药学分子生物学重点

药学分子生物学绪论基因诊断：应用分子生物学技术，检测人体某些基因结构或表达的变化，或检测病原体基因组在人体内的存在，从而达到诊断或监控疗效的目的基因治疗：通过特定的分子生物学技术，关闭或降低异常表达的基因；或将正常的外源基因导入体内特定的靶细胞以弥补缺陷基因；或将某种特定基因导入体细胞表达一产生特定的蛋白质因子，实现对疾病的治疗作用药物基因组学：研究遗传变异对药物效能和毒性的影响，开辟药物研发的领域、促进合理用药的发展、加强临床前及临床药理的研究并对药物经济学产生重要影响。第一章核酸的分子结构、性质和功能DNA双螺旋结构DNA分子是由两条互补的多核苷酸链组成的。两条链以一定的空间距离，在同一轴上相互盘旋起来构成双螺旋结构。DNA双链呈反向平行。一条链的走向从5’到3’，另一条链的走向从3’到5’。A＝T，G≡C各对碱基上下之间的距离为3.4Å，每个螺距的距离34Å，包括10对碱基。★中心法则DNA是自身复制的模板DNA通过转录将遗传信息传递给中间物质RNARNA通过翻译将遗传信息表达为蛋白质在某些病毒中，RNA可以自我复制，并且在某些病毒蛋白质合成中，RNA可以在逆转录酶的作用下合成DNADNA的结构与功能一级结构：DNA分子中脱氧核苷酸连接及其排列顺序，是物种间差异的根本原因1为RNA和蛋白质一级结构编码的信息2基因选择性表达的调控信息二级结构：是指通过分子间相互作用形成的双链DNA或称为双螺旋DNA三级结构：双螺旋DNA进一步扭曲盘绕则形成其三级结构，超螺旋是DNA三级结构的主要形式三链DNA:DNA分子中的单链与双链相互作用形成的三链结构1基因表达抑制物：选择性阻断靶基因，抑制其转录2阻断序列专一性蛋白质的结合，影响DNA与蛋白质结合及DNA复制、转录RNA的结构与功能mRNA是蛋白质合成的直接模板，将细胞核内DNA的碱基顺序按互补配对原则，抄录并转送到胞质的核糖体，用以决定蛋白质合成的氨基酸序列★核内不均一RNA(hnRNA)：真核生物mRNA的原始转录物是分子量极大的前体，在核内加工过程中形成分子大小不等的中间产物，被称为hnRNA★开放阅读框（ORF）：mRNA分子上从起始密码（AUG）开始到终止密码子结束这一段连续的核苷酸序列，即mRNA分子上的编码区。是一个特定蛋白质多肽链的编码序列特点★原核生物真核生物半衰期数分钟数小时/天翻译模板多顺反子单顺反子5'帽子无有，保护mRNA及蛋白合成正确起始3'尾巴无polyA，与mRNA半衰期及核到浆转运有关内含子无有SD序列有（AGGAGG）无稀有碱基无有，但极少生成方式边转录边翻译前体hnRNA修饰后转入胞质tRNA1、含有稀有碱基2、3’末端含有CCA序列3、二级结构呈三叶草形4、三级结构呈倒L型5、蛋白质生物合成中识别密码子，特异性搬运氨基酸的作用二级结构三级结构单链、三叶草叶形、四臂四环在二级结构基础上进一折叠扭曲形成倒L型rRNA与核糖体蛋白构成核糖体，是蛋白生物合成的场所mRNA结合位点、起始部分的识别、密码子与反密码子的相互作用肽键形成、AA-tRNA、肽基-tRNA的结合★核小RNA和胞浆小RNA（snRNA/scRNA）snRNA—核内、与蛋白质结合在一起形成小分子核内蛋白颗粒，参与mRNA的剪切加工scRNA—蛋白质定位于内质网的信号肽识别粒子的组成成分起始RNA—作为DNA生物合成的通用引物指导RNA—RNA编辑的模板端粒酶RNA和核酶端粒：短而数目精确的串联重复DNA小片段与蛋白质够成的特殊结构端粒酶(telomerase):自身携带RNA模板的逆转录酶，催化端粒DNA合成端粒酶RNA：形成端粒重复序列的模板RNA核酶(ribozyme)：具有酶作用特征的一类RNA,无需能量可以自我催化和切割，使RNA被降解而无法进行转录和翻译RNA种类★功能mRNA转录自编码蛋白质基因的RNA，携带翻译信息。hnRNAmRNA剪接前体。tRNA在翻译过程中的转接分子。