4 生物大分子相互作用分析技术(基础医学与医学实验技术)
现代基础医学概论(分子生物学与现代医学篇)
四、基因治疗中的病毒载体：
如逆转录病毒、腺相关病毒等，经 过改造，对人体无害。
五、基因治疗的临床应用： 目前还刚刚起步，对单基因病较易 1、恶性肿瘤：抑癌基因；反义RNA； 2、心血管疾病： 3、遗传性疾病： 4、艾滋病： 5、其他：
复习思考题
1、分子病、基因病、基因组学、蛋白 质组学、基因诊断、基因工程药物 、基因治疗的概念。
1、核酸操作层面的技术： 核酸分子杂交、PCR、DNA测序等 2、基因转移技术： 基因转导、基因转染等 3、蛋白质操作层面的技术： 蛋白质电泳、 4、细胞层面的技术： 流式细胞仪，等等 5、其他：图像分析仪，等等
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
蛋白质电泳图
第三节 分子生物学在疾病 诊断中的应用
一、基因诊断的概念： 通过分子生物学技术从基因（DNA
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。下 午6时24分25秒 下午6时24分18:24:2520.10.19
一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.10.1920.10.1918:2418:24:2518:24:25Oc t-20
牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年10月19日 星期一6时24分 25秒M onday, October 19, 2020
、亚单位疫苗
2、基因工程疫苗：用DNA重组技术 3、传统生物制品：如胎盘球蛋白 4、基因工程药物：细胞因子、蛋白质
激素、抗体、其他活性蛋白质类
四、基因工程药物与疫苗的发展趋势 ：
一是发展快： 二是范围广： 三是竞争激烈：
第五节 基因治疗
概念：指将正常基因或具有治疗作 用的DNA片段导入人体靶细胞以矫 正或置换致病基因的治疗方法。
基础医学院《生物化学与分子生物学》考试试卷(1155)
基础医学院《生物化学与分子生物学》课程试卷（含答案）__________学年第___学期考试类型：（闭卷）考试考试时间：90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、A型题（41分，每题1分）1. 对mRNA的转录后加工的描述，错误的是（）。
A． mRNA前体需进行甲基化修饰B． mRNA前体需在5′端加m7GpppNmp的帽子C． mRNA前体需在3′端加多聚U的尾D． mRNA前体需进行剪接作用答案：C解析：mRN前体合成后的加工是产生有功能的成熟mRN的重要步骤。
所加的poly尾巴有维持mRN稳定性及其翻译模板活性的作用。
2. 根据乳糖操纵子学说，对基因活性调节起作用的是（）。
A．转录因子B． DNA聚合酶C． G蛋白D．阻遏蛋白答案：D解析：阻遏蛋白是乳糖操纵子调节基因Ⅰ所编码的蛋白质，它与操纵序列O结合，阻碍RN聚合酶与启动序列P结合，关闭操纵子转录。
当有诱导剂半乳糖或其类似物异丙基硫代半乳糖苷（IPTG），阻遏蛋白与之结合而构象改变，从操纵序列O上解离，RN聚合酶可与启动序列结合，开始转录。
阻遏蛋白对操纵子起着负性调节作用。
3. 体内氧化磷酸化速率主要受哪个因素的调节？（）A． ADPATPB． ADPC． AMPD． ATP答案：A解析：PTP比值增高促进氧化磷酸化；PTP比值降低抑制氧化磷酸化。
4. 调节氧化磷酸化的重要激素是（）。
A．胰岛素B．甲状腺素C．肾上腺素D．肾皮质素答案：B解析：甲状腺激素是调节氧化磷酸化的重要因素之一，可诱导细胞膜上Na＋K＋TP酶的生成，使TP加速分解为P和Pi，P增多，TPP比值下降，促进氧化磷酸化，TP合成和分解速度均增加。
甲状腺激素（T3）还可诱导解偶联蛋白基因表达。
5. 不通过胞内受体发挥作用的是（）。
A．维生素DB．雌激素C．甲状腺激素D．肾上腺素答案：D解析：项，肾上腺素与质膜受体结合，通过cMP蛋白激酶途径转导信息；E四项，是脂溶性激素，均可通过细胞膜与胞内受体作用。
