分子生物学Chapter 2 Protein Structure

分子生物学Chapter 2  Protein Structure
分子生物学Chapter 2  Protein Structure

Chapter 2 Protein Structure

Introduction

Sizes and shapes of proteins

Globlar proteins, including most enzymes, behave in solution like compact , roughly spherical particles. Fibrous proteins have a high axial ratio and are often of structural importance, for example fibroin and keratin. Sizes range from a few thousand to several million Daltons.

Some proteins contain bound nonprotein materials (prosthetic groups or other macromolecules), which accounts for the increased sizes and functionalities of the protein complexs.

Shapes of proteins

Globular proteins: enzymes

Fibrous proteins: important structural proteins (silk fibroin, keratin in hair and wools )

Chapter 2 Protein Structure

1. Aminp Acids

R-CH(NH2)-COOH

a-carbon is chiral (asymmetric) except in glycine (R is H)

Amino acids can exit in both D- and L- stereoisomers, but only L-isomers are found in proteins

Amino acids are dipolar ions (zwitterions) in aqueous solution and are amphoteric .

The side chains (R) differ in size, shape, charge and chemical reactivity

A few proteins contain nonstandard amino acids that are formed by post-translational modification of the parent amino acids.

1.1Amino acids with charged side chains

“Basic” amino acids: containing positively charged groups

Lysine (Lys, K): a second amino group attached to the e-carbon atom

Arginine (arg, R): a guanidino group attached to the d-carbon atom

Histidine (His, H): a imidazole group has a p Ka near neutrality. This group can be reversibly protonated under physiological conditions, which contribute to the catalytic mechanism of many enzymes.

1.2. Amino acids with polar uncharged side chains (hydrophilic)--containing groups that form hydrogen bonds with water

Serine (Ser, S) & threonine (Thr, T) have hydroxyl groups.

1.3. Amino acids with nonpolar aliphatic side chains (hydrophobic )

Alkyl side chains

1.4. Amino acids with aromatic side chains (hydrophobic )

2. Primary structure

Amino acids are linked by peptide bonds between alpha-carboxyl and alpha-amino groups. The resulting polypeptide sequence has an N terminus and a C terminus.

Polypeptides commonly have between 100 and 1500 amino acids linked in this way

Formation of a peptide bond (shaded in gray) in a dipeptide.

The amino acid in a peptide is also called a residue.

The smallest amino acid, glycine, has a single hydrogen atom as its R group. Its small size allows it to fit into tight spaces. Unlike any of the other common amino acids, proline has a cyclic ring that is produced by formation of a covalent bond between its R group and the amino group on Cα. Proline is very rigid, and its p resence creates a fixed kink in a protein chain. Proline and glycine are sometimes found at points on a protein's surface where the chain loops back into the protein

3. Secondary Structure

Secondary structure refers to the localized organization of parts of a polypeptide chain, which can assume several different spatial arrangements. A single polypeptide may exhibit all types of secondary structure. Without any stabilizing interactions, a polypeptide assumes a random-coil structure.

3.1 Model of the a helix.

The polypeptide backbone is folded into a spiral that is held in place by hydrogen bonds (black dots) between backbone oxygen atoms and hydrogen atoms. All the hydrogen bonds have the same polarity. The outer surface of the helix is covered by the side-chain R groups.

a-helix

every 3.6 residues make one turn,

the distance between two turns is 0.54 nm,

the C=O (or N-H) of one turn is hydrogen bonded to N-H (or C=O) of the

neighboring

3.2 Beta Strand and Beta Sheet

In a β strand, the torsion angle of N-Cβ-C-N in the backbone is about 120 degrees. The following figure shows the conformation of an ideal β strand.Note that the sidechains of two neighboring residues project in the opposite direction from the backbone.

Beta sheet

A β sheet consists of two or more hydrogen bonded β strands.The two neighboring β strands may be parallel if they are aligned in the same direction from one terminus (N or C) to the other, or anti-parallel if they are aligned in the opposite direction.

b SHEETS. (a) A simple two-stranded b sheet with antiparallel b strands. A sheet is stabilized by hydrogen bonds (black dots) between the b strands. The planarity of the peptide bond forces a b sheet to be pleated; hence, this structure is also called a b pleated sheet, or simply a pleated sheet. (b) Side view of a b sheet showing how the R groups protrude above and below the plane of the sheet. (c) Model of binding site in class I MHC (major histocompatibility complex) molecules, which are involved in graft rejection. A sheet comprising eight antiparallel b strands (green) forms the bottom of the binding cleft, which is lined by a pair of a helices (blue). A disulfide bond is shown as two connected yellow spheres. The MHC binding cleft is large enough to bind a peptide 8 10 residues long.

3.3 Turns

Composed of three or four residues, turns are compact, U-shaped secondary structures stabilized by a hydrogen bond between their end residues. They are located on the surface of a protein, forming a sharp bend that redirects the polypeptide backbone back toward the interior. Glycine and proline are commonly present in turns.

4. Tertiary Structure

Tertiary structure, the next-higher level of structure, refers to the overall conformation of a polypeptide chain, that is, the three-dimensional arrangement of all the amino acids residues. In contrast to secondary structure, which is stabilized by hydrogen bonds, tertiary structure is stabilized by hydrophobic interactions between the nonpolar side chains and, in some proteins, by disulfide bonds. These stabilizing forces hold t he α helices, β strands, turns, and random coils in a compact internal scaffold

The ribbon representation of the 3D structure of RNase A.

Noncovalent interaction between side chains that hold the tertiary structure together:van der Waals forces, hydrogen bonds, electrostatic salt bridges, hydrophobic interactions

Covalent interaction: disulfide bonds

Denaturation of protein by disruption of its 2o and 3o structure will lead to a random coil conformation

5. Quaternary structure

Many proteins are composed of two or more polypeptide chains (subunits). These subunits may be identical or different. The same forces which stabilize tertiary structure hold these subunits together. This level of organization called quaternary

structure.

Prosthetic groups

Prosthetic groups covalently or noncovalently attached to many conjugated proteins, and give the proteins chemical functionality. Many are co-factors in enzyme reactions.

Examples : heme groups in hemogobin

O rganization of the catabolite activator

protein (CAP)

6. Domains, motifs and families

6.1 Protein Motifs

A motif is a characteristic domain structure consisting of two or more α helices or β strands.

Common examples include coiled coil, helix-turn-helix helix-loop-helix, zinc finger, leucine zipper etc.

Many proteins contain one or more motifs built from particular combinations of secondary structures.

A motif is defined by a specific combination of secondary structures that has a particular topology and is organized into a characteristic three-dimensional structure. Structural motifs:

?Groupings of secondary structural elements that frequently occur in globular proteins

?Often have functional significance and represent the essential parts of binding or catalytic sites conserved among a protein family ?Represent the best solution to a structural-functional requirement

βαβ motif

6.2 Domains:

Structurally independent units of many proteins, connected by sections with limited higher order structure within the same polypeptide.

They can also have specific function such as substrate binding

Functional Domains

Domains sometimes are defined in functional terms based on observations that the activity of a protein is localized to a small region along its length. For instance, a particular region or regions of a protein may be responsible for its catalytic activity (e.g., a kinase domain) or binding ability (e.g., a DNA-binding domain, membrane-binding domain).

Modules:

The organization of tertiary structure into domains further illustrates the principle that complex molecules are built from simpler components. Like secondary-structure motifs, tertiary-structure domains are incorporated as modules into different proteins, thereby modifying their functional activities. The modular approach to protein architecture is particularly easy to recognize in large proteins, which tend to be a mosaic of different domains and thus can perform different functions simultaneously Schematic diagrams of various proteins, illustrating their modular nature.

