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第Ⅰ部分 导论 1

第1章 分子生物学简史 1

1.1传递遗传学 1

孟德尔的遗传定律 1

遗传的染色体理论 2

遗传重组和遗传定位 4

重组的物理学证据 4

1.2分子遗传学 4

DNA的发现 5

基因和蛋白质之间的关系 5

基因的行为 6

1.3生命的三个域 8

第2章 基因的分子特性 11

2.1遗传物质的特性 11

细菌转化 11

多核苷酸的化学本质 14

2.2 DNA结构 16

实验背景 16

双螺旋 18

2.3 RNA基因 20

2.4核酸的物理化学性质 20

DNA结构的多样性 21

不同大小和形状的DNA 24

第3章 基因功能简介 28

3.1储存信息 28

基因表达的总体过程 28

蛋白质结构 29

蛋白质功能 32

信使RNA的发现 34

转录 35

翻译 37

3.2复制 42

3.3突变 42

镰状细胞贫血病 42

第Ⅱ部分 分子生物学方法 46

第4章 分子克隆方法 46

4.1基因克隆 46

限制性内切核酸酶的作用 47

载体 49

用特异性探针鉴定目的克隆 55

cDNA克隆 56

cDNA末端快速扩增 58

4.2聚合酶链反应 58

标准PCR 58

用反转录酶PCR进行cDNA克隆 60

实时定量PCR 61

4.3表达克隆基因的方法 61

表达载体 62

其他真核载体 68

利用Ti质粒将基因导入植物 68

第5章 研究基因和基因活性的分子工具 72

5.1分子的分离 72

凝胶电泳 72

双向凝胶电泳 75

离子交换层析 76

凝胶过滤层析 76

亲和层析 77

5.2示踪标记 77

放射自显影 78

磷屏成像 79

液体闪烁计数器 79

非放射性示踪 79

5.3核酸杂交的应用 80

Southern印迹：鉴定特异DNA片段 80

DNA指纹和DNA分型 81

DNA指纹和DNA分型在法医学中的应用 82

原位杂交：基因在染色体中的定位 84

免疫印迹（Western印迹） 84

5.4 DNA测序和物理图 85

Sanger链末端终止测序法 85

自动化DNA测序 87

高通量测序 88

限制图 90

5.5基于克隆基因的蛋白质工程：定点诱变 92

5.6图谱定位与转录物定量 94

Northern印迹 94

S1核酸酶作图 94

引物延伸法 97

截断转录和无G盒转录 98

5.7测定体内转录速率 99

细胞核连缀转录 99

报告基因转录 100

测定体内蛋白质积累 101

5.8分析DNA-蛋白质相互作用 101

滤膜结合 102

凝胶阻滞 103

DNA酶足迹 104

DMS足迹法和其他足迹法 104

染色质免疫沉淀（ChIP） 105

5.9蛋白质-蛋白质相互作用研究 107

5.10寻找与其他分子相互作用的RNA序列 108

SELEX 108

功能SELEX 109

5.11基因敲除和转基因 109

基因敲除小鼠 109

转基因小鼠 112

第Ⅲ部分 原核生物的转录 117

第6章 细菌的转录机制 117

6.1 RNA聚合酶的结构 117

σ亚基是一种特异性因子 118

6.2启动子 118

RNA聚合酶与启动子的结合 119

启动子结构 121

6.3转录起始 122

σ因子促进转录起始 123

σ因子的再利用 124

σ循环的随机模型 124

启动子处DNA的局部解链 128

启动子清除 130

σ因子的结构和功能 134

α亚基在UP元件识别中的功能 138

6.4延伸 140

核心酶在延伸过程中的作用 140

延伸复合体的结构 142

6.5转录的终止 150

Rho非依赖型终止 151

Rho依赖型终止 154

第7章 操纵子：细菌转录的精细调控 163

7.1 lac操纵子 163

lac操纵子的负调控 164

操纵子的发现 166

阻遏物与操纵基因间的相互作用 168

阻遏机制 169

lac操纵子的正调控 173

CAP的作用机制 174

7.2 ara操纵子 178

ara操纵子的阻遏环 178

ara操纵子阻遏环的证据 179

araC的自主调节 181

7.3 trp操纵子 182

色氨酸在trp操纵子负调控中的作用 182

衰减作用对trp操纵子的调控 183

衰减作用的失效 184

7.4核糖开关 185

第8章 细菌转录机制的主要转换模式 193

8.1σ因子的转换 193

噬菌体感染 193

孢子形成 195

拥有多启动子的基因 197

其他σ因子的转换 198

抗σ因子 199

8.2 T7噬菌体所编码的RNA聚合酶 199

8.3 λ噬菌体对E…coli的感染 200

λ噬菌体的裂解繁殖 201

溶源态的建立 207

溶源期cI基因的自我调节 209

被λ噬菌体感染后寄主命运的决定：裂解或溶源 213

溶源菌的诱导 214

第9章 细菌中DNA-蛋白质的相互作用 219

9.1 λ阻遏物家族 219

利用定点突变探测结合的专一性 220

