內容簡介
《分子生物學/全國普通高等院校生命科學類“十二五”規劃教材》以“重基礎、內容新”為指導思想,從分子生物學的概念、術語、理論及新發現齣發,係統介紹分子生物學的理論和技術基礎。緒論主要介紹分子生物學的發展簡史和分子生物學的主要研究內容;第2章到第9章為《分子生物學/全國普通高等院校生命科學類“十二五”規劃教材》的核心部分,介紹DNA與基因組、DNA復製、基因組的變異與DNA損傷修復、DNA重組與轉座、原核生物的轉錄及轉錄調控機製、真核生物的轉錄及轉錄調控機製、RNA轉錄後加工及調控和蛋白質翻譯與調控;第10章對近年來發展迅速的基因組學、轉錄組學、蛋白質組學以及生物信息學進行介紹;第11章對分子生物學技術基礎進行翔實的闡述。
《分子生物學/全國普通高等院校生命科學類“十二五”規劃教材》供生物科學、生物技術、生物工程、生物信息學等專業本科生使用,也可以作為農林、環保、園藝、醫學、藥學等相關專業的本科生、研究生的教材,此外也可作為各相關領域的教師和研究工作者的參考書。
內頁插圖
目錄
第1章 緒論
1.1 分子生物學及其研究對象與目的
1.2 分子生物學的主要研究內容
1.3 分子生物學的發展簡史
1.4 分子生物學的應用與展望
第2章 DNA與基因組
2.1 DNA的結構
2.2 DNA結構的多樣性
2.3 DNA結構的動態性
2.4 基因的概念
2.5 基因組
2.6 染色質的結構
第3章 DNA復製
3.1 DNA復製的特點
3.2 DNA復製的酶及蛋白質
3.3 DNA復製的起始
3.4 DNA復製的延伸及持續性復製
3.5 DNA復製的終止
第4章 基因組的變異與DNA損傷修復
4.1 基因組的變異與穩定性維持
4.2 DNA損傷
4.3 DNA修復機製
第5章 DNA重組與轉座
5.1 DNA重組
5.2 轉座子
第6章 原核生物的轉錄及轉錄調控機製
6.1 原核生物RNA聚閤酶
6.2 原核生物的啓動子
6.3 轉錄的起始
6.4 轉錄的延伸
6.5 轉錄的終止
6.6 操縱子
6.7 λ噬菌體基因錶達調控
6.8 σ亞基的轉換
6.9 逆轉錄
第7章 真核生物的轉錄及轉錄調控機製
7.1 真核生物RNA聚閤酶
7.2 真核生物的啓動子
7.3 增強子和沉默子
7.4 真核生物轉錄及轉錄調控的特點
7.5 轉錄因子
7.6 染色質結構對基因轉錄的影響
分子生物學
第8章 RNA轉錄後加工及調控
8.1 mRNA的轉錄後加工
8.2 核糖體RNA(rRNA)的加工
8.3 轉運RNA(tRNA)的加工
8.4 RNA乾擾
8.5 microRNA
第9章 蛋白質翻譯與調控
9.1 遺傳密碼的使用
9.2 核糖體
9.3 翻譯過程
9.4 蛋白質摺疊翻譯
9.5 蛋白質轉運
9.6 蛋白質翻譯後修飾
9.7 蛋白質降解
9.8 翻譯水平調控
第10章 基因組學與後基因組學
10.1 基因組學
10.2 轉錄組學
10.3 蛋白質組學
10.4 生物信息學
第11章 分子生物學技術基礎
11.1 載體
11.2 核酸酶
11.3 剋隆基因技術
11.4 DNA測序技術
11.5 聚閤酶鏈式反應
11.6 生物分子分離技術
11.7 核酸雜交
11.8 基因轉錄産物的定位和定量分析方法
11.9 核酸與蛋白質相互作用的檢測方法
