第三节基因的生物学功能鉴定技术
2015-07-16 71002 0
人类基因组计划虽然解析了基因序列，但绝大多数基因的功能尚不清楚。因此，利用各种技术手段研究基因的功能将是“后基因组时代”的主要内容之一。基因功能的确定必须通过实验来验证。通常采用基因功能获得和（或）基因功能缺失的策略，观察基因在细胞或生物个体中所导致的细胞生物学行为或个体表型遗传性状的变化，从而从正反两方面对基因的功能进行鉴定。此外，基于正向遗传学的随机突变筛选技术也成为揭示基因功能的重要手段。由于基因的功能必须在完整的生物个体及其生命过程中才能得到完整的体现，因此，从整体水平研究基因的功能是必然的选择。
一、用功能获得策略鉴定基因功能
基因功能获得策略的本质是将目的基因直接导人某一细胞或个体中，使其获得新的或更高水平的表达，通过细胞或个体生物性状的变化来研究基因功能。常用的方法有转基因技术和基因敲入技术。
（一）用转基因技术获得基因功能
转基因技术（transgenic technology）是指将外源基因导入受精卵或胚胎干细胞(embryonic stem cell)，即ES细胞，通过随机重组使外源基因插入细胞染色体DNA，随后将受精卵或ES细胞植入假孕受体动物的子宫，使得外源基因能够随细胞分裂遗传给后代。
转基因动物（transgenic animal）是指应用转基因技术培育出的携带外源基因，并能稳定遗传的动物，其制备步骤主要包括转基因表达载体的构建、外源基因的导入和鉴定、转基因动物的获得和鉴定、转基因动物品系的繁育等。在转基因动物中，以转基因小鼠最为常见。建立转基因小鼠的常用方法有两种，一是直接将目的DNA显微注射到受精卵的雄性原核，然后植入假孕母鼠体内，使之发育成幼仔；二是将带有目的基因的ES细胞注射到囊胚，然后在小鼠体内发育成幼仔。在出生的动物中即含有在一个等位基因的位点进行了DNA整合的小鼠，即转基因杂合子。经子代杂合子交配，在其后代中可筛选到纯合子（图22-7）。
利用转基因动物模型研究外源基因，能够接近真实地再现基因表达所导致的结果及其在整体水平的调控规律，把复杂的系统简单化，具有系统性和独立性。利用转基因技术建立的疾病动物模型具有遗传背景清楚、遗传物质改变简单、更自然更接近疾病的真实症状等优点。
然而，转基因动物模型仍存在一些亟待解决的问题，如外源基因插入宿主基因组是随机的，可能产生插入突变，破坏宿主基因组功能；外源基因在宿主染色体上整合的拷贝数不等；整合的外源基因遗传丢失而导致转基因动物症状的不稳定遗传等。为解决上述问题，可以在转基因动物利用组织特异性启动子实现外源基因的时空特异性表达，或用化学或生物分子作为诱导剂，实现对外源基因表达时间及水平的精确控制。
（二）用基因敲入技术获得基因的功能
基因敲入( gene knock-in)是通过同源重组的方法，用某一基因替换另一基因，或将一个设计好的基因片段插入到基因组的特定位点，使之表达并发挥作用。通过基因敲入可以研究特定基因在体内的功能；也可以与之前的基因的功能进行比较；或将正常基因引入基因组中置换突变基因以达到靶向基因治疗的目的。
基因敲入是基因打靶( gene targeting)技术的一种。基因打靶是一种按预期方式准确改造生物遗传信息的实验手段。该技术的巧妙之处在于将ES细胞技术和DNA同源重组技术结合起来，实现对染色体上某一基因的定向修饰和改造，从而深入地了解基因的功能。基因打靶的原理如图22-7：①从小鼠囊胚（受精卵分裂至8个细胞左右即为囊胚，此时受精卵只分裂不分化）分离出未分化的ES细胞；②然后利用细胞内的染色体DNA与导人细胞的外源DNA在相同序列的区域内发生同源重组的原理，用含有筛选标记的打靶载体，对ES细胞中的特定基因实施“打靶”；③将“中靶”的ES细胞移植回小鼠囊胚，进而与囊胚一起分化发育成相应的组织和器官，最后产生出具有基因功能改变的“嵌合鼠”。由于“中靶”的ES细胞保持分化的全能性，因此它可以发育成为嵌合鼠的生殖细胞，使得经过定向改造的遗传信息可以代代相传。
图22-7 制备转基因和基因打靶小鼠的原理
除基因敲入外，基因打靶还包括基因敲除、点突变、缺失突变、染色体大片段删除等。基因打靶与转基因技术均可用于基因功能研究，但二者的最大区别就是基因打靶能去除和（或）替换生物体内的固有基因，而转基因技术则未去除或替换固有基因。目前，基因打靶已成为研究基因功能最直接和最有效的方法之一。
二、用功能失活策略鉴定基因功能
基因功能失活策略的本质是将细胞或个体的某一基因功能部分或全部失活后，通过观察细胞生物学行为或个体遗传性状表型的变化来鉴定基因的功能。常用的方法主要有基因敲除和基因沉默技术。
（一）用基因敲除技术使基因功能完全缺失
基因敲除( gene knock-out)属于基因打靶技术的一种（图22-7），其利用同源重组的原理，在ES细胞中定点破坏内源基因，然后利用ES细胞发育的全能性，获得带有预定基因缺陷的杂合子，通过遗传育种最终获得目的基因缺陷的纯合个体。
然而，基因被完全敲除之后使得表型分析受到很多限制，例如，有些重要的靶基因被敲除后会引起胚胎早期死亡，使得无法分析该基因在胚胎发育晚期和成年期的功能；某些基因在不同的细胞类型中执行不同的功能，完全敲除会导致突变小鼠出现复杂的表型，使研究者很难判断异常的表型是由一种细胞引起的，还是由几种细胞共同引起的。为了克服以上不足，条件性基因敲除
( conditional gene knock-out)技术应运而生，该技术可以更加明确地在时间和空间上操作基因靶位，敲除效果更加精确可靠，理论上可达到对任何基因在不同发育阶段和不同器官、组织的选择性敲除。
以Cre/loxP系统为代表的条件敲除的原理如图22-8：Cre重组酶属于位点特异性重组酶，能介导两个34bp的loxP位点之间的特异性重组，使loxP位点间的序列被删除。重组酶介导的条件性基因敲除通常需要两种小鼠，一种是在特定阶段、特定组织或细胞中，表达Cre重组酶的转基因小鼠；另一种是在基因组中引入了loxP位点的小鼠，即靶基因或其重要功能域片段被两个loxP位点锚定的小鼠。两种小鼠交配后，Cre基因表达产生的Cre重组酶就会介导靶基因两侧的loxP间发生切除反应，结果将一个loxP和靶基因切除。由于可以控制Cre重组酶在特定阶段、特定组织或细胞中表达，使得Cre介导的重组可以发生在特定的阶段、组织或细胞中，导致这些组织或细胞中的靶基因在特定的阶段被敲除，而其他组织或细胞中因不表达Cre而使得靶基因不被敲除。
图22-8 Cre/loxP系统条件敲除靶基因的原理
条件性基因敲除的优势在于克服了重要基因被敲除所导致的早期致死，并能客观、系统地研究基因在组织器官发生、发育以及疾病发生、治疗过程中的作用和机制。但这一技术亦存在一些缺点，如费用太高、周期较长，而且许多基因在敲除后并未产生明显的表型改变（可能是这些基因的功能被其他基因代偿所致）。
（二）用基因沉默技术可使基因功能部分缺失
基因沉默策略通常是利用反义技术，在转录或翻译水平特异性阻断（或封闭）某些基因的表达（即沉默相应基因），然后通过观察细胞生物学行为或个体遗传性状表型的变化来鉴定基因的功能。以下简要介绍几种常用的基因沉默技术。
