物理高新技术-生物科学中的物理学-纳米技术在分子生物学中的应用

纳米技术在分子生物学中的应用

1分子生物学是当今生命科学发展的主流和带头学科，其研究的焦点是生物大分子，尤其是蛋白质和核酸的结构与功能。2从宏观世界到微观世界3从分子的微观角度来看，目前的医疗技术尚无法达到分子修复的水平。而纳米医学则是在分子水平上，利用分子工具和人体的分子知识，创造并利用纳米装置和纳米结构来防病治病，改善人类的整个生命系统。例如：修复畸变的基因、扼杀刚刚萌芽的癌细胞、捕捉侵入人体的细菌和病毒，并在它们致病前就消灭它们；探测机体内化学或生物化学成分的变化，适时地释放药物和人体所需的微量物质，及时改善人的健康状况。最终实现纳米医学，使人类拥有持续的健康。

4一、在诊断方面的应用

1、遗传病诊断纳米技术有助诊断胎儿是否有遗传缺陷。妇女怀孕8个星期时，血液中开始出现少量胎儿细胞。利用具有纳米级大小孔洞的半透膜或特殊的合成纳米管等，可把胎儿细胞分离出来进行诊断。不需要进行羊水穿刺。目前美国已将此项技术应用于临床诊断中。2、病理学诊断肿瘤诊断最可靠的手段是建立在组织细胞水平上的病理学方法，但存在着良恶性及细胞来源判断不准确的问题。利用原子力显微镜(atomicforcemicroscope，AFM)可以在纳米水平上揭示肿瘤细胞的形态特点。通过寻找特异性的异常纳米级结构改变，以解决肿瘤诊断的难题。5目前，已有多种原子力显微镜问世，AFM克服了STM只适用于具导电性样品的不足之处。6二、在治疗方面的应用1、纳米化增加药物吸收度

增大药物的表面积促进溶解。药物大分子就能穿透组织间隙，也可以通过人体最小的毛细血管。而且分布面极广。应用于中药制剂。药物的物理活性、靶向性比普通中药大大提高。2、纳米医用材料目前广泛使用的人工心脏瓣膜，是由钛金属与不锈钢合金所构成，但在移植入人体后仍有损坏的可能性。结晶纳米氧化镐是一种具有高度抗生物损耗的替代材料。银在纳米状态下的杀菌能力产生了质的飞跃。只需用极少量的纳米银即可产生强力的杀菌作用。7纳米骨材料：把它植入体内填充各类型的骨缺损，其网状结构可生长出很多新生的骨细胞，所有填的纳米骨材料，最后会降解消失，骨缺损部能完全被新生骨取代。8智能药物

这是纳米医学中的一个非常活跃的领域，适时准确地释放药物是它的基本功能之一。863计划项目”心血管病与糖尿病多指标微流控芯片检测系统的研制”，为糖尿病人研制超小型的、模仿健康人体内的葡萄糖检测系统，它能够被植入皮下，监测血糖水平，在必要的时候释放出胰岛素，使病人体内的血糖和胰岛素含量总是处于正常状态。研究控制这个芯片的尺寸，可以把它做得更小，并计划装上一个“智能化”的传感器，使它可以适时和适量地释放药物。美国正在设计一种纳米"智能炸弹"，它可以识别出癌细胞的化学特征。这种"智能炸弹"很小，仅有20纳米左右，能够进入并摧毁单个的癌细胞。9人工红血球

纳米医学不仅具有消除体内坏因素的功能，而且还有增强人体功能的能力。我们知道，脑细胞缺氧6至10分钟即出现坏死，内脏器官缺氧后也会呈现衰竭。设想一种装备超小型纳米泵的人造红血球，携氧量是天然红血球的200倍以上。当人的心脏因意外，突然停止跳动的时候，医生可以马上将大量的人造红血球注入人体，随即提供生命赖以生存的氧，以维持整个机体的正常生理活动。它可以应用于贫血症的局部治疗、人工呼吸、肺功能丧失和体育运动需要的额外耗氧等。随着转子的转动，气体分子与转子上的结合位点结合再释放到血浆中。10纳米药物输运

纳米微粒药物输送技术也是重要发展方向之一。目前，有半数以上的新药存在溶解和吸收的问题。863计划项目“纳米药物制剂的生物效应研究”，当药物颗粒缩小时，药物与胃肠道液体的有效接触面积将增加，药物的溶解速率随药物颗粒尺度的缩小而提高。利用纳米晶体技术将药物颗粒转变成稳定的纳米粒子，提高溶解性和难溶性药物的药效率。同时，纳米药物制剂的赋形剂在胃肠道中起表面活性剂的作用，也提高了纳米药物颗粒的溶解率。一旦，不溶性药物转变成稳定的纳米颗粒，就适合于口服或者注射了。11捕获病毒的纳米陷阱

密西根大学的DonaldTomalia等已经用树形聚合物发展了能够捕获病毒的纳米陷阱。体外实验表明纳米陷阱能够在流感病毒感染细胞之前就捕获它们，同样的方法期望用于捕获类似爱滋病病毒等更复杂的病毒。此纳米陷阱使用的是超小分子，此分子能够在病毒进入细胞致病前即与病毒结合，使病毒丧失致病的能力。通俗地讲，人体细胞表面装备着含硅铝酸成分的"锁"，只准许持"钥匙"者进入。不幸的是，病毒竟然有硅铝酸受体"钥匙"。Tomalia的方法是把能够与病毒结合的硅铝酸位点覆盖在陷阱细胞表面。当病毒结合到陷阱细胞表面，就无法再感染人体细胞了。陷阱细胞由外壳、内腔和核三部分组成。内腔可充填药物分子；将来有可能装上化疗药物，直接送到肿瘤上。研究者希望发展针对各种致病病毒的特殊陷阱细胞和用于医疗的陷阱细胞库。

12识别血液异常的生物芯片

美国圣地亚国家实验室做了一个雏形装置，发挥芯片实验室的功能，它可以沿血流流动并跟踪感染了爱滋病的细胞。血液细胞被导入一个发射激光的腔体表面，从而改变激光的形成。癌细胞会产生一种明亮的闪光；而健康细胞只发射一种标准波长的光，以此鉴别癌变。13纳米技术在生物大分子研究中的应用

1.纳米级生物分子的观测以往对于纳米尺度上的生物大分子结构的研究主要通过电子显微镜观察和X射线晶体衍射等方法来实现的，但这些方法都有局限之处。电子显微镜要求有一定的真空干燥制样条件，而且在观测中电子束对生物样品有损伤；X射线晶体衍射方法具有很高的分辨率，但它要求样品能够结晶，且样品需求量较大。纳米技术与扫描探针显微镜(SPMs)相结合，能观察、制造原子水平物质结构，直接在亚细胞水平或分子水平研究生命现象。常用的有扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM），是目前探测生物单分子的有力工具，所提供的图象可在近自然的大气或液体条件下，在纳米水平的分辨率上展示生物分子的结构，同时具有高度的直观性以及三维表面信息。14STM的基本原理是量子的隧道效应，它利用金属针尖在样品的表面上进行扫描，通过探测固体表面原子的隧道电流来分辨固体表面的形貌。它的缺点是观测的样品必须有导电性。AFM的工作原理是通过探针针尖与样品表面轻轻接触，针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力，使悬臂产生微小偏转。通过检测这种微小偏转可以获得其对应于扫描各点的位置变化，从而得到样品表面形貌。AFM能测量非导电的样品，还能测出分子间的作用力的大小。152.DNA合成过程、基因调控过程的STM研究3.DNA与限制性内切酶相互作用的研究4.对染色体的AFM研究5.对生物分子之间及分子内部的力的测量6.生物大分子动态过程的研究

