细菌分子遗传学-(第三版)

1绪论1.1 生物界1.1.1 真细菌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 遗传学1.3 细菌遗传学1.3.1 细菌是单倍体生物1.3.2 传代时间短1.3.3 无性繁殖1.3.4 可在琼脂平板上形成菌落1.3.5 菌落易于纯化1.3.6 可进行梯度稀释1.3.7 筛选1.3.8 细菌菌株具有可贮存性1.3.9 基因交换1.4 噬菌体遗传学1.4.1 噬菌体是单倍体1.4.2 噬菌体筛选1.4.3 噬菌体杂交1.5 细菌分子遗传学发展简史1.5.1 细菌中的遗传1.5.2 转化1.5.3 接合1.5.4 转导1.5.5 基因内重组1.5.6 dna半保留复制1.5.7 mrna 1.5.8 遗传密码1.5.9 操纵子模型1.5.10 分子生物学中的工具酶1.6 内容简介推荐读物2细菌染色体:dna结构?复制及分离2.1 dna结构2.1.1 脱氧核糖核酸2.1.2 dna链2.1.3 5′端和3′端2.1.4 碱基配对2.1.5 反平行结构2.1.6 大沟和小沟2.2 dna复制机制2.2.1 脱氧核糖核酸前体合成2.2.2 脱氧核糖核酸聚合反应2.2.3 半保留复制 2 细菌分子遗传学(第三版)2.2.4 双链dna的复制2.3 复制错误2.3.1 编辑2.3.2 甲基化错配修复2.3.3 编辑和错配修复在保持复制忠实性的作用2.4 细菌染色体复制与细胞分裂2.4.1 细菌染色体结构2.4.2 细菌染色体复制2.4.3 染色体复制起始2.4.4 染色体复制终止2.4.5 染色体分离2.4.6 复制叉的位置2.4.7 细胞分裂2.4.8 细胞分裂与染色体复制的协调2.4.9 复制起始时机2.5 细菌拟核2.5.1 拟核中的超螺旋2.5.2 拓扑异构酶2.6 细菌基因组2.7 抗生素影响dna复制及其结构2.7.1 阻断前体合成的抗生素2.7.2 阻断脱氧核糖核酸聚合的抗生素2.7.3 影响dna结构的抗生素2.7.4 影响促旋酶的抗生素2.8 dna的分子生物学操作2.8.1 限制性内切酶2.8.2 分子杂交2.8.3 dna复制所用酶的应用2.8.4 细菌基因组的随机鸟枪法测序2.8.5 特殊位点突变2.8.6 聚合酶链反应小结思考题习题推荐读物3细菌的基因表达:转录?翻译和蛋白质折叠3.1 概要3.2 rna的结构和功能3.2.1 rna的类型3.2.2 rna的前体3.2.3 rna的结构3.2.4 rna加工和修饰3.3 转录3.3.1 细菌rna聚合酶的结构3.3.2 转录概述3.3.3 转录的细节3.3.4 rrna和trna 3.4 蛋白质3.4.1 蛋白质结构3.4.2 翻译3.4.3 蛋白质合成细节3.4.4 遗传密码3.4.5 翻译起始3.4.6 翻译终止3.4.7 多顺反子mrna 3.4.8 rna酶?mrna加工和降解3.5 蛋白质折叠3.5.1 dnak蛋白和其他hsp70分子伴侣3.5.2 引发因子和其他分子伴侣3.5.3 伴侣蛋白3.6 膜蛋白和蛋白质输出3.6.1 转移酶系统3.6.2 信号序列3.6.3 靶向因子3.6.4 蛋白质分泌3.6.5 二硫键3.7 基因表达调控3.7.1 转录调控3.7.2 转录后调控3.8 内含子和内含肽3.9 有用的概念3.9.1 开放式阅读框3.9.2 转录和翻译融合3.9.3 细菌基因组注解3.10 阻断转录和翻译的抗生素3.10.1 转录的抗生素抑制因子3.10.2 翻译的抗生素抑制因子小结思考题习题推荐读物4细菌遗传分析:正向和反向4.1 