Гены по Льюину
Покупка
Тематика:
Медицинская генетика
Издательство:
Лаборатория знаний
Перевод:
Кофиади Илья Андреевич, Усман Наталья Юрьевна, Турчанинова Мария Андреевна, Савилова Анастасия Михайловна, Филиппович Игорь Владимирович
Год издания: 2021
Кол-во страниц: 922
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-93208-506-6
Артикул: 703174.02.99
Перевод десятого англоязычного издания книги, ставшей классикой для молекулярных биологов всего мира, содержит последние достижения в области молекулярной биологии и молекулярной генетики, включая структуру генов, последовательности, организацию и экспрессию. Издание дополнено новыми разделами, хорошо иллюстрировано и структурировано, что помогает студентам лучше ориентироваться в отдельных темах. Для студентов, специализирующихся в области молекулярной генетики, молекулярной биологии, генной инженерии, а также для аспирантов, преподавателей, научных сотрудников.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 06.03.01: Биология
- 12.03.04: Биотехнические системы и технологии
- 19.03.01: Биотехнология
- ВО - Магистратура
- 06.04.01: Биология
- ВО - Специалитет
- 06.05.01: Биоинженерия и биоинформатика
- 30.05.01: Медицинская биохимия
- 30.05.02: Медицинская биофизика
- 31.05.01: Лечебное дело
- 31.05.02: Педиатрия
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
ГЕНЫ ПО ЛЬЮИНУ
Jocelyn E. Krebs University of Alaska, Anchorage Elliott S. Goldstein Arizona State University Stephen T. Kilpatrick University of Pittsburgh at Johnstown GENES X LEWIN’S
ПО ЛЬЮИНУ ГЕНЫ ЧЕТВЕРТОЕ ИЗДАНИЕ, электронное Дж. Кребс Э. Голдштейн С. Килпатрик Перевод с английского под редакцией доктора биологических наук Д. В. Ребрикова и кандидата биологических наук Н. Ю. Усман Москва Лаборатория знаний 2021
УДК 575.113/.118 ББК 28.04-28.070 К79 П е р е в о д ч и к и: канд. биол. наук И. А. Кофиади канд. биол. наук Н. Ю. Усман канд. биол. наук М. А. Турчанинова канд. биол. наук А. М. Савилова д-р биол. наук И. В. Филиппович Кребс Дж. К79 Гены по Льюину / Дж. Кребс, Э. Голдштейн, С. Килпатрик ; пер. 10-го англ. изд. — 4-е изд., электрон. — М. : Лаборатория знаний, 2021. — 922 с. — Систем. требования: Adobe Reader XI ; экран 10". — Загл. с титул. экрана. — Текст : электронный. ISBN 978-5-93208-506-6 Перевод десятого англоязычного издания книги, ставшей классикой для молекулярных биологов всего мира, содержит последние достижения в области молекулярной биологии и молекулярной генетики, включая структуру генов, последовательности, организацию и экспрессию. Издание дополнено новыми разделами, хорошо иллюстрировано и структурировано, что помогает студентам лучше ориентироваться в отдельных темах. Для студентов, специализирующихся в области молекулярной генетики, молекулярной биологии, генной инженерии, а также для аспирантов, преподавателей, научных сотрудников. УДК 575.113/.118 ББК 28.04-28.070 Деривативное издание на основе печатного аналога: Гены по Льюину / Дж. Кребс, Э. Голдштейн, С. Килпатрик ; пер. 10-го англ. изд. — 3-е изд. — М. : Лаборатория знаний, 2020. — 919 с. : цв. ил. — ISBN 978-5-00101-249-8. В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации ISBN 978-5-93208-506-6 ORIGINAL ENGLISH LANGUAGE EDITION PUBLISHED BY Jones & Bartlett Learning, LLC. 5 Wall Street Burlington, MA 01803 © 2011 JONES & BARTLETT PUBLISHERS, LLC. ALL RIGHTS RESERVED © Лаборатория знаний, 2015 4
