生物大分子相互作用分析技术(基础医学与医学实验技术)
生物信息-名词解释
逐个克隆法：对连续克隆系中排定的BAC克隆逐个进行亚克隆测序并进行组装（公共领域测序计划）。
全基因组鸟枪法：在一定作图信息基础上，绕过大片段连续克隆系的构建而直接将基因组分解成小片段随机测序，利用超级计算机进行组装。
单核苷酸多态性(SNP),主要是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性。
遗传图谱又称连锁图谱，它是以具有遗传多态性（在一个遗传位点上具有一个以上的等位基因，在群体中的出现频率皆高于1%）的遗传标记为“路标”，以遗传学距离（在减数分裂事件中两个位点之间进行交换、重组的百分率，1%的重组率称为1cM）为图距的基因组图。
遗传图谱的建立为基因识别和完成基因定位创造了条件。
物理图谱是指有关构成基因组的全部基因的排列和间距的信息，它是通过对构成基因组的DNA分子进行测定而绘制的。
绘制物理图谱的目的是把有关基因的遗传信息及其在每条染色体上的相对位置线性而系统地排列出来。
转录图谱是在识别基因组所包含的蛋白质编码序列的基础上绘制的结合有关基因序列、位置及表达模式等信息的图谱。
比较基因组学：全基因组核苷酸序列的整体比较的研究。
特点是在整个基因组的层次上比较基因组的大小及基因数目、位置、顺序、特定基因的缺失等。
环境基因组学：研究基因多态性与环境之间的关系，建立环境反应基因多态性的目录，确定引起人类疾病的环境因素的科学。
宏基因组是特定环境全部生物遗传物质总和，决定生物群体生命现象。
转录组即一个活细胞所能转录出来的所有mRNA。
研究转录组的一个重要方法就是利用DNA芯片技术检测有机体基因组中基因的表达。
而研究生物细胞中转录组的发生和变化规律的科学就称为转录组学。
蛋白质组学：研究不同时相细胞内蛋白质的变化，揭示正常和疾病状态下，蛋白质表达的规律，从而研究疾病发生机理并发现新药。
蛋白组：基因组表达的全部蛋白质，是一个动态的概念，指的是某种细胞或组织中，基因组表达的所有蛋白质。
代谢组是指是指某个时间点上一个细胞所有代谢物的集合，尤其指在不同代谢过程中充当底物和产物的小分子物质，如脂质，糖，氨基酸等，可以揭示取样时该细胞的生理状态。
大生化的课件PPt
交叉融合将促进多学科协同创新 ，推动大生化领域的发展，为人 类社会的可持续发展提供有力支 持。
大生化技术的创新与突破
随着基因组学、蛋白质组学、代谢组 学等技术的不断发展，大生化领域将 迎来更多的技术创新和突破。
这些技术将为大生化的研究提供更深 入、更全面的视角，有助于揭示生命 现象的本质和规律，推动大生化领域 的进步。
药物研发与治疗
药物筛选与评价
大生化可以帮助我们筛选和评价药物的疗效，通过检测药物对生物体代谢的影响，评估 药物的疗效和安全性。
个体化用药指导
通过大生化检测，可以了解个体对药物的代谢差异，为个体化用药提供科学依据，提高 治疗效果并降低副作用。
个体化医疗与精准医学
个体化诊断与治疗
大生化检测可以为个体化医疗提供精准 的数据支持，根据个体的代谢特征制定 个性化的诊断和治疗方案。
基因克隆与表达技术
基因克隆与表达技术是生物化学实验中的重要技术之一，其目的是将外 源基因克隆到表达载体中，并在宿主细胞中进行表达，以便进一步的分 析和研究。
基因克隆与表达技术包括基因克隆和基因表达两个步骤。基因克隆的方 法包括限制性核酸内切酶、聚合酶链式反应等；基因表达的方法包括转
录和翻译的过程，需要选择合适的表达载体和宿主细胞。
总结词
大生化在医学、生物技术、药物研发等领域有广泛应用，为解决人类健康问题提供理论基础和技术支 持。
详细描述
大生化在医学领域的应用包括疾病诊断、治疗和预防，如基于蛋白质组学和代谢组学的精准医疗；在 生物技术领域，大生化为生物制品的研发和生产提供理论基础和技术支持；在药物研发领域，大生化 帮助科学家深入了解药物与生物大分子的相互作用，提高药物的疗效和安全性。
VS
精准医学研究
电泳技术(基础医学与医学实验技术)
电泳技术的应用领域
总结词
电泳技术广泛应用于生物、医学、化学等领域。
详细描述
