EFFECTORSEARCH：病原菌基因组中三型分泌系统效应蛋白的预测

TAL效应蛋白研究进展

TAL效应蛋白研究进展 摘要介绍了TAL效应蛋白相关的研究进展，包括TAL效应蛋识别DNA，其在基因工程上的应用，TALENs中DNA结合域的设计和组装，并对未来发展趋势进行分析和展望，以期为TALENs技术的发展与应用提供参考。 Abstract The related research advances on TAL effect protein were introduced，including TAL effect protein identification of DNA and application in genetic engineering，design and assembly of DNA binding domain in TALENs.The future developing trend was analyzed and prospected，so as to provide references for development and application of TALENs technology. Key words TAL effect protein；TALENs；targeting DNA；genetic engineering 细胞通过合适的DNA结合蛋白来控制表达、复制和传输遗传物质。在活细胞中以靶向方式改变核苷酸序列和基因表达是有难度的，实现所需的特异性面临挑战。植物病原细菌的类转录激活因子效应物包含一个模块化DNA结合结构域，似乎克服了这一困难。在DNA中包括串联式、多态氨基酸重复的个别特定连续的核苷酸，这些领域正在向目标DNA展开中，应用范围从模式生物中了解基因功能到在作物中改善性状以及人类治疗遗传性疾病。 从生物学已经在寻找控制细胞中的遗传信息，通过DNA靶向工程中的DNA 结合域与新的序列特异性融合它们到蛋白质中从而改变DNA及其表达。锌指结构域主要识别三核苷酸，已经被广泛使用。锌指结构的排列组合到识别不同长度的上游目标基因已经被融合至转录激活或抑制蛋白质，目的是创建人工基因调控子[1]并且序列特异性的锌指核酸酶（ZFNs）也已经创建，通过定向染色体分离，能够定向突变和基因组的编辑[2]。虽然在DNA靶向与锌指结构中已经取得了相当大的进步[3]，但其广泛应用已经被资源密集型和新兴市场获得新的DNA序列特异性阻碍。转录激活元件（TAL）效应蛋白以一种明显的模块方式识别DNA，也就是更多的是接受DNA定位：串联，多聚氨基酸重复在这些蛋白质中独立的特异性，在DNA定位中连续的核甘酸。然而发现仅在植物病原细菌中，特别是黄单胞菌属，TAL效应蛋白成员是转录领域，活性转录激活因子。通过细菌型Ⅲ分泌系统注射进植物细胞，导入到植物细胞核中并且定位特异性效应物基因启动子[4-5]。TAL效应蛋白结合激活下游基因的表达，导致细菌克隆、症状形成及病原体传播。通过开拓TAL效应蛋白-DNA，识别DNA靶向控制体内遗传物质。 1 TAL效应蛋白识别DNA TAL效应蛋白重复的氨基酸集中位于蛋白质的靶向结构域，通常由34个氨基酸组成。大多数TAL效应蛋白有13～28个重复[6]。这34个氨基酸中除了第12～13位的氨基酸变化较大之外，其他氨基酸高度保守。这2个不保守的氨基酸被命名为重复可变区（repeat variable diresidue，RVD）。不同的TAL效应子都

基因组学与蛋白质组学

《基因组学与蛋白质组学》课程教学大纲 学时： 40 学分：2.5 理论学时： 40 实验学时：0 面向专业：生物科学、生物技 术课程代码：B7700005先开课程：生物化学、分子生物 学课程性质：必修/选修执笔人：朱新 产审定人： 第一部分：理论教学部分 一、课程的性质、目的和任务 《基因组学与蛋白质组学》是随着生物化学、分子生物学、结构生物学、晶体学和计算机技术等的迅猛发展而诞生的，是融合了生物信息学、计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域。是当今生命科学研究的热点与前沿领域。由于基因组学与蛋白质组学学科的边缘性，所以本课程在介绍基因组学与蛋白质组学基本基本技术和原理的同时，兼顾学科发展动向，讲授基因组与蛋白组学中的热点和最新进展，旨在使学生了解现代基因组学与蛋白质组学理论的新进展并为相关学科提供知识和技术。 二、课程的目的与教学要求 通过本课程的学习，使学生掌握基因组学与蛋白质组学的基本理论、基础知识、主要研究方法和技术以及生物信息学和现代生物技术在基因组学与蛋白质组学上的应用及典型研究实例，熟悉从事基因组学与蛋白质组学的重要方法和途

径。努力培养学生具有科学思维方式、启发学生科学思维能力和勇于探索，善于思考、分析问题的能力，激发学生的学习热情，并通过学习提高自学能力、独立思考能力以及科研实践能力，为将来从事蛋白质的研究奠定坚实的理论和实践基础。 三、教学内容与课时分配 第一篇基因组学