电泳技术(基础医学与医学实验技术)
电泳技术的应用领域
总结词
电泳技术广泛应用于生物、医学、化学等领域。
详细描述
电泳技术广泛应用于生物学、医学、化学和环境科学等 领域。在生物领域，电泳技术用于蛋白质、核酸和糖类 等生物大分子的分离和鉴定。在医学领域，电泳技术用 于血液、尿液和其他体液中蛋白质、酶和代谢产物的分 析。在化学领域，电泳技术用于合成高分子聚合物、金 属离子和有机化合物的分离和纯化。此外，毛细管电泳 和芯片电泳等新型电泳技术在生命科学和临床诊断等领 域也具有广泛的应用前景。
DNA电泳
DNA电泳是电泳技术中用于分离、鉴定和纯化DNA片段的一种方法。通过电泳技术可以将DNA片段按照大小进行分离，为基 因克隆、基因诊断和基因组学研究等领域提供基础。
DNA电泳的原理是利用DNA片段在电场中的迁移率不同而实现分离。DNA片段在电场中的迁移率取决于其大小、电荷和构象 等因素。通过选择合适的电泳介质和电泳条件，可以实现对DNA片段的精细分离。
电泳技术(基础医学与医学实验技 术)
contents
目录
• 电泳技术概述 • 电泳技术的基本类型 • 电泳技术在基础医学中的应用 • 电泳技术在医学实验技术中的应用 • 电泳技术的优缺点 • 电泳技术的发展趋势和未来展望
01 电泳技术概述
电泳技术的定义
总结词
电泳技术是一种利用电场对带电粒子进行分离的实验技术。
样品损失。
局限性
电泳技术对于某些特定类型的 生物大分子分离效果不佳，如 蛋白质的分离。
耗时长
电泳技术需要较长时间进行分 离，对于某些快速变化的生物 样品，可能无法及时检测。
高压电场影响
电泳过程中需要施加高压电场 ，可能会对生物大分子产生一 定的影响，如引起蛋白质的变
生物技术实践教学计划(3篇)
第1篇一、前言随着生物技术的飞速发展，其在医学、农业、环境保护等领域的应用日益广泛。
为了培养具有创新精神和实践能力的生物技术专业人才，我们制定了一套系统的生物技术实践教学计划。
本计划旨在通过理论与实践相结合的方式，使学生深入了解生物技术的原理、方法和应用，提高学生的动手能力和解决问题的能力。
二、实践教学目标1. 知识目标：使学生掌握生物技术的基本理论、基本知识和基本技能，了解生物技术的最新发展动态。
2. 能力目标：培养学生实验操作技能、数据分析和处理能力、实验设计和创新能力。
3. 素质目标：培养学生的团队协作精神、严谨的科学态度和良好的职业道德。
三、实践教学内容1. 基础实验课程- 遗传学实验：基因分离、基因重组、基因表达等。
- 细胞生物学实验：细胞培养、细胞分裂、细胞信号传导等。
- 生物化学实验：蛋白质提取、酶活性测定、核酸提取等。
2. 专业实验课程- 分子生物学实验：PCR技术、基因克隆、蛋白质纯化等。
- 生物工程实验：发酵工程、酶工程、细胞工程等。
- 生物信息学实验：生物序列分析、基因注释、生物信息数据库检索等。
3. 综合实验课程- 生物技术综合实验：以某一实际问题为背景，综合运用所学知识进行实验设计和实施。
- 创新实验：鼓励学生自主选题，开展创新性实验研究。
4. 社会实践- 参观生物技术企业、科研机构，了解生物技术的实际应用。
- 参与科研项目，提高学生的科研能力和创新能力。
四、实践教学安排1. 实验课程- 基础实验课程：每学期安排4-6周，每周2-3次实验课。
- 专业实验课程：每学期安排4-6周，每周2-3次实验课。
- 综合实验课程：每学期安排2-4周，每两周1次实验课。
2. 社会实践- 每学期安排1-2次企业参观、科研机构参观活动。
- 每学期安排1-2次科研项目参与机会。
五、实践教学考核1. 实验操作考核：考察学生实验操作的规范性和熟练程度。
2. 实验报告考核：考察学生实验数据的分析、处理和总结能力。
生物医学实验知识点
生物医学实验知识点生物医学实验知识点三篇生物医学实验篇一：生物医学综合实验报告生物医学综合实验报告学院（系）：年级：学号：学生姓名：实验一脉搏信号采集功能I.实验目的1.掌握检测脉搏传感器特性和使用方法。
2.掌握正向、反向放大电路的应用。
3.掌握脉搏测量的硬件电路原理。