定义4.1.1 遗传学中的术语4.1.2 遗传学命名4.2 细菌遗传学中有用的表型4.2.1 营养缺陷型突变体4.2.2 条件致死突变体4.2.3 抗性突变体4.3 细菌的遗传性4.3.1 luria和delbruck实验4.3.2 newcombe实验4.3.3 lederbergs实验4.4 突变率4.4.1 确定细胞代数4.4.2 确定一次培养中突变出现的数量4.4.3 表型延迟4.4.4 数量遗传学的实际含义4.5 突变类型4.5.1 碱基对改变4.5.2 移码突变4.5.3 缺失突变4.5.4 倒位突变4.5.5 串联重复突变4.5.6 插入突变4.6 回复突变与突变抑制4.6.1 基因内抑制子4.6.2 基因间抑制子4.6.3 无义抑制子4.7 细菌的遗传分析4.7.1 突变体分离4.7.2 独立突变体分离4.7.3 突变体筛选4.7.4 通过重组进行遗传作图4.7.5 互补实验4.7.6 遗传杂交4.7.7 用hfr杂交进行遗传作图4.7.8 通过转导和转化对细菌标记作图4.7.9 转化和转导的其他应用:菌株构建4.8 基因置换和反向遗传学4.9 鼠伤寒沙门菌中his操纵子串联重复序列的分离4.9.1 串联重复长度的测定4.9.2 自发重复的频率小结思考题习题推荐读物5质粒5.1 什么是质粒5.1.1 质粒的命名5.1.2 质粒编码的功能5.1.3 质粒的结构5.2 质粒的性质5.2.1 复制5.2.2 ori区域的功能5.2.3 质粒复制的控制机制5.2.4 防止质粒丢失的机理5.2.5 质粒的par系统5.3 构建克隆载体质粒5.3.1 寻找质粒的ori区5.3.2 质粒克隆载体举例5.3.3 广宿主范围的克隆载体5.3.4 利用质粒载体进行基因替换和功能基因组研究小结思考题习题推荐读物6接合6.1 概述6.2 革兰阴性菌中接合过程的dna转移机制6.2.1 转移(tra)基因6.2.2 orit序列6.2.3 雄性专一性噬菌体6.2.4 转移效率6.2.5 质粒的种间转移6.2.6 可移动性质粒6.2.7 革兰阴性菌中tra系统的遗传分析6.2.8 tra突变质粒的分离6.2.9 互补实验确定tra基因数量6.3 借助质粒进行的染色体转移6.3.1 hfr菌株的形成6.3.2 通过整合质粒进行染色体dna转移6.3.3 染色体转移6.3.4 prime因子6.4 革兰阳性菌的转移系统6.5 其他类型的可转移因子小结思考题习题推荐读物7转化7.1 天然转化7.1.1 转化的发现7.1.2 感受态细胞7.1.3 枯草芽孢杆菌中感受态的调控7.1.4 天然转化模式的实验证据7.1.5 天然感受态细菌的质粒转化和噬菌体转染7.1.6 天然转化的作用7.2 天然转化对正向和反向遗传学的重要性7.3 人工诱导感受态7.3.1 钙离子诱导7.3.2 电穿孔小结思考题习题推荐读物8烈性噬菌体:发育?遗传和普遍性转导8.1 噬菌体的裂解周期8.1.1 t7噬菌体:一种编码rna聚合酶的噬菌体8.1.2 t4噬菌体:转录激活子?抗终止?一种新的σ因子?