本书较为全面、系统地阐述了分子遗传学的基本概念、基本理论和基本技术，并力求反映该学科的最新进展。全书涉及的内容包括遗传物质及相关研究技术；基因组及其研究技术；DNA复制及其研究技术；RNA转录、加工及其研究技术；蛋白质合成及其研究技术；基因表达调控及其研究技术；基因突变与DNA修复及其应用；遗传重组；表观遗传学基础；动植物分子育种基础；分子进化与资源保护等。
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1978年2至月1981年12月在西北农学院畜牧专业毕业后留校工作，1987年9月至1990年10月在西北农业大学师从著名养牛学家邱怀教授攻读动物遗传育种学硕士学位；1991年8月至1992年9月在德国吉森大学作访问学者，从事肉牛奶牛等家畜科学研究。1992年9月至1996年4月在德国萨尔大学攻读遗传学博士学位；1996年5月至1998年9月在德国耶拿大学作为研究员做动物分子生物学研究工作。陈宏，男，1955年10月29日生，留德博士、博士后、现为西北农林科技大学二级教授，新疆农业大学天池学者特聘教授，动物遗传育种与繁殖学科博士生导师，学术带头人。陕西省高校教学名师、陕西省师德标兵、全国宝钢优秀教师、全国优秀农业科技工作者、国务院政府特殊津贴获得者，《动物遗传学》国家精品课程、国家精品资源共享课、陕西省教学团队负责人。2016年全省十佳“我身边的好老师”。西北农林科技大学二级教授，动物遗传育种与繁殖学科博士生导师，学术带头人。后主持国家863计划项目及子项目6项等。曾任第四、第五届国家教育部科学技术委员会生命科学部委员；中国畜牧兽医学会养牛学分会副理事长；中国畜牧兽医学会动物遗传标记学分会副理事长；中国黄牛育种委员会常务理事兼副秘书长；中国肉牛经济专业委员会常务理事；中国西门塔尔牛育种委员会理事；国家肉牛牦牛产业技术体系岗位专家；夏南牛产业发展研究院院长；陕西省农牧良种场肉牛品种测定首席科学家；中国细胞生物学学会常务理事；中国农业生物技术学会动物生物技术学分会常务理事；中国畜牧兽医学会动物遗传育种学分会理事；中国畜牧兽医学会期刊学分会常务理事；中国牛业协会理事；农业部教材建设专家委员会委员；陕西省秦川牛产业协会副理事长；陕西省遗传学会副理事长；陕西省细胞生物学学会副理事长；陕西省生物化学与分子生物学学会副理事长；陕西省畜牧兽医学会理事；陕西省期刊学会常务理事；陕西省企业技术创新奖评审委员会委员；《中国牛业科学》主编；《西北农林科技大学学报》、《现代生物医学进展》、《中国组织工程研究与临床康复》、《中国反刍动物》期刊编委；《中国农业科学》动物科学栏目主审专家；国家科学技术奖、国家发明奖评审专家；教育部自然科学奖评审专家；国家级重点学科评审专家；国家863项目、国家自然科学
目录
前言
第一章 绪论 1
一、分子遗传学的定义 1
二、分子遗传学的诞生 1
三、分子遗传学的发展历史 2
四、分子遗传学研究的内容 5
五、分子遗传学研究的策略与方法 6
六、分子遗传学的作用和地位 9
七、分子遗传学的分支学科 9
八、分子遗传学的应用 11
本章小结 12
思考题 13
第二章 遗传物质及相关研究技术 14
第一节 遗传物质的发现 14
一、肺炎双球菌的转化实验 14
二、噬菌体的侵染实验 16
三、烟草花叶病毒感染实验 17
四、金鱼与鲫鱼遗传性状的定向转化 18
五、DNA作为遗传物质的间接证据 18
第二节 基因组上两种不同的遗传信息 19
一、遗传信息的物质条件 19
二、DNA上两种不同的遗传信息 19
第三节 核酸的一级结构 20
一、核酸的化学组成 20
二、DNA的一级结构 20
三、RNA的结构 21
第四节 DNA的二级结构及其影响因素 22
一、DNA的二级结构 22
二、决定双螺旋结构状态的因素 23
三、影响因素的应用 24
第五节 DNA结构的不均一性 24
一、反向重复序列 24
二、富含A/T的序列 25
三、嘌呤和嘧啶排列顺序 25
第六节 DNA双螺旋结构的呼吸作用 26
第七节 DNA的变性、复性与分子杂交 26
一、变性 26
二、复性 27
三、分子杂交 28
