分子生物学1(蛋白组学)
分子生物学名词解释
1.医学分子生物学:应用分子生物学的技术和手段，结合现代医学技术，从分子水平研究人体正常状态和疾病状态下生命活动及其规律2.基因(gene) 是一段携带功能产物〔多肽，蛋白质，tRNA和rRNA和某些小分子RNA〕信息的DNA片段，是控制某种性状的的遗传单位。
3.密码子偏爱〔codon bias 〕:指在不同物种的基因中经常为某种氨基酸编码的只是其中的一个密码子。
4.基因的剪接位点〔splice sites〕:一般有特定的序列特征，计算机程序利用这种序列特征可预测将近50%的外显子及20%的完整基因。
5.C值佯谬〔C value paradox〕：生物体的进化程度与基因组大小之间不完全成比例的现象。
N值佯谬〔N value paradox〕：基因组中基因数目与生物进化程度或复杂程度的不对称性6.基因组〔genome〕：是指一个细胞或生物体的一套完整的单倍体遗传物质.〔〕7.基因家族(genefamily):指核苷酸序列或编码产物的构造具有一定同源性的一些基因。
〔04〕8.基因超家族〔gene superfamily〕：构造上具有一定的相似性，但功能不一定相似，且进化上的亲缘关系较远。
如免疫球蛋白基因超家族、丝氨酸蛋白酶基因超家族等〔05〕9.基因组学(genomics)：开展和应用基因作图、DNA测序、基因定位等新技术以及计算机程序，分析生命体〔包括人类〕全部基因组构造及功能10.微卫星DNA〔microsatellite DNA〕：或称简短串连重复，由2~6个核苷酸的重复顺序组成，如(CA)n、(GA)n、(TA)n，n为15~30具有多态性，卫星长度常小于100bp，大量分布每条染色体11.小卫星DNA〔minisatellite DNA〕：由6~12个核酸的重复顺序组成，位于染色体端粒及其附近，长度数十~数千bp12.大卫星DNA〔macrosatellite DNA〕：即经典的卫星DNA，由数十个核苷酸的重复单位构成，主要存在于异染色区和着丝粒。
分子生物学笔记完全版
分子生物学笔记第一章基因的结构第一节基因和基因组一、基因(gene)是合成一种功能蛋白或RNA分子所必须的全部DNA序列.一个典型的真核基因包括①编码序列—外显子(exon)②插入外显子之间的非编码序列—内合子(intron)③5'-端和3'-端非翻译区(UTR) ④调控序列(可位于上述三种序列中) 绝大多数真核基因是断裂基因(split-gene) ，外显子不连续。
二、基因组(genome) 一特定生物体的整套(单倍体)遗传物质的总和，基因组的大小用全部DNA的碱基对总数表示。
人基因组3X1 09(30亿bp)，共编码约10万个基因。
每种真核生物的单倍体基因组中的全部DNA量称为C值，与进化的复杂性并不一致(C-value Paradox)。
人类基因组计划( human genome project, HGP )基因组学( genomics ),结构基因组学( structural genomics )和功能基因组学( functional genomics )。
蛋白质组( proteome )和蛋白质组学( proteomics )第二节真核生物基因组一、真核生物基因组的特点：，①真核基因组DNA在细胞核内处于以核小体为基本单位的染色体结构中.②真核基因组中，编码序列只占整个基因组的很小部分(2 —>% ),三、基因家族(gene family) 一组功能相似且核苷酸序列具有同源性的基因. 可能由某一共同祖先基因(ancestral gene) 经重复(duplication) 和突变产生。
基因家族的特点：①基因家族的成员可以串联排列在一起，形成基因簇(gene cluster)或串联重复基因(tandemly repeated genes)，如rRNA、tRNA和组蛋白的基因；②有些基因家族的成员也可位于不同的染色体上，如珠蛋白基因；③有些成员不产生有功能的基因产物，这种基因称为假基因(Pseudogene) . ¥ a1表示与a1相似的假基因.四、超基因家族(Supergene family ，Superfamily) 由基因家族和单基因组成的大基因家族，结构上有程度不等的同源性，但功能不同．第四节细菌和病毒基因组一、细菌基因组的特点。
分子生物学---蛋白组学整理英文
proteomicsProteome: 细胞或组织或机体在特定时间和空间上表达的所有蛋白质。
Proteomics: 分析细胞内动态变化的蛋白质组成成分，表达水平于修饰状态，了解蛋白质之间的相互作用于联系，在整体水平上研究蛋白的组成与调控的活动规律。
研究蛋白组学希望达到的目标：By studying global patterns of protein content and activity and how these change during development or in response to disease, proteomics research is poised to boost our understanding of systems-level cellular behaviors. Clinical research also hopes to benefit from proteomics by both the identification of new drug targets and the development of new diagnostic markers.蛋白质组学研究内容：蛋白鉴定，蛋白定量，蛋白相互作用，蛋白修饰。
