医用分子遗传学.pdf

1.探针：是分子杂交的必需工具，它是带有某种标记的一段碱基序列互补于待测基因序列的 DNA 或 RNA 或寡聚核苷酸 2.克隆的无性繁殖：（DNA Cloning）基因的无性繁殖，克隆是从一群细胞中分离单一细胞，然后让其复制自己，产生许多完全相同的细胞。DNA 克隆过程就是基因无性繁殖的过程，是黑牛技术。包括：制备基因 选择载体 基因及克隆载体重组 重组 DNA 转化宿主细胞 培养含有重组 DNA 的宿主细胞。3.PCR 的概念及基本原理：聚合酶链反应，是一种体外扩增技术。以拟扩增的DNA 分子为模板，以一对分别及模板 5端和 3端相互补的寡核苷酸分子为引物，在 DNA-pol 的作用下，按照半保留复制的机制沿着模板链延伸至完成新的 DNA 合成，重复这一过程，即可使目的 DNA 得以扩增。4.PCR 是一种体外特异性快速扩增 DNA 的技术。PCR 的特异性取决于一对人工合成的寡核苷酸，称引物。这一对寡核苷酸分别互补于待扩增 DNA 模版 3端序列。待扩增 DNA 模版加热（94）变性和退火后，一对引物分别及两条单链模版的 3端序列特异性复性（60），在 Taq DNA 聚合酶催化下（72），从引物的 5端向 3端延伸合成新的 DNA 链。从 1 个 DNA 分子产生 2 个 DNA 分子。这种变性-复性-延伸的过程称一个 PCR 循环。30-40 次循环，DNA 模版扩增数百万倍。5.基因工程：基因工程是指某种生物细胞的基因或人工合成的基因经重组后，引入另一种生物细胞，在此种细胞内大量合成该基因编码的蛋白质（或多肽），改变此种细胞的基因表型。基因工程是将目的基因及载体重组，通过转化宿主细胞，重组 DNA 在宿主细胞内自主复制和表达目的基因，表达产物分离纯化后形成基因工程产品。6.基因工程的基本过程：一、目的基因的制备 二、载体 DNA 的选择 三、目的基因和载体连接 四、重组DNA 分子转化宿主细胞 五、克隆的分离和鉴定 六、基因表达 7.基因组基因库（染色体基因库）：首先制备核内大分子 DNA，然后用限制性内切酶水解 DNA，经选择后将需要的 DNA 片段及载体 DNA 重组，转化宿主细胞，制成基因库，称为基因组基因库。是代表一个物种全部基因组的重组 DNA 片段的集合。8.载体（vector）：是将外源目的基因导入宿主细胞，使外源基因在宿主细胞内复制和表达的一类 DNA 分子。载体可分为基因克隆和基因表达两类。9.载体的特点：（1）具有自主复制能力（2）有多个单切口核酸内切酶位点（3）有药物选择性遗传标志（4）在细菌内有较多的复制拷贝数（1.Origin of replication 2.Selectable marker 3.Multiple cloning site(MCS)）。10.限制性内切酶（Restriction endonuclease）：能识别 DNA 分子内部特异性对称序列（通常为 4-8 个碱基对）并能在特定部位将其切开的一类酶。11.回文序列（Palindrome）：又称 inverted repeat sequence。是指核苷酸序列从 5到 3在两条链上相同，又称倒置重复序列。12.基因工程中用到的酶：（1）限制性内切酶（2）DNA 聚合酶（3）反转录酶（4）DNA 连接酶（5）碱性磷酸酶（6）末端转移酶（7）Taq DNA 聚合酶 13.Charon 噬菌体：噬菌体在其 DNA 的“非生活区”存在一些 EcoR 切口，用人工方法去除多数 EcoR 切口，留下单一 EcoR 切口，由此形成人工载体，称为 Charon 噬菌体。14.考斯质粒（cosmid）：是噬菌体 cos 部位的序列和质粒的重组体。15.基因克隆载体：主要用于扩增目的基因，即进行基因的无性繁殖，并不需要目的基因的表达。16.基因表达载体（expression vector）：能表达外源目的基因并合成蛋白质的载体称表达载体。17.穿梭质粒载体：外源性基因插入混合型载体后既可在原核宿主细胞复制，也可在真核宿主细胞中表达。18.单核苷酸多态性（SNP）：所谓 SNP 就是在某一人群中的正常个体间的基因组 DNA 的某些位点的单个碱基对存在差别。有两种或两种以上的差别，我们可以把该位点用等位基因表示，即存在两种或两种以上的等位基因，最少的一种等位基因的出现频率不少于 1%，这就称 SNP。19.基因：是生物体遗传信息的基本单位，其本质是 DNA，但有的生物基因组是 RNA。