Epidermal growth factor (EGF) is generated by proteolytic cleavage of a precursor protein containing multiple EGF domains (orange). The EGF domain also occurs in Neu protein and in tissue plasminogen activator (TPA). Other domains, or modules, in these proteins include a chymotryptic domain (purple), an immunoglobulin domain (green), a fibronectin domain (yellow), a membrane-spanning domain (pink), and a kringle domain (blue).

6.3 Protein families:

Structurally and functionally related proteins from different sources

Evolutionary tree showing how the globin protein family arose, starting from the most primitive oxygen-binding proteins, leghemoglobins, in plants.Sequence comparisons have revealed that evolution of the globin proteins parallels the evolution of vertebrates. Major junctions occurred with the divergence of myoglobin from hemoglobin and the later divergence of hemoglobin into the a and b subunits.

Domains, motifs and families

Domains form semi-independent structural and functional units within a single polypeptide chain. Domains are often encoded by individual exons within a gene. New proteins may have evolved through new combinations of exons. Motifs are groupings of secondary structural elements or amino acid sequences often found in related members of protein families. Similar structural motifs are also found in proteins which have no sequence similarity. Protein families arise through gene duplication and subsequent divergent evolution of the new genes.

7. Folding of Proteins

The amino acid sequence of a protein determines its folding.

Folding of proteins in vivo is promoted by chaperones.

Protein Folding:

chaperones are involved in vivo

(1)The rapidly reversible formation of local secondary structure

(2)Formation of domains through the cooperative aggregation of folding

nulcei

(3)Assembly of domains into a “molten” globule

(4)Conformational adjustment of the monomer

(5)Final conformational adjustment of the dimeric protein to form the native

structure.

There are two general families of chaperones:

Molecular chaperones,which bind and stabilize unfolded or partially folded proteins, thereby preventing these proteins from being degraded;

Chaperones have ATPase activity, and their ability to bind and stabilize their target proteins is specific and dependent on ATP hydrolysis.

Chaperonins, which directly facilitate their folding.

Molecular chaperones consist of the Hsp70 family of proteins, which includes Hsp70 in the cytosol and mitochondrial matrix, Bip in the endoplasmic reticulum, and DnaK, a bacterial chaperone. When bound to ATP, Hsp70 assumes an open form in which an exposed hydrophobic pocket transiently binds to exposed

hydrophobic regions of the unfolded target protein. Hydrolysis of the bound ATP causes Hsp70 to assume a closed form, releasing the target protein.

Proper folding of a small proportion of proteins (e.g., the cytoskeletal proteins actin and tubulin) requires additional assistance, which is provided by chaperonins.

Eukaryotic chaperonins, called TCiP, are large, barrel-shaped, multimeric complexes composed of eight Hsp60 units. The bacterial homolog, known as GroEL, contains 14 identical subunits.

The GroEL folding mechanism: In bacteria, a partially folded or misfolded polypeptide is inserted into the cavity of GroEL, where it binds to the inner wall and folds into its native conformation. In an ATP-dependent step, GroEL expands and the protein exits GroEL, a process assisted by a co-chaperonin, GroES, which caps the ends of GroEL . Because the eukaryotic chaperonin TCiP lacks a GroES-type co-chaperonin, the last step must differ in eukaryotes. Moreover, the size of the cavity in TCiP limits this folding pathway to polypeptides smaller than 55 kDa.

8. Chemical Modifications and Processing

Chemical modification involves the linkage of a chemical group to the terminal amino or carboxyl groups or to reactive groups in the side chains of internal residues; in some cases, these modifications are reversible.

Acetylation,the addition of an acetyl group (CH3CO) to the amino group of the N-terminal residue is the most common form of chemical modification, involving an estimated 80 percent of all proteins

The internal residues in proteins can be modified by attachment of a variety of chemical groups to their side chains.

The most important modification is phosphorylation of serine, threonine, and tyrosine residues. There are numerous examples of proteins whose activity is regulated by reversible phosphorylation and dephosphorylation.

The side chains of asparagine, serine, and threonine are sites for glycosylation, the attachment of linear and branched carbohydrate chains. Many secreted proteins and membrane proteins contain glycosylated residues.

Processing:

In the most common form of processing, residues are removed from the C- or N-terminus of a polypeptide by cleavage of the peptide bond in a reaction catalyzed by proteases. Proteolytic cleavage is a common mechanism of activation or inactivation, especially of enzymes involved in blood coagulation or digestion.

An unusual type of processing, termed protein selfsplicing, occurs in bacteria and primitive eukaryotes. Splicing refers to a process analogous to editing film: an internal segment of polypeptide, an intein,is removed and the ends of the polypeptide are rejoined. Unlike proteolytic processing,

9. Degrading Proteins

Cells have both extracellular and intracellular pathways for degrading proteins Extracellular pathways for degrading proteins

The major extracellular pathway is the system of digestive proteases, which break down ingested proteins to polypeptides in the intestinal tract. These include endoproteases such as trypsin and chymotrypsin, which cleave the protein backbone adjacent to basic and aromatic residues; exopeptidases,which sequentially remove residues from the N-terminus (aminopeptidases) or C-terminus (carboxypeptidases) of proteins; and peptidases,which split oligopeptides into di- and tripeptides and

individual amino acids.

Intracellular pathway:

One major intracellular pathway involves degradation by enzymes within lysosomes, membrane-limited organelles whose interior is acidic . Distinct from the lysosomal pathway are cytosolic mechanisms for degrading proteins.

The ubiquitin-mediated pathway

addition of a chain of ubiquitin molecules to an internal lysine side chain of a target protein and proteolysis of the ubiquitinated protein by a proteasome, a large, cylindrical multisubunit complex

A conjugating enzyme catalyzes formation of a peptide bond between ubiquitin (Ub) and the side-chain –NH2 of a lysine residue in a target protein. Additional Ub molecules are added, forming a multiubiquitin chain. This chain is thought to direct the tagged protein to a proteasome, which cleaves the protein into numerous small peptide fragments.

To be targeted for degradation by the ubiquitin-mediated pathway, a protein must contain a structure that is recognized by a ubiquitinating enzyme complex. Different conjugating enzymes recognize different degradation signals in target proteins.

For example, the internal sequence Arg-X-X-Leu-Gly-X-Ile-Gly-Asx in mitotic cyclin is recognized by the ubiquitin-conjugating enzyme E1.

Internal sequences enriched in proline, glutamic acid, serine, and threonine (PEST sequences) are recognized by other enzymes.