第一章绪论（1学时） 第一节基因组学的研究对象与任务； 第二节基因组学发展的历程； 第三节基因组学的分子基础； 第四节基因组学的应用前景。 本章重点： 1. 基因组学的概念及主要任务； 2. 基因组学的研究对象。 本章难点： 1.基因组学的应用及发展趋势； 2.基因组学与生物的遗传改良、人类健康及生物进化。建议教学方法：课堂讲授和讨论 思考题： 查阅有关资料，了解基因组学的应用发展。 第二章人类基因组计划（1学时） 第一节人类基因组计划的诞生； 第二节人类基因组研究的竞赛； 第三节人类基因组测序存在的缺口； 第四节人类基因组中的非编码成分； 第五节人类基因组的概观； 第六节人类基因组多样性计划。 本章重点： 1. 人类基因组的研究； 2. 人类基因组多样性。 本章难点： 人类基因组序列的诠释。 建议教学方法：课堂讲授和讨论 思考题：

基因组学和蛋白质组学对新药研发的影响

通过校园网进入数据库例如维普期刊数据库、CNKI、超星电子图书等。完成 A、任选一题，检索相关资料，截取检索过程图片，做成一个ppt文件（50分）。 B、写综述形式的学术论文(学术论文格式，字数不限，正文字体小四)，做成word文件（50分）。要求：按照自己的思路组织成文件，严禁抄袭。 写明班级学号，打印纸质版交给老师。 1、对检索课题“磷酸对草莓生长和开花的影响”检索中文信息。提示：磷酸的化学物质名称是“Phosphonic acid ”普通商业名称是“ethephon”， 2、基因组学和蛋白质组学对新药研发的影响 3、红霉素衍生物的设计、合成与抗菌活性研究 4、HPLC法测定复方谷氨酰胺肠溶胶囊中L-谷氨酰胺的释放度 姓名：朱艳红 班级： 11生科师范 学号： 11223074 学科教师：张来军

基因组学和蛋白质组学对新药研发的影响琼州学院生物科学与技术学院 11生科师范2班朱艳红 11223074 摘要 20世纪末伴随着人类基因组计划的实施，相继产生了基因组学和蛋白质组学，基因组学和蛋白质组学的迅速发展，对药学科学产生着深远的影响。文章在简介蛋白质组学基本概念、核心技术的基础上，综述了基因组学和蛋白质组学对新药研发带来的影响。 关键词：基因组学；蛋白质组学；药物研发 The impact of genomics and proteomics on the research and development of innovative drug abstract With the implementation of the 20th century,Genomics and proteomics had emerged one after the other. Driven by Soaring development of the omits，pharmaceutical industry presents a new vision，all human life faces a promising future. On the basis of proteomics Introduction to basic concepts, core technology, reviewed the genomics and proteomics research on the impact of new drugs. Keywords:Genomics; proteomics; drug development

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基因组学(结构基因组学和功能基因组学).

问:基因组学、转录组学、蛋白质组学、结构基因组学、功能基因组学、比较基因组学研究有哪些特点? 答:人类基因组计划完成后生物科学进入了人类后基因组时代,即大规模开展基因组生物学功能研究和应用研究的时代。在这个时代,生命科学的主要研究对象是功能基因组学,包括结构基因组研究和蛋白质组研究等。以功能基因组学为代表的后基因组时代主要为利用基因组学提供的信息。 基因组研究应该包括两方面的内容:以全基因组测序为目标的结构基因组学(struc tural genomics和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学(functional genomics。结构基因组学代表基因组分析的早期阶段,以建立生物体高分辨率遗传、物理和转录图谱为主。功能基因组学代表基因分析的新阶段,是利用结构基因组学提供的信息系统地研究基因功能,它以高通量、大规模实验方法以及统计与计算机分析为特征。 功能基因组学(functional genomics又往往被称为后基因组学(postgenomics,它利用结构基因组所提供的信息和产物,发展和应用新的实验手段,通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能,使得生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转向多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。这是在基因组静态的碱基序列弄清楚之后转入基因组动态的生物学功能学研究。研究内容包括基因功能发现、基因表达分析及突变检测。 基因的功能包括:生物学功能,如作为蛋白质激酶对特异蛋白质进行磷酸化修饰;细胞学功能,如参与细胞间和细胞内信号传递途径;发育上功能,如参与形态建成等采用的手段包括经典的减法杂交,差示筛选,cDNA代表差异分析以及mRNA差异显示等,但这些技术不能对基因进行全面系统的分析。新的技术应运而生,包括基因表达的系统分析,cDNA微阵列,DNA芯片等。鉴定基因功能最有效的方法是观察基因表达被阻断或增加后在细胞和整体水平所产生的表型变异,因此需要建立模式生物体。 功能基因组学

