温医研究生分子生物学课程总结

这份是2014级某人整理的，基本上都是上课涉及到的内容，里面“生物大分子（DNA,RNA,蛋白质）提取分离纯化的具体方法没有，分子生物学新技术几个名解就写啦CEMS，miRNA太多（可能是热点吧…），RT-PCR没有具体，基因诊断实例缺。其他的基本上都有啦。分子生物学：从分子水平研究生物分子的结构与功能从而阐明生命现象本质和生命过程规律的一门交叉科学；主要研究遗传信息的传递（复制）、保持（损伤和修复）、基因的表达（转录和翻译）与调控。遗传学角度：基因（gene）：是指携带有遗传信息的DNA或RNA序列，也称为遗传因子。分子生物学角度：基因（gene）：是合成有功能的蛋白质或RNA所必需的全部DNA，包括编码蛋白质或RNA的核酸序列及为保证转录所必需的调控序列。结构基因：可被转录成mRNA，并可翻译成多肽，构成结构蛋白或催化各种生化反应的酶。调节基因：指某些可调节、控制结构基因表达的基因。编码区：能够编码产生蛋白质的序列，包括外显子与内含子。前导区：位于编码区上游，相当于mRNA5′端非编码区。调节区：包括启动子和增强子等基因编码区的两侧，也称为侧翼序列。断裂基因（splitegene）：真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因基因组（genome）：是指一个物种的单倍体的染色体所携带的全部遗传信息。C值（Cvalue）：一种生物体单倍体基因组的DNA含量总是恒定的，它通常称为该物种DNA的C值。C值矛盾：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（又称：C值悖论，Cvalueparadox）必需基因：指关系到生物体存活的基因，可通过基因突变的方法确定致死位点的数量，以得知基因组必需基因的数量重叠基因（overlappinggene）是指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列，或是指一段DNA序列成为两个或两个以上基因的组成部分。多顺反子mRNA：DNA序列中功能相关的蛋白质的基因丛集在基因组的一个或几个特定的部位，形成一个功能单位或转录单元，它们可被一起转录成含有多个mRNA的分子。病毒基因组的结构与功能特征？①病毒基因组基因组很小，且大小相差较大。②病毒基因组可以由DNA组成，或由RNA组成。③多数RNA病毒的基因组是由连续的RNA链组成；④基因重叠。⑤基因组的大部分可编码蛋白质，只有非常小的一部份不编码蛋白质。⑥形成多顺反子结构（polycistronie）。⑦病毒基因组都是单倍体（逆转录病毒除外）。⑧噬菌体（细菌病毒）的基因是连续的，而少数真核细胞病毒的基因是不连续的。类核（nucleoid）：是指原核生物基因组通常由一条环状的双链DNA分子组成，在细胞中与蛋白质结合成染色体的形式，在细胞内形成一个致密的区域。原核生物基因组的一般特点基因组较小（106bp～107bp）功能上相关的几个结构基因串联在一起组成操纵子(operon)结构。结构基因均为单拷贝基因（除18s、28s、5srRNA及tRNA基因外）不编码的DNA序列约占全基因组的10%以内（比真核生物少得多）：基因组中几乎没有重复序列，基因间几乎没有间隔，基因内没有内含子（古细菌除外）。不编码部分通常包含调控基因表达的序列DNA分子中有各种功能区，如复制起始区OriC，复制终止区TerC，转录起始区和终止区等，这些区域往往有反向重复序列，能形成特殊的结构。多顺反子：即数个功能相关的结构基因串联在一起，受同一个调节区的调节。转座子：能在基因组中从一个位点移至另一位点的DNA序列称为转座因子（transposableelement），又称为可转座元件。插入序列(insertionsequence，IS)：2000bp以内，两端正向重复序列（directrepeats，DR）、反向重复序列（invertedrepeats，IR），中间1kb左右的编码序列，仅编码和转座有关的转座酶。