分子生物学课件整理朱玉贤

1、广义分子生物学:在分子水平上研究生命本质的科学,其研究对象是生物大分子的结构和功能。2 2、狭义分子生物学:即核酸(基因)的分子生物学,研究基因的结构和功能、复制、转录、翻译、表达调控、重组、修复等过程,以及其中涉及到与过程相关的蛋白质和 酶的结构与功能 3、基因:遗传信息的基本单位。编码蛋白质或RNA等具有特定功能产物的遗传信息 的基本单位,是染色体或基因组的一段DNA序列(对以RNA作为遗传信息载体的 RNA病毒而言则是RNA序列)。 4、基因:基因是含有特定遗传信息的一段核苷酸序列,包含产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。 5、功能基因组学:是依附于对DNA序列的了解,应用基因组学的知识和工具去了解 影响发育和整个生物体的特定序列表达谱。 6、蛋白质组学:是以蛋白质组为研究对象,研究细胞内所有蛋白质及其动态变化规律的科学。 7、生物信息学:对DNA和蛋白质序列资料中各种类型信息进行识别、存储、分析、模拟和转输 8、蛋白质组:指的是由一个基因组表达的全部蛋白质 9、功能蛋白质组学:是指研究在特定时间、特定环境和实验条件下细胞内表达的全部蛋白质。 10、单细胞蛋白:也叫微生物蛋白,它是用许多工农业废料及石油废料人工培养的微 生物菌体。因而,单细胞蛋白不是一种纯蛋白质,而是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸及不是蛋白质的含氮化合物、维生素和无机化合物等混合物组成的细胞质团。 11、基因组:指生物体或细胞一套完整单倍体的遗传物质总和。 12、C值:指生物单倍体基因组的全部DNA的含量,单位以pg或Mb表示。 13、C值矛盾:C值和生物结构或组成的复杂性不一致的现象。 14、重叠基因:共有同一段DNA序列的两个或多个基因。 15、基因重叠:同一段核酸序列参与了不同基因编 码的现象。 16、单拷贝序列:单拷贝顺序在单倍体基因组中只出现一次,因而复性速度很慢。单 拷贝顺序中储存了巨大的遗传信息,编码各种不同功能的蛋白质。 17、低度重复序列:低度重复序列是指在基因组中含有2~10个拷贝的序列 18、中度重复序列:中度重复序列大致指在真核基因组中重复数十至数万(<105)次的重复顺序。其复性速度快于单拷贝顺序,但慢于高度重复顺序。 19、高度重复序列:基因组中有数千个到几百万个拷贝的DNA序列。这些重复序列 的长度为6~200碱基对。

小分子肽在高血压中的作用

小分子肽在高血压中的作用 摘要:心血管生物活性多肽是维持人体生命活动最重要的物质基础,它们在调节和整合心血管系统的生长发育及疾病的发生发展等方面均起到了重要的作用。小分子活性多肽是心血管活性多肽的一大类,具有分子量小(相对分子质量一般小于10000)、结构简单、组织分布广泛、生物效应多样、合成与代谢迅速和免疫原性低等特点,是心血管自稳态调节的最重要成分,其功能紊乱具有重要的发病学意义。高血压是最常见的心血管疾病之一,神经、体液因素网络调节异常和平衡失调以及心血管局部旁/自分泌功能紊乱是高血压病的发病基础,高血压发病过程中多种小分子活性肽参与其中,如肾素-血管紧张素系统(renin angiotensin system, RAS)、钠尿肽(natriuretic peptides,NPs)、内皮素等,以及新发现的Apelin、偶联因子6(Coupling Factor 6)等,形成复杂的网络调节系统,共同参与高血压的发生和发展。对小分子活性肽在高血压中作用的研究,可进一步认识高血压的发病机制,以小分子活性肽为靶点防治高血压可能具有广阔的临床应用前景。 近年心血管分子生物学、反向生理学、反向药理学和反向药物学以及孤儿G蛋白偶联受体策略的应用极大促进了心血管活性多肽的发现及其功能的研究,开拓了生物活性分子研究的新领。这些活性多肽大多都是小分子物质,称作小分子肽,是心血管自稳态调节的最重要成分,其功能紊乱具有重要的发病学意义。近年来,心血管活性多肽对高血压调节作用及在高血压发生机制及诊断、治疗和早期干预措施中的作用正被大家重视,其基础和临床研究不断取得新的进展,已成为当前生命科学研究中最活跃、发展最迅速的领域之一。本文将主要从最近几年在小分子活性肽的生物学效应、参与高血压发病的机理以及其在高血压中可能具有的临床应用等方面的研究作一论述。 一、肾素-血管紧张素体系(renin angiotensin system, RAS) 肾素-血管紧张素系统(renin angiotensin system, RAS))是人体经典的循环调节系统,通过对心脏、血管、肾脏的调节维持机体水、电解质及血压的平衡,是人类生理功能的一个重要调节机制。它的过度激活是高血压和其他心血管疾病发展的重要决定因素,并因此成为高血压治疗的重要靶点。近年来发现组织中包括血管壁、心脏、中枢神经、肾皮质髓质中亦有肾素一血管紧张素系统,这又引申出新的RAAS的作用机制:局部组织性RAS,它在细胞中通过自分泌、旁分泌和胞分泌各自在其组织细胞发挥作用。随着近年来研究的深入,又发现了血管紧张素转换酶(ACE)的同族物——ACE2以及ACE的各种旁代谢产物如血管紧张素1-9(Angl-9)、血管紧张素1-7(Ang 1-7)以及Ang 1-7的受体Mas等,其中ACE2、Ang 1-7成为研究的热点,它们在血压调节中发挥着与ACE、AngⅡ相抗衡的作用,目前被看成是心血管系统保护因子。 Ang1-7是近年发现的Ang新成员,在ACE2、脯氨基内肽酶、中性肽酶等酶的作用下水解水解Ang II、Ang I产生,与G蛋白偶联Mas受体结合,从而形成ACE2-Ang(1-7)-Mas轴,拮抗传统RAS中关键轴ACE-Ang lI-AT1的生物学活性,在体内发挥广泛的生物学效应,如强大的利钠利尿作用,具有强大的舒张血管、抗细胞增殖等作用,以及增强缓激肽效应发挥降低血压的作用。新的RAS体系参与血压调控主要依赖于ACE与AngⅡ,ACE2与Ang(1-7)两条途径,一条起升压效应;另一条对抗前一路径,引起血压下降。ACE与ACE2一旦失衡,将使体内血压改变。在ACE2相对缺乏状态,AngⅡ作用占优势,导致血管收缩增强,引发高血压。 大量研究已表明,肾素-血管紧张素系统在高血压的发病以及高血压所引起的心脏和血管重塑等病理生理过程中发挥了重要的作用。心肌重塑是高血压最常见、最重要的并发症,它是导致多种心血管疾病独立的危险因子。最近发现,ACE2-Ang(1-7)-AT1轴在抑制心肌重塑方面发挥重要的作用。用慢病毒携带ACE2基因体内转染自发性高血压大鼠(SHR),ACE2基因

分子生物学与基因工程主要知识点

分子生物学与基因工程复习重点 第一讲绪论 1、分子生物学与基因工程的含义 从狭义上讲,分子生物学主要是研究生物体主要遗传物质-基因或DNA的结构及其复制、转录、表达和调节控制等过程的科学。 基因工程是一项将生物的某个基因通过载体运送到另一种生物的活体细胞中,并使之无性繁殖和行使正常功能,从而创造生物新品种或新物种的遗传学技术。 2、分子生物学与基因工程的发展简史,特别是里程碑事件,要求掌握其必要的理由 上个世纪50年代,Watson和Crick提出了的DNA双螺旋模型; 60年代,法国科学家Jacob和Monod提出了的乳糖操纵子模型; 70年代,Berg首先发现了DNA连接酶,并构建了世界上第一个重组DNA分子; 80年代,Mullis发明了聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)技术; 90年代,开展了“人类基因组计划”和模式生物的基因组测序,分子生物学进入“基因组时代”; 目前,分子生物学进入了“后基因组时代”或“蛋白质组时代”。 3、分子生物学与基因工程的专业地位与作用:从专业基础课角度阐述对专业课程的支 撑作用 第二讲核酸概述 1、核酸的化学组成(图画说明) 2、核酸的种类与特点:DNA和RNA的区别 (1)DNA含的糖分子是脱氧核糖,RNA含的是核糖; (2)DNA含有的碱基是腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T),RNA含有的碱基前3个与DNA完全相同,只有最后一个胸腺嘧啶被尿嘧啶(U)所代替; (3)DNA通常是双链,而RNA主要为单链;