dominant negative显性负性效应

dominant-negative的解释 从字面上理解，一个基因的两条等位基因中，有一个等位基因发生突变就能造成疾病（或者产生异常的生物学效应），那么这种突变称之为显性的（dominant），常染色体显性遗传病的基础一般都是显性突变。 而这种突变的蛋白如果能够影响到正常蛋白的功能，那么其效应应该是“负”的（negative），此类突变就被称之为显性负效应突变dominant-negative mutation。 dominant-negative效应只是显性突变机制中的一种，这种突变的蛋白往往不会降解，而且能与野生型的蛋白结合从而导致野生型蛋白的功能改变或者丧失。 dominant-negative效应有三个必须的条件，一、突变是显性的，也就是生物体内基因组上野生型的等位基因与突变的等位基因分子数为1：1；二、突变不能影响mRNA以及成熟蛋白的稳定性，也就是突变的蛋白亦会表达； 三、突变的蛋白一定要与野生型蛋白相互结合（或者称之为直接作用）而且影响到野生型蛋白的功能，这种结合不一定是1：1，也有可能是1：2 或者2：1或者其他比例，视蛋白的结构功能而定。 最典型的例子就是各类自身会形成多聚体的蛋白，以二聚体蛋白为例，无论是体外实验还是体内，如果突变的蛋白与野生型按1：1进行相互作用的话，能检测到的正常蛋白的功能通常要远远低于正常的50%，这是因为突变蛋白无论与野生型还是突变蛋白自身结合，最终都将是功能丧失，而正常野生型与野生型蛋白结合的比例将会非常的少，不足以支撑正常的生物学功能。 但Dominant negative 实际上还可能有一种延伸：突变蛋白A能与野生 型蛋白a竞争性结合蛋白B。突变蛋白A无功能但可能结合活性更强，产生竞争性抑制，导致野生型蛋白a和蛋白B都无法发挥正常的生物学功能，产生Dominant negative 现象。 显性负效应dominant negative effect 就是指当一个突变基因导入细胞后，不仅其表达的蛋白没有活性，而且该无活性蛋白还能抑制细胞内正常有活性的蛋白发挥功能。

蛋白质结构预测和序列分析软件

蛋白质结构预测和序列分析软件蛋白质数据库及蛋白质序列分析 第一节、蛋白质数据库介绍 一、蛋白质一级数据库 1、 SWISS-PROT 数据库 SWISS-PROT和PIR是国际上二个主要的蛋白质序列数据 库，目前这二个数据库在EMBL和GenBank数据库上均建 立了镜像 (mirror) 站点。 SWISS-PROT数据库包括了从EMBL翻译而来的蛋白质序 列，这些序列经过检验和注释。该数据库主要由日内瓦大 学医学生物化学系和欧洲生物信息学研究所(EBI)合作维 护。SWISS-PROT的序列数量呈直线增长。 2、TrEMBL数据库： SWISS-PROT的数据存在一个滞后问题，即 进行注释需要时间。一大批含有开放阅读 了解决这一问题，TrEMBL(Translated E 白质数据库，它包括了所有EMBL库中的 质序列数据源，但这势必导致其注释质量 3、PIR数据库： PIR数据库的数据最初是由美国国家生物医学研究基金 会（National Biomedical Research Foundation, NBRF） 收集的蛋白质序列，主要翻译自GenBank的DNA序列。 1988年，美国的NBRF、日本的JIPID（the Japanese International Protein Sequence Database日本国家蛋 白质信息数据库）、德国的MIPS（Munich Information Centre for Protein Sequences摹尼黑蛋白质序列信息 中心）合作，共同收集和维护PIR数据库。PIR根据注释 程度(质量)分为4个等级。 4、 ExPASy数据库： 目前，瑞士生物信息学研究所（Swiss I 质分析专家系统（Expert protein anal 据库。 网址：https://www.sodocs.net/doc/5517605668.html, 我国的北京大学生物信息中心(www.cbi.

细胞的生物膜系统总结

细胞的生物膜系统 【知识体系】 【教材全解】 一、重难点诠释 细胞是生物体结构和功能的基本单位。人类的许多问题需要借助细胞生物学的知识加以解决。如癌细胞的杀伤、处理污水的过滤膜装置等等。因此在初步掌握细胞的基础知识以后，我们来进一步学习细胞与细胞工程。 根据下图4－1－1动物、植物细胞的亚显微结构模式图，分别归纳出由单层膜结构、双层膜构成的细胞结构：

但是细胞核中的染色体。细胞质中的核糖体、中心体则不具备膜结构。 （一）各种生物膜在结构上的联系： （二）各种生物膜在功能上的联系 核糖体是细胞内将氨基酸合成蛋白质的场所；高尔基体与细胞分泌物的形成有关，在植物细胞分裂时，还与细胞壁的形成有关；内质网膜上附着许多种酶，为细胞内多种化学反应的进行提供场地，还与蛋白质、脂类和糖类的合成有关，也是蛋白质等的运输通道。 联系如图4－1－2所示：