167.生物大分子的直接操纵和改性DNA分子是全部遗传信息的携带者，因而DNA分子操纵成为生命科学、物理学等多学科的共同热点。DNA操纵包括：（1）DNA链的原子力切割。利用原子力显微镜AFM在几年前已经实现了DNA分子链的原子力切割，可不受DNA序列的限制，在任何部位进行纳米级的精确切割。（2）DNA分子链的拉直操纵。其实现方法很多，主要有以下三种：①静电场法。在一定强度的电场下，可拉直小片段的DNA。②激光镊子法。在DNA的两端点粘上微小的颗粒，可通过激光镊子将其展开。③分子梳法。通过受压的液体流动产生的流体力可将DNA链进行拉直操纵，与双色荧光标记法结合成为基因研究中的有力工具。17纳米技术在分子生物学中的应用工程

1.生物芯片技术

生物芯片是基因生物学与纳米技术相结合的产物，它不同于半导体芯片，它是在很小的几何尺度的表面积上，装配一种或集成多种生物活性分子，仅用微量生理或生物采样，即可同时检测和研究不同的生物细胞、生物分子和DNA的特性，以及它们之间的相互作用，获得生命微观活动的规律。生物芯片可以粗略地分为细胞芯片、蛋白质芯片（生物分子芯片）和基因芯片（DNA芯片）等几类，都有集成、并行和快速检测的优点，已经成为21世纪生物医学工程的前沿科技。细胞芯片：利用芯片表面微单元的几何尺寸和表面改性，选择和固定细胞及细胞面密度控制。通过调节细胞间距等，研究细胞分泌和胞间通讯。此类细胞芯片还可以用作细胞分类和纯化等。18蛋白质芯片（生物分子芯片）将生物分子作为配基，以单一、或面阵、或序列方式固定在固体芯片表面或表面微单元上。利用生物分子间的特异结合的自然属性，待测分子与配基分子在芯片表面会形成生物分子复合物。然后，检测此复合物的存在与否，达到对蛋白质的探测、识别和纯化的目的。多元蛋白质芯片模型1）在格式化的改性表面上，固定配基；

2）含配基的芯片与蛋白溶液相互作用，蛋白特异性结合形成蛋白复合物；

3）对芯片进行检测以确定蛋白间的相互作用。19DNA芯片又称为寡核苷酸阵列或杂交阵列分析，它是根据DNA双螺旋原理而发展的核酸链间分子杂交的技术。实际上，DNA芯片是一种特殊的分子操纵，即将DNA子片段集约固化在固体表面上以构成DNA芯片，是一种储存和处理生命信息的新概念。它的基本结构类似于面阵型蛋白质芯片，在芯片表面能够制备成千上万的基因单元作为配体，对待测基因进行筛选。待测基因通过PCR扩增技术得到数量放大，再进行荧光标记，使其在筛选过程中产生可识别的荧光发射或光谱转移。此荧光信号被荧光显微镜检出，达到基因识别的目的。将已知的DNA和未知的核酸序列之间的一方以有序的阵列固定到载玻片或硅片上，再与荧光标记的另一方进行杂交。当荧光标记的一方在DNA芯片上发现互补序列时即发生杂交，杂交的结果以荧光和模式识别分析来检测。DNA芯片技术可以快速分析大量的基因信息，从而使生物医学工作者可以研究并收集基因表达和变异信息。

研究蛋白相互作用的芯片ProteinG、p50和FRB等三种蛋白分别以点状阵列固定到玻片上。三种探针分别与三种蛋白发生特异性相互作用。D表示无任何探针的状态。20DNA芯片还可用于监测不同的人体细胞和组织基因表达，以检测癌症或其它疾病所对应的基因的变化。随着DNA芯片及杂交技术的发展，DNA芯片将有可能直接应用于临床诊断，药物开发和人类遗传诊断。基因表达的微阵列图：以两种颜色的荧光标记来自于两种细胞的样品，杂交后，对微阵列的每一位点进行荧光扫描。每一位点的光强度正比于它所结合的荧光cDNA的量。光强越强，样品中该基因的表达水平越高。如微阵列的位点无荧光，说明两种细胞均不表达该基因。如某一位点显示一种荧光，说明该标记的基因只在此细胞样品中表达。同一位点显示两种荧光，说明该基因在两种细胞样品中均表达。21所谓分子马达即分子机械，是由生物大分子构成并利用化学能进行机械做功的纳米系统。分子马达包括线性推进和旋转式两大类。其中线性分子马达是将化学能转化为机械能，并沿着一条线性轨道运动的生物分子，主要包括肌球蛋白、驱动蛋白、DNA解旋酶和RNA聚合酶等。2.分子马达美国波士顿大学的化学家制备出世界上最小的马达，该分子马达由78个原子构成22旋转式分子马达工作时，类似于定子和转子之间的旋转运动，比较典型的旋转式分子马达有F1-ATP酶。F1-ATP酶与纳米机电系统的组合已成为新型纳米机械装置，可完成在血管内定向输送药物、清除血栓、进行心脏手术等复杂工作。了解分子马达的运动机制，可以用来探索能够对分子马达的运动有促进或抑制作用的一些小分子作为药物设计的新思路。例如紫杉醇就是由于对微管蛋白分子马达的运动有干扰，而成为抗癌药物的明星。23美国康耐尔大学的科学家利用ATP酶作为分子马达，研制出了一种可以进入人体细胞的纳米机电设备——“纳米直升机”。该设备共包括三个组件，两个金属推进器和一个附属于与金属推进器相连的金属杆的生物分子组件。其中的生物分子组件将人体的生物“燃料”ATP转化为机械能，使得金属推进器的运转速率达到每秒8圈。将来有可能完成在人体细胞内发放药物等医疗任务。243.纳米机器人纳米技术与分子生物学的结合将开创分子仿生学新领域。“纳米机器人”是根据分子水平的生物学原理为设计原型，设计制造可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”。第一代纳米机器人是生物系统和机械系统的有机结合体，如酶和纳米齿轮的结合体。这种纳米机器人可注入人体血管内，进行全身健康检查，疏通脑血管中的血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物，吞噬病毒，杀死癌细胞；还可进行人体器官的修复工作、作整容手术、从基因中除去有害的ＤＮＡ，把正常的ＤＮＡ安装在基因中，使机体正常运行。第二代纳米机器人是直接从原子或分子装配成具有特定功能的纳米尺度的分子装置。第三代纳米机器人是包含纳米计算机，可以进行人机对话的装置。一旦问世将彻底改变人类的劳动和生活方式。25Molecular-scalemachinescouldonedayhavemedicalapplicationssuchasremovingcancerouscells.Nature