(4)DNA的分子链一般较长,而RNA分子链较短。 3、DNA作为遗传物质的直接和间接证据; 间接: (1)一种生物不同组织的细胞,不论年龄大小,功能如何,它的DNA含量是恒定的,而生殖细胞精子的DNA含量则刚好是体细胞的一半。多倍体生物细胞的DNA含量是按其染色体倍数性的增加而递增的,但细胞核里的蛋白质并没有相似的分布规律。 (2)DNA在代谢上较稳定。 (3)DNA是所有生物的染色体所共有的,而某些生物的染色体上则没有蛋白质。(4)DNA通常只存在于细胞核染色体上,但某些能自体复制的细胞器,如线粒体、叶绿体有其自己的DNA。 (5)在各类生物中能引起DNA结构改变的化学物质都可引起基因突变。 直接:肺炎链球菌试验、噬菌体侵染实验 4、DNA的变性与复性:两者的含义与特点及应用 变性:它是指当双螺旋DNA加热至生理温度以上(接近100oC)时,它就失去生理活性。这时DNA双股链间的氢键断裂,最后双股链完全分开并成为无规则线团的过程。简而言之,就是DNA从双链变成单链的过程。增色效应:它是指在DNA的变性过程中,它在260 nm的吸收值先是缓慢上升,到达某一温度后即骤然上升的效应。 复性:它是指热变性的DNA如缓慢冷却,已分开的互补链又可能重新缔合成双螺旋的过程。复性的速度与DNA的浓度有关,因为两互补序列间的配对决定于它们碰撞频率。DNA复性的应用-分子杂交:由DNA复性研究发展成的一种实验技术是分子杂交技术。杂交可发生在DNA和DNA或DNA与RNA间。 5、Tm的含义与影响因素 Tm的含义:是指吸收值增加的中点。 影响因素: 1)DNA序列中G + C的含量或比例含量越高,Tm值也越大(决定性因素);2)溶液的离子强度 3)核酸分子的长度有关:核酸分子越长,Tm值越大

基因生物学的研究现状

基因生物学的研究现状 摘要:本文介绍了自人类基因计划实施以来,基因技术在生物医药等领域的主要应用途径及对其发展方向与开发应用前景作了展望。 关键词:基因解剖学;基因生理学;基因病理学;基因信息学;基因药物学与治疗学。 The current research status of biology of genes Abstract:This paper introduced the human gene plan since the implementation of genetic technology biological medicine is mainly used in the field of ways and the developing direction and development prospect are discussed. Key words:Gene anatomy; Gene physiology; Gene pathology; Gene informatics; Gene pharmacology and therapeutic. 前言: 近20年来,分子生物学取得了飞速的发展,人类基因组计划、人体14万个基因,30万个核苷酸的序列即将在2003年提前完成。医学生物学正面临着一次更深刻的革命。研究基因拼接、转录、表达、损伤、修复和稳定性的调节机制,阐明基因转录和表达不同蛋白质的规律性,研究蛋白质及其降解产物的功能及其多样性,分析蛋白质结构与功能的关系以及蛋白质不同片段之间相互调节的规律,具有极其专业的生理、病理意义。 正文: 1.基因“解剖学”: 研究基因的结构、组成、分布和变异。估计人体有3×109个核苷酸,但仅2%~3%可以编码蛋白质。那么剩余的90%以上的核苷酸的功能是什么呢?目前在GenBank注册的人类EST已逾300万条,而且每天以1 500条EST的速度增加。现在应用定位克隆所获得的基因,90%以上都可在EST库中寻找到同源序列,但是在108万条EST中只有3.5万条在染色体上定位;人体内估计有5~15万个基因,现在已克隆基因约近2万个,但明确有功能的不足2 000个,即使已知功能的基因,其确切的作用还需进一步验证。现在了解,从单一克隆中筛选出的基因有很大的局限性和变异性,有人推测每100~1 000个核苷酸序列中就有一个核苷酸的变异,人类约有300万个有差异的序列,这些有差异的不同基因可以遗传,表现为不同基因型和多态型,决定人类的种族和个体的差异,决定不同人群的疾病易感性和药物治疗的敏感性,它是我们进行疾病诊断、预防和药物选择的分子基础,即所谓单核苷酸序列多态性(SNP)。现在人们热衷于克隆cDNA和编码蛋白的核苷酸序列,这是必要的,但非编码的核苷酸序列,包括卫星DNA(小和微小卫星序列)、多拷贝重复序列、和众多调控序列,亦具有十分重要的意义。此外,核苷酸序列在染色体上的排列亦不是无序的,一定有着内在规律和自身的特点,还可能存在着新的多联密码。只有深刻揭示核苷酸排列的规律和意义,才能真正了解生命的奥秘。 2.基因“生理学”:

生物化学与分子生物学复习归纳笔记

生物化学与分子生物学重点(1) https://www.360docs.net/doc/cf6489116.html, 2006-11-13 23:44:37 来源:绿色生命网 第一章绪论 一、生物化学的的概念: 生物化学(biochemistry)是利用化学的原理与方法去探讨生命的一门科学,它是介于化学、生物学及物理学之间的一门边缘学科。 二、生物化学的发展: 1.叙述生物化学阶段:是生物化学发展的萌芽阶段,其主要的工作是分析和研究生物体的组成成分以及生物体的分泌物和排泄物。 2.动态生物化学阶段:是生物化学蓬勃发展的时期。就在这一时期,人们基本上弄清了生物体内各种主要化学物质的代谢途径。 3.分子生物学阶段:这一阶段的主要研究工作就是探讨各种生物大分子的结构与其功能之间的关系。 三、生物化学研究的主要方面: 1.生物体的物质组成:高等生物体主要由蛋白质、核酸、糖类、脂类以及水、无机盐等组成,此外还含有一些低分子物质。 2.物质代谢:物质代谢的基本过程主要包括三大步骤:消化、吸收→中间代谢→排泄。其中,中间代谢过程是在细胞内进行的,最为复杂的化学变化过程,它包括合成代谢,分解代谢,物质互变,代谢调控,能量代谢几方面的内容。 3.细胞信号转导:细胞内存在多条信号转导途径,而这些途径之间通过一定的方式方式相互交织在一起,从而构成了非常复杂的信号转导网络,调控细胞的代谢、生理活动及生长分化。 4.生物分子的结构与功能:通过对生物大分子结构的理解,揭示结构与功能之间的关系。 5.遗传与繁殖:对生物体遗传与繁殖的分子机制的研究,也是现代生物化学与分子生物学研究的

