醫(yī)學概論10-基礎醫(yī)學-分子生物學-PPT幻燈片

?認識生命現(xiàn)象的二大標志性突破:

(1)

確定了蛋白質(zhì)是生命的主要物質(zhì)--

☉19世紀末Bucher兄弟:酶是生物催化劑糖→發(fā)酵→灑精酵母

☉20世紀30-40年代:酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)☉許多生命現(xiàn)象(生命代謝活動)與酶有關,可用純酶或蛋白質(zhì)在體外重復

(2)確定生物遺傳基礎物質(zhì)是DNA--

☉1944年O.T.Avey證明肺炎球菌轉(zhuǎn)化因子是DNA☉1952年A.D.Hershey和M.Chase進一步證明DNA是遺傳物質(zhì)2.現(xiàn)代分子生物學的建立和發(fā)展(50-70年代)

里程碑:1953年Watson&CrickDNA雙螺旋鏈。

DNA雙螺旋鏈發(fā)現(xiàn)的價值:

?確立了核酸作為信息分子的結(jié)構(gòu)基礎,提出了堿基

配對是核酸復制、遺傳信息傳遞的基本方式?確定了核酸是遺傳的物質(zhì)基礎為認識核酸與蛋白質(zhì)的關系及基在生命中的作用打下最重要的基礎

?本階段的標志性進展：

⑴遺傳信息傳遞中心法則的建立DNA復制將信息傳給子代,RNA在遺傳信息傳到蛋白質(zhì)過程中起著中介作用;mRNA與DNA序列互補。

⑵認識到蛋白質(zhì)是接受RNA的遺傳信息而合成破譯了RNA上編碼合成蛋白質(zhì)的遺傳密碼，認識了蛋白

質(zhì)翻譯過程中的基本過程。

※HIV(HumanImmuno-deficiencyVirus)屬RNA病毒,是AIDS(AcquiredImmuno-deficiencySyndrom)病源二、分子生物學主要研究內(nèi)容

1.核酸的分子生物學--研究核酸的結(jié)構(gòu)及功能(包括核酸/基因組的結(jié)構(gòu)、遺傳信息的復制、轉(zhuǎn)錄一翻譯、核酸儲存的信息修復與突變、基因表達調(diào)控和基因工程技術(shù)的發(fā)展等)

2.蛋白質(zhì)的分子生物學

--研究執(zhí)行各種生命功能的主要大分子-蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

--基因分三類：

☉編碼蛋白質(zhì)基因（具有轉(zhuǎn)錄和翻譯功能）

☉只有轉(zhuǎn)錄功能限無翻譯功能的基因

☉不轉(zhuǎn)錄基因（調(diào)控基因）

?基因組

指細胞或生物體一條完整單體的全部染色體物質(zhì)遺傳物質(zhì)的總和。包括全部基因與調(diào)控元件,具體來說，基因組主要指不同的DNA功能區(qū)域在整個DNA分子中的分布情況，即總體DNA核苷酸順序。人類細胞基因組通常指包括X-Y染色體在內(nèi)的23對染色體中的所有基因。

?人類基因組計劃(HumanGenomeProject,

HGP)

旨在闡明人類基因組30億個堿基對的序列,發(fā)現(xiàn)所有

人類基因并搞清其在染色體上的位置,破譯人類全部遺傳信息,使人類第一次在分子水平上認識自我。

※HGP進展簡況：

--1985年美國科學家提出--1990年正式啟動30億美元--1996年后基因組學(功能基因組學/蛋白組學)--2006年5月

展望:利用基因組全系列所提供的信息進行各種疾病的基因定位研究和治療二、基因工程

●基因工程能通過人的意志,對不同生物的遺傳基因進行切割、拼接、和重組,再轉(zhuǎn)入生物體內(nèi),產(chǎn)生出人們期望的產(chǎn)物，或創(chuàng)造出具有新遺傳特征的生物類型

●基因工程分5個步驟(下圖):待插入的外源DNA☉

?質(zhì)粒載體

↓(連接)

?重組體DNA↓

(轉(zhuǎn)化)

?

?

宿主染色體

↓(篩選)

↓(克隆)

????

DNA重組體的構(gòu)建與克隆示意圖

(1)獲取符合要求的DNA片段(目的基因)-(2)用特異限切酶切割目的基因

和載體DNA-

(3)重組DNA(將目的基因與質(zhì)?；虿《綝NA連接

)-(4)將重組DNA

引入某種細胞–

(5)把能表達的目的基因受體細胞挑選出來-

--從20世紀80年代始,基因工程藥品疫苗等產(chǎn)品廣泛應用于醫(yī)藥領域;基因工程技術(shù)在農(nóng)林牧漁等行業(yè)也大顯身手,培育出許多高產(chǎn)質(zhì)優(yōu)抗性強的新品種。三、基因芯片

?基因芯片概念（定義）

基因芯片技術(shù)-是一種大規(guī)模集成的固相雜交，即在

固相支持物上原位合成寡核苷酸或直接將多種預先

制備DNA探針以顯微打印方式有序的固定于支持物

表面，然后與標記的樣品雜交。通過對雜交信號的檢測分析，得出樣品的遺傳信息（基因序列與表達的信

息），由于常用計算機硅芯片作因相支持物，所以稱為DNA芯片。?基因芯片的應用：

⑴生物醫(yī)學、分子生物學基礎研究---利用基因芯片技術(shù)可尋找基因與疾病（Ca./遺傳病/傳染病等）的相關性—進而發(fā)展相關藥物/疫苗治療

⑵醫(yī)學臨床診斷---

一旦弄清疾病與基因的相關性,基因芯片即可提供高效簡便診斷?，F(xiàn)代基因芯片診斷技術(shù)優(yōu)勢突顯：

☉基因診斷速度加快一般可在30min完成--

☉檢測效率高每次可同時檢測上千個基因序列--☉基因診斷成本↓--

☉自動化程度↑--

☉由于是全封閉避免了交義感染假陽/陰性率↓

⑶HGP的研究---

基因芯片技術(shù)既是HGP研究成果的重要應用,又是促進人類基因組學、后基因組學、功能基因組學研究的嶄新手段；開展基因表達活性和大規(guī)模的基因變異多態(tài)性研究時,就用定制的DNA芯片可同時監(jiān)測千百個基因,甚至全部基因。