11.10 基因的敲除與敲入
11.11 顯微成像
11.12 DNA芯片
前言/序言
作為全國普通高等院校生命科學類“十二五”規劃教材之一,《分子生物學》一書即將付梓。欣喜之餘,參與編寫此教材的各位編委也心懷忐忑地期待著此書與讀者見麵。在編寫本書過程中,我們充分比較和分析瞭已有的國內外相關教材,藉鑒瞭各版本教材的成功之處,這為本教材的順利完成提供瞭極大的幫助。在此,我們嚮所藉鑒著作的作者錶示衷心的感謝,也希望本教材能與當今已有的《分子生物學》教材互補,以適應人纔培養的需求。
分子生物學是生命科學的前沿領域和生長點,它的理論和技術已經融入生命科學的各個方麵和各個層次,它的發展為人類揭示生命現象的本質和解決生命科學問題提供瞭重要的理論基礎和技術支持。為此,本教材特彆注意教材內容的更新、對已掌握知識運用能力的培養、拓展個人知識的能力培養以及基本技術理論與操作能力的培養等。
近年來,分子生物學迅速發展,作為培養創新型人纔的《分子生物學》教材,其內容必須與時俱進,及時適應這種新的形勢。因此,在認真總結多年教學實踐經驗的基礎上,考慮到作為本科生專業基礎課教材所要求的基礎性和係統性的同時,針對創新能力和創新意識培養的需求,本教材還重點介紹瞭對分子生物學發展具有開創性意義的經典研究。而且,對本教材的結構體係和教學內容做瞭深入的研討,強調瞭其內容的先進性和知識結構的閤理性與邏輯體係,及時增加瞭已經成為分子生物學重要組成部分的內容,例如關於非編碼RNA、高通量分子生物學研究技術、生物信息技術在分子生物學領域的應用等,力求更好地滿足教學發展的需求。
參加本教材編寫的既有具有豐富的分子生物學教學和科研經驗的一綫教師,也有活躍在本學科前沿領域的青年學者。編寫任務分工如下:第1章由李鈺編寫;第2章和第6章由趙利峰編寫;第3章由馬正海和丁軍濤編寫;第4章由李宏編寫;第5章由李宏和李紅心編寫;第7章由侯典雲和張飛編寫;第8章由劉川鵬編寫;第9章由王秀利和範永山編寫;第10章由李鈺和李紅心編寫;第11章由丁軍濤和李聰聰編寫。要特彆提齣感謝的是,在編寫過程中,劉川鵬教授在完成自身編寫任務的同時,還對相關章節進行瞭審閱,並提齣瞭中肯的意見;在稿件匯總和校對中,張春斌副教授對本書進行瞭全麵的校閱;還要感謝陳玥博士、史明老師和姚媛菲在某些章節寫作中做瞭較多的工作;尤其要感謝史明老師在教材組稿過程中與各位編委的及時聯係。正是上述各位同仁的辛勤勞動,保證瞭本教材能在較短的時間內得以順利完成。此外,本教材的撰寫還得到編委所在單位的關心和支持,也得到華中科技大學齣版社的大力協助,在此我們錶示誠摯的敬意。
盡管在書稿編寫和匯總時始終力求保證各章節之間的行文風格、篇幅比例和內容銜接等方麵的一緻性,但由於齣版的時間需求、各位編委的教學與科研工作壓力以及不同內容的進展限製,還存在著不十分理想之處;而且由於分子生物學的進展日新月異,加之編者的知識更新速度和寫作水平有限,本書一定會存在一些不足之處,我們真誠地歡迎各位專傢和讀者批評和指正。
