A. 各位朋友,我大學學的是生物,研究生做色譜質譜分析 請問就業前景如何
不是很好。看你的課題和你老闆的底子硬不硬。當然還有你工作的地方,如果想畢業後繼續干這行的話,多參加這方面的技能培訓(看你老闆給不給錢),拿了證書很有用。Thermo fisher的氣質培訓,在你面試的時候,誰用誰知道。
B. 珀金埃爾默儀器有限公司的發展簡史
公司前身:PerkinElmer 由兩家標准普爾 500 公司的業務部門合並而成,這兩家公司分別為 EG&G Inc.(前身為 NYSE:EGG,位於馬薩諸塞州的韋爾斯利)和 Perkin-Elmer(前身為 NYSE:PKN,位於康涅狄格州的諾沃克)。1999 年 5 月 28 日,EG&G Inc. 的非政府方以 4 億 2500 萬美元的價格收購了 Perkin-Elmer 的一個傳統業務部門(分析儀器部)並沿用 Perkin-Elmer 這一名稱組建了新的 PerkinElmer 公司。公司聘用了全新的高級管理人員和董事會。當時,EG&G 生產各種工業產品(包括汽車、醫葯、航空設備和攝影器材)。Perkin-Elmer 原來的董事會和高級管理人員留任於重組後的公司,公司更名為 PE 公司。Perkin-Elmer 的生命科學部及其下屬的兩個追蹤股票業務集團Celera Genomics(NYSE:CRA)和 PE Biosystems(前身為 NYSE:PEB)參與了那十年中最具影響力的生物技術事件,即與人類基因組計劃協會展開激烈競爭,該計劃導致了後來的基因組泡沫,它是技術泡沫的一部分。
EG&G 創建於 1931 年;它由麻省理工學院的教授 Harold Edgerton 和該院學生 Kenneth Germeshausen 和 Herbert Grier 在波士頓的一家車庫中創建。1946 年,EG&G 的聯合創始人 Harold Edgerton 榮獲美國陸軍部頒發的自由勛章,經他改進後的閃光燈技術可以進行夜間空中攝影。在接下來的 30 年中,EG&G 在光電學的研發領域中一路領先,獲得 50 多項獨家專利。該公司於 1947 年組建為股份有限公司,並正式命名為 EG&G。
1937——1991年:創建成長期
Perkin-Elmer 於 1937 年由 Richard Perkin 和 Charles Elmer 合夥創建,最初是一家光學設計和咨詢公司。1944 年,Perkin-Elmer 開始涉足分析儀器領域;在 20 世紀 90 年代初期,PerkinElmer 和 Cetus 公司(即後來的 Hoffmann-La Roche)結成合作夥伴,成為了聚合酶鏈反應 (PCR) 設備製造行業中的先驅。在 20 世紀 80 年代,PerkinElmer 與 MDS Sciex 所組成的合資企業製造出了第一台商用的電感耦合等離子體質譜儀。在 2000 年末,PerkinElmer 與 GE Medical Systems 結成合作夥伴,成為其高級醫療成像用 X 射線檢測儀的獨家供應商,努力將數字確立為保健標准。
從 1954 年開始,PerkinElmer 還一直在德國開展分析儀器業務,直到 2001 年,分公司位於於伯林根的博登湖,名為 Bodenseewerk Perkin-Elmer GmbH。
Perkin-Elmer 曾受委託為哈伯空間望遠鏡製造光學元件。主鏡的製造於 1979 年開始,1981 年完成。但是,由於拋光超出了預算並且沒有按照計劃完成,因此與美國國家航空航天局產生了嚴重的糾紛。由於未正確校正零像差校正器,主鏡被發現在到達 STS-31 的軌道之後存在明顯的球面像差。美國國家航空航天局的一份調查報告嚴厲批評了 Perkin-Elmer,指責它管理失職、無視書面質量指南,不重視測試數據,而測試數據中恰恰指明了校正存在問題。[3] 校正後的光學元件在第一次哈伯望遠鏡維護和修復任務 STS-61 中安裝在望遠鏡中。校正裝置 COSTAR 被完全應用到副鏡並更換已有的儀器,這樣一來主鏡仍然有一個明顯的像差。
1992——2008年:逐步擴展期
1992 年,公司與 Applied Biosystems 合並。1997 年,公司再次與 PerSeptive Biosystems 合並。這次合並為 PerkinElmer 帶來了用於質譜分析、肽合成和低聚核苷酸合成的儀器。1998 年,PerkinElmer 收購了 Lumen Technologies,在其產品組合中增加了短弧氙燈、汞氙燈、閃光燈、金屬鹵化物燈、汞毛細管、電鑄氙氣石英反射鏡和航空用照明燈。1999 年 7 月 14 日,作為新的分析儀器製造商,PerkinElmer 裁減 350 個工作崗位,重組後運營成本減少 12%。[2]
2000 年,PerkinElmer 收購 NEN Life Science Procts,在產品線中增加了一系列應用於基因組學、蛋白質組學和新葯研究的世界一流放射性試劑和儀器;2001 年,收購 Packard BioScience 後,PerkinElmer 擴展了在自動化、液體處理和樣品制備領域中的業務。同年,PerkinElmer 還收購了 Analytical Automation Specialists Inc.,該公司是實驗室信息管理系統 (LIMS) 的領先供應商,這使得 PerkinElmer 具備了提供有價值信息工具的能力,從而幫助客戶提高實驗室的生產效率。2005 年,PerkinElmer 通過收購 Elcos AG 擴展了已有的光子學業務,新增了領先的發光二極體 (LED) 解決方案。
2006 年,PerkinElmer 以約 4 億美元的價格出售了其流體科學部,目的是將戰略重點轉移到高速成長的健康科學和光電子市場。此次出售之後,PerkinElmer 又收購了許多領先/發展迅猛的小型企業,包括 Spectral Genomics、Improvision、Evotec-Technologies、Euroscreen、ViaCell 和 Avalon Instruments。此後對 Evotec Technologies 的收購,增強了 PerkinElmer 在高通量和高級細胞篩選領域的實力。不過,「Evotec-Technologies」品牌仍然是 Evotec(前所屬公司)的資產,直到 2007 年末,PerkinElmer 才獲得該品牌的使用許可。收購 Avalon Instruments 擴充了 PerkinElmer 的分子光譜儀系列。
2006 年末,PerkinElmer 成功收購 Euroscreen Procts,進而獲得了獨具創新的AequeoScreenTM 發光平台,該平台可用於篩選葯物靶點中的一大類 - G 蛋白偶聯受體 (GPCR)。
PerkinElmer 還通過收購臨床實驗室和服務(包括 NTD Labs、Pediatrix、Signature Genomics、Surendra、新波生物和 Visen Medical),不斷擴展其在醫療領域中的業務關注點。
2006 年 7 月,PerkinElmer 收購位於紐約長島的 NTD Labs。這家實驗室專門從事孕早期的產前篩查研究。
2007 年 10 月,PerkinElmer 購買了 ViaCell, Inc. 及其位於波士頓的辦事處和位於辛辛那提附近肯塔基的臍帶血儲藏設施。這家公司後來更名為 ViaCord。
2007 年,PerkinElmer 啟動了一個具有革命性意義的問題解決計劃 EcoAnalytix(R),旨在解決全球在食品和消費品安全、水質以及可持續能源開發方面亟待解決的問題,最終創造一個健康安全的生存環境。該計劃為水質、食品質量和生物燃料開發提供了一整套完整的解決方案,包括儀器、應用方法開發、產品與應用支持、培訓和行業知識共享。
PerkinElmer 還在繼續通過收購擴展自己的產品和服務。2007 年,公司收購 LabMetrix Technologies 和 Improvision Ltd.,後者是一家針對生命科學研究領域的細胞成像軟體和集成硬體解決方案的領先提供商,總部位於英國。
2008 年 3 月,PerkinElmer 收購了位於賓夕法尼亞州布里奇維爾的 Pediatrix Screening 實驗室(前身為 Neo Gen Screening),該實驗室專門從事各種新生兒先天性代謝缺陷篩查,例如苯丙酮尿症、甲狀腺功能低下和鐮狀細胞疾病。該實驗室此後更名為 PerkinElmer Genetics, Inc.