4.掌握表征脉搏参数波形及特征点的识别方法。
II.实验内容通过脉搏传感器将信号外接进入本系统，检测人体脉搏信号经单片机处理以后，其信号波形可以LCD上实时显示、或者由PC显示。
拓展内容：对输入的脉搏信号进行处理，计算脉率。
III.实验器材1.示波器2.脉搏传感器IV.实验步骤脉搏功能测试电路布局如下：1.电路的调试：I.第一级运放的调试与计算：把示波器的探头一端与E20连接，另一端接GND。
通电，不接外部传感器，观察示波器显示的信号。
如信号不在“0V”时，通过调节旋转电位器RP5，同时观察示波器显示的信号的变化，直至示波器的信号在“0V”时，停止调节电位器RP5。
之后，关电取下示波器的探头；II.低通的选择与计算：此脉搏功能模块在低通滤波部分设置了“10Hz低通滤波”“1KHz低通滤波”两大部分，可以通过连线选择其中的一种。
选择操作如下：a.10Hz低通滤波：第一、把示波器的探头一端与E21连接，另一端接GND；第二、通过实验导线把P1与P2相连接；第三、通电；第四、脉搏传感器与J1正确连接。
观察示波器显示的波形。
b.1KHz低通滤波：第一、把示波器的探头一端与E22连接，另一端接GND；第二、通过实验导线把P1与P3相连接；第三、通电；第四、脉搏传感器与J1正确连接。
观察示波器显示的波形。
III.放大倍数的调试与计算：此脉搏功能模块的放大倍数是通过旋转电位器RP7来实现的。
在I、II的基础上来实现以下功能。
选择操作如下：第一、把示波器的探头一端与E23连接，另一端接GND；第二、根据低通滤波来决定具体的连线。
选择了“10Hz低通滤波”，通过实验导线把P4与P6相连接；选择了“1KHz低通滤波”，通过实验导线把P5与P6相连接。
ITC
微量量热技术(Microcalorimetry)吕卓远常莹李蒙萌安健博北京大学医学部基础医学院医学实验04级摘要我们知道生物大分子，如蛋白质、核酸的特殊空间构象的形成绝大多数是可逆的热力学反应，因此对此过程的热力学研究有着很大的意义。
这个过程需要利用目标分子直接测量伴随生物大分子反应的热效应。
实现这一程序需要具有很高灵敏度的量热技术，即差示扫描量热技术（DSC）和等温滴定量热技术（ITC），得以测量在固定溶液环境下，随温度变化放出的热量。
或测量在固定温度下，随溶液环境变化放出的热量。
在本篇综述中，我们主要介绍DSC和ITC的主要原理，以及它们在生物医学领域中的应用。
关键词微量量热技术差示扫描量热技术等温滴定量热技术生物大分子正文1．前言在升温和降温的过程中，物质的结构和化学性质会发生变化，其质量、几何尺寸、光、电、磁、热、力等物理性质也会发生相应的变化。
微量量热技术被定义为在温度程序控制的条件下测量物质的物理性质和温度关系的一类技术。
微量量热技术是近年来发展起来的一种研究生物热力学与生物动力学的重要结构生物学方法，它通过高灵敏度、高自动化的微量量热仪连续和准确地监测和记录一个变化过程的量热曲线，同时提供热力学和动力学信息。
微量量热技术的一个重要特点就是，它可以作为任意反应净变的传感器，具有连续性和抗干扰性。
因此它是一个用于发现和估测反应未知步骤或过程的先进分析技术。
2．差示扫描量热技术（DSC）差示扫描量热技术是20世纪60年代以后研制出的一种热分析方法。
在样品和参比物同时程序升温或降温且保持两者温度相同的条件下，测量流入或流出样品和参比物的热量差与温度关系的技术。
DSC仪器结构包括温度程序控制系统；测量系统，用于样品物理量转换成电信号并放大；数据记录、处理和显示系统；样品室，提供适当环境。
DSC分析生物大分子结构变化的基础：由于在给定温度下每个体系总是趋向于达到自由能最小的状态，所以样品升温或降温的过程中，它可以转变成具有不同自由能的另一种结构状态。
《分子分析》课件
利用生物信息学的方法和技术，对分子数据 进行处理、分析和挖掘，揭示生命活动的规 律和机制。
生物信息学与分子分析的 交叉融合
通过生物信息学的手段，对分子数据进行深 入挖掘和多维度分析，为疾病诊断、药物研
发和个性化医疗提供有力支持。
纳米技术与分子分析的结合
纳米技术在分子分析中的应用
02
分子分析的基本原理
分子结构与性质