在反转录病毒复制的过程中，tRNA可以作为DNA复制的引物rRNA是核糖体的主要结构组成部分，蛋白质合成过程所必需iRNA(起始RNA）在DNA合成中作为后滞链合成引物的短RNA片段snRNA(核内小RNA)参与内含子的剪切及其他加工过程scRNA(胞质内小RNA)是信号肽识别颗粒的组成部分端粒酶RNA作为形成端粒重复序列的模板的核RNA，是端粒的组成部分gRNA(指导RNA)在锥虫动基粒中合成的RNA种类，可作为RNA编辑过程的模板反义RNA反义RNA与mRNA互补，可与其形成双螺旋结构阻断蛋白质的合成。核酶指具有化学催化功能的RNA分子（RNA酶）。它通常具有自我催化功能★DNA的变性：维持双螺旋稳定性的氢键和疏水键的断裂，DNA分子由稳定的双螺旋结构松解为无规则线性结构的现象。断裂可以是部分的或全部的，是可逆的或是非可逆的，但不涉及DNA一级结构的变化核酸分子杂交(hybridization):具有一定互补序列的不同来源的核苷酸单链在一定条件下，按照碱基互补配对原则形成异源双链的过程Southernblot=印迹:检测目标DNANorthernblot=印迹:定性分析mRNA原位杂交:在组织或细胞水平，使用标记探针与细胞内DNA或RNA杂交Western—检测Protein生物芯片—通过微电子、微加工技术在平方厘米大小的固相介质表面构建的微型分析系统，以实现对组织细胞中DNA、蛋白质及其他生物组分的快速、高效敏感地处理分析反义核酸：是一段与靶基因的某段序列互补的天然存在或人工合成的核苷酸序列。通过碱基配对与细胞内核酸特异结合形成杂交分子，从而在复制、转录和翻译水平调节靶基因的表达反义DNA：与DNA双链中的有义链互补结合的短小DNA分子反义RNA：与mRNA完全互补的小分子RNA或寡聚核苷酸片段RNAi—在进化过程中高度保守的、由双链RNA诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象1、长双链RNA被细胞源性的双链RNA特异的Dicer成21-23个碱基对的短双链RNA—小干扰性RNA（smallinterferingRNA，siRNA）2、siRNA与细胞源性的酶和蛋白质形成复合体—RNA诱导的沉默复合体（RISC）→识别与siRNA有同源序列的mRNA，并在特异的位点将该mRNA切断。DNA病毒—多数动物病毒、双链DNA(环型或线型)RNA病毒—RNA携带全部遗传信息。单链、双链和逆转录病毒第二章染色质、染色体、基因和基因组染色质(chromatin)：是指细胞周期间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白和少量RNA组成的复合结构染色体(chromosome)：是指在细胞分裂期出现的一种能被碱性染料强烈染色，并具有一定形态、结构特征的物体。1染色单体：中期染色体由两条染色单体组成，两者在着丝粒的部位相互结合，每一条染色单体是由一条DNA双链经过螺旋和折叠而形成的。2★着丝粒：两条染色单体相连处染色较浅向内凹陷的缢痕（主缢痕）3副缢痕：染色体臂上狭窄浅染的缢缩的部分4随体：位于染色体末端的球形染色体节段5核仁组织区：是核糖体RNA基因所在的区域，位于副缢痕区6复制子与复制起始点：7★端粒（telomere）：由端粒DNA与端粒结合蛋白形成的、染色体端部的特化部分。★端粒的功能1防止染色体DNA降解、融合和缺失，维持染色体的稳定性2稳定和保护染色体的完整性，确保遗传信息完整复制3指导染色体与核膜相连4反映细胞分裂的能力染色质和染色体的化学成分及组成化学组成(1)DNA：约占30%，每条染色体一个双链DNA分子是遗传信息的载体。(2)蛋白质组蛋白(histone)：呈碱性，结构稳定；与DNA结合形成、维持染色质结构，与DNA含量呈一定的比例非组蛋白：呈酸性，种类和含量不稳定；作用还不完全清楚，可能与染色质结构调节有关，在DNA遗传信息的表达中有重要作用(3)少量的RNA脱氧核糖核酸(DNA)1非重复序列：一个基因组中只有一个拷贝，是编码蛋白质和酶的结构基因2轻度重复序列：一个基因组中有2-10个拷贝的序列3中度重复序列：重复数十至数万（105）次的重复顺序，在基因组中所占比例在不同种属之间差异很大，一般约占10-40。