好的,以下是針對您提供的書名《分子生物學/全國普通高等院校生命科學類“十二五”規劃教材》之外,一份詳盡的、不包含其內容的圖書簡介。 --- 圖書簡介:《經典植物生理學:環境響應與作物改良前沿》 第一部分:植株的物質基礎與能量轉換 本書係統地梳理瞭植物生命活動所依賴的物質基礎與核心能量代謝途徑,重點關注環境因素如何調控這些基礎過程。 第一章:植物的水分平衡與環境脅迫響應 本章深入探討瞭植物體內水分的運輸機製,從根係的吸收、木質部的傳導到葉片的蒸騰作用,構建瞭植物水力學的三維模型。我們詳細分析瞭水勢(Water Potential)在不同組織間的梯度分布,並引入瞭現代感應技術對水分子運動的實時監測方法。 隨後,章節聚焦於植物如何應對乾旱、鹽漬和水分飽和等非生物脅迫。內容涵蓋瞭滲透調節物質(如脯氨酸、甜菜堿)的閤成與積纍、保衛細胞的開閉調控,以及下丘腦-垂體-腎上腺軸(HPA Axis)在植物對應物中的信號傳遞路徑(如脫落酸ABA信號通路的多層級激活)。特彆闢齣專節討論瞭植物根際微生物組在改善作物水分利用效率(WUE)方麵的潛在作用,這是當前農業生態學研究的熱點。 第二章:光閤作用的精細調控與效率優化 不同於基礎生物學教材中對光閤作用反應的平麵描述,本章側重於光能捕獲和碳固定效率在動態環境條件下的實時優化。我們詳細解析瞭光係統I(PSI)和光係統II(PSII)復閤體的動態分離與重組機製(State Transitions),以及光抑製和光氧化損傷的修復機製,特彆是D1蛋白的快速周轉。 在碳固定方麵,本書重點剖析瞭C4和CAM等高效碳濃縮機製的進化適應性。更進一步,我們探討瞭閤成生物學工具在“設計”新型光閤作用通路中的應用前景,例如引入非經典羧化酶以提高RuBisCO的氧閤作用抑製效率。對葉綠體基因組與核基因組之間復雜的蛋白質互補和錶達調控網絡進行瞭詳盡的描繪。 第三章:礦質營養的吸收、轉運與環境反饋 本章超越瞭對氮、磷、鉀等宏量元素的基本介紹,強調瞭植物如何通過精密的膜電位變化和特異性轉運蛋白來選擇性吸收營養元素。內容細緻地闡述瞭鐵元素在植物體內(特彆是對高pH逆境下)的溶解、螯閤與細胞內的重新分配機製(如鐵載體分泌與內吞)。 著重分析瞭植物如何感知土壤中養分(如硝酸鹽、磷酸鹽)的缺乏,並通過激素信號(如:SCFA信號)介導的遠距離通訊,調整根係形態建成,以最大化探索效率。此外,本部分還涵蓋瞭對重金屬(如鎘、砷)的植物解毒機製,包括植物體內螯閤肽的閤成、液泡隔離策略,以及潛在的植物修復(Phytoremediation)應用。 --- 第二部分:生長發育的激素調控與環境信號集成 本部分聚焦於植物生命周期中的關鍵事件——生長、開花和衰老,以及這些過程如何被內源激素和外源環境信號精確耦閤。 第四章:植物激素的跨物種信號傳遞與網絡整閤 本書對五大經典激素(生長素、赤黴素、細胞分裂素、脫落酸、乙烯)的信號轉導機製進行瞭深入的分子機製解析,並加入瞭對茉莉酸、水楊酸、油菜素類固醇(BRs)等次生激素在特定發育階段和防禦反應中的樞紐作用的探討。 核心內容在於激素信號的“串擾”(Crosstalk)。例如,生長素如何通過調控Aux/IAA蛋白的穩定性和轉錄因子ARF的活性,來影響側根的發生,以及如何與赤黴素信號通路協同控製莖的伸長。特彆引入瞭激素對錶觀遺傳修飾(如DNA甲基化和組蛋白修飾)的動態調控,揭示瞭環境記憶如何在細胞核內被編碼。 第五章:開花誘導與時間生物學:對光周期和春化作用的精確響應 本章詳細闡述瞭植物如何通過光敏色素(Phytochromes)和隱花色素(Cryptochromes)感知光信號,並將其轉化為內源的開花誘導信號。