分子结构
分子中的原子通过化学键相互连接，形成特定的空间排列，决定 了分子的性质。
分子性质
分子的性质由其化学键和分子构型决定，包括稳定性、反应活性、 物理性质和化学性质等。
分子结构与性质的关系
了解分子的结构有助于预测其性质，从而为分子设计和合成提供指 导。
分子光谱分析
基因组学与蛋白质组学研究
总结词
分子分析技术是基因组学和蛋白质组学研究的重要手段，有助于深入了解生物体的生命 活动和疾病发生机制。
详细描述
基因组学和蛋白质组学研究需要大规模地分析基因和蛋白质的表达、结构和功能。分子 分析技术如高通量测序、质谱分析等，能够快速、准确地获取这些信息，为生物医学研
究提供有力支持。
05
分子分析的未来发展
高通量与高灵敏度分析技术
高通量分析技术
通过自动化和高效率的检测系统，实现 大规模样本的同时检测和分析，提高分 析速度和效率。
VS
高灵敏度分析技术
利用新型的信号放大技术和高灵敏度检测 器，实现对低浓度样本的精准检测，有助 于发现早期病变和微量污染。
生物信息学与分子分析的结合
利用纳米材料的独特性质和功能，开发新型的分子检 测技术和器件，提高检测的灵敏度和特异性。
纳米技术与分子分析的交叉融合
《分子生物学基础》PPT课件
根据化学组成分类
可分为简单蛋白质和结合蛋白质两大 类。
2024/1/24
20
05
基因表达的调控机制
Chapter
2024/1/24
21
原核生物的基因表达调控
转录水平调控
蛋白质水平调控
通过改变RNA聚合酶的活性或选择性 来影响基因转录。
通过蛋白质修饰、降解等方式来影响 蛋白质的稳定性和活性。
《分子生物学基础》PPT课件
2024/1/24
1
目录
2024/1/24
• 分子生物学概述 • DNA的结构与功能 • RNA的结构与功能 • 蛋白质的结构与功能 • 基因表达的调控机制 • 分子生物学的应用与展望
2
01
分子生物学概述
Chapter
2024/1/24
3
分子生物学的定义与发展
2024/1/24
rRNA
核糖体RNA，是核糖体的组成成分 ，参与蛋白质合成。结构特点包括 多个茎环结构和特定的功能区域。
13
RNA在基因表达中的作用
转录后的RNA需要经过加工才能 成为成熟的mRNA、tRNA或 rRNA。加工过程包括剪接、修饰 和折叠等。
RNA在基因表达调控中发挥着重 要作用。例如，microRNA可以 通过与mRNA结合抑制其翻译， 从而调控基因表达水平。
农业生产管理
应用分子生物学技术，对农业生产过程中的环境、土壤、水源等 进行监测和调控，提高农业生产的可持续性。
2024/1/24
27
分子生物学在工业领域的应用
生物制药
利用分子生Байду номын сангаас学技术，生产重组蛋白、抗体等生物药物，用于治疗 和预防疾病。
诊断分子生物学基本技术(精)
诊断分子生物学基本技术现代医学是随着自然科学各基础学科的发展而发展。
在临床观察的基础上，其检验、诊断、治疗和病理生理学的进展是与实验研究方法的创新与改进分不开的。
分子生物学的迅速发展，全面地渗透到医学科学各个领域中，揭示了许多新现象，提出了不少新问题，是医学向第一节概述现代医学是随着自然科学各基础学科的发展而发展。
在临床观察的基础上，其检验、诊断、治疗和病理生理学的进展是与实验研究方法的创新与改进分不开的。
分子生物学的迅速发展，全面地渗透到医学科学各个领域中，揭示了许多新现象，提出了不少新问题，是医学向分子水平迈进的一个重要依据和手段。
使医学科学达到了一个新的阶段，医学分子生物学已逐渐形成了比较完整的理论体系。
医学检验与诊断学也不例外，分子生物学技术在医学检验诊断中的广泛应用，逐步形成诊断分子生物学（diagnostic molecular biology）这一学科分支。
诊断分子生物学的内容主要包括：⒈内源基因异常的检验与诊断在分子水平为疾病的发生机制，治疗和预后提供实验依据。
自身基因结构异常导致基因功能异常而致病，或使其表达产物蛋白质的结构与功能异常而致病，或使基因调控失常而致病，如遗传性疾病、肿瘤等。
⒉外源基因侵入体内的检验与诊断对多种病源微生物（如细菌、病毒、衣原体、支原体等）的检出，可望实现快速、灵敏、准确。
