疾病与人类健康《分子生物学》课件
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分子生物学课件：线粒体医学
线粒体基因组的组成和结构
线粒体基因组由13个线粒体蛋白编码基因、22个线粒体 tRNA基因和2个线粒体rRNA基因组成，它们共同构成了一个 闭合环状的线粒体DNA（mtDNA）。
mtDNA的长度约为16.5kb，是哺乳动物细胞中唯一一个非 染色体DNA，其结构包括一个长柄（D-loop区）和两个短柄 （N-和C-端），其中D-loop区是mtDNA的转录和复制起点 。
线粒体拥有自身的遗传物质和遗传体系，但其基因组大小有限，是一种半自主细 胞器。
线粒体医学的发展历程
线粒体医学的发展历程可以追 溯到20世纪60年代，当时科学 家们开始研究线粒体在疾病中 的作用。
20世纪80年代，线粒体遗传学 开始崭露头角，对线粒体疾病 的研究逐渐深入。
近年来，随着线粒体生物学和 医学研究的快速发展，线粒体 医学逐渐成为研究的热点。
01
深入探究线粒体功能 与疾病的关系
通过高通量测序、生物信息学分析等 方法，深入研究线粒体基因突变与疾 病发生发展的关系，揭示线粒体在疾 病中的作用和机制。
02
推进跨学科合作与交 流
加强分子生物学、细胞生物学、病理 学、神经科学等学科之间的合作与交 流，共同推动线粒体医学的发展。
03
加强临床应用研究
通过开展临床试验，探究针对线粒体 的靶向性治疗策略在疾病治疗中的应 用效果，推动线粒体医学与临床医学 的深度融合。
06
相关案例分享
线粒体基因组研究与帕金森病诊断的案例分享
总结词: 线粒体基因组研究有助于解析帕 金森病的病因，并提供诊断依据。
• 线粒体基因组研究还可用于诊断疑似 病例，并指导治疗方案。
通过开发特定的药物，可 以针对线粒体进行治疗， 改善线粒体功能，缓解病 情。
生物化学与分子生物学人卫版教材全集ppt课件
生物氧化是指生物体内有机物氧化分解的过程，释放出能量供生命活动需要。能量转换是指生物体内能量的形式 转换，包括光合作用、呼吸作用等过程。
03
分子生物学基础
DNA、RNA和蛋白质的结构与功能
01
DNA双螺旋结构
DNA是由两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴盘绕而成的双螺
旋结构，碱基位于内侧，通过氢键相互配对，磷酸和脱氧糖在外侧构成
基本骨架。
02
RNA种类与结构
RNA是单链结构，根据功能不同分为mRNA、tRNA和rRNA。mRNA
是蛋白质合成的直接模板；tRNA具有携带氨基酸进入核糖体的功能；
rRNA是核糖体的主要成分，参与蛋白质合成。
03
蛋白质结构与功能
蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的生物大分子，具有复杂的空间构
象和多样的生物学功能。
生物催化剂与代谢途径
总结词
介绍生物催化剂和代谢途径的基本概 念和作用。
详细描述
生物催化剂是指酶，具有高效性和专 一性，能够加速生物体内的代谢反应 。代谢途径是指一系列相互关联的生 化反应序列，是生物体内物质转化和 能量转化的基础。
生物氧化与能量转换
总结词
介绍生物氧化和能量转换的过程和作用。
详细描述
对人类社会的影响与意义
医领域
生物化学与分子生物学的发展将有助于疾病的早期诊断、 预防和治疗，提高人类的健康水平和生活质量。
工业领域
利用生物化学与分子生物学的原理和技术，开发新的工业 生产技术和工艺，降低能耗和环境污染，促进可持续发展 。
农业领域
通过分子生物学和基因工程技术的应用，培育出抗逆、抗 病、优质、高产的农作物新品种，提高农业生产效率和粮 食安全水平。
03
分子生物学基础
DNA、RNA和蛋白质的结构与功能
01
DNA双螺旋结构
DNA是由两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴盘绕而成的双螺
旋结构，碱基位于内侧，通过氢键相互配对，磷酸和脱氧糖在外侧构成
基本骨架。
02
RNA种类与结构
RNA是单链结构，根据功能不同分为mRNA、tRNA和rRNA。mRNA
是蛋白质合成的直接模板；tRNA具有携带氨基酸进入核糖体的功能；
rRNA是核糖体的主要成分，参与蛋白质合成。
03
蛋白质结构与功能
蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的生物大分子，具有复杂的空间构
象和多样的生物学功能。
生物催化剂与代谢途径
总结词
介绍生物催化剂和代谢途径的基本概 念和作用。
详细描述
生物催化剂是指酶，具有高效性和专 一性，能够加速生物体内的代谢反应 。代谢途径是指一系列相互关联的生 化反应序列，是生物体内物质转化和 能量转化的基础。
生物氧化与能量转换
总结词
介绍生物氧化和能量转换的过程和作用。
详细描述
对人类社会的影响与意义
医领域