电泳技术广泛应用于生物学、医学、化学和环境科学等 领域。在生物领域，电泳技术用于蛋白质、核酸和糖类 等生物大分子的分离和鉴定。在医学领域，电泳技术用 于血液、尿液和其他体液中蛋白质、酶和代谢产物的分 析。在化学领域，电泳技术用于合成高分子聚合物、金 属离子和有机化合物的分离和纯化。此外，毛细管电泳 和芯片电泳等新型电泳技术在生命科学和临床诊断等领 域也具有广泛的应用前景。
DNA电泳
DNA电泳是电泳技术中用于分离、鉴定和纯化DNA片段的一种方法。通过电泳技术可以将DNA片段按照大小进行分离，为基 因克隆、基因诊断和基因组学研究等领域提供基础。
DNA电泳的原理是利用DNA片段在电场中的迁移率不同而实现分离。DNA片段在电场中的迁移率取决于其大小、电荷和构象 等因素。通过选择合适的电泳介质和电泳条件，可以实现对DNA片段的精细分离。
电泳技术(基础医学与医学实验技 术)
contents
目录
• 电泳技术概述 • 电泳技术的基本类型 • 电泳技术在基础医学中的应用 • 电泳技术在医学实验技术中的应用 • 电泳技术的优缺点 • 电泳技术的发展趋势和未来展望
01 电泳技术概述
电泳技术的定义
总结词
电泳技术是一种利用电场对带电粒子进行分离的实验技术。
样品损失。
局限性
电泳技术对于某些特定类型的 生物大分子分离效果不佳，如 蛋白质的分离。
耗时长
电泳技术需要较长时间进行分 离，对于某些快速变化的生物 样品，可能无法及时检测。
高压电场影响
电泳过程中需要施加高压电场 ，可能会对生物大分子产生一 定的影响，如引起蛋白质的变
辽宁中医药大学中医学专业(含本硕本科段)实践教学培养方
校园文化建设和人才培养的有效手段，是拓展学生成长的空间，
提高大学生的综合素质，实现人才培养目标的重要途径。 三、主要实践教学环节的基本要求 （一）基本素质培养 1.计算机应用： （1）提高学生对计算机基础知识、基本原理、基本操作技能的掌握。 （2）鼓励学生通过国家计算机二级考试的考核，拿到二级证书。 2.外语： （1）提高学生外语阅读理解能力、书面表达能力，能够基本读懂一 般性题材的外文文章，能用常见的应用文体完成一般的写作任务。 （2）强化学生外语听力理解能力与口语表达能力，能就日常话题进 行交谈，能就所熟悉的话题经准备后作简短发言。 （3）积极鼓励学生通过国家相关的外语等级考试或能力考核。 3.体育： （1）熟练掌握两项以上健身运动的基本方法和技能。 （2）熟悉我国传统的养生保健方法，形成健康的行为生活方式。 （3）根据自己的能力设置体育学习目标，通过体育活动改善心理状 态，养成积极乐观的生活态度，在运动中体验运动的乐趣和成功的感 觉。 （4）通过体育锻炼达到大学生体质健康标准。 （二）初级科研训练 1.实验教学： （1）通过实验教学让学生掌握常用实验仪器的原理及使用方法；掌
相互作用的规律。这三门学科，在理论上相互沟通，实验方法和手段 相似，相互有着紧密的联系。通过各学科在实验教学上的整合，真正 体现了机能学科的特点，加强学生动手能力和科学思维的训练，有利 于学生完成从基础到临床的过渡。 （2）形态学实验：54 学时
分子生物学技术在检验医学中的应用
分子生物学技术在检验医学中的应用随着科学技术的不断进步，分子生物学技术发展迅速，成为医学领域中不可或缺的一部分。
在检验医学中，分子生物学技术发挥了越来越重要的作用，为疾病的诊断、治疗和预防提供了新的思路和方法。
本文将介绍分子生物学技术在检验医学中的应用及其优势和局限性，并通过实际案例进行具体阐述。
分子生物学是研究生物分子在生命活动中的作用和规律的科学。
其研究对象包括DNA、RNA、蛋白质等生物分子，以及这些分子在基因表达、细胞信号转导、基因组学等方面的作用。
近年来，随着高通量测序技术的发展，分子生物学技术在医学领域中的应用越来越广泛，为检验医学带来了革命性的变化。
遗传性疾病的诊断分子生物学技术通过检测基因序列的变化，可以对遗传性疾病进行诊断。
例如，地中海贫血是一种常见的遗传性贫血疾病，传统的方法需要靠血红蛋白分析等手段进行诊断。
而采用分子生物学技术，可以直接检测到导致地中海贫血的基因突变，提高了诊断的准确性和效率。
肿瘤的早期诊断和预后判断肿瘤的发生与基因变异密切相关。
分子生物学技术可以通过检测基因变异、甲基化等因素，实现肿瘤的早期诊断和预后判断。
例如，通过检测肺癌患者血清中的循环肿瘤DNA，可以早期发现肺癌，并为治疗和预后判断提供依据。
