基因治疗就是利用分子生物学技术.docx

基因治疗就是利用分子生物学技术，按照自然规律要求，纠正基因结构和功能异常，组织病变的进展，杀灭病变的细胞，或一致外源病原体遗传物质的复制，从而达到治疗疾病的一种方法或技术。端粒：是真核生物染色体末端的一种特殊结构，由端粒DNA和端粒蛋白质构成，作用：稳定染色体结构 防止染色体末端融合 保护染色体结构基因 避免遗传信息在复制过程中丢失。端粒酶是一种自身携带模板RNA的逆转录酶，催化端粒DNA的合成，能够在缺少DNA模板的情况下延伸端粒内3端的寡聚核苷酸片段。其活性取决于酶内RNA和蛋白质亚基。是端粒复制所必须的一种特殊的DNA聚合酶DNA变性：在某些理化因素作用下，DNA分子互补碱基对之间的氢键断裂，DNA双螺旋结构松散，变成单链。Tm ：加热变性过程中DNA双螺旋结构解开一半时的温度。基因芯片：是通过缩微技术，根据分子间特异性地相互作用的原理，将生命科学领域中不连续的分析过程集成于硅芯片或玻璃芯片表面的微型生物化学分析系统，以实现对细胞、蛋白质、基因及其它生物组分的准确、快速、大信息量的检测。反义核酸是根据碱基互补原理，用人工合成或生命有机体合成的特定互补的DNA或RNA片段，与目的序列结合，通过空间位阻效应或诱导RNAase活性降解，在复制、转录、剪切、mRNA转运及翻译等水平上，抑制或封闭目的基因的表达。肽核酸：能与其互补的DNA或RNA特异性结合的多肽链。RNA干涉(RNA interference，RNAi)：是指内源性或外源性双链RNA(dsRNA)介导的细胞内mRNA发生特异性降解，从而导致靶基因的表达沉默，产生相应的功能表型缺失的现象。DNA的一级结构：是指构成DNA的基本组成单位-四种脱氧核苷酸通过3,5-磷酸二酯键按照一定的排列顺序连接起来的线性多聚体，以及其组成单位的数量。DNA的二级结构是指两条脱氧多核苷酸链以反向平行的方式，围绕同一个中心轴盘绕所形成的双螺旋结构.双螺旋结构特点：1.主链 脱氧核糖和磷酸基通过3，5磷酸二酯键交互连接，成为螺旋链的骨架。2.碱基配对： G-C，A-T。3.螺旋参数：直径2nm，螺距3.4nm，每圈10nt，相邻碱基对夹角364.大沟和小沟：DNA行使功能时蛋白质的识别位点。超螺旋（supercoiling）是DNA三级结构的一种结构模式，是双螺旋的螺旋。分为正超螺旋和负超螺旋两种形式。 mRNA的主要功能是携带蛋白质的序列信息，在翻译过程中作为模板，通过三联体密码子指导蛋白质的生物合成。tRNA的功能：1. 搬运氨基酸；2. 活化氨基酸；3. 在密码子与对应氨基酸之间起接合体 (adaptor) 的作用。rRNA单独存在时不执行其功能，它与多种蛋白质结合成核糖体，作为蛋白质生物合成的“装配机”,是蛋白质生物合成的场所。核酸的杂交（hybridization）：指序列互补单链的RNA和DNA，或DNA和DNA，或RNA和RNA，根据碱基配对原则，借助氢键相连而形成双链杂交分子的过程。原理：互补DNA单链在一定条件下通过碱基互补配对可形成双链DNA分子。 分类：溶液杂交：固相杂交：用膜作为固相支持物，将单链DNA或RNA吸附、固定到膜上，再进行杂交Southern 印迹法 Northern印迹法 Western blotting染色质：间期细胞，网状不规则，有利于复制和表达染色体：细胞分裂过程中，棒状结构，有利于平均分配核小体是染色质的基本结构单位。基因：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基因组学（genomics）：是研究基因组的科学，以分子生物学、电子计算机和信息网络技术为研究手段，以生物体内全部基因为研究对象，在全基因组背景下和整体水平上探索生命活动的内在规律及内外环境对机体影响机制的科学。基因家族(gene family) ：是指核苷酸序列或编码产物的结构具有一定程度同源性，且功能相关的一组基因。染色质和染色体的化学组成：DNA，少量RNA，组蛋白，非组蛋白。特点：DNA和组蛋白的含量比较稳定。非组蛋白和RNA会因其状态不同而发生改变。原核生物基因组的特征：基因组较小，基因组通常仅由一条双链DNA组成功能相关的基因高度集中构成操纵子，多顺反子基因组中重复序列少结构基因通常为单拷贝基因是连续的，没有内含子编码序列一般不会重叠DNA大部分是用于编码蛋白质基因组中存在可移动的DNA序列真核生物的基因组特点：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)结构基因转录产物是单顺反子，基本上没有操纵子基因组内编码区所占区域远小于非编码区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，并且受一系列顺式作用元件的调控。基因组中存在大量重复序列和基因家族基因组DNA的末端存在端粒结构也会存在一些可移动的遗传因子真核生物基因组还包括细胞器基因组：如线粒体基因组、叶绿体基因组等药物基因组学（pharmacogenomics）：是研究机体包括药物在内的化学物质反应的遗传差异，以寻找更为有效的药物作用。