复合型转座子(compositetransposon)：2000～20000bp之间，两端由一对IS元件组成，带有与转座作用有关的基因和其他基因。质粒（plasmid）：是指一类染色体外具有自主复制能力的环状双链DNA分子，属染色体外基因组。共价闭环DNA（covalentlyclosedcircularDNA，cccDNA）没有游离的末端，每条链上的核苷酸通过共价键彼此头尾相连，这种结构称为,常形成超螺旋结构。严紧控制（stringentcontrol）型质粒：其复制常与宿主的繁殖偶联，拷贝数较少，每个细胞中只有1个到十几个拷贝。松弛控制（relaxedcontrol）型质粒：其复制与宿主不偶联，每个细胞中有几十到几百个拷贝。质粒的稳定性：质粒在宿主细胞内稳定地存在而不丢失称为质粒地稳定性。质粒的不相容性：两种不同的质粒因利用同一复制和维持机制，在复制和随后向子代细胞分配的过程中会发生竞争，从而不能在同一宿主细胞内稳定存在，其中一种质粒将被丢失的现象。原核生物基因组的一般特点？1.基因组较小（106bp～107bp）。2.操纵子结构是原核生物基因组的功能单位。3.结构基因均为单拷贝基因（除18s、28s、5srRNA及tRNA基因外）。4.不编码的DNA序列约占全基因组的10%以内（比真核生物少得多）：基因组中几乎没有重复序列，基因间几乎没有间隔，基因内没有内含子（古细菌除外）。5.不编码部分通常包含调控基因表达的序列6.DNA分子中有各种功能区，如复制起始区OriC，复制终止区TerC，转录起始区和终止区等，这些区域往往有反向重复序列，能形成特殊的结构。真核生物基因组的结构与功能特点1.基因组DNA与蛋白质结合形成染色体，储存于细胞核内，除配子细胞外，体细胞内基因组是双份的（即双倍体，diploid），有两份同源的基因组。2.基因转录产物为单顺反子。一个结构基因经过转录生成一个mRNA分子，再翻译生成一条多肽链。3.存在重复序列，重复次数可达百万次以上。4.基因组中不编码的区域多于编码的区域。5.大部分基因含有内含子，因此，基因是不连续的（断裂基因，splitgene）6.基因组远远大于原核生物的基因组，具有许多复制起始点，而每个复制子的长度较小rDNA：rRNA基因通常集中成簇存在，而不是分散于基因组中，这样的区域称为rDNA，如染色体的核仁组织区（nucleolusorganizerregion）即为rDNA区。反向重复序列：是指两个相同顺序的互补拷贝在同一DNA链上的反向排列。卫星DNA：是另一类高度重复序列，这类重复序列的重复单位一般由2-10bp组成，成串排列。DNA多态性：是指DNA序列发生变异从而导致的个体间核苷酸序列的差异，主要包括：单核苷酸多态性（singlenucleotidepolymorphism，SNP）和串联重复序列多态性（tandemrepeatspolymorphism）SNP：是由基因组DNA上的单个碱基的变异引起的DNA序列多态性。是人群中个体差异最具代表性的DNA多态性，相当一部分还直接或间接与个体的表型差异、对疾病的易感性或抵抗能力、对药物的反应性等相关。SNP被认为是一种能稳定遗传的早期突变。多基因家族（multigenefamily）：是指由某一祖先基因经过复制和变异所产生的一组基因。珠蛋白基因家族：家族的不同成员成簇地分布在不同染色体上，但核酸序列高度同源，编码一组功能上紧密相关的蛋白质。假基因(pseudogene)：具有与功能基因相似的序列，但由于有许多突变以致失去了原有的功能，不能转录或转录后生成无功能的蛋白质的基因，常用ψ表示。高等动物线粒体基因组具有独特的特点？1.母系遗传。2.线粒体DNA损伤后不易修复，突变率较高。3.遗传密码与通用遗传密码存在差别。遗传图谱（geneticmap）：又称连锁图谱(linkagemap)，它是以具有遗传多态性的遗传标记为“路标”，以遗传学距离为图距的基因组图。