感染性疾病的诊断分子生物学技术可以快速检测病原体核酸，对感染性疾病进行诊断。
例如，在新冠疫情期间，分子生物学技术被广泛应用于病毒核酸检测，为疫情防控提供了重要的技术支持。
遗传性疾病的诊断以地中海贫血为例，采用分子生物学技术对导致地中海贫血的基因进行检测，可以快速、准确地诊断出患者是否患有该疾病。
相较于传统的方法，分子生物学技术具有更高的特异性和灵敏度，能够避免漏诊和误诊的情况发生。
肿瘤的早期诊断和预后判断以肺癌为例，通过检测肺癌患者血清中的循环肿瘤DNA，可以早期发现肺癌，并为治疗和预后判断提供依据。
在某实际案例中，一名患者通过常规体检未能发现肺癌的迹象，但通过循环肿瘤DNA检测，发现了肺癌的存在。
ITC
微量量热技术(Microcalorimetry)吕卓远常莹李蒙萌安健博北京大学医学部基础医学院医学实验04级摘要我们知道生物大分子，如蛋白质、核酸的特殊空间构象的形成绝大多数是可逆的热力学反应，因此对此过程的热力学研究有着很大的意义。
这个过程需要利用目标分子直接测量伴随生物大分子反应的热效应。
实现这一程序需要具有很高灵敏度的量热技术，即差示扫描量热技术（DSC）和等温滴定量热技术（ITC），得以测量在固定溶液环境下，随温度变化放出的热量。
或测量在固定温度下，随溶液环境变化放出的热量。
在本篇综述中，我们主要介绍DSC和ITC的主要原理，以及它们在生物医学领域中的应用。
关键词微量量热技术差示扫描量热技术等温滴定量热技术生物大分子正文1．前言在升温和降温的过程中，物质的结构和化学性质会发生变化，其质量、几何尺寸、光、电、磁、热、力等物理性质也会发生相应的变化。
微量量热技术被定义为在温度程序控制的条件下测量物质的物理性质和温度关系的一类技术。
微量量热技术是近年来发展起来的一种研究生物热力学与生物动力学的重要结构生物学方法，它通过高灵敏度、高自动化的微量量热仪连续和准确地监测和记录一个变化过程的量热曲线，同时提供热力学和动力学信息。
微量量热技术的一个重要特点就是，它可以作为任意反应净变的传感器，具有连续性和抗干扰性。
因此它是一个用于发现和估测反应未知步骤或过程的先进分析技术。
2．差示扫描量热技术（DSC）差示扫描量热技术是20世纪60年代以后研制出的一种热分析方法。
在样品和参比物同时程序升温或降温且保持两者温度相同的条件下，测量流入或流出样品和参比物的热量差与温度关系的技术。
DSC仪器结构包括温度程序控制系统；测量系统，用于样品物理量转换成电信号并放大；数据记录、处理和显示系统；样品室，提供适当环境。
DSC分析生物大分子结构变化的基础：由于在给定温度下每个体系总是趋向于达到自由能最小的状态，所以样品升温或降温的过程中，它可以转变成具有不同自由能的另一种结构状态。
分子生物学的原理和实验技术
分子生物学自20世纪50年代以来经历 了飞速的发展，包括DNA双螺旋结构 的发现、基因工程的诞生、人类基因 组计划的完成等重大里程碑事件。
研究对象与内容
研究对象
分子生物学主要研究生物体内的 核酸（DNA和RNA）和蛋白质等 大分子物质。
研究内容
包括基因的结构与功能、基因表 达的调控、DNA复制与修复、 RNA的转录后加工与调控、蛋白 质的合成与功能等。
蛋白质定量与检测
利用BCA法、Bradford法等方法对蛋白质进行定量，并通过 Western blot等技术检测特定蛋白质的表达。
蛋白质相互作用研究
利用免疫共沉淀（Co-IP）、酵母双杂交等技术研究蛋白质之间的 相互作用。
细胞培养与转染技术
细胞培养
在人工环境下培养细胞，提供适 宜的营养物质和生长条件，维持
随着大数据时代的到来，生物信息学分析方法在分子生物学研究中的地位愈发重要。未 来需要发展更加高效、准确的算法和工具，以应对不断增长的数据分析需求。
THANKS
感谢观看
细胞的生长和增殖。
细胞转染
将外源DNA或RNA导入真核细 胞中，实现基因的表达或调控。 常用的转染方法包括脂质体转染
、电穿孔转染等。
细胞筛选与鉴定
利用选择性培养基、抗体筛选等 方法对转染后的细胞进行筛选和 鉴定，获得具有特定表型的细胞
株。
04
分子生物学在医学领域应用
基因诊断原理与方法
基因诊断原理
蛋白质合成与功能
转录与翻译
01
DNA中的遗传信息通过转录生成RNA，再经过翻译合成蛋白质