主要以阐明药物代谢,药物转运和药物靶分子的基因多态性与药物作用包括疗效和毒副作用之间关系的一门科学。应用：在基因组层次上揭示药物效应的遗传学基础,实现根据不同病人的基因差异选择更加科学优化的治疗方案与剂量,达到药物治疗的个性化、安全化、经济化。DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板(template)按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的DNA，一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全从新合成。两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序一致，这种复制方式称为半保留复制。DNA分子复制时复制起点两条链解开成单链状态，两条单链分别作为模板，各自合成其互补链，这种Y形的结构成为复制叉。随后链是分段合成的，这些分段合成的DNA片段称为冈崎片段Klenow片段是实验室合成DNA，进行分子生物学研究中常用的工具酶随后链是分段合成的，这些分段合成的DNA片段称为冈崎片段缺口平移是指在切口的5端切除核苷酸，大肠杆菌聚合酶依次将dNTP连接到缺口的3-OH端，是缺口延DNA链5-3端移动，没有形成新的DNA 合成。点突变（point mutation）：即碱基替代点突变，又分为单点突变和多点突变基因突变（mutation）：是指DNA碱基序列发生的可遗传的任何永久性的改变。同义突变(synonymous mutation)：是指没有改变产物氨基酸序列的密码子变化，即与密码子的简并性相关。错义突变(missense mutation)：指碱基序列的改变引起了产物氨基酸序列的变化。无义突变(nonsense mutation)：是指某个碱基的改变使代表某种氨基酸的密码子变为蛋白质合成的终止密码子，使肽链合成过早终止。因而蛋白质产物一般没有活性。框移突变：指三联体密码的阅读方式改变。造成蛋白质氨基酸的排列顺序发生改变。其后果是翻译出来的蛋白质可能完全不同。正向突变（forward mutation）：指改变了野生型性状的突变，由野生型变为突变型。突变体失去的野生型性状可以通过第二次突变得到恢复，第二次突变叫回复突变。在复制过程中，连续复制的链的前进方向始终与复制叉前进方向一致，称为先导链在另一条模板上的复制方向与复制叉前进方向相反，不能顺着链的方向连续延长称为后随链（lagging strand）滚还复制：一种是噬菌体中常见的DNA复制方式。DNA复制的特点：1、半保留复制2、有复制起点、复制子、复制叉、复制方向、复制重点。3、复制的酶类4、半不连续复制。解旋酶(helicase)-(DnaB蛋白)：通过水解ATP获得能量，作用于氢键，沿53方向使DNA双链解开成为两条单链。单链DNA结合蛋白：选择性结合于单链DNA，防止重新缔合成双链以及被酶解拓扑异构酶既能水解、又能连接磷酸二酯键。DNA pol主要在DNA修复中起作用 对复制中的错误进行校读，对复制和修复中出现的空隙进它的53外切酶作用可以与其聚合作用同时发生，产生缺口平移(nick translation)、链的置换及模板转辙现象。DNA-pol 其作用是在先导链和后随链的引物上进行DNA链的延伸。真核DNA聚合酶:DNA-pol 起始引发，有引物酶活性，合成后随链DNA-pol 参与低保真度的复制，参与DNA修复DNA-pol 在线粒体DNA复制中起催化作用DNA-pol 合成先导链的主要酶，有解螺旋酶活性DNA-pol 在复制过程中起校读、修复和填补缺口的作用参与DNA复制的物质 底物(substrate): dATP, dGTP, dCTP, dTTP聚合酶(polymerase): 依赖DNA的DNA聚合酶，简写为 DNA-pol模板(template) : 解开成单链的DNA母链引物(primer): 提供3-OH末端使dNTP可以依次聚合 其它的酶和蛋白质因子聚合反应的特点：1以dNTP为底物催化合成DNA 2、需要模板（3-5)和引物的存在。3、不能从头合成新的DNA链，必须有3-OH末端5、催化DNA合成方向为5-3原核生物DNA复制的起始DnaA蛋白辨认、结合于起始位点，并促使解链。DnaB与DnaC复合物进入，生成引发前体，然后DnaB继续发挥解链的作用。SSB与解开的单链结合，稳定和保护单链。引物酶 (DnaG)进入并与引发前体结合生成引发体。引发体中的引物酶催化NTP聚合，生成引物。DNA拓扑异构酶 (型为主)在解链前方理顺DNA链，松弛正超螺旋。逆转录酶有三种活性RNA指导的DNA聚合酶活性RNase活性（可水解DNA-RNA杂合分子中的RNA）DNA指导的DNA聚合酶活性逆转录酶DNA的复制过程逆转录病毒RNA与宿主tRNA分子互补形成局