紀50年代以前，主要從細胞染色體水平上進行研究，是基因的染色體遺傳學內容；50年代之后，主要從DNA大分子水平上進行研究，屬于基因的分子生物學階段。近20多年來，由于重組DNA技術的不斷完善和應用，人們已經改變了從表型到基因型的傳統研究基因的途徑，而能夠直接從克隆目的基因出發，研究基因的功能及其與表型的關系，使基因的研究進入了反向生物學階段。在這個歷程中，對基因與基因組的微細及高級結構與功能的研究始終是分子生物學研究內容*基礎*重要的部分。 1.2.2 DNA的復制、轉錄和翻譯 這一方面研究的重點是DNA或基因怎樣在各系統相關的酶與蛋白等因子作用下，按照中心法則進行自我復制、轉錄、反轉錄和翻譯。同時，對mRNA分子進行各種剪接、加工修飾、編輯以及對新生多肽鏈折疊成有功能的空間結構的分子機理研究。 1.2.3 基因表達調控的研究 基因表達的實質是遺傳信息的轉錄和翻譯。在生物個體的生長、發育和繁殖過程中，遺傳信息的表達按照一定的時序發生變化(時序調節的表達）；并且，隨著內外環境的變化而不斷地加以修正(環境調控表達)。 基因表達的調控主要發生在轉錄水平和翻譯水平上。原核生物的基因組和染色體結構都比真核生物簡單，轉錄和翻譯在同一時空內發生，基因表達調控主要發生在轉錄水平。真核生物有細胞核結構，轉錄和翻譯過程在時間和空間上都被分隔開，且在轉錄和翻譯后都有復雜的分子信息加工過程，其基因表達的調控發生在各種不同的水平，主要表現在對上游調控序列、信號傳導、轉錄因子以及RNA剪輯等多個方面。 1.2.4 DNA重組技術 分子生物學研究的核心是遺傳信息的結構、傳遞和控制，在這個過程中DNA重組技術是不可缺少的手段之一。DNA重組技術是20世紀70年代初興起的一門科學技術。應用此技術能將不同的DNA片段進行人為的重組和定向連接，并指定在特定的受體細胞中與載體同時復制和表達，產生影響受體細胞的新的遺傳性狀。嚴格地說，DNA重組技術并不完全等于基因工程，因為后者還包括其他能使生物細胞基因組結構發生改變的體系。DNA重組技術是核酸化學、遺傳學、細胞學、病毒學、蛋白質化學、酶工程以及微生物學等長期深人研究的結果，反過來，這些學科的發展又以DNA重組技術作為重要手段而進行。在這個過程中，限制性內切核酸酶、DNA連接酶及其他工具酶的發現與應用是這一技術得以建立的關鍵。 作為分子生物學研究的內容之一，DNA重組技術的主要目的是：①用于大量生產某些在正常細胞代謝中產量很低的多肽，如激素、抗生素、酶類及抗體等，提高產量，降低成本，使許多有價值的多肽類物質得到廣泛的應用。例如，用于治療艾滋病的基因工程白介素12可有效地阻止病情發展，恢復HIV病毒攜帶者的免疫系統和功能；②用于定向改造某些生物的基因組結構，使它們所具備的特殊功能更符合人類生活的需要，其經濟價值能成百上千倍地提高。例如，一種含有分解各種石油成分的重組DNA超級細菌能快速分解石油，可用來恢復被石油污染的海域和土壤；③DNA重組技術用于進行基礎研究，已經成為研究分子生物學領域一切基礎性問題的技術方法和常規武器。 1.2.5 結構分子生物學 任何一個生物大分子當它在發揮生物學功能時都必須具備兩個前提，一是必須擁有特定的空間結構(三維結構）；二是在它發揮生物學功能的過程中必定存在著結構和構象的變化。結構分子生物學的發展就是研究生物大分子特定的空間結構以及結構的運動變化與其生物學功能關系的科學。它包括結構的測定、結構運動變化規律的探索和結構與功能相互關系三個方向的研究。近年來科學家不斷研究發現了大量新的生物大分子靜態結構，并逐步深化對其動態功能的認識。已經能夠研究運動時間*短達10*～10*，運動幅度*小為0.1pm的分子運動。由單一分子研究深人到對復合乃至多亞基、多分子復合體研究，使對多種生物大分子聯合起來的復雜結構與相互作用功能的認識與研究成為可能。對核糖體的結構與功能的研究就是這方面的一個例子。目前，研究生物大分子空間結構及其運動規律的手段主要是X射線衍射晶體技術、二維和多維核磁共振成像、電子衍射、中子衍射、電鏡三維重組以及各種波譜學的方法。 結構分子生物學在今后仍然是生命科學發展的基礎學科。在這一領域中，仍需要有生物學家、生物化學家、物理學家、化學家以及計算機和工程學的專家的共同努力。 