。
蛋白质的结构与功能
02
蛋白质的结构决定其功能，包括催化、运输、免疫等。
分子生物学 常用分子生物学技术的原理及应用
（三）基因突变
利用PCR技术可以随意设计引物在体外对目的 基因片段进行嵌和、缺失、点突变等改造。
T G C
（四）DNA序列测定
将PCR技术引入DNA序列测定，使测序工 作大为简化，也提高了测序的速度；
待测DNA片段既可克隆到特定的载体后进 行序列测定，也可直接测定。
（五）基因突变分析
PCR与其他技术的结合可以大大提高基 因突变检测的敏感性 。
▪ 分子杂交： 不同来源的单链核苷酸链根据碱基互补原则形成
杂种双链的过程。
▪ 分子杂交的目的： 检测DNA和RNA
▪ 探针： 分子杂交中和待测核苷酸链碱基互补的被标记的
核苷酸链。
待测DNA或RNA
探针
碱基对间氢键
增色效应： DNA变性伴随260nm吸收值增高
减色效应： DNA复性伴随260nm吸收值降低
Taq
5’
Taq
5’
R
R
R Taq
R
Taq
R
l
R
3’
Extension Step
1. Strand Displacement
3’
5’
2. Cleavage
3’
5’ 3. Polymerization
3’
Complete
4. Detection
5’ 3’
PCR衍生技术
▪ 反向PCR ▪ 逆转录PCR ▪ 原位PCR ▪ 重组PCR ▪ 不对称PCR ▪ 多重PCR
酵母双杂交系统的建立基于对真核生物转录激 活因子结构与功能的认识
真核生物转录激活因子
DNA结合结构域 转录激活结构域
BD
AD
组件式：结构可互相分开 功能互相独立 空间较近时表现活性 中间序列对活性无影响
高等职业教育本科 医药卫生大类3205 医学技术类专业简介(2022年)
3205医学技术类专业代码320501专业名称医学检验技术基本修业年限四年职业面向面向医学检验技师等职业，临床检验、输血检验等技术领域。
培养目标定位本专业培养德智体美劳全面发展，掌握扎实的科学文化基础和基础医学、临床医学、医学检验理论及卫生法律法规等知识，具备医学检验技术专业技能、适应医学检验技术数字化转型升级和发展趋势等能力，具有敬佑生命、救死扶伤、甘于奉献、大爱无疆的职业精神和信息素养，能够从事临床医学检验、输（采供）血检验等工作的高层次技术技能人才。
主要专业能力要求1. 具有良好的生物安全防范能力及正确采集、处理和保存临床检验标本的能力；2. 具有熟练开展临床检验标本和输血项目检验，并对检验结果做出质量分析及判断的能力；3. 具有良好的医学检验仪器设备日常保养、维护及一般问题处理的能力；4. 具备对检验结果进行综合分析判断，在出现危急值时及时发出预警，能主动与医生、护士等人员及时沟通的能力；5. 具有一定的实验室质量控制和管理能力及对检验仪器进行校正比对的能力；6. 具有适应健康产业数字化发展的信息技术和数字技术应用能力；7. 具有参与医学技术研发和创新发展的能力；8. 具有探究学习、终身学习和可持续发展的能力。
主要专业课程与实习实训专业基础课程：医用化学、正常人体解剖与组织胚胎学、电子电工基础、生理学、生物化学、病理学、药理学、临床检验仪器、临床疾病概要。
专业核心课程：临床基本检验、临床生物化学检验、临床微生物学检验、临床寄生虫学检验、临床免疫学技术与检验、输血检验技术、临床血液学检验、分子生物学技术及检验、医学检验与临床诊断。
245实习实训：对接真实职业场景或工作情境，在校内外进行临床基本检验、生物化学检验、病原生物学检验、免疫学技术及检验、血液检验等实训。
在二级甲等及以上综合性医院、三级专科医院等检验科、输血科或同等规模的第三方医学检验中心等场所进行岗位实习。
职业类证书举例职业资格证书：卫生专业技术资格接续专业举例接续专业硕士学位授予领域举例：临床医学接续硕士学位二级学科举例：免疫学、病原生物学、临床检验诊断学专业代码320502专业名称医学影像技术基本修业年限四年职业面向面向影像技师等职业，X线摄影检查、计算机体层成像（CT）检查、磁共振成像（MRI）检查、超声检查、核医学检查、介入检查等技术领域。
分子生物学》教案提供给学生的
《分子生物学》教案提供给学生的一、引言1. 教学目标：使学生了解分子生物学的基本概念、研究对象和意义，激发学生对分子生物学的兴趣和好奇心。
