生物化学及分子生物学(人卫第九版)-26基因诊断与基因治疗共38页文档
合集下载
生物化学及分子生物学人卫第九版组学与系统生物学ppt课件
t NHGRI于2003年9月启动了DNA元件百科全书（ENCyclopedia Of DNA Elements，ENCODE）计划；该计划旨在解析人类基因组中的所有功能性元 件，内容包括编码基因、非编码基因、调控区域、染色体结构维持和调节染色 体复制动力的DNA元件等 。
（一） ENCODE 是HGP的延续与深入
了解 糖组学、脂组学的研究内容；系统生物医学在现代医学研究 中的应用
第一节
基因组学
基因组学是阐明整个基因组的结构、结构与功能的关系 以及基因之间相互作用的科学
t 结构基因组学（structural genomics） t 比较基因组学（comparative genomics） t 功能基因组学（functional genomics）
t 研究内容
? 种间比较基因组学阐明物种间基因组结构的异同 ? 种内比较基因组学阐明群体内基因组结构的变异和多态性
三、功能基因组学系统探讨基因的活动规律
? 基因组的表达 ? 基因组功能注释 ? 基因组表达调控网络及机制
EJIFCC. 2008; 19(1): 22–30.
四、ENCODE识别人类基因组所有功能元件
ENCODE的研究内容与策略
基因图谱中的序列标签位点（STS）和表达 序列标签（EST）分布示意
（三）通过 BAC克隆系、比较基因组学鉴别基因组的相似性和差异性
t 比较基因组学是在基因组序列的基础上，通过与已知生物基因组的比较， 鉴别基因组的相似性和差异性，一方面可为阐明物种进化关系提供依据， 另一方面可根据基因的同源性预测相DNA图或表达图（expression map），是一种以 表达序列标签（expressed sequence tag，EST）为标记，根据转 录顺序的位置和距离绘制的分子遗DNA的5'-或3'-末端序列，每个EST长度一般在300~500bp之间就 可以包含已表达的该基因的信息。
（一） ENCODE 是HGP的延续与深入
了解 糖组学、脂组学的研究内容；系统生物医学在现代医学研究 中的应用
第一节
基因组学
基因组学是阐明整个基因组的结构、结构与功能的关系 以及基因之间相互作用的科学
t 结构基因组学（structural genomics） t 比较基因组学（comparative genomics） t 功能基因组学（functional genomics）
t 研究内容
? 种间比较基因组学阐明物种间基因组结构的异同 ? 种内比较基因组学阐明群体内基因组结构的变异和多态性
三、功能基因组学系统探讨基因的活动规律
? 基因组的表达 ? 基因组功能注释 ? 基因组表达调控网络及机制
EJIFCC. 2008; 19(1): 22–30.
四、ENCODE识别人类基因组所有功能元件
ENCODE的研究内容与策略
基因图谱中的序列标签位点（STS）和表达 序列标签（EST）分布示意
（三）通过 BAC克隆系、比较基因组学鉴别基因组的相似性和差异性
t 比较基因组学是在基因组序列的基础上，通过与已知生物基因组的比较， 鉴别基因组的相似性和差异性，一方面可为阐明物种进化关系提供依据， 另一方面可根据基因的同源性预测相DNA图或表达图（expression map），是一种以 表达序列标签（expressed sequence tag，EST）为标记，根据转 录顺序的位置和距离绘制的分子遗DNA的5'-或3'-末端序列，每个EST长度一般在300~500bp之间就 可以包含已表达的该基因的信息。
生物化学与分子生物学人卫教材全集ppt
跨学科研究的融合
生物技术与医学
随着生物技术的不断发展，未来将更加深入地探索生命现象的本质，为医学领域 提供新的治疗手段和药物。
生物信息学与计算机科学
生物信息学与计算机科学的结合将加速数据处理和分析的进程，为生物化学与分 子生物学的研究提供强大的技术支持。