451,770-771(14February2008)|利用氨基酸为原料，按照分子设计组成线状肽链，合成所需的蛋白质“零件”。由于线状肽链能在一定的条件下自动转变成特定的三维结构，所以便于制备成具有特定功能的生物零件。进一步利用肌细胞的纤维结构骨架和纤毛结构（运动部件），还可以制备有支撑、牵引和杠杆功能的零件并以酶为核心统一成具有特定功能的结构，即形成生物机器。这些纳米机器人以光感应器作为开关，从溶解在血液中的葡萄糖和氧气获得能量。26模拟酶机器人：酶是生物催化剂，生命过程的每一个化学反应都有一个相应的酶进行催化，所以生命现象就是成千上万个在功能上有相互协调关系的酶分子井然有序地表现催化功能的结果。生物体内的酶所催化的反应几乎涵盖了自然界所有的化学反应类型。因此，模拟酶分子制造纳米机器人用于净化环境和对工业化学反应进行催化是一个巨大的潜在生长力。“生物导弹”机器人：生物导弹模仿膜囊泡转运蛋白质的功能，它把不能分辨好坏细胞的抗癌药物包裹在脂微囊中，并在微囊表面植入一种专门与癌细胞结合的标记分子。如此设计的生物导弹，就是在血液中或细胞间隙游走的纳米机器人，以便专门清除血管壁上沉积物，减少心血管疾病的发病率；它一旦遇到癌细胞就会抓住不放并钻入细胞中释放抗癌药物杀死癌细胞。27在血管中运动的纳米机器人，正在使用纳米切割机和真空吸尘器来清除血管中的沉积物。纳米机器人消灭癌细胞虚拟图28模仿线粒体机器人：模仿线粒体制造的纳米机器人将可能为医学的发展作出重要贡献，因为人们已经发现线粒体与衰老、运动疲劳以及很多与衰老相伴而生的疾病如糖尿病、帕金森氏并等有很重要的关系。基因修复机器人：分子病理学的研究将揭示疑难病的分子基础，很多疑难病都是和某种酶分子的缺陷或酶分子的活性不能顺利表现有关。应用纳米技术可以在微小空间重新排列基因遗传密码，利用基因芯片迅速查出人的基因密码中的错误，并迅速利用纳米技术将错误基因进行修正，治疗遗传缺陷疾病。另外，纳米技术还可以通过观测直接发现遗传缺陷或病毒中原子或分子结构的缺陷，并通过分子手术将有缺陷的部分切割去除，然后再将好的原子和分子结构移植上去，这样可以从根本上治愈遗传缺陷或病毒。29生物计算机：生物计算机是纳米生物学的一个重要研究领域，其主要研究目标是寻找或创造一些特定的生物分子，并期待这些生物分子能够更加快速地完成计算机的基本运算和存储功能，代替目前的半导体计算机中央处理器（CPU）和存储器。研究表明，以蛋白质分子为材料制造的生物计算机，不仅体积小，质量轻，能耗小，环境适应性强，而且运算速度和信息储存能力比现有的计算机要高出数亿倍。同时还具有和人脑一样非常优越的分析、判断、联想、记忆等智能。DNA计算机将利用DNA分子这些独特的遗传信息传递方式来实现计算机的计算功能。DNA分子中遗传密码相当于存储的数据，DNA分子之间可以在某种酶的作用下瞬间完成生化反应，从一种基因代码变为另一种基因代码。如果将反应前的基因代码作为系统的输入数据，而将反应后的基因代码作为运算结果的话，那么只要控制得当就可以利用这种反应过程制成DNA计算机。基于分子反应的DNA计算机运算速度极快，科学家认为，它几天的运算量就可相当于计算机问世以来世界上所有计算机的总计算量。另外，由于每个DNA分子都含有大量的基因，因此DNA分子的存储容量将是十分巨大的，如1m3的DNA溶液可存储1万亿亿比特的数据，这将超过目前所有计算机存储器容量的总和。不仅如此，DNA计算机所消耗的能量却小的出奇，只有普通半导体计算机的10亿分之一。30纳米机器人应用前景动脉粥样硬化的治疗机器人能够从动脉壁上清除粥样沉积物。这不仅会提高动脉壁的弹性,还会使通过动脉的血液流动状况得到改善。肾结石、胆结石的治疗

将纳米机器人以插入导管的方式引入到尿道或胆道里内,直接到达结石所在的部位,并且直接把结石击碎。检查体内疾病

像一颗胶囊，把它吞进肚里，消化道内的情景就可以像放电影一样在电脑屏幕上一目了然。纳米机器人在清理血管中的有害堆积物31纳米机器人进入人体消化系统工作示意图目前还只能钻进人的肚子里通过传输图像“瞧病”，还不能治病。机器人医生在未来三年内：当机器人医生发现可疑病变组织后，立即能伸出“手”来取样进行活检

324.生物大分子的物质装配及应用S-层蛋白通过分子表面修饰或作为基质，用于识别、固定、配对和调节单分子作用。另外，可以直接用于基因操纵。5.反义核酸技术的应用反义寡核苷酸（Antisenseoligonucleotide，AONs）能特异性阻断基因表达，但不稳定，易被体内细胞中的核酸酶消化，为达到治疗目的，需不断向体内注射AONs以保证其有效治疗浓度。近来用纳米粒作为反义核苷酸载体的研究相当多。研究表明，AONs可以比较容易地与亲脂性的生物降解型高分子纳米粒相结合，或者被包裹在某些亲水性体系（如海藻酸的纳米系统）中。AONs经过化学修饰增加亲脂性后也有利于与高分子NP的结合；AONs与纳米粒结合后，可以保护其不受酶的破坏，增加对细胞内的通透性，并明显改变AONs的体内分布特征。33纳米技术在基因转运与基因工程中的应用

1.纳米技术在基因导入治疗中的应用基因治疗是生物治疗的重要组成部分,是当前生物医学的研究热点。但其面临的严峻挑战之一是基因治疗的载体系统。目前,用于基因治疗的基因转移载体有:反义核酸、质粒DNA、重组病毒载体等,但各有载体互有利弊。反义核酸、质粒DNA转移效率低,易被核酸酶降解,而病毒载体则有安全性和免疫原性等方面的劣势。因此,发展新型的安全、高效的基因治疗载体系统显得非常关键。纳米基因载体一般由具生物兼容性、可生物降解的纳米生物材料制备,基本无毒性,无免疫原性,体内可以代谢降解,生物安全性好。34核苷酸保护作用：裸DNA、寡核苷酸在体内可被核酸酶迅速降解。纳米脂质体和纳米粒可以通过表面电荷吸附作用或通过包裹负载核酸分子，提高核酸分子对核酸酶的抵抗性。如聚氰基丙烯酸烷基酯阳离子纳米粒负载的反义寡核苷酸在细胞培养基中具有抗核酸酶的作用,阻止了寡核酸的降解,静脉给药体内的稳定性显著提高。提高细胞摄取率：细胞主要是通过胞吞作用将负载外源基因的载体主动摄入细胞内。大量实验研究表明细胞对载体的摄取效率有明显的尺寸依赖性。纳米级的基因治疗载体显著提高了细胞的摄取,目的基因的表达水平。载体通过胞吞进入细胞内后,如何实现溶酶体的逃避,以及细胞核内的定位亦是提高基因治疗效率的关键问题。一些纳米材料制备的载体,如加入聚赖氨酸的脂质体、聚乳酸-聚乙醇酸共聚物（PLGA）纳米粒等在内吞溶酶体内酸性的环境中,可以干扰溶酶体膜的完整性,逃避核酸酶降解,以利于进入胞核表达负载的基因。35缓释、控释性基因传递：载体在体内的循环时间受载体粒径大小影响。传统的载体经静脉注射后,大部分被机体网状内皮细胞系统(RES)迅速摄取,限制其靶向其他部位。纳米粒在体内的循环时间可明显延长。如纳米脂质体的表面修饰亲水性材料,如聚乙二醇(PEG),能在载体表面形成水化层,降低调理素作用,减少肝脏巨噬细胞的吞噬,使其兼有长循环和立体稳定的特性。纳米粒载体由可降解的高分子材料合成,不同的纳米材料有不同的降解速率。组织细胞摄取了纳米粒后,通过高分子材料的逐渐降解,释放出所负载的核酸分子。根据所选用的材料在体内的水解速度不同,可实现所负载核酸分子的可控、缓慢释放,如PLGA纳米粒载体可通过逐渐水解使目的基因缓慢释放达一月之久。靶向性修饰：加强基因治疗的靶向性,是目前基因治疗面临的挑战之一。靶向性基因转移载体可有效提高了基因传递的特异性,降低治疗副作用。纳米基因载体靶向性可分为主动靶向性和被动靶向性。由于纳米基因载体在肿瘤、炎性病变部位组织毛细血管通透性明显高于正常的毛细血管,可选择性地在病变部位渗漏,实现被动靶向基因传递,但这种靶向治疗的特异性不强。纳米基因载体的比表面积大,并且可在其表面偶联靶细胞的配体或抗体,实现基因治疗的主动靶向性。主动靶向载体大大提高了基因传递的特异性,并加强了靶细胞对目的基因的摄取。362.纳米粒作为基因转移载体在基因治疗中的应用虽随着人类基因组学的研究进展，基因治疗将成为疾病治疗的重要手段。基因治疗有三个重要的环节，一是找到出毛病的基因（即所谓靶基因）；二是获得用于取代靶基因的正常基因（即所谓目标基因）；三是要有适当的方法或手段将正常基因输送到靶部位，实现基因的治疗。无论基因治疗是纠正基因缺陷，还是产生治疗效应的蛋白质的基因，直接或间接杀伤靶器官中的肿瘤细胞，均需要将DNA分子有效地输送至靶细胞中，这种基因的输送通常需要载体来完成。基因治疗的载体分为非病毒载体和病毒载体。37病毒载体包括逆转录病毒、腺病毒、腺相关病毒等。逆转录病毒只在分裂增殖细胞中整合入细胞染色体，因此对肝癌细胞有相对靶向性，但其表达效率较低，且有引起插入突变的可能。腺病毒载体则不整合入宿主染色体基因组，相对安全；静脉注射时因肝脏有丰富的腺病毒受体而大量聚集于肝脏组织；转染后产生滴度远高于逆转录病毒载体。但因腺病毒载体对分裂及静息期的细胞均有感染性，同样也达不到肝癌组织靶向性转导的目的。非病毒载体主要包括脂质体、裸DNA及阳离子多聚物型载体。纳米颗粒基因载体是一种无毒、高效、能稳定转染的非病毒载体，将DNA、RNA等基因治疗分子包裹在纳米颗粒之中或吸附在其表面，同时也在颗粒表面耦联特异性的靶向分子，如特异性配体、单克隆抗体等，通过靶向分子与细胞表面特异性受体结合，在细胞摄取作用下进入细胞内，实现安全有效的靶向性基因治疗。38纳米转运体在基因治疗中的应用纳米颗粒具有一些显著的优点：稳定、无毒性；能包裹、浓缩、保护基因，使其免遭核酸酶的降解；比表面积大，具有生物亲和性，易于在其表面耦联特异性的靶向分子，实现基因治疗的特异性；在循环系统中的循环时间较普通颗粒明显延长，一定时间内不会象普通颗粒那样迅速地被吞噬细胞清除；允许基因缓慢释放，有效地延长作用时间，并维持有效的产物浓度，提高转染效率和转染产物的生物利用度；代谢产物少，副作用小，无免疫排斥反应等。反义寡核苷酸可特异性阻断基因表达，用于肿瘤和免疫疾病等的反义治疗，但其本身却不稳定，容易被体内细胞中的核酸酶消化。近年来采用纳米粒包囊并介导反义寡核苷酸入胞而发挥治疗作用的研究已相当广泛。如PLGA纳米粒-DNA复合物、聚氰基丙烯酸正丁酯纳米颗粒（PBCA-NP）、多聚赖氨酸-硅纳米粒、氨基化二氧化硅纳米颗粒作为基因载体。39原子力显微镜观察