Бенджамину Льюину за то, что высоко поднял планку. Моей матери Эллен Беккер, привившей мне любовь к науке; памяти моего отчима Барри Кифера, который убедил меня в том, что наука бывает забавной; и моей коллеге Сьюзен Морган, которая всегда делала вид, что мои биологические шутки действительно смешны. Наконец, моему сыну Рису, который когда-нибудь прочтет будущие переиздания этой книги. Джоселин Кребс Моей семье: жене Сьюзен, чье терпение, понимание и доверие ко мне просто изумительны; моим детям Анди, Хайле и Гарри, которые помогли мне освоить компьютер; и моим внукам Сету и Эллен, чье хихиканье вдохновляло меня. Также памяти моего большого друга и учителя Ли А. Снайдера, профессионализм, стиль руководства и научная интуиция которого продемонстрировали, что эти черты важны для ученого и руководителя. Я старался оправдать его ожидания. Это Вам, Док. Эллиотт Голдштейн Моей жене Лоре, за ее многолетнюю любовь, поддержку и проявленное терпение; моей дочери Дженнифер, которая все-таки прочла эту книгу; моему сыну Эндрю, который постоянно поддерживал мою уверенность в том, что человеку присущи самые лучшие качества; и моей дочери Саре, которая каждый день доставляла мне радость. Стивен Килпатрик Посвящение
Предисловие Среди различных наук, предметом которых является познание жизненных процессов, молекулярная био- логия выделяется быстротой проведения исследований и их широтой. Каждый день исследователи получают новые экспериментальные данные, которые приот- крывают ранее неизвестные стороны хорошо изучен- ных процессов, причем это происходит не в течение нескольких лет, а исчисляется неделями или месяцами. Трудно поверить в то, что впервые данные о строении генома были получены менее чем пятнадцать лет тому назад. Исследования структуры генов, строения генома и их взаимосвязь с определенными внутриклеточными процессами выглядят красиво и создают обманчивое впечатление простоты, однако обычно являются чрез- вычайно трудными, и невозможно в полной мере оце- нить всю сложность функционирования генетических систем живых организмов. Настоящая книга предназначена для студентов, специализирующихся в области молекулярной гене- тики и молекулярной биологии. Для того чтобы дать представление о современном состоянии быстро раз- вивающихся областей молекулярной биологии, мы привлекли к написанию книги двадцать одного ис- следователя, которые критически проанализировали данные по отдельным направлениям, в которых они являются специалистами. Их комментарии включены в текст соответствующих глав. В настоящее издание большинство исправлений внесено в соответствии со вторым изданием книги Lewin’s Essential Genes, однако в нем также содержится и много новых поправок. Следует отметить появление двух новых глав: главы 3 («Методы молекулярной биологии и генной инженерии»), в которой рассматриваются некоторые общие положения и приводятся основные методики, используемые в молекулярной биологии, и главы 8 («Эволюция генома»), в которой обновлены и суммированы основные положения, в ранних изданиях рассеянные по разным главам. В этой главе рассматриваются и совершенно новые вопросы. В настоящем издании структура книги переработана в соответствии с логикой изложения материала, а также изменены названия многих глав как более соответствующие их содержанию. В частности, изложение закономерностей организации хроматина и структуры нуклеосом предшествует обсуждению вопросов транскрипции, поскольку хромосомная организация играет критическую роль в реализации всех функций ДНК в клетке, и центр тяжести современных исследований процесса транскрипции смещен, главным образом, в сторону изучения роли хроматина в этом процессе. Соответственно, вопросы активации транскрипции и перестройки структуры хроматина сведены в одну главу (гл. 28 «Регуляция транскрипции у эукариот»). Две главы, посвященные транспозонам и ретропозонам, тоже объединены в одну (гл. 17 «Транспозоны и ретровирусы»). Некоторые главы подверглись существенной переработке и содержат много новых материалов. Вводная глава, посвященная информационной РНК, переработана полностью, и в нее включены новые материалы ( гл. 22 «Стабильность и локализация мРНК»). Существенно расширена глава о регуляторных РНК, и в нее