十三、基因重组的概念、基本过程及其在医学中的应用
基因重组的概念：又称为DNA 重组，是不同来源的DNA分子可以通过末端共价连接而形成重新组合的DNA 分子，这一过程称为DNA 重组。
自然界中DNA 重组包括：同源重组、特异位点重组和转座重组等类型。
基因重组的基本过程：
（1）目的基因的获取。化学合成法，基因组DNA 文库，cDNA文库，聚合酶链反应。
（2）克隆载体的选择和构建。
（3）外源基因与载体的连接。黏性末端连接，平端连接，同聚物加尾连接，人工接头连接。
（4）重组DNA 导入受体菌方式。制备感受体细胞；重组子导入受体菌方式：转化、转染和感染。
（5）重组体的筛选。直接选择法、免疫学方法等。
（6）克隆基因的表达。原核表达体系、真核表达体系。
基因重组在医学中的应用：疾病基因的发现与克隆，生物制药，基因诊断，基因治疗，遗传病的预防。
生化专题
一、细胞信息传递的概念。信息分子和受体。膜受体和胞内受体介导的信息传递细胞信息传递的概念：细胞信息传递是指细胞通过胞膜或胞内受体感受信息分子的刺激，经细胞内信号转导系统转换，从而影响细胞生物学功能的过程。信息转导包括：特定的细胞释放信息物质，信息物质经扩散或血液循环到达靶细胞，与靶细胞的受体特异性结合，受体对信号进行转换并启动靶细胞信使系统，靶细胞产生生物学效应。
信息分子：人体细胞间的信息转导主要是通过细胞分泌各种化学物质来调节自身和其他细胞的代谢和功能，这些具有调节细胞生命活动的化学物质称为信息物质，包括细胞间和细胞内信息物质。细胞间信息分子：神经递质、内分泌激素、局部化学介质、气体信号。细胞内信息分子：无机离子、脂类衍生物、糖类衍生物、核苷酸、信号蛋白分子和底物酶。
受体：是细胞膜上或细胞内能识别生物活性分子并与之结合的成分，它能把识别和接受的信号正确无误地放大并传递到细胞内部，进而引起生物学效应。受体具有高度专一性、高度亲和力、可饱和性、可逆性、特定的作用模式的特点。其活性受磷酸化与脱磷酸化、膜磷脂代谢的影响，受酶促水解作用、G 蛋白的调节。
膜受体：环状受体、G 蛋白偶联受体、单个跨膜α 螺旋受体、鸟苷酸环化酶活性受体。
胞内受体：多为反式作用因子，当与相应配体结合后，能与DNA的顺式作用元件结合，调节基因转录。受体通常为400～1000个氨基酸残基组成的单体蛋白，包括四个区域：高度可变区、DNA结合区、铰链区和激素结合区。
膜受体介导的信息转导：水溶性信息分子及前列腺素类（脂溶性）必须首先与胞膜受体结合，启动细胞内信号转导的级联反应，将细胞外的信号跨膜转导至胞内。
（1）cAMP‐蛋白激酶途径。G 蛋白是该途径细胞膜受体的重要偶联体，G 蛋白是一类与鸟苷酸结合的蛋白，由α、β、γ 三个亚基组成，有活化型和非活化型两种结构，并可相互转变。
常有的G 蛋白有激动型、抑制型和磷脂酶C 型G 蛋白。腺苷酸环化酶和PKA 在该途径中起重要作用，cAMP 为第二信使分子。PKA 除了使某些底物蛋白的丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化直接调节物质代谢外，还可以对基因表达进行调节。
信息分子与受体结合激活受体，活化的受体可催化Gs 的GDP 与GTP 交换，导致Gs 的α亚基与βγ 解离，去激活AC，催化ATP 转化成cAMP，使细胞内cAMP 的浓度升高。cAMP通过激活PKA 引起细胞应答。
（2）Ca2＋依赖性蛋白激酶（PKC）途径。信息分子与受体结合激活G 蛋白，后者激活PLC，PLC 水解PIP2成IP3和DG。IP3、DAG 和Ca2＋是主要的信息分子，激活PKC，PKC 可引起一系列底物蛋白的丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化，并可提高胞浆中Ca2＋浓度，PKC 还可对基因表达进行调节，Ca2＋‐钙调蛋白也在信息转导中起重要作用。
（3）cGMP‐蛋白激酶途径。鸟苷酸环化酶是该途径的主要酶，cGMP 是第二信使分子。心纳素和一氧化氮等通过这条途径引起生物学效应。