遗传多态性：在一个遗传位点上具有一个以上的等位基因，在群体中的出现频率皆高于1%遗传学距离：在减数分裂中，两个位点之间进行交换、重组的百分率，1%的重组率称为1cM物理图谱（physicalmap）：利用限制性内切酶将大分子DNA切成片段，再根据重叠序列确定片段间连接顺序，以及遗传标志之间物理距离〔碱基对(bp)或千碱基(kb)或兆碱基(Mb)〕为路标的图谱。序列图谱：是分子水平上最高层次，最为详尽的物理图谱，可得到全部的DNA序列。基因图谱（转录图谱）：在识别基因组所包含的蛋白质编码序列的基础上绘制的结合有关基因序列、位置及表达模式等信息的图谱。基因定位克隆：是指利用微卫星和SNP全基因组扫描来搜索与疾病性状紧密相关的位点，从而确定疾病相关基因的位置并进一步获得克隆。宏基因组：是指生境中全部微小生物遗传物质的总和。宏基因组学：就是以环境样品中的微生物群体基因组为研究对象,以功能基因筛选和测序分析为研究手段,通过非培方法进行某个特殊生态环境中微生物群落的鉴定。蛋白质组学(proteomics):指应用各种技术手段来研究蛋白质组的一门新兴科学，其目的是从整体的角度分析细胞内动态变化的蛋白质组成成份、表达水平与修饰状态，了解蛋白质之间的相互作用与联系，揭示蛋白质功能与细胞生命活动规律。双向凝胶电泳技术（2-DE）：2-DE是指第一向的固相pH梯度（immobilizedpHgradient，IPG）等电聚焦电泳与第二向SDS-PAGE组成的分离系统，也称双向聚丙烯酰胺凝胶电泳，简称2-DE。等电聚焦电泳是基于蛋白质等电点（pI）的差异进行分离，SDS-PAGE则是根据蛋白质分子量（Mw）的不同进行分离。等电点：在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，所带净电荷为零，呈电中性，此时溶液的pH称为该氨基酸的等电点。等电聚焦电泳:利用具有pH梯度的支持介质分离等电点不同的蛋白质的电泳技术。等点聚焦：就是在电泳槽中放入载体两性电解质，当通以直流电时，两性电解质即形成一个由阳极到阴极逐步增加的pH梯度，当蛋白质放进此体系时，不同的蛋白质即移动到或聚焦于与其等电点相当的pH位置上；优点：有很高的分辨率缺点：一是电聚焦要求用无盐溶液，而在无盐溶液中蛋白质可能发生沉淀；二是样品中的成分必需停留于其等电点，不适用在等电点不溶或发生变性的蛋白质。2-DE原理第一向电泳―IPG等电聚焦电泳在电场中电泳基质形成一个从正极到负极不断增大的pH梯度，由于蛋白质为两性电解质，带负电荷的蛋白质分子向正极移动，带正电荷的蛋白质分子向负极移动，当蛋白质分子运动到各自的pI处时，所带净电荷变为零，于是停止迁移而留在该位置上。这种不同的蛋白质分别聚集在各自的pI处，形成一条狭窄稳定的区带而彼此分开的现象称为等电点聚焦。第二向电泳―SDS-PAGE在PAGE系统中加入SDS和还原剂后所组成的电泳系统。SDS是一种阴离子去垢剂，疏水端能插入蛋白质分子内，破坏蛋白质分子内的氢键及疏水作用，改变蛋白质分子的三级和四级结构；还原剂则断裂蛋白质分子内的二硫键，使蛋白质分子去折叠，结构变得舒展。蛋白质分子与SDS充分结合后，形成带负电荷的蛋白质-SDS复合物，所带负电荷大大超过蛋白质分子原有的电荷量，消除了不同分子间原有电荷的差异。蛋白质-SDS复合物在聚丙烯酰胺凝胶电泳系统中的迁移率不再与电荷相关，而主要取决于蛋白质的分子量大小。酵母双杂交技术(yeasttwo-hybridsystem)一种用于研究蛋白质相互作用的方法手段，它利用酵母细胞内的真核表达系统，将两种外源蛋白质的基因分别与酵母转录因子的两个功能结构域融合，通过质粒导入酵母细胞，以酵母细胞表型的改变作为外源蛋白是否发生相互作用的筛选标志。基因工程（geneengineering）：又称DNA重组技术（DNArecombination），是指将外源基因通过体外重组后导入受体细胞，并使其能在受体细胞内复制和表达的技术。分子克隆（molecularcloning）：是指将目的DNA片段与