（三）生物膜系统的概念 细胞内的各种生物膜（包括细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等细胞器的膜）不仅在结构上有一定的联系，在功能上也是既有明确的分工，又有紧密的联系。各种生物膜相互配合，协同工作，才使得细胞这台高度精密的生命机器能够高效、持续地运转，它们所形成的结构体系，叫做细胞的生物膜系统。 （四）生物膜系统的作用 1．细胞膜在维持细胞内环境稳定、物质运输、能量交换和信息传递方面起着决定性的作用。具体阐释并举例如下： ①关于物质运输。物质出入细胞都要穿过细胞膜，出入方式以自由扩散和主动运输两种方式为主。此外，还有内吞作用和外排作用等。自由扩散时，物质从细胞膜高浓度的一侧穿过细胞膜移到低浓度的一侧，但不消耗能量ATP，不需要载体蛋白；而主动运输不仅消耗ATP，而且需要载体的帮助，载体的本质是细胞膜中的蛋白质。细胞膜在控制物质的自由扩散和主动运输时，表现出选择透过性的功能特点：水分子可以自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，而其它的离子、小分子和大分子则不能通过，由细胞膜来甄别被选择的物质。细胞的内吞作用和外排作用则以细胞膜的流动性作为基础。 ②关于能量交换。神经细胞由静息状态下的细胞膜外带正电荷，膜内带负电荷，转变为兴奋状态下的外负内正，靠的就是细胞膜有选择地出入Na+、K+，使化学势能转变为电能的典型实例。 ③关于信息传递。如神经元之间的信息传递，上一个神经元释放化学递质，通过与下一个神经元细胞膜上受体蛋白结合，从而引起下一个神经元的兴奋或抑制。细胞膜在传递过程中发挥着决定性作用。 再例如，红细胞膜表面有A和B两种凝集原，从而决定着血型的类型；每个人的细胞膜上都带有一组与别人不同的组织相容性抗原，即人类白细胞抗原，简称HLA，如果别人的组织或器官移植到病人身上，病人的免疫系统就会识别出不同的信息而加以排斥。事实上，红细胞表面的凝集原和HLA都是细胞膜上的结构蛋白，它们往往与多糖结合，以糖蛋白的形式存在，具有识别信息的作用。 2．生物膜系统可以为酶提供了大量的附着位点，为许多重要反应的进行提供了场所。 例如植物细胞的高尔基体膜上，含有催化单糖聚合为多糖（如纤维素等）的酶，纤维素等合成后由细胞释放到细胞外间隙中，作为构成细胞壁的主要成分。 肝细胞具有解毒功能，其原因是肝细胞的内质网上分布有解毒酶，可催化分解各种药物或有毒物质。 线粒体内膜上，含有一系列与有氧呼吸作用相关的酶。 3．生物膜把细胞分隔成小室，保证各种化学反应互不干扰，高效有序地进行。 如线粒体是一个有界膜的细胞器，有氧呼吸的酶非常有序地排列在线粒体的膜上，高度有序的排列方式使得一种反应的产物不需移动很远就可以遇到催化下一个反应的酶。这些高度有组织排列的酶彼此之间保持着密切的联系，保证多种化学反应互不干扰，高效地进行。 （四）生物膜研究的重要意义 1．研究层次：达到了分子水平

细胞生物学简答题整理

1、简述G蛋白偶联受体所介导得信号通路得异同 G蛋白偶联受体所介导信号通路分为三类: ①激活离子通道；②激活或抑制腺苷酸环化酶,以ｃAＭＰ为第二信使；③激活磷脂酶C ，以IP3 与DAG 作为双信使 激活离子通道： 当受体与配体结合被激活后，通过偶联G蛋白得分子开关作用，调控跨膜离子通道得开启与关闭，进而调节靶细胞得活性。 激活或抑制腺苷酸环化酸得cＡMP信号通路： 细胞外信号(激素，第一信使）与相应Ｇ蛋白偶联得受体结合,导致细胞内第二信使ｃＡＭＰ得水平变化而引起细胞反应得信号通路。腺苷环化酶调节胞内cAＭP得水平，ｃAMＰ被环腺苷酸磷酸二酯酶降解清除。 ｃAMP信号通路主要就是通过活化cAMP依赖性蛋白激酶A (PKA) ,激活靶酶开启

基因表达，从而表现出不同得效应. 蛋白激酶A 由2个催化亚基与２个调节亚基组成，cAM Ｐ得结合可改变调节亚基得构象，释放催化亚基产生活性。 蛋白激酶A被激活后,一方面通过对底物蛋白得磷酸化,引起细胞对胞外信号得快速反应;另一方面，其催化亚基可进入细胞核,磷酸化cAMP应答元件结合蛋白（ＣRＥB）得丝氨酸残基.磷酸化得CREB蛋白被激活，它作为基因转录得调节蛋白识别并结合到靶细胞得cA ＭP应答元件（CRE) 启动靶基因得转录,引起细胞缓慢得应答反应。 cAMP信号通路中得缓慢反应过程：激素→G-蛋白偶联受体→G－蛋白→腺苷酸环化酶→cAMP→ cAMP依赖得蛋白激酶Ａ→基因调控蛋白→基因转录。 cAＭP就是由腺苷酸环化酶（adeｎyｌyl cycｌａse,ＡC）催化合成得，腺苷酸环化酶为跨膜１2次得糖蛋白，在Mg2＋或Ｍn2+存在下能催化ＡTＰ生成ｃAMP；细胞内得环腺苷酸磷酸二酯酶（ＰDE）可降解cＡＭP生成５'－AMP，导致细胞内ｃＡMＰ水平下降。因此，细胞内ｃAMP得浓度受控于腺苷酸环化酶与PＤE得共同作用). cAMP信号调控系统由质膜上得５种成分组成:刺激型激素受体（Rs)、抑制型激素受体（Ri)、刺激型G蛋白（Ｇs）、抑制型G蛋白(Gi）、腺苷酸环化酶(E）.Gs与Gｉ得β、γ亚基相同，而α亚基不同决定了对激素对腺苷酸环化酶得作用不同。 Gs得调节作用:当细胞没有受到激素刺激时,Ｇs处于非活化状态,G蛋白得亚基与GＤＰ结合，此时