编码一种有生物学功能的产物-蛋白质（多肽）或 RNA 所需信息的一段 DNA 称为基因。按照这一概念，一个基因包括不仅是编码蛋白质肽链或 RNA 所必需的核苷酸序列，也包括为保证转录所必需的调控序列、5和 3非翻译序列、内含子等所有的核苷酸序列。20.开放阅读框架（ORF）：在 DNA 链上，由蛋白质合成的起始密码子（ATG）开始到终止密码子为止的一个连续编码序列称为一个开放阅读框。21.细胞基因组：一个细胞所有染色体中包含的全部 DNA 称为细胞基因组 22.基因的功能：储存遗传信息；能忠实地复制自己；指导 RNA 和蛋白质合成；突变，使物种进化 23.操纵子（operon）：功能上相关的基因串联在一起组成操纵子结构，受同一个启动子调控，几个基因一起转录成一条 mRNA。24.原核生物中基因组合的特点：存在基因重叠现象；基因中无内含子；具有操纵子结构；噬菌体基因组中有一些是单链环形 DNA；基因按照功能分类和表达先后顺序性排列。真核生物：（1）真核生物基因组很大，包括细胞核中的全部 DNA 和线粒体 DNA；大部分为非编码序列（2）真核生物的主要遗传物质及组蛋白构成染色质，被包裹在细胞核内（3）真核生物为蛋白质编码的 mRNA 是单顺反子，一条 mRNA 一般只翻译出一条多肽链。（4）真核生物的基因组中有大量的重复序列（5）真核生物的基因是不连续排列的（6）存在端粒结构（7）先转录后翻译 25.DNA 多态性：在人群中同时和经常存在两种或两种以上不连续的基因型，较少一种基因型出现的频率不低于 1%，即 DNA 多态性。26.限制性片段长度多态性（RFLP）：由于个体 DNA 上的一个点上（碱基）的变异造成限制性核酸内切酶位点的产生或消失，用限制性核酸内切酶切割 DNA 时就会出现能切和不能切的两种状况，从而可以产生不同的 DNA 水解片段或在两个酶位点之间有片段的插入或缺失，也能造成 RFLP。27.割裂基因：人基因组中有约 1/3 为多拷贝，这类基因大多数是不连续的基因，即基因内部含有非编码序列，把编码序列隔离开来，称为基因割裂现象，此类基因又称为割裂基因。28.简单真核转录单位：大多数真核生物不存在操纵子结构，每个基因都单独构成一个转录单位，转录产生单顺反子 mRNA，仅编码一种蛋白质。这种仅转录一种单顺反子 mRNA，翻译出单个蛋白质的转录单位，称为简单真核转录单位 29.复杂转录单位：虽然真核生物不存在操纵子样结构，但也存在另一种转录单位，转录出的初级转录产物可以通过不同的拼接方式产生一种以上的蛋白质，即一段 DNA 序列可编码多种 mRNA 或蛋白质。这种转录单位称复杂转录单位。30.基因家族：从一个祖先基因，在进化过程中通过“加倍”产生多个基因，这些基因构成的一簇结构和功能相关的基因群常聚集在一起，或分散在基因组中，这样的一簇基因称为加倍基因。把这种来自一个祖先基因，通过加倍方式形成的编码具有相似而不完全相同氨基酸序列的一组基因归属于基因家族，被其编码的同源蛋白质称蛋白质家族。31.假基因（pseudogene）：在基因加倍过程中，可能发生片段的丢失或去除了某些调控信号，不再具有转录功能，或去除了拼接加工信号。转录产物不能正确拼接，或在编码区产生终止信号，产生不完整的肽链，因此都不能产生有功能的 mRNA。但这种丧失功能的加倍基因仍留在基因组中，这种基因称为假基因 32.DNA 半保留复制：即亲代 DNA 双螺旋解开，每一条链均作为模版，按碱基互补配对原则合成一条新的互补链，从而产生两个及原来DNA 结构相同的子代 DNA 分子。每一条 DNA 分子含有亲代 DNA 的一条旧链和一条新生链。33.DNA 复制的半不连续性：前导链连续复制，随后链不连续复制的方式称为DNA 复制的半不连续性。34.DNA 复制的一般特征：半保留复制；半不连续性复制；双向性 35.复制子（Replicon）：基因组中能独立进行复制的结构单位称复制子,或者说单个复制起始点控制的 DNA,包含从起始位点到终止位点的全部 DNA。36.TALEN 技术：转录激活因子样效应物核酸酶（Transcription Activator-Like effector Nucleases)利用 TAL 序列模块，构建针对任意核酸靶序列的重组核酸酶，可以实现在特异的位点打断目标基因，从而敲除该基因。