2008——2010年:戰略性調整期
2008 年第四季度,PerkinElmer 對其業務進行了戰略性調整,進一步將公司的業務轉移到改善人類健康和環境安全方面。此次調整反映了 PerkinElmer 的戰略使命,即積極地創造有助於改善人類健康和環境安全的各種成果。為了反映公司的新戰略重點,即人類健康和環境安全,PerkinElmer, Inc. 將口號從「精確」改為「為更優質生活」。
2008 年和 2009 年,通過先後收購 Arnel Inc.(石油化工、食品和飲料以及工業衛生市場中氣相色譜應用定製設計解決方案的公認領導者)和 Analytica of Branford(質譜儀 (MS) 和離子源技術領域的先驅者和領導者),PerkinElmer 進一步增強自身在分析領域的實力。
2009 年 9 月,PerkinElmer 收購了致力於胎兒、孕婦與新生兒健康的印度領先實驗室 Surendra 基因實驗室 (Pvt Ltd.) 的基因篩查業務和中國的領先診斷公司新波公司,從而推進在區域和全球范圍擴展診斷產品的進程。
2010 年 2 月,通過在印度欽奈設立 PerkinElmer 健康篩查實驗室,PerkinElmer 進一步擴展了其診斷業務。該實驗室使用先進的技術診斷印度母嬰的常見和嚴重健康問題,包括:對唐氏綜合症和其它遺傳代謝疾病的產前測試;對孕婦的先兆子癇、糖尿病、甲狀腺疾病和傳染病測試;對新生兒的潛在致命性遺傳和代謝疾病測試。除了設立實驗室之外,公司還宣布與 S. Suresh 博士領銜的 MediScan Systems 建立合作關系,S. Suresh 博士是該公司的創建人,也是印度的胎兒醫學和超聲檢查專家。MediScan 經英國胎兒醫學基金會主席 Kypros Nicolaides 博士認證,是印度第一家官方胎兒醫學基金會培訓中心。
2010 年 4 月,PerkinElmer 收購 Signature Genomic Laboratories, LLC (Signature)。Signature 由 Lisa G. Shaffer 博士和醫學博士 Bassem A. Bejjani 於 2003 年創立,主要針對罹患不明身體殘疾及發育障礙的患者進行染色體異常的診斷性細胞遺傳學測試。Signature 的微陣列診斷技術可用於與遺傳性疾病相關的 DNA 改變的產前及產後識別。最近,Signature 啟動了一套面向白血病患者的診斷服務。
2010 年 8 月,PerkinElmer 收購 VisEn Medical, Inc.。此次收購擴展了公司的細胞成像業務,將公司的技術和實力向下游擴展,涉足學術科研機構和制葯公司所從事的潛伏期研究領域。
同樣在 2010 年 8 月,PerkinElmer 宣布以約 5 億美元現金將照明和檢測解決方案 (IDS) 業務出售給 Veritas Capital Fund III, L.P.,雙方已就此簽署最終協議。IDS 在全球擁有約 3,000 名員工和 14 處生產設施,它是定製設計型專業照明和感測器部件、子系統和集成解決方案的全球領先提供商,客戶面向提供健康、環保和安全領域應用的主要 OEM。
此項業務在 2010 年的預計收入為 3 億美元。IDS 業務的剝離減小了公司業務的復雜性,並且公司可以將出售所得的資本重新投資到更有吸引力的人類健康和環境安全終端市場。 客戶承諾:PerkinElmer 做所的每件事都從客戶利益出發,確保可以理解客戶的需求和期待,優先解決客戶面臨的特殊困難。
PerkinElmer每個人都有責任解決客戶為中心戰略實施過程中出現的問題,對每個項目作長遠考量,並建立長期高效的客戶關系。
注重結果:注重結果是PerkinElmer的首要理念。正是秉承這一理念,PerkinElmer才能不斷取得重要突破,堅持履行在企業內外作出的各項承諾。
PerkinElmer通常會設定遠大而現實的目標,傳達明確且主次分明的項目計劃,並清楚劃分每個人在各項工作中的職責。
道德和誠信:憑借強大的思想力和崇高的道德標准,不但可以進行明智審慎的決策,還能夠始終保持至誠至信。這是PerkinElmer企業運營的基礎,也是PerkinElmer各級企業取得成功的根源所在。PerkinElmer 的每位員工都有責任思考每項決策和行為的道德內涵,同時公司也鼓勵員工不斷挑戰思維定式、提出創新方案、尋求不同視角,彼此相互尊重。
行動導向:PerkinElmer的專業技術和積極進取的氛圍能夠產生強大的組合效應,使其在競爭中始終獨樹一幟。PerkinElmer通常會預期到潛在的機遇和挑戰,快速應對復雜或不明朗的局面。
團隊精神:PerkinElmer 制定的解決方案是公司集體智慧的結晶,其長期以來一直秉持一個信念,即最好的結果源自於觀點、智慧和經驗的融合。PerkinElmer的團隊合作體系不但能激勵員工各盡其才、提供實現成功必需的支持,還能促進溝通,共慶成就。
工作氛圍:PerkinElmer會招募具有終身學習意識的員工,使他們在應對新挑戰的過程中不斷成長,並提供必要的工具、鼓勵和支持,幫助他們不斷超越自我。PerkinElmer的員工始終追求不斷創新,因為這里蘊含著無限機遇。他們意氣風發,視野開闊,勇於承擔風險,並能在實現目標的過程中展示出非凡的才智。 PerkinElmer 承諾按照最高的道德和誠信標准並根據法律規定,與客戶、股東和員工開展業務活動。
公司管理:完善的公司管理是PerkinElmer 指導性經營理念的另一個關鍵因素。在監督公司的業務管理和保護股東的經濟利益時,PerkinElmer 董事會遵循本公司管理指導原則中規定的程序和原則。執行此職責時,董事會為公司的員工、高級職員和董事設立了標准並維護標準的實施。
合法合規:PerkinElmer的「合規性審查委員會」負責監督公司內的業務是否符合法律、法規及內部政策的規定。為了執行此職責,該委員會(由 PerkinElmer 高級員工組成)定期接收各類員工代表提交的報告,這些代表分別來自我們重點考察其合規性的部門,包括健康與安全部、人力資源部、保險/風險管理部,以及 FDA/質量部等等。此舉有助於 PerkinElmer 整體實施合規性計劃、創造更多培訓機會、實施預算申請並採取其它降低風險的措施,確保各項的計劃得到充分的傳達,並且是符合法律和道德的商業行為。
商業行為准則:作為PerkinElmer承諾的一部分,PerkinElmer 為所有員工提供商業行為培訓並向其分發商業行為准則文件,希望員工不僅具有法律意識並且遵守法律規范。
環境健康與安全(EHS) 承諾:PerkinElmer 承諾保護員工、客戶、社區和環境的健康與安全。為實現這一目標,我們所有的業務場所都保持著安全和健康的運營環境,同時PerkinElmer還大力開發支持人類和環境健康計劃的產品和服務。PerkinElmer努力將生產和經營對環境帶來的影響降至最低,主張通過教育及計劃、流程和措施整合來減少資源消耗以及對全球氣候的影響。
PerkinElmer的EHS 計劃概述: PerkinElmer堅持使用綜合和系統的方法,以及保護環境、員工和公眾的方式來管理和經營企業。PerkinElmer致力於降低經營活動對環境產生的整體影響,為此在各個業務部門之間分享最佳措施、進行性能監控、開展審計工作並定期進行管理審查。
PerkinElmer的許多工作場所已通過國際標准化組織 (ISO) 14001 標准和職業健康安全管理體系 (OHSAS) 18000 標準的認證。
產品管理責任:PerkinElmer將產品管理責任看作是應負的職責和用新方法解決問題的機會。PerkinElmer承諾在提供有益於社會的產品和服務的同時,減少其對人類和環境健康的任何消極影響。PerkinElmer的創新型產品為重大的全球性問題提供了解決方案,旨在為全世界作出持久且積極的貢獻。
PerkinElmer根據實際情況評估和管理產品與經營的風險,在產品設計和研發過程中融入了對環境、健康和安全等因素的考量。
RoHS:作為電氣和電子設備的製造商和供應商,PerkinElmer生產的產品受各種法規的限制,例如歐盟有關電子電氣設備中禁止使用某些有害物質指令 (ROHS) 和電子電氣產品的廢棄指令 (WEEE)。PerkinElmer將密切關註上述法規和其它法規的最新發展,確保產品始終符合適用法規的要求。 PerkinElmer 堅信公司有責任超越企業范疇,促成當地社區和世界各地的積極變化。通過傾聽、參與社會活動以及作為一個良好的企業鄰居,PerkinElmer努力地成為一個正面的全球公民。
