第 1 章 多肽和蛋白质 1. 蛋白质的定义:蛋白质(protein)是由许多氨基酸(amino acids)通过肽键(peptide bond)相连形成的高分子含氮化合物 2. 天然氨基酸的种类和构型: 存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，且均属 L-氨基酸（甘氨酸除外） 3. 多肽合成原理: 多肽的合成就是形成肽键的过程，即一个氨基酸（AA）氨基亲核进攻另一个氨基酸被活化的羧基部分，形成肽键。氨基酸的活性基团必须进行保护。 4. 化学合成多肽方法:肽键形成步骤: 制备部分保护的氨基酸，形成只有单一活性位点的氨基酸衍生物；将氨基保护的氨基酸羧基部分活化，形成活性中间体，再与自由氨基反应形成酰胺键；脱除氨基酸的保护基。 5.固相多肽合成步骤:多肽的C端氨基酸通过linker键连到树脂上；脱除氨基上的临时保护基；与下一个氨基酸缩合；反复进行脱保护和缩合两个步骤；脱除半永久性保护基； 6. (EPL)表达蛋白连接及其优点: 利用蛋白质剪接技术是通过硫醇解离适当的突变蛋白质--内合太融合体生成重组蛋白硫脂，用于半合成形式的自然化学连接。由于蛋白硫脂通过重组表达得到，因此这种方法称为表白连接。优点：1.大范围蛋白翻译后修饰2.蛋白质中引入数量不限引入非天然氨基酸(应用) 2 核 酸 1. DNA复性的定义:在适当条件下，变性DNA的两条互补链可恢复天然的双螺旋构象，这一现象称为复性。
增色效应：DNA变性时其溶液OD260增高的现象 。 核小体的组成:DNA：约200bp 组蛋白：H1 H2A H2B H3 H4 核苷酸的组成-------碱基、戊糖、磷酸 原核生物细菌)--70S<50 S,30 S> rRNAs:23S,5S,16S. 真核哺乳生物:80S<60S,40S> 5S rRNA,28S rRNA,5.8S rRNA,18S rRNA tRNA的二级结构——三叶草形 氨基酸臂DHU环 反密码环 额外环 TΨC环 。 tRNA的三级结构—— 倒L形。 tRNA的功能：活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的翻译。 核酸体外的合成方法（1）核酸的PCR合成技术 ：一种在体外选择性的将DNA某个特定区域快速扩增的技术。2）核酸的固相合成技术。单体:核苷亚磷酰胺。 原理：先将目标核酸链的3’端核苷固定在一个不溶性固相载体上，后沿3’-5’方向依次添加核苷酸至合成所需的长度，再将寡核苷酸链从固相载体上切下，并脱保护基。 核酸适体: 一类有三维空间结构的单链核酸小分子，与特异靶分子相结合 ,对靶标分子识别有高度专一性和强亲和力，调节靶标分子的功能。 适体的应用 :A.荧光修饰的适体用于药物分子的高通量筛选。B.本身可作为药物，适体可作肿瘤生长过程中重要功能蛋白质的直接抑制剂，做抑制癌症的相关靶蛋白。C.用于肿瘤分子成像及肿瘤相关蛋白检测。D用于发现小分子药物。 核酶: 有催化功能的RNA分子，参与RNA及其前体的加工和成熟过程。 肽核酸: 一类以中性酰胺键为骨架取代糖磷酸主链的DNA类似物。
RNA干扰（RNAi） 原理 RNA（RNAi）干扰: 将与内源性mRNA编码区同源于的双链dsRNA导入细胞，该内源性mRNA发生降解，导致基因表达沉默的现象。 作用机制: ①dsRNA被内切核酸酶Dicer切割成小片段（21-23bp）siRNA；②RNA聚合酶将siRNA解链③反义siRNA和酶形成RISC沉默复合物④RISC特异识别并切割mRNA⑤断裂mRNA降解 糖的化学生物学 天然寡糖的构型：寡糖:2-10个糖苷键聚合而成的化合物。 糖基连接方式: α-构型 、 β-构型
