细胞的分子生物学（原书第4版）（套装上下册）

　　目录第I部分 细胞导论1 细胞和基因组 3地球上细胞的共同特征 3所有的细胞都以同样的线性化学密码（DNA）形式储存遗传信息 3细胞通过依照模板的聚合作用复制遗传信息 4所有的细胞都将其部分遗传信息转录成共同的中间体（RNA） 5所有细胞都将蛋白质用作催化剂 7所有细胞都以相同的方式将RNA翻译成蛋白质 8相应于一种蛋白质的遗传信息片段就是一个基因 9生命需要自由能 10所有的细胞都是有着相同分子建造材料的生化工厂 11细胞外被覆一层细胞膜，营养物质和废弃物必须通过细胞膜进出细胞 12细胞的生存仅仅需要不到500个基因 12小结 14基因组的多样性及生命树 14细胞可由多种自由能源提供能量 14一些细胞可以为其他细胞固定氮及二氧化碳 16原核细胞间的生化多样性是最为广泛的 16生命树有三个基本分支：细菌、古细菌和真核生物 18一些基因演化迅速，另一些则十分保守 19大多数细菌和真细菌含有1000~4000个基因 20新基因产生于先前存在的基因 21基因复制引起单个细胞内相关基因家族的出现 21基因可以在两个物种之间相互转移，这种现象在实验室和自然界都可以发生 23物种中基因信息的水平交换是由性引起的 25基因的功能常能根据其序列而推测 25生命树上三个基本分支间有200多个基因家族相同 26突变揭示基因的功能 27分子生物学家将焦点对准了大肠杆菌 27小结 28真核生物的遗传信息 29真核生物起源于捕食生物 29真核细胞起源于共生体 31真核生物有着杂和的基因组 33真核生物的基因组非常庞大 33真核基因组中有着丰富的调控DNA 34基因组决定多细胞发育的进程 35许多真核细胞以单细胞的形式存在，即原生生物 36酵母是最小的真核模式生物 36机体中所有基因的表达水平都同时受到监控 38拟南芥——300000多种植物的模式物种 39动物细胞的代表物种：线虫、果蝇、小鼠、人 40果蝇的研究为脊椎动物发育学提供了钥匙 40脊椎动物基因组是重复复制的产物 42基因冗余对于遗传学家来说是个大问题，但却为进化中的物种提供了机会 43小鼠是哺乳动物的模式生物 44人类可以报道自身的特性 45精确来说我们所有人都是不同的 45小结 462 细胞的化学和生物合成 48细胞的化学组成 48细胞是由几种原子构成的 48最外层电子决定原子的作用方式 51电子的获得和丢失形成离子键 52共价键是通过共用电子对形成的 53存在几种不同类型的共价键 54专题2-1 生物分子中常出现的化学键和化学基团 56原子的行为常常表明它的半径似乎是固定的 58专题2-2 水及其对生物分子行为的影响 59水是细胞中含量最丰富的物质 61某些极性分子在水中形成酸和碱 614种非共价相互作用帮助细胞内分子结合 62细胞是由碳化合物构成 64细胞含有4大类主要家族的有机小分子 64专题2-3 结合大分子的主要类型的弱非共价键 65糖类物质为细胞提供能量来源，也是多糖的亚单位 67专题2-4 细胞内常见糖的一些类型的概述 69脂肪酸是细胞膜的组成物质 71氨基酸是蛋白质的亚单位 72专题2-5 脂肪酸和其他的脂类 73核苷酸是DNA和RNA的亚单位 77专题2-6 核苷酸的概括 79拥有显著特征的大分子在细胞化学中占据主要地位 81非共价键不仅决定了大分子的精细形状，而且决定了它与其他分子的结合 82小结 83催化作用和细胞利用能量 84细胞代谢是由酶组织的 84细胞释放的热能使得生物有序性成为可能 86专题2-7 自由能和生物反应 88光合生物利用阳光合成有机分子 91细胞通过氧化有机分子获取能量 91氧化与还原涉及电子转移 93酶降低了阻遏化学反应的障碍 94酶是怎样找到底物的——迅速扩散极其重要 95自由能变化决定反应能否发生 98反应物浓度影响ΔG 98对于连续反应，ΔG0值是可加和的 100活化的载体分子对于生物合成必不可少 102活化载体的生成与能量上有利的反应偶联 102ATP是最广泛适用的活化载体分子 103储存于ATP中的能量通常用于两个分子的接合 103NADH和NADPH是重要的电子载体 105细胞内还有许多其他的活化载体分子 107生物聚合物的合成需要输入能量 108小结 111细胞怎样从食物中获取能量 112食物分子分三个阶段分解产生ATP 113糖酵解是生成ATP的中心途径 115发酵使得在无氧条件下能够生成ATP 115专题2-8 糖酵解途径中10个步骤的详细内容 117糖酵解过程证实了酶是如何将氧化放能与能量储存偶联起来的 119糖和脂肪都在线粒体分解为乙酰CoA 122柠檬酸循环使乙酰CoA氧化成CO2，生成NADH 123电子转移推动细胞内大多数ATP的合成 125专题2-9 完整的三羧酸循环 127有机体使用特殊的仓库储存食物分子 129氨基酸和核酸参与了氮循环 132许多生物合成途径起始于糖酵解作用或柠檬酸循环 132代谢受到组织和调节 133小结 1353 蛋白质 