企業的員工活動委員會積極組織志願者服務、社區服務和獻血活動並為其提供支持。每年,PerkinElmer的員工志願者都會參與社區服務組織開展的活動,如捐贈食品、衣物、拯救失學兒童、在當地學校授課或輔導、重建家園以及步行籌款等活動。
PerkinElmer 基金會:PerkinElmer 基金會成立於1979 年,針對PerkinElmer 開展業務的社區內的美國慈善組織提供支持,促進公司投身人類和環境健康事業。該基金會熱衷於幫助那些致力於早期發現、准確診斷疾病的非營利組織,並熱衷於改善和保護人類的居住環境。
另外,公司高級職員每年對符合要求的非盈利機構的捐贈還需達到基金會指定的額度。 PerkinElmer已調整了在以下四個重要領域中的產品專業技術:
診斷:由於消費者對於早期疾病檢測益處的了解日益提高,因此消費者與保健社區對預測診斷、非侵入式診斷的需求不斷增長。PerkinElmer是發展速度最快的兩個產業部門的全球領先企業:基因篩查(包括產前篩查及新生兒/孕婦健康篩查)和數字 X 射線成像(150 億規模的診斷市場中飛速發展的一個領域)。
檢測與分析:PerkinElmer 是全球公認的高性能系統與工具(包括精密儀器、化學試劑和軟體)創新者,藉助我們的產品,研究與技術人員能夠對各種至關重要的健康科學與工業科學應用中的樣品進行檢測和分析。在此領域中,我們的重點發展對象是生物制葯研究和環境監測。
服務:全球的健康科學公司都在更加仔細地核算實驗室維護成本,以尋求實現更高組織效率和操作效率的途徑。這些公司正日益向外包維護供應商轉變,從而幫助自身實現效率與盈利目標。PerkinElmer 充分利用其在強大的產品服務與支持方面的世界聞名的聲譽,為設法加強實驗室維護和職責的公司開發出全面的資產管理與多供應商解決方案。
光電子學:構成PerkinElmer光電子學業務的此類專業照明設備與感測器的應用范圍非常廣泛 - 從醫療照明設備到運動檢測器,再到用於新一代數字靜止相機和行動電話相機中的閃光燈模塊。PerkinElmer能夠將所設計的每個組件的量身定製的協作方法與客戶希望從全球供應商與經銷商處獲得的規模和效率相結合,從而實現這些期望。
C. 繼續一篇關於蛋白質組學的論文
字數可能有點超,你自己截取吧~~
分子生物學(molecular biology)
在分子水平上研究生命現象的科學。研究生物大分子(核酸、蛋白質)的結 構、功能和生物合成等方面來闡明各種生命現象的本質。研究內容包括各種生命過程如光合作用、發育的分子機制、神經活動的機理、癌的發生等。
從分子水平研究生物大分子的結構與功能從而闡明生命現象本質的科學。自20世紀50年代以來,分子生物學是生物學的前沿與生長點,其主要研究領域包括蛋白質體系、蛋白質-核酸體系 (中心是分子遺傳學)和蛋白質-脂質體系(即生物膜)。
生物大分子,特別是蛋白質和核酸結構功能的研究,是分子生物學的基礎。現代化學和物理學理論、技術和方法的應用推動了生物大分子結構功能的研究,從而出現了近30年來分子生物學的蓬勃發展。分子生物學和生物化學及生物物理學關系十分密切,它們之間的主要區別在於:①生物化學和生物物理學是用化學的和物理學的方法研究在分子水平,細胞水平,整體水平乃至群體水平等不同層次上的生物學問題。而分子生物學則著重在分子(包括多分子體系)水平上研究生命活動的普遍規律;②在分子水平上,分子生物學著重研究的是大分子,主要是蛋白質,核酸,脂質體系以及部分多糖及其復合體系。而一些小分子物質在生物體內的轉化則屬生物化學的范圍;③分子生物學研究的主要目的是在分子水平上闡明整個生物界所共同具有的基本特徵,即生命現象的本質;而研究某一特定生物體或某一種生物體內的某一特定器官的物理、化學現象或變化,則屬於生物物理學或生物化學的范疇。
發展簡史 結構分析和遺傳物質的研究在分子生物學的發展中作出了重要的貢獻。結構分析的中心內容是通過闡明生物分子的三維結構來解釋細胞的生理功能。1912年英國 W.H.布喇格和W.L.布喇格建立了X射線晶體學,成功地測定了一些相當復雜的分子以及蛋白質的結構。以後布喇格的學生W.T.阿斯特伯里和J.D.貝爾納又分別對毛發、肌肉等纖維蛋白以及胃蛋白酶、煙草花葉病毒等進行了初步的結構分析。他們的工作為後來生物大分子結晶學的形成和發展奠定了基礎。50年代是分子生物學作為一門獨立的分支學科脫穎而出並迅速發展的年代。首先是在蛋白質結構分析方面,1951年L.C.波林等提出了 α-螺旋結構,描述了蛋白質分子中肽鏈的一種構象。1955年F.桑格完成了胰島素的氨基酸序列的測定。接著 J.C.肯德魯和M.F.佩魯茨在X射線分析中應用重原子同晶置換技術和計算機技術分別於1957和1959年闡明了鯨肌紅蛋白和馬血紅蛋白的立體結構。1965年中國科學家合成了有生物活性的胰島素,首先實現了蛋白質的人工合成。
另一方面,M.德爾布呂克小組從1938年起選擇噬菌體為對象開始探索基因之謎。噬菌體感染寄主後半小時內就復制出幾百個同樣的子代噬菌體顆粒,因此是研究生物體自我復制的理想材料。1940年G.W.比德爾和E.L.塔特姆提出了「一個基因,一個酶」的假設,即基因的功能在於決定酶的結構,且一個基因僅決定一個酶的結構。但在當時基因的本質並不清楚。1944年O.T.埃弗里等研究細菌中的轉化現象,證明了DNA是遺傳物質。1953年J.D.沃森和F.H.C.克里克提出了DNA的雙螺旋結構,開創了分子生物學的新紀元。在此基礎上提出的中心法則,描述了遺傳信息從基因到蛋白質結構的流動。遺傳密碼的闡明則揭示了生物體內遺傳信息的貯存方式。1961年F.雅各布和J.莫諾提出了操縱子的概念,解釋了原核基因表達的調控。到20世紀60年代中期,關於DNA自我復制和轉錄生成RNA的一般性質已基本清楚,基因的奧秘也隨之而開始解開了。
僅僅30年左右的時間,分子生物學經歷了從大膽的科學假說,到經過大量的實驗研究,從而建立了本學科的理論基礎。進入70年代,由於重組DNA研究的突破,基因工程已經在實際應用中開花結果,根據人的意願改造蛋白質結構的蛋白質工程也已經成為現實。
基本內容 蛋白質體系 蛋白質的結構單位是α-氨基酸。常見的氨基酸共20種。它們以不同的順序排列可以為生命世界提供天文數字的各種各樣的蛋白質。
蛋白質分子結構的組織形式可分為 4個主要的層次。一級結構,也叫化學結構,是分子中氨基酸的排列順序。首尾相連的氨基酸通過氨基與羧基的縮合形成鏈狀結構,稱為肽鏈。肽鏈主鏈原子的局部空間排列為二級結構。二級結構在空間的各種盤繞和捲曲為三級結構。有些蛋白質分子是由相同的或不同的亞單位組裝成的,亞單位間的相互關系叫四級結構。
蛋白質的特殊性質和生理功能與其分子的特定結構有著密切的關系,這是形形色色的蛋白質所以能表現出豐富多彩的生命活動的分子基礎。研究蛋白質的結構與功能的關系是分子生物學研究的一個重要內容。
隨著結構分析技術的發展,現在已有幾千個蛋白質的化學結構和幾百個蛋白質的立體結構得到了闡明。70年代末以來,採用測定互補DNA順序反推蛋白質化學結構的方法,不僅提高了分析效率,而且使一些氨基酸序列分析條件不易得到滿足的蛋白質化學結構分析得以實現。
發現和鑒定具有新功能的蛋白質,仍是蛋白質研究的內容。例如與基因調控和高級神經活動有關的蛋白質的研究現在很受重視。
蛋白質-核酸體系 生物體的遺傳特徵主要由核酸決定。絕大多數生物的基因都由 DNA構成。簡單的病毒,如λ噬菌體的基因組是由 46000個核苷酸按一定順序組成的一條雙股DNA(由於是雙股DNA,通常以鹼基對計算其長度)。細菌,如大腸桿菌的基因組,含4×106鹼基對。人體細胞染色體上所含DNA為3×109鹼基對。
遺傳信息要在子代的生命活動中表現出來,需要通過復制、轉錄和轉譯。復制是以親代 DNA為模板合成子代 DNA分子。轉錄是根據DNA的核苷酸序列決定一類RNA分子中的核苷酸序列;後者又進一步決定蛋白質分子中氨基酸的序列,就是轉譯。因為這一類RNA起著信息傳遞作用,故稱信使核糖核酸(mRNA)。由於構成RNA的核苷酸是4種,而蛋白質中卻有20種氨基酸,它們的對應關系是由mRNA分子中以一定順序相連的 3個核苷酸來決定一種氨基酸,這就是三聯體遺傳密碼。