对人类健康和生活的影响
疾病预防与治疗
随着生化学与分子生物学的发展， 未来将更加深入地了解疾病的发病机 制，为预防和治疗提供更加精准和有 效的方案。
广泛应用于电力、热力、交通等领域，可替代化石能源，减少温室气 体排放。
生物环保
生物环保概述
生物环保是指利用生物学原理和技术，解决环境问题、保护生态 环境的学科和技术领域。
生物环保的主要技术
包括生物净化、生物修复、生态恢复等。
生物环保的应用场景
广泛应用于水体治理、土壤修复、生态恢复等领域，对于保护生态 环境具有重要意义。
生物安全与伦理
生物安全与伦理概述
生物安全与伦理是指在生命科学研究、应用和实践中，遵 循科学道德、保护受试者和公众利益的原则和规范。
生物安全与伦理的主要原则
包括尊重人权、保护受试者权益、防止滥用科学技术等。
生物安全与伦理的实践意义
保障生命科学研究和应用活动的合法性、合理性和公正性 ，促进人类社会的可持续发展。
05
展望未来生物化学与 分子生物学的发展
新技术与新方法的出现
基因编辑技术
随着CRISPR-Cas9等基因编辑技术 的不断完善，未来将更加精准地实现 对基因的修改和调控，为遗传病治疗 和生物育种等领域带来突破。
人工智能与生物信息学
人工智能和生物信息学在生物化学与 分子生物学中的应用将更加广泛，有 助于高效解析生命现象、发现新药靶 点以及优化实验设计等。
分子生物学Ch12tan基因诊断与基因治疗
• 关于多态性分析
• 基因组的核酸分子碱基排列顺序 在同种生物的不同个体之间或等位基 因之间存在差异的现象称为基因多态 性。 • DNA多态性可分为位点多态性 和重复序列多态性两种。
PPT文档演模板
分子生物学Ch12tan基因诊断与基因 治疗
•1、限制性片段长度多态 性（restriction fragment
•2. 地贫 •(1)-地贫 •1）DNA检测与分析 •（a）RFLP •（b）PCR •2）RNA检测与分析
• RT-PCR
PPT文档演模板
分子生物学Ch12tan基因诊断与基因 治疗
•（2）-地贫的基因诊断 •1) DNA检测与分析 •（1）PCR-探针法 •（2）PCR-RFLP连锁分析法 •（3）DNA芯片技术 •2)RNA检测与分析
• 疾病种类：X染色体连锁性
遗传病
• 缺陷基因：凝血因子Ⅷ基
因
•
PPT文档演模板
主要临床表现：出血性疾 分子生物学Ch12tan基因诊断与基因 治疗
• 应用PCR-RFLP连锁分析法
诊断甲型血友病
• 用一对引物扩增凝血因子Ⅷ
基因第18外显子内的一个142bp片
断，该片断含一个BclⅠ多态性位
点。酶解后，如果存在BclⅠ酶切
五、感染性疾病的基因诊断
n 目前应用最多是PCR法，不仅可检测病 原体的DNA（如乙肝病毒、巨细胞病毒、 乳头瘤病毒、结核杆菌等），而且可检 测RNA病原体（RT-PCR检测艾滋病病 毒、丙肝病毒等）。
PPT文档演模板
分子生物学Ch12tan基因诊断与基因 治疗
应用范围
1. 可快速准确查出致病病原体; 2.适于早期诊断、带菌带毒者和潜
•点样
生物化学与分子生物学(供基础临床预防口腔医学类专业用第9版全
生物化学与分子生物学(供基础临床预防口腔医学类专业用第9版全《生物化学与分子生物学（第9版）》是一本供基础临床预防口腔医学类专业使用的教材。
该教材的主要内容包括生物化学和分子生物学的基本概念、原理、方法和应用等方面的知识。
下面我将从多个角度全面回答你的问题。
首先，生物化学是研究生物体内化学成分、结构和功能的科学。
它涉及到生物分子（如蛋白质、核酸、糖类等）的组成、结构和性质，以及它们在生物体内的相互作用和代谢过程。
生物化学的研究对于理解生物体的生命活动、疾病发生机制以及药物作用机理等具有重要意义。
分子生物学则是研究生物体内分子结构、功能和相互关系的学科。
它主要关注生物分子（如DNA、RNA、蛋白质等）的合成、修饰和相互作用等过程，以及这些过程在细胞和生物体层面上的调控和影响。