PBCA-NP纳米颗粒呈圆球形，表面平滑完整，分散良好，无粘附团聚现象40运载多肽和蛋白类的纳米药物控释系统随着分子生物学及其技术的发展，多肽类药物显示出优于传统药物的治疗效果，但也具有其特有的缺点：口服时易被胃肠道内的蛋白水解酶降解；生物半衰期极短，所以需要重复给药；多数多肽类药物不易通过生物屏障。上述缺点限制了它们的临床应用，而纳米药物控释系统可以较好地克服这些缺点，它能保护药物分子，使多肽类和蛋白质类药物的口服给药有效，并且能促进药物的吸收利用，产生明显的生物学效果。例如用界面聚合法能得到更加稳定、均一的含胰岛素的聚氰基丙烯酸异己酯(PACA)的纳米胶囊，对糖尿病模型大鼠和糖尿病模型狗口服PACA胰岛素1次可维持1～3周的降血糖效果。41DNA纳米技术是指以DNA的理化特性为原理设计的纳米技术，主要应用于分子的组装。利用DNA双链的互补特性，可以实现纳米颗粒的自组装，并提供高度特异性结合。利用纳米技术，可使DNA通过主动靶向作用定位于细胞；将质粒DNA浓缩至50～200nm大小且带上负电荷，有助于其对细胞核的有效入侵；质粒DNA插入目的细胞后，可修复遗传错误或可产生治疗因子(如多肽、蛋白质、抗原等)；而质粒DNA插入细胞核，DNA的准确位点则取决于纳米粒子的大小和结构。3.DNA纳米技术和基因治疗

424.纳米技术在克隆技术中的应用克隆技术主要包括供体母细胞和受体细胞的选择（转基因动物的克隆，包括外源基因的选择和重组）、供体细胞核的分离和时期的选择、受体细胞的去核、核卵融合、胚胎的形成和种植、胚胎在母体动物内的发育、克隆动物的生产等。可以利用植入到细胞或细胞核中的蛋白质或DNA纳米机器对核移植的整个过程进行实时监控，为研究动物克隆提供大量可靠的实验数据。这也必将是纳米技术在克隆技术中的应用之一。5.在基因工程中的应用——多肽疫苗及其佐剂

多肽疫苗具有安全性好、容易获得、纯度高等优点，但所存在的缺点也不可回避。试图使用佐剂来解决这些问题，但人用佐剂的载体效应难以避免。用纳米材料制作疫苗佐剂，以增强其免疫原性和抗原性，结束目前疫苗佐剂使用的多序状态和特异性不强等局面，推动应用免疫学的发展，从而推动整个生物学的发展。43纳米技术在核酸中的应用

1.磁性纳米粒用于核酸抽提的优点随着纳米技术的进步，纳米技术在DNA提取和纯化方面有了新的应用。磁性纳米技术将具有常规DNA提取方法所无法比拟的独特优势：①纳米材料具有小尺寸效应和表面效应，能够用于高效DNA提取，满足微量生物样本DNA提取的要求；②纳米材料表面能够进行化学修饰，从而与DNA进行特异性吸附，去除样品DNA溶液中的抑制物质，如有机溶剂、去污剂、金属离子、染料等；③纳米粒子表面功能团数量可以控制，获得所提取DNA溶液的浓度信息，实现定量的要求；④磁性纳米材料可以通过特殊的合成工艺，使其具有超顺磁特性，因此能够通过仪器进行自动化操作，满足数据库建设大批量样本提取的需要，减少人为因素影响；⑤用时少，操作简单，适用于大多数生物检材。⑥价格低廉，便于广泛应用。由于纳米材料合成采用的都是低价无机和有机原料，无须特殊的仪器设备，使得最终的合成和研发成本都很便宜。2.纳米金在核酸扩增中的应用纳米金粒子是一种无毒且生物相容性良好的纳米材料，合成方法简单、粒径可控，表面化学性质活泼，容易修饰或吸附其他物质，而且具有独特的光电性能，因此近年来国内外对纳米金粒子在生物学领域的应用进行了广泛的研究。44纳米技术在其他方面的应用