第八节 DNA二级结构的多形性 31
第九节 DNA超螺旋与拓扑异构现象 32
一、DNA超螺旋 32
二、DNA的拓扑异构现象 33
第十节 常见的DNA分子形式及其相互关系 34
一、常见的DNA分子形式 34
二、不同DNA分子形式的相互关系 35
第十一节 DNA多态性及其检测的分子技术 36
一、单核苷酸多态性 36
二、插入缺失突变 40
三、拷贝数变异 41
本章小结 42
思考题 43
第三章 基因组及其研究技术 44
第一节 基因组与C值 44
一、基因组及其进化 44
二、C值及C值悖论 49
第二节 原核生物的基因组及其基因特征 50
一、病毒基因组结构及其基因特征 50
二、细菌基因组结构及其基因特征 53
第三节 真核生物的染色体组及其特征 56
一、真核生物染色质的结构与分类 56
二、染色质三维结构与染色质重塑 57
三、从染色质到染色体的变化 63
四、真核生物染色体组的一般特征 66
第四节 真核生物核基因组及其特征 68
一、真核生物DNA序列特征 68
二、卫星DNA及其起源进化 69
三、真核生物的基因组特征 71
四、真核生物的基因特征 72
第五节 核外基因组及其特征 76
一、质粒基因组及其特征 76
二、线粒体基因组及其特征 78
三、叶绿体基因组及其特征 81
第六节 基因组研究技术 82
一、基因组测序方法学 83
二、基因组的组装 85
三、遗传图谱构建与基因功能注释及数据库 86
四、动植物基因组计划 89
第七节 基因组研究技术的应用 91
一、比较基因组学研究 91
二、泛基因组学研究 94
本章小结 96
思考题 96
第四章 DNA复制及其研究技术 97
第一节 DNA的半保留复制 97
一、概念 97
二、DNA半保留复制的意义 97
三、半保留复制过程 97
第二节 复制原点、方向和方式 98
一、复制原点 98
二、复制方向 98
三、复制方式 99
第三节 DNA复制的酶系 100
一、DNA聚合酶类 100
二、解旋、解链酶类 103
三、引发酶 105
四、DNA连接酶 105
五、端粒酶 106
第四节 DNA复制的不连续性 108
一、概念 108
二、不连续复制模型的提出与完善 108
第五节 RNA引物与引发酶 109
一、RNA引物 109
二、引发酶 110
第六节 原核生物DNA复制模型 110
一、凯恩斯模型 110
二、滚环复制模型 110
第七节 真核生物DNA复制模型 111
一、多复制子 111
二、复制的一致性 111
三、避免5′端缩短的机制 111
四、与原核生物DNA复制的异同点 112
第八节 体外DNA复制技术及其应用 112
一、体外DNA复制技术原理 112
二、PCR技术 112
三、分子克隆技术 114
四、应用 114
本章小结 116
思考题 117
第五章 RNA转录、加工及其研究技术 118
第一节 RNA转录 118
一、转录的概念 118
二、转录的基本特征 118
第二节 RNA聚合酶 119
一、原核生物RNA聚合酶 119
二、真核生物RNA聚合酶 120
第三节 转录的不对称性 121
第四节 转录起始的启动子结构 122
一、原核生物的启动子 122
二、真核生物的启动子 123
第五节 转录的过程 125
一、原核生物的转录过程 125
二、真核生物的转录过程 127
第六节 RNA转录后的加工 128
一、原核生物RNA转录后的加工 128
二、真核生物RNA转录的调控与加工 129
三、RNA编辑 131
四、mRNA前体的剪接位点 131
五、snRNA催化mRNA前体剪接 132
六、mRNA转录和加工的耦合 132
第七节 RNA的可变剪接 133
一、可变剪接 133
二、真核生物RNA可变剪接 133
三、可变剪接转录本表达量鉴定 135
四、可变剪接转录本差异表达 136
第八节 逆转录及其应用 136
一、逆转录的概念 136
二、逆转录的基本特征 137
三、逆转录酶的特性 137
四、逆转录的应用 138
第九节 转录组学研究技术 138
一、mRNA转录组研究 138
二、非编码mRNA组学研究 142