TALEN 蛋白分子包含 DNA 结合域和 Fok核酸酶，33-35 个氨基酸重复序列构成了 TALE 的核心区域，第 12-13 位点氨基酸不同，可以特异性地识别 DNA 序列，两个 TALEN 分子结合到靶点两侧，Fok形成二聚体并发挥切割作用，生成双链断端，细胞内的非同源末端接合修复机制启动，断口被修复同时随机的删除或插入一定数量的碱基，造成移码导致基因失活。原理：33-35 个氨基酸重复序列构成了 TALE 的核心区域，可以特异性地识别 DNA 序列。未识别某一特定 DNA序列，只需设计相应 TALE 单元串联克隆即可。然后识别特异靶 DNA 序列的 TALE 及核酸内切酶 Fok偶联，构成 TALEN 质粒。TALEN 质粒对共转入细胞后，表达的融合蛋白特异地及及靶 DNA 结合。而两个 TALEN 融合蛋白中的 Fok核酸内切酶形成二聚体，发挥剪切活性，在两个靶位点之间打断目标基因，形成 DSB，诱发 DNA 损伤修复机制。细胞可通过非同源重组 NHEJ 方式修复 DNA，由于缺乏修复模板，在此过程中或多或少会删除或插入一定数目的碱基，造成移码，使得目的基因失活或敲除。37.CRISP:规律成簇的间隔短回文重复序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats)是一类独特的 DNA 直接重复序列家族，它的结构非常稳定，长度约25-35bp 的重复序列被单一序列约 26-72 个碱基间隔。CRISPR 就是通过这些间隔序列及靶基因进行识别。CAS9 内切酶是一种 DNA 内切酶，crRNA 通过碱基配对及 tracrRNA 结合形成双链 RNA，此 tracrRNA crRNA 二元复合体指导 Cas9 蛋白在 crRNA引导序列靶定位点剪切双链 DNA。38.信号肽：某些蛋白质的氨基端有 15-30bp 的氨基酸序列，直到蛋白质传送到特定的位置。随后被水解。信号肽是决定蛋白质靶向输送特性的最重要元件，提示指导蛋白质靶向输送的信息存在于蛋白质自身的一级结构中。39.包装细胞：通过基因工程技术对细胞进行修饰，是指含有编码结构蛋白的结构基因，所编码的结构蛋白可以在逆转录病毒载体所携带的包装信号指导下将该逆转录病毒载体包装成具有一次感染性的复制缺陷型颗粒，该包装细胞不含编码完整病毒的基因组，本身不会合成病毒颗粒。40.Kozak 序列：真核细胞 5端可能有多个 AUG 密码子，但起始密码子位于 kozak（ACCAUGG），该序列突变可降低核糖体的翻译活性，在真核细胞表达目的蛋白时需考虑此问题。41.原核和真核转录起始调控的区别 原核生物聚合酶只有一种，有多个亚基。真核生物有三种 DNA 依赖性 RNA 聚合酶，有两个不同的大亚基和十几个不同的小亚基 原核生物RNA聚合酶可以直接结合DNA模板，而真核生物RNA聚合酶需及辅助因子结合后才结合模板。转录起始需注意的问题 原核生物 真核生物 RNA 聚合酶要结合到 DNA 模板上 转录起始前的上游区段具有启动子核心序列 DNA双链局部打开，使其中一条链作为模板 RNA-pol 不能直接结合模板 RNA 聚合酶启动转录时需要转录因子才能形成转录复合体 原核基因转录调节特点：因子决定 RNA 聚合酶识别特异性 操纵调控模式在原核基因转录起始的调节中具有普遍性 原核操纵子受到阻遏蛋白的负性调节 真核基因调控的特点：真核基因内含有多种 RNA 聚合酶 处于转录激活状态的染色质结构发生明显变化 在真核基因表达调控中以正性调节占主导 在真核细胞中转录和翻译分隔进行 转录后修饰、加工更为复杂 RNA 编辑：在 mRNA 水平上改变遗传信息的过程。具体是指基因转录后产生的 mRNA 分子中，由于核苷酸的缺失插入或置换，基因转录物的序列不及基因编码序列互补，使翻译产生的蛋白质和氨基酸组成不同于基因序列中的编码信息现象 miRNA：真核生物中发现的一类内源性的具有调控功能的非编码 RNA，其大小长约 20-25 个核苷酸。成熟的miRNAs 是由较长的初级转录物经过一系列核酸酶的剪切加工而产生的，随后组装进 RNA 诱导的沉默复合体，通过碱基互补配对的方式识别靶 mRNA，并根据互补程度不同指导沉默复合体降解靶 mRNA 或者阻遏靶 mRNA的翻译。siRNA：是指在进化过程中高度保守的由双链 RNA 诱发的同源 mRNA 高效特异性的降解的现象。外源 dsRNA进入细胞后产生的小分子干扰 RNA（siRNA）的反义链和多种核酸酶形成了 RNA 诱导的沉默复合物（RISC），RISC 具有结合和切割 mRNA 的作用而介导 RNA 干扰的过程，具有特异性和高效性。