生物化学与分子生物学的发展将有助于疾病的早期诊断、 预防和治疗，提高人类的健康水平和生活质量。
工业领域
利用生物化学与分子生物学的原理和技术，开发新的工业 生产技术和工艺，降低能耗和环境污染，促进可持续发展 。
农业领域
通过分子生物学和基因工程技术的应用，培育出抗逆、抗 病、优质、高产的农作物新品种，提高农业生产效率和粮 食安全水平。
《现代分子生物学》第八章 疾病与人类健康 ppt课件
•
对机体影响：无论发生在何处，对机体影响很大
• 2020/8/4 注：浸润和转移是恶性肿瘤的最主要的特征。
一、癌基因 • 癌基因的分类
病毒癌基因 ： (virus oncogene, v-onc) DNA病毒、RNA病毒（反转录病毒）
细胞转化基因：(cellular-oncogene, c-onc)
2020/8/4
根据原癌基因表达产物的功能，可分为： ●蛋白激酶类，如Src家族（酪氨酸蛋白激酶类） ●生长因子类 ●生长因子受体类 ● GTP结合蛋白类，如Ras家族 ●核蛋白类（DNA结合蛋白），如Myc家族 ●未知功能类
2020/8/4
2020/8/4
原癌基因：单拷贝、正常情况下低水平 表达或根本不表达癌基因？？
2020/8/4
• 基因领域：基因与基因之间的间隔距离 • 基因领域效应：同一DNA链上两个具有相同转录方
向的基因间隔小于一定长度时，影响有效转录所必 需的染色质结构的形成，从而使这两个基因中的一 个或两个均不能转录或转录活性显著降低。
• c染色质细腻，较少。核仁不增多，不变大。核分裂相 不易见到。
•
功能代谢：除分泌性肿瘤以外，一般代谢正常。
•
对机体影响：除生长在要害部位外，一般影响不大。
2020/8/4
• 恶性肿瘤
• 1. 成长特性：
• a生长方式多为侵袭性生长。生长速度较快，常无止境 。
• b边界不清，常无包膜。质地色泽通常与正常组织差别 较大。
2020/8/4
原癌基因的特点:
广泛存在于生物界中； 基因序列高度保守； 作用通过其产物蛋白质来体现； 正常情况下表达水平很低; 被激活后，形成致癌性的细胞转化基因。
2020/8/4
《分子流行病学》PPT
2023
《分子流行病学》
汇报人：可编辑
2024-01-11
REPORTING
2023
目录
• 分子流行病学概述 • 基因与疾病关联研究 • 基因变异与疾病风险 • 分子流行病学在公共卫生中的应用 • 挑战与展望
2023
PART 01
分子流行病学概述
REPORTING
定义与特点
定义
分子流行病学是一门新兴的交叉学科，它结合了流行病学和分子生物学的理论 和方法，旨在研究疾病在人群中的分布、发生和发展的规律，以及与疾病相关 的生物标志物的变化。
健康行为干预
根据个体的基因和环境暴露特征，制定针对性的健 康行为干预措施，促进健康生活方式的形成。
健康政策制定
将分子流行病学研究成果应用于健康政策的 制定中，提高政策的科学性和有效性。
2023
PART 05
挑战与展望
REPORTING
数据解读与整合的挑战
数据来源多样
分子流行病学涉及的数据来源多样，包括基因组、表型、 环境暴露等多维度数据，如何整合这些数据并确保其质量 和可比性是一大挑战。
单基因遗传病
单基因遗传病是指由单个基因变异所引起的疾病，如囊性纤维化、镰状细胞贫血等 。
分子流行病学在单基因遗传病的研究中，主要关注基因与疾病之间的关联，通过病 例对照研究和家族研究等方法，揭示基因变异与疾病发生、发展的关系。
针对单基因遗传病，分子流行病学还致力于研究疾病的遗传异质性，即不同基因变 异或多个基因变异共同作用导致的疾病表型差异。
个体化医疗
通过对个体基因组等信息的解读，可以为个体提 供更加个性化的医疗方案和健康管理建议。
3
公共卫生决策支持
分子流行病学的研究成果可以为公共卫生决策提 供科学依据，促进公共卫生事业的发展。
《分子流行病学》
汇报人：可编辑
2024-01-11
REPORTING
2023
目录
• 分子流行病学概述 • 基因与疾病关联研究 • 基因变异与疾病风险 • 分子流行病学在公共卫生中的应用 • 挑战与展望
2023
PART 01
分子流行病学概述
REPORTING
定义与特点
定义
分子流行病学是一门新兴的交叉学科，它结合了流行病学和分子生物学的理论 和方法，旨在研究疾病在人群中的分布、发生和发展的规律，以及与疾病相关 的生物标志物的变化。
健康行为干预
根据个体的基因和环境暴露特征，制定针对性的健 康行为干预措施，促进健康生活方式的形成。
健康政策制定
将分子流行病学研究成果应用于健康政策的 制定中，提高政策的科学性和有效性。
2023
PART 05
挑战与展望
REPORTING
数据解读与整合的挑战
数据来源多样
分子流行病学涉及的数据来源多样，包括基因组、表型、 环境暴露等多维度数据，如何整合这些数据并确保其质量 和可比性是一大挑战。
单基因遗传病
单基因遗传病是指由单个基因变异所引起的疾病，如囊性纤维化、镰状细胞贫血等 。
