导图社区 《生化》第9版:18、癌基因与基因学
这是一个关于《生化》第9版:18、癌基因与基因学的思维导图,介绍详细,知识点系统且全面,有助于学习者快速定位到关键信息,减少在海量资料中搜索的时间,提高学习效率,可以作为复习的参考资料,帮助学习者在考试前快速回顾和巩固所学知识。
编辑于2024-06-20 22:34:17这是一个关于《生化》第9版:18、癌基因与基因学的思维导图,介绍详细,知识点系统且全面,有助于学习者快速定位到关键信息,减少在海量资料中搜索的时间,提高学习效率,可以作为复习的参考资料,帮助学习者在考试前快速回顾和巩固所学知识。
这是一个关于17、维生素的思维导图,包含水溶性维生素、脂溶性维生素等,介绍详细,知识点系统且全面,有助于学习者快速定位到关键信息,减少在海量资料中搜索的时间,提高学习效率,可以作为复习的参考资料,帮助学习者在考试前快速回顾和巩固所学知识。
这是一个关于《生化》第9版:16、血、肝生化的思维导图,介绍详细,知识点系统且全面,有助于学习者快速定位到关键信息,减少在海量资料中搜索的时间,提高学习效率,可以作为复习的参考资料,帮助学习者在考试前快速回顾和巩固所学知识。
社区模板帮助中心,点此进入>>
这是一个关于《生化》第9版:18、癌基因与基因学的思维导图,介绍详细,知识点系统且全面,有助于学习者快速定位到关键信息,减少在海量资料中搜索的时间,提高学习效率,可以作为复习的参考资料,帮助学习者在考试前快速回顾和巩固所学知识。
这是一个关于17、维生素的思维导图,包含水溶性维生素、脂溶性维生素等,介绍详细,知识点系统且全面,有助于学习者快速定位到关键信息,减少在海量资料中搜索的时间,提高学习效率,可以作为复习的参考资料,帮助学习者在考试前快速回顾和巩固所学知识。
这是一个关于《生化》第9版:16、血、肝生化的思维导图,介绍详细,知识点系统且全面,有助于学习者快速定位到关键信息,减少在海量资料中搜索的时间,提高学习效率,可以作为复习的参考资料,帮助学习者在考试前快速回顾和巩固所学知识。
第18章 癌基因、抑癌基因、基因重组与基因组学
概述
(本章一般只考关键知识点)
跟细胞生长有关的信号转导途径为6、7、8、9
有酪氨酸激酶催化活性的途径:6、7、8
癌基因
1、基本概念
癌基因
原指能导致细胞发生恶性转化、诱发癌症的基因
是指凡能编码生长因子、生长因子受体、细胞内生长信息传递分子,以及与生长有关的转录调节因子的基因
原癌基因
细胞癌基因,指存在于生物正常细胞基因组中的癌基因
病毒癌基因
是一类存在于肿瘤病毒(多为逆转录病毒)中的,能使靶细胞发生恶性转化的基因。如Rous肉瘤病毒,HPV
2、原癌基因(细胞癌基因)
(1)特点
正常组分
原癌基因及表达产物是细胞正常生理功能的重要组成部分所编码的蛋白质在正常条件下并不具有致癌活性
原癌基因只有经过突变等被活化后,才能转变为癌基因
高度保守
原癌基因在进化上高度保守
广泛存在
从单细胞酵母、脊椎动物到人类的正常细胞均普遍存在
调控作用
原癌基因存在于正常细胞不仅无害,而且其表达产物对细胞正常生长、增殖、分化,均起着精确的调控作用
可以恶变
在某些因素(如放射线、有害化学物质)作用下,这类基因结构发生表达失控,转变为癌基因,导致细胞生长增殖、分化异常,部分细胞可发生恶性转变,从而形成肿瘤
(2)原癌基因(细胞癌基因)的分类及功能
SRC家族:6、7、8途径
RAS家族:Ras蛋白→6途径
MYC家族:转录因子→核受体→9途径
3、病毒癌基因
(1)肿瘤病毒
定义
一些病毒可导致肿瘤的发生,称为肿瘤病毒
RNA病毒
占大多数,都是逆转录病毒
如劳斯肉瘤病毒(RSV)、禽骨髓细胞瘤病毒(AMV)
DNA病毒
人乳头瘤病毒(HPV)、乙型肝炎病毒(HBV)
(2)病毒癌基因
是一类存在于肿瘤病毒中,能使靶细胞发生恶性转化的癌基因
表示
肿瘤病毒的癌基因——小写斜体+前缀v-,如v-src
