医学分子生物学-整理笔记

分子生物学：从分子水平研究生命现象、生命本质、生命活动及其规律的学科。

医学分子生物学：从分子水平研究人体和疾病相关生物在正常和疾病状态下的生命活动及其规律，从分子水平开展人类疾病防治研究的科学。

基因：编码RNA或一条多肽链的DNA片段，包括编码序列、编码序列外的侧翼序列和插入序列

结构基因：编码基因内RNA或蛋白质的DNA序列。

顺式作用元件：真核生物基因中的调控序列，包括启动子和上游启动子元件、增强子、反应元件和Poly(a )延伸子

断裂基因：真核生物基因在编码区内含有非编码插入序列。

基因型：世代相传的一对因子的集合，因子一方来源于父本，另一方来源于母本。

表现型是指容易区分的个体特征的总和

增强子：一种含有多个作用元件并特异性结合转录因子以增强基因转录活性的短DNA序列。

转录：遗传信息从DNA分子转录到RNA分子的过程

基因组：指一个细胞或病毒的所有遗传信息。

真核生物基因组：指单倍体DNA的完整序列，既包括编码序列，也包括大量存在的非编码序列。

原核生物基因组结构特征：其结构较简单，通常由环状双链DNA分子组成，具有操纵子结构，基因密度高，编码比例大，含有编码同工酶的同基因，不同来源和生物基因组中GC含量变化较大。 其非编码区主要是一些调控序列，细菌基因组发生易位现象，还含有可自主复制的质粒DNA。

真核生物基因组结构特征：真核基因组一般比较庞大，结构基因所占比例小，编码序列就更少，且存在较多的重复序列。 它由染色体DNA和染色体外DNA组成，非编码序列多于编码序列，具有多基因家族和假基因

操纵子(原核生物绝大多数结构基因均按功能相关性在染色体上簇集排列，与其上游调控区和下游转录终止信号共同构成一个基因表达单位。

转座子分类及其遗传效应：分类：插入序列、转座子、Mu噬菌体。 遗传效应：转座子转座子从转座子拷贝新拷贝移动到基因组中新位置，而不是自身移动。 新转座子转入靶后，靶序列加倍成两个靶序列，分别排列在转座子两侧，形成同向重复序列。 易位中可形成共聚物。 转座子转移会促进染色体畸变。 转座子可原位切除，称此过程为分离。 易位会引起插入突变。 带有标记基因，在受体基因组中增加了新基因。

真核生物基因组重复序列：达到总DNA量的50%。 1 )分为高重复序列DNA，重复次数达数百万次。 有卫星DNA和反向重复序列。 卫星DNA又分为大卫星DNA、小卫星DNA和微卫星DNA。 2 )中重复序列DNA :散在基因组中，约占基因组DNA总量的35%，常与单拷贝基因间隔排列

易感基因：存在于QTL中的等位基因，它决定着疾病的遗传易感性而不是疾病本身，发病与否取决于多基因的协同效应和环境的相互作用

功能基因组学包括基因表达图谱研究基因产物功能的研究基因组多样性研究疾病相关基因重排单核苷酸多态性研究

DNA损伤： DNA分子结构的异常变化

DNA重排： DNA分子内发生的大片段的交换可以发生在同一染色体的双链之间，也可以发生在不同染色体之间。 也可以是，DNA重新排列是原始方向或相反方向。

DNA损伤修复的主要修复方法有直接修复(最简单切除修复)、最常见重组修复)、损伤较多SOS修复)损伤的严重应急修复。

真核生物诱导修复的主要机制：细胞周期检查点调控。 概念：细胞周期中从DNA复制到细胞分裂这一时期的转变受到严密监测，这一机制被称为细胞周期检查点调控。 作用：响应DNA损伤。 结果：临时阻断细胞周期，诱导细胞滞留，防止受损DNA继续复制，同时诱导DNA损伤修复； 如果不能修复就引导