小結：分子生物學主要研究內容包括基因與基因組的結構與功能；遺傳信息的傳遞與表達；基因表達調控；DNA重組技術；結構分子生物學等。 1.3 分子生物學與生物化學之間的關系 當代生命科學的一大特點是幾乎所有關于生命的分支學科均已被分子生物學滲透，由此涉及了許多難以窮盡的方方面面難以界定。實際上，分子生物學與生物化學之間的關系是非常緊密而難以區分的。但隨著這兩門學科的研究向縱深發展，內容越來越多，科學家們不得不將它們做相對的劃分。分子生物學的定義如前所述，它從分子水平上研究生命的現象，生物化學是從分子水平上研究生命現象的化學本質；從學科范疇講，分子生物學包括了生物化學；但從研究的基本內容上，例如，在遺傳信息流從DNA—mRNA—蛋白質的代謝傳遞過程中，許多內容又屬于生物化學的范圍，等等。因此，分子生物學與生物化學這兩門學科是“你中有我”、“我中有你”，而不能截然分開。但這兩門學科的研究方向和研究方法與手段也顯示出了明顯的區別。 在研究方向上，分子生物學主要是研究蛋白質、核酸和其他大分子的結構與功能，以及它們之間的相互作用，著重解決細胞中的信息傳遞和代謝調節等問題。而生物化學主要研究大分子物質的組成、性質結構與功能及其在生命活動中的代謝轉化等動態的過程，包含大量有機小分子的參與。因此分子生物學與生物化學雖然在研究內容上有相同之處，但在研究方向上，分子生物學的著重點是大分子的結構與功能，而生物化學則以生物分子的動態代謝轉化為主。 在研究方法上，分子生物學是以化學和物理學的方法研究大分子結構，采用生物化學與遺傳學相結合的方法探索其功能，解決大分子結構與功能及其代謝調節的關系。而生物化學主要采用生物化學與化學以及生理學的方法，探索生命的化學過程，解決分子轉化與能量轉換的問題。所以，分子生物學與生物化學，在分離、純化生物分子時，或許采用同樣的方法，而在分別探索其研究的問題時，卻采用了許多不同的手段。 1.4 分子生物學發展的歷程 分子生物學在人類文明史上的光輝成就，以前所未有的速度推動著生物學的發展，使整個生物學的面貌發生了巨大的變化。由于無數分子生物學家的不懈追求與刻苦研究，使我們現在不但能從分子水平上認識了核酸的結構與功能以及復制、轉錄、翻譯、剪接、加工、修飾等的詳細過程，而且已經測知了許多重要生物的基因組及其結構與功能，真正從分子水平上對這些基因控制的生長、發育和變異等一系列生物學問題有了更深人的了解，獲得了令人振奮的結果。為了使學習和認識上的條理更加清晰，在此將其發展過程簡單地概括為3個階段。 1.4.1 人類對DNA和遺傳信息傳遞的認識階段 1928年，F Griffith做的肺炎雙球菌的轉化試驗奠定了DNA是遺傳物質的基礎。 1944年，Oswald Avery等用生物化學和物理化學手段對F Griffith的肺炎雙球菌轉化試驗進一步做了分析，證實DNA是生物的遺傳物質。這一重大發現打破了長期以來許多生物學家認為的只有像蛋白質那樣的大分子才能作為細胞遺傳物質的觀點，在遺傳學上樹立了DNA是遺傳信息載體的理論。 1950年，E Chargaff提出了DNA堿基組成的等比例規律。與此同時R Hotchkiss對Avery的轉化物做了純化，進一步證實了高純度的DNA是遺傳物質。 1952年，Hershey和Martha Chase用同位素示蹤技術，將T2噬菌體侵染大腸桿菌細胞，證實了主要是核酸進人細菌體內，而病毒外殼蛋白留在細胞外，且進人菌體的DNA能利用細菌的生命過程合成噬菌體自身的DNA和蛋白質，并能自我組裝成與親代完全相同的子代哩菌體。煙草花葉病毒的重建實驗也證明，病毒蛋白質的特性由RNA決定，即遺傳物質是核酸而不是蛋白質。至此，DNA作為遺傳物質才被普遍地接受。 1953年，是開創生命科學新時代具有里程碑意義的一年，Watson和Crick發表了“脫氧核糖核酸的結構”的著名論文，提出了DNA雙螺旋結構模型，為人類充分揭示遺傳信息的傳遞規律奠定了堅實的理論基礎。同年，Sanger歷經8年，完成了**個蛋白質——胰島素的氨基酸全序列分析。 1954年，Crick在前人研究工作基礎上，提出了中心法則理論；Gamnow從理論上
書友推薦
- >
名家帶你讀魯迅:故事新編
- >
煙與鏡
- >
史學評論
- >
巴金－再思錄
- >
朝聞道
- >
隨園食單
- >
大紅狗在馬戲團-大紅狗克里弗-助人
- >
經典常談
本類暢銷