（4）蛋白质酪氨酸激酶（PTK）途径。包括受体型PTK 和胞浆非受体型PTK。前者主要指胰岛素及某些生长因子受体通过PTK‐RAS‐MAPK 的信息转导途径。后者主要指某些细胞因子由胞浆内具有PTK 活性的JAK 进行信息转导，通过STAT 影响基因表达，进而引起生物学效应。
（5）核因子κB（NF‐κB）途径。主要涉及机体的防御反应。由NF‐κB 参与细胞信息转导，最终也影响基因表达。
胞内受体介导的信息转导：胞内受体介导的信息转导主要是类固醇激素等的作用途径，胞内受体包括胞浆受体和核受体。这条途径通过改变靶基因的转录活性，诱发细胞特定的应答反应。
二、血浆蛋白的分类、性质和功能
血浆蛋白的分类：电泳可将血清蛋白质分成五条区带：清蛋白、α1‐球蛋白、α2‐球蛋白、β‐球蛋白和γ‐球蛋白。
血浆蛋白的性质：绝大多数血浆蛋白在肝合成。血浆蛋白的合成场所一般位于膜结合的多核蛋白体上。除清蛋白外，几乎所有的血浆蛋白质均为糖蛋白。许多血浆蛋白呈现多态性。
在循环过程中，每种血浆蛋白均有自己特异的半衰期。在急性炎症或某种类型组织损伤等情况下，某些血浆蛋白的水平会增高，它们被称为急性时相蛋白质。
血浆蛋白的功能：维持血浆胶体渗透压，维持血浆正常的pH，运输作用，免疫作用，催化作用，营养作用，凝血、抗凝血和纤溶作用。
三、成熟红细胞的代谢特点
成熟红细胞代谢的特点是丧失了合成核酸和蛋白质的能力，并不能进行有氧氧化，红细胞功能的正常主要依赖无氧酵解和磷酸戊糖旁路。
四、血红素的合成
血红蛋白是红细胞中最主要的成分，由珠蛋白和血红素组成。
血红素合成的合成原料：甘氨酸、琥珀酸辅酶A 和Fe2＋；限速酶：δ‐氨基‐γ‐酮戊酸（ALA）合成酶；合成过程：ALA 的合成，胆色素原的合成，尿卟啉原与粪卟啉原的合成、血红素的生成。
五、肝脏在物质代谢中的主要作用
肝通过肝糖原的生成与分解、糖的异生来维持血糖浓度稳定。肝在脂类的消化、吸收、运输、分解与合成中均起重要作用。肝合成磷脂与胆固醇，并将胆固醇转化为胆汁酸，协助脂类消化、吸收，并发挥其处理体内胆固醇的重要功能。肝能合成VLDL、HDL 以及LCAT，参与脂肪与胆固醇的运输，肝也是脂肪酸产生酮体的器官。肝是除分支氨基酸外所有氨基酸分解代谢的重要器官，是处理氨基酸分解代谢产物的重要场所，氨在肝内合成尿素。肝在吸收、储存、运输和代谢维生素方面起重要作用。
六、胆汁酸盐的合成原料和代谢产物
胆汁酸盐的合成原料：肝细胞以胆固醇为原料合成初级游离胆汁酸，这是肝清除胆固醇的主要方式。此外，合成结合初级胆汁酸的原料还有甘氨酸、牛磺酸。
胆汁酸盐的代谢产物：胆汁酸盐的代谢产物有：①初级游离胆汁酸：包括胆酸，鹅脱氧胆酸；②初级结合胆汁酸：胆酸、鹅脱氧胆酸分别与甘氨酸、牛磺酸的结合物；③次级胆汁酸：在肠菌的作用下胆酸转变成脱氧胆酸，鹅脱氧胆酸转变成石胆酸。
七、胆色素的代谢，黄疸产生的生化基础
胆色素的代谢：胆色素是铁卟啉化合物在体内的主要分解代谢物，包括胆红素、胆绿素、胆素原和胆素。
胆红素的形成：单核‐吞噬细胞系统对红细胞的破坏，在血红素加氧酶的催化下由血红素生成胆绿素，胆绿素在胞液胆绿素还原酶的催化下，生成胆红素。胆红素在血液中主要与清蛋白结合而运输到肝，在被肝细胞摄取之前先与清蛋白分离，迅速被肝细胞摄取。胆红素进入肝细胞后，与胞浆中某些蛋白质相结合形成复合物，主要是配体蛋白，胆红素‐配体蛋白复合物被转运到滑面内质网，与UDP‐葡萄糖醛酸结合，形成结合胆红素，水溶性增强，被肝细胞分泌入胆管，随胆汁排入小肠。
胆红素在肠道中的变化：在肠道中，胆红素被还原成胆素原，少部分胆素原被肠黏膜重吸收入肝，其中大部分又被排入肠道，形成胆素原的肝肠循环。肠道中的胆素原在肠道下段接触空气被氧化为黄褐色的胆素。另外，还有小部分胆素原经肾入尿。
黄疸产生的生化基础：体内胆红素生成过多，或肝摄取、转化、排泄过程发生障碍等因素均可引起血浆胆红素浓度升高，大量的胆红素扩散进入组织，可造成组织黄染，这一体征称为黄疸。
八、生物转化的类型及意义