一个重要内容。 第二章蛋白质的结构与功能 一、氨基酸: 1.结构特点:氨基酸(amino acid)是蛋白质分子的基本组成单位。构成天然蛋白质分子的氨基酸约有20种,除脯氨酸为α-亚氨基酸、甘氨酸不含手性碳原子外,其余氨基酸均为L-α-氨基酸。 2.分类:根据氨基酸的R基团的极性大小可将氨基酸分为四类:① 非极性中性氨基酸(8种); ② 极性中性氨基酸(7种);③ 酸性氨基酸(Glu和Asp);④ 碱性氨基酸(Lys、Arg和His)。 二、肽键与肽链: 肽键(peptide bond)是指由一分子氨基酸的α-羧基与另一分子氨基酸的α-氨基经脱水而形成的共价键(-CO-NH-)。氨基酸分子在参与形成肽键之后,由于脱水而结构不完整,称为氨基酸残基。每条多肽链都有两端:即自由氨基端(N端)与自由羧基端(C端),肽链的方向是N端→C端。 三、肽键平面(肽单位): 肽键具有部分双键的性质,不能自由旋转;组成肽键的四个原子及其相邻的两个α碳原子处在同一个平面上,为刚性平面结构,称为肽键平面。 四、蛋白质的分子结构: 蛋白质的分子结构可人为分为一级、二级、三级和四级结构等层次。一级结构为线状结构,二、三、四级结构为空间结构。 1.一级结构:指多肽链中氨基酸的排列顺序,其维系键是肽键。蛋白质的一级结构决定其空间结构。 2.二级结构:指多肽链主链骨架盘绕折叠而形成的构象,借氢键维系。主要有以下几种类型: ⑴α-螺旋:其结构特征为:①主链骨架围绕中心轴盘绕形成右手螺旋;②螺旋每上升一圈是3.6个氨基酸残基,螺距为0.54nm;③ 相邻螺旋圈之间形成许多氢键;④ 侧链基团位于螺旋的外侧。 影响α-螺旋形成的因素主要是:① 存在侧链基团较大的氨基酸残基;② 连续存在带相同电荷的氨基酸残基;③ 存在脯氨酸残基。 ⑵β-折叠:其结构特征为:① 若干条肽链或肽段平行或反平行排列成片;② 所有肽键的C=O和

分子生物学 蛋白质的结构与功能

第二章蛋白质的结构与功能 一、单项选择题(A型题),每题只有一个答案 1、各种蛋白质的含氮量接近于: A、6.25% B、16% C、84% D、12.5% E、61% 2、侧链上含有羧基的氨基酸是: A、Arg B、Gln C、Asn D、Glu E、Cys 3、维系蛋白质分子α-螺旋、β-折迭稳定的化学键是: A、肽键 B、二硫键 C、离子键 D、硫水键 E、氢键 4、无D-、L-构型之分的氨基酸是: A、Lys B、Ala C、Gly D、Glu E、Ser 5、哪种条件有利于β-折迭形成? A、Gly或Ala连续出现 B、Pro存在处 C、酸性氨基酸连续排列 D、碱性氨基酸连续排列 E、Asn、Leu存在处 6、编码氨基酸不包括: A、半胱氨酸 B、亮氨酸 C、精氨酸 D、丙氨酸 E、鸟氨酸 7、使蛋白质变性的因素不包括: A、高温 B、高压 C、乙醇 D、蛋白酶催化水解 E、强酸 8、蛋白质变性后的改变不包括: A、肽链断裂 B、、水溶性下降 C、活性丧失 D、易沉淀 E、易被消化 9、Glu的pk1=2.6,pk2=4.6,pk3=9.6,其pI为: A、2.6 B、3.6 C、4.6 D、6.1 E、7.1 10、下列关于蛋白质的描述正确的是: A、变性大多可逆 B、变性后一定沉淀 C、沉淀后一定变性 D、变性后丧失紫外吸收特性 E、凝固是不可逆的变性 11、下列哪种氨基酸是中性氨基酸? A、Glu B、Asp C、Trp D、His E、Arg 12、蛋白质二级结构的结构单元是: A、氨基酸残基 B、α-螺旋 C、β-折迭 D、肽单元 E、结构域13、蛋白质溶液对下列哪种波长的光有最大的吸收? A、240nm B、260nm C、280nm D、340nm E、415nm 14、用哪种方法沉淀蛋白质,能较好地保存其活性? A、强酸 B、丙酮 C、加热 D、Hg2+ E、(NH4)2SO4 15、肽键是指: A、–CO-NH- B、–CO-OH- C、–CO=NH D、–COH E、–CH=NH 16、关于多肽链的描述,不正确的是: A、N端含自由α-NH2 B、C端含自由α-COOH C、书写方向是N→C D、主链由肽键和Cα构成 E、侧链指的是氨基酸残基 17、关于蛋白质分子结构的描述,正确的是: A、模序是一种具有特殊功能的二级结构 B、二硫键参与各种空间结构的维系 C、天然蛋白质分子均具有一、二、三、四级结构 D、变性时蛋白质分子一、二、三、四级结构解体 E、分子伴侣不影响正确空间结构的形成 18、关于蛋白质分子中次级键的描述,不正确的是: A、键能虽小但数量多 B、二硫键是重要的次级键 C、二级结构主要靠氢键维系 D、次级键参与侧链结构的形成 E、次级键是非其价键 19、关于α-螺旋的描述,不正确的是: A、常见的二级结构形式 B、是一种右手螺旋结构 C、富有弹性,机械强度大 D、多以右双

心肌梗死心脏康复的循证医学证据

8 ● 专题笔谈 ● 《中国医学前沿杂志(电子版)》2013年第5卷第9期 心肌梗死心脏康复的循证医学证据 白瑾,张永珍 (北京大学第三医院 心内科 卫生部心血管分子生物学与调节肽重点实验室及分子心血管学教育部重点实验室,北京 100191) 基金项目:国家“十二五”科技支撑计划(2011BAI11B08);北京市自然科学基金(7122200) 通讯作者:张永珍E-mail :zhangy_zhen@https://www.360docs.net/doc/cf6489116.html, 冠心病是目前人类死亡的首要原因之一,其中急性心肌梗死(AMI )是其最严重的临床类型。急性ST 段抬高心肌梗死诊疗指南推荐的标准化治疗[再灌注治疗(静脉溶栓或经皮冠状动脉介入治疗)、抗凝及抗血小板、血管紧张素转换酶抑制剂或血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂、?-受体阻滞剂和他汀类等]可显著降低AMI 患者的病死率,改善临床结果,但AMI 患者主要心脏不良事件的发生率仍较高。循证证据表明以运动训练为基础的心脏康复可显著改善心肌梗死(MI )患者的临床结果[1-4],目前的AMI 诊疗指南推荐为I/B 级[5,6],建议对稳定的AMI (无再发心肌缺血、心力衰竭或严重心律失常)患者卧床不应超过12~24小时,及早对其进行心脏康复,将其作为治疗AMI 患者的一颗魔弹提升到新的高度。本文仅对AMI 患者进行心脏康复的循证医学依据作一介绍。1 降低病死率 系统综述和荟萃分析发现,与对照(常规药物治疗)相比,心脏康复(在常规治疗基础上)可显著降低冠心病患者的病死率(全因病死率或心性病死率)21%~34%,各亚组降低程度相似,而现代再灌注和心脏保护药物治疗可弱化心脏康复对病死率的益处[1,2]。 新近Lawler 等针对AMI 患者心脏康复的系统综述及荟萃分析表明,全因病死率降低26%,心性病死率降低36%,与上述冠心病心脏康复的结果一致[3]。这些研究多为单中心、中小样本,人们 对其证据力度提出了质疑。事实上,这些研究中有两项为中等样本量(180例和147例),随访时间超过10年,有足够强的证据力度[4]。 RAMIT (AMI 心脏康复试验)是迄今为止,多中心、样本量最大(1813例)的AMI 心脏康复研究,发现心脏康复并不显著降低AMI 患者病死率,随访2年和7~9年死亡的相对风险分别为0.99和0.98,与上述结果明显不一致[7],也有学者对心脏康复能够降低病死率提出了疑问[8]。然而,新近Cochrane 系统综述发现,即使纳入RAMIT 的资料,心脏康复仍能够降低全因病死率(由原来的13%降至11%),但对心性病死率没有分析[9]。2 降低住院率 早期对AMI 患者进行运动康复的研究证明,康复锻炼能够降低AMI 患者心血管事件引起的总死亡率、减慢动脉硬化进程、减少心血管病事件、缩短AMI 患者住院天数[10]。 最近的Cochrane 综述和荟萃分析发现,随访<12月,冠心病进行心脏康复组患者住院率降低31%[2],但也有不一致的结果[9]。3 对心功能的影响不一致 3.1 收缩功能 一项荟萃分析表明对AMI 患者进行心脏康复可改善患者左心室射血分数,显著降低收缩末容积和舒张末容积,改善左心室重构。对AMI 患者越早进行心脏康复(发病1周以内)、持续时间越长(大于3个月),对患者心脏收缩功能、心脏重构改善越明显[11]。 但也有不一致的结果[12]。