1．用RNA干扰技术研究基因功能利用RNAi能在短时间内高效特异地抑制靶基因表达的特点，可以很方便地研究基因的功能。RNAi的基本原理见第十八章。用于基因沉默的siRNA 既可以在体外进行化学合成或体外转录生成，也可以基于具有合适启动子的载体或转录元件，在哺乳类动物或细胞中转录生成。
研究者既可以将siRNA导人特定细胞，在细胞水平上研究基因的功能；也可以通过转基因的方法，在动物体内实现特异、稳定、长期地抑制靶基因的表达，从而在整体水平上研究基因的功能。与基因敲除相比，RNAi技术具有简单、易操作、周期短等优势，因此已被作为一种简便和有效的工具而广泛用于基因功能的研究。然而，该技术可能对靶基因的相似序列发生作用，导致脱靶(off-targeting)效应。
2．用miRNA技术研究基因功能尽管miRNA的作用机制与siRNA类似，但因其可通过与mRNA不完全互补配对结合而抑制翻译，故1种miRNA可沉默多个靶基因（平均一种miRNA可有100靶基因以上），而siRNA通常沉默单一基因。目前，miRNA在基因功能及基因表达调控研究中都得到了广泛应用。
3．用反义RNA技术研究基因功能即通过反义RNA(与mRNA互补的一段RNA序列)与细胞中的mRNA特异性结合，从而抑制相应mRNA的翻译。
4．核酶( ribozyme)技术天然的核酶通常是单- RNA分子，具有自剪切作用。另外，核酶也可由两个RNA分子组成，二者通过互补序列相结合，形成锤头状二级结构，并组成核酶的核心序列，进而发挥剪切作用。核酶通过剪切靶RNA分子（即破坏靶RNA分子）而抑制基因的表达。
三、用随机突变筛选策略鉴定基因功能
尽管利用转基因、基因敲人／敲除、基因沉默等技术从特定基因的改造到整体动物表型分析的“反向遗传学”研究大大推动了功能基因组学的进展，但是也存在明显的局限性：首先，由于生物体的代偿机制，使得基因敲除动物常常观察不到异常表型；其次，由于“反向遗传学”只能对已知基因进行研究，而人类基因组中尚有90%以上的非编码序列处于未知状态；第三，由予“功能缺失”和“功能获得”小鼠常出现胚胎期死亡，而目前可用于条件性基因改造的启动子还很少，从而阻碍了特定基因在成体动物中的功能分析；第四，由于一个蛋白质有多个不同的功能域，特定基因在不同位点上的突变可能产生不同的表型，应用单一的“功能缺失”方法，显然不可能发现这些不同的异常表型。因此，只应用“反向遗传学”不足以完成功能基因组学的任务，而基于“正向遗传学”的、从异常表型到特定基因突变的随机突变筛选策略逐渐受到青睐。
随机突变筛选策略的第一步是通过物理诱变、化学诱变或生物技术产生大量的基因组DNA 突变。其中乙基亚硝基脲(ENU)诱变是近年来发展起来的研究基因功能的新手段。ENU是一种化学诱变剂，它通过对基因组DNA碱基的烷基化修饰，诱导DNA在复制时发生错配而产生突变。它主要诱发单碱基突变，造成单个基因发生突变（双突变的情况非常少），更接近于人类遗传性疾病的基因突变情况。同时，ENU的突变效率非常高，可以达到0.2%，是其他突变手段的10倍左右。例如，经ENU处理可使雄鼠精子基因组发生点突变，进而使得后代小鼠有可能出现突变表型，经筛选及遗传试验即可得到突变系小鼠。通过对突变小鼠的深入研究、对突变基因定位以及位置候选法克隆突变序列，就会得到突变基因的功能信息。
另外，基因捕获( gene trapping)技术也是一种产生大规模随机插入突变的便利手段，对于揭示基因序列所对应的基因功能具有重要的应用价值。基因捕获技术的基本过程是：将一个含报告基因的DNA载体随机插入基因组，产生内源基因失活突变，通过报告基因的表达，提示插入突变的存在以及内源基因
的表达特点。利用基因捕获可以建立一个携带随机插入突变的ES细胞库，每一种ES细胞克隆中含有不同的突变基因，ES细胞克隆经囊胚注射发育为基因突变动物模型，通过对动物模型的表型分析鉴定突变基因的功能。基因捕获技术可节省大量构建特异打靶载体以及筛选基因组文库的工作和费用，成为可同时对基因的序列、基因的表达以及基因的功能进行研究的高效技术。
随机突变筛选策略能够获得研究基因功能的新材料以及人类疾病的新模型，这种“表型驱动”的研究模式有可能成为功能基因组学研究最有前景的手段和捷径之一。
小结
基因的一级结构是指脱氧核苷酸的排列顺序，解析一级结构最精确的技术是DNA测序。常规DNA测序包括Sanger双脱氧法和化学降解法。目前，应用最多的是基于Sanger 法的自动激光荧光DNA测序技术。近年，其他DNA测序新技术也得到了迅速发展，包括焦磷酸测序技术、循环芯片测序技术和单分子测序技术。
基因中包括编码序列和非编码序列。基因的转录起点序列和启动子均属非编码序列。研究真核生物结构基因转录起点序列的技术包括cDNA克隆直接测序法、5'-cDNA末端快速扩增法、连续分析法、数据库搜索法等；研究启动子结构的技术包括启动子克隆法、核酸- 蛋白质相互作用分析法、生物信息学预测法等。分析编码序列的技术包括cDNA文库法、RNA剪接法、数据库搜索法等。分析基因拷贝数的技术包括Southem印迹、PCR和DNA测序法等。
通过检测RNA和蛋白质／多肽可分别揭示基因在转录水平和翻译水平的表达特征。检测RNA的技术包括RNA印迹、原位杂交、核糖核酸酶保护实验、cDNA芯片等；检测蛋白质／多肽的技术包括验蛋白质印迹、酶联免疫吸附实验、免疫组化、流式细胞术、蛋白芯片等。
鉴定基因功能的策略包括功能获得策略（如转基因、基因敲入技术）、功能失活策略（如基因敲除、基因沉默技术）及随机突变筛选策略等。
思考题
1．简述第一、第二和第三代DNA测序技术的原理及主要用途。
2．简述分析基因TSS、启动子、编码序列以及拷贝数的主要方法及原理。
3．如何在转录和翻译水平分析基因的表达特征？
4．简述鉴定基因功能的主要策略及其原理。
5．请设计一个综合方案来解析基因的结构和表达特征，并最终鉴定其功能。
（何凤田）
生物化学分章重点总结 第一章蛋白质的结构与功能 蛋白质的四级结构及维持的力（考到问答题） 一级：多肽链中AA残基的排列顺序，维持的力为肽键，二硫键。 二级：Pr中某段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，不涉及AA碱基侧链的构象，维持的力为氢键。 三级：整条多肽链全部AA残基的相对空间位置，其形成和稳定主要靠次级键—疏水作用，离子键(盐键)，氢键，范德华力。 四级：Pr中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，维持的力主要为疏水作用，氢键、离子键(盐键)也参与其中。 第二章核酸的结构与功能 DNA一级结构：DNA分子中脱氧核糖核苷酸的种类、数目、排列顺序及连接方式。 RNA的一级结构：RNA分子中核糖核苷酸的种类、数目、排列顺序及连接方式。hnRNA:核内合成mRNA的初级产物，比成熟mRNA分子大得多，这种初级mRNA分子大小不一被称为核内不均一RNA。 基因：DNA分子中具有特定生物学功能的片段。 基因组：一个生物体的全部DNA序列称为基因组。 第三章酶 酶抑制剂：使酶催化活性降低但不引起酶蛋白变性的物质。 酶激活剂：使酶从无活性到有活性或使酶活性增加的物质。 酶活性单位：衡量酶活力大小的尺度，反映在规定条件下酶促反应在单位时间内生成一定量产物或消耗一定底物所需的酶量。 