分子诊断第一章至第13章材料.doc

第 一 章 绪 论 分子生物学的定义：分子生物学（molecular biology）是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能，并从分子水平上阐述核酸与蛋白质、蛋白质与蛋白质之间相互作用的关系及其基因表达调控机制的一门学科。广义分子生物学：包括对核酸、蛋白质等生物大分子结构与功能的研究，以及从分子水平上阐明生命的现象和生物学规律。狭义分子生物学：偏重于核酸的分子生物学。主要研究基因或DNA结构与功能、遗传信息的表达及其调控机制等，也涉及到这些过程中相关蛋白质和酶的结构与功能的研究。 分子生物学研究的内容：按照狭义分子生物学的定义，可将现代分子生物学的研究内容概括为：1.基因与基因组的结构与功能。2.遗传信息的传递。3.基因表达调控机制。4.基因工程。5.结构分子生物。 现代分子生物学的发展：DNA重组技术：工具酶的发现、DNA的体外连接、载体的构建。核酸分析技术：核酸杂交技术、DNA序列分析技术、PCR技术。基因组研究：人类基因组计划、模式生物基因组。基因表达调控：操纵子调控机制、真核基因调控方式、小分子RNA的研究。细胞信号转导研究：G蛋白偶联信号转导、各种受体分子的研究。技术应用成果：癌基因的发现、转基因技术、基因诊断和治疗、生物药物生产。 分子生物学发展趋势：功能基因组学←蛋白质组学→生物信息学。 医学分子生物学定义：定义：主要研究人体生物大分子的结构、功能、相互作用及其同疾病发生、发展的关系。研究内容：主要研究人体发育、分化和衰老、细胞增殖调控、三大功能调控系统（神经、内分泌和免疫）的分子生物学基础；基因结构异常或调控异常与疾病发生、发展的关系；基因诊断、治疗和预防；生物制药。在基础医学中的应用：在分子水平上对人的生理功能和病理机制进行研究；出现新的边缘学科——分子生理学、分子药理学、分子病理学、分子遗传学、分子免疫学、分子病原学、分子肿瘤学、分子遗传学、分子神经科学等；各学科在分子水平上进行整合的趋势；形成“反向遗传学”研究途径。在疾病诊断中的应用：以核酸、蛋白质为分析材料；应用分子生物学技术分析基因结构、表达变化及功能改变；检测疾病基因的存在及状态；对遗传性疾病、传染性疾病、肿瘤及其他分子疾病进行诊断。在临床治疗中的应用：正常基因导入细胞替代或补充缺陷基因；疾病基因的封闭、敲除；非目标基因产物的协同作用。 分子诊断的理论基础：病原生物与感染性疾病：①病原生物基因在人体内的复制②病原生物基因与人体染色体整合，致宿主基因结构异常。基因变异与分子疾病：基因变异：单基因疾病、多基因疾病、线粒体遗传病、恶性肿瘤。基因多态性分析：疾病诊断和遗传咨询、器官移植配型和个体识别、多基因病的诊断、基因定位和疾病相关性分析。基因表达异常：mRNA表达量异常、mRNA转录及加工缺陷。 第 二 章 核酸的结构和功能 核酸：是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息。 核酸的分类及分布：脱氧核糖核酸 ：90%以上分布于细胞核，其余分布于线粒体、叶绿体、质粒等。携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型(genotype)。核糖核酸：分布于胞核、胞液。参与细胞内DNA遗传信息的表达。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。 第一节核苷酸的组成及结构 一、核酸的化学组成 元素组成：C、H、O、N、P（9－10%）分子组成：碱基(base)：嘌呤碱、嘧啶碱；戊糖(ribose)：核糖、脱氧核糖；磷酸(phosphate)。 核苷酸水解产物：核苷酸包括磷酸和核苷，核苷包括碱基和戊糖。 二、核苷酸的结构 1. 核苷的形成：碱基和核糖（脱氧核糖）通过糖苷键连接形成核苷（脱氧核苷）。 核苷：AR, GR, UR, CR 脱氧核苷：dAR, dGR, dTR, dCR 核苷：戊糖与含氮碱基脱水缩合而生成。假尿嘧啶（Ψ）核苷的糖苷键不是C-N键，而是C-C键。 2. 核苷酸的结构与命名：核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。 核苷酸：AMP, GMP, UMP, CMP 脱氧核苷酸：dAMP, dGMP, dTMP, dCMP。体内重要的游离核苷酸及其衍生物：多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP；环化核苷酸：cAMP，cGMP；含核苷酸的生物活性物质：NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有 AMP。 3. 核苷酸的连接：核苷酸之间以3’,5’-磷酸二酯键连接形成多核苷酸链，即核酸。 三、核酸的一级结构 定义：核酸中核苷酸的排列顺序。由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。核酸具有方向性，一端称为5’-端，另一端称为3’-端。 第二节DNA的空间结构与功能 一、DNA的二级结构——双螺旋结构 ㈠DNA双螺旋结构的研究背景：碱基组成分析 Chargaff 规则：[A] = [T]