λ阻遏物-操纵基因相互作用的高分辨率分析 225

434噬菌体阻遏物-操纵基因相互作用的高分辨率分析 228

9.2 trp阻遏物 230

色氨酸的作用 230

9.3对蛋白质-DNA相互作用的一般性认识 231

四个不同碱基对的氢键形成能力 231

多聚DNA结合蛋白的重要性 232

9.4 DNA结合蛋白：远程作用 232

Gal操纵子 233

重复的λ操纵基因 233

增强子 234

第Ⅳ部分 真核生物的转录 240

第10章 真核生物的RNA聚合酶及其启动子 240

10.1真核生物RNA聚合酶的多种形式 240

三类细胞核聚合酶的分离 240

三类RNA聚合酶的作用 241

RNA聚合酶亚基结构 244

10.2启动子 256

Ⅱ类启动子 256

Ⅰ类启动子 260

Ⅲ类启动子 261

10.3增强子与沉默子 265

增强子 265

沉默子 267

第11章 真核生物中的通用转录因子 273

11.1 Ⅱ类因子 273

Ⅱ类预起始复合物 273

TFⅡD的结构和功能 276

TFⅡB的结构和功能 287

TFⅡH的结构和功能 289

中介物复合体和RNA聚合酶Ⅱ全酶 296

延伸因子 296

11.2 I类因子 300

核心结合因子 300

UPE结合因子 301

SL1的结构和功能 302

11.3 Ⅲ类因子 304

TFⅢA 304

TFⅢB和TFⅢC 304

TBP的作用 308

第12章 真核生物的转录激活因子 316

12.1激活因子的类型 316

DNA结合域 316

转录激活域 317

12.2激活因子DNA结合模体的结构 317

锌指结构 318

GAL4蛋白 319

细胞核受体 320

同源异型域 322

亮氨酸拉链和螺旋-环-螺旋域 323

12.3激活因子各功能域的独立性 325

12.4激活因子的功能 326

TFⅡD的募集作用 326

聚合酶全酶的募集 327

12.5激活因子间的相互作用 331

二聚化作用 331

远程作用 331

转录工厂 336

复合增强子 338

结构转录因子 339

增强体 340

绝缘子 341

12.6转录因子的调控 346

辅激活因子 346

激活因子的泛素化 349

激活因子的SUM（O修饰 350

激活因子的乙酰化 351

信号转导途径 352

第13章 染色质结构及其对基因转录的影响 359

13.1染色质结构 359

组蛋白 359

核小体 360

30nm纤丝 363

染色质折叠的更高级结构 366

13.2染色质结构与基因活性 367

组蛋白对Ⅱ类基因转录的影响 367

核小体定位 370

组蛋白乙酰化 375

组蛋白去乙酰化 377

染色质重建 380

异染色质与沉默 387

核小体与转录的延伸 392

第Ⅴ部分 转录后加工 401

第14章RNA加工Ⅰ：剪接 401

14.1断裂基因 401

有关断裂基因的证据 402

RNA剪接 403

剪接信号 404

剪接对基因表达的影响 405

14.2细胞核前体mRNA的剪接机制 406

分支中间体 406

分支点信号 408

剪接体 409

剪接体的组装及功能 420

定向、剪接位点的选择及选择性剪接 424

剪接的调控 435

14.3 RNA的自剪接 438

Ⅰ型内含子 438

Ⅱ型内含子 442

第15章RNA加工Ⅱ：加帽和多腺苷酸化 448

15.1加帽 448

帽的结构 448

帽的合成 450

帽的功能 452

15.2多腺苷酸化 454

poly （A） 454

poly （A）的功能 455

多腺苷酸化的基本机制 457

多腺苷酸化信号 458

前体mRNA的剪切和多腺苷酸化 461

poly （A）聚合酶 468

poly （A）的更新 468

15.3 mRNA加工事件的协同运作 470

Rpb 1的CTD与mRNA加工蛋白的结合 470

RNA加工蛋白与CTD结合的变化与CTD磷酸化相关 471

存在一个CTD密码？ 473

转录终止与mRNA 3端加工的偶联 476

终止的机制 477

多腺苷酸尾在mRNA转运中的作用 480

第16章 其他RNA加工事件及基因表达的转录后调控 486

16.1核糖体RNA的加工 486

真核生物rRNA的加工 486

细菌rRNA的加工 489

16.2转运RNA的加工 490

切开多顺反子前体物 490

成熟5’端的形成 490

成熟3’端的形成 491

16.3反式剪接 492

反式剪接机制 492

16.4 RNA编辑 494

编辑的机制 495

核苷酸去氨基化编辑 498

16.5基因表达的转录后调控：mRNA稳定性 499

酪蛋白mRNA的稳定性 499

转铁蛋白受体mRNA的稳定性 500

16.6基因表达的转录后调控：RNA干扰 505

RNAi的机制 505

siRNA的扩增 512

RNAi机制在异染色质形成和芳同论的中的作用 512

16.7 Piwi互作RNA与转座子调控 518

16.8基因表达的转录后调控：microRNA 520

miRNA引起的翻译沉默 520

