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文档简介

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生命活动及其规律、从分子水平开展人类疾病的预防、诊断和治疗研究的科学。基因:是负责编码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及插入序列结构基因:基因中编码RNA或蛋白质的DNA序列。顺式作用元件:真核生物生物基因中的调控序列,包括启动子和上游的启动子元件、增强子、反应元件和poly(A)加尾信号断裂基因:真核生物基因在编码区内含有非编码的插入序列。基因型:是指逐代传递下去的成对因子的集合,因子中一个来源于父本,另一个来源于母本。表现型(phenotype):是指一些容易区分的个体特征的总和增强子:一段含有多个作用元件,可以特异性的与转录因子结合,增强基因的转录活性的短的DNA序列。转录:遗传信息从DNA分子抄录到RNA分子的过程基因组(genome):泛指一个细胞或病毒的全部遗传信息。真核生物基因组:指一套完整单倍体DNA(染色体DNA)的全部序列,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:其结构比较简单,通常由环状双链DNA分子组成,具有操纵子结构,基因密度高,编码序列比例大,含有编码同工酶的同基因,不同元和生物基因组中的GC含量变化大。其非编码区域主要是一些调控序列,细菌的基因组可产生转座现象,还含有可以自主复制的质粒DNA。真核生物基因组结构特征:真核基因组一般比较庞大,结构基因所占的比例小,编码序列就更少,且存在大量重复序列。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(operon):原核生物的绝大多数结构基因按功能相关性成簇地排列于染色体上,连同其上游的调控区(包括启动子和操作元件)以及下游的转录终止信号共同组成一个基因表达单位。转座因子类别及其遗传效应:类别:插入序列、转座子、Mu噬菌体。遗传效应:①转座因子的转座不是本身的移动,而是由转座因子复制出一个新拷贝转移到基因组中的新位置上去。②新的转座因子转到靶点后,靶点序列会倍增成为两个靶点序列,并分别排列在转座因子的两侧,形成同向重复序列。③在转座过程中能够形成共合体。④转座因子转座后能促使染色体畸变。⑤转座因子可以从原来位置上切除,这个过程称为切离。⑥转座可引起插入突变。⑦带有标志基因,给受体基因组增添了新的基因。真核生物基因组重复序列:高达总DNA量的50%。分为1)高重复序列DNA,重复次数可高达数百万次。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:散在分布于基因组中,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:是一些微效基因,也就是存在于QTL中的等位基因,它决定的不是疾病本身而是对疾病的遗传易感性,是否发病取决于多遗传因素的累加效应和环境的相互作用功能基因组学包括①对基因表达图谱的研究②对基因产物的功能的研究③对基因组多样性的研究④对疾病相关基因的再测序⑤单核苷酸多态性的研究DNA损伤:DNA分子结构(碱基、脱氧核糖、磷酸)的任何异常改变DNA重排:DNA分子内发生较大片段的交换,可以在同一染色体的两条链间发生,也可以在不同染色体之间发生,且DNA重排可以是原来的方向或者颠倒的方向。DNA损伤修复的主要修复方式①直接修复:最简单②切除修复:最常见③重组修复:损伤较多④SOS修复:损伤严重应急修复。真核生物诱导修复主要机制:细胞周期检查点控制。概念:细胞周期中从DNA复制到细胞分裂每一时期转折都会受到严密监控,此机制称细胞周期检查点控制。作用:对DNA损伤做出应答。结果:暂时阻断细胞周期,诱导细胞停滞,防止受损DNA继续复制,同时诱导DNA损伤修复;若无法修复则诱导细胞进入凋亡管家基因:在生物体的生命全过程中及几乎所有细胞中持续表达的基因,这些基因的表达的量是持续的、恒定的。诱导表达:在特定环境信号刺激下,有些基因的表达表现为开放或增强,这种表达方式称为诱导表达。阻遏表达:在特定环境信号刺激下,有些基因的表达表现为关闭或下降,这种表达方式称为阻遏表达。协调表达:在生物体内,在一定机制控制下,功能相关的一组基因,协调一致,共同表达,使各种代谢途径有条不紊的进行,即协调表达。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,有规律的选择性、程序性、适度的表达,以适应环境,发挥其生理功能的过程。反式作用因子:真核细胞内含有的主要功能是使基因开放或关闭的一些序列特异性的DNA结合蛋白。负调控:阻遏蛋白结合于DNA后抑制转录,这种基因表达调控方式称为~正调控:调控蛋白结合于特异DNA序列后促进基因的转录,这种基因表达调控方式称为~原核生物乳糖操纵子的转录调控机制:结构基因:Z基因:编码β-半乳糖苷酶。Y基因:编码透酶。A基因:编码半乳糖苷乙酰化酶。调控元件:启动子(P),操纵元件(O),CAP结合序列。调节基因(I):编码阻遏蛋白。2、功能:使细菌可以利用乳糖作为生长能源。3、调控机制:1)阻遏蛋白引起的负性调节(乳糖的影响):A.没有乳糖存在时,lac操纵子处于关闭状态;B.