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当网络不是很畅通时或并不急于得到较多数量的蛋白质序列时，可采用EMAIL方式进行序列检索。? 蛋白质基本性质分析? 蛋白质序列的基本性质分析是蛋白质序列分析的基本方面，一般包括蛋白质的氨基酸组成，分子质量，等电点，亲水性，和疏水性、信号肽，跨膜区及结构功能域的分析等到。蛋白质的很多功能特征可直接由分析其序列而获得。例如，疏水性图谱可通知来预测跨膜螺旋。同时，也有很多短片段被细胞用来将目的蛋白质向特定细胞器进行转移的靶标（其中最典型的例子是在羧基端含有KDEL序列特征的蛋白质将被引向内质网。WEB中有很多此类资源用于帮助预测蛋白质的功能。? 疏水性分析? 位于ExPASy的ProtScale程序（?）可被用来计算蛋白质的疏水性图谱。该网站充许用户计算蛋白质的50余种不同属性，并为每一种氨基酸输出相应的分值。输入的数据可为蛋白质序列或SWISSPROT数据库的序列接受号。需要调整的只是计算窗口的大小（n）该参数用于估计每种氨基酸残基的平均显示尺度。? 进行蛋白质的亲/疏水性分析时，也可用一些windows下的软件如，bioedit,dnamana等。? 跨膜区分析? 有多种预测跨膜螺旋的方法，最简单的是直接，观察以20个氨基酸为单位的疏水性氨基酸残基的分布区域，但同时还有多种更加复杂的、精确的算法能够预测跨膜螺旋的具体位置和它们的膜向性。这些技术主要是基于对已知

77高中生物细胞的生物膜系统与细胞骨架

高中生物细胞的生物膜系统与细胞骨架2019年3月20 日 （考试总分：108 分考试时长： 120 分钟） 一、填空题（本题共计 2 小题，共计 8 分） 1、（4分）下图甲表示某生物的亚显微结构，乙图表示溶酶体（一类含多种水解酶、具有单层膜的囊状细胞器）发生过程和“消化”功能的示意图，请据图回答有关问题 ⑴如图甲是细胞的亚显微结构模式图，该细胞是__________细胞，作出此判断的依据是此细胞具有___ _________________等结构。 ⑵细胞进行生命活动所需要的能量主要是由[ ]________供给，该结构的主要功能是进行__________。 ⑶f表示b与e正在融合，这种融合过程反映了生物膜在结构上具有____________的特点。 2、（4分）下图为细胞亚显微结构模式图，据图回答： （1）图示细胞是____________细胞，做出此判断的依据是此细胞具有[ ]___________、[ ]___________ _、[ ]____________等结构。 （2）与能量转换有密切关系的细胞器是[ ]____________和[ ]____________，后者能把____________能 转化成化学能并储存在生物体中。 （3）若该细胞是根尖分生区细胞，新细胞壁的形成与[ ]____________的活动有关。（4）结构[ ]____________与核糖体的形成有关。 （5）该细胞与大肠杆菌在结构上的最大区别是________________________。 二、单选题（本题共计 20 小题，共计 100 分） 3、（5分）下列有关生物膜的叙述，错误的是 A．细胞膜使细胞具有一个相对稳定的内部环境 B．膜蛋白的种类和含量决定了生物膜功能的复杂程度 C．生物膜把细胞器分隔开，保证细胞生命活动高效、有序的进行 D．生物膜是对生物体内所有膜结构的统称 4、（5分）下表中“依据”和“能做出的判断”相匹配的是 A．① B．② C．③ D．④ 5、（5分）下列有关细胞骨架的叙述，不正确的是 A．细胞骨架与细胞的运动、分裂有关 B．细胞骨架与信息传递等生命活动有关 C．细胞骨架可以维持细胞形态 D．细胞骨架主要成分为纤维素 6、（5分）关于细胞膜结构和功能的叙述，错误的是 A．磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架 B．高等植物细胞可通过胞间连丝进行信息交流 C．当细胞衰老时，其细胞膜物质运输的功能升高 D．细胞膜结构的完整性可用台盼蓝染色法进行检测 7、（5分）下列关于细胞膜的叙述，不正确的是 A．组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富