变构酶：体内一些代谢产物可与某些酶分子活性中心以外部位可逆结合，使酶发生变构并改变其催化活性，这种调节方式为变构调节，受变构调节的酶为变构酶。 酶的共价修饰：酶蛋白肽链上一些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结合从而改变酶活性的过程。 阻遏作用：转录水平上减少酶生物合成的物质称辅阻遏剂，辅阻遏剂与无活性的阻遏蛋白结合影响基因的转录的过程 第四章糖代谢 糖代谢的基本概况 葡萄糖在体内的一系列复杂的化学反应，在不同类型细胞内的代谢途径有所不同，分解代谢方式还在很大程度上受氧供状况的影响：有氧氧化彻底氧化成CO2和水、糖酵解生成乳酸。另外，G也可以进入磷酸戊糖途径等进行代谢。G也可合成代谢聚合成糖原，储存在肝或肌肉组织。有些非糖物质如乳酸、丙酮酸可以经过糖异生途径转变为G或糖原。 **总结糖酵解、糖有氧氧化途径，及关键酶，产能耗能，CO2及脱氢部位。 糖酵解(glycolysis)：指在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的过程，又称为糖无氧分解。部位：胞浆。净生成2A TP。 第一阶段：由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)的过程，这一过程又称为糖酵解途径(glycolytic pathway)。 第五章脂类代谢 **饱和FA如何氧化功能？脂肪酸的β氧化 **脂肪的β-氧化：脂酰CoA进入mt基质后在酶催化下从脂酰基的β-碳原子开始进行脱氢，加水，再脱氢，硫解四步连续反应，脂酰基断裂生成一分子乙酰CoA和一分子比原来少2个碳原子的脂酰CoA。部位：线粒体；基质酶：脂酸β-氧化多酶复合体。体内大多数的组
第十二章基因组学与医学 第一节基因组学概念及研究范畴 基因组学概念 基因组(genome)：泛指一个细胞或一个生物体的全部遗传信息。在真核生物，基因组是指一套（单倍体）染色体DNA。 基因组学(genomics)：从基因组水平（分子整体水平）研究遗传的学科。主要是发展和应用DNA制图、测序新技术及计算机程序，分析生命体全部基因组的结构及功能。 人类基因组计划(HGP)及基因组学概念的提出 人类基因组计划是由美国科学家于1985年率先提出、于1990年正式启动的。旨在为30多亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息。 美国、英国、法国、德国、日本和中国科学家共同参与了这一价值达30亿美元的研究计划。 基因组学研究的常用方法 (1) 脉冲场凝胶电泳（PFGE）(2) 毛细管电泳(3) 基因芯片技术(4) 全基因组测序(5) 生物信息学(6) 双向电泳(7) 质谱 基因组学的主要研究内容 结构基因组学（structural genomics）：通过基因作图、核苷酸序列分析确定基因组成、基因定位的科学。 功能基因组学（functional genomics）：利用结构基因组学提供的信息，进行基因和非基因序列功能的研究。 比较基因组学（comparative genomics）：比较不同生物间基因和基因组结构的差异，以增进对基因功能的了解、阐明物种进化关系。 一、基因组及其组织结构 ―基因组(genome)‖一词是1920年Winkles从GENes和chromosOMEs组成的。泛指一个细胞或一个生物体的全部遗传信息。在真核生物，基因组是指一套（单倍体）染色体DNA。 人类基因组是指人的24条染色体(22条常染色体＋2条性染色体)内的全部DNA和线粒体DNA，其中蕴藏的信息决定了人类个体发育、生殖、生长、疾病、衰老、死亡等所有生命现象。 真核生物基因组的特点 1. 基因组含有更大的DNA分子，以染色体形式储存于细胞核内，体细胞内的基因是双份的。 2. 基因组结构复杂，有多个复制原点，但每个复制子的长度较小。 3. 基因是不连续的。 4. 转录单位一般是单顺反子。即一个基因一种mRNA一种蛋白质，但蛋白质的最终产物可因剪接方式的不同而有差异（如Bcl-x：Bcl-x1；Bcl-xs ） 5. 存在重复序列 高度重复序列（>105次） （1）卫星DNA(satellite)： 小卫星DNA(可变数目串联重复序列，VNTRs) ：重复长度5-50bp，重复次数可变，有高度特异性。 微卫星DNA(MS；又称简单串联重复序列，STRs)：重复长度1-4bp，主要为二核苷酸重复序列如（CA）n，存在个体间的高度变化，是DNA指纹的 形成基础。 （2）倒位（反向）重复序列
绪论 掌握:生物化学、生物大分子与分子生物学的概念。 【复习思考题】 1、何谓生物化学？ 2、当代生物化学研究的主要内容有哪些？ 蛋白质的结构与功能 掌握:蛋白质元素组成及其特点;蛋白质基本组成单位--氨基酸的种类、基本结构及主要特点;蛋白质的分子结构;蛋白质结构与功能的关系;蛋白质的主要理化性质及其应用;蛋白质分离纯化的方法及其基本原理。 【复习思考题】 1、名词解释:蛋白质一级结构、蛋白质二级结构、蛋白质三级结构、蛋白质四级结构、肽单元、模体、结构域、分子伴侣、协同效应、变构效应、蛋白质等电点、电泳、层析 2、蛋白质变性的概念及本质就是什么？有何实际应用？ 3、蛋白质分离纯化常用的方法有哪些？其原理就是什么？ 4、举例说明蛋白质结构与功能的关系？ 核酸的结构与功能 掌握:核酸的分类、细胞分布,各类核酸的功能及生物学意义;核酸的化学组成;两类核酸(DNA与RNA)分子组成异同;核酸的一级结构及其主要化学键;DNA右手双螺旋结构要点及碱基配对规律;mRNA一级结构特点;tRNA二级结构特点;核酸的主要理化性质(紫外吸收、变性、复性),核酸分子杂交概念。 第三章酶 掌握:酶的概念、化学本质及生物学功能;酶的活性中心与必需基团、同工酶;酶促反应特点;各种因素对酶促反应速度的影响、特点及其应用;酶调节的方式;酶的变构调节与共价修饰调节的概念。 第四章糖代谢 掌握:糖的主要生理功能;糖的无氧分解(酵解)、有氧氧化、糖原合成及分解、糖异生的基本反应过程、部位、关键酶(限速酶)、生理意义;磷酸戊糖途径的生理意义;血糖概念、正常值、血糖来源与去路、调节血糖浓度的主要激素。 【复习思考题】 1、名词解释:、糖酵解、糖酵解途径、高血糖与糖尿病、乳酸循环、糖原、糖异生、三羧酸循环、活性葡萄糖、底物水平磷酸化。 2.说出磷酸戊糖途径的主要生理意义。 3.试述饥饿状态时,蛋白质分解代谢产生的丙氨酸转变为葡萄糖的途径。 4.试述三大能源物质在体内分解代谢产生CO2与H2O及ATP的主要途径。 5.简述6-磷酸葡萄糖在体内的来源、去路。 6.试述糖酵解与有氧氧化途径中ATP的生成过程。 7.什么就是乳酸循环？有何生理意义？ 8.简述糖酵解的生理意义。 9.简述血糖的来源、去路、正常值与体液调节？ 10.什么就是底物水平磷酸化？写出糖的有氧氧化中出现的底物水平磷酸化反应。