138蛋白质的形状和结构 138蛋白质的形状特异性决定于其氨基酸序列 138专题3-1 蛋白质中的20种氨基酸 141蛋白质折叠为能量最低的构象 144α螺旋和β折叠是常见的折叠模式 145专题3-2 显示了4种不同的描述SH2结构域（真核细胞中有重要功能）的方式 147结构域是蛋白结构的一个基本单位 149可能的多肽链中只有少数是有用的 149蛋白质可以形成有限的折叠模式 151同源序列搜索可以鉴定亲缘关系 152计算机技术可以将氨基酸序列归类为已知的蛋白质折叠模式 153一些被称为模块的蛋白质结构域，形成了很多不同蛋白质的一部分 154人类基因组编码一套复杂的蛋白质，很多仍然是未知 155大的蛋白质通常包含不止一条多肽链 156一些蛋白质形成长的螺旋状纤维 157一个蛋白质分子可以形成长的、纤维状结构 159共价交联稳定胞外蛋白 161蛋白质分子通常作为大的结构分子的亚基 161细胞内的很多结构是自组装的 163复杂生物结构的形成需要辅助因子的帮助 165小结 166蛋白质的功能 167所有的蛋白质都可以结合其他分子 167蛋白质构象的细节决定了其化学性质 168蛋白质家族成员序列比对可以发现重要的配体结合位点 169蛋白质通过多种类型的接触面相互结合 170抗体的结合位点是高度可变的 170结合能力由平衡常数来衡量 171酶是高效性和高度专一性的催化剂 172底物的结合是酶促反应的第一步 174专题3-3 用来研究酶的一些方法 175酶通过选择性的稳定转换状态加速反应 177酶可以同时产生酸催化和碱催化作用 177溶菌酶揭示了酶是怎样发挥作用的 177与小分子的高亲和性赋予了蛋白质额外的功能 181多酶复合物帮助增加细胞代谢速率 182酶的催化活性可以被调节 183别构酶有两个或多个结合位点相互作用 184两个配体如果其结合位点是偶联的，将会相互影响各自的结合性 184对称的蛋白质分子的组装产生协同别构转换 186原子水平上了解天冬氨酸转氨甲酰酶的别构转换 187磷酸化会导致蛋白质的很多变化 188真核细胞中有一大类蛋白激酶和蛋白磷酸（酯）酶 188Cdk和Src蛋白激酶的调控显示了一个蛋白质是如何作为一个微芯片起作用的 191蛋白质结合和水解GTP是普遍存在的细胞调节因子 192调控蛋白通过决定GTP或者GDP结合来控制GTP结合蛋白的活性 193大蛋白质的运动来自于小蛋白质 193动力蛋白负责细胞中的大运动 196膜结合转运蛋白利用能量将分子输送过膜 198蛋白质通常形成巨大的复合体，以蛋白质机器的形式发挥功能 199细胞功能的基础是复杂的蛋白质相互作用网络 199小结 201第II部分 基本遗传机制4 DNA与染色体 205DNA的结构和功能 207DNA分子由两条互补的核苷酸链组成 207DNA的结构提供了一种遗传机制 210真核生物中，DNA围在细胞核内 212小结 213染色体DNA及其在染色质纤维中的包装 213真核生物DNA包装成一套染色体 213染色体含有长串的基因 214人类基因组的核苷酸序列揭示了基因在人体内是如何排列的 217相关生物DNA之间的比较揭示DNA序列中存在保守区域和非保守的区域 220染色体存在于细胞生命过程中的不同阶段 221每个形成线性染色体的DNA分子都必须含有一个着丝粒、两个端粒和复制起点 222染色体中的DNA分子高度凝聚 224核小体是真核生物染色体结构的基本单位 224核小体核心颗粒的结构揭示了DNA是如何包装的 226核小体在DNA上的位置由DNA柔性和其他DNA结合蛋白质决定 227核小体通常一起包装成一条致密的染色质纤维 229ATP驱动的染色质重建装置改变了核小体结构 231组蛋白尾的共价修饰可以对染色质产生深远的影响 232小结 235染色体的总体结构 235灯刷染色体含有解凝聚的染色质环 235果蝇多线染色体排列成交替的带和间带 237在多线染色体中，带和间带都含有基因 239单个多线染色体的带能作为一个单位进行解折叠和重折叠 240异源染色质是高度组织的，通常会抑制基因表达 242染色体末端存在一种特殊形式的异染色质 243着丝粒也包装成异染色质 246异染色质可能提供了一种抵制移动DNA元件的机制 249有丝分裂染色体由处于最凝聚状态的染色质形成 250每条有丝分裂染色体都含有巨大结构域这种特征模式 251单个染色体占据间期细胞核内连续区域 253小结 2555 DNA复制、修复以及重组 257DNA序列的维持 257突变率极低 257蛋白质中许多突变都是有害的，并被自然消除 258据我们所知，低突变率对于生命是必需的 259小结 259DNA复制机制 259碱基配对原则为DNA复制和修复提供了基础 259DNA复制叉是不对称的 261DNA复制的高度忠实性需要多种校对机制 263只有以5′→3′方向进行的DNA复制能够对错误有效地加以校正 265一种特殊的核苷酸聚合酶在后随链上合成短RNA引物分子 265特殊蛋白质帮助打开复制叉