2. 教学内容：介绍分子生物学的基本概念、研究对象（生物大分子、生物分子相互作用等）和应用领域（医学、生物学、生物技术等）。
3. 教学方法：采用讲授、讨论和案例分析相结合的方式进行教学。
4. 教学时长：45分钟。
二、DNA的结构与功能1. 教学目标：使学生了解DNA的基本结构、功能和特点，掌握DNA的复制和转录过程。
2. 教学内容：介绍DNA的基本结构（双螺旋结构、碱基配对等），功能（遗传信息的存储、基因表达的调控等），DNA的复制和转录过程。
3. 教学方法：采用讲授、实验演示和小组讨论相结合的方式进行教学。
4. 教学时长：90分钟。
三、蛋白质的结构与功能1. 教学目标：使学生了解蛋白质的基本结构、功能和特点，掌握蛋白质的合成和折叠过程。
2. 教学内容：介绍蛋白质的基本结构（氨基酸序列、三级结构等），功能（酶、结构蛋白、信号传导等），蛋白质的合成和折叠过程。
3. 教学方法：采用讲授、实验演示和小组讨论相结合的方式进行教学。
4. 教学时长：90分钟。
四、酶的作用机制1. 教学目标：使学生了解酶的基本概念、作用机制和特点，掌握酶活性的调控。
2. 教学内容：介绍酶的基本概念（催化作用、专一性等），作用机制（底物结合、酶促反应等），酶活性的调控（温度、pH、抑制剂等）。
3. 教学方法：采用讲授、实验演示和小组讨论相结合的方式进行教学。
4. 教学时长：90分钟。
五、基因表达调控1. 教学目标：使学生了解基因表达调控的基本原理、方式和意义，掌握基因表达调控的分子机制。
2. 教学内容：介绍基因表达调控的基本原理（转录因子、启动子等），方式（正调控、负调控等），基因表达调控的分子机制（信号传导途径、染色质重塑等）。
3. 教学方法：采用讲授、实验演示和小组讨论相结合的方式进行教学。
分子生物学技术及其应用
如CRISPR-Cas9等，用于对生物体的基因 组进行精确编辑，实现基因功能的研究和基 因治疗等应用。
技术应用前景与挑战
应用前景
分子生物学技术在医学、农业、工业、环保等领域具有广泛 的应用前景，如疾病诊断与治疗、作物遗传改良、生物制药 、环境监测与治理等。
挑战
随着技术的不断发展，分子生物学面临着伦理道德、生物安 全、知识产权保护等方面的挑战，需要加强相关法规的制定 和实施，确保技术的合理应用。
药物研发和临床试验
药物靶点筛选
利用分子生物学技术筛选 疾病相关基因或蛋白质作 为药物靶点，为新药研发 提供方向。
药物作用机制研究
通过分子生物学手段揭示 药物与靶点的相互作用机 制，为药物优化和改良提 供依据。
临床试验评估
在临床试验阶段，利用分 子生物学技术对药物疗效 和安全性进行评估，加速 药物的研发进程。
通过边合成边测序或边连接边测序的方法，对数百万至数十亿个DNA 片段进行同时测序，具有高通量、高灵敏度、低成本等优点。
03
第三代测序技术
以单分子测序为主要特点，无需PCR扩增，可直接对单个DNA分子进
行测序，具有超长读长、无GC偏好等优点。
基因组组装与注释
基因组组装
将测序得到的DNA片段通过计算 机算法拼接成完整的基因组序列 ，包括重叠群组装和染色体组装 两个层次。
提取
通过细胞裂解和核酸分离等方法 从生物样品中提取RNA。
纯化
利用层析、电泳等技术去除RNA中 的蛋白质、DNA等杂质，获取高 质量的RNA。
检测
通过紫外分光光度计、荧光定量等 方法对RNA的浓度、纯度和完整性 进行检测。
RNA逆转录成cDNA
逆转录原理
以RNA为模板，在逆转录酶的作用下 合成cDNA。
分子生物学与医学诊断
生物标志物在医学诊断中的应用
血液生物标志物
血液中的某些蛋白质、代谢产物等可作为疾病的生物标志物，用 于疾病的早期诊断、病情监测和预后评估。
组织生物标志物
组织中的基因突变、蛋白质表达等也可作为疾病的生物标志物，用 于指导个体化治疗和评估治疗效果。
尿液生物标志物
尿液中的某些蛋白质、代谢产物等也可作为疾病的生物标志物，用 于泌尿系统疾病的诊断和监测。
核酸与基因表达
核酸是携带遗传信息的分子，基 因表达则是指基因在特定的时间 和空间中表达或抑制其功能的过 程。
分子生物学的发展历程
孟德尔遗传定律的发现
人类基因组计划的实施
19世纪中叶，孟德尔通过豌豆实验发 现了遗传定律，奠定了遗传学的基础。