人类细胞中的原癌基因——大写斜体+前缀C-,如C-SRC
其编码的蛋白质——正体,如v-src、C-SRC
4、原癌基因(细胞癌基因)的活化机制
基因突变
常导致原癌基因编码的蛋白质的活性持续性激活
基因扩增
原癌基因可通过基因扩增,使基因拷贝数升高几十甚至上千倍,导致编码产物过量表达,细胞发生转化
如碱基替换、缺失、插入,可能激活原癌基因
染色体易位
可使原癌基因易位至强的启动子或增强子的附近,造成转录水平大大提高,导致肿瘤的发生
获得启动子或增强子
逆转录病毒的前病毒DNA的两个末端是特殊的长末端重复序列(LTR),含有较强的启动子或增强子元件事
5、生长因子
(1)概述
定义
生长因子是一类由细胞分泌的、类似于激素的信号分子,多数为肽类或蛋白质类物质
功能
具有调节细胞生长、分化的作用
原癌基因
原癌基因编码的蛋白质参与调控细胞增殖、分化与生长等,与生长因子密切相关
(4)生长因子的功能
(2)常见的生长因子(考前再看)
(3)作用模式
内分泌
生长因子从细胞分泌后,通过血液运输作用于远处的靶细胞
旁分泌
细胞分泌的生长因子作用于邻近其他类型细胞对合成、分泌该生长因子的自身细胞不发生作用
自分泌
生长因子作用于分泌该生长因子的细胞本身
(5)生长因子的作用机制
受体
生长因子通过受体介导的细胞信号转导而发挥生理作用
有的定位于细胞膜上,有的定位于胞质
机制
①多数生长因子受体属于受体酪氨酸激酶,当生长因子与受体结合后,酪氨酸激酶被激活,使胞内相关蛋白质磷酸化(6、7、8)
②另一些膜上的受体可经胞内信号传递,产生相应第二信使,后者使蛋白酶活化,活化的蛋白酶使胞内相关蛋白质磷酸化后者再活化核内转录因子,引发基因转录,调节生长与分化(9)
(6)原癌基因(细胞癌基因)编码的蛋白质分类
细胞内信号转导分子指:7、8途径
(7)癌基因是肿瘤治疗的重要分子靶点
二、抑癌基因
1、概念
抑癌基因也称肿瘤抑制基因,是防止或阻止癌症发生的基因,与原癌基因活化诱发癌变的作用相反,抑癌基因的部分或全部失活可显著增加癌症发生风险
功能
抑癌基因对细胞增殖起负性调控作用
抑制细胞增殖;抑制细胞周期进程;调控细胞周期检查点;促进凋亡;参与DNA损伤修复
DNA损伤者将停留于G1期
2、抑癌基因的功能:对细胞增殖起负性调控作用
3、抑癌基因的失活机制
基因突变
抑癌基因发生突变后,会造成其编码的蛋白质功能、活性丧失或降低,进而导致癌变。如TP53的突变
杂合性丢失
杂合性是指同源染色体在一个或一个以上基因座存在不同的等位基因的状态。杂合性丢失是指一对杂合的等位基因变成纯合状态的现象
如RB的失活就属于杂合性丢失
启动子区甲基化
启动子区甲基化将导致抑癌基因表达
抑制真核基因启动子区域CpG岛的甲基化修饰对于调节基因转录活性至关重要,甲基化程度与基因表达呈负相关
70%散发肾癌存在IHL启动子区甲基化失活现象
4、抑癌基因的功能
(1)RB
肿瘤
视网膜母细胞瘤★、骨肉瘤、小细胞肺癌、乳腺癌、膀胱癌
定位
染色体13q14,有27个外显子,编码产物为105kD的转录因子
功能
RB蛋白的磷酸化状态与其功能密切相关
磷酸化失活,不能抑制细胞增殖
RB缺失可使细胞周期进程失控,细胞异常增殖
(2)TP53基因(P53基因)
三最
是目前研究最广泛、人类肿瘤中发生突变最广泛的抑癌基因(特异性低)
是迄今为止发现的与人类肿瘤相关性最高的基因,定位17p13
表达产物
p53蛋白是一种转录因子,控制细胞周期的启动
野生型p53蛋白:在维持细胞正常生长、抑制恶性增殖中起重要作用,称基因组卫士(为抑癌基因)
突变型p53蛋白:不能修复DNA损伤,导致肿瘤(为癌基因)
p53基因突变方式为:纯合缺失、点突变
(3)PTEN基因
名称
第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因
是迄今发现的第一个具有双特异磷酸酶活性的肿瘤抑制基因
作用机制