复制偶联转录8.2 噬菌体dna的复制8.2.1 单链环状dna噬菌体8.2.2 t7噬菌体:形成串联体线性dna8.2.3 t4噬菌体:另一个形成串联体的线性dna 8.3 噬菌体裂解性8.4 噬菌体遗传分析8.4.1 细胞感染8.4.2 噬菌体杂交8.4.3 噬菌体重组和互补实验8.4.4 用t4噬菌体γⅱ基因进行的遗传学实验8.4.5 噬菌体遗传连锁图谱的构建8.5 普遍性转导8.5.1 转导性噬菌体的组成8.5.2 穿梭噬粒8.5.3 转导在细菌进化中的作用小结思考题习题推荐读物9溶原性:λ噬菌体及其在细菌致病中的溶原性转变9.1 λ噬菌体9.1.1 裂解周期的形成9.1.2 λdna的复制9.2 溶原性9.2.1 cⅱ基因产物9.2.2 λ噬菌体整合9.2.3 溶原性的保持9.2.4 超感染的免疫9.2.5 λ诱导9.2.6 裂解和溶原周期的竞争9.3 特殊转导9.4 其他的溶原性噬菌体9.4.1 p2噬菌体9.4.2 p4噬菌体9.4.3 p1?n15噬菌体:质粒原噬菌体9.4.4 mu噬菌体9.4.5 溶原性噬菌体作为克隆载体9.5 溶原性转变和细菌的致病性9.5.1 大肠杆菌和痢疾:志贺毒素9.5.2 白喉9.5.3 霍乱9.5.4 肉毒杆菌中毒和破伤风9.5.5 提要9.6 用λ噬菌体进行的遗传学实验9.6.1 λ溶原性噬菌体的遗传学9.6.2 cⅰ抑制子遗传学9.6.3 λnut突变体的分离9.6.4 宿主nus突变体的分离小结思考题习题推荐读物10转座?位点特异性重组和重组酶家族 10.1 转座10.1.1 转座概述10.1.2 细菌转座子结构10.1.3 细菌转座子类型10.1.4 转座分析10.2 转座机制10.2.1 tn3转座的遗传学条件10.2.2 tn3和mu转座的分子模型10.2.3 tn10和tn5转座10.3 dde转座子转座的详细过程10.4 滚环复制转座子10.5 y和s转座10.6 转座子的一般特征10.6.1 靶位点特异性10.6.2 对插入位点邻近基因的影响10.6.3 转座调节10.6.4 靶点免疫性10.7 转座子突变10.7.1 质粒的转座子突变 6 细菌分子遗传学(第三版)10.7.2 细菌染色体转座子突变10.7.3 所有细菌中的转座子突变10.7.4 用转座子突变进行随机基因融合10.7.5 体内克隆10.8 位点特异性重组10.8.1 对介入dna进行发育调控切除10.8.2 整合酶10.8.3 解离酶10.8.4 dna反转酶10.9 y和s重组酶10.9.1 y重组酶作用机理10.9.2 s重组酶作用机理10.10 转座和位点特异性重组在细菌适应性中的重要性小结思考题习题推荐读物11同源重组的分子机理11.1 同源重组概述11.1.1 条件1:在杂交区域具相同或非常相似的序列11.1.2 条件2:双链dna分子间碱基互补配对11.1.3 条件3:重组酶切割和再连接11.1.4 条件4:四条链参与杂合双链的形成11.2 重组的分子模型11.2.1 holliday双链侵入模型11.2.2 单链侵入模型11.2.3 双链断裂修复模型11.3 大肠杆菌中基因重组的分子基础11.3.1 chi(χ)位点和recbcd核酸酶11.3.2 recfor途径11.3.3 联会形成和reca蛋白11.3.4 ruv和recg蛋白,holliday叉的迁移和剪切11.4 噬菌体基因重组途径11.4.1 t4?t7噬菌体的rec蛋白11.4.2 rac原噬菌体的rece途径11.4.3 λ噬菌体red系统11.5 细菌中基因重组的遗传分析11.5.1 分离大肠杆菌rec-突变子11.5.2 其他重组基因突变体的分离11.5.3 重组中基因转换和异源双链体形成的其他证明小结思考题习题推荐读物12dna修复和突变12.1 dna修复的证据12.2 特异性修复途径12.2.1 碱基的脱氨基12.2.2 活性氧导致的损伤12.2.3 烷化剂导致的损伤12.2.4 uv辐射导致的损伤12.3 通用修复机制12.3.1 