2003年，人类基因组计划完成了人类 基因组的测序工作，为分子生物学和 医学研究提供了更深入的视角。
个性化医疗的未来发展
个性化医疗是指根据患者的个体差异，为其提供定制化的 诊断和治疗方案。随着基因组学、蛋白质组学和代谢组学 等技术的发展，个性化医疗将更加精确地了解患者的生理 和病理状态，为其提供更加个性化的治疗和管理方案。
个性化医疗将促进医疗服务的个性化和精细化，提高患者 满意度和治疗效果。同时，个性化医疗还将推动医疗行业 的创新和变革，促进医疗技术的进步和发展。
DNA双螺旋结构的发现
1953年，詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克 里克发现了DNA双螺旋结构，揭示了 遗传信息的存储和传递方式。
02 医学诊断技术
医学诊断的定义与重要性
医学诊断的定义
医学诊断是指通过一系列检查、 测试和分析，确定患者所患疾病 及其病情严重程度的过程。
医学诊断的重要性
医学诊断是制定治疗方案的基础 ，有助于医生准确判断病情，为 患者提供个性化的治疗方案，提 高治疗效果。
生物化学第五节 生物大分子相互作用研究技术
第五节生物大分子相互作用研究技术2015-07-16 70976 0生物大分子之间可相互作用并形成各种复合物，所有的重要生命活动，包括DNA的复制、转录、蛋白质的合成与分泌、信号转导和代谢等，都是由这些复合物所完成。
研究细胞内各种生物大分子的相互作用方式，分析各种蛋白质、蛋白质-DNA、蛋白质-RNA复合物的组成和作用方式是理解生命活动基本机制的基础。
有关研究技术发展迅速，本节选择性介绍部分方法的原理和用途。
一、蛋白质相互作用研究技术目前常用的研究蛋白质相互作用的技术包括酵母双杂交、各种亲和分离分析（亲和色谱、免疫共沉淀、标签蛋白沉淀等）、FRET效应分析、噬菌体显示系统筛选等。
本部分简要介绍标签蛋白(tagged protein)沉淀和酵母双杂交技术(yeast two-hybrid system)。
（一）标签蛋白沉淀标签融合蛋白结合实验是一个基于亲和色谱原理的、分析蛋白质体外直接相互作用的方法。
该方法利用一种带有特定标签( tag)的纯化融合蛋白作为钓饵，在体外与待检测的纯化蛋白或含有此待测蛋白的细胞裂解液温育，然后用可结合蛋白标签的琼脂糖珠将融合蛋白沉淀回收，洗脱液经电泳分离并染色。
如果两种蛋白有直接的结合，待检测蛋白将与融合蛋白同时被琼脂糖珠沉淀( pull-down)，在电泳胶中见到相应条带（图20-6）。
图20-6 标签融合蛋白沉淀实验流程示意图目前最常用的标签是谷胱甘肽S-转移酶( GST)，有各种商品化的载体用于构建GST融合基因，并在大肠杆菌中表达为GST融合蛋白。
利用GST与还原型谷胱甘肽(glutathione)的结合作用，可以用共价偶联了还原型谷胱甘肽的琼脂糖珠一步纯化GST融合蛋白。
另一个常用的易于用常规亲和色谱方法纯化的标签分子是可以与镍离子琼脂糖珠结合的6个连续排列组氨酸( 6xHis)标签。
标签融合蛋白结合实验主要用于证明两种蛋白分子是否存在直接物理结合、分析两种分子结合的具体结构部位及筛选细胞内与融合蛋白相结合的未知分子。
生化技能培训内容
实验数据处理与分析
1 2
实验数据记录与整理
规范实验记录，确保数据的真实性和可追溯性。
数据处理与统计分析
运用统计学方法对实验数据进行处理和分析，如 t检验、方差分析等。
3
结果展示与报告撰写
将实验结果以图表、表格等形式进行展示，并撰 写实验报告，阐述实验目的、方法、结果和结论。
04 生化仪器使用与维护
实验结果不准确
可能由于前处理不当或仪器故障导致。解决方法包括改进前处理方法、 对实验仪器进行检修和校准等。
06 生化技能在科研和产业应 用
科研领域应用案例分析
蛋白质组学研究
利用生化技能进行蛋白质分离、纯化和鉴定，揭 示蛋白质在生物体内的功能和相互作用机制。
基因编辑技术
运用生化手段对基因进行定点编辑，研究基因功 能、疾病发生发展机制等。
通过生化手段改良作物品种、提高农产品产量和品质，推动农业可 持续发展。
创新发展趋势展望
生化技术与人工智能的融合
借助人工智能技术，提高生化实验的自动化程度，加速科研和产 业创新进程。
精准医疗领域的应用拓展