基因在表達其性狀的過程中貫串著核酸與核酸、核酸與蛋白質的相互作用。DNA復制時,雙股螺旋在解旋酶的作用下被拆開,然後DNA聚合酶以親代DNA鏈為模板,復制出子代 DNA鏈。轉錄是在 RNA聚合酶的催化下完成的。轉譯的場所核糖核蛋白體是核酸和蛋白質的復合體,根據mRNA的編碼,在酶的催化下,把氨基酸連接成完整的肽鏈。基因表達的調節控制也是通過生物大分子的相互作用而實現的。如大腸桿菌乳糖操縱子上的操縱基因通過與阻遏蛋白的相互作用控制基因的開關。真核細胞染色質所含的非組蛋白在轉錄的調控中具有特殊作用。正常情況下,真核細胞中僅2~15%基因被表達。這種選擇性的轉錄與轉譯是細胞分化的基礎。
蛋白質-脂質體系 生物體內普遍存在的膜結構,統稱為生物膜。它包括細胞外周膜和細胞內具有各種特定功能的細胞器膜。從化學組成看,生物膜是由脂質和蛋白質通過非共價鍵構成的體系。很多膜還含少量糖類,以糖蛋白或糖脂形式存在。
1972年提出的流動鑲嵌模型概括了生物膜的基本特徵:其基本骨架是脂雙層結構。膜蛋白分為表在蛋白質和嵌入蛋白質。膜脂和膜蛋白均處於不停的運動狀態。
生物膜在結構與功能上都具有兩側不對稱性。以物質傳送為例,某些物質能以很高速度通過膜,另一些則不能。象海帶能從海水中把碘濃縮 3萬倍。生物膜的選擇性通透使細胞內pH和離子組成相對穩定,保持了產生神經、肌肉興奮所必需的離子梯度,保證了細胞濃縮營養物和排除廢物的功能。
生物體的能量轉換主要在膜上進行。生物體取得能量的方式,或是像植物那樣利用太陽能在葉綠體膜上進行光合磷酸化反應;或是像動物那樣利用食物在線粒體膜上進行氧化磷酸化反應。這二者能量來源雖不同,但基本過程非常相似,最後都合成腺苷三磷酸。對於這兩種能量轉換的機制,P.米切爾提出的化學滲透學說得到了越來越多的證據。生物體利用食物氧化所釋放能量的效率可達70%左右,而從煤或石油的燃燒獲取能量的效率通常為20~40%,所以生物力能學的研究很受重視。對生物膜能量轉換的深入了解和模擬將會對人類更有效地利用能量作出貢獻。
生物膜的另一重要功能是細胞間或細胞膜內外的信息傳遞。在細胞表面,廣泛地存在著一類稱為受體的蛋白質。激素和葯物的作用都需通過與受體分子的特異性結合而實現。癌變細胞表面受體物質的分布有明顯變化。細胞膜的表面性質還對細胞分裂繁殖有重要的調節作用。
對細胞表面性質的研究帶動了糖類的研究。糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等生物大分子結構與功能的研究越來越受到重視。從發展趨勢看,寡糖與蛋白質或脂質形成的體系將成為分子生物學研究的一個新的重要的領域。
理論意義和應用 分子生物學的成就說明:生命活動的根本規律在形形色色的生物體中都是統一的。例如,不論在何種生物體中,都由同樣的氨基酸和核苷酸分別組成其蛋白質和核酸。遺傳物質,除某些病毒外,都是DNA,並且在所有的細胞中都以同樣的生化機制進行復制。分子遺傳學的中心法則和遺傳密碼,除個別例外,在絕大多數情況下也都是通用的。
物理學的成就證明,一切物質的原子都由為數不多的基本粒子根據相同的規律所組成,說明了物質世界結構上的高度一致,揭示了物質世界的本質,從而帶動了整個物理學科的發展。分子生物學則在分子水平上揭示了生命世界的基本結構和生命活動的根本規律的高度一致,揭示了生命現象的本質。和過去基本粒子的研究帶動物理學的發展一樣,分子生物學的概念和觀點也已經滲入到基礎和應用生物學的每一個分支領域,帶動了整個生物學的發展,使之提高到一個嶄新的水平。
過去生物進化的研究,主要依靠對不同種屬間形態和解剖方面的比較來決定親緣關系。隨著蛋白質和核酸結構測定方法的進展,比較不同種屬的蛋白質或核酸的化學結構,即可根據差異的程度,來斷定它們的親緣關系。由此得出的系統進化樹,與用經典方法得到的是基本符合的。採用分子生物學的方法研究分類與進化有特別的優越性。首先,構成生物體的基本生物大分子的結構反映了生命活動中更為本質的方面。其次,根據結構上的差異程度可以對親緣關系給出一個定量的,因而也是更准確的概念。第三,對於形態結構非常簡單的微生物的進化,則只有用這種方法才能得到可靠結果。
高等動物的高級神經活動是極其復雜的生命現象,過去多是在細胞乃至整體水平上研究,近年來深入到分子水平研究的結果充分說明高級神經活動也同樣是以生物大分子的活動為基礎的。例如,在高等動物學習與記憶的過程中,大腦中RNA和蛋白質的組成發生明顯的變化,並且一些影響生物體合成蛋白質的葯物也顯著地影響學習與記憶的能力。又如,「生物鍾」是一種熟知的生物現象。用雞進行的實驗發現,有一種重要的神經傳遞介質(5-羥色胺)和一種激素(褪黑激素)以及控制它們變化的一種酶,在雞腦中的含量呈24小時的周期性變化。正是這種變化構成了雞的「生物鍾」的物質基礎。
在應用方面,生物膜能量轉換原理的闡明,將有助於解決全球性的能源問題。了解酶的催化原理就能更有針對性地進行酶的人工模擬,設計出化學工業上廣泛使用的新催化劑,從而給化學工業帶來一場革命。
分子生物學在生物工程技術中也起了巨大的作用,1973年重組DNA技術的成功,為基因工程的發展鋪平了道路。80年代以來,已經採用基因工程技術,把高等動物的一些基因引入單細胞生物,用發酵方法生產干擾素、多種多肽激素和疫苗等。基因工程的進一步發展將為定向培育動、植物和微生物良種以及有效地控制和治療一些人類遺傳性疾病提供根本性的解決途徑。
從基因調控的角度研究細胞癌變也已經取得不少進展。分子生物學將為人類最終征服癌症做出重要的貢獻。
[編輯本段]分子生物學的應用
1,親子鑒定
近幾年來,人類基因組研究的進展日新月異,而分子生物學技術也不斷完善,隨著基因組研究向各學科的不斷滲透,這些學科的進展達到了前所未有的高度。在法醫學上,STR位點和單核苷酸(SNP)位點檢測分別是第二代、第三代DNA分析技術的核心,是繼RFLPs(限制性片段長度多態性)VNTRs(可變數量串聯重復序列多態性)研究而發展起來的檢測技術。作為最前沿的刑事生物技術,DNA分析為法醫物證檢驗提供了科學、可靠和快捷的手段,使物證鑒定從個體排除過渡到了可以作同一認定的水平,DNA檢驗能直接認定犯罪、為兇殺案、強奸殺人案、碎屍案、強奸致孕案等重大疑難案件的偵破提供准確可靠的依據。隨著DNA技術的發展和應用,DNA標志系統的檢測將成為破案的重要手段和途徑。此方法作為親子鑒定已經是非常成熟的,也是國際上公認的最好的一種方法。
參考資料:http://ke..com/view/2461.htm
蛋白質質譜分析研究進展
摘 要: 隨著科學的不斷發展,運用質譜法進行蛋白質的分析日益增多,本文簡要綜述了肽和蛋白質等生物大分子質譜分析的特點、方法及蛋白質質譜分析的原理、方式和應用,並對其發展前景作出展望。
關鍵詞: 蛋白質,質譜分析,應用
前言:
蛋白質是生物體中含量最高,功能最重要的生物大分子,存在於所有生物細胞,約占細胞干質量的50%以上, 作為生命的物質基礎之一,蛋白質在催化生命體內各種反應進行、調節代謝、抵禦外來物質入侵及控制遺傳信息等方面都起著至關重要的作用,因此蛋白質也是生命科學中極為重要的研究對象。關於蛋白質的分析研究,一直是化學家及生物學家極為關注的問題,其研究的內容主要包括分子量測定,氨基酸鑒定,蛋白質序列分析及立體化學分析等。隨著生命科學的發展,儀器分析手段的更新,尤其是質譜分析技術的不斷成熟,使這一領域的研究發展迅速。
自約翰.芬恩(JohnB.Fenn)和田中耕一(Koichi.Tanaka)發明了對生物大分子進行確認和結構分析的方法及發明了對生物大分子的質譜分析法以來,隨著生命科學及生物技術的迅速發展,生物質譜目前已成為有機質譜中最活躍、最富生命力的前沿研究領域之一[1]。它的發展強有力地推動了人類基因組計劃及其後基因組計劃的提前完成和有力實施。質譜法已成為研究生物大分子特別是蛋白質研究的主要支撐技術之一,在對蛋白質結構分析的研究中占據了重要地位[2]。
1.質譜分析的特點
質譜分析用於蛋白質等生物活性分子的研究具有如下優點:很高的靈敏度能為亞微克級試樣提供信息,能最有效地與色譜聯用,適用於復雜體系中痕量物質的鑒定或結構測定,同時具有準確性、易操作性、快速性及很好的普適性。
2.質譜分析的方法