细胞生物学 第十二章 细胞的信号转导

第十二章细胞的信号转导 信号转导：细胞之间联系的信号有许多种，由细胞分泌的、能够调节机体功能的生物活性物质是一类重要的化学信号分子，它们通过与细胞膜上或胞内的受体特异性结合，将信号转换后传给相应的胞内系统，使细胞对外界信号做出适当的反应，这一过程称为信号转导。 第一信使：细胞所接收的信号包括物理信号、化学信号等，其中最重要的是由细胞分泌的、能够调节机体功能的一大类生物活性物质，它们是细胞间通讯的信号，被称为“第一信使”。激素：由内分泌细胞合成，经血液或淋巴循环到达机体各部位靶细胞的化学信号分子，如胰岛素、甲状腺素等，作用特点是距离远、范围大、持续时间长。 神经递质：由神经元的突触前膜终端释放，作用于突触后膜上的特殊受体，如乙酰胆碱、去甲肾上腺素等，特点是作用时间短、作用距离短。 局部化学介质：由某些细胞产生并分泌的一大类生物活性物质，包括生长因子、前列腺素和一氧化氮等，它们通过细胞外液的介导作用于附近的靶细胞。 胞外信号分子可根据与受体结合后细胞所产生的效应不同，分为激动剂和拮抗剂。 激动剂：指与受体结合后能使细胞产生效应的物质。①Ⅰ型激动剂：与受体结合的部位与内源性配体相同，产生的细胞效应与内源性配体相当或更强者②Ⅱ型激动剂：与受体结合的部位不同于内源性配体，本身不能使细胞产生效应，但可增强内源性配体对细胞作用者拮抗剂：指与受体结合后不产生细胞效应，但可阻碍激动剂对细胞作用的物质。①Ⅰ型拮抗剂：结合于受体的部位与内源性配体相同，可阻断或减弱内源性配体对细胞的效应②Ⅱ型拮抗剂：结合于受体的部位与内源性配体不同，能阻断或减弱内源性配体对细胞的作用。 受体：是一类存在于胞膜或胞内的特殊蛋白质，能特异性识别并结合胞外信号分子，进而激活细胞内一系列生物化学反应，使细胞对外界刺激产生相应的效应。配体（ligand）：与受体结合的生物活性物质统称为配体，包括激素、神经递质、生长因子、某些药物和毒物等。膜受体：主要为镶嵌在胞膜上糖蛋白，由与配体相互作用的细胞外域、将受体固定在细胞膜上的穿膜域和起传递信号作用的胞内域三部分构成，其配体是一些亲水的、不能直接穿过细胞膜脂质双分子层的肽类激素、生长因子和递质。 胞内受体：为DNA结合蛋白，可与来自胞外的亲脂性小分子甾类激素等结合，作为转录因子与DNA顺式作用元件结合，调节基因的表达。

生物膜系统

生物一轮复习导学提纲(8) 必修一：生物膜系统 班级______ 学号_____ 姓名____________ 1．生物膜系统在细胞的生命活动中起着重要的作用。请回答： (1)细胞核的__________使基因的转录和翻译两个过程在时空上分开，细胞核和细胞质之间通过__________实现生物大分子的转运。 (2)脂溶性物质易透过细胞膜，表明细胞膜的主要成分中有__________。通常分泌到细胞膜外的蛋白质需经过__________加工和修饰后，以分泌小泡的形式排出。 (3)红细胞膜内K＋浓度是膜外的30倍，膜外Na＋浓度是膜内的6倍，维持这种K＋、Na＋分布不均匀是由膜上的__________所控制；红细胞膜上糖蛋白的糖支链具有高度的特异性，若去掉这些糖支链，就不会发生红细胞的凝集反应，说明细胞膜表面这些糖蛋白是_______________。 (4)人工生物膜的主要用途有哪些？__________(多项选择)。 A．污水处理 B．食品保存 C．海水淡化处理 D．人造器官材料 (5)与消化酶的合成和分泌有关的细胞器有_____________________________________ 。 2．细胞内的各种生物膜在结构上既有明确的分工，又有紧密的联系。结合下面关于溶酶体(一类含多种水解酶、具有单层膜的囊状细胞器)发生过程和“消化”功能的示意图，分析回答下列 问题。 (1)b是刚形成的溶酶体，它起源于细胞器a；e是由膜包裹着衰老细胞器d的小泡，而e的膜来源于细胞器c。由图示可判断：a是__________，c是__________，d是__________。 (2)f表示b与e正在融合，这种融合过程反映了生物膜在结构上具有__________特点。 (3)细胞器a、b、c、d膜结构的主要成分是__________等。 (4)细胞器膜、__________和__________等结构，共同构成细胞的生物膜系统。生物膜的研究具有广泛的应用价值，如可以模拟生物膜的__________功能对海水进行淡化处理。 3.仔细观察下图，回答下列相关问题：（注：在[ ]中标填上序号）。 （1）此图表示___________细胞的模式图，因为此细胞具有 [ ]___________而没有______________。 （2）如果该图是可以产生分泌蛋白的腺细胞，向该细胞内注射有 放射性同位素3H标记的氨基酸，放射性同位素在细胞器中出现的 顺序依次为[ ]_________、[ ]________及[ ]________。 在此过程中所消耗的能量主要由[ ]___ ____提供。 （3）[ 6 ]_____ _____与_____________形成有关。 （4）可将4中的染色质染成。