在分子水平可更准确地分类亚种和变种。
探明病源微生物致病的机制。
生物大分子指核酸和蛋白质分子，是生命物质的基本要素，如最简单的生命体病毒、噬菌体仅以核酸，蛋白质为主，却表现了生命的最基本的功能。
核酸的表达产物是蛋白质，为因果关系。
核酸是生命的存在形式，蛋白质是生命的表现形式。
许多疾病的临床表现与某些蛋白质的结构和功能异常有关，但究其原因可能是基因的结构和功能异常导致基因表达产物蛋白质异常所为。
蛋白质结构与功能的检验和临床诊断应用方法已日趋完善，而核酸结构与功能的研究历史短，研究前景广，是目前分子生物学研究的主要内容。
分子生物学 常用分子生物学技术的原理及应用
（三）基因突变
利用PCR技术可以随意设计引物在体外对目的 基因片段进行嵌和、缺失、点突变等改造。
T G C
（四）DNA序列测定
将PCR技术引入DNA序列测定，使测序工 作大为简化，也提高了测序的速度；
待测DNA片段既可克隆到特定的载体后进 行序列测定，也可直接测定。
（五）基因突变分析
PCR与其他技术的结合可以大大提高基 因突变检测的敏感性 。
▪ 分子杂交： 不同来源的单链核苷酸链根据碱基互补原则形成
杂种双链的过程。
▪ 分子杂交的目的： 检测DNA和RNA
▪ 探针： 分子杂交中和待测核苷酸链碱基互补的被标记的
核苷酸链。
待测DNA或RNA
探针
碱基对间氢键
增色效应： DNA变性伴随260nm吸收值增高
减色效应： DNA复性伴随260nm吸收值降低
Taq
5’
Taq
5’
R
R
R Taq
R
Taq
R
l
R
3’
Extension Step
1. Strand Displacement
3’
5’
2. Cleavage
3’
5’ 3. Polymerization
3’
Complete
4. Detection
5’ 3’
PCR衍生技术
▪ 反向PCR ▪ 逆转录PCR ▪ 原位PCR ▪ 重组PCR ▪ 不对称PCR ▪ 多重PCR
酵母双杂交系统的建立基于对真核生物转录激 活因子结构与功能的认识
真核生物转录激活因子
DNA结合结构域 转录激活结构域
BD
AD
组件式：结构可互相分开 功能互相独立 空间较近时表现活性 中间序列对活性无影响
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第二节 生物大分子相互作用分析技术
1. 研究思路 2. 分类 3. 技术介绍
生物大分子相互作用分析研究思路
鉴定与目标分子相互作用 的所有可能大分子
详细描述其生物功能及相互 作用对其功能的影响
鉴定出相互作用且在生理状态下得 到了验证和合理的解释
生物大分子相互作用分析技术
❖ GST 融合蛋白技术(GST pull-down) ❖ 免疫共沉淀(Immunoprecipitation, Co-IP ) ❖ 串联亲和纯化(Tandem Affinity Purification，TAP) ❖ 酵母双杂交系统(Yeast two-hybrid) ❖ 噬菌体展示(Phage display) ❖ 细胞内蛋白质共定位(Co-localization) ❖ 荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer，FRET) ❖ 表面等离子共振(surface plasmon resonance，SPR) ❖ ……
S
C
SDS-PAGE gel
Controls
R Add prey
R Wash
R Elution
Analysis
实验流程
GST融合蛋白
+
谷胱甘肽-琼脂糖微珠
X GST
Y 细胞裂解物
4℃下孵育2h tube
X GST Y
GST pull-down 应用
鉴定未知相互作用的蛋白 鉴定预测的或已知的相互作用
引言
原核生物细胞结构
质膜 肽聚糖
被膜
引言 植物细胞
真核生物细胞结构
动物细胞
细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核
引言
The approximate composition of a bacterial cell.