Why proteomics（为什么研究蛋白组学）•Proteins distinguish various types of cells, since all cells have essentially the same “Genome” their differences are dictated by which genes are active and the corresponding proteins that are made.•Similarly, diseased cells may produce dissimilar proteins to healthy cells.•Post-translational modifications can dramatically alter protein function - the task of studying proteins is often more difficult than genes.What’s MS(mass spectrometry)，即质谱的工作原理1.The basic principle of MS is to generate ions from either inorganic or organiccompounds by suitable method, to separate these ions by their mass-to-charge ratio (m/z) and to detect them qualitatively and quantitatively by their respective m/z and abundance.即质谱能够实现不同质量离子的分离和相对定量，m/z（谱图中的x轴）值可以区分出不同的离子，intensity（谱图中的y轴）表示离子的相对丰度。
分子生物学名词解释
1.cDNA：在体外以mRNA为模板，利用反转录酶和DNA聚合酶合成的一段双链DNA.2.DNA聚合酶：一种催化由脱氧核糖核苷三磷酸合成DNA的酶。
因为它以DNA 为，所以又被称为依赖于DNA的DNA聚合酶。
3.DNA重组技术：将不同的DNA片段按照预先的设计定向连接起来，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的技术。
4.RNA的编辑：某些RNA,特别是mRNA前体的一种加工方式，如插入，删除或取代一些核苷酸残基，导致DNA所编码的遗传信息发生改变。
5.RNA干涉：利用小RNA高效、特异性降解细胞内同源mRNA，从而阻断靶基因表达，使细胞出现靶基因缺失表型的方法。
6.RNA的剪接：从mRNA前体分子中切除被称为内含子的非编码区，并使基因中被称为外显子的编码区拼接形成成熟mRNA的过程。
7.RNA聚合酶：使用DNA作为模板合成RNA的酶。
8.SD序列：转录出的mRNA要进入核糖体上进行翻译，需要一段富含嘌呤的核苷酸序列与大肠杆菌16S rRNA3，末端富含嘧啶的序列互补，是核糖体的识别位点。
9.Ó因子：是原核生物RNA聚合酶全酶的一个亚基，是聚合酶的别构效应物，帮助聚合酶专一性识别并结合模板链上的启动子，起始基因转录。
10.癌：无限制向外周扩散、浸润现象。
主要特征是发病组织或器官的细胞生长分裂失控，并由原发部位向其他部位播散。
11.比较基因组学：在基因组图谱和序列分析的基础上，对已知基因和基因结构进行比较，了解基因的功能、表达调控机制和物种进化过程的学科。
12.编码链：DNA双链中与mRNA序列和方向相同的那条DNA链。
13.错配修复：通过母链甲基化原则找出区分母链与子链从而修正子链上错配的碱基。
14.代谢物阻遏效应：有葡萄糖存在时，不论诱导物存在与否，操纵子都没有转录活性，结构基因都不表达。
15.单顺反子mRNA:只编码一个蛋白质的mRNA称为单顺反子mRNA。
1.分子生物学绪论(蛋白质、蛋白组、蛋白组学)
一、蛋白质组研究的开端及蛋白质组含义
（一）1.人类基因 组计划由美国科学 家于1985年率先提 出，1990年正式启 动，美国、英国、 法国、德国、日本 和中国科学家共同 参与。
26 june 2000
1990--2001年，人类基因组序列草图的完成，宣告了
“后基因组时代”的到来，其主体是功能基因组学
直肠癌：
Sanchez等对15例结肠癌和13例正常人的结 肠上皮进行2-DE。建立了包括882和861个斑点 的结肠癌及正常人结肠粘膜的标准胶图。结果 发现在分子量为13kD和pI值为5.6处的蛋白质仅 出现在结肠癌的组织中。经鉴定为：钙粒蛋白B （calgranulin B）及钙卫蛋白（calprotectin）。
/Web/Search/index.htm
ldbESTCSITE 序列模体 http://www.expasy.ch/sport/prosite.html BLOCKS 保守序列 / ProDom蛋白质域http://protein.toulouse.inra.fr/prodom.html SBASE蛋白质域http://base.icgeb.trieste.it/sbase/ 二维电泳(2DPAGE): WORLD-2DPAGE国际2DPAGE库的完整索引
国内研究现状： 国家自然科学基金委于1997年设立了重大项目 “蛋白质组学技术体系的建立”.