蛋白质结构预测方法综述

蛋白质结构预测方法综述 卜东波陈翔王志勇 《计算机不能做什么？》是一本好书，其中文版序言也堪称佳构。在这篇十余页的短文中，马希文教授总结了使用计算机解决实际问题的三步曲，即首先进行形式化，将领域相关的实际问题抽象转化成一个数学问题；然后分析问题的可计算性；最后进行算法设计，分析算法的时间和空间复杂度，寻找最优算法。 蛋白质空间结构预测是很有生物学意义的问题，迄今亦有很多的工作。有意思的是，其中一些典型工作恰恰是上述三步曲的绝好示例，本文即沿着这一路线作一总结，介绍于后。 1 背景知识 生物细胞种有许多蛋白质（由20余种氨基酸所形成的长链），这些大分子对于完成生物功能是至关重要的。蛋白质的空间结构往往决定了其功能，因此，如何揭示蛋白质的结构是非常重要的工作。 生物学界常常将蛋白质的结构分为4个层次：一级结构，也就是组成蛋白质的氨基酸序列；二级结构，即骨架原子间的相互作用形成的局部结构，比如alpha螺旋,beta片层和loop区等；三级结构，即二级结构在更大范围内的堆积形成的空间结构；四级结构主要描述不同亚基之间的相互作用。 经过多年努力，结构测定的实验方法得到了很好的发展，比较常用的有核磁共振和X光晶体衍射两种。然而由于实验测定比较耗时和昂贵，对于某些不易结晶的蛋白质来说不适用。相比之下，测定蛋白质氨基酸序列则比较容易。因此如果能够从一级序列推断出空间结构则是非常有意义的工作。这也就是下面的蛋白质折叠问题： 1蛋白质折叠问题（Protein Folding Problem） 输入: 蛋白质的氨基酸序列

输出: 蛋白质的空间结构 蛋白质结构预测的可行性是有坚实依据的。因为一般而言，蛋白质的空间结构是由其一级结构确定的。生化实验表明：如果在体外无任何其他物质存在的条件下，使得蛋白质去折叠，然后复性，蛋白质将立刻重新折叠回原来的空间结构，整个过程在不到1秒种内即可完成。因此有理由认为对于大部分蛋白质而言，其空间结构信息已经完全蕴涵于氨基酸序列中。从物理学的角度讲，系统的稳定状态通常是能量最小的状态，这也是蛋白质预测工作的理论基础。 2 蛋白质结构预测方法 蛋白质结构预测的方法可以分为三种： 同源性（Homology ）方法：这类方法的理论依据是如果两个蛋白质的序列比较相似，则其结构也有很大可能比较相似。有工作表明，如果序列相似性高于75％，则可以使用这种方法进行粗略的预测。这类方法的优点是准确度高，缺点是只能处理和模板库中蛋白质序列相似性较高的情况。 从头计算（Ab initio ） 方法：这类方法的依据是热力学理论，即求蛋白质能量最小的状态。生物学家和物理学家等认为从原理上讲这是影响蛋白质结构的本质因素。然而由于巨大的计算量，这种方法并不实用，目前只能计算几个氨基酸形成的结构。IBM 开发的Blue Gene 超级计算机，就是要解决这个问题。 穿线法(Threading )方法：由于Ab Initio 方法目前只有理论上的意义，Homology 方法受限于待求蛋白质必需和已知模板库中某个蛋白质有较高的序列相似性，对于其他大部分蛋白质来说，有必要寻求新的方法。Threading 就此应运而生。 以上三种方法中，Ab Initio 方法不依赖于已知结构，其余两种则需要已知结构的协助。通常将蛋白质序列和其真实三级结构组织成模板库，待预测三级结构的蛋白质序列，则称之为查询序列(query sequence)。 3 蛋白质结构预测的Threading 方法 Threading 方法有三个代表性的工作：Eisenburg 基于环境串的工作、Xu Ying 的Prospetor 和Xu Jinbo 、Li Ming 的RAPTOR 。 Threading 的方法：首先取出一条模版和查询序列作序列比对(Alignment)，并将模版蛋白质与查询序列匹配上的残基的空间坐标赋给查询序列上相应的残基。比对的过程是在我们设计的一个能量函数指导下进行的。根据比对结果和得到的查询序列的空间坐标，通过我们设计的能量函数，得到一个能量值。将这个操作应用到所有的模版上，取能量值最低的那条模版产生的查询序列的空间坐标为我们的预测结果。 需要指出的是，此处的能量函数却不再是热力学意义上的能量函数。它实质上是概率的负对数，即 ，我们用统计意义上的能量来代替真实的分子能量，这两者有大致相同的形式。 p E log ?=如果沿着马希文教授的观点看上述工作 ，则更有意思：Eisenburg 指出如果仅仅停留在简单地使用每个原子的空间坐标(x,y,z)来形式化表示蛋白质空间结构，则难以进一步深入研究。Eisenburg 创造性地使用环境串表示结构，从而将结构预测问题转化成序列串和环境串之间的比对问题；其后，Xu Ying 作了进一步发展，将蛋白质序列表示成一系列核（core ）组成的序列，Core 和Core 之间存在相互作用。因此结构就表示成Core 的空间坐标，以及Core 之间的相互作用。在这种表示方法的基础上，Xu Ying 开发了一种求最优匹配的动态规划算法，得到了很好的结果。但是由于其较高的复杂度，在Prospetor2上不得不作了一些简化；Xu Jinbo 和Li Ming 很漂亮地解决了这个问题，将求最优匹配的过程表示成一个整数规划问题，并且证明了一些常用

