DNA 光修复

1. DNA光修复 最早发现的DNA修复方式。修复是由细菌中的DNA光解酶完成，此酶能特异性识别紫外线造成的核酸链上相邻嘧啶共价结合的二聚体，并与其结合；结合后如受300-600nm波长的光照射，则此酶就被激活，将二聚体分解为两个正常的嘧啶单体，DNA恢复正常结构。 后来发现类似的修复酶广泛存在于动植物中，人体细胞中也有发现，人体只存在于淋巴细胞和皮肤成纤维细胞。DNA光解酶可被可见光（400纳米最有效）激活，分解由于紫外线照射而形成的嘧啶二聚体。

2. 突变的分类 诱发突变 （induced mutation） 1.引起突变的因素 自发突变 （spontaneous mutation）

3. 正向突变（forward mutation） 2.突变的方向 负向突变（suppresormutation） 转换 碱基置换 颠换 3. DNA序列改变 插入 移码突变 缺失 动态突变

4. 突变的分子效应 1、同义突变（same-sense or synonymoumutation）: 例如，CCA→脯氨酸，当A→G后，CCG→脯氨酸。 2、错义突变（missense mutation）: 例如，GAG→谷氨酸，A→T，GTG→缬氨酸。 3、无义突变（non-sense mutation）: 例如：TAC→酪氨酸，C → A，TAA→ mRNA → UAA →终止信号。

5. 4、终止密码突变(terminationcodmutation）： 当DNA分子中一个终止密码发生突变，成为编码氨基酸的密码子时，多肽链的合成将继续进行下去，肽链延长直到遇到下一个终止密码子时方停止，因而形成了延长的异常肽链。也称延长突变（elongtion mutation）

6. 基因突变的生物学效应 （1）引起细胞中结构蛋白的改变 （1）引起细胞中结构蛋白的改变 （2）引起遗传性代谢改变 （3）与肿瘤形成密切相关 基因突变一方面可使原癌基因激活另一方面可使抑癌基因缺失或失活，这两方面的变化都可导致细胞的恶性转化。

7. 第五章 基因工程与医药 第一节 基因工程药物 第二节 基因治疗

8. 基因工程技术及其应用 供体细胞 目的基因 载体 重组DNA分子 受体细胞 转化细胞 转基因动物 转基因植物 冶金、环保 多肽药物 基因治疗 (畜牧业、渔业 (农业、林业 轻工、食品 疫苗、抗体 基因诊断 生物反应器) 生物反应器)

9. 我国生产的部分基因工程疫苗和药物 a、药品生产 生产胰岛素 b、基因诊断与治疗 DNA分子杂交原理 诊断原理：

10. 基因工程试剂的高回报 • 碱性成纤维细胞生长因子 231元/ug • 红细胞生成素 1072元/ug • 白细胞介素-2 410元/ug • 巨细胞粒细胞集落刺激因子 1960元/ug • 胰岛素 10.2元/mg

11. 世界主要生物药品年销售额（亿美元） EPO 16.5 葡萄糖脑苷酯酶 2.15 抗CD3MAb 0.8 人白细胞介素2 0.40 凝血因子VIII 2.5 α-干扰素 7.00 G-CSF 9.36 β-干扰素 2.55 GM-CSF 0.41 γ-干扰素 0.04 tPA 3.0 人生长激素4.50 B型肝炎疫苗10.0 人胰岛素7.00

12. 美国生物制药产品种类及数量（PHRAM） 疾病种类 产品数量 疾病种类 产品数量 感染性疾病 39心脏病 26 神经系统疾病 28 呼吸系统疾病 22 艾滋病及相关疾病 19 自主免疫系统疾病 19 皮肤病 19 移植 13 消化系统疾病 11 遗传疾病 11 血液疾病 9 糖尿病及并发症 7 不育症 5 眼病 3 生长发育不良症 3 骨质疏松 2 妊娠预防 2 肿瘤疾病 175

13. 第一节 基因工程药物 激素 抗体 疫苗 基因工程药物 细胞因子 寡核苷酸药物

14. 1 基因工程激素类药物 激素：是一类由生物体内分泌腺或特异性细胞产生的微量有机化合物，通过体液或细胞外液运送到特定的作用部位，能引起特殊的生理效应。 多肽蛋白类激素 甾醇类激素 激素 （按化学性质分） 脂肪酸类激素 基因工程类激素：主要指通过基因工程方法合成的蛋白多肽类激素。

15. 胰岛素 • 胰岛素是最早从动物胰脏中分离出来的多肽蛋白类激素。 • 胰岛素的合成 胰脏胰岛的β细胞 合成 在高尔基体内形成二硫键 跨膜运输 前胰岛素原 胰岛素原 成熟的胰岛素 切除C肽 切除前导肽 胰岛素生物学活性? 饥饿进时候的胰岛素水平变化?