细胞进入细胞凋亡

管家基因：在机体的整个生命过程中和大部分细胞中持续表达的基因，这些基因的表达量是持续的、恒定的。

诱导表达：在特定环境信号的刺激下，部分基因的表达开放或增强，这种表达方式称为诱导表达。

阻遏物表达：指某些基因在特定环境信号刺激下的表达封闭或下调，这种表达方式称为阻遏物表达。

协同表达：在生物体内，在一定机制的调控下，一组功能相关的基因协同一致、共同表达，通过多种代谢途径有序进行，即协同表达。

基因表达调控：根据机体生长、发育、繁殖的需要，结构基因在细胞中随着环境的变化，进行有规律的选择性、程序性、适度表达，适应环境，发挥其生理功能的过程。

反式作用因子：真核细胞的主要功能是开放或封闭基因的序列特异性DNA结合蛋白。

负调控：阻遏蛋白结合DNA后抑制转录。 将这种基因表达的调控方式~

正性调控：调控基因表达的方式，调控蛋白质与特异性DNA序列结合后促进基因转录~

原核乳糖操纵子转录调控机制：

结构基因： z基因：编码-半乳糖苷酶。 y基因：编码转肽酶。 A基因：编码半乳糖苷酶。 调控元件：启动子、操作元件、CAP结合序列。 调节基因：编码阻遏蛋白。 2、功能：允许细菌利用乳糖作为生长能量。 3、调控机制：1)阻遏蛋白负调节( a .不存在乳糖，lac运营商处于封锁状态； B .乳糖存在时，乳糖转化为半乳糖，诱导阻遏蛋白结构失活，lac操纵子释放2 ) CAP蛋白正性调节A.CAP :降解代谢物的基因激活蛋白B.CAP为均二聚体葡萄糖浓度较低时cAMP升高3 )协同调节： a、lac算子中阻遏蛋白负调节与CAP蛋白正调节相互协调，共同调控lac算子。 B、乳糖操纵子是弱启动子，与RNA聚合酶结合需要CAP蛋白辅助。 如果不存在CAP，即使阻遏蛋白未与操作元件结合，操纵子也没有转录活性。 C、当阻遏蛋白关闭转录时，CAP对该系统不起作用。 d、单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作为碳源，葡萄糖或乳糖共同存在时，细菌首先利用葡萄糖。 4 )乳糖操作子协调调节机制) a有葡萄糖、乳糖，lac操作子b无葡萄糖、乳糖，lac操作子c无葡萄糖、乳糖，lac操作子d无葡萄糖、乳糖

真核生物基因表达转录水平调控：转录水平调控是真核生物基因表达调控中最重要的环节。 调控作用主要通过反式作用因子、顺式作用元件与RNA聚合酶的相互作用实现。 调控方式主要是反式作用因子结合顺式作用元件影响转录起始复合体的形成。 其中转录起始复合体的形成是转录的调控环节。

1、模式作用因子是调控基因表达的DNA结合蛋白

2、方式作用因子具有三个基本特征。 拥有三个功能域。 可连接DNA结合结构域、转录活性结构域及其他蛋白结合结构域，识别并结合基因调控区顺式作用元件基因的表达，具有正负调控作用。

3、方式作用因子激活方式多样：式调节、共价修饰、配体结合、蛋白质与蛋白质相互作用

4、模式作用因子与顺式作用元件结合发挥调节功能

5、反式作用因子的组合控制使控制更加精确。

6、反式作用因子的作用方式有多种模式

7、反式作用因子结构域具有多种结构模式

反式作用因子的基本特征和调节方式：基本特征具有三个功能域。 通过连接DNA结合域、转录活性域及其他蛋白结合域，可以识别并结合基因调控区顺式作用元件的基因表达，具有正负调控作用。 反式作用因子与顺式作用元件结合后，促进或抑制基因表达。 调节方式的反式作用因子和顺式作用因子组合起调节作用的反式作用因子组合控制使控制更加精确。

信号转导——细胞通过受体介导细胞外信号分子的刺激，经历复杂的细胞内应答反应，进而影响细胞生物学功能。

受体概念——是信息分子的受体分子，它们的化学本质是存在于细胞表面或细胞内的蛋白分子。

蛋白循环——正常的g蛋白以惰性三聚体形式存在，配体与受体的结合改变受体构象，进而引起g蛋白构象改变，导致亚基与GDP亲和力降低，释放GDP，与GTP结合，-亚基亚基具有内在的GTP酶活性，水解GTP成为GDP，亚基新与-亚基结合形成三聚体，恢复静止状态。 g蛋白这种有活性状态和无活性状态的转换叫做g蛋白循环。

细胞与细胞之间的通信方式在细胞间隙连接通信。 膜表面分子接触通讯。 通过化学信号的通信。

受体的作用、特点及分类； 受体有两个作用。 一个是识别外来信息分子，另一个是将配体的信号转换并传递给其他分子，引起细胞的响应。 受体特征：高特异性、高亲和力、饱和、可逆性受体按其在细胞内的位置分类：细胞表面受体和细胞内受体