分子生物学的研究对于揭示生物体的遗传信息传递、基因表达调控以及细胞信号传导等方面具有重要意义。
《生物化学与分子生物学（第9版）》作为一本教材，旨在为基础临床预防口腔医学类专业的学生提供系统、全面的生物化学和分子生物学知识。
它涵盖了生物化学和分子生物学的基本理论、实验方法和应用技术等方面的内容。
通过学习这本教材，学生可以了解生物化学和分子生物学的基本概念和原理，掌握实验技术和数据分析方法，培养科学研究和临床实践的能力。
这本教材的第9版在内容上进行了更新和扩充，以反映生物化学和分子生物学领域的最新研究进展和应用成果。
它包括了生物分子的结构与功能、酶学、代谢途径、蛋白质合成与调控、基因结构与表达调控、细胞信号传导等方面的内容。
此外，该教材还涵盖了一些与口腔医学相关的专题，如口腔疾病的分子机制、口腔微生物的分子生态学等。
总之，《生物化学与分子生物学（第9版）》是一本专门为基础临床预防口腔医学类专业准备的教材，它涵盖了生物化学和分子生物学的基本概念、原理和应用等方面的知识。
通过学习这本教材，学生可以全面了解生物化学和分子生物学的相关知识，为将来的临床实践和科学研究打下坚实的基础。
生物化学及分子生物学(人卫第九版)-DNA合成 ppt课件
4.0
14.0
？
高
-
+
12.5
高
+
25.5
高
+
功能
起始引发， 低保真度的复 线粒体DNA
引物酶活性
制
复制
PPT课件
合成后随链 合成前导链
33
二、DNA聚合酶的碱基选择和校对功能
DNA复制的保真性至少要依赖三种机制:
➢遵守严格的碱基配对规律 ➢聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能 ➢复制出错时有即时校对功能
PPT课件
21
核酸外切酶活性:
5´ A G C T T C A G G A T A
3´
? | | | | | | | | | | |
3´ T C G A A G T C C T A G C G A C 5´
➢ 3’5’外切酶活性: 能辨认错配的碱基对，并将其水解
➢ 5’3’外切酶活性: 能切除突变的 DNA片段
第一代
继续培养于 普通培养液
第二代
PPT课件
8
半保留复制的意义:
依据半保留复制的方式，子代DNA中保留了亲代的全部遗 传信息，亲代与子代DNA之间碱基序列的高度一致 遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但不是绝对的
PPT课件
9
AT GC GC TA AT CG TA GC CG CG AT CG TA GC GC
(dNTP)n+1
复制中不连续的两条单链
不连续→连续链
拓扑酶
切断、整理后的两链
改变拓扑状态
PPT课件
47
第三节
原核生物DNA复制过程
DNA replication in prokaryotes
8年制生物化学与分子生物学 第26章 基因表达及功能分析基本策略
目录
（一）基于杂交原理的方法可检测mRNA表达水平 1．Northern印迹（Northern blot）
既可分析mRNA表达又可验证cDNA新序列 是一种基于RNA-DNA杂交原理建立的一种RNA分析 技术
目录
Northern 印 迹 分 析 原 理 示 意 图
目录
2．核糖核酸酶保护实验
目录
2. 高通量测序技术是新一代基因表达谱 分析方法
高通量测序技术可以一次对几十万到几百万个 DNA分子片段进行序列测定，从而快速获得转录组或
基因组的全貌, 又被称为深度测序(deep sequencing)。
目录
1）目前，高通量测序技术不仅仅在DNA测序中起到重 要的作用，并且已经应用于基因组分析的各个方面：
（ribonuclease protection assay，RPA）
可用于mRNA定量和RNA剪接分析
是一种基于杂交原理分析 mRNA 的方法，既可对
mRNA 进行定量分析又可研究其结构特征，灵敏 度和特异性都很高。
目录
核糖核酸酶保护实验原理示意图