16. 用基因工程生产人胰岛素的两种主要途径： • 用发酵的方法生产胰岛素原，在体外将胰岛素原转变成胰岛素。（主要方法） • 先分别发酵生产人胰岛素的A链和B链，纯化后再在体外重组产生完整的人胰岛素。

17. 生长激素 生长激素：是由动物脑垂体前叶分泌的一种能促进生长的蛋白类激素。 • 1985年，美国的FDA批准了第一代重组人生长激素上市。第一代重组人生长激素在大肠杆菌中表达，蛋白质的N端比天然的人生长激素多了一个甲硫氨酸。 • 目前生产和使用的是第二代生物工程生长激素。第二代生物工程生长激素是以分泌蛋白的形式表达的，信号肽在分泌的过程中被自动切除而产生与天然蛋白完全一致的序列。

18. 生长激素分泌太多 生长激素分泌不足 幼年和成人生长激素分泌过多引发的症状是否一样?

19. 2 基因工程细胞因子类药物 细胞因子（Cytokine）：是由细胞分泌的能调节生物有机体生理功能，参与细胞的增殖、分化和凋亡的小分子多肽类物质。 1957年Isaacs和Indenmann发现了第一种细胞因子——干扰素（IFN）。

20. 干扰素（IFN） 集落刺激因子（CSF） 白细胞介素（IL） 细胞因子 （按功能分） 肿瘤坏死因子（TNF） 趋化因子（chemokine） 生长因子（GF）

21. 大多数细胞因子是分泌型小分子多肽，少数细胞因子结合在细胞膜的表面。大多数细胞因子是分泌型小分子多肽，少数细胞因子结合在细胞膜的表面。 • 细胞因子通过与靶细胞表面的特异性受体结合后发挥作用。 • 作用特点：多相性、网络性、高效性。 • 生物学功能：调节免疫应答、抗病毒、抗肿瘤、调节机体造血功能、促进炎症反应。

22. 干扰素（interferon，IFN） 干扰素：是一类多功能细胞因子，按结构和来源可分为α、β、γ三种。IFN -α主要由白细胞产生，IFN -β由成纤维细胞产生，IFN -γ主要由T细胞和NK细胞产生。 抗病毒感染 干扰素的 主要生理作用 调控细胞的生长 调节免疫细胞发挥生理效应 临床应用：治疗白血病、乙型肝炎、丙型肝炎、多发性硬化症和类风湿关节炎等多种疾病。

23. 红细胞生成素（erythropoietin，EPO） 红细胞生成素：又称促红细胞生成素或红细胞生产刺激因子，是一种集落刺激因子。它由肾脏和肝脏产生，其主要功能是刺激造血始细胞分化为红细胞，维持外周血中红细胞的正常水平。 1988年瑞士的Cilag公司上市了基因工程EPO。 中国仓鼠卵巢细胞（CHO细胞）生产的重组人EPO于1989年被美国FDA批准上市，现已在全世界年销售额达数十亿美元，成为开发最成功的基因工程药物之一。 生产EPO的关键是建立高表达工程细胞，由于蛋白质的糖基化对其生物学活性很重要，因此以基因工程途径生产EPO不能利用大肠杆菌表达系统，只能利用哺乳动物表达系统进行生产。

24. EPO的临床应用： • 肾功能衰竭导致的贫血； • 肿瘤及肿瘤放化疗所导致的贫血； • 骨髓增生异常综合症贫血； • 类风湿性关节炎和红斑狼疮所致贫血； • 艾滋病人因使用叠氮胸苷（AZT）治疗所致贫血。

25. 干细胞因子（stem cell factor，SCF） 对骨髓造血干细胞和造血始细胞具有刺激效应。 目前人重组SCF已完成临床实验并申请上市。 SCF也可与其它细胞因子联合使用，以发挥不同的生理作用。 • 人表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF） 人表皮生长因子，因其可抑制胃酸的分泌，故又称抑胃素。它由53个氨基酸残基组成，广泛存在与人的各种体液中。 功能：对多种细胞具有刺激效应。 临床应用：治疗外伤、溃疡、烧伤等。