中国科学院生物化学研究所、军事医学科学院 与湖南师范大学已启动蛋白质组研究.
中国科学院上海生命科学研究院、军事医学科 学院与复旦大学相继成立了专门的蛋白质组学 研究中心.
国内研究现状：在“重大疾病的功能蛋白质组学” 方面取得了良好的起步:
heidelberg.de/Services/PeptideSearch/PeptideSearchIntro.html
分子生物学
分子生物学分子生物学（Molecular Biology）是生物学的一个分支学科，主要研究生物体内分子的结构、功能、相互作用和调控机制。
分子生物学的发展推动了对于基因和蛋白质的研究，为我们对生物体内的生命活动以及人类疾病的认识提供了重要的基础。
分子生物学的研究主要是从分子层面探究生物体的组成和功能。
在分子生物学的视角下，生物体被看作是由各种复杂的分子组成的。
这些分子包括核酸（DNA和RNA）、蛋白质、细胞膜和其他生物分子。
通过研究这些分子的结构和功能，我们可以深入了解生物体内的一系列生物过程，如DNA复制、基因表达、蛋白质合成等。
在分子生物学的研究中，DNA是一个重要的研究对象。
DNA是三个硝基酸组成的核酸分子，它携带着生物体的遗传信息。
在细胞分裂过程中，DNA会通过复制过程产生两个完全相同的分子。
这种DNA的复制是生物体生长和繁殖的基础。
通过研究DNA的结构和复制机制，分子生物学家可以理解细胞遗传信息的传递和维持。
分子生物学的另一个重要研究对象是蛋白质。
蛋白质是生物体最重要的功能分子之一，它在细胞的结构、功能和代谢过程中起到了关键作用。
分子生物学研究了蛋白质的合成和调控机制，以及蛋白质在细胞内的运输、定位和降解过程。
通过研究蛋白质的结构和功能，分子生物学家可以揭示蛋白质如何参与细胞和组织的功能调节，进而理解生物体的正常生理活动和疾病的发生机制。
除了DNA和蛋白质，分子生物学还研究其他类型的分子。
例如，分子生物学研究了细胞膜的组成和运输机制，了解了细胞如何通过细胞膜与外界进行交流和物质交换。
此外，分子生物学还研究了一些小分子信号物质，如激素和信号分子，它们在细胞间的通讯和调节中扮演重要角色。
分子生物学的技术和方法也得到了快速发展。
例如，PCR（聚合酶链反应）技术可以快速复制DNA，并且已经成为了基因工程和基因诊断的关键技术。
基因测序技术则使得我们能够快速高效地获取DNA的序列信息，进一步推动了基因组学和遗传学的发展。
分子生物学前沿(一)2024
分子生物学前沿（一）引言概述：分子生物学是研究生物体内生物大分子如DNA、RNA和蛋白质以及其相互作用的学科领域。
近年来，随着技术的不断进步和新的研究方法的出现，分子生物学进入了一个前所未有的前沿阶段。
本文将探讨分子生物学的五个前沿领域，包括基因组编辑、表观遗传学、蛋白质组学、CRISPR技术以及单细胞测序。
一、基因组编辑1. CRISPR-Cas9系统的原理和应用2. TALEN和ZFN技术的优势与局限性3. 基因编辑在疾病治疗中的潜力4. 基因修饰在农业领域的应用5. 基因组编辑的道德和伦理问题二、表观遗传学1. DNA甲基化和染色质重塑2. 表观遗传修饰对基因表达的调控3. 表观遗传学在疾病治疗中的作用4. 可逆性表观遗传变化的研究进展5. 表观遗传学与环境因素的关联研究三、蛋白质组学1. 蛋白质组学的研究方法和技术2. 大规模蛋白质互作网络的构建与分析3. 蛋白质定量与定位的新方法4. 