利用生化技能开发个性化诊疗方案，提高疾病的治愈率和患者的生 活质量。
绿色生物制造技术的发展
运用生化手段优化生物制造过程，降低能耗和废弃物排放，推动绿 色可持续发展。
生化技能培训内容
目录
• 生化技能概述 • 生化基础知识 • 生化实验技术 • 生化仪器使用与维护 • 生化样品处理与保存 • 生化技能在科研和产业应用
01 生化技能概述
生化技能定义与重要性
生化技能定义
生化技能是指利用生物化学原理和技术，进行生物样品分析、生物大分子研究、 药物设计与合成、基因工程操作等方面的实验技能。
分子生物学在医药中的研究进展及应用
分子生物学在医药中的研究进展及应用随着科学技术的飞速发展，分子生物学在医药领域的应用日益广泛，为我们的健康带来了前所未有的保障。
分子生物学以其独特的视角和方法，对疾病的预防、诊断和治疗等方面产生了深远的影响。
一、分子生物学在疾病预防中的应用分子生物学在疾病预防方面的应用主要体现在基因检测和疫苗研发两个方面。
基因检测技术可以帮助我们了解个体的基因信息，预测其对某些疾病的易感性，从而实现早期预防。
例如，对于乳腺癌、肺癌等遗传性疾病，通过基因检测可以提前发现并采取相应的预防措施。
另一方面，疫苗的研发是预防传染病的重要手段。
利用分子生物学技术，我们可以对病原体的基因进行精确分析，快速研制出高效、安全的疫苗，为公众健康提供有力保障。
二、分子生物学在疾病诊断中的应用在疾病诊断方面，分子生物学技术也发挥了关键作用。
例如，基于PCR（聚合酶链式反应）技术的基因诊断方法，可以在短时间内对病原体进行精确的检测和识别，提高疾病的诊断速度和准确性。
分子生物学还在肿瘤诊断中发挥了重要作用，通过对肿瘤细胞的基因变异进行分析，可以精确判断肿瘤的性质和程度，为制定治疗方案提供依据。
三、分子生物学在疾病治疗中的应用在疾病治疗方面，分子生物学为我们提供了全新的思路和方法。
靶向治疗是分子生物学治疗的一种重要方式。
通过识别疾病相关的特定分子靶点，我们可以设计出针对性的药物，精确地作用于病变部位，提高疗效的同时降低副作用。
例如，针对某些癌症的靶向药物已经广泛应用于临床治疗。
基因治疗是另一种由分子生物学衍生出的治疗方法。
通过修改人类基因，纠正缺陷基因引起的疾病，从而达到治疗目的。
虽然目前基因治疗还处于研究阶段，但已经展现出了巨大的潜力。
四、展望未来分子生物学在医药领域的应用前景广阔。
随着技术的不断进步，我们有望在未来看到更多的突破性成果。
例如，通过解码人类基因组，我们可以更深入地理解人类生理和病理过程；通过生物信息学分析，我们可以开发出更加精确的疾病预测和治疗方法；通过研究免疫系统与疾病的相互作用，我们可以发现新的免疫疗法和疫苗设计策略。
分子生物学在医学检验中的临床应用及前景
2．单核苷酸多态性分析(SNP)技术
在人群中，个体基因的核苷酸序列存在差异性，称为基因多态性。基因多态性位点普遍存在于人的基因组中。如果在某个家庭中，某一致病基因与特定的多态性片段紧密连锁，就可以用这一多态性片段作为一种”遗传标记”来判断家庭成员或胎儿是否携带有致病基因。目前认为基因多态性是个体的”身份证”，因此，基因多态性分析技术已经广泛应用于群体遗传学研究、疾病连锁分析和关联分析、疾病遗传机制研究、肿瘤易感性研究、个性化用药等诸多方面。单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)分析技术为临床检测提供了依据。SNP是一种最常见的遗传变异，在人类DNA多态性中，SNP约占90％。SNP是指在基因组内特定核苷酸位置上存在两种不同的碱基。SNP与RFLP和STR等DNA标记的主要不同在于：它不再以”长度”的差异作为检测手段，而是直接以序列的差异作为标记。由于SNP是二态的，易于自动化批量检测，易于计算机分析结果，因此SNP检测已广泛地应用于疾病的连锁分析及关联分析、肿瘤的杂合性缺失研究、疾病遗传机制研究、个性化用药研究等诸多领域。尽管SNP检测在搜寻疾病基因方面有潜在的价值，但实际应用中却比人们想象的要难得多，它需要花费大量的时间进行筛查，才能建立可靠的SNP分析图谱。
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分子水平
DNA sequence
?