26. 白细胞介素（interleukin，IL） 简称白介素，是由多种免疫细胞产生的细胞因子，它是一类重要的免疫调节因子。 1972年这个家族的第一个成员IL-1被发现，它介导淋巴细胞的增值反应。1983年发现了IL-2，它在免疫系统中发挥核心调节作用。到目前已发现29多种白介素，分别以IL-1～IL-29表示。 基因工程IL-2于1992年由美国的Chiron公司生产并上市。 临床应用：治疗肿瘤及某些感染性疾病如结核杆菌感染等，还可用于治疗艾滋病。

27. PCR • 反应原理、反应步骤 • 体系及影响因素

28. 来自哈佛大学生化与生物系，Dana-Farber癌症研究所的资深撰稿人James Bradner在癌症研究领域获得了许多重要的研究成果，近期其研究组获得了癌症基因，以及癌症治疗等方面的成果。 近年来控制癌症基因行为的研究有了很大发展，用控制基因开关的方法治疗癌症效果明显。研究人员在最新的这篇文章中发现，如果能关掉一个癌细胞的生长基因，细胞就会死亡。相反，如果打开一个正常组织基因，会让癌细胞变成正常的组织细胞。 研究人员开发出了一系列分子，用于控制癌症基因开关。研究组研究的是一种罕见却极具侵袭性的癌症，即儿童与青年睾丸核蛋白中线癌（NMC），这是一种完全由基因特征来定义的疾病——BRD4-NUT基因易位。这种癌症很顽固，常在胸部、头、颈等沿着身体竖直中线部位发生，临床中尚无有效治疗方法。化疗只在短期内有效，最终无法阻止肿瘤蔓延。 之前的研究证明某些镇定类的药物如安定（Valium）、阿普唑仓（Xanax）和络

29. 英国和加拿大 • 等国研究人员在新一期英国《自然－医学》杂志上报告说，他们在对偏头痛的研究中发现了一个与疼痛敏感度有关的基因，如果能研发出影响这个基因的药物，将有可能通过调节神经对疼痛的敏感程度，帮助人们不再受疼痛的困扰。

30. 斯坦福大学 • 近日的研究人员采用一种新的光遗传学技术使生物工程小鼠神经元表面表达特异的光敏感蛋白，通过光线诱导肌肉发生正常的收缩。研究论文在线发表在《自然医学》（Nature Medicine）杂志上。近日斯坦福大学的研究人员采用一种新的光遗传学技术使生物工程小鼠神经元表面表达特异的光敏感蛋白，通过光线诱导肌肉发生正常的收缩。研究论文在线发表在《自然医学》（Nature Medicine）杂志上。

31. 9月26日的《自然医学》（ • 粒细胞集落刺激因子（G-CSF）是一种促粒细胞增殖的细胞因子，近年来大量国内外的基础及临床研究表明粒细胞集落刺激因子能够动员造血干细胞从骨髓进入到外周血中。此外，临床常见的动员失败及延迟的治愈率表明还需要研究人员更深入地了解造血干细胞的动员过程中的分子机制从而进一步提高治疗效果。 • ：“有10%的骨髓捐赠者由于不能够动员足够数量的干细胞从而阻碍了自体移植并延迟了移植恢复时间。我们研究发现通过药理学方法靶向特异的信号途径可提高干细胞的动员效率和移植疗效。”

32. 复旦大学 • 肺腺癌中存在的关键基因突变或基因融合一方面对于肿瘤细胞的存活是至关重要的，另一方面为肿瘤的分子靶向治疗提供了有效的靶标。如果知道了是哪些基因发生了突变并导致癌症的发生发展，在临床上就有可能选择性地给患者提供针对性的靶向治疗，即个体化治疗（Personalized therapy)。因此，揭示非吸烟肺腺癌人群中关键的致癌基因突变谱，将为临床的靶向治疗提供理论依据和新的策略。

33. 水稻智能不育分子设计育种研究取得新进展 • 智能不育分子设计育种技术将现代生物技术和传统的杂交育种方法相结合，是一项有效利用隐性细胞核不育特性进行杂交制种的全新方法。与常规杂交育种和常规转基因育种相比，智能不育分子设计育种技术具有如下优势：1、利用了作物中普遍存在的隐性细胞核雄性不育基因，理论上所有遗传背景的作物都可以创制成相应的智能不育系，使杂种优势资源（优质基因）利用率达到95%以上，从而解决了常规杂交育种过程中资源利用率低、育种周期长等瓶颈问题；2、终止转基因花粉的受精过程,  一方面使被转入的基因不能传播到其它作物，另一方面也使杂交后代植株中没有外源的转基因元件，不存在转基因生物安全问题。