重點解析瞭模式植物中開花時間基因(FT, Flowering Locus T)的上下遊調控網絡。 除瞭光周期,本章還深入探討瞭春化作用(Vernalization)——低溫誘導開花的分子機製。這部分內容詳細描述瞭FLC基因(Flowering Locus C)如何通過穩定的錶觀遺傳沉默狀態(如H3K27me3積纍)來“記錄”低溫曆史,並在適宜溫度下解除沉默,啓動開花程序。 第六章:衰老、凋亡與資源迴收的高效代謝重編程 植物衰老是一個主動、程序化的生命過程。本章分析瞭衰老信號的啓動機製,特彆是乙烯和脫落酸在誘導葉片衰老中的協同作用。重點討論瞭細胞內宏觀分子的降解和營養物質(如氮、硫)的定嚮重吸收和轉運過程,確保資源能被重新分配到生殖器官或休眠芽中。 深入探討瞭植物的程序性細胞死亡(PCD)在防禦反應(如超敏反應)和正常發育(如胚乳的清除)中的作用,涉及細胞內蛋白酶體的激活和綫粒體介導的信號釋放。 --- 第三部分:環境適應性與育種策略的集成 本部分將前述的基礎生理學知識與現代農業需求相結閤,探討植物對復雜環境的適應機製和應對氣候變化的策略。 第七章:植物對非生物脅迫的分子預警與跨代遺傳 本章超越瞭單一脅迫的反應,關注植物麵對多重、交替脅迫(如先乾旱後鹽害)時的整閤防禦策略。引入瞭“脅迫記憶”的概念,解析瞭DNA甲基化和組蛋白修飾如何在親代植株經曆脅迫後,以錶觀遺傳標記的形式傳遞給下一代,從而提高子代的抗逆性,而無需DNA序列的改變。 詳細介紹瞭組蛋白去乙酰化酶(HDACs)和DNA甲基轉移酶(DNMTs)在環境信號介導的基因激活/沉默中的關鍵調控節點。 第八章:次生代謝産物與植物的化學防禦 植物為瞭應對食草動物和病原體的攻擊,進化齣龐大復雜的次生代謝産物庫。本章係統分類瞭萜類、生物堿和酚酸類化閤物的生物閤成路徑。重點關注茉莉酸(JA)信號通路在誘導防禦相關基因(如蛋白酶抑製劑)錶達中的核心地位,以及它與水楊酸(SA)通路之間的拮抗關係。 本書特彆討論瞭如何通過代謝工程技術,靶嚮關鍵閤成酶基因,以期提高經濟作物中高價值次生代謝産物(如藥物前體或抗氧化劑)的産量和生物利用度。 第九章:基因組學與閤成生物學指導下的作物改良 本章是全書的總結與展望,探討瞭現代高通量技術如何指導傳統育種嚮精準育種飛躍。內容涵蓋基因組選擇(Genomic Selection, GS)在復雜性狀(如抗逆性、産量潛力)預測中的應用,以及CRISPR/Cas9係統在植物基因組“定點編輯”中的最新突破,尤其是在不引入外源DNA的情況下實現基因功能替代和精確調控。 最後,本章展望瞭係統生物學方法在整閤基因組學、轉錄組學、蛋白質組學和代謝組學數據,以期全麵理解和設計復雜農藝性狀的全貌。 --- 目標讀者對象: 本書麵嚮生命科學、農學、園藝學及生物技術等相關專業的高年級本科生、研究生,以及緻力於植物生理學、作物科學和分子育種研究的科研人員。它旨在提供一個從分子機製到環境響應的深度、前沿的綜閤視角。 本書特色: 緊密結閤最新的實驗技術進展(如單細胞多組學、ChIP-seq),強調信號網絡的動態整閤與錶觀遺傳調控在植物生命活動中的中心作用,並著重於生理學知識嚮實際作物改良的轉化路徑。