Proteins Structure Function
All Cell
基因表达的调控层次
DNA
Primary transcript
mRNA
Transcriptional Post-transcriptional
control
control
nucleus
Inactive mRNA
功能蛋白质组学
To study protein-protein interaction, 3-D structures, cellular localization and PTMs in order to understand the physiological function of the whole set of proteome.
第二节 生物大分子相互作用分析技术
1. 研究思路 2. 分类 3. 技术介绍
生物大分子相互作用分析研究思路
鉴定与目标分子相 互作用的所有可能 大分子
详细描述其生物功能 及相互作用对其功能 的影响
鉴定出相互作用且在生理 状态下得到了验证和合理 的解释
生物大分子相互作用分析技术
❖ GST 融合蛋白技术(GST pull-down) ❖ 免疫共沉淀(Immunoprecipitation, Co-IP ) ❖ 串联亲和纯化(Tandem Affinity Purification，TAP) ❖ 酵母双杂交系统(Yeast two-hybrid) ❖ 噬菌体展示(Phage display) ❖ 细胞内蛋白质共定位(Co-localization) ❖ 荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer，
FRET)
❖ 表面等离子共振(surface plasmon reson pull-down
assay）
——基于重组蛋白表达纯化技术的体外分析系统
基本原理：是将靶蛋白-GST融合蛋
白亲和固化在谷胱甘肽亲和树脂上,作为 与目的蛋白亲和的支撑物,充当一种“诱 饵蛋白”,目的蛋白溶液过柱,可从中捕获 与之相互作用的“捕获蛋白”(目的蛋白), 洗脱结合物后通过SDS-PAGE电泳分析, 从而证实两种蛋白间的相互作用或筛选 相应的目的蛋白,“诱饵蛋白”和“捕获蛋 白”均可通过细胞裂解物、纯化的蛋白、 表达系统以及体外转录翻译系统等方法 获得。
引言
原核生物细胞结构
质膜 肽聚糖
被膜
引言
真核生物细胞结构
植物细胞
动物细胞
细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核
引言
The approximate composition of a bacterial cell.
细胞中的大分子
Macromolecules in Cells
第一节 生物大分子相互作用分析的意义
举例
GST pull down验证两种已知蛋白质 （X-Y）的相互作用
Y-GST GST
input
X-GST GST
input
Y-GFP + + +
X-GFP + + +
105kD
Y-GFP
GST：谷胱甘肽巯基转移酶(glutathione S-transferase)
GST pull-down assay
Purification of protein
GST fusion protein Glutathione column
Glutathione bead
Tags Pull-Down 方法的组成
SDS-PAGE gel
Controls
R
Add prey
R
Wash
R
Elution
Analysis
Analysis
实验流程
GST融合蛋白 + 谷胱甘肽-琼脂糖微珠 X GST
Y 细胞裂解物
4℃下孵育2h tube
X GST Y
GST pull-down 应用
鉴定未知相互作用的蛋白 鉴定预测的或已知的相互作用
Quantitative study of protein expression between samples that differ by some variable
结构基因组学
Goal is to map out the 3-D structure of proteins and protein complexes
第六章 生物大分子相互作用
分析技术
基础医学院
刘芸
主要内容
第一节 生物大分子相互作用分析的意义 第二节 常见的生物大分子相互作用分析方法 第三节 生物大分子相互作用分析新进展（FRET、
SPR）
引言
细胞结构 cell
真核生物细胞 eukaryotic cell
原核生物细胞 prokaryotic cell
mRNA
mRNA degradation control
translation
control
protein
active protein
Post-translation control
cytoplasm
生命机制
Protein complex
Signaling net work
蛋白质组学的分类
表达蛋白质组学
蛋白质信息的不同层次
蛋白质结构和序列特点 蛋白质进化过程和保守序列 蛋白质表达谱 蛋白在细胞内的定位及其相关联的细胞器或
结构 蛋白质翻译后修饰情况 了解与其相关联的其他细胞蛋白质
生物大分子复合物的类型
❖ 蛋白质同源二聚体(homodimer) ❖ 蛋白质异源二聚体(heterodimer) ❖ 蛋白质多聚体(polymer) ❖ 蛋白质-DNA复合物(protein-DNA complex) ❖ 蛋白质-脂质复合物(protein-lipid complex) ❖ 蛋白质-RNA复合物(protein-RNA complex) ❖ DNA-DNA复合物(DNA-DNA complex) ❖ ……
Resin——树脂 Bait——诱饵蛋白 Prey——捕获蛋白 Tags ——标签（GST, His, Flag, HA, MBP）
R
tag
bait prey
实验设计思路
Pull-down experiment
R R R R
Wash Add prey Wash Elution
Bait Prey
S
C