第三節(jié)基因與疾病一、基因結(jié)構(gòu)變異

?基因突變的定義：

基因突變是指:基因的核苷酸堿基或順序發(fā)生改變。僅涉及DNA分子中單個堿基改變者稱點突變;涉及多個堿基的不有缺失、重復、和插入等形式。

?基因突變的種類（4種）：⑴堿基置換突變（圖6-2，P230）

一個堿基被另一個堿基取代的突變稱堿基置換突變。

一個嘌呤(-嘧啶)被另一個嘌呤(-嘧啶)取代稱轉(zhuǎn)換;

一個嘌呤(-嘧啶)被另一個嘧啶(-嘌呤)取代稱顛換;

堿基置換會導致蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)氨基酸組成的改變而影響蛋白質(zhì)生物酶的功能。因堿基置換導致核苷酸順序改變，對多肽鏈中氨基酸順序的影響有下列幾種類型（詳見P229-231）：

☉同義突變--

☉錯義突變--

☉無義突變--☉終止密碼突變—

☉抑制基因突變—

（2）移碼突變

指DNA鏈上插上或丟失1個、2個甚至多個堿基（但不是三聯(lián)子密碼子及其倍數(shù)）。在讀碼時,由于原來的密碼子移位,導致在插入或丟失堿基部位以后的編碼子都發(fā)生了相應的改變。

⑶整碼突變

在DNA鏈的密碼子之間插入或丟失一個或幾個密碼子,則合成的肽鏈將增加或減少一個或幾個氨基酸，但插入或丟失部位的前后的氨基酸順序不變。⑷染色體錯誤配對不等交換

染色體錯誤配對不等交換減數(shù)分裂期間，同源染色體間的同源部份發(fā)生聯(lián)會和交換，如果聯(lián)會時配對時不精確，會發(fā)生不等交換，造成一部分基因缺失和部分基因重復。

二、癌基因和抑癌基因（一）癌基因

?癌基因的定義:

可在體外引起細胞轉(zhuǎn)化、在體內(nèi)引起癌瘤的一類基因稱為癌基因。

病毒中存在癌基因，統(tǒng)稱病毒癌基因；各種動物細胞基因組中，普遍存在與病毒癌基因相似的序列統(tǒng)稱為細胞癌基因；由于細胞癌基因在正常細胞中以非激活形式存在

故又稱為原癌基因。

?原癌基因的特點:

⑴廣泛存在于生物界中,從酵母到人細胞普遍存在;

⑵在進化過程中,基因系列呈高度保守性;⑶其作用通過其表達產(chǎn)物蛋白質(zhì)來體現(xiàn)。它們的存在

對正常細胞不僅無害,而且對維持正常生理功能/調(diào)控細胞生長和分化起重要作用，是細胞發(fā)育、組織

再生、創(chuàng)傷愈合等所必需；⑷在某些因素作用（如射線、化學物質(zhì)等)下,原癌基

因的結(jié)構(gòu)和數(shù)量發(fā)生改變而被激活→癌C轉(zhuǎn)化基因

?常見的癌基因家族(P232)

☉src家族--

☉ras家族–

☉myc家族–

☉sis家族–

☉myb家族–

?原癌基因激活的機制(詳見P232):

⑴獲得啟動子與增強子--

⑵基因易位-染色體易位重排—

⑶原癌基因擴增—⑷點突變—

?原癌基因的產(chǎn)物與功能(表6-1,P232)

癌基因表達產(chǎn)物可按其在細胞信號傳遞系統(tǒng)中的作用分為4類:

⑴C外生長因子C外信號含生長因子/激素/N遞質(zhì)等

⑵跨膜生長因子受體--

⑶信號傳遞因子--⑷核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子—(二)抑癌基因--抑癌基因是一類抑制C過度生長、增殖,從而遏制腫瘤形成的基因。--對于正常C,原癌基因和抑癌基因的協(xié)調(diào)表達是調(diào)控C生長的重要分子機制之一。兩者相互制約維持相對穩(wěn)定。原癌基因激活或過量表達(或抑癌基因的丟失或失活)，均可導致腫瘤的發(fā)生。

?常見的抑癌基因（P234，表6-2）：

基因

染色體定位

相關腫瘤

基因產(chǎn)物及功能RB13q14RB胃癌乳癌P105抑制生長

WT11P13

WT肺癌肝癌WT-ZFP

NF-1

17P12N纖維瘤(/肉瘤)GAPp53

17p13乳癌結(jié)腸癌p53

控制生長

?抑癌基因作用機理目前只對Rb（視網(wǎng)膜母C瘤基因）和P53基因的作用機理了解比較清楚。三、基因診斷

?基因診斷的概念

利用基因探針、PCR等技術(shù)直接探查基因的存在和缺陷,對人體疾病和狀態(tài)作出判斷--即稱基因診斷。

?基因診斷的常用技術(shù):

☉核酸分子雜交--

☉聚合酶鏈式反應(PCR)--

☉限制酶譜分析-