分子生物学复习资料 绝对重点

分子生物学复习资料 (第一版) 一名词解释 1 Southern blot / Northern blot—DNA斑迹法 / RNA转移吸印技术。是为了检测待检基因或其表达产物的性质和数量(基因拷贝数)常用的核酸分子杂交技术。二者均属于印迹转移杂交术,所不同的是前者用于检测DNA样品;后者用于检测RNA样品。 2 cis-acting element / trans-acting factor—顺式作用元件 / 反式作用因子。均为真核生物基因中的转录调控序列。顺式作用元件是与结构基因表达调控相关、能被基因调控蛋白特异性识别和结合的特定DNA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)加尾信号。反式作用因子是能与顺式作用元件特异性结合、对基因表达的转录起始过程有调控作用的蛋白质因子,如RNA聚合酶、转录因子、转录激活因子、抑制因子。 3VNTR / STR—可变数目串联重复序列 / 短串联重复。均为非编码区的串联重复序列。 前者也叫高度可变的小卫星DNA,重复单位约9~24bp,重复次数变化大,变化高度多态性;后者也叫微卫星DNA,重复单位约2~6 bp,重复次数约10~60次,总长度通常小于150bp 。(参考第7题) 4 viral oncogene / cellular oncogene—病毒癌基因 / 细胞癌基因。病毒癌基因指存在于逆转录病毒中、体外能使细胞转化、体内能导致肿瘤发生的基因;细胞癌基因也叫原癌基因,指存在于细胞内,与病毒癌基因同源的基因序列。正常情况下不激活,与细胞增殖相关,是维持机体正常生命活动所必须的,在进化上高等保守。当原癌基因的结构或调控区发生变异,基因产物增多或活性增强时,使细胞过度增殖,从而形成肿瘤。 5 ORF / UTR—开放阅读框 / 非翻译区。均指在mRNA中的核苷酸序列。前者是特定蛋白质多肽链的序列信息,从起始密码子开始到终止密码子结束,决定蛋白质分子的一级功能;后者是位于前者的5'端上游和3'端下游的、没有编码功能的序列,主要参与翻译起始调控,为前者的多肽链序列信息转变为多肽链所必需。 6 enhancer / silencer—增强子 / 沉默子。均为顺式作用元件。前者是一段含多个作用元件的短DNA序列,可特异性与转录因子结合,增强基因的转录活性,可以位于基因任何位置,通常在转录起始点上游-100到-300个碱基对处;后者是前者内含的负调控序列,结合特异蛋白因子时,对基因转录起阻遏作用。 7 micro-satellite / minisatellite—微卫星DNA / 小卫星DNA 。卫星DNA是出现在非编码区的串联重复序列,特点是有固定重复单位且重复单位首尾相连形成重复序列片段,串联重复单位长短不等,重复次数大小不一。微卫星DNA即STR;小卫星DNA分为高度可变的小卫星DNA(即VNTR)和端粒DNA。(参考第3题) 8 SNP / RFLP—单核苷酸多态性 / 限制性片段长度多态性。前者是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性,它是人类遗传变异中最常见的一种,占所

分子生物学主要研究内容

分子生物学主要研究内容 1. 核酸的分子生物学。 核酸的分子生物学研究 核酸的结构及其功能。由于 核酸的主要作用是携带和传 递遗传信息,因此分子遗传 学是其主要组成部分。由于 50年代以来的迅速发展,该 领域已形成了比较完整的理 论体系和研究技术,是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。研究内容包括核酸/基因组的结构、遗传信息的复制、转录与翻译,核酸存储的信息修复与突变,基因表达调控和基因工程技术的发展和应用等。遗传信息传递的中心法则是其理论体系的核心。 2. 蛋白质的分子生物学。 蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要大分子──蛋白质的结构与功能。尽管人类对蛋白质的研究比对核酸研究的历史要长得多,但由于其研究难度较大,与核酸分子生物学相比发展较慢。近年来虽然在认识蛋白质的结构及其与功能关系方面取得了一些进展,但是对其基本规律的认识尚缺乏突破性的进展。 3.细胞信号转导的分子生物学。 细胞信号转导的分子生物学研究细胞内、细胞间信息传递的分子基础。构成生物体的每一个细胞的分裂与分化及其它各种功能的完成均依赖于外界环境所赋予的各种指示信号。在这些外源信号的刺激下,细胞可以将这些信号转变为一系列的生物化学变化,例如蛋白质构象的转变、蛋白质分子的磷酸化以及蛋白与蛋白相互作用的变化等,从而使其增殖、分化及分泌状态等发生改变以适应内外环境的需要。信号转导研究的目标是阐明这些变化的分子机理,明确每一种信号转导与传递的途径及参与该途径的所有分子的作用和调节方式以及认识各种途径间的网络控制系统。信号转导机理的研究在理论和技术方面与上述核酸及蛋白质分子有着紧密的联系,是当前分子生物学发展最迅速的领域之一。 4.癌基因与抑癌基因、肽类生长因子、细胞周期及其调控的分子机理等。 从基因调控的角度研究细胞癌变也已经取得不少进展。分子生物学将为人类最终征服癌症做出重要的贡献。