第一章．生物化学绪论 1.生命的生物化学定义：生命系统包含储藏遗传信息的核酸和调节代谢的酶蛋白。但 是已知某种病毒生物却无核酸(朊病毒)。 2.生命（生物体）的基本特征： （1）细胞是生物的基本组成单位（病毒除外）。 ( 2 ) 新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能。 ( 3 )生命通过繁殖而延续，DNA是生物遗传的基本物质。 （4）生物具有个体发育和系统进化的历史。 ( 5 )生物对外界可产生应激反应和自我调节，对环境有适应性。 3.化学是在原子、分子水平上，研究物质的组成，结构、性质和变化规律的一门基础 自然科学。生物化学就是生命的化学。 4.生物化学：运用化学的原理和方法，研究生物体的物质组成和生命过程中的化学变化，进而深入揭示生命活动的化学本质的一门科学。 5.生命体的元素组成：在地球上存在的92种天然元素中，只有28种元素在生物体内 被发现。 第一类元素：包括C、H、O和N四种元素，是组成生命体最基本的元素。这四种元素约占了生物体总质量的99%以上。 第二类元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和Mg。这类元素也是组成生命体的基本元素。 第三类元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和Zn。是生物体内存在的主要少量元素。 第四类元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、I、Mo、Se、Si等。偶然存在的元素。 6.生命分子是碳的化合物：生命有机体的化学是围绕着碳骨架组织起来的。生物分子 中共价连接的碳原子可以形成线状的、分支的或环状的结构。 7.生物（生命）分子是生物体和生命现象的结构基础和功能基础，是生物化学研究的 基本对象。 生物分子的主要类型包括：多糖、聚脂、核酸和蛋白质等生物大分子。 维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸等小分子。
第十二章核酸通论 提要 1868年Miescher发现DNA。Altmann继续Miescher的研究，于1889年建立从动物组织和酵母细胞制备不含蛋白质的核酸的方法。RNA的研究开始于19世纪末，Hammars于1894年证明酵母核酸中的糖是戊糖。核酸中的碱基大部分是由Kossel等所鉴定。Levene对核酸的化学结构以及核酸中糖的鉴定作出了重要贡献，但是他的“四核苷酸假说”是错误的，在相当长的时间内阻碍了核酸的研究。 理论研究的重大发展往往首先从技术上的突破开始。20世纪40年代新的核酸研究技术证明DNA 和RNA都是细胞重要组成成分，并且是特异的大分子。其时，Chargaff等揭示了DNA的碱基配对规律。最初是Astbury，随后Franklin和Wilkins用X射线衍射法研究DNA分子结构，得到清晰衍射图。Watson和Crick在此基础上于1953年提出DNA双螺旋结构模型，说明了基因结构、信息和功能三者之间的关系，奠定了分子生物学基础。DNA双螺旋结构模型得到广泛的实验支持。Crick于1958年提出了“中心法则”。DNA研究的成功带动了RNA研究出现一个新的高潮。20世纪60年代Holley 测定了酵母丙氨酸tRNA的核苷酸序列；Nirenberg等被破译了遗传密码；阐明了3类DNA参与蛋白质生物合成的过程。 在DNA重组技术带动下生物技术获得迅猛发展。将DNA充足技术用于改造生物机体的性状特征、改造基因、改造物种，统称之为基因工程或遗传工程。与此同时出现了各种生物工程。技术革命改变了分子生物学的面貌，并推动了生物技术产业的兴起。在此背景下，RNA研究出现了第二个高潮，发现了一系列新的功能RNA，冲击了传统的观点。 人类基因组计划是生物学有史以来最伟大的科学工程。这一计划准备用15年时间（1990-2005年），投资30亿美元，完成人类单倍体基因组DNA3×109bp全部序列的测定。它首先在美国启动，并得到国际科学界的高度重视，英国、日本、法国、德国和中国科学家先后加入了这项国际合作计划。由于测序技术的改进，人类基因组计划被大大提前完成，生命科学进入了后基因时代，研究重点已从测序转向对基因组功能的研究。功能基因组学需要从基因产物的结构研究入手，因此产生了结构基因组学。为研究蛋白质组和DNA组，产生了蛋白质组学和RNA组学。生物化学与分子生物学已成为自然科学中最活跃，发展最快的学科之一。 DNA是主要的遗传物质，分布在原核细胞的核区，真核细胞的核核细胞器以及许多病毒中也含DNA。DNA通常是双链分子。原核细胞的染色体DNA、质粒DNA、真核细胞的细胞器DNA以及某些病毒DNA都是环状双链分子。真核细胞染色体DNA以及某些病毒DNA是线型双链分子。病毒DNA还有环状单链和线型单链的分子。细胞RNA通常都是线型单链分子，单病毒RNA有双链、单链、环状、线型多种形式。 生物机体通过DNA复制而将遗传信息由亲代传递给子代；通过RNA转录和翻译而使遗传信息在子代得以表达。DNA具有基因的所有属性，基因也就是DNA的一个片段。基因的功能最终需由蛋白质来执行，RNA控制着蛋白质的合成。参与蛋白质合成的DNA有三类：rRNA器装配和催化作用；tRNA 携带氨基酸并识别密码子；mRNA携带DNA的遗传信息并作为蛋白质合成的模板。除参与蛋白质合成外，RNA还有多种功能，几乎涉及细胞功能的所有方面，归根结底与遗传信息的表达和表达调控有关。 习题 1.核酸是如何被发现的？为什么早期核酸研究的进展比蛋白质研究缓慢？ 答：1868年瑞士青年科学家F.Mescher由脓细胞分离得到细胞核，并从中提取出一种含磷量很高的酸性化合物，称为核素。 核酸中的碱基大部分由Kossel等所鉴定。1910年因其在核酸化学研究中的成就授予他诺贝尔
第十二章分子生物学常用技术及应用 【授课时间】3学时 【目的要求】 1．掌握基因工程与重组DNA技术相关概念，核酸分子杂交、探针、PCR、DNA 芯片技术、基因诊断和基因治疗的概念。 2．熟悉重组DNA技术、PCR的基本原理及基本反应步骤。 3．了解基因工程在医学中的应用，PCR 的主要用途。 4．了解DNA芯片技术的原理与方法，基因诊断与基因治疗的应用。 【教学内容】 1．一般介绍：基因工程 2．一般介绍：核酸分子杂交技术 3．一般介绍：聚合酶链反应 4．一般介绍：DNA芯片技术 5．一般介绍：基因诊断与基因治疗 【授课学时】3学时
第十二章分子生物学常用技术及应用第一节基因工程 第二节核酸分子杂交技术 第三节聚合酶链反应 第四节 DNA芯片技术 第五节基因诊断与基因治疗 第一节基因工程
噬菌体 (bacteriophage，phage)是感染细菌的一类病毒，因其寄生在细菌中并能溶解细菌细胞，所以称为噬菌体。用于感染大肠杆菌的λ噬菌体改造成的载体应用最为广泛。
（一）目的基因的制备 目的基因是指所要研究或应用的基因，也就是需要克隆或 ．基因组DNA文库 cDNA文库 ．聚合酶链式反应（polymerase chain reaction ．化学合成 （二）目的基因与载体的连接 将目的基因或序列插入载体，主要通过DNA
（二）Northern 印迹杂交 Northern 印迹杂交是指将待测RNA 样品经电泳分离后转移到固相支持物上，然后与标记的核酸探针进行杂交，检测的方法。其基本原理和基本过程与印迹杂交主要用于检测各种基因转录产物的大小、转录的量及其变化。 （三）斑点及狭缝印迹杂交 分子杂交实验 ①②③ 目录