目录
3．原位杂交（in situ hybridization，ISH）
目录
基因芯片的缺点: 在于它是一个“封闭系统”, 它只能检测人们已知 序列的特征(或有限的变异)。
高通量测序的优势: 在于它是一个“开放系统”, 它的发现能力和寻找 新信息的能力从本质上高于芯片技术。
目录
（二）蛋白质芯片和双向电泳可在蛋白质水平 高通量地分析基因表达 1．蛋白质芯片有多种形式和用途
虽然原位杂交在功能性方面提供的信息较少，但是该 技术还是被广泛用于组织中的基因表达分析，这是因 为其较高的稳定性、较广泛的靶点和组织适用性。
生物化学与分子生物学八年制(6)
注：由于54 bp、114 bp、72 bp片段及分子量标准中低于200
bp的片段太小，在0.8％的琼脂糖凝胶中不易被观察到
编辑ppt
目目 录录
2. 反向斑点杂交
加入标记探针
检测杂交信号
编辑ppt
目目 录录
1. Southern 印迹杂交(Southern blotting)
提取DNA→限制性内切酶消化DNA以产 生特定长度的片段→凝胶电泳分离 →变性处 理→DNA转印到膜上并使其牢固结合→将标 记的探针与膜上DNA片段杂交，分析杂交信 号。
编辑ppt
目目 录录
编辑ppt
目目 录录
（一）核酸分子杂交 Nucleic acid hybridization
指两条单链核酸在一定条件（温度、盐离 子和有机溶剂浓度）下，按碱基互补的原则重 新配对形成双链的过程。
编辑ppt
目目 录录
核酸分子杂交流程
待测核酸制备
核酸探针制备
滤膜上核酸固化
探针标记
杂交 去除未杂交的探针
第二十八章
基因诊断与基因治疗
Gene Diagnosis and Gene Therapy
编辑ppt
目录
本章内容提要
第一节 基因诊断学基础 第二节 遗传病的基因诊断 第三节 传染病的基因诊断 第四节 肿瘤的基因诊断 第五节 基因诊断在法医学上的应用 第六节 基因治疗的概念及策略
编辑ppt
目录
第一节
2. Northern印迹杂交(Northern blotting)
RNA经变性琼脂糖凝胶电泳后，转移 到固相支持物上，通过分子杂交检测特定 的mRNA分子的含量与大小。
编辑ppt
目目 录录
《生物化学》教学课件：基因诊断与基因治疗-1-8
（一）核酸分子杂交
按碱基互补原则, 利用标记的探针进行配对, 形 成杂合双链的过程。
核酸分子杂交流程
待测核酸制备 滤膜上核酸固化
杂交 去除未杂交的探针
核酸探针制备 探针标记
加入标记探针
检测杂交信号
1. Southern 印迹杂交
提取DNA→限制性内切酶消化DNA以产 生特定长度的片段→凝胶电泳分离 →变性处 理→DNA转印到膜上并使其牢固结合→将标 记的探针与膜上DNA片段杂交，分析杂交信 号。
E
－
＋
FG
C +D E F
B A G
（五） DNA序列测定（DNA sequencing）
DNA序列自动分析
橙 ddG 绿 ddA 红
蓝 ddC
ddT
不同荧光素标记
DNA合成
毛细管电泳
32
测序结果展示
序列分析用于基因诊断研究 左侧：正常；右侧突变
（六）生物芯片（biochips）
• 基因芯片（gene chip） • 蛋白质芯片(protein chip)
基因芯片杂交流程示意图
基因诊断中常用的分子生物学方法比较
方法
优点与问题
解决方案
核酸分子杂交 结果可靠但操作繁琐
选择合适的探针
PCR
灵敏度、特异性高
设计合适的引物
SSCP
操作简便、检出率不高
PCR-SSCP分析原理示意
PCR-SSCP分析
-
+
正常人
纯合突变 杂切位点或原有的酶切 位点消失，在用限制性核酸内切酶消化时产生不同 长度或不同数量的片段，称限制性片段长度多态性 分析（restriction fragment length polymorphism, RFLP） 。
生物化学与分子生物学(人卫版)教材全集(课堂PPT)
转角-链模体
钙结合蛋白中结合
钙离子的模体
.