负责细胞内信号转导和转换的信号转导分子；

蛋白激酶和蛋白磷酸酶：蛋白质活性的开关系统

( g蛋白) GTP/GDP开关作用。

信号转导复合体：由接头蛋白和支架蛋白形成

g蛋白偶联受体信号转导通路的基本步骤；

配体与受体结合受体激活g蛋白G蛋白激活或抑制效应分子效应分子改变第二信使的含量和分布第二信使作用于相应的靶分子，改变构象，从而改变细胞的代谢过程

胰岛素介导信号转导的主要步骤。

受体二聚体的形成及其磷酸化街头蛋白Grb2 Grb2的SH3募集SOS Ras的激活MAPK的级联激活转录因子的磷酸化及其转录调控作用

细胞周期——绝大多数真核细胞经过一系列有序事件，增大细胞体积，复制染色体，并分裂成两个子细胞，每个子细胞含有完整的染色体

细胞凋亡——是机体细胞在正常生理状态或病理状态下发生的自发性程序化死亡过程。

细胞周期和细胞周期中的水平

细胞周期的四个时期： G1期、s期、G2期、m期

四个关口： G1 -晚期限制点、G1-S回和G2-S回的DNA损伤关口、有丝分裂中期关口

关口在细胞周期中的作用；

G1 -晚期限制性位点：监测G1期细胞大小及环境中是否存在生长因子，细胞生长足够大

G1-S关卡：监测有无DNA损伤；

G2-M关卡：监测DNA是否受损，DNA是否正确完整拷贝；

有丝分裂关卡：监测姐妹染色体是否稳定粘附纺锤体。

细胞周期调控蛋白；

周期蛋白； 周期性蛋白质依赖性激酶； 周期蛋白-周期蛋白依赖性激酶抑制因子； )4) RB及E2F-DP1转录因子； 调节Cdk磷酸化和去磷酸化的蛋白激酶和磷酸酶； 泛素化泛素和蛋白质的酶。

凋亡途径中膀胱天蛋白酶级联反应；

Egl—-抑制—Ced9—抑制—Ced4—活化—Ced3—细胞凋亡

细胞死亡的形态学变化

细胞缩小导致与周围细胞失去接触，染色质固缩在核膜附近，细胞骨架崩解，核膜消失，DNA断裂，碎片化，细胞膜起泡，最终细胞被细胞膜包裹的大量凋亡小体解体，被周围健康的细胞和吞噬细胞吞噬。

细胞凋亡与细胞死亡的区别。

最重要的区别在于细胞凋亡过程中细胞内物质自始至终不流失，很少引起炎症反应。坏死过程中细胞肿胀、破裂，内容物溢出引起炎症反应，

基因工程：用于克隆基因，利用克隆基因的表达制备特定蛋白质或多肽产物，或改变细胞或生物个体特性的方法及相关工作。

DNA重组：不同来源的DNA分子在末端共价结合，形成重组DNA分子的过程。

克隆载体：将外源DNA带入宿主细胞，实现外源DNA克隆和扩增的载体。

质粒：存在于包括细菌、酵母在内的多种微生物中，在宿主细胞染色体外以稳定的方式遗传。

转化是指将质粒或其他外源DNA导入感受态宿主菌获得新表型的过程。

转导：遗传信息通过噬菌体或巨细胞病毒的转导过程。

转染：真核细胞主动摄取或被动导入外源DNA片段获得新的表型过程。

表达系统：通过导入目的基因，获得含有表达载体及表达部件的所需蛋白质或多肽片段。

限制性核酸内切酶及其识别位点特征：具有回文序列结构

质粒载体应具备的特性：1.分子量相对较小，稳定存在于细菌内，具有较高的拷贝数。 2 .有一个以上遗传标记。 3 .具有多种限制性内切酶的单一所有点便于外源基因的插入。

基因工程技术的基本流程：1.制备目的基因及相关载体。 2 .连接目的基因和相关载体。 3 .将重组DNA导入受体细胞。 4.DNA重组体的筛选与鉴定。 5.DNA重组体的扩增、表达和其他研究。

表达载体：用于在受体细胞中表达外源基因的载体。

基因组文库：将某生物的整个基因组DNA切割成大小合适的片段，将所有这些片段连接到合适的载体上，导入合适的宿主细胞进行保存扩增，得到的重组亚组的总称。

CDNA文库：将生物特定组织器官或特定发育时期的所有mRNA逆转录成CDNA，将每个CDNA插入载体形成重组子，导入宿主细胞进行克隆扩增。 作为这些重组子内cDNA集合的cDNA文库。

DNA连接酶及其在基因工程中的主要用途

DNA连接酶是指双链DNA片段聚集在一起的3’羟基末端和5’磷酸基末端之间形成磷酸二酯键，使两个末端相连的核酸酶。 目的可将基因与载体连接构成重组子。

DNA聚合酶I在基因工程中的主要应用

1.5’—3’DNA聚合酶活性。 2.5’- 3’外切酶活性。 3.3’—5’核酸外切酶活性

基因突变的概念、类型及其遗传效应

基因突变：在基因特定的DNA序列中，其碱基组成和序列顺序受体内外因素作用改变，导致DNA一级结构改变，改变基因结构，形成基因突变。 包括点突变、缺失、插入、重排、配子突变和体细胞突变、动态突变。