滨医专科《生物化学》学习指导书 一、课程名称：生物化学 二、自学学时：46 课时 三、课件学时：46课时 四、教材名称：《生物化学》，潘文干主编，人民卫生出版社 五、考核方式：作业（10%）+笔试（80%）+考勤（10%） 六、课程简介：生物化学是研究生物体内化学分子与化学反应的基本生命科学，从分子水平探讨生命现象本质。内容包括生物大分子的结构与功能、物质代谢及其调节、基因信息的传递和专题篇等，是所有专业学生学习其他医学课程的基础课程。 七、自学内容指导： 第二章蛋白质的结构与功能 一、本章内容概述： 蛋白质是最主要的生命活动的载体，更是功能执行者，因此，蛋白质是生物体内最重要的生物大分子之一。本章主要介绍蛋白质的分子组成及结构、蛋白质结构与功能的关系、蛋白质的理化性质及分离纯化等。 二、自学课时安排：3学时 第三章核酸结构与功能 一、本章内容概述： 核酸是以核苷酸为基本组成单位的生物信息大分子，具有复杂的结构和重要的生物功能。本章主要介绍核酸的化学组成及一级结构、DNA的空间结构与功能、RNA的结构与功能及核酸的理化性质。 二、自学学时安排：2学时 第四章维生素 一、本章内容概述： 维生素是一类维持人体正常功能所必需的营养素，是人体内不能合成或合成量甚少，必须由食物供给的一类低分子有机化合物。本章主要介绍脂溶性维生素和水溶性维生素等。 二、自学学时安排：2学时 第五章酶 一、本章内容概述： 生物体内的千万种化学反应有条不絮地进行有赖于高效、特异生物催化剂——酶的种类、活性与酶量的平衡。本章主要介绍酶的分子结构与功能、酶促反应动力学、酶的调节等。 二、自学学时安排：3学时 第六章生物氧化
第三节基因的生物学功能鉴定技术 2015-07-16 71002 0 人类基因组计划虽然解析了基因序列，但绝大多数基因的功能尚不清楚。因此，利用各种技术手段研究基因的功能将是“后基因组时代”的主要内容之一。基因功能的确定必须通过实验来验证。通常采用基因功能获得和（或）基因功能缺失的策略，观察基因在细胞或生物个体中所导致的细胞生物学行为或个体表型遗传性状的变化，从而从正反两方面对基因的功能进行鉴定。此外，基于正向遗传学的随机突变筛选技术也成为揭示基因功能的重要手段。由于基因的功能必须在完整的生物个体及其生命过程中才能得到完整的体现，因此，从整体水平研究基因的功能是必然的选择。 一、用功能获得策略鉴定基因功能 基因功能获得策略的本质是将目的基因直接导人某一细胞或个体中，使其获得新的或更高水平的表达，通过细胞或个体生物性状的变化来研究基因功能。常用的方法有转基因技术和基因敲入技术。 （一）用转基因技术获得基因功能 转基因技术（transgenic technology）是指将外源基因导入受精卵或胚胎干细胞(embryonic stem cell)，即ES细胞，通过随机重组使外源基因插入细胞染色体DNA，随后将受精卵或ES细胞植入假孕受体动物的子宫，使得外源基因能够随细胞分裂遗传给后代。 转基因动物（transgenic animal）是指应用转基因技术培育出的携带外源基因，并能稳定遗传的动物，其制备步骤主要包括转基因表达载体的构建、外源基因的导入和鉴定、转基因动物的获得和鉴定、转基因动物品系的繁育等。在转基因动物中，以转基因小鼠最为常见。建立转基因小鼠的常用方法有两种，一是直接将目的DNA显微注射到受精卵的雄性原核，然后植入假孕母鼠体内，使之发育成幼仔；二是将带有目的基因的ES细胞注射到囊胚，然后在小鼠体内发育成幼仔。在出生的动物中即含有在一个等位基因的位点进行了DNA整合的小鼠，即转基因杂合子。经子代杂合子交配，在其后代中可筛选到纯合子（图22-7）。 利用转基因动物模型研究外源基因，能够接近真实地再现基因表达所导致的结果及其在整体水平的调控规律，把复杂的系统简单化，具有系统性和独立性。利用转基因技术建立的疾病动物模型具有遗传背景清楚、遗传物质改变简单、更自然更接近疾病的真实症状等优点。
生物化学与分子生物学的知识点 生物化学与分子生物学的知识点 在日复一日的学习中，很多人都经常追着老师们要知识点吧，知识点有时候特指教科书上或考试的知识。你知道哪些知识点是真正对我们有帮助的吗？下面是店铺为大家收集的生物化学与分子生物学的知识点，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助。 一、蛋白质的结构与功能 1.凯氏定氮法：由于体内的含氮物质以蛋白质为主，各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16％，只要测定生物样品中的含氮量，就可推算出蛋白质的大致含量： 100克样品中蛋白质的含量（g%）=每克样品含氮克数×6.25×100 2.蛋白质的生物学重要性（一广三多）：分布广、种类多、含量多、功能多。 3.组成人体蛋白质的20种氨基酸均属于L—?—氨基酸（Gly除外）。硒代半胱氨酸在某些情况下也可用于合成蛋白质。 注：将氨基酸含C基团置于竖线上，H原子位于竖线右侧的为L 型 4.20种L—?—氨基酸分类及其缩写、符号。 （1）非极性脂肪族氨基酸：侧链为非极性的疏水基团，水中溶解度小，等电点近中性 （2）极性中性氨基酸：侧链基团有极性，水中溶解度大，等电点近中性 （3）芳香族氨基酸：侧链含有苯环 （4）酸性氨基酸：侧链含有两个羧基，等电点低 （5）碱性氨基酸：侧链含有氨基，胍基或咪唑基，等电点高 5.脯氨酸是一种α—亚氨基酸，可以看成是α—氨基酸的侧链取代了自身氨基上的一个氢原子 6.半胱氨酸的巯基失去质子的倾向性较其他氨基酸大，而两个半
胱氨酸巯基之间可脱氢形成二硫键 7.必需氨基酸：“甲（Met）撷（Val）来（Lys）一（Ile）本（Phe）亮（Lue）色（Trp）书（Thr）”；条件必需氨基酸：Cys、Tyr；儿童必需氨基酸：Arg、His 8.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，呈电中性。此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点（pI）。pI=(pK1+pK2)/2 9.酸性氨基酸的等电点取两羧基的pK值的平均值；碱性氨基酸的等电点取两氨基的pK值的平均值。 10.含有共轭双键的色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在280nm附近。大多数蛋白质含有这两种氨基酸残基，所以测定蛋白质溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。 11.氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成蓝紫色化合物，其最大吸收峰在570nm处，而且吸收峰值与氨基酸释放出的氨量成正比，作为氨基酸定量分析方法。 12.所谓主链骨架原子即N（氨基氮）、Cα（α—碳原子）和CO （羧基碳）3个原子依次重复排列。 13.参与肽键的6个原子C?1、C、O、N、H、C?2位于同一平面，C?1和C?2在平面上所处的位置为反式构型，此同一平面上的6个原子构成肽单元(peptideunit) 14.α—螺旋的走向是右手螺旋，每3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈，螺距约0.54nm；每个肽键的N-H与第四个肽键的C=O形成氢键，氨基酸残基侧链伸向外侧。如：头发的角蛋白、肌肉的肌球蛋白、血凝块的纤维蛋白。 15.β—折叠结构呈折纸状，氨基酸残基侧链交替位于锯齿状结构的上下方，肽链之间的.肽键N-H和C=O形成氢键。 16.β—转角常见于肽链进行180°回折的转角上，第一个残基C=O 与第四个残基N—H形成氢键。第二个残基通常为脯氨酸。 17.模体（motif）：两个或两个以上具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个有规则的二级结构组合，又称超二级结构。