蛋白聚糖; 一条或多条糖胺聚糖以共价键与核心蛋白形成的大分子糖复合物化合物。 糖缀合物: 单糖、寡糖或多糖与蛋白质和脂质连接形成。包括糖蛋白和糖脂。 糖缀合物合成的场所： 内质网和高尔基体. 寡糖合成方法 ： 寡糖的液相合成:1.线性合成：逐步接长2.收敛式合成 先合成小的寡糖片段，以收敛式组装完成合成。3. 双向合成 4. “一锅法” 寡糖的固相合成: 端基羟基 连接到树脂上 酶促寡糖合成:1糖基转移酶2）糖苷酶3）糖基合成酶
1. 糖的保护基满足的条件：便宜、稳定、无毒，引入条件适合；反应过程中稳定；脱除高效且条件条件温和；脱除后，易与产物分离。 保护基的正交性 ;同时存在多种保护基时，脱除一种不对其他产生影响。 糖生物学主要研究内容 : 糖作为信息分子和调分子在生物体的各项生命活动及病理机制中的作用。
糖序列分析方法 : 酶法分析N-连接寡糖结构；采用凝集素分离、分析寡糖和糖缀合物；质谱MS和核磁共振NMR测定结构。
有机小分子 初级代谢物：指生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质物质。如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等。 脂类化合物功能：1.作为细胞膜的组成成分2.信号分子3.提供能量 ； 非核糖体合成多肽 定义：从多种生物体内分离出的含有N-甲基化骨架和非天然氨基酸的天然多肽类化合物。 不由核糖体合成，不需要mRNA模板，由非核糖体多肽合成酶而来. 辅酶Q10生产方法 1全合成法 2. 微生物发酵法 3. 醇一碱皂化制造法 新鲜猪心，国内普遍采用工艺 5.小分子优势：1.容易实现时间上的精确控制2.可用于不同类型生物体系，不同有机体，不同类型细胞3.作为探针探索细胞内靶标蛋白未知功能4与大分子作用可逆5药物学剂量容易控制
第5章 生命中的金属 物质跨膜运输的方式及比较？ 方式：被动运输、主动运输、胞吞胞吐作用 比较三种物质运输方式的异同 趋磁细菌: 一类在外磁场的作用下能作定向运动并在体内形成纳米磁性颗粒－磁小体的细菌。 金属化合物药物的缺点 : 毒性大；副作用强； 易产生耐药性 仿生金属催化研究内容：根据生物催化剂的结构特征，设计和化学方法合成具有催化功能的模拟酶；研究这些模拟酶的催化机理、催化工艺、构效关系。 5. 金属卟啉类化合物的合成步骤：合成卟啉——与金属盐反应——分 离 基因组学和蛋白质组学【内容】 单核苷酸多态性(SNP)：在基因组DNA序列中由于单个核苷酸(A,T,C,G)的变异所引起的DNA序列多态性。应用:1. 人类基因单体型图的绘制 2. SNP与疾病易感基因相关分析3.指导用药与药物设计 SNP标记：最广泛的遗传标记，分散于基因组中的单个碱基的差异，包括单个碱 基的缺失和插入，常见的是单个核苷酸的替换，即单核苷酸的多态性。 荧光原位杂交（FISH）基本原理: 用已知的标记单链核酸为探针，按碱基互补的原则，与样品染色体中未知的单链核酸进行异性结合，形成可被检测的杂交双链核酸。 转录组学：整体水平上研究细胞中基因转录的情况及转录调控规律的学科，从RNA水平研究基因表达的情况。研究对象： 一个活细胞所能转录出来的所有mRNA。 蛋白质组：指的一个细胞或生物体所有蛋白质的总和。 