近年來涌現出較成功地用於生物大分子質譜分析的軟電離技術主要有下列幾種:1)電噴霧電離質譜;2)基質輔助激光解吸電離質譜;3)快原子轟擊質譜;4)離子噴霧電離質譜;5)大氣壓電離質譜。在這些軟電離技術中,以前面三種近年來研究得最多,應用得也最廣泛[3]。
3.蛋白質的質譜分析
蛋自質是一條或多條肽鏈以特殊方式組合的生物大分子,復雜結構主要包括以肽鏈為基礎的肽鏈線型序列[稱為一級結構]及由肽鏈捲曲折疊而形成三維[稱為二級,三級或四級]結構。目前質譜主要測定蛋自質一級結構包括分子量、肽鏈氨基酸排序及多肽或二硫鍵數目和位置。
3.1蛋白質的質譜分析原理
以往質譜(MS)僅用於小分子揮發物質的分析,由於新的離子化技術的出現,如介質輔助的激光解析/離子化、電噴霧離子化,各種新的質譜技術開始用於生物大分子的分析。其原理是:通過電離源將蛋白質分子轉化為氣相離子,然後利用質譜分析儀的電場、磁場將具有特定質量與電荷比值(M/Z值)的蛋白質離子分離開來,經過離子檢測器收集分離的離子,確定離子的M/Z值,分析鑒定未知蛋白質。
3.2蛋白質和肽的序列分析
現代研究結果發現越來越多的小肽同蛋白質一樣具有生物功能,建立具有特殊、高效的生物功能肽的肽庫是現在的研究熱點之一。因此需要高效率、高靈敏度的肽和蛋白質序列測定方法支持這些研究的進行。現有的肽和蛋白質測序方法包括N末端序列測定的化學方法Edman法、C末端酶解方法、C末端化學降解法等,這些方法都存在一些缺陷。例如作為肽和蛋白質序列測定標准方法的N末端氨基酸苯異硫氰酸酯(phenylisothiocyanate)PITC分析法(即Edman法,又稱PTH法),測序速度較慢(50個氨基酸殘基/天);樣品用量較大(nmol級或幾十pmol級);對樣品純度要求很高;對於修飾氨基酸殘基往往會錯誤識別,而對N末端保護的肽鏈則無法測序[4]。C末端化學降解測序法則由於無法找到PITC這樣理想的化學探針,其發展仍面臨著很大的困難。在這種背景下,質譜由於很高的靈敏度、准確性、易操作性、快速性及很好的普適性而倍受科學家的廣泛注意。在質譜測序中,靈敏度及准確性隨分子量增大有明顯降低,所以肽的序列分析比蛋白容易許多,許多研究也都是以肽作為分析對象進行的。近年來隨著電噴霧電離質譜(electrospray ionisation,ESI)及基質輔助激光解吸質譜(matrix assisted laser desorption/ionization,MALDI)等質譜軟電離技術的發展與完善,極性肽分子的分析成為可能,檢測限下降到fmol級別,可測定分子量范圍則高達100000Da,目前基質輔助的激光解吸電離飛行時間質譜法(MALDI TOF MS)已成為測定生物大分子尤其是蛋白質、多肽分子量和一級結構的有效工具,也是當今生命科學領域中重大課題——蛋白質組研究所必不可缺的關鍵技術之一 [5] 。目前在歐洲分子生物實驗室(EMBL)及美國、瑞士等國的一些高校已建立了MALDI TOF MS蛋白質一級結構(序列)譜庫,能為解析FAST譜圖提供極大的幫助,並為確證分析結果提供可靠的依據[6]。
蛋白質質譜分析研究進展 來自: 免費論文網www.shu1000.com
3.3蛋白質的質譜分析方式
質譜用於肽和蛋白質的序列測定主要可以分為三種方法:一種方法叫蛋白圖譜(proteinmapping),即用特異性的酶解或化學水解的方法將蛋白切成小的片段,然後用質譜檢測各產物肽分子量,將所得到的肽譜數據輸入資料庫,搜索與之相對應的已知蛋白,從而獲取待測蛋白序列。將蛋白質繪制「肽圖」是一重要測列方法。第二種方法是利用待測分子在電離及飛行過程中產生的亞穩離子,通過分析相鄰同組類型峰的質量差,識別相應的氨基酸殘基,其中亞穩離子碎裂包括「自身」碎裂及外界作用誘導碎裂.第三種方法與Edman法有相似之處,即用化學探針或酶解使蛋白或肽從N端或C端逐一降解下氨基酸殘基,形成相互間差一個氨基酸殘基的系列肽,名為梯狀測序(laddersequencing),經質譜檢測,由相鄰峰的質量差知道相應氨基酸殘基。
3.3.1蛋白消化
蛋白的基團越大,質譜檢測的准確率越低。因此,在質譜檢測之前,須將蛋白消化成小分子的多肽,以提高質譜檢測的准確率。一般而言,6-20個氨基酸的多肽最適合質譜儀的檢測。現今最常用的酶為胰蛋白酶(trypsin),它於蛋白的賴氨酸(lysine)和精氨酸(arginine)處將其切斷。因此,同一蛋白經胰蛋白酶消化後,會產生相同的多肽。
3.3.2基質輔助激光解吸電離/飛行時間質譜測量法(MALDI-TOF MS) [7]
簡而言之,基質輔助激光解吸電離/飛行時間質譜測量儀是將多肽成分轉換成離子信號,並依據質量/電荷之比(mass/charge,m/z)來對該多肽進行分析,以判斷該多肽源自哪一個蛋白。待檢樣品與含有在特定波長下吸光的發光團的化學基質(matrix)混合,此樣品混合物隨即滴於一平板或載玻片上進行揮發,樣品混合物殘余水份和溶劑的揮發使樣品整合於格狀晶體中,樣品然後置於激光離子發生器(lasersource)。激光作用於樣品混合物,使化學基質吸收光子而被激活。此激活產生的能量作用於多肽,使之由固態樣品混合物變成氣態。由於多肽分子傾向於吸收單一光子,故多肽離子帶單一電荷.這些形成的多肽離子直接進入飛行時間質量分析儀(TOFmassanalyzer)。飛行時間質量分析儀用於測量多肽離子由分析儀的一端飛抵另一端探測器所需要的時間。而此飛行時間同多肽離子的質量/電荷的比值成反比,即質量/電荷之比越高,飛行時間越短。最後,由電腦軟體將探測器錄得的多肽質量/電荷比值同資料庫中不同蛋白經蛋白酶消化後所形成的特定多肽的質量/電荷比值進行比較,以鑒定該多肽源自何種蛋白.此法稱為多肽質量指紋分析(peptidemassfin-gerprinting)。基質輔助激光解吸電離/飛行時間質譜測量法操作簡便,敏感度高,同許多蛋白分離方法相匹配,而且,現有資料庫中有充足的關於多肽質量/電荷比值的數據,因此成為許多實驗室的首選蛋白質譜鑒定方法。
3.3.3電子噴霧電離質譜測量法(electrosprayion-izationmassspectrometry,ESI-MS)[8 ]
同基質輔助激光解吸電離/飛行時間質譜測量法在固態下完成不同,電子噴霧電離質譜測量法是在液態下完成,而且多肽離子帶有多個電荷,由高效液相層析等方法分離的液體多肽混合物,在高壓下經過一細針孔。當樣本由針孔射出時,噴射成霧狀的細小液滴,這些細小液滴包含多肽離子及水份等其他雜質成分。去除這些雜質成分後,多肽離子進入連續質量分析儀(tan- demmassanalyzer),連續質量分析儀選取某一特定質量/電荷比值的多肽離子,並以碰撞解離的方式將多肽離子碎裂成不同電離或非電離片段。隨後,依質量/電荷比值對電離片段進行分析並匯集成離子譜(ionspectrum),通過資料庫檢索,由這些離子譜得到該多肽的氨基酸序列。依據氨基酸序列進行的蛋白鑒定較依據多肽質量指紋進行的蛋白鑒定更准確、可靠。而且,氨基酸序列信息即可通過蛋白氨基酸序列資料庫檢索,也可通過核糖核酸資料庫檢索來進行蛋白鑒定。
蛋白質質譜分析研究進展 來自: 免費論文網www.shu1000.com
4.蛋白質質譜分析的應用
1981年首先採用FAB雙聚焦質譜測定肽分子量,分析十一肽(Mr=1318),質譜中出現準分子離子[M+1]+=1319強峰。分子量小於6kDa肽或小蛋白質合適用FAB質譜分析,更大分子量的多肽和蛋自質可用MALDI質譜或ESI質譜分析。用MALDI-TOF質譜分析蛋自質最早一例是Hillen Kramp等[9]於1988年提出用紫外激光以煙酸為基質在TOF譜儀上測出質量數高達60kDa蛋白質,精確度開始只有0.5%,後改進到0.1-0.2%。質譜技術主要用於檢測雙向凝膠電泳或「雙向」高效柱層析分離所得的蛋白質及酶解所得的多肽的質量,也可用於蛋白質高級結構及蛋白質間相互作用等方面的研究[10,11],三條肽段的精確質量數便可鑒定蛋白質。近年來,串聯質譜分析儀發展迅猛,其數據採集方面的自動化程度、檢測的敏感性及效率都大大提高,大規模資料庫和一些分析軟體(如:SEQUEST)的應用使得串聯質譜分析儀可以進行更大規模的測序工作。目前,利用2D電泳及MS技術對整個酵母細胞裂解產物進行分析,已經鑒定出1484種蛋白質,包括完整的膜蛋白和低豐度的蛋白質[12];分析肝細胞癌患者血清蛋白質組成分[13],並利用質譜進行鑒定磷酸化蛋白研究工作[14]及採用質譜技術研究許旺細胞源神經營養蛋白(SDNP)的分子結構[15]等。