1、其编码产物PTEN具有PIP33-磷酸酶活性,催化水解PIP3成为PIP2,抑制PI-3K/AKT信号通路,起到负性调节细胞生长增殖的作用;
2、PTEN的失活也与肿瘤的转移密切相关
三、基因重组与重组DNA技术
1、基本概念
DNA重组
指DNA分子内或分子间发生的遗传信息的重新共价组合的过程,包括同源重组、位点特异性重组、转座重组等类型
重组DNA技术
是指通过体外操作,将不同来源的两个或两个以上的DNA分子重新组合,并在适当细胞中扩增,形成新功能DNA分子的技术
2、自然界的DNA重组和基因转移
前三者原核真核均可进行,后三者只有原核进行
位点特异性重组
指发生在至少拥有一定程度序列同源性片段间DNA链的互换过程。重组酶通过识别和结合DNA短序列(位点)使DNA片段发生重排
同源重组
也称基本重组,是指发生在两个相似或相同DNA分子间核苷酸序列互换的过程。同源重组是自然界最基本的DNA重组方式
转座重组
是指由插入序列、转座子介导的基因转移或重排
接合作用
是指细菌的遗传物质在细菌细胞间通过细胞-细胞直接接触或细胞间桥样连接的转移过程。
当细菌通过鞭毛相互接触时,质粒DNA就可以从一个细菌转移至另一细菌
转化作用
是指受体菌通过细胞膜直接从周围环境中摄取并掺入外源遗传物质引起自身遗传改变的过程,受体菌必须处于敏化状态
转导作用
是指由病毒或病毒载体介导外源DNA进入靶细胞的过程
3、重组DNA技术
定义
重组DNA技术又称分子克隆、DNA克隆、基因工程,是指通过体外操作,将不同来源的两个或两个以上的DNA分子重新组合,并在适当细胞中扩增,形成新功能DNA分子的方法
功能
人们可随心所欲地对基因进行分离、分析、切割、连接等操作
该技术在生物制药、基因诊断、基因治疗等方面得到广泛应用
(1)重组DNA技术中常用的工具酶
①限制性核酸内切酶—限制性内切酶(RE)
定义
最重要的工具酶,是一类核酸内切酶,能识别双链DNA分子内部的特异序列(位点),并裂解磷酸二酯键
Ⅰ型、Ⅲ型
均为复合功能酶,这两型酶特异性,在重组DNA技术中应用价值不大
Ⅱ型
能在DNA双链内部的特异位点识别、并切割双链DNA
被广泛用作“分子剪刀”,对DNA进行精确切割
回文结构
大多数RE(Ⅱ型)的识别序列为回文结构(反向重复序列),是指在两条核苷酸链的特定部位,从5'→3’的核苷酸序列完全一致
如EcoRI的识别序列,在两条链上的5'→3'序列均为GAATTC
②DNA连接酶
过程
DNA连接酶可连接DNA链3'-OH末端和另一DNA链的5'-P末端在两者之间生成3',5'-磷酸二酯键,连接两段相邻的DNA链
特点
A、催化作用需ATP供能;
B、只能连接DNA双链中的单链缺口,不能连接单独存在的DNA单链或RNA单链
功能
A、在DNA复制的后随链中连接缺口
B、在DNA重组、修复、剪接中缝合缺口
C、如果DNA两股都有单链缺口,只要缺口前后的碱基互补,连接酶也可连接,因此它是基因工程中重要的工具酶
③DNA聚合酶I
结构
由polA编码,其二级结构以α-螺旋为主,只能催化延长约20个核苷酸,说明它不是复制延长中起主要作用的酶
水解
用特异的木瓜蛋白酶,可将DNA polI水解为2个片段
功能
对复制中的错误进行校对,填补复制、修复中出现的空隙Klenow片段是实验室合成DNA、进行分子生物学研究的工具酶
特点
具有5'→3'聚合活性、3'→5’外切酶活性、5'→3'外切酶活性
用于
A、合成双链cDNA分子(第二条链),或片段连接 B、缺口平移法制作高比活性探针 C、DNA序列分析(酶一和片段都能探针标记3'端???) D、填补双链DNA的3'-末端
④Kclow片段
具有5′→3′聚合活性、3′→5′外切活性
常用于cDNA第二链合成、双链DNA3′-未端标记
⑤逆转录酶
定义
是指能催化以RNA为模板,合成双链DNA的酶
用于
合成cDNA(第一条链);替代DNApolI进行填补(冈崎片段)、标记或DNA序列分析(?)