蛋白质组学(proteomics)是对蛋白质组的大规模和系统性的分析，在蛋白质水平上定量、动态、整体性地研究生物体。 双向电泳步骤：先样品制备 再水化上样 第一向进行等电聚焦(IEF)，蛋白质沿pH梯度分离，至各自的等电点；随后，第二向(SDS-PAGE)沿垂直的方向按分子量分离. 蛋白质结构解析方法： X射线晶体学 核磁共振技术； 噬菌体展示 定义：将外源基因的DNA分子群与噬菌体外壳蛋白基因相连接，使外源DNA所编码的蛋白质以融合蛋白形式表达在噬菌体外壳表面的方法。 第7章 化学遗传学 正向化学遗传学：用各种化学小分子处理细胞，诱导表型变化，经筛选，找到小分子作用的大分子靶标。基于细胞高通量筛选。
反向化学遗传学》从基因或蛋白质与小分子化合物的相互作用出发，研究基因或蛋白质对表型影响，从而确定这些大分子功能。 计算机辅助的药物设计的步骤 ：X射线衍射获得生物大分子与药物结合位点的结构信息；使用分子模拟软件计算和模拟结合位点的各种理化常数；通过数据库搜寻或全新药物设计寻找与该位点想匹配的分子；进行生物活性测试。 第8章 组合化学与多样性导向合成 ： 组合化学的基本原理：在同一个化学反应体系中加入不同的结构单元，利用这些结构单元的排列组合，系统的合成大量的化合物。 多样性导向合成设计原则：利用简单的起始原料尽量多的构建出骨架多样的特异分子。 组合化学的核心技术有哪些？ 组合合成，平行合成，固相有机反应 ； 第 9章 生物大分子进化 DNA文库的突变方法 基因组随机突变，易错PCR，定点突变，DNA改组法 。 定点诱变：在体外特异性地取代、插入或缺失DNA序列中任何一个特定碱基的技术。 分类：定点突变、盒式定点突变、PCR突变。 DNA Shuffling原理：1.单个基因或一组相关基因经酶切产生一系列随机大小的DNA片段。2.无引物PCR，具有互补3‘末端的片段互为引物，各为模板，通过不断的PCR循环在不同模板上随机互补结合并进一步延伸.3.最后利用基因两端序列为引物合成全长的重排产物，这些重排产物的集合被称为突变文库。4.对突变文库进行筛选，选择改良的突变体进行下一轮shuffling循环，重复多次重排和筛选，直到最终获得性状比较理想的突变体。 绿色荧光蛋白分子进化过程：1. DNA改 组2. DNA文库3. 转化细胞4. 细胞展示5. 体外筛选 。 体外挑选方法寻找核酸适配体步骤： 1. 合成寡聚核苷酸2. 建立适体库3. 固定蛋白将与之结合的核酸适配体收集4. 测序得到需要的核酸适配体 。第10章 分子成像 ： GFP的应用：报告基因；融合标签；生物传感器。 量子点荧光探针：量子点，又可称为纳米晶，是一种由II－VI族或III－V族元素组成的溶于水的无机纳米颗粒。直径一般介于1～10nm之间，电子和空穴被量子限域，受激后可以发射荧光。 用途1.活细胞成像2.肿瘤靶向治疗3疾病诊断。分子马达的定义：又称纳米马达,是由生物大分子构成，利用化学能进行机械做功的纳米系统。 第11章 生物催化 生物催化的定义：利用酶或者细胞等具有生物活性的物质催化化学反应的技术学科，这种反应过程又称为生物转化。常用的有机体主要是微生物，其本质是利用微生物细胞内的酶进行催化。 影响酶促反应速度的因素：酶浓度[E] 底物浓度[S] 反应温度 pH值 激活剂 抑制剂 比活力的定义：每 mg 蛋白质中所含的 活力单位数。 模拟酶：用合成高分子来模拟酶的结构、特性、作用原理以及酶在生物体内的化学反应过程。 