1.细胞分离20世纪80年代初，人们建立了用纳米SiO2微粒实现细胞分离的新技术。纳米SiO2微粒是属于无机玻璃的范畴，性能稳定，一般不与胶体溶液和生物溶液反应，既不会沾污生物细胞，也容易把它们分开。采用纳米微粒很容易将血液样品中的极少量的胎儿细胞分离出来，并能准确地判断出胎儿细胞是否有遗传缺陷。利用纳米微粒（如50nm的Fe3O4微粒）进行细胞分离技术很可能在肿瘤患者早期的血液中检查出癌细胞，从而实现癌症的早期诊断和治疗。利用纳米微粒检查血液中的心肌蛋白，以帮助治疗心脏病。452.细胞内部染色细胞内部染色对用光学显微镜和电子显微镜研究细胞内各种组织是十分重要的一项技术。未加染色体的细胞衬度很底，目前有几种染色技术，如荧光抗体法、铁蛋白抗体法和过氧化物酶染色法等，目的是提高用光学显微镜和电子显微镜观察细胞组织的衬度。随着细胞学研究的发展，要求进一步提高观察细胞内组织的分辨率，这就需要寻找新的染色方法。纳米微粒的出现，为建立新的染色技术提供了新的途径。46QuantumDots(QDs)量子点（半导体纳米晶体）量子点是以CdSe为核、CdS或ZnS为壳的核-壳型纳米体。应用范围广多种颜色抗光致漂白性安全荧光时间长用于追踪神经细胞膜中的氨基乙酸受体的活动性及扩散性NATURE，VOL432，200447可用于非同位素标记的生物分子的超灵敏检测，如在QD表面连接上巯基乙酸（HS-CH2COOH)，从而使量子点既具有水溶性，还能与生物分子（如蛋白质、多肽、核酸等）结合，通过光致发光检测出QD，从而使生物分子识别一些特定的物质。与蛋白质偶联，形成生物传感器，测定生物体内物质的特性。48用疏水的改良聚丙烯酸包被量子点,使之与免疫球蛋白G和链霉亲和素相结合,使其能准确的结合并标记在细胞表面蛋白、细胞支架蛋白和细胞核内的蛋白质上，利用其抗漂白的性能，通常对于定量检测荧光分子及生物活细胞的模拟具有很大的价值。49生物芯片技术：量子点色彩的多样性满足了对生物高分子（蛋白质、DNA）所蕴含海量信息进行分析的要求。将聚合物和量子点结合形成聚合物微珠，微珠可以携带不同尺寸（颜色）的量子点，被照射后开始发光，经棱镜折射后传出，形成几种指定密度谱线（条形码），这种条形码在基因芯片和蛋白质芯片技术中有光明的应用前景。50Quantumdotsmodifiedwithantibodiestohumanprostatespecificmembraneantigenlightupmurinetumorsthatdevelopedfromhumanprostatecells.NatureBiotechnology,Vol22,2004用量子点检测肿瘤细胞总的来说，由于量子点技术有其独特的标记特点，它必将成为今后生物分子检测的尖端技术，为DNA检测(DNA芯片)、蛋白质检测(蛋白质芯片)和探索蛋白质－蛋白质之间(抗原－抗体、配体－受体、酶－底物)反应原理提供更先进的方法。同时也将极大的推动生物显像技术和生物制药技术的迅猛发展，给疾病的诊断和治疗带来巨大进步。513.磁性纳米粒子的应用将超顺磁多糖纳米粒子与纳米尺寸的SiO2相互作用，提高了颗粒基体的强度，增加了纳米磁性颗粒在分子生物学中的应用研究：DNA自动提纯、蛋白质检测、分离和提纯、生物物料中逆转录病毒检测、内毒素清除和磁性细胞分离等。此外，还可以将磁性纳米粒子表面涂覆高分子材料后与蛋白质结合，作为药物载体注入到人体内，在外加磁场作用下，通过纳米磁性粒子的磁性导向性，使其向病变部位移动，从而达到定向治疗的目的。例如10～50nm的Fe3O4的磁性粒子表面包裹甲基丙烯酸，尺寸约为200nm，这种亚微米级的粒子携带蛋白、抗体和药物可以用于癌症的诊断和治疗。这种局部治疗效果好，副作用少。4.纳米脂质体—仿生物细胞的药物载体脂质体（Liposome)是一种定时定向药物载体，属于靶向给药系统的一种新剂型。纳米脂质体作为药物载体的优点：①由磷脂双分子层包封水相囊泡构成，与各种固态微球药物载体相区别，脂质体弹性大，生物相容性好；②对所载药物有广泛的适应性，水溶性药物载入内水相，脂溶性药物溶于脂膜内，两亲性药物可插于脂膜上，而且同一个脂质体中可以同时包载亲水和疏水性药物；③磷脂本身是细胞膜成分，因此纳米脂质体注入体内无毒，生物利用度高，不引起免疫反应；④保护所载药物，防止体液对药物的稀释，及被体内酶的分解破坏。对脂质体表面进行修饰，譬如将对特定细胞具有选择性或亲和性的各种配体组装于脂质体表面，以达到寻靶目的。5.活的电线科学家通过在DNA的表面覆盖金属原子的培植方法，合成了导电的DNA链。但由于DNA完全被金属覆盖，仅起一种支架的作用，不再具备选择性结合其它生物分子这一很有价值的特性。研究者发现了将DNA发展成新一代生物传感器和半导体导线的途径，DNA很容易把锌、镍、钴等离子并入它的双螺旋的中心，并找到了在高pH值等基本条件下，稳定DNA含有金属离子的状态，获得了新的DNA导电体。并且，此类金属DNA仍然保持选择性结合其它分子的能力，如遗传畸变探测生物传感器。类似于其它的DNA探测，在此传感器上装配上所要探测的特制DNA序列，由于DNA链是导电的，杂交DNA所引起的删除或变化，均起阻碍电流的作用，计算机能够简单地通过测量电导的变化，来识别DNA的异常。52Bio-nanodevicesforthefuture

53生化检查

伊利诺依大学迈尔·斯特拉诺(MichaelStrano)的研究组正研究用碳纳米管验血。原理：给纳米管涂上一层酶，它就能在有糖的环境下制造过氧化氢，然后激发电子流，当激发的电子流与红外线接触会发出光照——这是纳米管的一种独特反应。