включены последние данные по метаболизму РНКi (гл. 30 «Регуляторная РНК»). В книге много новых рисунков, отражающих последние научные разработки, главным образом, относящиеся к структурной организации хроматина и его функциям, к эпигенетическим механизмам и регуляции внутриклеточных процессов некодирующими микроРНК у эукариот. Книга состоит из четырех частей. Часть 1 (Гены и хромосомы) включает десять глав. Первые две служат введением в проблему структуры и функции ДНК. В них изложены основные понятия репликации ДНК и генной экспрессии. В гл. 3 представлена информация о современных лабораторных методах исследования. В гл. 4 обсуждается строение прерывистых генов у эу- кариот, а в гл. 5–8 — вопросы структуры и эволюции генома. Главы 9 и 10 посвящены проблеме структуры хромосом эукариот. Часть 2 (Репликация и рекомбинация ДНК) включает гл. 11–18. В гл. 11–14 подробно обсужда- ются вопросы репликации плазмид и вирусов, а так- же прокариотических и эукариотических клеток. Главы 15–18 посвящены рекомбинации и ее роли в репарации ДНК и в функционировании иммунной системы у человека. В гл. 16 подробно рассмотрены вопросы репарации ДНК, в гл. 17 — различные типы транспозонов. Часть 3 (Транскрипционные и посттранскрип- ционные механизмы) охватывает гл. 19–25. В гл. 19 и 20 подробно рассмотрены механизмы транскрипции
Предисловие 7 у бактерий и эукариот. Главы 21–23 посвящены РНК. В них обсуждаются вопросы строения и функциониро- вания мРНК, стабильности и локализации РНК, а также ее процессинг и каталитическая роль. В гл. 24 и 25 рас- смотрен круг вопросов, связанных с процессом транс- ляции и генетическим кодом. Часть 4 (Регуляция экспрессии генов) вклю- чает главы 26–30. В гл. 26 рассмотрены вопросы регу- ляции экспрессии генов бактерий на уровне оперона. Глава 27 посвящена экспрессии генов в процессе раз- вития фага после его проникновения в бактериальную клетку. В гл. 27 и 29 обсуждаются вопросы, связанные с регуляцией генной активности (в том числе посред- ством эпигенетических модификаций). Наконец, в гл. 30 изложены вопросы контроля генной экспрессии в клетках прокариот и эукариот. Для преподавателей, которые предпочитают вна- чале знакомить студентов с основными вопросами, связанными с репликацией ДНК и экспрессией генов, а затем уже переходить к более сложным вопросам, можно предложить следующий порядок изложения материала: Введение: гл. 1–2 Гены и структура генома: гл. 5–7 Репликация ДНК: гл. 11–14 Транскрипция: гл. 19–22 Трансляция: гл. 24–25 Регуляция генной экспрессии: гл. 9–10 и 26–30 Изложение материала остальных глав оставим на ус- мотрение преподавателей. Материалы для преподавателей В книге использованы дополнительные приемы, по- могающие студентам в усвоении материала. Каждая глава начинается с краткого изложения тех вопросов, которым она посвящается, а в начале каждого раздела главы дан перечень основных положений, которые в нем рассматриваются. Наиболее важные для усвоения материала термины выделены в тексте и сведены в словарь, который находится в конце книги. Наконец, в конце каждой главы приводится список литературы, содержащий самые последние работы по тому или иному направлению, причем в этот список включены не только статьи экспериментального характера, но и обзоры литературы, способствующие усвоению материала. Дополнительные материалы можно найти на прилагаемом компакт-диске (для англоязычных изданий) или в интернете в режиме онлайн. Мультимедийные материалы Издательство Jones & Bartlett располагает большим количеством мультимедийных материалов, включающих интерактивные средства обучения, которые помогают студентам в изучении молекулярной биологии и облегчают задачу преподавателя. Дополнительную информацию и копии обзоров по разным областям молекулярной биологии можно получить в региональных отделениях