全書(shū)共17章，從內(nèi)容上可以分為兩大部分。第一部分包括第1～13章，主要介紹DNA復(fù)制、RNA轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)翻譯和基因表達(dá)調(diào)控等分子生物學(xué)的基本原理，屬于基礎(chǔ)分子生物學(xué)。第二部分包括第14～17章，主要介紹近年來(lái)分子生物學(xué)的發(fā)展，如基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄物組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和基因編輯技術(shù)等，屬于現(xiàn)代分子生物學(xué)。通過(guò)這樣的安排，同學(xué)們?cè)谡莆栈A(chǔ)分子生物學(xué)的基礎(chǔ)上，能夠緊跟當(dāng)今分子生物學(xué)的最新進(jìn)展，做到與時(shí)俱進(jìn)。為了方便線上學(xué)習(xí)，本書(shū)將大量的課后拓展內(nèi)容、科學(xué)家小故事、視頻課程、思維導(dǎo)圖、課程思政等放入線上平臺(tái)，同學(xué)們可以通過(guò)掃描相應(yīng)章節(jié)的二維碼來(lái)訪問(wèn)和學(xué)習(xí)。
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2007年博士畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所；2007~2009年在美國(guó)康奈爾大學(xué)做博士后研究主持4個(gè)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目及多個(gè)省市級(jí)科研項(xiàng)目
目錄
序言
前言
第1章 緒論 1
1.1 分子生物學(xué)概述 1
1.1.1 什么是分子生物學(xué)？ 1
1.1.2 分子生物學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容 2
1.1.3 分子生物學(xué)研究的共性 2
1.1.4 分子生物學(xué)與其他學(xué)科之間的聯(lián)系 2
1.2 分子生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史 3
1.2.1 分子生物學(xué)的萌芽階段 3
1.2.2 分子生物學(xué)的理論形成階段 4
1.2.3 分子生物學(xué)的發(fā)展階段 7
1.2.4 現(xiàn)代分子生物學(xué)階段 8
1.3 展望分子生物學(xué)的未來(lái) 10
1.3.1 DNA存儲(chǔ) 10
1.3.2 基因編輯與醫(yī)學(xué) 10
1.3.3 合成生物學(xué) 10
第2章 DNA與染色體 13
2.1 生命的遺傳物質(zhì) 13
2.1.1 遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn) 13
2.1.2 RNA 也是遺傳物質(zhì) 14
2.2 DNA 的結(jié)構(gòu) 16
2.2.1 DNA 一級(jí)結(jié)構(gòu) 16
2.2.2 DNA 二級(jí)結(jié)構(gòu) 16
2.2.3 DNA 的高級(jí)結(jié)構(gòu) 22
2.3 染色體與基因組 23
2.3.1 染色體 23
2.3.2 基因組 26
2.3.3 基因組圖譜 30
2.4 DNA變性與復(fù)性 31
2.4.1 DNA變性 31
2.4.2 DNA復(fù)性 32
2.5 DNA與基因 32
2.5.1 經(jīng)典的基因概念 33
2.5.2 擬等位基因 33
2.5.3 順?lè)醋?34
2.5.4 現(xiàn)代基因的概念 35
第3章 DNA的復(fù)制 37
3.1 DNA復(fù)制的基本特征 37
3.1.1 DNA的半保留復(fù)制 37
3.1.2 DNA復(fù)制方向?yàn)?′→3′ 38
3.1.3 DNA分子的半不連續(xù)復(fù)制 39
3.1.4 DNA復(fù)制的起點(diǎn)和方向 40
3.1.5 DNA新鏈的起始需要RNA引物 41
3.1.6 DNA復(fù)制的模式 42
3.1.7 DNA聚合酶及其作用機(jī)制 43
3.2 DNA復(fù)制的過(guò)程 46
3.2.1 DNA復(fù)制的起始 46
3.2.2 參與DNA復(fù)制的蛋白質(zhì)及其功能 47
3.2.3 DNA復(fù)制體的結(jié)構(gòu)與復(fù)制的“長(zhǎng)號(hào)模型” 50