碳纳米管有奇异的电学和光学特性54跟踪生物体内活动

美国伯克利大学的纳米研究部门的崔先生指出：有的纳米颗粒具有发光功能，科学家们把这种纳米颗粒送进人的组织、器官内，然后从人体外部向内照射近红外线，纳米颗粒在体内会发光，可以跟踪了解人体细胞的变化情况，从而达到追踪病毒等效果。科学家们发现癌细胞特别喜欢吃纳米颗粒，这有助于跟踪癌细胞在人体内的活动。55智能化的纳米药物传输系统方法靶向纳米粒子治疗非靶向纳米粒子治疗化学抗癌药物存活率100%57%14%把药物放入磁性纳米颗粒的内部，这些颗粒就可以自由地在血管和人体组织内运动加外磁场导向，使其向病变部位聚集。56长循环靶向缓释纳米脂质体抗肿瘤药物制剂的产业化多功能金属壳热化疗纳米载药系统靶向治疗恶性肿瘤干细胞靶向纳米纳米夹心二氧化硅颗粒控释药物制剂的研发天然纳米磁小体载药体系及其在靶向治疗恶性肿瘤中的应用磁性空心球纳米药物制剂靶向治疗恶性肿瘤PEG-PLGA嵌段共聚物高靶向纳米制剂纳米药物制剂的生物效应研究纳米生物材料的制备及生物学评价新型纳米防雾光学材料的研发纳米关节软骨及人工韧带的研发肠癌早期诊断及预后评估的纳米生物器件研制心血管病与糖尿病多指标微流控芯片检测系统的研制肺癌早期诊断的纳米分子印记探测器件研究反义ECERNA干扰纳米归巢气雾装置研发Thankyou!57安全阀基本知识如果压力容器(设备/管线等)压力超过设计压力…1.尽可能避免超压现象堵塞(BLOCKED)火灾(FIRE)热泄放(THERMALRELIEF)如何避免事故的发生?2.使用安全泄压设施爆破片安全阀如何避免事故的发生?01安全阀的作用就是过压保护!一切有过压可能的设施都需要安全阀的保护!这里的压力可以在200KG以上,也可以在1KG以下!设定压力(setpressure)安全阀起跳压力背压(backpressure)安全阀出口压力超压(overpressure)表示安全阀开启后至全开期间入口积聚的压力.几个压力概念弹簧式先导式重力板式先导+重力板典型应用电站锅炉典型应用长输管线典型应用罐区安全阀的主要类型02不同类型安全阀的优缺点结构简单,可靠性高适用范围广价格经济对介质不过分挑剔弹簧式安全阀的优点预漏--由于阀座密封力随介质压力的升高而降低,所以会有预漏现象--在未达到安全阀设定点前,就有少量介质泄出.100%SEATINGFORCE75502505075100%SETPRESSURE弹簧式安全阀的缺点过大的入口压力降会造成阀门的频跳,缩短阀门使用寿命.ChatterDiscGuideDiscHolderNozzle弹簧式安全阀的缺点弹簧式安全阀的缺点=10090807060500102030405010%OVERPRESSURE%BUILT-UPBACKPRESSURE%RATEDCAPACITY普通产品平衡背压能力差.在普通产品基础上加装波纹管,使其平衡背压的能力有所增强.能够使阀芯内件与高温/腐蚀性介质相隔离.平衡波纹管弹簧式安全阀的优点优异的阀座密封性能,阀座密封力随介质操作压力的升高而升高,可使系统在较高运行压力下高效能地工作.ResilientSeatP1P1P2先导式安全阀的优点平衡背压能力优秀有突开型/调节型两种动作特性可远传取压先导式安全阀的优点对介质比较挑剃,不适用于较脏/较粘稠的介质,此类介质会堵塞引压管及导阀内腔.成本较高.先导式安全阀的缺点重力板式产品的优点目前低压储罐呼吸阀/紧急泄放阀的主力产品.结构简单.价格经济.重力板式产品的缺点不可现场调节设定值.阀座密封性差,并有较严重的预漏.受背压影响大.需要很高的超压以达到全开.不适用于深冷/粘稠工况.几个常用规范ASMEsectionI-动力锅炉(FiredVessel)ASMEsectionVIII-非受火容器(UnfiredVessel)API2000-低压安全阀设计(LowpressurePRV)API520-火灾工况计算与选型(FireSizing)API526-阀门尺寸(ValveDimension)API527-阀座密封(SeatTightness)介质状态(气/液/气液双相).气态介质的分子量&Cp/Cv值.液态介质的比重/黏度.安全阀泄放量要求.设定压力.背压.泄放温度安全阀不以连接尺寸作为选型报价依据!如何提供高质量的询价?弹簧安全阀的结构弹簧安全阀起跳曲线弹簧安全阀结构弹簧安全阀结构导压管活塞密封活塞导向不平衡移动副(活塞)导管导阀弹性阀座P1P1P2先导式安全阀结构先导式安全阀的工作原理频跳安全阀的频跳是一种阀门高频反复开启关闭的现象。安全阀频跳时，一般来说密封面只打开其全启高度的几分只一或十几分之一，然后迅速回座并再次起跳。频跳时，阀瓣和喷嘴的密封面不断高频撞击会造成密封面的严重损伤。如果频跳现象进一步加剧还有可能造成阀体内部其他部分甚至系统的损伤。安全阀工作不正常的因素频跳后果1、导向平面由于反复高频磨擦造成表面划伤或局部材料疲劳实效。2、密封面由于高频碰撞造成损伤。3、由于高频振颤造成弹簧实效。4、由频跳所带来的阀门及管道振颤可能会破坏焊接材料和系统上其他设备。5、由于安全阀在频跳时无法达到需要的排放量，系统压力有可能继续升压并超过最大允许工作压力。安全阀工作不正常的因素A、系统压力在通过阀门与系统之间的连接管时压力下降超过3%。当阀门处于关闭状态时，阀门入口处的压力是相对稳定的。阀门入口压力与系统压力相同。当系统压力达到安全阀的起跳压力时，阀门迅速打开并开始泄压。但是由于阀门与系统之间的连接管设计不当，造成连接管内局部压力下降过快超过3%，是阀门入口处压力迅速下降到回座压力而导致阀门关闭。因此安全阀开启后没有达到完全排放，系统压力仍然很高，所以阀门会再次起跳并重复上述过程，既发生频跳。导致频跳的原因导致接管压降高于3%的原因1、阀门与系统间的连接管内径小于阀门入口管内径。2、存在严重的涡流现象。3、连接管过长而且没有作相应的补偿（使用内径较大的管道）。4、连接管过于复杂（拐弯过多甚至在该管上开口用作它途。在一般情况下安全阀入口处不允许安装其他阀门。）导致频跳的原因B、阀门的调节环位置设置不当。安全阀拥有喷嘴环和导向环。这两个环的位置直接影响安全阀的起跳和回座过程。如果喷嘴环的位置过低或导向环的位置过高，则阀门起跳后介质的作用力无法在阀瓣座和调节环所构成的空间内产生足够的托举力使阀门保持排放状态，从而导致阀门迅速回座。但是系统压力仍然保持较高水平，因此回座后阀门会很快再次起跳。导致频跳的原因C、安全阀的额定排量远远大于所需排量。

由于所选的安全阀的喉径面积远远大于所需，安全阀排放时过大的排量导致压力容器内局部压力下降过快，而系统本身的超压状态没有得到缓解，使安全阀不得不再次起跳频跳的原因阀门拒跳：当系统压力达到安全阀的起跳压力时，阀门不起跳的现象。安全阀工作不正常的因素1、阀门整定压力过高。2、阀门内落入大量杂质从而使阀办座和导套间卡死或摩擦力过大。3、弹簧之间夹入杂物使弹簧无法被正常压缩。4、阀门安装不当，使阀门垂直度超过极限范围（正负两度）从而使阀杆组件在起跳过程中受阻。5、排气管道没有被可靠支撑或由于管道受热膨胀移位从而对阀体产生扭转力，导致阀体内机构发生偏心而卡死。安全阀拒跳的原因阀门不回座或回座比过大：安全阀正常起跳后长时间无法回座，阀门保持排放状态的现象。安全阀工作不正常的因素1、阀门上下调整环的位置设置不当。2、排气管道设计不当造成排气不畅，由于排气管道过小、拐弯过多或被堵塞，使排放的蒸汽无法迅速排出而在排气管和阀体内积累，这时背压会作用在阀门内部机构上并产生抑制阀门关闭的趋势。3、阀门内落入大量杂质从而使阀瓣座和导套之间卡死后摩擦力过大。安全阀不回座或回座比过大的因素：4、弹簧之间夹入杂物从而使弹簧被正常压缩后无法恢复。5、由于对阀门排放时的排放反力计算不足，从而在排放时阀体受力扭曲损坏内部零件导致卡死。6、阀杆螺母（位于阀杆顶端）的定位销脱落。在阀门排放时由于振动使该螺母下滑使阀杆组件回落受阻。安全阀不回座或回座比过大的因素：7、由于弹簧压紧螺栓的锁紧螺母松脱，在阀门排放时由于振动时弹簧压紧螺栓松动上滑导致阀门的设定起跳值不断减小。

8、阀门安装不当，使阀门垂直度超过极限范围（正负两度）从而使阀杆组件在回落过程中受阻。

9、阀门的密封面中有杂质，造成阀门无法正常关闭。

10、锁紧螺母没有锁紧，由于管道震动下环向上运动，上平面高于密封面，阀门回座时无法密封安全阀不回座或回座比过大的因素：谢谢观看癌基因与抑癌基因oncogene&tumorsuppressorgene24135基因突变概述.癌基因和抗癌基因的概念.癌基因的分类.癌基因产物的作用.癌基因激活的机理主要内容疾病：

——是人体某一层面或各层面形态和功能（包括其物质基础——代谢）的异常，归根结底是某些特定蛋白质结构或功能的变异，而这些蛋白质又是细胞核中相应基因借助细胞受体和细胞中信号转导分子接收信号后作出应答（表达）的产物。TranscriptionTranslationReplicationDNARNAProtein中心法规Whatisgene?基因：

—是遗传信息的载体

—是一段特定的DNA序列（片段）

—是编码RNA或蛋白质的一段DNA片段

—是由编码序列和调控序列组成的一段DNA片段基因主宰生物体的命运：微效基因的变异——生物体对生存环境的敏感度变化关键关键基因的变异——生物体疾病——死亡所以才有：“人类所有疾病均可视为基因病”之说注：如果外伤如烧伤、骨折等也算疾病的话，外伤应该无法归入基因病的行列。Genopathy问：两个不相干的人，如果他们患得同一疾病，致病基因是否相同？再问：同卵双生的孪生兄弟，他们患病的机会是否一样，命运是否相同？┯┯┯┯

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┷┷┷┷增添缺失替换DNA分子(复制)中发生碱基对的______、______