浅析功能基因组学和蛋白质组学的概念及应用

【摘要】基因组相对较稳定，而且各种细胞或生物体的基因组结构有许多基本相似的特征；蛋白质组是动态的，随内外界刺激而变化。对蛋白质组的研究可以使我们更容易接近对生命过程的认识。蛋白质组学是在细胞的整体蛋白质水平上进行研究、从蛋白质整体活动的角度来认识生命活动规律的一门新学科，简要介绍功能基因组学和蛋白质组学的科学背景、概念及其应用。 【关键词】基因组；功能基因组学；蛋白质组学； 一、基因组及基因组学的概念 基因组(genome)一词系由德国汉堡大学H．威克勒教授于1920年首创，用以表示真核生物从其亲代所继承的单套染色体，或称染色体组。更准确地说，基因组是指生物的整套染色体所含有的全部DNA序列。由于在真核细胞的线粒体和植物的叶绿体中也发现存在遗传物质，因此又将线粒体或叶绿体所携带的遗传物质称为线粒体基因组或叶绿体基因组。原核生物基因组则包括细胞内的染色体和质粒DNA。此外非独立生命形态的病毒颗粒也携带遗传物质，称为病毒基因组。所有生命都具有指令其生长与发育，维持其结构与功能所必需的遗传信息，本书中将生物所具有的携带遗传信息的遗传物质总和称为基因组。[1] 基因组学(genomic)一词系由T．罗德里克(T．Roderick)于1986年首创，用于概括涉及基因组作图、测序和整个基因组功能分析的遗传学学科分支，并已用来命名一个学术刊物Genomics。基因组学是伴随人类基因组计划的实施而形成的一个全新的生命科学领域。[1] 基因组学与传统遗传学其他学科的差别在于，基因组学是在全基因组范围研究基因的结构、组成、功能及其进化，因而涉及大范围高通量收集和分析有关基因组DNA的序列组成，染色体分子水平的结构特征，全基因组的基因数目、功能和分类，基因组水平的基因表达与调控以及不同物种之间基因组的进化关系。基因组学的研究方法、技术和路线有许多不同于传统遗传学的特点，各相关领域的研究仍处于迅速发展和不断完善的过程中。 基因组学的主要工具和方法包括：生物信息学，遗传分析，基因表达测量和基因功能鉴定。 二、功能基因组学的概念及应用

蛋白质结构预测

实习 5 ：蛋白质结构预测 学号20090***** 姓名****** 专业年级生命生技**** 实验时间2012.6.21 提交报告时间2012.6.21 实验目的： 1.学会使用GOR和HNN方法预测蛋白质二级结构 2.学会使用SWISS-MODEL进行蛋白质高级结构预测 实验内容： 1.分别用GOR和HNN方法预测蛋白质序列的二级结构，并对比异同性。 2.利用SWISS-MODEL进行蛋白质的三级结构预测，并对预测结果进行解释。 作业： 1. 搜索一条你感兴趣的蛋白质序列，分别用GOR和HNN进行二级结构预测，解释预测结果，分析两个方法结果有何异同。 答：所选用蛋白质序列为>>gi|390408302|gb|AFL70986.1| gag protein, partial [Human immunodeficiency virus] （1）GOR预测结果： 图1 图1是每个氨基酸在序列中所处的状态，可以看出序列的二级结构预测结果为： 1到9位个氨基酸为无规卷曲，10到33位氨基酸为α螺旋,34到37位为β折叠，38到45位为无规卷曲，46到49位为α螺旋，50到53位为无规卷曲，54到65为α螺旋，66到72位为无规卷曲，73到95位为α螺旋，96到101位为无规卷曲，102到108为β折叠，109到115位为无规卷曲，117位为β折叠。 图2 图2为各种结构在序列中所占的比例，其中Alpha helix占53.85%，Extended strand占11.11%，Random coil占35.04%，无他二级结构。

图3 图3为各个氨基酸在序列中的状态以及二级结构在全序列中二级结构分布情况。 （2）HNN预测： 图4 图4是每个氨基酸在序列中所处的状态，可以看出序列的二级结构预测结果为： 1到6位个氨基酸为无规卷曲，7到34位氨基酸为α螺旋,35到37位为β折叠，38位为α螺旋，39到44位为无规卷曲，45到49位为α螺旋，50到55位为无规卷曲，56到65为α螺旋，66到71位为无规卷曲，72到83位为α螺旋，84到86位为无规卷曲，87到95位为α螺旋，96到102为无规卷曲，103到108位为β折叠，108到117位为无规卷曲。 图5 图5为各种结构在序列中所占的比例，其中Alpha helix占55.56%，Extended strand占7.69%，Random coil占36.75%，无他二级结构。