大多不编码蛋白质，编码各种rRNA和tRNA及结构基因。4高度重复序列：在基因组中重复频率高，可达百万(106)以上，不转录，多位于着丝粒处，是异染色质组分，可能与染色体稳定有关。有丝分裂—细胞间接分裂的一种方式，由多种过程复合而成，藉此二子核接受原种属体细胞的特征，即相等数的染色体，得以有丝分裂，集体成长并更新细胞减数分裂—染色体复制一次而细胞连续分裂两次的分裂方式，其二倍体的原始生殖细胞染色体复制一次之后，要经过两次细胞分裂，结果子细胞（即生殖细胞）所含的染色体数目比亲代细胞减少一半。染色体畸变是因为先天性染色体数目异常或（和）结构畸变数目畸变：整倍体：增加或减少整套的染色体①多倍体②三倍体非整倍体：增加或减少一条或几条染色体①缺体②单体③三体结构畸变：缺失、重复、倒位、易位基因(Gene)是核酸分子中贮存遗传信息的遗传单位。是DNA长链上一个由特定核苷酸组成并具有特定遗传功能的片段，包括编码蛋白质或RNA的核酸序列和调控序列。特点：1能忠实地复制自己，以保持生物的基本特征2能够“突变”，致病或给自然选择带来原始材料1顺反子:可以编码一条多肽链的的一个遗传功能单位。一个顺反子决定一条多肽链2重叠基因：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。3断裂基因：真核生物的基因是不连续的，其编码区（外显子）,被一些非编码区（内含子）所隔断4假基因：与有功能的基因在核苷酸顺序的组成上非常相似，却不具有正常功能的基因。5癌基因:人类或其他动物细胞（以及致癌病毒）固有的一类基因，又称转化基因。是具有潜在的促发肿瘤发生活性的基因6抑癌基因：是指某种基因当其受阻抑、失活、丢失、或其表达产物丧失功能可导致细胞恶性转化基因组单倍体细胞中所含有的全部遗传信息，包括编码和非编码序列在内的全部DNA分子。★原核生物基因组特征1基因组通常仅由一条双链DNA组成。2基因组中只有一个复制起始点3基因是连续的，没有内含子4功能相关的基因高度集中构成操纵子5DNA大部分是用于编码蛋白质6编码蛋白质的基因通常为单拷贝7结构基因的重复序列少8基因组中存在可移动的DNA序列★真核生物基因组特点1真核基因组的复杂性：基因组大、主要的遗传物质与组蛋白等构成染色质，被包裹在核膜内，核外还有遗传成分(如线粒体DNA等)2真核生物是一个结构基因转录生成一条mRNA，即mRNA是单顺反子，基本上没有操纵子的结构3结构基因所占区域远小于非编码区4结构基因大多为断裂基因，即有外显子(exon)和内含子(intron)，转录后需经剪接去除内含子，才能翻译获得完整的蛋白质5基因组中存在大量重复序列高度重复序列：①反向重复序列：两个相同顺序的互补拷贝在同一DNA链上反向排列而成，与复制、转录的调控有关。②卫星DNA：一般较短，采用密度梯度离心后，分布于DNA主带的旁边，参与复制水平的调节、表达的调控、参与染色体配对中度重复序列：重复次数在10～105，散布于基因组中。一部分编码rRNA、tRNA、组蛋白及免疫球蛋白，另一些与基因调控有关Alu家族：哺乳动物中含量最丰富，有种属特异性KpnI家族：灵长类所特有，用作天然标记6基因家族：来源相同、结构相似、功能相关的基因构成串联重复基因簇：编码RNA的基因串联排列分散式基因簇：分布在不同部位，编码干扰素、珠蛋白、生长激素等假基因：不能产生有功能基因产物的基因★病毒和噬菌体基因组特征1基因组很小，但是不同的病毒之间其基因组相差大2基因组可以由DNA或RNA组成，但只能是其中之一3RNA病毒基因组可以由数条不相连的RNA链组成4含有启动子和操纵基因5存在基因重叠6可以形成多顺反子mRNA7噬菌体基因是连续的，真核细胞病毒基因是不连续的第三章可移动的遗传因子（转座子）和染色体外的遗传因子转座子：是基因组中一段可移动的DNA序列，可以通过