微生物学研究中的微生物基因组学 微生物学研究是现代生命科学研究中的一个重要领域，涉及到微生物的分类、生态学、遗传学以及生物化学等多个方面。在这个领域中，微生物基因组学起到了至关重要的作用。微生物基因组学是指对微生物基因组的研究，包括微生物基因组的解析、比较、功能鉴定以及遗传变异等方面，是微生物学研究发展的重要驱动力之一。 微生物基因组学的发展历程 微生物基因组学的研究始于20世纪70年代末期，当时微生物基因组鉴定技术仍然比较落后。但是，随着DNA测序技术的不断发展和普及，以及高通量测序技术的出现，微生物基因组学得以快速发展。1995年，Haemophilus influenzae的基因组测序完成，这标志着微生物基因组学进入了一个新的时代。随后，越来越多的微生物基因组测序项目相继启动，例如人类肠道菌群项目、环境微生物组项目等，这使得微生物基因组学逐渐发展为一门成熟的学科。 微生物基因组学的研究内容 微生物基因组研究是微生物学研究的重要组成部分。微生物基因组学的研究内容可以大致分为以下几个部分。 1. 微生物基因组结构与组件 微生物基因组由DNA组成，是微生物生命活动的基础。微生物基因组结构的研究是微生物基因组学的重要内容之一，可以帮助我们了解不同微生物之间的遗传关系。另外，微生物基因组中包含了许多基因，这些基因的分布和组成情况也是微生物基因组学研究的重点之一。 2. 微生物基因组功能鉴定
微生物基因组中包含了大量的基因，这些基因编码了微生物的生命活动所必需 的蛋白质和代谢产物。微生物基因组的功能鉴定是微生物基因组学研究中的关键步骤之一。通过对微生物基因组进行序列分析和比对，可以确定其中的基因序列，以及这些基因在生命活动中的功能。这对于整个微生物学研究都有着非常重要的意义。 3. 微生物基因组比较分析 微生物基因组之间的比较可以帮助我们了解微生物间的遗传关系、进化历史以 及环境适应性等方面。微生物基因组比较分析是微生物基因组学研究中非常重要的内容，可以为我们研究微生物的分布、生态和生理特性提供重要的参考。 4. 微生物基因组遗传变异 微生物基因组遗传变异是指微生物基因组序列上的差异和变化。微生物基因组 遗传变异的研究是微生物遗传学研究的重要组成部分。微生物基因组遗传变异的产生来源于多种因素，例如突变、重组、转移等等。微生物基因组遗传变异的研究对于我们了解微生物的遗传变异机制、进化历史以及环境适应性等方面都具有非常重要的意义。 微生物基因组学在微生物研究领域的应用 微生物基因组学的快速发展和广泛应用，对于微生物学研究领域的发展产生了 重要影响。微生物基因组学为微生物分类、生态学、遗传学以及生物化学等多个领域提供了基础和支持，具有广泛的应用价值。 1. 微生物分类 在微生物分类研究方面，微生物基因组学提供了一种定量衡量和鉴别微生物的 方法。通过对微生物基因组序列进行分析，可以建立微生物的基因组指纹图谱，这可以快速准确地鉴别不同的微生物种类，促进了微生物分类领域的进一步发展。 2. 微生物生态学
高校生物化学专业蛋白质功能研究思路及技 巧培训 蛋白质是生物体内最为重要的生物大分子之一，在维持生命活动中 具有关键作用。高校生物化学专业的学生在蛋白质功能研究方面需要 具备深入的思路和熟练的实验技巧。本文将介绍一些蛋白质功能研究 的思路和技巧，帮助读者在这一领域取得更好的研究成果。 一、蛋白质功能研究思路 1.目标定位 在进行蛋白质功能研究时，首先需要明确研究的目标。可以从细胞 水平、分子水平或系统水平来进行研究，比如研究蛋白质在细胞内的 定位、研究其结构与功能之间的关系等。明确研究目标有助于确定研 究的方向和实验设计。 2.实验设计 进行蛋白质功能研究时，合理的实验设计是非常重要的。需要选择 合适的实验方法和技术手段，以达到预期的研究目的。可以通过构建 适当的表达系统、制备蛋白质样品、结合相关分析方法等来开展实验。 3.数据解读 在实验完成后，需要对实验获得的数据进行准确的解读。可以采用 统计学的方法对数据进行分析，并结合相关的文献资料进行对比和验证。合理的数据解读可以帮助我们更好地理解蛋白质的功能特点。
二、蛋白质功能研究技巧培训 1.蛋白质纯化技术 蛋白质纯化是蛋白质功能研究的基础，也是一项需要熟练技巧的实 验技术。对于初学者来说，可以选择常用的蛋白质纯化方法，如亲和 纯化、离子交换层析、凝胶过滤层析等。熟练掌握这些技巧可以提高 蛋白质样品的纯度和活性。 2.蛋白质结构分析技术 蛋白质的结构对于功能的理解非常重要，因此蛋白质结构分析技术 也是蛋白质功能研究中的关键技能之一。常用的结构分析技术包括X 射线晶体学、核磁共振、电子显微镜等。通过学习和实践，掌握这些 技术可以帮助我们研究蛋白质结构与功能之间的关系。 3.功能鉴定技术 在蛋白质功能研究过程中，需要用到一系列的功能鉴定技术。比如，可以利用酶活性试验、抗体结合实验、功能基团检测等方法来判断蛋 白质的功能特性。熟练掌握这些技术可以帮助我们更好地揭示蛋白质 的功能机制。 4.生物信息学分析 生物信息学是现代生命科学的重要工具之一，也在蛋白质功能研究 中发挥着重要作用。通过学习生物信息学的基本原理和常用工具，可 以对蛋白质序列进行分析和比较，预测蛋白质的结构和功能。掌握生 物信息学分析技巧有助于我们更高效地开展蛋白质功能研究。
第三节 RNA的结构与功能 2015-07-06 71583 0 RNA与DNA一样，在生命活动中发挥着同样重要的作用。目前已知，它和蛋白质共同担负着基因的表达和表达调控功能。RNA通常以单链形式存在，但可以通过链内的碱基配对形成局 部的双链二级结构和空间的高级结构。RNA比DNA小得多，但是它的种类、大小和结构却远比DNA复杂的多（表2-3），这与它的功能多样化密切相关。 表2-3 动物细胞内主要的RNA种类及功能 一、mRNA是蛋白质合成中的模板 20世纪40年代，科学家发现细胞质内蛋白质的合成速度与RNA水平相关。1960年F．Jacob和J．Monod等人用放射性核素示踪实验证实，一类大小不一的RNA才是细胞内合成蛋白质的真正模板。后来这类RNA被证明是在核内以DNA为模板合成得到的，然后转移至细胞质内。这类RNA被命名为信使 RNA( messenger RNA，mRNA)。 在生物体内，mRNA的丰度最小，占细胞RNA总量的2%~5%。但是mRNA的种类最多，约有105个之多，而且它们的大小也各不相同。在所有的RNA中，mRNA的寿命最短。真核细胞在细胞核内新生成的RNA的初级产物比成熟的mRNA 大得多，被称为不均一核RNA( heter- ogeneous nuclear RNA，hnRNA)。hnRNA经过一系列的剪接成为成熟的mRNA 真核生物的mR- NA的一般结构如图 o 2-17所示。