现代分子生物学考研复习重点

现代分子生物学考研复习资料整理 第一章绪论 分子生物学:是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构及其重要性、规律性和相互关系的科学 分子生物学的主要研究内容 1、DNA重组技术 2、基因表达调控研究 3、生物大分子的结构功能研究——结构分子生物学 4、基因组、功能基因组与生物信息学研究 5、DNA的复制转录和翻译 第二章染色体与DNA 半保留复制:DNA在复制过程中碱基间的氢键首先断裂,双螺旋解旋并被分开,每条链分别作为模板合成新链,产生互补的两条链。这样新形成的两个DNA分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一样,因此,每个子代分子的一条链来自亲代DNA,另一条链则是新合成的,所以这种复制方式被称为DNA半保留复制 DNA半不连续复制:DNA双螺旋的两条链反向平行,复制时,前导链DNA的合成以5′-3′方向,随着亲本双链体的解开而连续进行复制;后随链在合成过程中,一段亲本DNA单链首先暴露出来,然后以与复制叉移动相反的方向、按照5′-3′方向合成一系列的冈崎片段,然后再把它们连接成完整的后随链,这种前导链的连续复制和后随链的不连续复制称为DNA 的半不连续复制 原核生物基因组结构特点:1、基因组很小,大多只有一条染色体2、结构简练3、存在转录单元,多顺反子4、有重叠基因 真核生物基因组的结构特点:1、真核基因组庞大,一般都远大于原核生物的基因组2、真核基因组存在大量的重复序列3、真核基因组的大部分为非编码序列,占整个基因组序列的90%以上,该特点是真核生物与细菌和病毒之间最主要区别4、真核基因组的转录产物为单顺反子5、真核基因是断裂基因,有内含子结构6、真核基因组存在大量的顺式作用元件,包括启动子、增强子,沉默子等7、真核基因组中存在大量的DNA多态性8、真核基因组具有端粒结构 DNA转座(移位)是由可移位因子介导的遗传物质重排现象 DNA转座的遗传学效应:1、转座引入插入突变2、转座产生新的基因3、转座产生的染色体畸变4、转座引起生物进化 转座子分为插入序列和复合型转座子两大类 环状DNA复制方式:θ型、滚环型和D-环型 第三章生物信息的传递(上)从DNA到RNA 转录:指拷贝出一条与DNA链序列完全相同的RNA单链的过程 启动子:是一段位于结构基因5′段上游区的DNA序列,能活化RNA聚合酶,使之与模板DNA准确地结合并具有转录起始的特异性 原核生物启动子结构:存在位于-10bp处的TATA区和-35bp处的TTGACA区,其是RNA聚合酶与启动子的结合位点,能与σ因子相互识别而具有很高的亲和力 终止子:是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列(促进转录终止的DNA序列) 终止子的类型:不依赖于ρ因子和依赖于ρ因子 增强子:能增强或促进转录起始的序列 增强子的特点:1、远距离效应2、无方向性3、顺式调节4、无物种和基因的特异性5、具

分子生物学总结完整版

分子生物学总结完整版 1、结构分子生物学; 2、基因表达的调节与控制; 3、DNA重组技术及其应用; 4、结构基因组学、功能基因组学、生物信息学、系统生物学 第二章DNA and Chromosome 1、DNA的变性:在某些理化因素作用下,DNA双链解开成两条单链的过程。 2、 DNA复性:变性DNA在适当条件下,分开的两条单链分子按照碱基互补原则重新恢复天然的双螺旋构象的现象。 3、 Tm(熔链温度): DNA加热变性时,紫外吸收达到最大值的一半时的温度,即DNA分子内50%的双链结构被解开成单链分子时的温度) 4、退火:热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性,称为退火 5、假基因:基因组中存在的一段与正常基因非常相似但不能表达的DNA序列。以Ψ来表示。 6、 C值矛盾或C值悖论:C值的大小与生物的复杂度和进化的地位并不一致,称为C值矛盾或C值悖论(C-Value Paradox)。 7、转座:可移动因子介导的遗传物质的重排现象。 8、转座子:染色体、质粒或噬菌体上可以转移位置的遗传成分

9、 DNA二级结构的特点:1)DNA分子是由两条相互平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成;2)DNA分子中的脱氧核苷酸和磷酸交替连接,排在外侧,构成基本骨架,碱基排列在外侧;3)DNA分子表面有大沟和小沟;4)两条链间存在碱基互补,通过氢键连系,且A=T、G ≡ C(碱基互补原则);5)螺旋的螺距为 3、4nm,直径为2nm,相邻两个碱基对之间的垂直距离为0、34nm,每圈螺旋包含10个碱基对;6)碱基平面与螺旋纵轴接近垂直,糖环平面接近平行 10、真核生物基因组结构:编码蛋白质或RNA的编码序列和非编码序列,包括编码区两侧的调控序列和编码序列间的间隔序列。特点:1)真核基因组结构庞大哺乳类生物大于2X109bp;2)单顺反子(单顺反子:一个基因单独转录,一个基因一条mRNA,翻译成一条多肽链;)3)基因不连续性断裂基因(interrupted gene)、内含子(intron)、外显子(exon);4)非编码区较多,多于编码序列(9:1) 5)含有大量重复序列1 1、Histon(组蛋白)特点:极端保守性、无组织特异性、氨基酸分布的不对称性、可修饰作用、富含Lys的H5 12、核小体组成: 由组蛋白和200bp DNA组成 13、转座的机制:转座时发生的插入作用有一个普遍的特征,那就是受体分子中有一段很短的被称为靶序列的DNA会被复

我国心血管分子生物学研究的现状与展望(精)

我国心血管分子生物学研究的现状与展 望 近20年来,分子生物学取得了飞速的发展,人类基因组计划、人体14万个基因,30万个核苷酸的序列即将在2003年提前完成。医学生物学正面临着一次更深刻的革命。面对二十一世纪,中国的心血管分子生物学,应该为我国的医学生物学做出更大的贡献,为世界医学和人类的健康做出我们应有的贡献。 一、现状:我国的心血管分子生物学起步较晚,但由于国家的支持和全国心血管工作者的努力,与其他学科一样取得了巨大的进展。近15年来,我国心血管分子生物学的实验室从几个,发展到现在几十个实验室,研究人员亦从十几人发展到现在近数百人。现在心血管分子生物学理论、方法和技术已经深入到心血管病研究的各个领域。一些著名的医学院、医院都已建立了专业的心血管分子生物学实验室。国家还组建了心血管分子生物学重点实验室。构建了内皮细胞(EC)、血管平滑肌细胞(VSMC)、心脏、胎心、主动脉的十几个cDNA文库和递减文库,获得了成千上万条新表达序列标志(EST),克隆了90多个新基因,获得了HRG-1,HCY,hhLIM,TFAR-19,UCK等十多个新的与心血管相关的功能基因。应用定位克隆、差异筛选、全基因扫描和分子遗传技术寻找到一些新的高血压和糖尿病遗传标记;发现了高血压、心肌肥厚和动脉硬化相关基因的新的突变位点;制备了载脂蛋白、肾素转基因动物;建立了心肌炎和一些遗传性心血管病的基因诊断方法;应用分子生物学的技术和方法对高血压、动脉硬化、心肌肥厚的发病机理进行了大量研究。创建了基因缝线、基因球囊、基因支架、电脉冲、受体介导、病毒脂质体等一系列转基因方法,开展了高血压、高脂血症、再狭窄和梗塞性血管病的基因药物和基因治疗的实验研究,并取得了可喜的成果。其中血管内皮生长因子(VEGF)基因治疗梗塞性血管病已获得国家批准,不久将在临床上试用。异体器官移植应用转基因方法,使猪心人源化,亦取得了初步进展。此外,应用基因工程的方法还重组了 TPO,EPO,ProUK,SK,tPA等大量重组工程的多肽药物,并已在临床使用。我国第一个心血管医学生物信息网(http:∥https://www.360docs.net/doc/cf6489116.html,.)已经建立。它包括心血管病的流行病学、心血管相关基因的定位、序列、编码蛋白质及与疾病的关系等等。这说明我国心血管分子生物学正逐步跟上国际心血管分子生物学前进的步伐,但与国际水平相比,我国心血管分子生物学还处在发展初期,一些单位对分子生物学的研究还只是一种“装饰”,缺乏强有力的论证,难以取得重大突破和得到国际上的认可。 二、机遇:人类基因组计划的实施和完成,既予我们以压力,亦给我们以很好的机遇。在21世纪我们将面临以下几个主要问题的挑战: 1.基因“解剖学”:研究基因的结构、组成、分布和变异。估计人体有 3×109个核苷酸,但仅2%~3%可以编码蛋白质。那么剩余的90%以上的核苷酸