cDNA
以RNA为模板,经逆转录酶催化,合成的单链互补DNA
⑥重组DNA技术中常用的其他酶类
多聚核苷酸激酶
催化多聚核苷酸5'-羟基末端磷酸化,或标记探针
末端转移酶
在3'-羟基末端进行同质多聚物加尾
碱性磷酸酶
切除末端磷酸基团
(2)重组DNA技术中常用的载体
目的DNA
意图分离获取的目标基因(目的DNA、外源性DNA)
载体
载体是指为携带目的基因、实现外源DNA在受体细胞中无性繁殖、表达有意义蛋白质,所采用的一些DNA分子
载体分类
克隆载体:是指用于外源DNA片段的克隆、在受体细胞中扩增的DNA分子
表达载体:是指用于在宿主细胞中表达外源基因的载体
①克隆载体
A、基本特点★
克隆载体指能携带外源DNA,在宿主细胞中自主复制扩增★的DNA分子
1、有复制起点
克隆载体至少有一个复制起点,使载体能在宿主细胞中自主复制,并能使克隆的外源DNA片段得到同步扩增
2、有选择标志
克隆载体至少有一个选择标志,用于区分含有载体和不含载体的细胞,如抗生素抗性基因、营养缺陷耐受基因
3、有(至少一个)单一切点
克隆载体上有适宜的限制性核酸内切酶(RE)的单一切点(酶切位点),可供外源基因插入载体
B、常用克隆载体的类型
a、质粒克隆载体
定义
质粒是细菌染色体外、小型双链环状DNA分子
质粒是重组DNA技术中最常用的载体
有一个复制起点
本身含有复制功能,能在宿主细胞内进行自主复制
有一个选择标志
氨苄青霉素抗性基因ampR
有多个单一切点
也称多克隆酶切位点(MCS)
b、噬菌体DNA载体
λ噬菌体
λgt系列:为插入型载体,适用于cDNA克隆
EMBL系列:为置换型载体,适于基因组DNA克隆
M13噬菌体
包括M13mp系列、pUC系列
c、其他克隆载体
病毒DNA载体
可利用的病毒包括逆转录病毒、慢病毒、腺病毒等
9版《生物化学》已删除该知识点
其他载体
为增加克隆载体插入外源基因的容量,还设计有柯斯质粒载体、细菌人工染色体载体、酵母人工染色体载体
大肠杆菌DNA不能作为克隆载体
②表达载体
原核表达载体
目前应用最广泛的是大肠杆菌E.coli表达载体
真核表达载体
酵母表达载体、昆虫表达载体、哺乳类细胞表达载体
(3)重组DNA技术的基本原理及操作步骤
①分——目的DNA的分离获取
化学合成法
根据某基因的核苷酸序列,通过DNA合成仪合成
DNA文库筛选
从基因组DNA文库中,利用限制性内切核酸酶(RE),切割染色体,获取目的基因
cDNA文库法
以mRNA为模板,经逆转录酶催化,合成互补的DNA
PCR法★(常用)
通过聚合酶链反应仪,设计引物,扩增获取目的DNA
其他方法
利用酵母单杂交系统,可克隆DNA结合蛋白的编码基因
利用酵母双杂交系统,可克隆特异性相互作用蛋白质的编码基因
Western blotting为蛋白质印迹技术,主要用于检测样品中特异性蛋白质的存在
②选——载体的选择与构建
载体的选择,应根据DNA克隆的目的而定,进行DNA克隆的目的有二
A、获得目的DNA片段:需选用克隆载体
B、获得目的DNA片段所编码的蛋白质:需选用表达载体
③连——目的DNA与载体的连接
A、黏端与平端的概念
黏端
限制性核酸内切酶(RE)交错切割双链DNA的不同部位
产生的DNA片段末端是不平齐的:一长一短
平端
限制性核酸内切酶(RE)在双链DNA相同位置,平切
产生的DNA片段末端是平齐的:两条一样长
