1緒論1.1 生物界1.1.1 真細菌1.1.2 古菌1.1.3 真核生物1.1.4 原核生物和真核生物1.2 遺傳學1.3 細菌遺傳學1.3.1 細菌是單倍體生物1.3.2 傳代時間短1.3.3 無性繁殖1.3.4 可在瓊脂平板上形成菌落1.3.5 菌落易于純化1.3.6 可進行梯度稀釋1.3.7 篩選1.3.8 細菌菌株具有可貯存性1.3.9 基因交換1.4 噬菌體遺傳學1.4.1 噬菌體是單倍體1.4.2 噬菌體篩選1.4.3 噬菌體雜交1.5 細菌分子遺傳學發展簡史1.5.1 細菌中的遺傳1.5.2 轉化1.5.3 接合1.5.4 轉導1.5.5 基因內重組1.5.6 dna半保留復制1.5.7 mrna 1.5.8 遺傳密碼1.5.9 操縱子模型1.5.10 分子生物學中的工具酶1.6 內容簡介推薦讀物2細菌染色體:dna結構?復制及分離2.1 dna結構2.1.1 脫氧核糖核酸2.1.2 dna鏈2.1.3 5′端和3′端2.1.4 堿基配對2.1.5 反平行結構2.1.6 大溝和小溝2.2 dna復制機制2.2.1 脫氧核糖核酸前體合成2.2.2 脫氧核糖核酸聚合反應2.2.3 半保留復制 2 細菌分子遺傳學(第三版)2.2.4 雙鏈dna的復制2.3 復制錯誤2.3.1 編輯2.3.2 甲基化錯配修復2.3.3 編輯和錯配修復在保持復制忠實性的作用2.4 細菌染色體復制與細胞分裂2.4.1 細菌染色體結構2.4.2 細菌染色體復制2.4.3 染色體復制起始2.4.4 染色體復制終止2.4.5 染色體分離2.4.6 復制叉的位置2.4.7 細胞分裂2.4.8 細胞分裂與染色體復制的協調2.4.9 復制起始時機2.5 細菌擬核2.5.1 擬核中的超螺旋2.5.2 拓撲異構酶2.6 細菌基因組2.7 抗生素影響dna復制及其結構2.7.1 阻斷前體合成的抗生素2.7.2 阻斷脫氧核糖核酸聚合的抗生素2.7.3 影響dna結構的抗生素2.7.4 影響促旋酶的抗生素2.8 dna的分子生物學操作2.8.1 限制性內切酶2.8.2 分子雜交2.8.3 dna復制所用酶的應用2.8.4 細菌基因組的隨機鳥槍法測序2.8.5 特殊位點突變2.8.6 聚合酶鏈反應小結思考題習題推薦讀物3細菌的基因表達:轉錄?翻譯和蛋白質折疊3.1 概要3.2 rna的結構和功能3.2.1 rna的類型3.2.2 rna的前體3.2.3 rna的結構3.2.4 rna加工和修飾3.3 轉錄3.3.1 細菌rna聚合酶的結構3.3.2 轉錄概述3.3.3 轉錄的細節3.3.4 rrna和trna 3.4 蛋白質3.4.1 蛋白質結構3.4.2 翻譯3.4.3 蛋白質合成細節3.4.4 遺傳密碼3.4.5 翻譯起始3.4.6 翻譯終止3.4.7 多順反子mrna 3.4.8 rna酶?mrna加工和降解3.5 蛋白質折疊3.5.1 dnak蛋白和其他hsp70分子伴侶3.5.2 引發因子和其他分子伴侶3.5.3 伴侶蛋白3.6 膜蛋白和蛋白質輸出3.6.1 轉移酶系統3.6.2 信號序列3.6.3 靶向因子3.6.4 蛋白質分泌3.6.5 二硫鍵3.7 基因表達調控3.7.1 轉錄調控3.7.2 轉錄后調控3.8 內含子和內含肽3.9 有用的概念3.9.1 開放式閱讀框3.9.2 轉錄和翻譯融合3.9.3 細菌基因組注解3.10 阻斷轉錄和翻譯的抗生素3.10.1 轉錄的抗生素抑制因子3.10.2 翻譯的抗生素抑制因子小結思考題習題推薦讀物4細菌遺傳分析:正向和反向4.1 定義4.1.1 