锌指结构
54 目录
（六）氨基酸残基的侧链影响二级结构的形成
蛋白质二级结构是以一级结构为基础的。 一段肽链其氨基酸残基的侧链适合形成-螺旋 或β-折叠，它就会出现相应的二级结构。
.
55
目录
三、多肽链在二级结构基础上进一步折叠 形成三级结构
（一）三级结构是指整条肽链中全部氨基酸 残基的相对空间位置
.
34
目录
（二）体内存在多种重要的生物活性肽
1. 谷胱甘肽(glutathione, GSH)
.
35
目录
GSH与GSSG间的转换
H2O2
2GSH
GSH过氧 化物酶
NADP+
GSH还原酶
2H2O
GSSG
NADPH+H+
.
36
目录
2.多肽类激素及神经肽 • 体内许多激素属寡肽或多肽
• 神经肽(neuropeptide)
.
31
目录
多肽链(polypeptide chain)是指许多氨 基酸之间以肽键连接而成的一种结构。
多肽链有两端：
N 末端：多肽链中有游离α-氨基的一端 C 末端：多肽链中有游离α-羧基的一端
.
32
目录
N末端
C末端
牛核糖核酸酶
蛋白质是由许多氨基酸残基组成、折叠 成特定的空间结构、并具有特定生物学功能 的多肽。一般而论，蛋白质的氨基酸残基数 通常在50个以上，50个氨基酸残基以下则仍 称为多肽。
➢ 大多数结构域含有序列上连续的100至200个氨基酸残 基，若用限制性蛋白酶水解，含多个结构域的蛋白质 常分解出独立的结构域，而各结构域的构象可以基本 不改变，并保持其功能。
钙结合蛋白中结合
钙离子的模体
.
锌指结构
54 目录
（六）氨基酸残基的侧链影响二级结构的形成
蛋白质二级结构是以一级结构为基础的。 一段肽链其氨基酸残基的侧链适合形成-螺旋 或β-折叠，它就会出现相应的二级结构。
.
55
目录
三、多肽链在二级结构基础上进一步折叠 形成三级结构
（一）三级结构是指整条肽链中全部氨基酸 残基的相对空间位置
.
34
目录
（二）体内存在多种重要的生物活性肽
1. 谷胱甘肽(glutathione, GSH)
.
35
目录
GSH与GSSG间的转换
H2O2
2GSH
GSH过氧 化物酶
NADP+
GSH还原酶
2H2O
GSSG
NADPH+H+
.
36
目录
2.多肽类激素及神经肽 • 体内许多激素属寡肽或多肽
• 神经肽(neuropeptide)
.
31
目录
多肽链(polypeptide chain)是指许多氨 基酸之间以肽键连接而成的一种结构。
多肽链有两端：
N 末端：多肽链中有游离α-氨基的一端 C 末端：多肽链中有游离α-羧基的一端
.