图2-17 真核生物mRNA的结构示意图 1．真核生物mRNA的5’-端有特殊帽结构大部分真核细胞mRNA的5'-端有一反式的7- 甲基鸟嘌呤-三磷酸核苷( m7 Gppp)，被称为5’-帽结构（5’-cap structure）。原核生物mRNA没有这种特殊的帽结构。mRNA的帽结构可以与一类称为帽结合蛋白（cap-binding protein，CBP）的分子结合形成复合体。这种复合体有助于维持mRNA的稳定性，协同mRNA从细胞核向细胞质的转运，以及在蛋白质生物合成中促进核糖体和翻译起始因子的结合。 2．真核生物mRNA的3’-端有多聚腺苷酸尾在真核生物mRNA的3'-端，有一段由80 至250个腺苷酸连接而成的多聚腺苷酸结构，称为多聚腺苷酸尾( poly( A) -tail)或多聚A尾。mRNA的多聚A尾在细胞内与poly( A)结合蛋白(poly( A) -binding protein，PABP)结合存在，每10~20个腺苷酸结合一个PABP单体。目前认为，这种3'-多聚A尾结构和5’-帽结构共同负责mRNA从细胞核向细胞质的转运、维持mRNA的稳定性以及翻译起始的调控。去除3’-多聚A尾和5，-帽结构可导致细胞内的mRNA迅速降解。原核生物的mRNA没有这些特殊结构。 3．mRNA的碱基序列决定蛋白质的氨基酸序列mRNA为蛋白质的生物合成提供模板。成熟的mRNA由编码区和非编码区组成。从成熟mRNA的5’-端起的第一个AUG(即为起始密码子)至终止密码子之间的核苷酸序列称为开放读框(open reading frame，ORF)，决定多肽链的氨基酸序列。在mRNA的开放读框的两侧，还有非编码序列或称非翻译序列(untranslated region，UTR)，5’-端和3’-端的非翻译序列分别称作5’-UTR和3’-UTR。 二、tRNA是蛋白质合成中的氨基酸载体 转运RNA( transfer RNA，tRNA)作为氨基酸的载体参与蛋白质的生物合成。tRNA占细胞总RNA的15%。已知的tRNA都是由74 ~95个核苷酸组成的。tRNA具有较好的稳定性。 1．tRNA含有多种稀有碱基稀有碱基(rare base)是指除A、G、C、U外的一些碱基，包括双氢尿嘧啶(DHU)、假尿嘧啶核苷（pseudouridine，ψ）和甲基化的嘌呤(m7G，m7A)等（图2-18）。正常的嘧啶是杂环的N-l原子与戊糖的C-1’原子连接形成糖苷键，而假尿嘧啶核苷则是杂环的C-5原子与戊糖的C-l’
生物化学名词解释（必考）期末考试复习 生物化学名词解释（必考）期末考试复习 名词解释 1、基因组：单倍体细胞中的全套染色体为一个基因组，或是单倍体细胞中的全部基因为一个基因组。 2、基因簇：基因家族中的各成员紧密成簇排列成大串的重复单位，定于染色体的的特殊区域，属于同一个祖先的基因扩增产物。 3、基因家族：真核细胞中，许多相关的基因常按功能成套组合，被称为基因家族。 4、基因探针：带有可检测标记(如同位素、生物素或荧光染料等)的一小段已知序列的寡聚核苷酸。可通过分子杂交探测与其序列互补的基因是否存在。 5、基因敲除：指一种遗传工程技术，针对某个序列已知但功能未知的序列，改变生物的遗传基因，令特定的基因功能丧失作用，从而使部分功能被屏蔽，并可进一步对生物体造成影响，进而推测出该基因的生物学功能。 6、基因芯片：利用原位合成法或将已合成好的一系列寡核苷酸探针分子以预先设定的排列方法固定在固相支持介质表面，形成高密度寡核苷酸序列，并与样品杂交，通过检测杂交信号的强度及分布来进行分析。 7、断裂基因：在基因内部插入不编码序列使一个完整的基因分隔成不连续的若干区段的基因称为断裂基因。 8、调节基因：编码那些参与基因表达调控的RNA和蛋白质的特异性DNA序列。 9、操纵基因：是操纵子中的控制基因，在操纵子上一般与启动子相邻，通常处于开放状态，使RNA聚合酶能够通过它作用于启动子而启动转录。 10、看家基因：是一类典型的结构基因，维护细胞基本功能所必需，在所有有机体的细胞中表达。其中一部分基因序列比较保守。
11、结构基因：编码蛋白质或RNA的基因。 12、假基因：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，所以假基因是没有功能的基因，常用ψ表示。 13、端粒：线状染色体末端的DNA重复序列。 14、端粒酶：在细胞中负责端粒的延长的一种酶，是基本的核蛋白逆转录酶，可将端粒DNA 加至真核细胞染色体末端。 15、反义链：在基因的DNA双链中，转录时作为mRNA合成模板的那条单链。 16、转染：真核细胞由于外源DNA掺入而获得新的遗传物质的过程。 17、转换：发生在DNA或RNA中的基因点突变，其中一个嘌呤被另一个嘌呤置换或一个嘧啶被另一个嘧啶置换。在双链核酸中随即有一个与置换以后的碱基互补的碱基嵌入其互补链中，以形成一个新的碱基体。 18、颠换：是指在碱基置换中嘌呤与嘧啶之间的替代.。 19、转导：由噬菌体将细菌基因从供体细胞转移到受体的过程。 20、转座：染色体片段从一个部位移位到另一个部位而不需要相互交换该染色体的片段。这种转座常是由转座子上编码的转座酶所控制。 21、Ac-Ds转座系统：激活-解离系统，Ac是自主控制因子或称激活因子，含有转座酶基因；Ds是非自主因子或称解离因子。Ac能自主转座并形成不稳定的基因突变，但不使染色体断裂，它能使Ds因子活化转座并通过Ds控制结构基因的表达。 22、转座子：在基因组中可以移动的一段DNA序列。 23、复合转座子：含有两侧的插入序列，内部具有一个或多个基因的可转座的DNA片段。 24、反转录转座子：先转录为RNA再反转录成DNA而进行转座的遗传元件。 25、弱化子：RNA合成终止时，起终止转录信号作用的那段DNA序列。
1.不带电荷：甘氨酸Gly 丙氨酸Ala 缬氨酸Val 亮氨酸：Leu 异亮氨酸Ile 甲硫氨酸Met 脯氨酸Pro 苯丙氨酸Phe 色氨酸Trp 丝氨酸Ser 苏氨酸Thr 天冬酰胺Asn 谷氨酰胺Gln 酪氨酸Tyr 半胱氨酸Cys 2.带正电荷：赖氨酸Lys 精氨酸Arg 组氨酸His 3.带负电荷：天冬氨酸Asp 谷氨酸Glu 4.氨基酸的光吸收性质：色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸的R基含有共轭双键，对紫外光有吸 收能力，其最大吸收波长分别为279nm、278nm、259nm。这几种芳香族氨基酸的光吸收特性是利用紫外分光光度计（在波长280nm处）测定蛋白质浓度的基础。 5.等电点：溶液中氨基酸的静电荷为零时溶液的pH值，以符号pI表示。 6.对于酸性氨基酸，pI=（pK’1+pK’R）/2 对于碱性氨基酸，pI=（pK’2+pK’R）/2 7.茚三酮反应：游离氨基酸与茚三酮共热时，能定量的生成蓝紫色的二酮茚-二酮茚胺，在 一定范围内吸光度与游离氨基酸浓度成正比，常用在氨基酸的定性定量分析上。 8.与甲醛反应：氨基酸的氨基与甲醛作用发生加成反应形成甲羟甲基氨基酸衍生物（— NHCH2OH）或双羟甲基氨基酸衍生物[—N(CH2OH)2] 9.