第十节 基因转录表达研究方法 142
一、RNA的分离与分子鉴定 142
二、Northern印迹法 143
三、实时荧光定量PCR 143
四、双荧光素酶报告基因检测 144
五、RIP技术 144
本章小结 145
思考题 145
第六章 蛋白质合成及其研究技术 146
第一节 mRNA的结构与功能 146
第二节 遗传密码及其特征 147
一、起始密码子和终止密码子 148
二、通用性和特殊性 148
三、方向性 149
四、连续性 149
五、简并性与摆动性 149
六、偏好性 150
第三节 tRNA的结构与功能 150
一、一级结构 150
二、二级结构 150
三、三级结构 151
第四节 核糖体的组成与作用 153
第五节 肽链的合成 156
一、原核生物蛋白质的合成 156
二、真核生物蛋白质的合成 159
三、线粒体和叶绿体中的蛋白质合成 162
四、蛋白质合成的保真机制 162
第六节 蛋白质合成后的加工 162
一、多肽链的剪接 162
二、蛋白质的化学修饰 163
三、蛋白质的折叠 165
第七节 蛋白质的研究方法 166
一、蛋白质组学研究 166
二、Western印迹法 168
三、免疫组织化学 168
四、蛋白质的体外表达与纯化 169
本章小结 172
思考题 172
第七章 基因表达调控及其研究技术 173
第一节 原核生物基因表达的调控 173
一、DNA水平的调控 173
二、转录水平的调控 173
三、翻译水平的调控 180
第二节 真核生物基因表达的调控 180
一、概述 180
二、DNA水平的调控 182
三、转录水平的调控 189
四、转录后的调控 193
第三节 基因表达调控研究的方法 197
一、Northern印迹法 197
二、足纹法 198
三、二相杂交检测法 198
四、三相杂交检测法 198
五、Western印迹法 199
本章小结 199
思考题 199
第八章 基因突变与DNA修复及其应用 200
第一节 基因突变的概念与分类 200
一、基因突变的概念 200
二、基因突变的类型 200
三、基因突变的表型效应 202
第二节 基因突变的分子机制 203
一、碱基序列的改变 203
二、分子结构的改变 204
第三节 突变的蛋白质效应 208
一、无义突变 208
二、错义突变 208
三、同义突变 208
四、移码突变 208
五、整码突变 209
六、中性突变 209
第四节 突变的发生过程 209
一、碱基类似物的诱发突变 209
二、使DNA化学结构改变的化学诱变剂 210
三、结合到DNA分子上的诱变化合物 212
四、高能射线或紫外线引起DNA结构或
碱基的突变 212
五、转座成分的致突变作用 213
六、生物因素 213
第五节 DNA突变的抑制 214
一、密码子的简并性 214
二、回复突变 214
三、基因内突变的抑制 214
四、基因间突变的抑制 214
五、其他方式 214
第六节 DNA损伤的修复 215
一、DNA的复制修复系统 215
二、DNA损伤修复途径 216
第七节 突变的研究与应用 218
一、基因突变的意义 218
二、基因突变研究的发展 218
三、基因突变的检测方法 219
四、基因突变的应用 223
本章小结 226
思考题 227
第九章 遗传重组 228
第一节 概述 228
第二节 同源重组 230
一、同源重组模型的共同特点 230
二、同源重组模型举例 230
三、同源重组的细胞学基础——联会复合体 234
四、同源重组的酶学基础 236
第三节 位点特异性重组 241
一、λ噬菌体的整合与切除 242
二、λ噬菌体整合的分子机制 243
第四节 异常重组 244
一、原核生物转座子 245
二、真核生物转座子 246
三、转座机制和遗传学效应 248
第五节 同源重组在遗传操作中的应用 249
一、利用同源重组原理获得融合基因或者DNA片段 249
二、利用同源重组原理构建载体 250
三、利用Cre/lox系统进行靶向重组和基因
敲除 250
本章小结 251
思考题 251
第十章 表观遗传学基础 252
第一节 表观遗传学的概念与现象 252