結束語:
在蛋白質的質譜分析中,質譜的准確性(accuracy)對測定結果有很大影響,因此質譜測序現在仍很難被應用於未知蛋白的序列測定。肽和蛋白的質譜序列測定方法具有快速、用量少、易操作等優點,這些都非常適合於現在科學研究的需要。我們相信,隨著各種衍生化方法和酶解方法的不斷改進,蛋白雙向電泳的應用[16]以及質譜技術的不斷完善,質譜將會成為多肽和蛋白質分析最有威力的工具之一。
D. 蛋白質質譜分析具體流程
質譜技術在蛋白質組學中的應用
王海龍楊靜祁振國岳秀蘭
(包頭醫學院生物化學與分子生物學教研室,內蒙古包頭014010;赤峰市第一醫院』)
中圖分類號(}so3 文獻標識碼A 文章編號1006—740X(2006)02—0231一o3
蛋白質組學是後基因組時代的一個新領域,它通
過在蛋白質水平上對細胞或機體基因表達的整體蛋白
質的定量研究,來揭示生命的過程和解釋基因表達控
制的機理⋯ 。蛋白質組學分為表達蛋白質組學(Ex·
pression Proteomies)和細胞圖譜蛋白質組學(Cell Map
Pmteomies),前者指細胞和組織表達的蛋白質的定量
圖譜,它依賴二維凝膠電泳圖譜和圖像分析,它能在整
體蛋白質水平上研究細胞的通路,以及疾病、葯物和其
它生物刺激所引起的紊亂,因此它可能發現疾病標志
和闡明生物通路;後者是指通過純化細胞器或蛋白質
復合物,用質譜鑒定蛋白質組分,確定蛋白質和蛋白質
相互作用的亞細胞位置 】。9O年代以來隨著人類基
因組計劃的實施,引發了生物信息學(Bioinformaties)
的發展,使蛋白質分析發生了革命性的變化。現在將
高分辨2一維電泳、高靈敏度的生物質譜和快速增長
的蛋白質和DNA資料庫三者結合起來,為高通量的蛋
白質組學(High throughout Proteomies)鋪平了道路 。
這里主要介紹質譜技術在蛋白質組學中的應用。
收稿日期:2006-03-02
作者簡介:王海龍(1951一),男。大學,副教授。
l 質譜技術的發展歷史
1.1 質譜的開發歷史要追溯到2O世紀初,Thomson
創制的拋物線質譜裝置,1919年Aston製成了第一台
速度聚焦型質譜儀,成為了質譜發展史上的里程碑。
最初的質譜儀主要用來測定元素或同位素的原子量,
隨著離子光學理論的發展,質譜儀不斷改進,其應用范
圍也在不斷擴大,到2O世紀5O年代後期已廣泛地應
用於無機化合物和有機化合物的測定。現今質譜分析
的足跡已遍布各個學科的技術領域,在固體物理、冶
金、電子、航天、原子能、地球和宇宙化學、生物化學及
生命科學等領域均有著廣闊的應用。質譜技術在生命
科學領域的應用更為質譜的發展注入了新的活力,形
成了獨特的生物質譜技術。
1.2 基本原理質譜(Mass Spectrometry)是帶電原
子、分子或分子碎片按質量的大小順序排列的圖像。
質譜儀是一類能使物質離化成離子並通過適當的電
場、磁場將它們按空間位置、時間先後或者軌道穩定與
否實現質量比分離,並檢測強度後進行物質分析的儀
器。質譜儀主要由分析系統、電學系統和真空系統組
成 。
用於分析的樣品分子在離子源中離化成具有不同
質量的單電荷分子和碎片離子,這些單電荷離子在加
1 J 1 J 1"J 1掩J
rL rL r L r L
維普資訊 http://www.cqvip.com
232 包頭醫學院學報 第22卷
速電場中獲得相同動能並形成一束離子,進入由電場
和磁場組成的分析器,離子束中速度較慢的離子通過
電場後偏轉大,速度快的偏轉小;在磁場中離子發生角
速度矢量相反的偏轉,即速度慢的離子依然偏轉大,速
度快的偏轉小;當兩個場的偏轉作用彼此補償時,它們
的軌道便相交於一點。與此同時,在磁場中還能發生
質量的分離,這樣就使具有同一質量比而速度不同的
離子聚焦在同一點上,不同質量比的離子聚焦在不同
的點上,其焦面接近於平面,在此處用檢測系統進行檢
測即可得到不同質量比的譜線,即質譜。通過質譜分
析,我們可以獲得分析樣品的分子量、分子式、分子中
同位素構成和分子結構等多方面的信息 J。
2 質譜技術種類
2.1 電噴霧質譜技術(Electrospray ionization Mass
Spectrometry,ESI—MS) 是在毛細管的出口處施加一
高電壓,所產生的高電場使從毛細管流出的液體霧化
成細小的帶電液滴,隨著溶劑蒸發,液滴表面的電荷強
度逐漸增大,最後液滴崩解為大量帶一個或多個電荷
的離子,致使分析物以單電荷或多電荷離子的形式進
入氣相⋯ 。電噴霧離子化的特點是產生高電荷離子
而不是碎片離子,使質量電荷比降低到多數質量分析
儀器都可以檢測的范圍,因而大大擴展了分子量的分
析范圍,離子的真實分子質量也可以根據質荷比及電
荷數算出。電噴霧質譜的優勢就是它可以方便地與多
種分離技術聯合使用 j。
2.2 基質輔助激光解吸附質譜技術(Matrix Assisted
Laser Desorption/Ionization,MALDI) 基本原理是將
分析物分散在基質分子中並形成晶體,當用激光照射
晶體時由於基質分子經輻射所吸收的能量,導致能量
蓄積並迅速產熱,從而使基質晶體升華,致使基質和分
析物膨脹並進入氣相。MALDI所產生的質譜圖多為
單電荷離子,因而質譜圖中的離子與多肽和蛋白質的
質量有一一對應關系。MALDI產生的離子常用飛行
時間檢測器來檢測,理論上講,只要飛行管的長度足
夠,檢測器可檢測分子的質量數是沒有上限的,因此質
譜很合適對蛋白質、多肽、核酸和多糖等大分子的研
究。
2.3 快原子轟擊質譜技術(Fast Atom Bomebardment
Mass Spectrometry,FABMS) 一種軟電離技術,是用快
速隋性原子射擊存在於底物中的樣品,使樣品離子濺
出進入分析器,這種軟電離技術適於極性強、熱不穩定
的化合物的分析,特別適於多肽和蛋白質的分析研究。
FABMS只能提供有關離子的精確質量,從而可以確定
樣品的元素組成和分子式。而FABMS—MS串聯技術
的應用可以提供樣品較為詳細的分子結構信息,從而
使其在生物醫學分析中迅速發展起來 ]。
2.4 同位素質譜技術是一種開發和應用比較早的
技術,被廣泛地應用於各個領域,但它在醫學領域的應
用只是近近幾年的事。由於某些病原菌具有分解特定
化合物的能力,該化合物又易於用同位素標示,人們就
想到用同位素質譜的方法檢測其代謝物中同位素的含
量以達到檢測該病原菌的目的,同時也為同位素質譜
在醫學領域的應用開辟了一條思路。
3 電泳分離後凝膠上蛋白質的質譜鑒定
電泳分離後凝膠上的蛋白質,先用適當的蛋白內
切酶酶切成肽段,再用質譜鑒定。現有四種制樣方法:
3.1 凝膠內酶切凝膠內酶切的靈敏度高,是當前廣
泛採用的樣品制備方法。最常用的蛋白內切酶是胰蛋
白酶。它在蛋白質主鏈精氨酸和賴氨酸的C一端進行
切割。文獻中有多種凝膠內酶切的方法,這里介紹改
進後的Wilm的方法。
將電泳後凝膠上的蛋白質斑點以最小的體積切
下,並將凝膠塊切成約lmm 小顆粒,轉入小離心管
內,加入約5O 的lOOmmol/L碳酸氫銨溶液洗膠粒
5min,棄去碳酸氫銨液,加入50pJ乙腈使凝膠脫水1O
一15min。若膠粒未完全脫水再用乙腈脫水~次,棄去
乙腈液。將離心管置入真空離心蒸發濃縮器內,微加
熱15rain使膠粒完全乾燥。將50pJ新鮮配製的
10mmoVL DTY韻100mmol/L碳酸氫銨溶液加入離心
管內,使膠粒水化。在56℃加熱30rain還原樣品,棄
去DTr溶液,加入乙腈放置15min,再在Speed Vac微
加熱乾燥15rain,加入5O l 55mmol/L碘乙醯胺的
100mmol/L碳酸氫銨溶液,烷基化半胱氨酸殘基上的
巰基。室溫暗室中放置20 min,棄去上清夜,加入
50pJ乙腈放置15min,在Speed Vac內乾燥。加入2O l
胰蛋白酶溶液在4℃放置45—60min使膠粒再水化,
加入1O一2o 碳酸氫銨溶液覆蓋膠粒,37cI=保溫1小
時後,放置過夜,所得溶液供質譜分析用。
3.2 電洗脫後在溶液中酶解 電洗脫是電泳後從凝
膠上回收蛋白質的經典方法。通常蛋白質量多於0.