艾德曼反应：测整个肽链氨基酸序列。 10.谷胱甘肽：还原型GSH，氧化型G-S-S-G。 11.蛋白质一级结构：蛋白质多肽中的氨基酸排列顺序。 12.蛋白质一级结构测定原理：先将蛋白质裂解成可测定的单个片段，再逐渐分析各个片段 的氨基酸序列，然后对照两套以上片段的重叠序列，排出肽键前后位置，最后构建出多肽的一级结构。 13.蛋白质的二级结构：指多肽主链在一级结构的基础上进一步盘旋或折叠，从而形成有规 律的构象。主要有α螺旋、β折叠、β转角和无规则卷曲。 14.酰胺平面：肽键C—N键的长度（0.132nm）介于C=N双键长（0.124nm）和Cα—N单 键长（0.156nm）两者之间，具有部分双键性质，不能自由旋转，由于肽键具有部分双键性质，肽键两端的α碳原子与形成肽键的C、N、O、H处于同一个平面，称为酰胺平面或肽平面。 15.α螺旋结构：○1每隔3.6个氨基酸残基，螺旋上升一圈；每圈间隔0.54nm，即每个氨 基酸残基沿螺旋中心轴上升0.15nm，旋转100度。绝大多数天然蛋白质都是右手螺旋。 ○2螺旋体中所有氨基酸残基侧链都伸向外侧，其形状、大小及电荷等均对螺旋的形成 有影响。○3螺旋的稳定靠链内氢键维持，螺旋中每三个AA残基可形成一个氢键，即每个氨基酸残基的N-H都与前面第四个残基C=O形成氢键。肽链上所有肽键都参与氢键的形成，链中的全部C=O和N—H几乎都平行于螺旋轴，氢键几乎平行于中心轴。 16.β折叠：是由两条或多条几乎完全伸展的多肽链靠链间氢键联合而成的锯齿状片层结 构。 17.β转角：存在与球蛋白中。其特点是肽链回折180度，使得氨基酸残基的C=O和第四 个残基的N—H形成氢键。 18.无规则卷曲结构：是指蛋白质的肽链中没有一定规律的松散肽链结构。 19.超二级结构：指在球状蛋白质分子的一级结构的基础上，相邻的二级结构单位在三维折 叠中相互靠近，彼此作用，在局部形成规则的二级结构组合体，这种组合体叫超二级结构。
VNN1基因的特点与生物学功能研究-生物化学论文-生物学论文 ——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印—— 摘要：Vanin-1 (VNN1) 是泛酰巯基乙胺酶家族的一个成员, 它是一类泛酰巯基乙胺的水解酶, 能催化辅酶A (Co A) 和酰基载体蛋白的异化途径中D-泛酰巯基乙胺的水解。Vanin有3种同源基因, 分别是Vanin-1、Vanin-2和Vanin-3, 其中Vanin-1是3种同源基因中研究最多的一种, 它除了对底物的催化作用外, 在糖脂代谢、免疫、肿瘤形成等生命过程中发挥十分重要的作用。本文就该基因的研究进展进行综述。 关键词：VNN1基因; 脂类代谢; 表达调控; 生物学功能;
Abstract：Vanin 1 is a member of the pantethinase family, which is a class of pantetheine hydrolases that catalyze the hydrolysis of D-pantetheine in the catabolic pathway of coenzyme A (Co A) and acyl carrier proteins. Vanin has three homologous genes, namely, Vanin-1, Vanin-2 and Vanin-3. Vanin-1 is the most commonly studied one of three homologous genes. It plays important roles in the life process of glucose and lipid metabolism, immunity and tumor formation, in addition to the catalytic effect on the substrate, which has attracted extensive attention in research. This paper reviews progress in current research on this gene. Keyword：VNN1 gene; lipid metabolism; expression regulation; biological function; 泛酰巯基乙胺酶(Vanin, VNN) 是一类泛酰巯基乙胺的水解酶, 它能催化辅酶A (Co A) 和酰基载体蛋白的异化途径中D-泛酰巯基乙胺的水解, 使其中一个酰胺连接骨架的水解, 产生泛酸(维生素B5) 和巯基乙胺(高效抗氧化剂) 。它广泛存在于多种哺乳动物组织中, 如人、大鼠、猪、马的肾脏、肝脏中, 在鸽子和鸡的肝脏提取物
第一章绪论 一、生物化学的概念 生物化学是从分子水平研究生物体中各种化学变化规律的科学;因此生物化学又称为生命的化学简称：生化,是研究生命分子基础的学科;生物化学是一门医学基础理论课; 二、生物化学的主要内容 1．研究生物体的物质组织、结构、特性及功能; 蛋白质、核酸2．研究物质代谢、能量代谢、代谢调节;研究糖、脂、蛋白质、核酸等物质代谢、代谢调节等规律,是本课程的主要内容; 3．遗传信息的贮存、传递和表达,研究遗传信息的贮存、传递及表达、基因工程等,是当代生命科学发展的主流,是现代生化研究的重点; 三、生物化学的发展史 四、生物化学与健康的关系 生化是医学的基础,并在医、药、卫生各学科中都有广泛的应用; 本课程不仅是基础医学如生理学、药理学、微生物学、免疫学及组织学等的必要基础课,而且也是医学检验、护理等各医学专业的必修课程; 五、学好生物化学的几点建议 1．加强复习有关的基础学科课程,前、后期课程有机结合,融会贯通、熟练应用; 2．仔细阅读、理解本课程的“绪论”,了解本课程重要性,激发起学习生物化学的兴趣和求知欲望; 3．每次学习时,首先必须了解教学大纲的具体要求,预读教材,带着问题进入学习; 4．学习后及时做好复习,整理好笔记; 5．学生应充分利用所提供的相关网站,从因特网上查找学习资料,提高课外学习和主动学习的能力; 6．实验实训课是完成本课程的重要环节;亲自动手,认真、仔细完成每步操作过程,观察各步反应的现象,详细、科学、实事求是地记录并分析实验结果,独立完成实验报告; 第一章蛋白质的化学 一、蛋白质的分子组成 一蛋白质的元素组成 蛋白质分子主要元素组成：C、H、O、N、S; 特征元素：N元素含量比较恒定约为16% 故所测样品中若含1克N,即可折算成克蛋白质;实例应用 二组成蛋白质的基本单位——氨基酸AA 一编码氨基酸的概念和种类：蛋白质合成时受遗传密码控制的氨基酸,共有20种 二氨基酸的结构通式：L-α-氨基酸甘氨酸除外 三氨基酸根据R基团所含的基团,可分为酸性氨基酸羧基、碱性氨基酸氨基及其衍生基团和极性的中性氨基酸羟基、巯基和酚羟基; 二、蛋白质的结构与功能 一蛋白质的基本结构 1．肽键和肽 1肽键：一个氨基酸的α-羧基与另一氨基酸的α-氨基脱水缩合而成的共价键称肽键,肽键是蛋白质分子中氨基酸之间相互连接的主键; 2肽：氨基酸通过肽键而成的化合物称肽;