一、表观遗传学基本概念 252
二、表观遗传学发展历史 252
三、表观遗传的特点 253
四、表观遗传学的主要研究内容 253
五、表观遗传学的主要调控机制 254
六、表观遗传学研究的应用进展 255
第二节 DNA甲基化与基因表达 256
一、DNA甲基化定义 256
二、DNA甲基化特点 256
三、DNA甲基化形成及去除机制 256
四、DNA甲基化影响基因表达机制 257
五、DNA甲基化生物学作用 258
六、DNA甲基化研究方法 259
第三节 miRNA及其调控机制 261
一、miRNA的发现 261
二、miRNA的定义 261
三、miRNA的特征 262
四、miRNA形成机制 262
五、miRNA的分子作用机制 262
六、miRNA的分析与研究 265
第四节 lncRNA及其调控机制 267
一、lncRNA的发现 267
二、lncRNA的定义 268
三、lncRNA的特征 268
四、lncRNA形成机制 268
五、lncRNA的分子作用机制 269
六、lncRNA的分析与研究 269
第五节 circRNA及其调控机制 270
一、circRNA的发现 270
二、circRNA的定义 270
三、circRNA的特征 270
四、circRNA形成机制 271
五、circRNA的分子作用机制 273
六、circRNA的分析与研究 276
第六节 piRNA及其调控机制 278
一、piRNA的定义 278
二、piRNA的发现 278
三、piRNA的特征 279
四、piRNA形成机制 279
五、piRNA的分子作用机制 279
六、piRNA的功能分析 281
第七节 m6A RNA及其调控机制 283
一、m6A甲基化的发现 283
二、m6A甲基化的定义 283
三、m6A甲基化的特征 283
四、m6A甲基化形成机制 284
五、m6A去甲基化机制 284
六、m6A结合蛋白 284
七、m6A基因表达调控作用 285
第八节 组蛋白修饰与基因表达 287
一、组蛋白修饰的概念 287
二、组蛋白修饰的发现 287
三、组蛋白修饰的特点 287
四、组蛋白修饰的生理功能 287
第九节 印记基因及其基因表达 290
一、印记基因的概念 290
二、印记基因的发现 290
三、印记基因的特点 290
四、印记基因的生理功能 290
五、印记基因的作用机制与基因表达 291
本章小结 291
思考题 292
第十一章 动植物分子育种基础 293
第一节 基因组育种 293
一、DNA分子标记 293
二、DNA分子标记的应用 297
三、全基因组选择育种 299
四、全基因组选择展望 300
第二节 转基因育种 301
一、转基因生物育种的概念 301
二、转基因育种的一般步骤 301
三、导入基因的方法 302
四、候选基因的选择原则 306
五、转基因育种的研究现状 307
第三节 基因编辑育种 311
一、基因编辑的概念 311
二、基因编辑技术 311
三、CRISPR/Cas9基因编辑研究现状 321
四、基因编辑展望 324
本章小结 325
思考题 325
第十二章 分子进化与资源保护 326
第一节 分子进化理论与物种形成 326
一、进化理论和机制 326
二、核基因的进化和新基因的起源 329
三、蛋白质的进化 334
四、自然选择与适应的形成 335
五、物种形成与种群基因组成变化 338
第二节 mtDNA与生物起源进化 341
一、线粒体的进化 341
二、mtDNA与现代人类的起源和迁徙 343
三、mtDNA与动物的起源和迁徙 345
第三节 基因遗传多样性评价 348
一、群体保持遗传多样性的方式 348
二、基因遗传多样性的评价 351
第四节 生物资源保护的策略与方法 354
一、生物资源的基本特征 354
二、生物资源保护的意义 357
三、我国对动物资源的保护 358
四、我国对植物资源的保护 360
本章小结 361
思考题 362
主要参考文献 363
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