34. 973项目“猪、鸡重要经济性状遗传的分子机制”完成课题验收973项目“猪、鸡重要经济性状遗传的分子机制”完成课题验收 • 吴常信院士主持的“生长发育性状的功能基因组”、杨宁教授主持的“品质性状形成的分子基础”、张勤和赵兴波教授主持的“抗病和抗逆基因的克隆分析”、李宁院士主持的“表观遗传和miRNA影响性状形成的机制”和张沅教授主持的“重要经济性状的分子改良”等

35. 3 基因工程抗体 抗体：是在抗原物质刺激下产生的，能与相应抗原发生特异性免疫反应的蛋白质分子。 抗体的生理功能：与特异性抗原结合发生免疫反应，活化补体，通过与不同的受体结合而介导Ⅰ型变态反应调节吞噬细胞的吞噬功能。 抗体的临床应用：抗肿瘤、抗感染、抗血栓的形成、解毒等。

36. IgG分子由两条H链和两条L链共价结合而成。轻链包括VL和CL两个结构域，重链含有1个VH和3个CH结构域。VH和VL共同组成抗原结合部位。Ig分子中线对称，具有两个相同的抗原结合部位。IgG分子由两条H链和两条L链共价结合而成。轻链包括VL和CL两个结构域，重链含有1个VH和3个CH结构域。VH和VL共同组成抗原结合部位。Ig分子中线对称，具有两个相同的抗原结合部位。

37. Ig分子结构

38. 抗体的分子结构

39. 免疫球蛋白的基本结构 四肽链分子，即由两条相同的重链和两条相同的轻链通过链间二硫键连接而成的免疫球蛋白单体，呈“Y”形。

40. 主要功能区 1. VL和VH是抗原结合的部位（FV区）。 2. CH3/CH4具有结合包括单核细胞、巨噬细胞、粒细胞、B细胞、NK细胞等细胞的Fc段受体的功能。

41. 特异性结合抗原 中和效应 —中和毒素和病毒 与Ag结合 —促吞噬细胞吞噬 结合基础: 可变区与抗原结合 实际意义

42. 抗体 + 抗原(颗粒性) →（单核、巨噬细胞及中性粒细胞）→ 促 吞噬细胞吞噬； 抗体 + 抗原(靶细胞) →（NK细胞）→杀伤靶细胞。

44. 多克隆抗体（polyclonal antibody） 1. 定义：抗原分子通常具有多个抗原决定簇，动物免疫后可刺激多种具有相应抗原受体的B细胞发生免疫应答，因而可产生多种针对不同抗原决定簇的抗体。这些由不同B细胞克隆产生的抗体称为多克隆抗体（polycolonal antibody, PcAb）。 2. 实际意义 （1）预防、治疗感染性疾病（特异性差，可发生超 敏反应） （2）临床诊断

45. 单克隆抗体（monoclonal antibody, McAb） 1. 定义：由单一克隆B细胞杂交瘤产生的、只识别 抗原分子某一特定抗原决定簇的、具有高度特异性的 抗体。每种单克隆抗体其类、亚类、型及亲和力完全 相同，具有高度均一性。 2. 特点：具有高度均一性。 3. 杂交瘤细胞 骨髓瘤细胞 —无限增殖； 免疫B细胞 —合成、分泌特异性抗体。 4. 杂交瘤技术 HAT培养基：次黄嘌(H)、氨基蝶呤(A)和胸腺 嘧啶核苷(T)。

48. 基因工程抗体 基因工程抗体是通过PCR技术获得抗体基因或抗体基因片段，与适当载体重组后引入不同表达系统所产生的抗体，被广泛应用于疾病的临床诊断、预防和治疗及基础理论研究等领域。 鼠源单克隆基因工程抗体 基因工程抗体种类 小分子抗体 人源单克隆抗体

49. 鼠源单克隆抗体是将鼠源抗体产生细胞与具有无限增殖能力的骨髓瘤细胞相融合，通过有限稀释法及克隆化使杂交瘤细胞成为单克隆细胞系。鼠源单克隆抗体是将鼠源抗体产生细胞与具有无限增殖能力的骨髓瘤细胞相融合，通过有限稀释法及克隆化使杂交瘤细胞成为单克隆细胞系。

50. 鼠源单克隆基因工程抗体 单克隆抗体：是由识别一种抗原决定簇的细胞产生的均一性抗体，它反应的特异性高、亲和力强、效价高、血清交叉反应少。 缺点：鼠源单克隆抗体在重复用药时会产生抗鼠抗体导致疗效降低。 解决措施：通过基因工程将鼠源单克隆抗体进行改进，构建人－鼠嵌合抗体或人源化抗体。 基因工程抗体的临床应用：用于抗肿瘤、抗病毒、抗过敏反应。