32
目录
N末端
C末端
牛核糖核酸酶
蛋白质是由许多氨基酸残基组成、折叠 成特定的空间结构、并具有特定生物学功能 的多肽。一般而论，蛋白质的氨基酸残基数 通常在50个以上，50个氨基酸残基以下则仍 称为多肽。
➢ 大多数结构域含有序列上连续的100至200个氨基酸残 基，若用限制性蛋白酶水解，含多个结构域的蛋白质 常分解出独立的结构域，而各结构域的构象可以基本 不改变，并保持其功能。
生物化学及分子生物学人卫第八版第25章基因诊断与基因治疗
3．变性高效液相色谱
DHPLC 技 术 的 基 本 原 理 是 利 用 待 测 样 品 DNA 在 PCR扩增过程的单链产物可以随机与互补链相结合而 形成双链的特性，依据最终产物中是否出现异源双链 来判断待测样品中是否存在点突变。
4．DNA序列分析
用于基因突变类型已生经物第明化25学章确及基分的因子诊生遗断物与传学基人病因卫治第的疗八诊版 断及产前诊断。 目录
目录
（五）DNA指纹鉴定是法医学个体识别的 核心技术
人与人之间的某些DNA序列特征具有高度的个体特异 性和终生稳定性，正如人的指纹一般，故称为DNA指纹 （DNA fingerprinting）。
生物化学及分子生物学人卫第八版 第25章基因诊断与基因治疗
STR等位基因在家 庭中遗传示意图
目录
第二节
生物化学及分子生物学人卫第八版 第25章基因诊断与基因治疗
目录
（二）基因增补
不删除突变的致病基因，而在基因组的某 一位点额外插入正常基因，在体内表达出功能 正常的蛋白质，达到治疗疾病的目的。这种对 基因进行异位替代的方法称为基因添加（gene augmentation）或称基因增补，是目前临床上 使用的主要基因治疗策略。
检测点突变的有 效技术是等位基 因特异性寡核苷 酸（allele specific oligonucleotide ， ASO ） 分 子 杂 交 。
生物化学及分子生物学人卫第八版 第25章基因诊断与基因治疗
目录
2．反向点杂交
反向点杂交（reverse dot blot，RDB）是改进的 ASO技术。一次检测可以同时筛查多种突变，大大提 高了基因诊断效率 。
基因诊断的优势：
① 可在源头上识别基因正常与否，属于“病因诊断” ② 针对特定基因，特异性强 ③ 所用的PCR等技术具有放大效应，故灵敏度高 ④ 适用性强，诊断范围广
DHPLC 技 术 的 基 本 原 理 是 利 用 待 测 样 品 DNA 在 PCR扩增过程的单链产物可以随机与互补链相结合而 形成双链的特性，依据最终产物中是否出现异源双链 来判断待测样品中是否存在点突变。
4．DNA序列分析
用于基因突变类型已生经物第明化25学章确及基分的因子诊生遗断物与传学基人病因卫治第的疗八诊版 断及产前诊断。 目录
目录
（五）DNA指纹鉴定是法医学个体识别的 核心技术
人与人之间的某些DNA序列特征具有高度的个体特异 性和终生稳定性，正如人的指纹一般，故称为DNA指纹 （DNA fingerprinting）。
生物化学及分子生物学人卫第八版 第25章基因诊断与基因治疗
STR等位基因在家 庭中遗传示意图
目录
第二节
生物化学及分子生物学人卫第八版 第25章基因诊断与基因治疗
目录
（二）基因增补
不删除突变的致病基因，而在基因组的某 一位点额外插入正常基因，在体内表达出功能 正常的蛋白质，达到治疗疾病的目的。这种对 基因进行异位替代的方法称为基因添加（gene augmentation）或称基因增补，是目前临床上 使用的主要基因治疗策略。
检测点突变的有 效技术是等位基 因特异性寡核苷 酸（allele specific oligonucleotide ， ASO ） 分 子 杂 交 。
生物化学及分子生物学人卫第八版 第25章基因诊断与基因治疗
目录
2．反向点杂交
反向点杂交（reverse dot blot，RDB）是改进的 ASO技术。一次检测可以同时筛查多种突变，大大提 高了基因诊断效率 。
基因诊断的优势：
① 可在源头上识别基因正常与否，属于“病因诊断” ② 针对特定基因，特异性强 ③ 所用的PCR等技术具有放大效应，故灵敏度高 ④ 适用性强，诊断范围广