分子流行病学在单基因遗传病的研究中，主要关注基因与疾病之间的关联，通过病 例对照研究和家族研究等方法，揭示基因变异与疾病发生、发展的关系。
针对单基因遗传病，分子流行病学还致力于研究疾病的遗传异质性，即不同基因变 异或多个基因变异共同作用导致的疾病表型差异。
个体化医疗
通过对个体基因组等信息的解读，可以为个体提 供更加个性化的医疗方案和健康管理建议。
3
公共卫生决策支持
分子流行病学的研究成果可以为公共卫生决策提 供科学依据，促进公共卫生事业的发展。
现代分子生物学ppt课件
• 翻译后的转运机制：细胞膜受体 • 核定位蛋白的转运机制：核定位序列 • 蛋白质的降解：蛋白酶水解、N端氨基酸影
响半衰期
第五章 分子生物学研究方法
知识要点
• 分子克隆技术的过程 • 分子杂交的概念 • PCR反应步骤
分子克隆RE、ligase • 重组DNA分子导入寄主细胞：细菌转化 • 重组体克隆的筛选：蓝白斑筛选、抗生素
第四章 生物信息的传递（下）
知识要点
• 三联体遗传密码 • tRNA的结构与功能 • 核糖体的结构与功能
• 蛋白质合成机制 • 蛋白质转运机制
遗传密码
• 遗传密码的破译 • 遗传密码的特性：无逗号、不重叠、通用
性、简并性、起始密码和终止密码
tRNA的结构与功能
• tRNA的二级结构：三叶草型——四环四臂 • tRNA的三级结构：倒L型 • tRNA的功能：密码子与反密码子的配对 • tRNA种类：起始tRNA与延伸tRNA、同工
C值矛盾
DNA结构
• DNA的一级结构 • DNA的二级结构——双螺旋模型
影响DNA二级结构稳定的因素 • DNA的高级结构——正超螺旋和负超螺旋
DNA复制
• 半保留复制 • 半不连续复制 • 复制的起点、方向和速度 • DNA聚合酶：原核 真核 • 原核生物和真核生物DNA复制的差别
第三章 生物信息的传递（上）
知识要点
• RNA转录过程和转录后加工 • 启动子与增强子、终止与抗终止 • 原核生物与真核生物mRNA的特征比较
RNA转录过程
• 不对称转录 • 原核生物RNA聚合酶：核心酶＋因子 • 真核生物RNA聚合酶：分类、特征、转录
产物 • 起始（启动子）、延伸、终止（终止信号）
原核与真核启动子的特征 增强子的概念和作用特点 终止和抗终止
响半衰期
第五章 分子生物学研究方法
知识要点
• 分子克隆技术的过程 • 分子杂交的概念 • PCR反应步骤
分子克隆RE、ligase • 重组DNA分子导入寄主细胞：细菌转化 • 重组体克隆的筛选：蓝白斑筛选、抗生素
第四章 生物信息的传递（下）
知识要点
• 三联体遗传密码 • tRNA的结构与功能 • 核糖体的结构与功能
• 蛋白质合成机制 • 蛋白质转运机制
遗传密码
• 遗传密码的破译 • 遗传密码的特性：无逗号、不重叠、通用
性、简并性、起始密码和终止密码
tRNA的结构与功能
• tRNA的二级结构：三叶草型——四环四臂 • tRNA的三级结构：倒L型 • tRNA的功能：密码子与反密码子的配对 • tRNA种类：起始tRNA与延伸tRNA、同工
C值矛盾
DNA结构
• DNA的一级结构 • DNA的二级结构——双螺旋模型
影响DNA二级结构稳定的因素 • DNA的高级结构——正超螺旋和负超螺旋
DNA复制
• 半保留复制 • 半不连续复制 • 复制的起点、方向和速度 • DNA聚合酶：原核 真核 • 原核生物和真核生物DNA复制的差别
第三章 生物信息的传递（上）
知识要点
• RNA转录过程和转录后加工 • 启动子与增强子、终止与抗终止 • 原核生物与真核生物mRNA的特征比较
RNA转录过程
• 不对称转录 • 原核生物RNA聚合酶：核心酶＋因子 • 真核生物RNA聚合酶：分类、特征、转录
产物 • 起始（启动子）、延伸、终止（终止信号）
原核与真核启动子的特征 增强子的概念和作用特点 终止和抗终止
分子生物学课件ppt
转基因技术
转基因技术是将外源基因导入生物体，实现基因的过 表达或补充。转基因技术的关键在于选择合适的载体 和导入方法。
THANKS
感谢观看
基因编辑技术的应用
基因编辑技术在许多领域都有广泛的应用，如罕见病治疗、癌症免疫治疗、农业育种等。 通过基因编辑技术，可以实现对特定基因的敲除、敲入或修饰，以达到治疗或改良的目的 。
基因编辑技术的伦理问题
虽然基因编辑技术具有巨大的潜力，但也引发了伦理和法律等方面的争议。在应用基因编 辑技术时，需要充分考虑伦理和法律问题，确保技术的合理应用和规范发展。
发展趋势
基因组学、蛋白质组学、代谢组学等 多组学研究，跨学科交叉融合，生物 信息学和计算生物学的发展等。
02
分生物学基本概念
基因与DNA
基因
基因是生物体内携带遗传信息的最小 单位，负责编码蛋白质或RNA分子 。
DNA
DNA是生物体的主要遗传物质，由四 种不同的脱氧核苷酸组成，通过特定 的序列排列储存遗传信息。
高通量测序
高通量测序是指一次可以对大量DNA或RNA分子进行序列测定的技术。高通量测序技术极大地提高了 基因组学和转录组学研究的效率，为生物医学研究提供了强大的工具。