3.2.4 岡崎片段的加工連接 51
3.2.5 DNA復(fù)制的終止 51
3.2.6 結(jié)束復(fù)制 52
3.3 DNA末端復(fù)制問(wèn)題 52
3.3.1 共聯(lián)體 52
3.3.2 用蛋白質(zhì)作為引物 53
3.3.3 端粒的復(fù)制 53
3.4 DNA復(fù)制的調(diào)控 55
3.4.1 甲基化對(duì)DNA復(fù)制起始的調(diào)控 55
3.4.2 RNA轉(zhuǎn)錄對(duì)DNA復(fù)制的調(diào)控 55
3.4.3 細(xì)胞周期對(duì)DNA復(fù)制的影響 56
第4章 DNA的突變與修復(fù) 59
4.1 DNA 損傷 59
4.1.1 DNA 的自發(fā)性損傷 59
4.1.2 物理因素引起的損傷 62
4.1.3 化學(xué)因素引起的損傷 64
4.2 DNA損傷與突變 65
4.2.1 根據(jù)DNA堿基序列改變進(jìn)行分類 65
4.2.2 根據(jù)突變?cè)M(jìn)行分類 66
4.3 DNA損傷的修復(fù) 66
4.3.1 錯(cuò)配修復(fù) 66
4.3.2 切除修復(fù) 68
4.3.3 重組修復(fù) 69
第5章 DNA的轉(zhuǎn)座 73
5.1 轉(zhuǎn)座現(xiàn)象與轉(zhuǎn)座子 73
5.2 轉(zhuǎn)座子的分類、特征及轉(zhuǎn)座機(jī)制 73
5.2.1 原核生物的轉(zhuǎn)座子 76
5.2.2 真核生物的轉(zhuǎn)座子 81
5.3 轉(zhuǎn)座的遺傳效應(yīng) 87
5.4 轉(zhuǎn)座子的應(yīng)用 87
第6章 RNA轉(zhuǎn)錄過(guò)程 90
6.1 轉(zhuǎn)錄的基本概念及特征 90
6.1.1 轉(zhuǎn)錄的基本概念 90
6.1.2 轉(zhuǎn)錄的特征 90
6.2 原核生物RNA 的轉(zhuǎn)錄 91
6.2.1 原核生物的轉(zhuǎn)錄酶和啟動(dòng)子 91
6.2.2 轉(zhuǎn)錄的過(guò)程 95
6.3 真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄 100
6.3.1 真核生物的轉(zhuǎn)錄酶 100
6.3.2 真核生物的啟動(dòng)子和調(diào)控元件 102
6.3.3 真核生物RNA轉(zhuǎn)錄的過(guò)程 106
6.3.4 順式作用元件與反式作用因子 109
第7章 RNA的加工 115
7.1 RNA初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的特征 115
7.1.1 mRNA初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 115
7.1.2 rRNA初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 116
7.1.3 tRNA初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 116
7.2 RNA加工的主要形式 117
7.3 RNA加帽 117
7.3.1 不同類型的RNA帽子 118
7.3.2 RNA加帽的過(guò)程 118
7.3.3 RNA加帽的生物學(xué)功能 119
7.4 RNA 3′端多腺苷酸化 121
7.4.1 RNA加尾現(xiàn)象 121
7.4.2 RNA加尾信號(hào) 121
7.4.3 加尾的過(guò)程 122
7.4.4 RNA加尾的生物學(xué)功能 122
7.5 內(nèi)含子的剪接 124
7.5.1 Ⅰ型內(nèi)含子及其自我剪接 125
7.5.2 Ⅱ型內(nèi)含子及其剪接 127
7.5.3 Ⅲ型內(nèi)含子 128
7.5.4 pre-mRNA的內(nèi)含子剪接 128
7.5.5 tRNA前體內(nèi)含子的剪接和加工 136
7.6 RNA編輯 137
7.6.1 替代編輯 137
7.6.2 插入/刪除編輯 138
第8章 蛋白質(zhì)翻譯過(guò)程 142
8.1 蛋白質(zhì)合成的裝置 142
8.1.1 mRNA的結(jié)構(gòu)與功能 142
8.1.2 tRNA的結(jié)構(gòu)與功能 147
8.1.3 氨酰tRNA合成酶的結(jié)構(gòu)與功能 149
8.1.4 核糖體的結(jié)構(gòu)與功能 151
8.2 蛋白質(zhì)翻譯的過(guò)程 155
8.2.1 翻譯的起始 155
8.2.2 翻譯的延伸 161
8.2.3 翻譯的終止 166