издательства Jones & Bartlett или на сайте http://www.jbpub.com/biology. Для студентов Интерактивный справочник по молекулярной биологии Издательство Jones & Bartlett и Брент Нильсен из университета Бригама Янга подготовили интерактивный справочник по молекулярной биологии и генетике. Студенты найдут в нем, а также на сайте http://biology. jbpub.com/lewin/genesx много полезной информации, способствующей усвоению материала, представленного в настоящей книге, и глубокому изучению этих наук. В конце каждой главы представлены различные материалы, облегчающие усвоение информации студентами. Следует отметить, что в интернете можно найти множество обучающих средств, а также многочисленные ссылки на анимации и видеоматериалы, а сама книга содержит множество наглядных рисунков и терминологический словарь (в конце). Для преподавателей «Набор преподавателя» на компакт-диске (для англоязычных изданий) На диске находятся следующие средства: • Банк изображений в формате программы Power Point, который содержит ключевые иллюстрации и таблицы, представленные в тексте книги (издательство Jones & Bartlett сохраняет права на их публикацию или цифровое воспроизведение). Преподаватель может по своему усмотрению копировать отдельные иллюстрации или объединять их с уже имеющимися у него слайдами. • Лекционные слайды, подготовленные Стивеном Килпатриком из Питтсбургского университета в Джонстауне и содержащие иллюстративные материалы к каждой главе издания Гены Х. Слайды предназначены для показа в программе Power Point, и лекторы могут самостоятельно оптимизировать их содержание, оформление и последовательность в соответствии со своими задачами. Ресурсы онлайн Доступен набор тестовых вопросов, который обновлен и расширен его составителем Стивеном Килпатри- ком. В наборе содержится 750 вопросов по различным разделам молекулярной биологии, и он доступен в виде текстового файла, с которым можно работать в различных тестовых редакторах.
ПРЕДИСЛОВИЕ Благодарности Авторы приносят благодарность сотрудникам издательства Jones & Bartlett, принимавшим участие в подготовке настоящей книги, за внимание и постоянную поддержку со стороны редакции, а также отделов выпуска, маркетинга и продаж, которую они оказывали нам на разных стадиях подготовки книги к публикации. Особенно хотелось бы поблагодарить Кэти Сетер, Кэролайн Перри, Миган Тернер, Кимберли Потвин, Лию Корриген и Лу Бруно. Кэти была организатором всего проекта и благодаря ее деятельности работа над книгой протекала успешно и в дружеской атмосфере. Она постоянно руководила нами, оказывая всемерную поддержку в нашем рискованном предприятии. Кэролайн, Лу и Лия делили между собой ежедневные обязанности на стадии написания и подготовки книги к выпуску. Все это проходило в дружеской и в то же время высокопрофессиональной атмосфере. Миган и Кимберли оперативно отбирали и редактировали иллюстрации. Мы также благодарим редакторов глав, чей опыт в сочетании с энтузиазмом и скрупулезностью обеспечил высокое качество материалов рукописи. Хотелось бы сказать спасибо Бренту Нильсену из университета Бригама Янга за подготовку начального варианта разд. 8.3, и Дэвиду Рэнду из Брауновского университета за ценные замечания, которые он сделал по гл. 8. Джоселин Кребс Эллиотт С. Голдштейн Стивен Т. Килпатрик