O01 mmol。將含SDS的凝膠與MALDI TOF MS分析結
合,可分析亞mmol的蛋白質。Schuh macher等用無
SDS pH2.5的乙酸銨作洗脫緩沖液,電洗脫系統的極
性相反,蛋白質SDS復合物在原位解離,游離的蛋白
質遷移至陰極,用標准蛋白樣品實驗,回收率達25%
~ 56% [引
。
3.3 膜上酶切膜上酶切的方法已不常用於質譜分
析,因為它的靈敏度低於凝膠內酶切。電轉移時不是
維普資訊 http://www.cqvip.com
第2期 王海龍,等.質譜技術在蛋白質組學中的應用 233
所有的蛋白質都能有效轉移,而且在印跡過程中蛋白
質可能丟失。另外從PVDF膜上提取酶切後多肽時效
率不高,提取時加Triton 100可以增加多肽的提取效
率,但去污劑干擾質譜鑒定 J。
3.4 印跡過程中酶切 1999年Bins等報道將固定有
胰蛋白酶的膜,置於凝膠和PVDF膜之間在印跡過程
中使蛋白質樣品發生酶切,為了蛋白質完全酶切,印跡
過程需要特殊設計。印跡後的膜用基體溶液浸透後可
用MALDI TOF MS直接分析。該法的主要特點是印跡
過程中平行進行酶切,其靈敏度不如標准方法 J。
4 用肽質量指紋譜鑒定蛋白質
蛋白質組學中最有意義的突破是用生物質譜鑒定
電泳後凝膠上的蛋白質。質譜技術已取代了生物化學
中經典的Edman降解技術¨。。,這是由於質譜技術能
進行高通量的分析,能分析蛋白質混合物,而且靈敏。
肽質量指紋譜方法最初由Henzel及其同事提
出¨ ,很快成為高通量蛋白質鑒定的選用方法。分析
時用MALDI TOF MS測定凝膠內酶切後多肽混合物的
質量,獲得肽質量指紋圖譜。蛋白質酶切後生成多肽
混合物,可以在蛋白質序列資料庫內進行理論預測,並
對質譜實測多肽混合物與理論預測的數據進行比較,
質譜實測到足夠肽段的質量與資料庫中一個蛋白質理
論預測肽段質量匹配,蛋白質可明確鑒定_1 。
隨著科學技術的進步,質譜也得到了快速發展,特
別是與生物技術的結合,開創了質譜應用的新領域。
質譜已成為生命科學研究中非常重要的工具。其研究
成果也將大大推動人類基因組的研究,並將使人類對
生命的本質,其發生發展過程的認識達到一個前所未
有新高度。
參考文獻
[1] 錢小紅,盛龍生.生物質譜技術與方法[M].北京:科學
出版社,2003:17.
[2] B.N帕拉馬克尼.電噴霧質譜應用技術[M].北京:化學
工業出版社,2005:215.
[3] 利布來爾.蛋白質組學導論[M].北京:科學出版社。
2005:163.
[4] 桑志紅.電噴霧電離質譜及其在蛋白質化學研究中的應
用[J].國外醫學.葯學分冊,2000,27(1):38.
[5] Miller GM,Byrd SE,Kuznieky RI.Nature Insight:Funetional
Genomies[J].Nature,2000,405:819.
[6] 張學敏,魏開華,楊松成.生物質譜和蛋白質組技術的應
用策略[J].分析測試學報,2002,21(增):9.
[7] Weaver RF.Molecular Biology[M].Columbus:McGraw—
Hil1.2001:231.
[8] 魏開華,楊松成.轉印到膜上的蛋白質的質譜分析[J].質
譜學報,2004:20(3):89.
[9] 夏家輝.醫學遺傳學[M].北京:人民衛生出版社,2004:
241.
[10] Benfey PN,Protopapas AD.Genomies[M].New Jersey:
Prenties Hall。2004:202.
[11] 馮作化.醫學分子生物學[M].北京:人民衛生出版社,
2001:189.
[12] 查錫良.醫學分子生物學[M]。北京:人民衛生出版社,
2003:263.
E. 質譜為什麼會出現M+23(鈉離子)或M+39(鉀離子)峰
snmrna(站內聯系TA)中性化合物可與金屬離子加和形成加鈉或加鉀峰,如果你的流動相中沒有鈉和鉀的話 應該是系統中殘留的 它需要的濃度實在是太低了guevara1967(站內聯系TA)在HPLC-MS中出現M+23或M+39,很正常,來源於流動相中、系統管路、六通閥、噴霧針,都有可能Poyno(站內聯系TA)樣品前處理未脫鹽導致yuwenhao(站內聯系TA)鉀和鈉不一定來自樣品,可能來自流動相,裝流動相的瓶子等都有可能。Quet1125(站內聯系TA)工程師剛培訓過,說系統管路啊、瓶子啊什麼的有浮萍happy(站內聯系TA)根本原因是你的樣品分子含有易與鈉離子或鉀離子結合的作用位點,常見的結合位點有羰基上的氧,醚鍵上的氧。只要存在這些結合位點,極少量的鈉離子和鉀離子都會導致質譜圖中出現M+23、M+39的峰,這也是質譜圖解析的一個重要依據。F-man2011(站內聯系TA)出現M+23、M+39的峰都是正常的,發表論文的時候M+23、M+39都是可信的數據。原因是瓶子和管路都有這些Na,K這些離子。
F. 高考化學考質譜儀嗎
考。
高考化學是一定會考質譜儀的,因為質譜儀對於高中化學來說非常重要,而且即使不考,復習了也沒有什麼問題。
普通高等學校招生全國統一考試,是為普通高等學校招生設置的全國性統一考試,每年6月7日-10日實施。參加考試的對象是全日制普通高中畢業生和具有同等學歷的中華人民共和國公民,招生分理工農醫(含體育)、文史(含外語和藝術)兩大類。普通高等學校根據考生成績,按照招生章程和計劃,德智體美勞全面衡量,擇優錄取。
G. 關於實驗室管理與人員培訓
實驗室人員培訓工作開展的依據是ISO/IEC17025中的條款5.2,根據筆者的經驗,希望在本文中對該項工作的規范化進行探討。
一、制定培訓計劃
實驗室需要根據自身發展的需要和之前的經驗教訓識別自身的培訓需求,根據培訓需求制定培訓計劃,其中難點在於培訓需求的識別。為了更好地識別培訓需求,實驗室首先應該制定具有挑戰性、可測量性、可實現性的目標,一般而言包括質量目標和發展目標,有了目標之後,差距也就顯而易見了,培訓的需求也就識別出來了;其次,實驗室應該將過去一段時間內發現的問題進行總結分析,主要通過對過去採取的4.9不符合檢測工作的控制、4.10改進、4.11糾正措施和4.12預防措施進行分析,識別實驗室的培訓需求。可見,培訓需求的識別是一個系統性的工作,如果實驗室中上述所提到的環節沒有做到位,就會直接導致培訓需求的識別的有效性和充分性。培訓需求識別完畢後就需要結合實驗室的可用資源和實際情況制定切實可行的培訓計劃,識別培訓需求和制定培訓計劃一般是在實驗室開展4.15管理評審時開展的,培訓計劃也就成了管理評審活動的輸出,需要實驗室切實執行。
二、完善培訓記錄
完善的培訓記錄是人員培訓工作有序、有效開展的重要保障,實驗室常常由於不清楚培訓都需要哪些記錄而使培訓工作的開展顯得有些混亂,甚至會導致實驗室認可評審中得到不符合項的後果。根據筆者的實踐經驗,實驗室的培訓記錄應包括:培訓計劃實施記錄、培訓簽到記錄、員工培訓歷史記錄、培訓考核記錄、培訓評價記錄。其中難點在於培訓考核記錄,因為有些培訓內容無法使用具體的手段(如理論考試或現場演示)來進行考核,這樣就需要在制定培訓計劃的時候明確的識別哪些培訓項目不要求進行考核;重點在於培訓評價記錄,ISO/IEC17025中的5.2.2條款中要求評價的是培訓活動的有效性,而實驗室往往更關心的是人員參加了培訓後是否達到了預期目的,因此培訓評價記錄可以將對活動有效性的評價與人員培訓有效性的評價結合起來,即規定多少比例的參加培訓的人員達到了培訓預期目的視為本次培訓活動有效。
三、清晰的授權
培訓結束後,實驗室需要根據培訓考核和評價記錄對相關人員進行授權,對人員的授權需要清晰明確,不能模稜兩可。常用的授權方式是發布「人員技能表」和簽發上崗證書等手段。
四、持續的改進
實驗室應該為每位員工建立起個人檔案,收集匯總每位員工的培訓記錄和現有的能力證明材料,以此為基礎,使每位員工的培訓都能夠實現有目的性、持續性和系統性,真正地實現實驗室人員的發展。
以上為個人觀點,歡迎討論!