生物转化的类型：是机体将非营养物质进行各种代谢变化。肝是进行生物转化的主要器官，生物转化作用分两相反应，第一相反应包括氧化、还原和水解反应，第二相反应是结合反应。
生物转化的意义：肝通过生物转化作用对内源性和外源性非营养物质进行改造，使其生物学活性降低或消除，或使有毒物质的毒性减低或消除，更重要的是生物转化作用可将这些物质的溶解性增高，变为易于从胆汁或尿液中排出体外的物质。应该指出的是，有些物质经肝转化后，其毒性反而增加或溶解性反而降低，不易排出体外。不能将肝的生物转化作用笼统地看作是“解毒作用”。
九、维生素的分类、功能和意义
维生素的分类：根据其溶解性质可分为脂溶性和水溶性维生素。
脂溶性维生素的特点是：都是亲脂性的非极性分子或者衍生物，溶于脂肪和脂溶剂，不溶于水。可伴随脂类的吸收而被吸收，若脂类吸收障碍就易产生缺乏症；肝为其主要的储存器官，如长期摄入量过多，可因体内蓄积而引起相应的中毒症。脂溶性维生素包括维生素A、D、E、K。
水溶性维生素的特点是，它们在体内无储存，当血中浓度超过肾阈值时就从尿中排出，因而在体内很少蓄积，也不会因此而发生中毒，但是必须经常从食物中摄取。水溶性维生素包括B 族维生素和维生素C。
维生素的功能：脂溶性维生素：视黄醇的衍生物是视黄醛和视黄酸分别用于视色素和糖蛋白合成。维生素D 是类固醇激素前体，1，25‐（OH）2VD3是其活性型，可调节钙磷代谢；维生素E 是体内最重要的抗氧化剂，在细胞膜的脂相起作用；维生素K 是几种凝血因子合成所必需的，是作为羧化酶的辅助因子参与凝血因子前体转变为活性凝血因子的羧化反应。
水溶性维生素：除维生素C 之外，其余均作为辅酶或辅基的组成成分参与代谢和造血过程中的许多生化反应。以辅酶或辅基形式参与代谢的维生素有维生素B1、B2、PP、B6，泛酸及生物素等。硫胺素是α‐酮酸氧化脱羧及磷酸戊糖途径中转酮醇酶的辅酶；核黄素和尼克酸分别是氧化还原反应中重要的辅酶；FMN 和FAD 为黄素蛋白的辅基；而NAD＋和NADPH＋是多种脱氢酶的辅酶；泛酸存在于辅酶A 和酰基载体蛋白（ACP）中，磷酸吡哆醛是氨基酸代谢中转氨酶和氨基脱羧酶的辅酶；生物素为羧化酶的辅酶，在脂肪合成和糖异生中起重要作用。
在核酸合成中，维生素B12和叶酸各有其功能。抗坏血酸是一种抗氧化剂。
维生素的意义：食物中的水溶性维生素不足可诱发综合的缺乏症状，单一维生素不足导致特异性缺乏症状。人体容易缺乏的是维生素A、D，缺乏维生素A 易患夜盲症；皮肤缺少维生素A，毛囊硬化，皮肤粗糙；儿童缺乏维生素A，易患呼吸道感染。而缺乏维生素D 易患佝偻病。维生素E 也是脂溶性维生素，具有抗衰老、抗氧化的作用。
十、癌基因的基本概念及活化的机制。抑癌基因和生长因子的基本概念及作用机制癌基因的基本概念：癌基因最初的定义是指能在体外引起细胞转化，在体内诱发肿瘤的基因。它是细胞内总体遗传物质的组成部分，人们将这类存在于生物正常细胞基因组中的癌基因称为原癌基因，或细胞癌基因。病毒癌基因是一类存在于肿瘤病毒中的，能使靶细胞发生恶性转化的基因。
癌基因活化机制：获得启动子与增强子，基因易位，基因扩增，点突变等。
抑癌基因的基本概念：抑癌基因是一类抑制细胞过度生长、增殖从而遏制肿瘤形成的基因。
抑癌基因的作用机制：抑癌基因与负责调节生长的原癌基因协调表达以维持细胞正常生长、增殖与分化。抑癌基因缺失或突变失活不仅丧失抑癌作用，反而变成具备促癌效应的癌基因。
生长因子的基本概念：生长因子是细胞合成与分泌的一类多肽物质，它作用于靶细胞受体，将信息传递至细胞内部，促进细胞生长、增殖。
生长因子的作用机制：生长因子由不同细胞合成后分泌，主要作用于靶细胞上的相应受体，激活受体所包含的酪氨酸激酶，或通过胞内信号传递体系，产生相应的第二信使，后者使蛋白激酶活化，活化的蛋白激酶同样可使胞内相关蛋白质磷酸化，被磷酸化的蛋白质再活化核内的转录因子，引发基因转录，达到调节生长与分化的作用。另一类生长因子受体是定位于胞液，当生长因子与胞内相应的受体结合后，形成生长因子受体复合物，后者可以进入胞核活化相关基因促进细胞生长。