04
分子生物学应用
生物医药研究
01
02
03
药物设计与开发
利用分子生物学技术，研 究药物与靶点的相互作用 ，提高药物的疗效和降低 副作用。
分子生物学前沿研究
表观遗传学研究
01
表观遗传学研究
表观遗传学是研究基因表达的调控机制，通过研究DNA甲基化、组蛋
白修饰等机制，揭示基因表达的调控规律，以及环境因素对基因表达的
影响。
02
《分子生物工程》课件
05
分子生物工程的挑 战与未来发展
技术挑战与解决方案
技术挑战
分子生物工程技术在应用过程中面临着许多技术挑战，如基 因编辑技术的精确性、基因表达调控的复杂性以及细胞命运 决定的机制等。
解决方案
针对这些挑战，科研人员正在探索新的技术和方法，如开发 更精确的基因编辑工具、深入研究基因表达调控机制以及揭 示细胞命运决定的过程等。
生物能源领域
生物燃料
利用分子生物工程技术，开发新型生物燃料，替代化石燃料，减少碳排放。
生物质能
利用分子生物工程技术，实现生物质的高效转化和利用，提高能源利用效率。
04
分子生物工程的前 沿研究
基因编辑技术
基因编辑技术
CRISPR-Cas9系统是目前最常用 的基因编辑技术，它能够精确地
定位和修改生物体的基因组。
未来发展方向
随着分子生物工程技术的不断进步和 应用领域的拓展，未来发展方向将更 加多元化和个性化，如精准医疗、生 物制药、农业生物技术以及环境生物 技术等。
前景展望
分子生物工程技术将在未来继续发挥 重要作用，为人类带来更多的福祉和 创新。同时，需要加强科研合作和人 才培养，推动技术的可持续发展和广 泛应用。
医药领域
01
02
03
基因治疗
利用基因工程技术修复、 替换或增减人类基因，以 达到治疗疾病的目的。
药物研发
利用分子生物工程技术， 快速筛选和优化药物候选 物，提高药物研发效率。
诊断技术
基于分子生物工程技术， 开发新型诊断试剂和仪器 ，提高疾病诊断的准确性 和灵敏度。
农业领域
转基因作物
通过转基因技术改良作物 ，提高抗逆性、产量和品 质。
历史
疾病与人体健康 PPT课件
球菌按照分裂方向和分裂后相互黏附程度还分为双球菌、 链球菌和葡萄球菌。
细菌细胞的基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质和核质 等几部分，有些细菌还有荚膜、鞭毛、菌毛、芽孢等特殊 结构。
细菌最外层是细胞壁，主要成分为肽聚糖，它由N-乙酰葡 糖胺和N-乙酰胞壁酸通过短肽交替连接形成网状结构。
根据细胞壁化学成分和结构的差异，Christian Gram创立 了革兰氏染色法把细菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。
Jenner做了一项大胆的实验，它用针尖蘸上感染了牛痘的 女工手上的痘脓，划到一个小孩的皮肤上。2个月后，他又 给这个孩子接种天花的病原体，结果这个小孩没有被天花 感染。
Jenner对伦敦的市民实施接种牛痘的免疫预防疗法，结果 伦敦市民的天花发病率下降了70%多。
19世纪后期，Pasteur的实验研究证实，弱化的病原体失去 致病能力的同时可以使寄主获得免疫即抵抗这种病原体的 能力。据此理论，Pasteur成功地治疗了禽霍乱和狂犬病。
多，构象千变万化，每个人的MHC也各不相同。
当入侵人体细胞的外源病毒、细菌被巨噬细胞吞噬后 被分解或消化，病原体的一些抗原分子可穿过细胞膜
与细胞表面的MHC分子嵌合，形成抗原呈递细胞（APC
），进一步激活了细胞毒性T细胞，最终杀死被病毒和
细菌感染的细胞。
人体中的MHC蛋白有两种类型： MHC-I和MHC-Ⅱ型。细 胞毒素T细胞利用CD8辅助受体与MHC-I型嵌合抗原相互
Ⅳ型变态反应：与前三型不同，没有抗体参加，由致敏T细胞受到病 原体再次刺激所引起的单核细胞浸润性炎症。如接触性皮炎，同种异 体移植中的排斥反应。
第三讲 疾病与人体健康
第一节
免疫学预防与治疗
免疫学预防：预防接种 免疫学治疗：
细菌细胞的基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质和核质 等几部分，有些细菌还有荚膜、鞭毛、菌毛、芽孢等特殊 结构。
细菌最外层是细胞壁，主要成分为肽聚糖，它由N-乙酰葡 糖胺和N-乙酰胞壁酸通过短肽交替连接形成网状结构。
根据细胞壁化学成分和结构的差异，Christian Gram创立 了革兰氏染色法把细菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。
Jenner做了一项大胆的实验，它用针尖蘸上感染了牛痘的 女工手上的痘脓，划到一个小孩的皮肤上。2个月后，他又 给这个孩子接种天花的病原体，结果这个小孩没有被天花 感染。
Jenner对伦敦的市民实施接种牛痘的免疫预防疗法，结果 伦敦市民的天花发病率下降了70%多。
19世纪后期，Pasteur的实验研究证实，弱化的病原体失去 致病能力的同时可以使寄主获得免疫即抵抗这种病原体的 能力。据此理论，Pasteur成功地治疗了禽霍乱和狂犬病。