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的改变。替换增添缺失基因结构基因变异的概念：英语句子中的一个字母的改变，可能导致句子的意思发生怎样的变化？可能导致句子的意思不变、变化不大或完全改变THECATSATONTHEMATTHECATSITONTHEMATTHEHATSATONTHEMATTHECATONTHEMAT同理：替换、增添、缺失碱基对，可能会使性状不变、变化不大或完全改变。基因的结构改变,一定会引起性状的改变??原句：1.基因多态性与致病突变基因变异与疾病的关系2.单基因病、多基因病3.疾病易感基因

基因多态性polymorphism是指DNA序列在群体中的变异性（差异性）在人群中的发生概率>1%（SNP&CNP)<1%的变异概率叫做突变基因多态性特定的基因多态性与疾病相关时，可用致病突变加以描述SNP:散在单个碱基的不同，单个碱基的缺失、插入和置换。

CNP:DNA片段拷贝数变异，包括缺失、插入和重复等。同义突变、错义突变、无义突变、移码突变

致病突变生殖细胞基因突变将突变的遗传信息传给下一代(代代相传),即遗传性疾病。体细胞基因突变局部形成突变细胞群（肿瘤）。受精卵分裂基因突变的原因物理因素化学因素生物因素基因突变的原因（诱发因素）紫外线、辐射等碱基类似物5BU/叠氮胸苷等病毒和某些细菌等自发突变DNA复制过程中碱基配对出现误差。UV使相邻的胸腺嘧啶产生胸腺嘧啶二聚体,DNA复制时二聚体对应链空缺，碱基随机添补发生突变。胸腺嘧啶二聚体胸腺嘧啶胸腺嘧啶紫外线诱变物理诱变(physicalinduction)

5溴尿嘧啶(5BU)与T类似，多为酮式构型。间期细胞用酮式5BU处理，5BU能插入DNA取代T与A配对；插入DNA后异构成烯醇式5BU与G配对。两次DNA复制后,使A/T转换成G/C，发生碱基转换,产生基因突变。化学诱变(chemicalinduction)碱基类似物(baseanalogues)诱变AT5-BUA5-BUAAT5-BU5-BU(烯醇式)

(酮式)GGC1.生物变异的根本来源，为生物进化提供了最初的原始材料,能使生物的性状出现差别，以适应不同的外界环境，是生物进化的重要因素之一。2.致病突变是导致人类遗传病的病变基础。基因突变的意义概述：肿瘤细胞恶性增殖特性（一）肿瘤细胞失去了生长调节的反馈抑制正常细胞受损,一旦恢复原状，细胞就会停止增殖，但是肿瘤细胞不受这一反馈机制抑制。（二）肿瘤细胞失去了细胞分裂的接触抑制。正常细胞体外培养，相邻细胞相接触，长在一起，细胞就会停止增殖，而肿瘤细胞生长满培养皿后，细胞可以重叠起生长。（三）肿瘤细胞表现出比正常细胞更低的营养要求。（四）肿瘤细胞生长有一种自分泌作用，自己分泌生长需要的生长因子和调控信号,促进自身的恶性增殖。Whatisoncogene?癌基因——是基因组内正常存在的基因，其编码产物通常作为正调控信号，促进细胞的增殖和生长。癌基因的突变或表达异常是细胞恶性转化（癌变）的重要原因。——凡是能编码生长因子、生长因子受体、细胞内信号转导分子以及与生长有关的转录调节因子等的基因。如何发现癌基因的呢?11910年，洛克菲勒研究院一个年轻的研究员Rous发现，鸡肉瘤细胞裂解物在通过除菌滤器以后，注射到正常鸡体内，可以引起肉瘤，首次提出鸡肉瘤可能是由病毒引起的。0.2m孔径细菌过不去但病毒可以通过从病毒癌基因到细胞原癌基因的研究历程：Roussarcomavirus,RSVthefirstcancer-causingretrovirus1958年，Stewart和Eddy分离出一种病毒，注射到小鼠体内可以引起肝脏、肾脏、乳腺、胸腺、肾上腺等多种组织器官的肿瘤，因而把这种病毒称为多瘤病毒。50年代末、60年代初，癌病毒研究成了一个极具想像力的研究领域，主流科学家开始进入癌病毒研究领域polyomavirus这期间，Temin发现RSV有不同亚型，且引起细胞恶变程度不同，推测RNA病毒将其遗传信息传递给了正常细胞的DNA。这与Crick提出的中心法则是相违背的让事实屈从于理论还是坚持基于实验的结果？VSTemin发现逆转录酶，1975年获诺贝尔奖TeminCrickTemin的实验设计：实验设计简单而巧妙：将合成DNA所需的“原料”，即A、T、C、G四种脱氧核苷酸，与破坏了外壳的RSV一起在体外40℃的条件下温育一段时间结果在试管里获得了一种新合成的大分子，它不能被RNA酶破坏，但却可以被DNA酶所分解，证明这种新合成的大分子是DNA用RNA酶预先破坏RSV的RNA，再重复上述的试验，则不能获得这种大分子，说明这个DNA大分子是以RSV的RNA为模板合成的1969年，一个日本学者里子水谷来到Temin的实验室，这是一个非常擅长实验的年轻科学家。按Temin的设想，他们开始寻找RSV中存在“逆转录酶”的证据DNA

RNA

ProteinTranscriptionTranslationReplicationReplicationRe-Transcription修正中心法规据说，1975年Temin因发现逆转录酶而获诺贝尔奖时，Bishop懊恼不已，因为早在1969年他就认为Temin的RNADNA的“前病毒理论”有可能是正确的，并且也进行了一些实验，但不久由于资深同事的规劝而放弃了这方面的努力。但Bishop马上意识到：逆转录酶的发现为逆转录病毒致癌的研究提供了一条新途径。一个RSV，三个诺贝尔奖！！！1989年，UCSF的Bishop和Varmus根据逆转录病毒的复制机制发现了细胞癌基因，并获诺贝尔奖。Cellularoncogene启示：Perutz说:“科学创造如同艺术创造一样，都不可能通过精心组织而产生”Bishop说:“许多人引以为豪的是一天工作16小时，工作安排要以分秒计……可是工作狂是思考的大敌，而思考则是科学发现的关键”Perutzsharedthe1962NobelPrizeforChemistrywithJohnKendrew,fortheirstudiesofthestructuresofhemoglobinandglobularproteins科学的本质和艺术一样，都需要直觉和想像力请给自己一些思考的时间吧！癌基因的分类目前对癌基因尚无统一分类的方法，一般有下面3种分类方法：一、按结构特点分（6）类（一）src癌基因家族（二）ras癌基因家族（三）sis癌基因家族（四）myc癌基因家族（五）myb癌基因家族（六）其它：如fos，erb－A等。三、按细胞增殖调控蛋白特性分成（4）类（一）生长因子（二）受体类（三）细胞内信号转换器（四）细胞核因子二、按产物功能分（8）类（一）生长因子类（二）酪氨酸蛋白激酶（三）膜相关G蛋白（四）受体，无蛋白激酶活性（五）胞质丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶（六）胞质调控因子（七）核反式调控因子（八）其它:db1、bcl－2癌基因产物参与信号转导

胞外信号作用于膜表面受体→胞内信使物质的生成便意味着胞外信号跨膜传递的完成。胞内信使至少有：cAMP（环磷酸腺苷）IP3（三磷酸肌醇）PG（前列腺素）cGMP（环磷酸鸟苷）DG（二酰基甘油）Ca2＋（钙离子）CAM（钙调素）主要机制是通过蛋白激酶活化引起底物蛋白一连串磷酸化的生物信号反应过程,跨膜机制涉及到：（一）质膜上cAMP信使系统（二）质膜上肌醇脂质系统这两个系统都是由受体鸟苷酸调节蛋白（GTP-regulatoryprotein，G蛋白）和效应酶（腺苷酸环化酶磷脂酶等）组成，有相似的信号转导过程：即受体活化后引起GTP与不同G蛋白结合活化和抑制效应酶从而影响胞内信使产生而发生不同的调控效应。（三）受体操纵的离子通道系统（四）受体酪氨酸蛋白激酶的转导