包括:黏端连接、平端连接、黏-平端连接
B、目的DNA与载体连接方式
黏端连接
单一相同黏端连接:同一RE切割目的DNA和载体两端
不同黏端连接:不同RE切割目的DNA和载体两端
平端连接
目的DNA、载体的两端均为平端,经DNA连接酶连接
黏-平末端连接
目的DNA、载体之间一端为黏端、一端为平端的连接方式
④转——重组DNA转入受体细胞
转化
指将外源DNA直接导入细菌、真菌(包括酵母细胞)的过程
将重组质粒转化,进入大肠杆菌进行扩增,是最常用的策略
转染
是指将外源DNA直接导入真核细胞(酵母除外)的过程
将噬菌体DNA直接导入受体细胞的过程也称为转染
感染
是指以病毒颗粒作为外源DNA运载体,导入宿主细胞的过程
如以逆转录病毒、腺病毒等DNA作为载体构建的重组DNA分子,经包装形成病毒颗粒后进入宿主细胞
⑤筛——重组体的筛选与鉴定
定义
重组DNA分子导入宿主细胞后,可通过载体携带的选择标记或目的DNA片段的序列特征,进行筛选和鉴定,从而获得含重组DNA分子的宿主细胞
种类
A、借助载体的遗传标志进行筛选法
B、序列特异性筛选法
C、亲和筛选法(产物)
A、借助载体上的遗传标志进行筛选
B、序列特异性筛选—测定重组DNA的核酸序列
C、亲和筛选法
条件
该法的前提是重组DNA进入宿主细胞后能够表达出其编码产物
原理
利用抗原-抗体反应、配体-受体反应,进行筛选
⑥表——克隆载体的表达
目标
重组DNA技术还可以进行目的基因的表达,实现生命科学研究、医药或商业目的,这是基因工程的最终目标
包括
原核表达体系、真核表达体系
4、重组DNA技术在医学中的应用
生物制药、医学研究、技术基础
四、常用分子生物学技术的原理及其应用
1、分子杂交与印迹技术
blotting:傻呆呆的女人王平(SD、NR、WP)
RT-PCR(逆转录PCR)检测mRNA
2、PCR技术的原理与应用
(1)原理与步骤——体外模拟DNA合成
定义
聚合酶链反应(PCR)是在体外对目的DNA进行扩增的技术
原理
以待扩增DNA为模板,用两条寡核苷酸片段作为引物,分别在拟扩增片段的DNA两侧与模板DNA链互补结合,提供3′-OH末端
在DNA pol作用下,按照半保留复制机制沿着模板链延伸直至完成两条新链的合成。不断重复,即可使目的DNA得到扩增
步骤
变性:反应体系加热至95℃,使模板DNA变性为单链
退火:降至适宜温度(较Tm低5℃),使引物与模板DNA结合
引物为DNA
延伸:升温至72℃,DNA poll以dNTP为底物催化DNA合成反应
(2)反应体系与循环
反应体系
模板DNA、DNA引物、DNA pol(Taq DNA pol)、dNTP
PCR的特异性依赖于与模板DNA两端互补的寡核苷酸引物
反应步骤
每次循环包括变性、退火、延伸三步反应
进行25~30次循环即可达到扩增DNA的目的
(3)PCR技术的主要用途
3、DNA测序技术
测序目的
确定一段DNA分子中4种碱基(A、G、C、T)的排列顺序
常用方法
双脱氧法、化学降解法,现已采用DNA测序仪自动完成
4、生物芯片技术
基因芯片
将特定DNA片段有规律地固定于单位面积的支持物上,然后与待测的荧光标记样品进行杂交,杂交后用荧光检测系统对芯片进行扫描,迅速得出定性、定量的结果
大量分析基因
蛋白质芯片