多，构象千变万化，每个人的MHC也各不相同。
当入侵人体细胞的外源病毒、细菌被巨噬细胞吞噬后 被分解或消化，病原体的一些抗原分子可穿过细胞膜
与细胞表面的MHC分子嵌合，形成抗原呈递细胞（APC
），进一步激活了细胞毒性T细胞，最终杀死被病毒和
细菌感染的细胞。
人体中的MHC蛋白有两种类型： MHC-I和MHC-Ⅱ型。细 胞毒素T细胞利用CD8辅助受体与MHC-I型嵌合抗原相互
Ⅳ型变态反应：与前三型不同，没有抗体参加，由致敏T细胞受到病 原体再次刺激所引起的单核细胞浸润性炎症。如接触性皮炎，同种异 体移植中的排斥反应。
第三讲 疾病与人体健康
第一节
免疫学预防与治疗
免疫学预防：预防接种 免疫学治疗：
《分子生物学基础》课件
近年来，随着基因组学、蛋白 质组学和生物信息学等新兴领 域的发展，分子生物学的研究 范围和应用领域不断扩大和深 化。
目前，分子生物学已经成为生 命科学领域中最重要的学科之 一，对于未来的生命科学研究 和新技术的开发具有重要的推 动作用。
02
分子生物学基本概念
基因与DNA
基因是生物体遗传信息的载体， 由DNA分子组成。
DNA是双螺旋结构，由四种不 同的脱氧核苷酸组成，通过碱基
配对维持其稳定性。
DNA复制是遗传信息传递的关 键过程，通过半保留复制确保遗
传信息的准确传递。
蛋白质与酶
蛋白质是生物体的重要组成成分，具有多种结构 和功能。
酶是生物体内具有催化功能的蛋白质，能够加速 化学反应的速率。
酶的活性受多种因素调节，包括温度、pH值、抑 制剂和激活剂等。
分子生物学具有跨学科的特点，涉及到化学、物理学、生物学等多个领域的知识。
分子生物学的研究方法和技术手段多种多样，包括基因组学、蛋白质组学、生物信 息学等。
分子生物学的重要性
分子生物学是现代生物学的核心学科之一，对于理解 生命的本质和机制具有重要意义。
分子生物学在医学、农业、工业等领域有着广泛的应 用，对于疾病的诊断和治疗、新药的研发和农业生产
VS
详细描述
干细胞研究涉及胚胎干细胞和成体干细胞 等多种类型。在再生医学中，通过诱导干 细胞定向分化或利用干细胞的旁分泌效应 ，可以实现受损组织的修复和再生。目前 ，干细胞治疗已在多种疾病中取得初步成 效，如糖尿病、帕金森病等。
表观遗传学在疾病研究中的应用
总结词
表观遗传学是研究基因表达水平上遗传信息的变异和传递的学科，与疾病的发生和发展 密切相关。
详细描述
分子生物学讲义-8疾病与人类健康1
a、反转录病毒颗粒结构
跨膜蛋白
RNA基因组 基因组 二倍体） （二倍体）
表面糖蛋白
病毒核心 蛋白酶、 （蛋白酶、 反转录酶） 反转录酶）
宿主细胞 表面受体
b、反转录病毒基因组结构
长末端 重复序列 正常的病毒基因 癌基因
LTR
gag
pol
env
src
LTR
产生p60 蛋白质， 调节和 产生病毒 产生逆转录 产生病毒 产生p60src蛋白质， 磷酸化蛋白。 启动转录 表面糖蛋白 酶和整合酶 垮膜蛋白 磷酸化蛋白。靶蛋 白磷酸化， 白磷酸化，加速细 胞癌变
• 基因领域：基因与基因之间的间隔距离 基因领域： • 基因领域效应：同一DNA链上两个具有相同转录方 基因领域效应：同一DNA DNA链上两个具有相同转录方 向的基因间隔小于一定长度时， 向的基因间隔小于一定长度时，影响有效转录所 必需的染色质结构的形成， 必需的染色质结构的形成，从而使这两个基因中 的一个或两个均不能转录或转录活性显著降低。 的一个或两个均不能转录或转录活性显著降低。
• 1900年的主要死亡原因是流感、结核病及肠胃疾病 年的主要死亡原因是流感、 年的主要死亡原因是流感
• 1990年时死亡原因主要是心血管病、癌症等。 1990年时死亡原因主要是心血管病、癌症等。 年时死亡原因主要是心血管病
Contents
• 肿瘤与癌症 • 人免疫缺损病毒 人免疫缺损病毒——HIV HIV • 乙型肝炎病毒 乙型肝炎病毒——HBV HBV
1.癌基因 1.癌基因 • 癌基因的分类 oncogene, v病毒癌基因 ： (virus oncogene, v-onc) DNA病毒、 RNA病毒 反转录病毒） 病毒（ DNA病毒、 RNA病毒（反转录病毒） 病毒 原癌基因：(cellularc原癌基因：(cellular-oncogene, c-onc)
肿瘤生化与分子生物学基础PPT
如给小鼠背上涂布微量二甲基苯并蒽再继续涂布 佛波醇酯（TPA）可使几乎所有小鼠都发生肿瘤。
（二）物理因素的致癌作用
物理因素有电磁波辐射，以及电子、质子、中子等
二战中广岛，原子弹 建筑材料中的c-Jun 、k-ras被异常激活、过表达
（三）病毒的致癌作用
1909年， Rous实验发现，含有鸡肉瘤病毒的无细胞滤液 能诱发小鸡长肉瘤，这种病毒被称为Rous肉瘤病毒。
调控序列（LTR）,具有增强子样功能。 当其插入宿主细胞DNA分子中后，可促进宿主细
胞基因表达。