细胞中的大分子 Macromolecules in Cells
第一节 生物大分子相互作用分析的意义
蛋白质信息的不同层次
蛋白质结构和序列特点 蛋白质进化过程和保守序列 蛋白质表达谱 蛋白在细胞内的定位及其相关联的细胞器或结构 蛋白质翻译后修饰情况 了解与其相关联的其他细胞蛋白质
生物大分子复合物的类型
❖ 蛋白质同源二聚体(homodimer) ❖ 蛋白质异源二聚体(heterodimer) ❖ 蛋白质多聚体(polymer) ❖ 蛋白质-DNA复合物(protein-DNA complex) ❖ 蛋白质-脂质复合物(protein-lipid complex) ❖ 蛋白质-RNA复合物(protein-RNA complex) ❖ DNA-DNA复合物(DNA-DNA complex) ❖ ……
举例
GST pull down验证两种已知蛋白质（X-Y）的相互作用
Y-GST GST
input
X-GST GST
input
Y-GFP + + + 105kD
Anti-GFP
GST：谷胱甘肽巯基转移酶(glutathione S-transfera
GST pull-down assay Purification of protein
GST fusion protein Glutathione column
Glutathione bead
Tags Pull-Down 方法的组成
1.GST融合蛋白技术 （GST pull-down assay） ——基于重组蛋白表达纯化技术的体外分析系统
基本原理：是将靶蛋白-GST融合蛋白亲和 固化在谷胱甘肽亲和树脂上,作为与目的蛋 白亲和的支撑物,充当一种“诱饵蛋白”,目 的蛋白溶液过柱,可从中捕获与之相互作用 的“捕获蛋白”(目的蛋白),洗脱结合物后通 过SDS-PAGE电泳分析,从而证实两种蛋白 间的相互作用或筛选相应的目的蛋白,“诱饵 蛋白”和“捕获蛋白”均可通过细胞裂解物、 纯化的蛋白、表达系统以及体外转录翻译系 统等方法获得。
4 生物大分子相互作用分析技术(基础医 学与医学实验技术)
主要内容
第一节 生物大分子相互作用分析的意义 第二节 常见的生物大分子相互作用分析方法 第三节 生物大分子相互作用分析新进展（FRET、SPR）
引言
细胞结构 cell
真核生物细胞 eukaryotic cell 原核生物细胞 prokaryotic cell
mRNA
mRNA degradation control
translation control
protein
active protein
Post-translation control
cytoplasm
生命机制
Protein complex
Signaling net work
蛋白质组学的分类
表达蛋白质组学 Quantitative study of protein expression between samples that differ by some variable
DNA sequence
分子水平 ?
Proteins Structure Function
All Cell
基因表达的调控层次
DNA
Primary transcript
mRNA
Transcriptional Post-transcriptional
control
control
nucleus
Inactive mRNA
Re（GST, His, Flag, HA, MBP）
R tag
bait
prey
实验设计思路
Pull-down experiment
R R R R
Wash Add prey Wash Elution
Analysis
Bait Prey
结构基因组学 Goal is to map out the 3-D structure of proteins and protein complexes
功能蛋白质组学 To study protein-protein interaction, 3-D structures, cellular localization and PTMs in order to understand the physiological function of the whole set of proteome.