人工酶：人工酶是用人工合成的具有催化活性的多肽或蛋白质。 抗体酶(催化抗体)：一种新型人工酶制剂，具有催化功能的抗体分子，在其可变区赋予了酶的属性。将抗体的高度选择性和酶的高效催化能力巧妙结合的产物。 固定化酶：把水溶性酶经物理（吸附法与包埋法）或化学方法（共价偶联法与交联法）处理后，使酶与惰性载体结合或将酶包埋起来成为一种不溶于水的状态。 酶固定化的优点：可以重复使用，在大多数情况下，稳定性明显提高；催化后，酶与底物容易分开，产物易于分离纯化，质量提高；反应条件易于控制，可实现反应的连续化和自动控制；酶的利用效率高了，单位酶量催化的底物浓度增加，而酶量减少；更适合于多酶催化反应。 生物催化剂的来源：一、从微生物体系内筛选并提取生产，是目前使用最广泛的获得手段；二、通过DNA重组技术或蛋白质工程方法获得。 生物催化的应用：1.作大宗活性物质，作催化剂，非传统介质熊催化，生物催化剂在生物质转化与能源开发中应用，环境工程。 生物催化中定向进化的步骤：1.DNA文库中筛选含目标蛋白亲本的DNA序列，通过突变或重组方法产生蛋白序列2.DNA序列连接到表达载体上，转化细菌并表达；3.筛选性质改进的酶；4.将所得序列扩增，重复诱变、筛选、扩增的循环得到具有特定性蛋白质
补充：3.糖基连接方式：1 2 1--3 1--4 1--6 糖组学：包括聚糖种类、结构鉴定、糖基化位点分析、蛋白质糖基化的机制和功能等研究。 糖苷酶：催化糖苷键水解的酶，也称糖基水解酶。 凝集素：一类能使红细胞或其他细胞凝集的糖蛋白或结合糖的蛋白质。 5. 生物无机化学:利用生物学或化学的方法研究无机物质(尤其是金属离子及其复合体)的存在形式、分布、代谢及生理作用的学科. 金属卟啉类化合物的\合成步骤:合成卟啉 与金属盐反应 分 离 光化学:研究光与物质相互作用所引起的永久性化学效应的化学分支学科。光化学反应可引起化合、分解、电离、氧化还原等过程。分类:光合作用 光分解作用
光敏剂：把光能转移到一些对可见光不敏感的反应物上以提高其感光性能的物质。 6 .遗传图谱：指基因或DNA标志在染色体上的相对位置（或距离）。 物理图谱：指以已知序列的DNA片段在染色体上的实际位置。 生物催化的应用：酶作为大宗性物质的应用（在衣用洗涤剂、纺织品、浆工艺、动物饲料）；酶作为催化剂的应用（作为基础化工催化剂、精细化工催化剂、食品工业催化剂、催化农作物保护化学品的合成，制药中的应用）；非传统介质中的应用；在生物质转化与能源开发中的应用；用于环境工程中的生物催化 开放阅读框架：从mRNA 5‘端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链。 电泳分子的迁移率因素：与电场强度和电泳分子本身所携带的净电荷数成正比，与片段大小成反比。 细胞图谱蛋白质组学 ：确定蛋白质在亚细胞结构中的位置，通过纯化细胞器或用质谱仪鉴定蛋白复合物组成等。 噬菌体展示：将目标蛋白的基因与噬菌体外壳蛋白基因相连接，使外源DNA所编码的蛋白质以融合蛋白形式表达在噬菌体表面的方法。 单核苷酸多态性(SNP)：指在基因组DNA序列中由于单个核苷酸(A,T,C,G)的变异所引起的DNA序列多态性 鸟枪法序列测定技术：将目的DNA随机地处理成大小不同的片段，再将这些片段的序列连接起来的测序方法。 8.高通量筛选：运用自动化的筛选系统在短时间内，通过特定的生物模型来对成千上万个化合物进行活性筛选。 正向合成分析法：从单一的起始原料出发，以简便易行的方法合成结构多样、构造复杂的化合物集合体,再对它们进行生物学筛选。1 酶的分离纯化步骤：1选用酶含量高的材料2.破碎细胞：机械破壁，化学破壁，酶破壁，冻 融破壁等3用适当的盐溶液或缓冲液把酶提取出4.分离及纯化5低温干燥保存