MMTV的插入→生长因子int基因过表达 →促进细胞增殖。
（3） 病毒癌基因与细胞癌基因的同源性
在进化过程中，病毒感染宿主细胞后，可从宿主 细胞获得一部分细胞癌基因序列，即称为病毒癌基因 （V-onc）。
与Cyclin相反，Cdk抑制蛋白（CKI）抑 制Cdk活性。
cyclin
(+)
Rb-P
cyclin/CDK
P53
(+)
CDI (P21、p16)
(--)
Rb不被磷酸化
Rb-P不与E2F结合 E2F发挥转录 因子作用
促进细胞增殖
Rb-E2F（E2F失活）
细胞周期 停止在G1期
1) Cyclin促进CDK活性Rb-P而失活E2F活化细胞进程
2. 糖异生及糖原合成能力均下降
肝细胞癌变过程中： 糖异生的4个关键酶 难以维持正常血糖浓度 糖原合酶活性 肝内糖原含量低下 更难以维持正常血糖浓度
这可能是晚期肝癌患者出现低血糖的重要 原因。
3．氨基酸分解下降而蛋白质合成增强
肿瘤组织：
1）谷氨酸脱氢酶、ALT、AST等酶活性、联合脱氨基作 用氨基酸分解
（二）物理因素的致癌作用
物理因素有电磁波辐射，以及电子、质子、中子等
二战中广岛，原子弹 建筑材料中的c-Jun 、k-ras被异常激活、过表达
（三）病毒的致癌作用
1909年， Rous实验发现，含有鸡肉瘤病毒的无细胞滤液 能诱发小鸡长肉瘤，这种病毒被称为Rous肉瘤病毒。
调控序列（LTR）,具有增强子样功能。 当其插入宿主细胞DNA分子中后，可促进宿主细
胞基因表达。
MMTV的插入→生长因子int基因过表达 →促进细胞增殖。
（3） 病毒癌基因与细胞癌基因的同源性
在进化过程中，病毒感染宿主细胞后，可从宿主 细胞获得一部分细胞癌基因序列，即称为病毒癌基因 （V-onc）。
与Cyclin相反，Cdk抑制蛋白（CKI）抑 制Cdk活性。
cyclin
(+)
Rb-P
cyclin/CDK
P53
(+)
CDI (P21、p16)
(--)
Rb不被磷酸化
Rb-P不与E2F结合 E2F发挥转录 因子作用
促进细胞增殖
Rb-E2F（E2F失活）
细胞周期 停止在G1期
1) Cyclin促进CDK活性Rb-P而失活E2F活化细胞进程
2. 糖异生及糖原合成能力均下降
肝细胞癌变过程中： 糖异生的4个关键酶 难以维持正常血糖浓度 糖原合酶活性 肝内糖原含量低下 更难以维持正常血糖浓度
这可能是晚期肝癌患者出现低血糖的重要 原因。
3．氨基酸分解下降而蛋白质合成增强
肿瘤组织：
1）谷氨酸脱氢酶、ALT、AST等酶活性、联合脱氨基作 用氨基酸分解
8疾病与人类健康_《分子生物学》课件
现代科学认为， 现代科学认为，疾病的发生直接或间接与基因有关 经典单基因病 人类疾病都是：“基因病”多基因病 获得性基因病
经典单基因病：主要病因是某个基因位点上产生了缺陷 经典单基因病 等位基因； 多基因病：涉及多个基因及调控这些基因表达的环境因 多基因病 子之间的相互作用； 获得性基因病： 获得性基因病：主要是由病源微生物感染引起的传染病。
Avian Sarcoma Virus (ASV)
remove tumor & prepare cell-free extract
Sarcoma
Sarcoma
Rous sarcoma virus (RSV) compared to avian leukosis virus (ALV)
Fig 3.1 Oncogenes (Cooper)
遗传学家：X线和化学物质能导致基因突变。
基因突变导致癌症发生？？
化学物质和X线
细胞癌化的基本环 节和检测标准？
基因突变
组织细胞衰竭
癌症（组织细胞增生）
化学物质→ 高度诱变细菌的作用（-） →有效诱发啮齿类动物肿瘤（-） 致癌物质—诱变因素理论：诱变因素→损害基因→导 致癌症。 问题：如果以上理论成立，癌细胞必定携有突变基因 ，必须找到这些突变基因。（化学致癌物→细胞中所 有DNA）
Isolation of Temperature-Sensitive Mutants of RSV
Martin
解释：致癌的基 因突变，相应的 蛋白在较高温度 时丧失功能。
Fig 3.3 Oncogenes (Cooper)
Isolation of Transformation-Defective Mutants of RSV
分子生物学chapter9疾病与人类健康PPT课件
V-onc基因的起源
研究发现，反转录病毒基因组中所带有的 onc基因并非来自病毒本身，而是这些病毒 在感染动物或人体之后获得的细胞原癌基因。
动物或人原癌基因经病毒修饰和改造后，成 为病毒基因组的一部分并具有了致癌性，其 作用的靶分子也往往发生改变。
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21
已经证实各种脊椎动物染色体DNA上都有与 Src相类似的DNA序列，说明它是正常细胞 所固有的。因为正常细胞中这些基因是不表 达的，只有在细胞发生癌变时才有活性，所 以称为原癌基因。