遺傳學中的術語4.1.2 遺傳學命名4.2 細菌遺傳學中有用的表型4.2.1 營養缺陷型突變體4.2.2 條件致死突變體4.2.3 抗性突變體4.3 細菌的遺傳性4.3.1 luria和delbruck實驗4.3.2 newcombe實驗4.3.3 lederbergs實驗4.4 突變率4.4.1 確定細胞代數4.4.2 確定一次培養中突變出現的數量4.4.3 表型延遲4.4.4 數量遺傳學的實際含義4.5 突變類型4.5.1 堿基對改變4.5.2 移碼突變4.5.3 缺失突變4.5.4 倒位突變4.5.5 串聯重復突變4.5.6 插入突變4.6 回復突變與突變抑制4.6.1 基因內抑制子4.6.2 基因間抑制子4.6.3 無義抑制子4.7 細菌的遺傳分析4.7.1 突變體分離4.7.2 獨立突變體分離4.7.3 突變體篩選4.7.4 通過重組進行遺傳作圖4.7.5 互補實驗4.7.6 遺傳雜交4.7.7 用hfr雜交進行遺傳作圖4.7.8 通過轉導和轉化對細菌標記作圖4.7.9 轉化和轉導的其他應用:菌株構建4.8 基因置換和反向遺傳學4.9 鼠傷寒沙門菌中his操縱子串聯重復序列的分離4.9.1 串聯重復長度的測定4.9.2 自發重復的頻率小結思考題習題推薦讀物5質粒5.1 什么是質粒5.1.1 質粒的命名5.1.2 質粒編碼的功能5.1.3 質粒的結構5.2 質粒的性質5.2.1 復制5.2.2 ori區域的功能5.2.3 質粒復制的控制機制5.2.4 防止質粒丟失的機理5.2.5 質粒的par系統5.3 構建克隆載體質粒5.3.1 尋找質粒的ori區5.3.2 質粒克隆載體舉例5.3.3 廣宿主范圍的克隆載體5.3.4 利用質粒載體進行基因替換和功能基因組研究小結思考題習題推薦讀物6接合6.1 概述6.2 革蘭陰性菌中接合過程的dna轉移機制6.2.1 轉移(tra)基因6.2.2 orit序列6.2.3 雄性專一性噬菌體6.2.4 轉移效率6.2.5 質粒的種間轉移6.2.6 可移動性質粒6.2.7 革蘭陰性菌中tra系統的遺傳分析6.2.8 tra突變質粒的分離6.2.9 互補實驗確定tra基因數量6.3 借助質粒進行的染色體轉移6.3.1 hfr菌株的形成6.3.2 通過整合質粒進行染色體dna轉移6.3.3 染色體轉移6.3.4 prime因子6.4 革蘭陽性菌的轉移系統6.5 其他類型的可轉移因子小結思考題習題推薦讀物7轉化7.1 天然轉化7.1.1 轉化的發現7.1.2 感受態細胞7.1.3 枯草芽孢桿菌中感受態的調控7.1.4 天然轉化模式的實驗證據7.1.5 天然感受態細菌的質粒轉化和噬菌體轉染7.1.6 天然轉化的作用7.2 天然轉化對正向和反向遺傳學的重要性7.3 人工誘導感受態7.3.1 鈣離子誘導7.3.2 電穿孔小結思考題習題推薦讀物8烈性噬菌體:發育?遺傳和普遍性轉導8.1 噬菌體的裂解周期8.1.1 t7噬菌體:一種編碼rna聚合酶的噬菌體8.1.2 t4噬菌體:轉錄激活子?抗終止?一種新的σ因子?