蛋白质组学在疾病研究中的应用5. 蛋白质药物研发的新进展四、CRISPR技术1. CRISPR在基因治疗中的应用2. CRISPR用于疾病模型建立的优势3. CRISPR修饰哺乳动物基因组的技术挑战4. CRISPR技术的新进展和改进5. CRISPR应用的道德和安全性问题五、单细胞测序1. 单细胞测序技术的原理和方法2. 单细胞测序在发育生物学中的应用3. 单细胞测序揭示人体组织和器官的异质性4. 单细胞测序在肿瘤研究中的突破5. 单细胞测序的数据分析方法和挑战总结：分子生物学在基因组编辑、表观遗传学、蛋白质组学、CRISPR 技术以及单细胞测序等前沿领域取得了重要突破。
这些研究对于理解生命的基本机制、疾病的发生发展以及药物研发具有重要意义。
然而，这些领域仍面临着许多挑战，包括伦理道德问题、技术和方法的改进以及数据分析的挑战等。
随着进一步的研究和发展，分子生物学前沿领域将不断拓展我们对生物的认识和应用。
分子生物学
生物科学名词解释1、蛋白质组：指一个基因组所表达的全部蛋白质的总和。
Proteome2、反向重复系列：又称回文序列，指在双链DNA序列中按确定的方向阅读双链中每条单链的序列都相同的DNA结构。
（成中心对称）3、常染色质：在细胞间期核内折叠压缩程度较低，处于伸展状态，碱性染料着色浅而均匀的染色质，是染色质的主要部分。
4、异染色质：是在细胞间期核内压缩程度较高，处于聚集状态，碱性染料着色较深的区域。
5、Tm值：是使DNA双螺旋结构解开一半的链时的温度。
（也就是热变性过程中A260达到最大值一半时的温度称为DNA的溶解温度（Tm）。
在70~85摄氏度之间。
6、核酸的复性：简称复姓。
两条彼此分开的变性DNA链在适当的条件下重新缔合成为双螺旋结构的过程.7、分子杂交：双螺旋结构的各种性质在DNA复性后得到恢复，利用这一特性可将两个不同来源的互补序列退火形成双链，这个过程称为分子杂交。
8、基因：是原核、真核生物以及病毒的DNA和RNA分子中具有遗传效应的核苷酸序列，是遗传的基本单位和突变单位及控制性状的功能单位，包括内含子、外显子、转录控制区。
9、内含子：在真核生物基因中，无编码功能的区段称为内含子。
10、外显子：在一个不连续基因中有编码功能的区段成为外显子。
11、基因组指生物体或细胞中一套完整单体的遗传物质的总和，包括构成基因和基因之间区域的所有DNA。
12、C值：将真核生物单倍体基因组所包含的全部DNA含量称为该物种的C值，用皮克表示，1pg=10^-2。
13、C值悖理：C值基因组的大小和物种的遗传复杂度没有直接相关性的现象。
14、重叠基因：指两个或两个以上的结构基因共用一段DNA序列的现象，又称嵌套基因。
15、断裂基因：指基因内部插入编码序列使一个完整的基因分隔成不连续的若干区段的基因，又称不连续基因。
16、假基因：是一种类似于基因序列，但在转录、转录后加工或翻译水平上有缺陷，缺乏正常功能，无表达活性的DNA序列。
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重构系统
•分子功能干预
转基因动物模型
•Knock-out •Knock-in
揭示分子机制
组份-结构-功能
5
In view of protein expression, what can cause the difference in color sensitivity?