第12章 化学小分子药物
【内容】
1. 分子伴侣：一类协助细胞内分子组装和引导蛋白正确折叠的蛋白质。通常不参与靶蛋白的生理功能,保护靶蛋白在折叠时不受其他蛋白质的影响。
主要有三大类： 伴侣蛋白、热激蛋白70家族和热激蛋白90家族。
2. 作用于DNA的药物种类：（1）DNA可逆性结合剂与DNA通过非共价作用进行可逆结合，干扰DNA与环境中水、金属阳离子等小分子的相互作用，破坏DNA结构，发生裂解。（2）DNA不可逆性结合剂与DNA碱基发生不可逆结合反应，形成共价键结合的药物。（3）DNA断裂剂通过产生活性自由基使DNA的核苷酸链断裂的药物。
3. 烷化剂药物的作用原理：与DNA上的亲核性基团发生亲核取代反应，形成共价键，使DNA失活或断裂。
4. 先导化合物分子变换的方法（6种）
1） 同系物转化：增加碳链长度使分子脂溶性增加。2）碳链支化：降低脂溶性。3）环-链变换4）生物电子等排取代具有相似的物理化学性质的基团或取代基。 5）组合化学6）肽模拟物
第13章 生物药物
【内容】
1. 生物药物的原料来源：天然的生物材料：人体、动植物、微生物和各种海洋生物。
生物技术：重组蛋白、单克隆抗体、核酸类药物。
2. 影响药物制造的因素：1.基础设施及操作2.生物药物的来源3.制药的上游和下游及产物分离、纯化、分析
3. 单克隆抗体 ：具有分泌抗体能力的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞经无性繁殖形成的细胞系分泌产生的活性、亲和力均相同的抗体。
4. 酶工程的研究内容：
1. 酶的分离、提纯、大批量生产及应用开发。
2. 酶和细胞的固定化及酶反应器的研究。
3. 酶生产中基因工程技术的应用及遗传修饰酶的研究。
4. 酶的分子改造与化学修饰以及酶的结构与功能之间关系的研究。
5. 有机相中酶反应的研究。
6. 酶的抑制剂、激活剂的开发及应用研究
第14章 疾病诊断
【内容】
Aptamer适配子-SELEX技术优点：1、作用的靶分子范围更广2、筛选出的配基与靶分子的结合能力更强，甚至强于天然配基；3、与靶分子结合的特异性更强，能够分辨出靶分子结构上细微的差别，可以区分1个甲基或1个羟基的差别。4、异质性程度更高5、筛选周期更短
ELISA方法的基本原理：
包被：将已知抗原或抗体通过物理吸附到固相载体表面，使抗原或抗体固相化。
抗原抗体反应：先后加入被检标本和酶结合物，使之与固相抗原或抗体发生免疫反应而被结合固定。
酶促反应：在反应体系中加入酶作用的底物，使发生酶促反应而显色
第15章 合成生物学
【内容】
1. 合成生物学的研究方法：工程领域中所有的单元部件都具有独立功能，可以互换，容易进行模块化得组合，即从零件到器件再到系统。
2. 合成生物学工程化三原则：标准化 抽象化 复杂系统去偶合
3. 合成生物学的组成工具：生物部件；器件； 模块 ；系统 将这些器件逐级设计构建组合成具有特定功能的生物系统。
4. 合成生物学的研究方向
1 创建新的基因调控模块和线路 用途：调节基因表达和蛋白质功能。
2 生命体代谢途径的重新构建
3. 最小基因组与合成生物学 合成独立的可遗传的人工生命体
4 构建多细胞体系 多细胞体系是建立在群体细胞效应的研究基础上，多细胞涉及细胞间的通信体系。