当有乳糖存在时,乳糖转变为半乳糖,诱导阻遏蛋白变构失活,lac操纵子开放2)CAP蛋白引起的正性调节(受葡萄糖的调节)A.CAP(正调控蛋白):分解代谢物基因激活蛋白B.CAP是同二聚体,有DNA的结合区及cAMP的结合位点C.CAP与cAMP结合以后被激活D.葡萄糖浓度高时,cAMP降低;葡萄糖浓度低时,cAMP升高3)协调调节:A、lac操纵子中阻遏蛋白的负性调节和CAP蛋白的正性调节互相协调,共同调控lac操纵子。B、乳糖操纵子是弱启动子,与RNA聚合酶的结合必须要CAP蛋白的辅助。如果没有CAP存在,即使没有阻遏蛋白与操纵元件结合,操纵子仍无转录活性。C、当阻遏蛋白封闭转录时,CAP对该系统不能发挥作用。D、单纯乳糖存在时,细菌利用乳糖作碳源,若有葡萄糖或乳糖共同存在时,细菌首先利用葡萄糖。4)乳糖操纵子协调调节机制:a有葡萄糖,有乳糖,lac操纵子关闭b有葡萄糖,没有乳糖,lac操纵子关闭c没有葡萄糖,没有乳糖,lac操纵子关闭d没有葡萄糖,有乳糖,lac操纵子开放真核生物基因表达在转录水平的调控:转录水平的调控是真核生物基因表达调控中最重要环节。②调控作用主要是通过反式作用因子,顺式作用元件和RNA聚合酶的相互作用来完成的。③调控方式主要是反式作用因子通过结合顺式作用元件后影响转录起始复合物的形成。其中转录起始复合物的形成是转录的可调控环节。方式作用因子是调控基因表达的DNA结合蛋白方式作用因子具有三个基本特征:(1)具有三个功能结构域:DNA结合域、转录活性域及结合其他蛋白结合域(2)能识别并结合基因调控区中顺式作用元件(3)基因表达有正性和负性调控作用。方式作用因子激活方式多样:表达式调节、共价修饰、配体结合、蛋白与蛋白相互作用方式作用因子与顺式作用元件结合发挥调节功能反式作用因子的组合性调控使调控更加精确。反式作用因子的作用方式有多种模式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(1)具有三个功能结构域:DNA结合域、转录活性域及结合其他蛋白结合域(2)能识别并结合基因调控区中顺式作用元件(3)基因表达有正性和负性调控作用。反式作用因子与顺式作用元件结合后促进或抑制基因的表达。调节方式(1)反式作用因子与顺式作用元件结合发挥调节作用(2)反式作用因子的组合性调控使调控更加精确。信号转导——细胞通过受体接收胞外信号分子的刺激,经过复杂的胞内应答反应,影响细胞生物学功能3.通过编码序列筛选鉴定基因4.采用突变分析技术筛选致病突变基因诊断的基本技术:核酸分子杂交和PCR扩增基因诊断:利用分子生物学技术,从DNA/RNA水平检测基因的存在,分析基因的结构变异和表达状态,从而对疾病作出诊断。Southern印迹:用于DNA的检测,不但能检测出特异的DNA片段,还能进行定位和测定分子量,可用于基因的限制性内切酶图谱分析、基因突变分析等。Northern印迹:杂交用于RNA的检测,能对组织细胞中总RNA或mRNA进行定性和定量分析斑点杂交:既可检测DNA也可检测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、灵敏、样品用量少;缺点是不能鉴定所分析基因的分子量,特异性较低、有一定比例的假阳性。原位杂交:是细胞学技术与核酸杂交结合的一种核酸分析检测技术。用标记核酸探针与细胞涂片、压片、细胞悬液滴片或组织切片上具有互补序列的单链DNA或RNA进行杂交,然后通过放射自显影或酶底物显色或激发荧光等方法检测待测核酸分子。限制性片断长度多态性:基因突变导致的基因碱基组成或(和)顺序发生改变,会在基因结构中产生新的限制性内切酶位点或使原有的限制性内切酶位点消失。因此,突变基因在经过相应的限制性内切酶水解后,其电泳条带的数量和大小就会发生改变,根据这些改变可以判断出突变是否存大。对不同的疾病需要采用不同的基因诊断策略:对致病基因已经找到、发生机制也基因清楚的疾病,可以通过直接检测致病基因进行基因诊断;对致病基因还没有找到、发生机制不清,但致病基因已经定位于染色体或基因组的特定区域的疾病,可以通过检测致病基因的连锁遗传标记进行基因诊断;对过些多因素、多基因疾病,则要通过检测表型克隆基因进行基因诊断;还有的疾病可能并没有基因结构的变异,但由于受内外环境因素影响,其表达发生了改变,导致相应蛋白质过多或过少而引起的疾病,就需要通过基因表达的定量分析进行基因诊断。通过致病基因的检测诊断疾病通过连锁遗传标志检测诊断疾病通过表型克隆建立疾病基因诊断指标通过基因表达的定量分析诊断疾病遗传标记的选择一般遵守的两条基本原则:1、多标记原则(要求选择多个与致病基因连锁的遗传标记,这样可以增加信息量,提高间接基因诊断结果的可靠性)2、近距离原则(要求首选位于基因内的遗传标记,基因外遗传标记由于离致病基因较远,有可能发生基因重组而影响判断的可靠性)基因诊断技术检测肿瘤:1、检测肿瘤染色体异位及融合基因。2、检测癌基因和抑癌基因。3、检验肿瘤相关病毒。4、检测肿瘤标志物基因或mRNA。基因治疗:是指将目的基因导入靶细胞内,成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:或称基因矫正是,是指将特定的目的基因导入特定的细胞,通过定位重组,以导入的正常基因置换基因组内原有的缺陷基因。基因置换的目的是纠正缺陷基因,

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