（一）获得性基因病

(acquiredgeneticdisease)例如：病毒感染激活原癌基因癌基因活化的机制

（二）染色体易位和重排使无活性的原癌基因转位至强启动子或增强子附近而被活化。与基因脆性位点相关。（三）基因扩增（四）点突变三、癌基因的产物与功能（一）癌基因产物作用的一般特点1.目前发现c-onc均为结构基因.2.癌基因产物可分布在膜质核也可分泌至胞外.（二）癌基因产物分类1.细胞外生长因子：TGF-b2.跨膜生长因子受体:MAPK3.细胞内信号转导分子:Gprotein/Ras4.核内转录因子

（三）癌基因产物的协同作用实验证明，用ras或myc分别转染细胞，可使细胞长期增殖，但不能转化成癌细胞，在裸鼠体内也不能形成肿瘤。但用ras+myc同时转染细胞，则使细胞转化成癌细胞。说明：致癌至少需要2种或以上的onc协同作用，2种onc在2条通路上发挥作用，由于细胞增殖调控是多因子，多阶段影响的结果。而影响增殖分化的onc达几十种之多，所以大多数人认为：癌发生是多阶段多步骤的。Whatistumorsuppressorgene?肿瘤抑制基因（抗癌基因、抑癌基因）——是调节细胞正常生长和增殖的基因。当这些基因不能表达，或其产物失去活性时，细胞就会异常生长和增殖，最终导致细胞癌变。反之，若导入或激活它则可抑制细胞的恶性表型。——癌基因与抑癌基因相互制约，维持细胞增殖正负调节信号的相对稳定。影响1岁的儿童“二次打击”学说两个等位基因同时突变视网膜母细胞瘤（Retinoblastoma）RB基因变异(13号染色体)

(1)脱磷酸化Rb蛋白（活性）与转录因子E2F结合，抑制基因的转录活性(2)磷酸化Rb蛋白（失活）与E2F解离，释放E2F(3)E2F启动基因转录(4)细胞进入增生阶段(G1S)因此，Rb蛋白在控制细胞生长方面发挥重要作用一旦Rb基因突变可使细胞进入过度增生状态RB基因的功能等位基因(allele)例如：花颜色基因位于一对同源染色体的同一位置上、控制相对性状的两个的基因叫等位基因(allele)一对相同的等位基因称纯合等位基因

一对不同的等位基因称杂合等位基因

显性基因隐性基因完全显性不完全显性共显性问：女性的两条X染色体基因应如何表达？拓展知识：X染色体基因中，有65%完全处于“休眠”状态，20%仅在部分女性身上“休眠”，15%则完全逃离“休眠”状态一旦其中一条X染色体被损坏，还可以由另一条X染色体来纠正男性却只有一条X染色体，一旦它遭到破坏，男性就会患上血友病、色盲以及肌肉萎缩症等各种遗传病以前人们一直认为，在女性的两条X染色体中，有一条染色体是完全不起作用或是处于“休眠”状态的在Y染色体中，目前仍在“工作”的基因只剩下不到100个X染色体中“工作”的基因>1000个有一个这样的故事：20年前一次意外事故，三个工人遭受钴60（Co60)放射性核素的照射结果：一名工人不久死亡一名工人几年后死于白血病最后一名工人20年后患糖尿病就诊你知道医生在为病人检查时发现了什么吗？锁骨骨折肋骨串珠样X光片发现广泛性骨质缺损骨髓检查——浆细胞比例为30%左右（正常为0.6-1.3%）(多发性骨髓瘤）因此，多基因病涉及遗传因素和环境因素物理因素化学因素生物因素自发因素2.多基因病(polygenicdisease)：性状或疾病的遗传方式取决于两个以上微效基因的累加作用，同时还受环境因素的影响，因此这类性状也称为复杂性状或复杂疾病（complexdisease）也叫：“复杂性状疾病”近视(myopia)高血压(hypertension)糖尿病(diabetes)精神分裂症(schizophrenia)哮喘(asthma)肿瘤或癌

(tumororcancer)多基因病的遗传要点数量性状的遗传基础是两对以上基因。这些基因之间没有显,隐性的区别,而是共显性。每个基因对表型的影响很小,称为微效基因。微效基因具有累加效应,即一个基因对表型作用很小,但若干个基因共同作用,可对表型产生明显影响。不仅遗传因素起作用,环境因素具有明显作用。例如：结肠癌（Coloncancer)相关基因：NGX6，SOX7，ITGB1，HSPA9B，MAPK8，PAG，

RANGAP1，SRC和CDC2等。相关信号通路：ras/MEK/ERK，JNK，Rb/E2F，PI3K/AKT及受体相互作用相关通路，免疫反应相关通路以及细胞黏附相关通路等。①早期原发癌生长②肿瘤血管形成③肿瘤细胞脱落并侵入基质④进入脉管系统⑤癌栓形成⑥继发组织器官定位生长⑦转移癌继续扩散例如：糖尿病(diabetes)依赖胰岛素型糖尿病在位于第6号染色体上可能包含至少一个对I型糖尿病敏感的基因在人类基因组中，大约10个位点现在被发现似乎对I型糖尿病敏感其中：1)11号染色体位点IDDM2上的基因

2)葡萄糖激酶基因高血压(hypertension)目前最受关注的是ATP2B1基因编码一种膜蛋白，具有钙泵特性能将高浓度细胞内钙泵出细胞外。精神神经性疾病精神分裂症基因表达改变/诱导增强家族史家暴基因本质：基因组变异惊吓—？—基因突变——精神病多基因病的遗传：易患性(liability)易感性(susceptibility)发病阈值(threshold)易患性(liability)——在多基因病发生中，遗传因素和环境因素共同作用决定一个个体患某种遗传病的可能性。possibility遗传因素(hereditaryfactors)环境因素(environmentalfactor)易感性(susceptibility)——特指由遗传因素决定的患病风险，仅代表个体所含有的遗传因素，易感性完全由基因决定。——在一定的环境条件下，易感性高低可代表易患性高低。riskwithdisease发病阈值(threshold)——当一个个体易患性高到一定限度就可能发病——这种由易患性所导致的多基因病发病最低限度称为发病阈值minimum例如：三核苷酸拷贝数变异CGG(精氨酸)重复：——重复5-54次，正常——重复6-230次，携带者（敏感体质）——重复230-4000次，发病

如：脆性X染色体综合征智力低下患者细胞在缺乏胸腺嘧啶或叶酸的环境中培养时往往出现X-染色体发生断裂男性发病1/1200-2500，女性发病1/1650-5000FragileXsyndrome阈值效应举例：长脸，耳外凸智力低下语言障碍对外界反应迟钝Copynumbervariation问：为什么是三核苷酸重复而不是4、5个？提示：三核苷酸处于阅读框架内，不容易破坏原有基因的开放阅读框架(ORF)4、5个核苷酸不在ORF内，变化容易对原有基因造成很大的影响，一般不容易积累保留癌蛋白抗原癌基因抑癌基因P53蛋白积聚，细胞周期变化P53等位基因丢失、点突变肿瘤形成肿瘤促进因子细胞表型变化相关基因作用P53基因阻滞细胞周期：G1和G2/M期

促进细胞调亡：bax/bcl2

维持基因组稳定：核酸内切酶活性

抑制肿瘤血管生成：Smad4P53基因可否用于治疗癌症？P53基因功能基因治疗：是指以改变人类遗传物质为基础的生物医学治疗。通过将人的正常基因或有治疗作用的DNA导入人体靶细胞，去纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用。抑癌基因P53载体P53基因治疗第三节分析文体特征和表现手法2大考点书法大家启功自传赏析中学生，副教授。博不精，专不透。名虽扬，实不够。高不成，低不就。瘫偏‘左’，派曾‘右’。面微圆，皮欠厚。妻已亡，并无后。丧犹新，病照旧。六十六，非不寿。八宝山，渐相凑。计平生，谥曰陋。身与名，一起臭。【赏析】寓幽默于“三字经”，名利淡薄，人生洒脱，真乃大师心态。1.实用类文本都有其鲜明的文体特征，传记的文体特征体现为作品的真实性和生动性。