miRNA引起的翻译激活 525

16.9翻译的抑制、mRNA降解及P-体 529

P-体（加工体） 529

P-体中的mRNA降解 529

P-体中的抑制解除 532

其他小RNA 536

第Ⅵ部分 翻译 543

第17章 翻译机制Ⅰ：起始 543

17.1细菌中翻译的起始 543

tRNA负载 543

核糖体的解离 544

30S起始复合物的形成 546

70S起始复合物的形成 552

细菌中的翻译起始总结 553

17.2真核生物翻译的起始 554

起始的扫描模型 554

真核生物的起始因子 558

17.3翻译起始的调控 566

细菌的翻译调控 566

真核生物的翻译调控 570

第18章 翻译机制Ⅱ：延伸与终止 583

18.1多肽链合成及mRNA翻译的方向 583

18.2遗传密码子 584

非重叠性密码子 584

密码中无间隔 585

三联密码 586

破译密码 587

密码子与反密码子间的异常碱基配对 588

（几乎）通用的密码 590

18.3延伸机制 591

延伸概述 591

核糖体的3-位点模型 593

延伸步骤2：肽键的形成 601

延伸步骤3：移位 603

G蛋白和翻译 606

EF-Tu和EF-G的结构 607

18.4终止 608

终止密码子 608

终止密码子的抑制 610

释放因子 611

异常终止的处理 612

18.5翻译后 617

新生蛋白质的折叠 617

核糖体从mRNA的释放 619

第19章 核糖体和转运RNA 627

19.1核糖体 627

70S核糖体的精细结构 627

核糖体的组成 631

30S亚基的精细结构 632

50S亚基的精细结构 637

核糖体结构与翻译的机制 641

多聚核糖体 647

19.2转运RNA 648

tRNA的发现 648

tRNA的结构 649

第Ⅶ部分 DNA复制、重组和转座 662

第20章 DNA复制、损伤与修复 662

20.1 DNA复制的一般特征 662

半保留复制 662

至少是半不连续复制 664

DNA合成的引发 667

双向复制 668

滚环复制 671

20.2 DNA复制的酶学 672

E.coli的三种DNA聚合酶 672

复制的忠实性 676

真核生物的多种DNA聚合酶 676

链的解离 677

单链DNA结合蛋白 678

拓扑异构酶 679

20.3 DNA损伤与修复 683

紫外线辐射引起的DNA损伤 684

γ射线及X射线引起的DNA损伤 684

直接消除DNA损伤 685

切除修复 686

真核生物的双链断裂修复 691

错配修复 694

人类细胞错配修复系统的失效 695

DNA损伤的非修复处理 695

第21章DNA复制Ⅱ：详细机制 706

21.1复制的起始 706

E.coli的DNA复制引发 706

真核生物DNA复制的引发 708

21.2延伸 712

复制的速度 712

Pol Ⅲ全酶与复制的持续性 713

21.3复制的终止 723

解连环：解开子代DNA 723

真核生物DNA复制的终止 724

第22章 同源重组 739

22.1同源重组的RecBCD途径 739

22.2 RecBCD途径的实验证据 741

RecA 741

RecBCD 745

RuvA和RuvB 746

RuvC 750

22.3减数分裂重组 751

减数分裂重组的机制：综述 751

双链DNA断裂 752

DSB处单链末端的生成 757

22.4基因转换 758

第23章 转座 762

23.1细菌转座子 762

细菌转座子的发现 762

插入序列：最简单的细菌转座子 763

更复杂的转座子 764

转座的机制 764

23.2真核生物的转座子 766

P元件 768

23.3免疫球蛋白基因的重排 769

重组信号 771

重组酶 772

V（D）J重组机制 773

23.4反转录转座子 774

反转录病毒 775

反转录转座子 778

第Ⅷ部分 基因组 788

第24章 基因组学Ⅰ：全基因组测序 788

24.1图位克隆：基因组学介绍 788

图位克隆的传统手段 788

鉴定与人类疾病相关的突变基因 791

24.2基因组测序技术 794

人类基因组计划 797

用于大规模基因组计划的载体 797

逐步克隆策略 798

鸟枪法测序 802

测序的标准 803

24.3基因组测序的研究和比较 803

人类基因组测序 803

个体基因组学 807

其他脊椎动物基因组 808

最小的基因组 811

生命条形码 813

第25章 基因组学Ⅱ：功能基因组学、蛋白质组学和生物信息学 818

25.1功能基因组学：基因组的基因表达 818

转录组学 819

基因组功能图表 828

单核苷酸多态性：药物基因组学 839

25.2蛋白质组学 841

蛋白质分离 842

蛋白质分析 842

定量蛋白质组学 843

蛋白质的相互作用 845

25.3生物信息学 849

从哺乳动物基因组中发现调控基序 849

学会使用数据库 851

分子生物学专业词汇表 857