现代分子生物学_复习笔记

现代分子生物学 复习提纲 第一章绪论 第一节分子生物学的基本含义及主要研究内容 1 分子生物学Molecular Biology的基本含义 ?广义的分子生物学:以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究 对象,从分子水平阐明生命现象和生物学规律。 ?狭义的分子生物学:偏重于核酸(基因)的分子生物学,主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调控 等过程,也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。 1.1 分子生物学的三大原则 1) 构成生物大分子的单体是相同的 2) 生物遗传信息表达的中心法则相同 3) 生物大分子单体的排列(核苷酸、氨基酸)的不同 1.3 分子生物学的研究内容 ●DNA重组技术(基因工程) ●基因的表达调控 ●生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学) ●基因组、功能基因组与生物信息学研究 第二节分子生物学发展简史 1 准备和酝酿阶段 ?时间:19世纪后期到20世纪50年代初。 ?确定了生物遗传的物质基础是DNA。 DNA是遗传物质的证明实验一:肺炎双球菌转化实验 DNA是遗传物质的证明实验二:噬菌体感染大肠杆菌实验 RNA也是重要的遗传物质-----烟草花叶病毒的感染和繁殖过程 2 建立和发展阶段 ?1953年Watson和Crick的DNA双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑。 ?主要进展包括: ?遗传信息传递中心法则的建立 3 发展阶段 ?基因工程技术作为新的里程碑,标志着人类深入认识生命本质并能动改造生命的新时期开始。 ? 第三节分子生物学与其他学科的关系 思考 ?证明DNA是遗传物质的实验有哪些? ?分子生物学的主要研究内容。 ?列举5~10位获诺贝尔奖的科学家,简要说明其贡献。 第二章染色体与DNA

PCR及其在分子生物学与心血管疾病诊断上的应用

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/cf6489116.html, PCR及其在分子生物学与心血管疾病诊断上的应用 作者:柏柳 来源:《中西医结合心血管病电子杂志》2019年第04期 【摘要】目的探讨PCR及其在分子生物学与心血管疾病诊断的临床应用效果。方法选取2017年6月~2018年6月我市三级综合医院治疗的88例心血管疾病患者,按照随机数字表法分为研究组和对照组,对照组患者给予常规的血常规检查,研究组患者给予PCR技术实施分子生物学检验分析,观察两组患者临床诊断的准确度。结果给予PCR技术实施分子生物学检验分析的研究组患者最终心血管疾病诊断确诊的患者为42例,诊断准确率为95.45%,临床表现优异;给予血常规检查的对照组患者最终心血管疾病诊断确诊的患者为36例,诊断准确率为81.82%,两组数据对比x2=4.062,P=0.044 【关键词】PCR;分子生物学;心血管疾病;诊断 【中图分类号】R446 【文献标识码】A 【文章编号】ISSN.2095.6681.2019.04..02 随着现代生物学的不断发展,PCR(聚合酶链反应)作为新型的生物学技术被确立起来,从发现起就被广泛应用于现代医学各项分子生物学研究的工作中,在临床疾病的早期诊断工作中发挥了很大的诊断作用,在现有医学上,PCR在分子生物学临床表现优异,临床提供的信息支持具有可靠性。随着现代生活节奏的不断加快,心血管疾病的发病几率呈上升趋势,心血管疾病患者年龄偏大,机体功能减退,免疫力低下,心血管疾病发病急骤,对老年患者机体损伤较大,病情较重,及时有效的诊断依据有利于为患者争取抢救时间,降低临床死亡率,提高预后疗效,如何给予心血管疾病患者及时有效的诊断手段具有重要临床意义[1]。临床研究表 明,PCR在分子生物学及心血管疾病临床诊断上表现优异,诊断精准度较高,可以为临床疾病诊断提供可靠的生物学支持,为此本文笔者特选取88例心血管疾病患者,旨在观察PCR及其在分子生物学与心血管疾病诊断的临床应用效果,为以后的临床研究提供借鉴参考,现报道如下。 1 资料与方法 1.1 一般资料 选取2017年6月~2018年6月我市三级综合医院治疗的88例心血管疾病患者,按照随机数字表法分为研究组和对照组,研究组患者44例,男25例,女19例,年龄28~59岁,平均(35.69±3.16)岁,对照组患者44例,男20例,女24例,年龄25~64岁,平均 (36.59±3.47)岁;纳入标准:(1)患者均为心血管疾病患者;(2)患者对本项观察之前并签署

分子生物学期末考试重点

1.定义重组DNA技术 将不同的DNA片段按照人们的设计定向连接起来,然后在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达,产生影响受体细胞的新的遗传性状。 2.说出分子生物学的主要研究内容 1.DNA重组技术 2.基因表达研究调控 3.生物大分子的结构功能研究 4.基因组、功能基因组与生物信息学研究 3.简述DNA的一、二、三级结构 一级:4种核苷酸的连接及排列顺序,表示了该DNA分子的化学成分 二级:2条多核苷酸连反向平行盘绕所形成的双螺旋结构 三级:DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定的空间结构 4.原核生物DNA具有哪些不同于真核生物DNA的特征? ①DNA双螺旋是由2条互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成,多核苷酸的方向由核苷酸间的磷酸二酯键的走向决定,一条是5---3,另一条是3---5②DNA双螺旋中脱氧核糖和磷酸交替连接,排在外侧构成基本骨架,碱基排在内侧③两条链上的碱基通过氢键相结合,形成碱基对 5.DNA双螺旋结构模型是由谁提出的?沃森和克里克 6.DNA以何种方式进行复制,如何保证DNA复制的准确性? 线性DNA的双链复制:将线性复制子转变为环状或者多聚分子,在DNA末端形成发卡式结构,使分子没有游离末端,在某种蛋白质的介入下在真正的末端上启动复制。环状DNA 复制:θ型、滚环型、D型 ①以亲代DNA分子为模板进行半保留复制,复制时严格按照碱基配对原则 ②DNA聚合酶I 非主要聚合酶,可确保DNA合成的准确性

③DNA修复系统:错配修复、切除修复、重组修复、DNA直接修复、SOS系统 7.简述原核生物DNA复制特点 只有一个复制起点,复制起始点上可以连续开始新的DNA复制,变现为虽只有一个复制单元,但可以有多个复制叉 8.真核生物DNA的复制在哪些水平上受到调控? 细胞生活周期水平调控;染色体水平调控;复制子水平调控 9.细胞通过哪几种修复系统对DNA损伤进行修复? 错配修复,恢复错配;切除修复,切除突变的碱基和核苷酸片段;重组修复,复制后的修复;DNA直接修复,修复嘧啶二聚体;SOS系统,DNA的修复,导致变异 10.什么是转座子?分为哪些种类? 是存在于染色体DNA上可自主复制和移动的基本单位。可分为插入序列和复合型转座子11.什么是编码链?什么是模板链? 与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链,另一条根据碱基互补配对原则指导mRNA 合成DNA链称为模板链 12.简述RNA的种类及其生物学作用 mRNA:编码了一个或多个多肽链序列。 tRNA:把mRNA上的遗传信息变为多肽中的氨基酸信息。 rRNA:是核糖体中的主要成分。 hnRNA:由DNA转录生成的原始转录产物。 snRNA:核小RNA,在前体mRNA加工中,参与去除内含子。 snoRNA:核仁小RNA,主要参与rRNA及其它RNA的修饰、加工、成熟等过程。scRNA:细胞质小RNA在蛋白质合成过程起作用。

相关文档
最新文档