甲基化错配修复系统12.3.2 核苷酸切除修复12.4 dna损伤耐受机制12.4.1 对受损复制叉的重组修复12.4.2 sos诱导修复12.4.3 sos突变诱导机制12.4.4 umud′2c复合体跨损伤合成机制12.5 大肠杆菌中修复途径小结12.6 噬菌体修复途径小结 思考题习题推荐读物13基因表达调控:操纵子13.1 细菌的转录调控13.2 负转录调控13.2.1 大肠杆菌lac操纵子13.2.2 大肠杆菌laci基因精细结构分析13.2.3 大肠杆菌gal操纵子13.2.4 生物合成操纵子的负调控:原阻遏物和辅阻遏物13.3 正调控13.3.1 大肠杆菌l-ara操纵子13.3.2 大肠杆菌麦芽糖操纵子13.3.3 tol操纵子13.4 转录衰减调控13.4.1 大肠杆菌trp操纵子的衰减调控13.4.2 枯草芽孢杆菌trp操纵子的衰减调控13.4.3 大肠杆菌bgl操纵子的调控13.4.4 通过改变mrna二级结构的调控13.4.5 核糖开关调控13.5 翻译后调控:反馈抑制13.5.1 色氨酸操纵子反馈抑制13.5.2 异亮氨酸-缬氨酸操纵子13.5.3 翻译后酶的修饰13.6 已测序基因组中操纵子分析13.6.1 操纵子等位基因13.6.2 调控等位基因和元件小结思考题习题推荐读物14全局调控:调节子和激活子14.1 分解代谢物敏感型操纵子14.1.1 camp和camp结合蛋白14.1.2 大肠杆菌分解代谢物调控的遗传学分析14.1.3 camp在其他生物中的作用14.1.4 基于腺苷酸环化酶的细菌双杂交系统14.2 氮素同化调控14.2.1 氮素同化途径14.2.2 分解代谢阻遏物?ntr系统和氨基酸降解操纵子调控三者间的协同14.2.3 肠道细菌氮素调控的遗传学分析14.3 细菌胁迫的反应14.3.1 热激调控14.3.2 革兰阴性菌中通用的胁迫反应14.3.3 革兰阳性菌中通用的胁迫反应14.4 细胞质外(细胞膜上)的胁迫反应14.4.1 porin合成调控14.4.2 通过cpxa-cpxr调控外膜胁迫反应:双组分传感激酶反应———调节子系统14.4.3 细胞膜外的功能:大肠杆菌σe 14.5 大肠杆菌中铁元素调控14.5.1 fur调节子14.5.2 ryhbrna 14.5.3 顺乌头酸酶翻译抑制子14.6 病原细菌毒性基因调控14.6.1 白喉14.6.2 霍乱和群体感应14.6.3 百日咳14.7 核糖体和trna合成调控14.7.1 核糖体蛋白14.7.2 rrna和trna合成调控 8 细菌分子遗传学(第三版)14.8 调控网络的微阵列和蛋白质组分析14.8.1 转录组分析14.8.2 蛋白质组学分析14.8.3 从基因到调节子到网络到遗传分析小结思考题习题推荐读物 15细菌细胞的分区和出芽 15.1 大肠杆菌中蛋白质转运分析15.1.1 利用mal基因研究蛋白质转运:信号序列?sec和srp 15.1.2 tat分泌途径15.2 革兰阴性菌内膜蛋白跨膜域的遗传分析15.3 蛋白分泌15.3.1 革兰阴性菌中蛋白分泌系统15.3.2 革兰阳性菌中蛋白分泌15.3.3 分选酶15.3.4 分选酶依赖型途径的例子:链霉菌芽孢的形成15.4 枯草芽孢杆菌芽孢形成的遗传学分析15.4.1 调控芽孢形成基因的鉴定15.4.2 芽孢形成的起始调控15.4.3 芽孢形成基因的分区域调控15.4.4 σ因子在芽孢形成调控中的作用分析15.4.5 发育期中间状态的调控15.4.6 芽孢形成基因的发现:突变子捕获?抑制子分析和功能基因组学小结思考题习题推荐读物词汇表