第9章 染色體和DNA 水平的調(diào)控 172
9.1 染色體水平的調(diào)控——染色質(zhì)修飾與重建 172
9.1.1 組蛋白乙�；c去乙�；� 173
9.1.2 組蛋白甲基化與去甲基化 174
9.1.3 染色質(zhì)重塑有關(guān)的復(fù)合體SWI/SNF蛋白 175
9.2 DNA水平的調(diào)控 177
9.2.1 DNA重排與基因表達(dá) 177
9.2.2 DNA甲基化 180
9.2.3 基因丟失 182
9.2.4 基因擴(kuò)增 182
第10章 RNA水平調(diào)控（上）——轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控 185
10.1 原核生物的轉(zhuǎn)錄調(diào)控 186
10.1.1 操縱子的概念 186
10.1.2 乳糖操縱子的發(fā)現(xiàn) 186
10.1.3 原核生物的調(diào)控模型 188
10.1.4 乳糖利用操縱子 190
10.1.5 色氨酸操縱子 195
10.1.6 不利生長(zhǎng)條件下的應(yīng)急反應(yīng) 198
10.1.7 操縱子調(diào)控綜合實(shí)例：λ噬菌體溶原和裂解途徑的調(diào)控 200
10.2 真核生物的轉(zhuǎn)錄調(diào)控 205
10.2.1 轉(zhuǎn)錄激活因子 206
10.2.2 轉(zhuǎn)錄抑制因子 207
10.2.3 外界信號(hào)控制轉(zhuǎn)錄因子的機(jī)制 208
10.2.4 信號(hào)整合與組合控制 209
10.2.5 RNA選擇性剪接 211
第11章 RNA水平調(diào)控（下）——轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控 217
11.1 反義RNA 218
11.1.1 反義RNA在原核生物基因表達(dá)調(diào)控中的作用 218
11.1.2 反義RNA在真核生物基因表達(dá)調(diào)控中的作用 218
11.2 RNA干擾 219
11.2.1 RNAi現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) 219
11.2.2 RNAi的特征 219
11.2.3 RNAi的作用機(jī)制 220
11.2.4 RNAi的應(yīng)用 221
11.3 microRNA 222
11.3.1 miRNA的發(fā)現(xiàn)歷程 222
11.3.2 miRNA生物學(xué)形成過(guò)程222
11.3.3 miRNA的作用方式 224
11.3.4 miRNA的應(yīng)用 224
11.4 piRNA 224
11.4.1 piRNA的發(fā)現(xiàn)歷程 225
11.4.2 piRNA的生物合成 225
11.4.3 piRNA的作用機(jī)制 226
11.4.4 piRNA的生物學(xué)功能 226
11.5 lncRNA 228
11.5.1 lncRNA在轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控機(jī)制 228
11.5.2 lncRNA在其他水平的調(diào)控機(jī)制 229
11.5.3 lncRNA的生物學(xué)功能 229
第12章 蛋白質(zhì)水平調(diào)控 232
12.1 翻譯水平調(diào)控 232
12.1.1 同一操縱子內(nèi)不同基因的蛋白質(zhì)合成量差異 232
12.1.2 信息體與蛋白質(zhì)的合成 233
12.1.3 核糖體蛋白質(zhì)合成的自體調(diào)控 234
12.1.4 mRNA的壽命對(duì)翻譯的調(diào)節(jié) 234
12.1.5 終止密碼解讀的移碼與通讀調(diào)節(jié) 235
12.1.6 翻譯中的弱化子調(diào)控 235
12.2 翻譯后水平調(diào)控 236
12.2.1 蛋白質(zhì)前體的加工 236
12.2.2 蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn) 239
12.2.3 蛋白質(zhì)折疊 241
12.2.4 蛋白質(zhì)降解 242
第13章 表觀遺傳學(xué)調(diào)控 246
13.1 表觀遺傳學(xué)概述 246
13.1.1 表觀遺傳學(xué)現(xiàn)象 246
13.1.2 表觀遺傳學(xué)的發(fā)展 247
13.1.3 表觀遺傳學(xué)與人類的疾病 247
13.1.4 表觀遺傳學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容 248