復制偶聯轉錄8.2 噬菌體dna的復制8.2.1 單鏈環狀dna噬菌體8.2.2 t7噬菌體:形成串聯體線性dna8.2.3 t4噬菌體:另一個形成串聯體的線性dna 8.3 噬菌體裂解性8.4 噬菌體遺傳分析8.4.1 細胞感染8.4.2 噬菌體雜交8.4.3 噬菌體重組和互補實驗8.4.4 用t4噬菌體γⅱ基因進行的遺傳學實驗8.4.5 噬菌體遺傳連鎖圖譜的構建8.5 普遍性轉導8.5.1 轉導性噬菌體的組成8.5.2 穿梭噬粒8.5.3 轉導在細菌進化中的作用小結思考題習題推薦讀物9溶原性:λ噬菌體及其在細菌致病中的溶原性轉變9.1 λ噬菌體9.1.1 裂解周期的形成9.1.2 λdna的復制9.2 溶原性9.2.1 cⅱ基因產物9.2.2 λ噬菌體整合9.2.3 溶原性的保持9.2.4 超感染的免疫9.2.5 λ誘導9.2.6 裂解和溶原周期的競爭9.3 特殊轉導9.4 其他的溶原性噬菌體9.4.1 p2噬菌體9.4.2 p4噬菌體9.4.3 p1?n15噬菌體:質粒原噬菌體9.4.4 mu噬菌體9.4.5 溶原性噬菌體作為克隆載體9.5 溶原性轉變和細菌的致病性9.5.1 大腸桿菌和痢疾:志賀毒素9.5.2 白喉9.5.3 霍亂9.5.4 肉毒桿菌中毒和破傷風9.5.5 提要9.6 用λ噬菌體進行的遺傳學實驗9.6.1 λ溶原性噬菌體的遺傳學9.6.2 cⅰ抑制子遺傳學9.6.3 λnut突變體的分離9.6.4 宿主nus突變體的分離小結思考題習題推薦讀物10轉座?位點特異性重組和重組酶家族 10.1 轉座10.1.1 轉座概述10.1.2 細菌轉座子結構10.1.3 細菌轉座子類型10.1.4 轉座分析10.2 轉座機制10.2.1 tn3轉座的遺傳學條件10.2.2 tn3和mu轉座的分子模型10.2.3 tn10和tn5轉座10.3 dde轉座子轉座的詳細過程10.4 滾環復制轉座子10.5 y和s轉座10.6 轉座子的一般特征10.6.1 靶位點特異性10.6.2 對插入位點鄰近基因的影響10.6.3 轉座調節10.6.4 靶點免疫性10.7 轉座子突變10.7.1 質粒的轉座子突變 6 細菌分子遺傳學(第三版)10.7.2 細菌染色體轉座子突變10.7.3 所有細菌中的轉座子突變10.7.4 用轉座子突變進行隨機基因融合10.7.5 體內克隆10.8 位點特異性重組10.8.1 對介入dna進行發育調控切除10.8.2 整合酶10.8.3 解離酶10.8.4 dna反轉酶10.9 y和s重組酶10.9.1 y重組酶作用機理10.9.2 s重組酶作用機理10.10 轉座和位點特異性重組在細菌適應性中的重要性小結思考題習題推薦讀物11同源重組的分子機理11.1 同源重組概述11.1.1 條件1:在雜交區域具相同或非常相似的序列11.1.2 條件2:雙鏈dna分子間堿基互補配對11.1.3 條件3:重組酶切割和再連接11.1.4 條件4:四條鏈參與雜合雙鏈的形成11.2 重組的分子模型11.2.1 holliday雙鏈侵入模型11.2.2 單鏈侵入模型11.2.3 雙鏈斷裂修復模型11.3 大腸桿菌中基因重組的分子基礎11.3.1 chi(χ)位點和recbcd核酸酶11.3.2 recfor途徑11.3.3 聯會形成和reca蛋白11.3.4 ruv和recg蛋白,holliday叉的遷移和剪切11.4 噬菌體基因重組途徑11.4.1 t4?t7噬菌體的rec蛋白11.4.2 rac原噬菌體的rece途徑11.4.3 λ噬菌體red系統11.5 細菌中基因重組的遺傳分析11.5.1 分離大腸桿菌rec-突變子11.5.2 其他重組基因突變體的分離11.5.3 重組中基因轉換和異源雙鏈體形成的其他證明小結思考題習題推薦讀物12dna修復和突變12.1 dna修復的證據12.2 特異性修復途徑12.2.1 堿基的脫氨基12.2.2 活性氧導致的損傷12.2.3 烷化劑導致的損傷12.2.4 uv輻射導致的損傷12.3 通用修復機制12.3.1 甲基化錯配修復系統12.3.2 