其遗传效应表现为：1.基因突变改变基因密码；2 .基因突变影响hnRNA剪切。

功能克隆和位置克隆概念

功能克隆：利用蛋白质表达和功能信息分离未知基因的方法称为未知基因的功能克隆。

克隆：利用基因在染色体上的位置信息分离鉴定未知基因的策略。

基因结构与表达及疾病的研究策略

1 .通过结构分析，确定基因变异在疾病发生中的作用。 2 .基因表达水平分析，确定基因在疾病发生中的作用。 3 .通过功能学研究，确定基因在疾病中的作用。

功能克隆和位置克隆的制作方法

功能克隆：1.从纯化蛋白的氨基酸序列信息中分离鉴定未知基因。 2 .通过蛋白质的抗原抗体反应分离鉴定未知基因。 根据mRNA的差异分离鉴定未知基因。

克隆1 .通过基因分析和染色体断点分析定位疾病基因2 .使用HGP数据分析靶区基因组3 .通过编码序列鉴定基因4 .通过突变分析技术筛选病原变异

基因诊断基本技术：核酸分子杂交与PCR扩增

基因诊断：利用分子生物学技术从DNA/RNA水平检测基因存在，分析基因结构变异和表达状态，诊断疾病。

southern印迹：用于DNA检测，不仅可检测特异性DNA片段，还可定位和分子量测定，可用于基因限制性内切酶对映分析、基因突变分析等。

免疫印迹：杂交可用于检测RNA，定性定量分析组织细胞中的总RNA或mRNA

斑点杂交：可同时检测DNA和RNA，用于基因组中特定基因及其表达的定性和定量分析，方法简单、快速、铮敏、样品用量少； 缺点是无法鉴定所分析基因的分子量，特异性低，有一定比例的假阳性。

原位杂交：是细胞学技术与核酸杂交相结合的核酸分析检测技术。 将标记核酸探针与细胞包被、压片、细胞悬液滴片或组织切片中具有互补序列的单链DNA或RNA杂交，然后通过放射自显影或酶底物显色或荧光激发等方法检测待测核酸分子。

限制性片段长度多态性：基因突变导致基因碱基组成或顺序改变，基因结构出现新的限制性内切酶位点或原限制性内切酶位点消失。 因此，当突变基因被合适的限制性内切酶水解时，其电泳谱带的数量和大小会发生变化，从这些变化可以判断突变是否较大。

不同疾病需采用不同的基因诊断策略：对于已发现致病基因且发生机制基因也明显的疾病，可直接通过检测致病基因进行基因诊断； 虽然致病基因尚未发现，发生机制尚不清楚，但对于致病基因定位于染色体或基因组特定区域的疾病，可通过检测致病基因的连锁遗传标记进行基因诊断； 对于一些多因素、多基因疾病，可以通过检测表型克隆基因进行基因诊断，也可能不存在基因结构变异，但对于内外环境因素影响下其表达发生变化，导致相应蛋白质过多或过少的疾病，则

通过检测致病基因诊断疾病

连锁遗传标记检测诊断疾病

表型克隆建立疾病基因诊断指标

基因表达定量分析诊断疾病

遗传标记选择一般遵守的两个基本原则： 1、多标记原则2、近距离原则

基因诊断技术检测肿瘤： 1、肿瘤染色体异位和融合基因检测。 2、检测癌基因和抑癌基因。 3、检测肿瘤相关病毒。 4、检测肿瘤标志物基因或mRNA。

基因治疗是将目的基因导入靶细胞内，作为宿主细胞遗传物质的一部分，目的基因表达产物对疾病起治疗作用。

基因置换：或基因矫治是指将特定目的基因导入特定细胞，通过定位重组，用导入的正常基因置换基因组中原有的缺陷基因。 基因置换的目的是修复缺陷基因，矫正缺陷基因异常序列，准确原位修复缺陷基因缺陷位点，不参与基因组改变。

针对不同疾病可采用不同的基因治疗策略： 1、基因置换可纠正缺陷基因。 2、向基因中添加细胞本来不能表达的蛋白质。 3、基因干预是抑制特定基因的表达。 4、导入自杀基因可产生细胞自杀效应。 5、基因修饰可以改变细胞功能特性。

反义RNA :与mrna互补的RNA分子，也包括与其他RNA互补的RNA分子。

RNA干扰是指双链RNA诱导的同源mRNA降解过程，从而抵抗该基因的表达。