Feb 26, 2015 Internet
13
定义：蛋白组与蛋白组学
蛋白质组（Proteome） • 在一个细胞、一个组织、一个个体内，由基因组编 码的所有全部的蛋白质组分。 蛋白质组学（Proteomics）: 研究蛋白质组的科学。 • 蛋白质的种类、数量（2维电泳 2DE, 液相层析 LC, 质谱分析 MS, 蛋白
质免疫共沉淀 IP & Western blotting , 核糖体轮廓分析 Ribosome Profiling）
• 生物信息学（Bioinformatics）
20
Annotation of Proteomics Strategy
*蛋白质组学的研究策略
1. 差减对比组设立 2. 蛋白质表达的轮廓分析
1. Differences between Samples Healthy vs disease Induced vs background Species vs species
Ritchie (2015) Nat Rev Genet •A systems genomics approaches to achieve a more thorough and informative interrogation of genotype-phenotype association, through building a multivariate model associated with given outcomes
Introduction to Proteome & Proteomics
• To study protein molecules, the principles of protein separation and quantification, and the identity analysis of protein characterization have to be developed. • Proteome indicates the entire of proteins completely expressed by a genome or a tissue or a cell type. (the entirety) • Proteomics is to study quantitative change in expression levels of protein, and their application to drug discovery, diagnostics and therapy. (the quantity ) • The right strategy through proteomics would be applied to quantitatively analyze the induced biological changes versus the inherent background expression of a variety of proteins in source samples to identify the difference in protein expression that may cause disease. (comparison via differential protein expression)
2. Overview on Protein ID & Abundance DIGE-or LC-MS Protein Microarray Database Search 3. Multiple Tests for Protein ID MS analysis PMF & P/r Determination of N-& C-terminal AA Molecule Weight, pI 4. Spatial & Temporal Protein Expression Time course of expression Location of expression Tissue- or Organ-specific expression Cell-specific expression 5. Protein Response & Coordination Signaling Pathway Metabolic Pathway 6. Protein Participating in Development Proliferation Differentiation Matter Metabolism
实用蛋白质组学 Proteomics in Practice
Dept of Biochemistry & Molecular Biology NJMU, NJ, CHN Spring 2015
WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA (ISBN 978-527-31941-1)
Ritchie (2015) Nat Rev Genetic, Synder (2012) Cell
-Trait
Phenotypic Outcomes Generated Genetically & Epigenetically by Multi-Omes
Ritchie (2015) Nat Rev Genetic
Phenomenon
生物表象或疾病 Phenomenon or Disease
候选基因-作用方式，等 Candidate Gene-style, etc.
假说 （基因型-候选基因）
Hypothesis-Candidate Gene
求证
Test
给予 或 剥夺候选基因功能 Gain or Loss of Candidate Gene Function 候选基因功能体现/丧失系统的 组份-结构-功能 Component-Structure-Function 分子机制验证于新的生物系统 Mechanism validated in a new bio-system
6
数据主导的生物系统科研思维逻辑
多个组学数据 （Date of Multiomes）
DTTMV or DDTMV
表型组数据 （Date of Phenome）
生物表象或疾病
Trait or Disease
求证
Test
阐明机制
Mechanism
验证
Validation
Biological Systems Multiple-Omics from Multiomes to Phenome
Categorization of Multi-Staged Analysis of Phenotype
Ritchie (2015) Nat Rev Genet
Categorization of Meta-Dimensional Analysis
Ritchie (2015) Nat Rev Genet
3. 多重验证蛋白质ID
4. 蛋白质时-空表达差别分析
5. 蛋白质相互作用
6. 蛋白质细胞综合功能
21
*Technological Strategy (GE-LC-MS-Database) to Proteomics
Gapelo (2010) Proteomics
HPLC-MS
22
*蛋白质组学研究策略的方法程序
• 蛋白质与蛋白质、蛋白质与其它生物大分子的相互 作用（酵母双杂交Y2H, 荧光共振的能量传递FRET, 染色质免疫共沉淀ChIP）
• 蛋白质的生物学功能（pathway, circuitry）
研究策略（i）组级研究proteome-wide investigation(ii) 差减比较（subtractive comparison）
CYP mutant ↑ DNA repair XRCC↓ ↓ ↓ Estrogen → carcinogenic byproduct → DNA damage → cancer cells↑ ← dysregulation of cell cycle ↑ COMT mutant ↑
Complex-Trait Phenotypes Revealed by Multi-Omes
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Annotation of Subtractive Comparison of Proteome 组级规模的蛋白质轮廓分析与差减比较
组级范围的蛋白质的差别：种类-数量
•主要差异蛋白-疾病关联 •主要差异蛋白形成原因-机制 •次要差异蛋白-疾病关联 •次要差异蛋白形成原因-机制
致病机制-疾病诊断-治疗方案-疾病预后
甲-样品：A-B-C-D-E 乙-样品： B-C-D-E-F-G 蛋白质 蛋白质
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−)
甲乙两样品间 蛋白质的差别： A+b-c-d+e-F-G
In view of protein expression, what can cause the difference in color sensitivity?
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组学研究的基本策略
• 组 级 的 轮 廓 研 究 （ Ome-wide Profiling ） Massive-High throughput-Parallel 大规模-高产 出-平行对照（全部、所有）。 • 差 别 - 差 减 比 对 （ differential-subtractive comparison）有比较就有鉴别；差别因子就是 差别表观的动因，动因是事物发生机制的线索 与事物演变的预设轨道（差别、差异）。