核苷酸切除修復12.4 dna損傷耐受機制12.4.1 對受損復制叉的重組修復12.4.2 sos誘導修復12.4.3 sos突變誘導機制12.4.4 umud′2c復合體跨損傷合成機制12.5 大腸桿菌中修復途徑小結12.6 噬菌體修復途徑小結 思考題習題推薦讀物13基因表達調控:操縱子13.1 細菌的轉錄調控13.2 負轉錄調控13.2.1 大腸桿菌lac操縱子13.2.2 大腸桿菌laci基因精細結構分析13.2.3 大腸桿菌gal操縱子13.2.4 生物合成操縱子的負調控:原阻遏物和輔阻遏物13.3 正調控13.3.1 大腸桿菌l-ara操縱子13.3.2 大腸桿菌麥芽糖操縱子13.3.3 tol操縱子13.4 轉錄衰減調控13.4.1 大腸桿菌trp操縱子的衰減調控13.4.2 枯草芽孢桿菌trp操縱子的衰減調控13.4.3 大腸桿菌bgl操縱子的調控13.4.4 通過改變mrna二級結構的調控13.4.5 核糖開關調控13.5 翻譯后調控:反饋抑制13.5.1 色氨酸操縱子反饋抑制13.5.2 異亮氨酸-纈氨酸操縱子13.5.3 翻譯后酶的修飾13.6 已測序基因組中操縱子分析13.6.1 操縱子等位基因13.6.2 調控等位基因和元件小結思考題習題推薦讀物14全局調控:調節子和激活子14.1 分解代謝物敏感型操縱子14.1.1 camp和camp結合蛋白14.1.2 大腸桿菌分解代謝物調控的遺傳學分析14.1.3 camp在其他生物中的作用14.1.4 基于腺苷酸環化酶的細菌雙雜交系統14.2 氮素同化調控14.2.1 氮素同化途徑14.2.2 分解代謝阻遏物?ntr系統和氨基酸降解操縱子調控三者間的協同14.2.3 腸道細菌氮素調控的遺傳學分析14.3 細菌脅迫的反應14.3.1 熱激調控14.3.2 革蘭陰性菌中通用的脅迫反應14.3.3 革蘭陽性菌中通用的脅迫反應14.4 細胞質外(細胞膜上)的脅迫反應14.4.1 porin合成調控14.4.2 通過cpxa-cpxr調控外膜脅迫反應:雙組分傳感激酶反應———調節子系統14.4.3 細胞膜外的功能:大腸桿菌σe 14.5 大腸桿菌中鐵元素調控14.5.1 fur調節子14.5.2 ryhbrna 14.5.3 順烏頭酸酶翻譯抑制子14.6 病原細菌毒性基因調控14.6.1 白喉14.6.2 霍亂和群體感應14.6.3 百日咳14.7 核糖體和trna合成調控14.7.1 核糖體蛋白14.7.2 rrna和trna合成調控 8 細菌分子遺傳學(第三版)14.8 調控網絡的微陣列和蛋白質組分析14.8.1 轉錄組分析14.8.2 蛋白質組學分析14.8.3 從基因到調節子到網絡到遺傳分析小結思考題習題推薦讀物 15細菌細胞的分區和出芽 15.1 大腸桿菌中蛋白質轉運分析15.1.1 利用mal基因研究蛋白質轉運:信號序列?sec和srp 15.1.2 tat分泌途徑15.2 革蘭陰性菌內膜蛋白跨膜域的遺傳分析15.3 蛋白分泌15.3.1 革蘭陰性菌中蛋白分泌系統15.3.2 革蘭陽性菌中蛋白分泌15.3.3 分選酶15.3.4 分選酶依賴型途徑的例子:鏈霉菌芽孢的形成15.4 枯草芽孢桿菌芽孢形成的遺傳學分析15.4.1 調控芽孢形成基因的鑒定15.4.2 芽孢形成的起始調控15.4.3 芽孢形成基因的分區域調控15.4.4 σ因子在芽孢形成調控中的作用分析15.4.5 發育期中間狀態的調控15.4.6 芽孢形成基因的發現:突變子捕獲?抑制子分析和功能基因組學小結思考題習題推薦讀物詞匯表