Об авторах Бенджамин Льюин основал журнал Cell в 1974 г., главным редактором которого состоял до 1999 г. Кроме того, он создал журналы Neuron, Immunity и Molecular Cell. В 2000 г. Льюин основал издательство Virtual Text, в 2005 г. оно вошло в состав издательства Jones & Bartlett. Является автором монографий Essential GENES и CELLS. Джоселин Кребс. После окончания Бард-колледжа в Аннандейл-на-Гудзоне ей была присуждена степень PhD по специальности «биология». Ученую степень доктора по специальности «молекулярная и клеточная биология» Джоселин получила в Калифорнийском университете в Беркли. Ее диссертация была посвящена исследованию роли ДНК-топоизомераз и инсуляторных элементов ге- нома в регуляции транскрипции. Будучи стипендиатом American Cancer Society, она занимала должность постдока на медицинском факультете Массачусетского университета в лаборатории Крэга Петерсона, в которой исследовала роль ацетилирования гистонов и хроматиновых перестроек в транскрипции. В 2000 г. Д. Кребс пришла в отдел биологии университета на Аляске в Анкоридже, где в настоящее время занимает должность адъюнкт-профессора. Она руководит исследовательской группой, изучающей роль структурных и функциональных изменений хроматина в транскрипции и репарации ДНК у дрожжей Saccharomyces cerevisiae, а также роль хроматиновых перестроек в эмбриогенезе Xenopus. Д. Кребс ведет курс молекулярной биологии для студен- тов и выпускников университета, студентов-медиков первого года обучения, а также преподает курсы мо- лекулярной биологии опухолевого роста, генетики и основ биологии. Она живет в г. Игл-Ривер на Аляске со своим сыном в доме, полном собак и кошек. В сво- бодное время увлекается пешеходным туризмом и ка- танием на лыжах. Эллиотт С. Голдштейн по- лучил степень бакалавра по биологии в Хартфордском университете (Коннектикут), а диссертацию на соискание ученой степени PhD по гене- тике защитил в университете Миннесоты на факультете генетики и клеточной био- логии. После защиты дис- сертации был удостоен сти- пендии постдока в NIH и на- чал работать в MIT в лаборатории Шелдона Пенмана. Из Бостона он переехал в университет Аризоны в Темпе, где в настоящее время занимает должность адъюнкт-профессора, участвуя в программе по моле- кулярной и клеточной биологии на биологическом факультете, а также в программе Honors Disciplinary. Область его научных интересов составляют исследо- вания, связанные с молекулярными и эволюционны- ми механизмами в раннем эмбриогенезе у Drosоphila melanogaster. В последние годы он исследует аналоги протоонкогенов человека jun и fos, существующие у Drosоphila. Преподавательская деятельность Э. Голд- штейна включает чтение курса по общей генетике для студентов и курса молекулярной генетики для вы- пускников университета. Он женат на своей школь- ной подруге, имеет троих детей и двух внуков. Очень любит копаться в книгах, а также занимается подво- дной фотографией. Его снимки можно найти на сайте http://www.public.asu.edu/~elliotg/. Стивен Т. Килпатрик. Сте- пень BS по биологии получил в колледже Истер (сейчас уни- верситет Истер) в Сен-Дэвисе (Пенсильвания), а степень PhD по экологии и эволюци- онной биологии — в Брау- новском университете. Его диссертация посвящена ис- следованиям в области попу- ляционной генетики, а имен-
ОБ АВТОРАХ но выяснению взаимосвязи между митохондриальным и ядерным геномом. С 1995 г. преподает в Питтсбургском университете в Джонстауне (Пенсильвания). В круг его преподавательский деятельности входит чтение кур- са основ биологии и введения в общую биологию. Он также ведет курсы генетики, эволюции, молекулярной генетики и биостатистики для выпускников. Является руководителем нескольких студенческих работ в области эволюционной генетики. Учебная работа является основной в деятельности С.Т. Килпатрика. Он участвовал в создании учебных пособий по курсу основ биологии, генетики и молекулярной генетики и публикует статьи по методике преподавания биологических дисциплин. Для своих студентов в Питт-Джонстауне д-р Килпатрик подготовил много материалов, предназначенных для активного усвоения ими основ биологии, генетики и эволюции. Он живет в Джонстауне с женой и тремя детьми. В свободное время любит слушать музыку и читать. Увлекается театром и время от времени участвует в выступлениях местных театральных трупп.