細菌分子遺傳學

細菌分子遺傳學

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書名 ：細菌分子遺傳學 類別 ：自然科學 出版時間 ： 2016-08

《細菌分子遺傳學》，[美] 拉瑞·斯尼得，溫蒂·查姆普尼斯 編，楊勇 譯，出版社： 中國輕工業出版社。

內容簡介

《細菌分子遺傳學（第三版）》系統地闡述了細菌分子遺傳學方面的基礎理論以及研究的基礎方法，反映了細菌分子遺傳學領域的新進展，對涉及該領域的實驗方法進行了較為詳盡的介紹.強調了原核和真核生物之間的關係及發育，尤其在細菌染色體分離和細胞分裂方面；蛋白質分泌和結合的緊密關係；複製，重組和修復；修復機理和自發突變的DNA聚合酶普遍性及其在癌症中的角色；基因組學，微列陣和生物信息技術在分子遺傳學中的應用等。

目錄

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菌落易於純化

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

1.5.6DNA半保留複製

1.5.7mRNA

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?複製及分離

2.1DNA結構

2.1.1脫氧核糖核酸

2.1.2DNA鏈

2.1.35′端和3′端

2.1.4鹼基配對

2.1.5反平行結構

2.1.6大溝和小溝

2.2DNA複製機制

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半保留複製

2細菌分子遺傳學(第三版)

2.2.4雙鏈DNA的複製

2.3複製錯誤

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複製忠實性的作用

2.4細菌染色體複製與細胞分裂

2.4.1細菌染色體結構

2.4.2細菌染色體複製

2.4.3染色體複製起始

2.4.4染色體複製終止

2.4.5染色體分離

2.4.6複製叉的位置

2.4.7細胞分裂

2.4.8細胞分裂與染色體複製的協調

2.4.9複製起始時機

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複製及其結構

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

2.8DNA的分子生物學操作

2.8.1限制性內切酶

2.8.2分子雜交

2.8.3DNA複製所用酶的應用

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?翻譯和蛋白質摺疊

3.1概要

3.2RNA的結構和功能

3.2.1RNA的類型

3.2.2RNA的前體

3.2.3RNA的結構

3.2.4RNA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

3.3.4rRNA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

3.4.8RNA酶?mRNA加工和降解

3.5蛋白質摺疊

3.5.1DnaK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轉錄後調控

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細菌基因組註解

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

4.3.1Luria和Delbruck實驗

4.3.2Newcombe實驗

4.3.3Lederbergs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鹼基對改變

4.5.2移碼突變

4.5.3缺失突變

4.5.4倒位突變

4.5.5串聯重複突變

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操縱子串聯重複序列的分離

4.9.1串聯重複長度的測定

4.9.2自發重複的頻率

小結

思考題

習題

推薦讀物

5質粒

5.1什麼是質粒

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複製

5.2.2ori區域的功能

5.2.3質粒複製的控制機制

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廣宿主範圍的克隆載體

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

6.2.2oriT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

6.2.8Tra突變質粒的分離

6.2.9互補實驗確定tra基因數量

6.3藉助質粒進行的染色體轉移

6.3.1Hfr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

6.3.4prime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

8.1.1T7噬菌體：一種編碼RNA聚合酶的噬菌體

8.1.2T4噬菌體：轉錄激活子?抗終止?一種新的σ因子?複製偶聯轉錄

8.2噬菌體DNA的複製

8.2.1單鏈環狀DNA噬菌體

8.2.2T7噬菌體：形成串聯體線性DNA

8.2.3T4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

9.1λ噬菌體

9.1.1裂解周期的形成

9.1.2λDNA的複製

9.2溶原性

9.2.1cⅡ基因產物

9.2.2λ噬菌體整合

9.2.3溶原性的保持

9.2.4超感染的免疫

9.2.5λ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

9.4.1P2噬菌體

9.4.2P4噬菌體

9.4.3P1?N15噬菌體：質粒原噬菌體

9.4.4Mu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

9.6.1λ溶原性噬菌體的遺傳學

9.6.2CⅠ抑制子遺傳學

9.6.3λnut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

10.2.1Tn3轉座的遺傳學條件

10.2.2Tn3和Mu轉座的分子模型

10.2.3Tn10和Tn5轉座

10.3DDE轉座子轉座的詳細過程

10.4滾環複製轉座子

10.5Y和S轉座

10.6轉座子的一般特徵

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

10.8.4DNA反轉酶

10.9Y和S重組酶

10.9.1Y重組酶作用機理

10.9.2S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分子間鹼基互補配對

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

11.2.1Holliday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

11.3.1chi(χ)位點和RecBCD核酸酶

11.3.2RecFOR途徑

11.3.3聯會形成和RecA蛋白

11.3.4Ruv和RecG蛋白，Holliday叉的遷移和剪切

11.4噬菌體基因重組途徑

11.4.1T4?T7噬菌體的Rec蛋白

11.4.2rac原噬菌體的RecE途徑

11.4.3λ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

12.1DNA修復的證據

12.2特異性修復途徑

12.2.1鹼基的脫氨基

12.2.2活性氧導致的損傷

12.2.3烷化劑導致的損傷

12.2.4UV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

12.4DNA損傷耐受機制

12.4.1對受損複製叉的重組修復

12.4.2SOS誘導修復

12.4.3SOS突變誘導機制

12.4.4UmuD′2C複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

13.3.3tol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翻譯後調控：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翻譯後酶的修飾

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

14.1.1cAMP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

14.1.3cAMP在其他生物中的作用

14.1.4基於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

14.4.1Porin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

14.5.1Fur調節子

14.5.2RyhBRNA

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

14.7.2rRNA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

15.1.2Tat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：鏈黴菌芽孢的形成

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鑑定

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

15.4.4σ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

詞彙表