13.2 DNA甲基化 248
13.2.1 DNA甲基化的概念與種類 248
13.2.2 DNA甲基化的機(jī)制 249
13.2.3 DNA甲基化的生物學(xué)功能 250
13.2.4 DNA甲基化的檢測(cè)方法 250
13.2.5 DNA甲基化研究的具體實(shí)例 252
13.3 RNA甲基化 253
13.3.1 常見(jiàn)的RNA甲基化修飾及發(fā)生機(jī)制 253
13.3.2 RNA甲基化修飾的生物學(xué)功能 254
13.3.3 RNA甲基化修飾的檢測(cè)方法 255
13.3.4 RNA甲基化研究的具體實(shí)例 257
13.4 組蛋白翻譯后修飾 257
13.4.1 組蛋白乙酰化修飾 257
13.4.2 組蛋白磷酸化修飾 259
13.4.3 組蛋白甲基化修飾 260
13.4.4 組蛋白泛素化修飾 262
13.5 表觀遺傳學(xué)的綜合實(shí)例 263
13.5.1 X染色體失活 263
13.5.2 基因組印記 263
第14章 基因組學(xué) 267
14.1 基因組測(cè)序技術(shù)的原理 267
14.1.1 前直讀法 267
14.1.2 直讀法 267
14.1.3 第二代測(cè)序技術(shù) 269
14.1.4 第三代測(cè)序技術(shù) 271
14.2 基因組的組裝與注釋 273
14.2.1 基因組組裝的基本概念 273
14.2.2 二代測(cè)序基因組的組裝 274
14.2.3 三代測(cè)序基因組的組裝 275
14.2.4 基因組注釋 275
14.3 基因組學(xué)的發(fā)展與展望 277
第15章 轉(zhuǎn)錄物組學(xué) 279
15.1 轉(zhuǎn)錄物組測(cè)序的原理 279
15.1.1 二代轉(zhuǎn)錄物組測(cè)序技術(shù) 280
15.1.2 三代長(zhǎng)讀長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄物組測(cè)序技術(shù) 281
15.1.3 直接RNA測(cè)序技術(shù) 284
15.1.4 二代普通轉(zhuǎn)錄物組和三代長(zhǎng)讀長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄物組測(cè)序技術(shù)的比較 284
15.1.5 單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄物組及空間轉(zhuǎn)錄物組 285
15.2 轉(zhuǎn)錄物組數(shù)據(jù)分析方法 289
15.2.1 轉(zhuǎn)錄物組數(shù)據(jù)分析的主要思路 289
15.2.2 普通二代轉(zhuǎn)錄物組數(shù)據(jù)分析 290
15.2.3 三代轉(zhuǎn)錄物組數(shù)據(jù)分析 295
第16章 蛋白質(zhì)組學(xué) 299
16.1 蛋白質(zhì)組學(xué)研究方法 299
16.1.1 蛋白質(zhì)的提取 299
16.1.2 蛋白質(zhì)的分離 300
16.1.3 蛋白質(zhì)的鑒定 303
16.2 蛋白質(zhì)相互作用研究 306
16.2.1 酵母雙雜交系統(tǒng) 307
16.2.2 基于質(zhì)譜的蛋白質(zhì)相互作用研究方法 307
16.2.3 細(xì)胞共定位技術(shù) 308
16.2.4 蛋白質(zhì)芯片技術(shù) 308
16.2.5 蛋白質(zhì)成像技術(shù) 308
第17章 基因編輯技術(shù) 312
17.1 CRISPR/Cas系統(tǒng) 312
17.1.1 CRISPR/Cas9系統(tǒng) 313
17.1.2 CRISPR/Cpf1系統(tǒng) 314
17.1.3 DNA 堿基編輯器 315
17.1.4 基于CRISPR/Cas13系統(tǒng)的RNA編輯技術(shù) 317
17.1.5 PE編輯器 317
17.2 基因編輯系統(tǒng)的呈遞方式 319
17.2.1 病毒呈遞策略 319
17.2.2 物理呈遞策略 319
17.2.3 化學(xué)呈遞策略 319
17.3 人工靶向核酸酶衍生技術(shù) 320
17.3.1 人工轉(zhuǎn)錄因子 320
17.3.2 基于CRISPR的動(dòng)態(tài)成像技術(shù) 321
17.3.3 基于CRISPR/Cas的核酸檢測(cè)技術(shù) 322
17.3.4 基于CRISPR的免疫沉淀技術(shù) 322
名詞索引 324
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