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19
正常情况下，该蛋白上的酪氨酸残基只有轻度 的磷酸化。
转化细胞中，由于p60Src结合在附着点内靠近 或位于枢纽蛋白处，使这一蛋白的磷酸化水平 提高了20倍以上，明显降低了枢纽蛋白连接肌 动蛋白纤丝束和细胞膜固着蛋白的功能，导致 肌动蛋白纤丝束松散，细胞粘附能力减弱，容 易发生脱落和转移。
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20
获得性（acquired）基因病。主要是由病原微 生物感染引起的传染病，虽然不符合经典的 “世代遗传”方式，但基本上是病原微生物 基因组与人类基因组相互作用的结果，都涉 及基因结构与表达模式的改变。
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3
9. 1 肿瘤与癌症
癌（cancer）是一群不受生长调控而繁殖的 细胞，也称恶性肿瘤。良性肿瘤则是一群仅 局限在自己的正常位置，且不侵染周围其它 组织和器官的细胞。
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13
这种病毒的基因组只有6-9kb。RNA上的基 因数目很少，它们被包裹在由gag和env两 个基因编码的蛋白质外壳中，其中env基因 指导外壳蛋白的合成，gag基因则指导“鞘” 蛋白的合成，这些“鞘”蛋白好像“道钉” 一样“箍”在外壳的表面，维持外壳蛋白 结构的稳定性。
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癌症的发生与外部因素有关
1775年，伦敦医生波特（perCIV.lp.ti），扫烟囱的男工上 阴囊癌，首次提出癌症与特殊因素或环境有密切关系。 德国东部的沥青铀矿矿工患肺癌 X线打交道的人皮肤癌和白血病 吸烟人群肺癌发病率比不抽烟的人群高20至30倍 20世纪初，日本山际克三郎，兔子耳朵反复涂抹煤焦油 几个月皮肤癌（美国：3一甲基胆蒽和二甲苯丙蒽致癌） 特殊因素能够诱发癌症
美国人M.Bishop 与美国科学家Varmus因在70年 代发现动物的致癌基因不是来自病毒而是来自动物 体内正常细胞内所存在的一种基因──原癌基因而 获1989年诺贝尔奖。
Bishop
Varmus
Oncogene 是否合适? Oncogene只是为了使机体发 生癌症而存在吗？
proto-oncogene从最简单的生物 到人的细胞中都原封不同地存在 Oncogene function?
9.1.1 反转录病毒致癌基因
Retrovirus Structure
Structure of retrovirus
binding
(fusion)
(membrane-associated protein)
retrovirus genome
Diploid RNA
LTR (long terminal repeat) =U3-R-U5
哈佛大学，库柏（cooper)，T24 EJ膀胱癌细胞，1981.9.30获得癌基因
哥伦比亚大学，威格勒（wigler)， T24 EJ膀胱癌细胞！！
美国国立癌研究所，巴巴希德，膀胱细胞，1981.11获得癌基因
癌基因成为癌研究的核心
膀胱癌 肺癌 大肠癌
癌基因
病毒癌基因
ras
1989年诺贝尔生理医学奖得主
Normal RasH
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Met Thr Glu Tyr Lys Leu Val Val Val Gly Ala Gly Gly……
ATG ACG GAA TAT AAG CTG GTG GTG GTG GGC GCC GGC GGT...
GTC
遗传学家：X线和化学物质能导致基因突变。
基因突变导致癌症发生？？
化学物质和X线
基因突变
细胞癌化的基本环 节和检测标准？
组织细胞衰竭
癌症（组织细胞增生）
化学物质 高度诱变细菌的作用（-）
有效诱发啮齿类动物肿瘤（-）
致癌物质—诱变因素理论：诱变因素损害基因导 致癌症。
问题：如果以上理论成立，癌细胞必定携有突变基因 ，必须找到这些突变基因。（化学致癌物细胞中所 有DNA）
LTR
GAG
POL
ENV
LTR
Transformation-Defective (- "td" )Mutants of RSV
- "td" mutant had deleted ~15% of its RNA genomeFra bibliotek癌基因
癌基因：是一类与肿瘤发生和发展密切相关的基因，在体 外可促进细胞转化，在体内可诱导肿瘤的发生，其蛋白产 物可促进细胞的增殖。
2、LTR插入
Activation of the c-myc protooncogene by retroviral promoter and enhancer insertions.