将蛋白质分子作为探针点阵,固定在固相支持物上,当与待测蛋白样品反应时,可捕获样品中的蛋白,再经检测系统对靶蛋白进行定性定量分析
大量蛋白质同时分析
5、蛋白质的分离、纯化与结构分析
(1)沉淀:蛋白质溶液经沉淀浓缩而分离纯化
有机溶剂沉淀蛋白质
加入丙酮、乙醇使蛋白质沆淀,获得浓缩蛋白质
盐析分离蛋白质
将硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等中性盐加入蛋白质溶液,使蛋白质表面电荷被中和、水化膜被破坏,导致蛋白质在水溶液中的不稳定而沉淀
免疫沉淀分离蛋白质
蛋白质具有抗原性,将某纯化蛋白质免疫动物,可获得抗该蛋白质的特异抗体。利用特异抗体识别相应抗原并形成抗原抗体复合物的性质,可以从蛋白质混合溶液中分离获得抗原蛋白
(2)透析——去除蛋白质溶液中的小分子化合物
定义
是指利用透析袋将大分子蛋白质与小分子化合物分开的方法
透析袋
是具有超小微孔的膜,由硝酸纤维膜制成允许MW<10kD的化合物通过,蛋白质分子不能通过
方法
将蛋白质溶液装入透析袋中,硫酸铵、氯化钠等小分子可通过薄膜进入水溶液,故可对盐析浓缩后的蛋白质溶液除盐
(3)超滤——浓缩蛋白质
定义
利用正压或离心力,使蛋白质溶液透过有一定截留分子量的超滤膜,从而达到浓缩蛋白质溶液的目的,称为超滤法
特点
方法简单,回收率较高,是常用的浓缩蛋白质溶液的方法
(4)电泳
利用电荷不同来分离蛋白质
定义
蛋白质在pH>pl或<pI的溶液中成为带电颗粒(血浆蛋白PH多>pI,带负电),在电场中能向正极或负极方向移动。通过蛋白质在电场泳动,而分离蛋白质
种类
纤维薄膜电泳:带电多、分子量小的蛋白质泳动快
凝胶电泳:支撑物为琼脂糖、淀粉、聚丙烯酰胺凝胶
(5)层析:利用分子大小不同来分离蛋白质
定义
待分离蛋白质溶液(流动相)经过一个固态物质(固定相)时,根据溶液中待分离的蛋白质颗粒大小、电荷多少、亲和力等,使待分离的蛋白质组分在两相中反复分配,并以不同速度流经固定相,而达到分离蛋白质的目的
种类
离子交换层析、凝胶过滤(分子筛层析)、亲和层析
①阴离子交换层析
先带点小,洗脱大的
②凝胶过滤(分子筛层析)
先分子量大后小
(6)蛋白质颗粒沉降行为与超速离心
(7)蛋白质的一级结构分析
(8)蛋白质的空间结构分析
6、生物大分子相互作用的研究技术
蛋白质-蛋白质相互作用研究技术
DNA-蛋白质相互作用分析技术
(1)蛋白质相互作用研究技术
(2)DNA-蛋白质相互作用分析技术
五、基因诊断和基因治疗
2.基因诊断技术
3、基因诊断的医学应用
4、基因治疗
概述
基因治疗是以改变人遗传物质为基础的生物医学治疗
定义
是指通过一定方式将人正常基因或有治疗作用的DNA片段导入人体靶细胞,以矫正或置换致病基因的治疗方法
(1)基因治疗的基本策略
原位修复
基因增补
基因失活
自杀基因
(2)基因治疗的基本程序
六、基因组学
1、基因组学的概念
(1)基因组
基因组
是指一个生命单元所拥有的全部遗传物质(包括核内、核外遗传信息),其本质就是DNA/RNA
真核基因组
一套完整单倍体DNA(染色体DNA)及线粒体或叶绿素DNA的全部序列(编码序列+非编码序列)
细菌基因组
拟核和质粒中的DNA序列
病毒基因组:
DNA或RNA,细菌和病毒基因组中非编码序列较少
(2)基因组学
2、基因组学与医学的关系
“基因病”概念的提出、基因诊断、促进多学科发展