Fig 3.1 Oncogenes (Cooper)
Isolation of Temperature-Sensitive Mutants of RSV
Martin
解释：致癌的基 因突变，相应的 蛋白在较高温度 时丧失功能。
Fig 3.3 Oncogenes (Cooper)
Isolation of Transformation-Defective Mutants of RSV
——Possible Molecular Mechanisms for Cancer
protooncogene
Deletion or point mutation in coding sequence
Gene amplification
Chromosome rearrangement
Hyperactive protein made in normal amounts
年，甚至数十年）后才会致癌。
9.1.1.2 v-onc基因的起源
LTR
GAG
POL
Transforming RSV
ENV
SRC LTR
LTR
GAG
POL
ENV
LTR
Transformation-Defective Mutants of RSV
Avian Sarcoma Virus (ASV)
LTR
癌症 （Cancer ）既上皮组织的恶性肿瘤
间叶组织的恶性肿瘤：组织来源+肉癌 骨髓白细胞的恶性肿瘤：白血病（血癌）
全世界每年约有1000万人新患癌症，有600万人死亡。 中国每年约有170万人新患癌症，有120万人丧生。 癌症已分别成为城市和农村第一和第三位的死亡原因。 人类面临着尽快征服肿瘤的艰巨任务。
9.1.1.1 急性转化型和非急性转化型
根据反转录病毒的转化细胞的能力将其分为： 急性转化型和非急性转化型 急性转化型主要特征： 1.感染后很短时期（几天或几周）就出现实体瘤或白血瘤； 2.所带的癌基因一般位于病毒基因组的内部，也可位于基因
组的3‘端，但不会插入结构基因内部； 3.具有体外转化能力。 非急性转化型感染寄主细胞后需要较长时间（几个月或几
9.1.3 原癌基因的表达调控
原癌基因：单拷贝、正常情况下低水平表达或根
本不表达癌基因？？（功能或表达异常）
translocation
amplification
point mutation
deletion
normal
Conversion of a protooncogene into an oncogene
Activated EJRasH
Met Thr Glu Tyr Lys Leu Val Val Val Gly Ala Val Gly……
Ras mutations in tumors usually involve codons 12, 13, 59 and 61.
Mutated ras is found in 50% of colorectal cancers（结肠直肠癌） and 95% of pancreatic cancers（胰腺癌）.
癌基因可分为两大类： 病毒癌基因（virus oncogene, v-onc.） 目前发现的病毒癌基因有30多种，而且认为他们最初来自 细胞癌基因。 细胞癌基因（cellular oncogene, c-onv） 通过分子杂交和细胞转染实验等技术发现细胞癌基因。目 前发现的细胞癌基因有100多种，其中部分在病毒中存在。
Rous awarded Nobel Prize in 1966
Peyton Rous
Avian Sarcoma Virus (ASV)
Sarcoma
remove tumor & prepare cell-free extract
Sarcoma
Rous sarcoma virus (RSV) compared to avian leukosis virus (ALV)
8.1.2 原癌基因产物及其分类（P298）
原癌基因的特点：
广泛存在于自然界 在进化上高度保守 是调节细胞生长、发育和分化的重要蛋白质 在结构上与病毒癌基因相近 正常情况下表达水平很低 在一定条件下可被激活成癌基因
原癌基因的五大功能
细胞增殖因子（如sis(PDGF-β ）) 增殖因子等的受体（如erbB，trk） 蛋白磷酸化酶（如src） G蛋白如ras家族中的 H-ras，K-ras， 转录因子如myc家族，fos家族，Jun家族，
病毒名称
动物品种
Moloney肉瘤
小鼠
骨髓增生性白血病
小鼠
禽类髓母细胞增生症
鸡
禽类髓细胞瘤病
鸡
禽类肉瘤31
鸡
3611小鼠肉瘤
小鼠
Harvey肉瘤
大鼠
Kirsten肉瘤
大鼠
网状内皮增生症
火鸡
UR2肉瘤
鸡
禽类成红血细胞增生症S13 鸡
猿猴肉瘤
猴
禽类SK
鸡
Rous肉瘤
鸡
Y73肉瘤
鸡
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人？
(动物)致癌病毒 理化因素致癌
现代科学认为，疾病的发生直接或间接与基因有关
经典单基因病 人类疾病都是：“基因病” 多基因病
获得性基因病
经典单基因病：主要病因是某个基因位点上产生了缺陷 等位基因； 多基因病：涉及多个基因及调控这些基因表达的环境因 子之间的相互作用； 获得性基因病：主要是由病源微生物感染引起的传染病。
主要内容
人的癌
癌基因 癌基因????
人类癌基因的分离
Tumor
Shear
DNA
Transfect Cell
NTH3T3 CELL
mRNA
Transfect Cell cDNA library
Transformed Phenotype
麻省工学院，温伯格（weinberg)，EJ膀胱癌细胞，1981.8.27获得癌基因
Molecular Biology
第九章 疾病与人类健康
第八章 疾病与人类健康
健康：机体是众多对立生理过程和物质的相对 统一体，健康是这些过程和物质相互作用而维 持的机体相对稳定的生命过程（稳态）。