H. 什麼是人類基因組計劃中國科學家起了什麼作用
人類基因組計劃的研究現狀與展望------發表日期:2004年3月30日
一、研究現狀
1、人類基因組測序
1990年~1998年,人類基因組序列已完成和正在測序的共計約330Mb,占人基因組的11%左右;已識別出人類疾病相關的基因200個左右。此外,細菌、古細菌、支原體和酵母等17種生物的全基因組的測序已經完成。
值得一提的是,企業與研究部門的攜手,將大大地促進測序工作的完成。美國的基因組研究所(The Institute of Genome Research, TIGR)與PE(Perkin-Elmar)公司合作建立新公司,三年內投資2億美元,預計於2002年完成全序列的測定。這一進度將比美國政府資助的HGP的預定目標提前三年。美國加州的一家遺傳學數據公司(Incyte)宣布(1998年〕,兩年內測定基因組中的蛋白質編碼序列以及密碼子中的單核苷酸的多態性,最後將繪制一幅人的10萬個基因的定點陣圖。與Incyte公司合作的HGS(Human Genome Science)公司的負責人宣稱,截止1998年8月,該公司已鑒定出10萬多個基因(人體基因約為12萬個),並且得到了95%以上基因的EST(expressed sequence tag)或其部分序列。
1998年9月14日美國國家人類基因組計劃研究所(NHGRI)和美國能源部基因組研究計劃的負責人在一次咨詢會議上宣布,美國政府資助的人類基因組計劃將於2001年完成大部分蛋白質編碼區的測序,約占基因組的三分之一,測序的差錯率不超過萬分之一。同時還要完成一幅「工作草圖」,至少覆蓋基因組的90%,差錯率為百分之一。2003年完成基因組測序,差錯率為萬分之一。這一時間表顯示,計劃將比開始的目標提前兩年完成。
2、疾病基因的定位克隆
人類基因組計劃的直接動因是要解決包括腫瘤在內的人類疾病的分子遺傳學問題。6000多個單基因遺傳病和多種大面積危害人類健康的多基因遺傳病的致病基因及相關基因,代表了對人類基因中結構和功能完整性至關重要的組成部分。所以,疾病基因的克隆在HGP中占據著核心位置,也是計劃實施以來成果最顯著的部分。
在遺傳和物理作圖工作的帶動下,疾病基因的定位、克隆和鑒定研究已形成了,從表位→蛋白質→基因的傳統途徑轉向「反求遺傳學」或「定位克隆法」的全新思路。隨著人類基因圖的構成,3000多個人類基因已被精確地定位於染色體的各個區域。今後,一旦某個疾病位點被定位,就可以從局部的基因圖中遴選出相關基因進行分析。這種被稱為「定位候選克隆」的策略,將大大提高發現疾病基因的效率。
3、多基因病的研究
目前,人類疾病的基因組學研究已進入到多基因疾病這一難點。由於多基因疾病不遵循孟德爾遺傳規律,難以從一般的家系遺傳連鎖分析取得突破。這方面的研究需要在人群和遺傳標記的選擇、數學模型的建立、統計方法的 改進等方面進行艱苦的努力。近來也有學者提出,用比較基因表達譜的方法來識別疾病狀態下基因的激活或受抑。實際上,「癌腫基因組解剖學計劃(Cancer Genome Anatomy Project,CGAP」就代表了在這方面的嘗試。
4、中國的人類基因組研究
國際HGP 研究的飛速發展和日趨激烈的基因搶奪戰已引起了中國政府和科學界的高度重視。在政府的資助和一批高水平的生命科學家帶領下,我國已建成了一批實力較強的國家級生命科學重點實驗室,組建了北京、上海人類基因組研究中心。有了研究人類基因組的條件和基礎,並引進和建立了一批基因組研究中的新技術。中國的HGP在多民族基因保存、基因組多樣性的比較研究方面取得了令人滿意的成果,同時在白血病、食管癌、肝癌、鼻咽癌等易感基因研究方面亦取得了較大進展。
首先建立了寡核苷酸引物介導的人類高分辨染色體顯微切割和顯微基因克隆技術;已建立的17種染色體特異性DNA文庫和24種染色體區特異性DNA文庫及其探針;構建了人X染色體YAC圖譜,已完成了人X染色體Xp11.2-p21.3跨度的約35cM STS-YAC圖譜的構建;建立了YAC-cDNA篩選技術。
目前的研究工作還包括: 疾病和功能相關新基因的分離、測序和克隆的技術和方法學的創新研究;中國少數民族HLA分型研究及特種基因的分析; 人胎腦cDNA文庫的構建和新基因的克隆研究。
中國是世界上人口最多的國家,有56 個民族和極為豐富的病種資源,並且由於長期的社會封閉,在一些地區形成了極為難得的族群和遺傳隔離群,一些多世代、多個體的大家系具有典型的遺傳性狀,這些都是克隆相關基因的寶貴材料。但是,由於我國的HGP 研究工作起步較晚、底子薄、資金投入不足,缺乏一支穩定的、高素質的青年生力軍, 我國的HGP 研究工作與國外近年來的驚人發展速度相比,差距還很大,並且有進一步加大的危險。如果我們在這場基因爭奪戰中不能堅守住自己的陣地,那麼在21 世紀的競爭中我們又將處於被動地位:我們不能自由地應用基因診斷和基因治療的權力,我們不能自由地進行生物葯物的生產和開發,我們亦不能自由地推動其他基因相關產業的發展。
二、展望
1、生命科學工業的形成
由於基因組研究與制葯、生物技術、農業、食品、化學、化妝品、環境、能源和計算機等工業部門密切相關,更重要的是基因組的研究可以轉化為巨大的生產力,國際上一批大型制葯公司和化學工業公司大規模紛紛投巨資進軍基因組研究領域,形成了一個新的產業部門,即生命科學工業。
世界上一些大的制葯集團紛紛投資建立基因組研究所。Ciba-Geigy 和Ssandoz合資組建了Novartis 公司,並斥資2.5億美元建立研究所,開展基因組研究工作。Smith Kline 公司花1.25億美元加快測序的進度,將葯物開發項目的25%建立在基因組學之上。Glaxo-Wellcome 在基因組研究領域投入4,700萬美元,將研究人員增加了一倍。
大型化學工業公司向生命科學工業轉軌。孟山都公司早在1985年就開始轉向生命科學工業。至1997年,該公司向生物技術和基因組研究的投入已高達66億美元。1998年4月,杜邦公司宣布改組成三個實業單位,由生命科學領頭。1998年5月,該公司又宣布放棄能源公司Conaco,將其改造成一家生命科學公司。Dow化學公司用9億美元購入Eli Lilly公司40%的股票,從事穀物和食品研究,後又成立了生命科學公司。Hoechst公司則出售了它的基本化學品部門,轉項投資生物技術和制葯。
傳統的農業和食品部門也出現了向生物技術和制葯合並的趨勢。Genzyme Transgenics 公司培養出的基因工程羊能以較高的產量生產抗凝血酶III,一群羊的酶產量相當於投資1.15億美元工廠的產量。據估計,轉基因動物生產的葯物成本是大規模細胞培養法的十分之一。一些公司還在研究生產能抗骨質疏鬆的穀物,以及大規模生產和加工基因工程食品。
能源、采礦和環境工業也已在分子水平上向基因組研究匯合。例如,用產甲烷菌Methanobacterium 作為一種新能源。用抗輻射的細菌Deinococcus radiorans清除放射性物質的污染,並在轉入tod基因後,在高輻射環境下清除多種有害化學物質的污染。
2、功能基因組學
人類基因組計劃當前的整體發展趨勢是什麼?一方面,在順利實現遺傳圖和物理圖的製作後,結構基因組學正在向完成染色體的完整核酸序列圖的目標奮進。另一方面,功能基因組學已提上議事日程。人類基因組計劃已開始進入由結構基因組學向功能基因組學過渡、轉化的過程。在功能基因組學研究中,可能的核心問題有:基因組的表達及其調控、基因組的多樣性、模式生物體基因組研究等。
(1)基因組的表達及其調控
1)基因轉錄表達譜及其調控的研究
一個細胞的基因轉錄表達水平能夠精確而特異地反映其類型、發育階段以及反應狀態,是功能基因組學的主要內容之一。為了能夠全面地評價全部基因的表達,需要建立全新的工具系統,其定量敏感性水平應達到小於1個拷貝/細胞,定性敏感性應能夠區分剪接方式,還須達到檢測單細胞的能力。近年來發展的DNA微陣列技術,如DNA晶元,已有可能達到這一目標。
研究基因轉錄表達不僅是為了獲得全基因組表達的數據,以作為數學聚類分析。關鍵問題是要解析控制整個發育過程或反應通路的基因表達網路的機制。網路概念對於生理和病理條件下的基因表達調控都是十分重要的。一方面,大多數細胞中基因的產物都是與其它基因的產物互相作用的;另一方面,在發育過程中大多數的基因產物都是在多個時間和空間表達並發揮其功能,形成基因表達的多效性。在一個意義上,每個基因的表達模式只有放到它所在的調控網路的大背景下,才會有真正的意義。進行這方面的研究,有必要建立高通量的小鼠胚胎原位雜交技術。
2)蛋白質組學研究
蛋白質組學研究是要從整體水平上研究蛋白質的水平和修飾狀態。目前正在發展標准化和自動化的二維蛋白質凝膠電泳的工作體系。首先用一個自動系統來提取人類細胞的蛋白質,繼而用色譜儀進行部分分離,將每區段中的蛋白質裂解,再用質譜儀分析,並在蛋白質資料庫中通過特徵分析來認識產生的多肽。
蛋白質組研究的另一個重要內容是建立蛋白質相互關系的目錄。生物大分子之間的相互作用構成了生命活動的基礎。組裝基因組各成分間的詳盡作圖已在T7噬菌體(55個基因)獲得成功。如何在模式生物(如酵母)和人類基因組的研究中建立自動方法,認識不同的生化通路,是值得探討的問題。
3)生物信息學的應用
目前,生物信息學已大量應用於基因的發現和預測。然而,利用生物信息學去發現基因的蛋白質產物的功能更為重要。模式生物體中越來越多的蛋白質構建編碼單位被識別,無疑為基因和蛋白質同源關系的搜尋和家族的分類提供了極其寶貴的信息。同時,生物信息學的演算法、程序也在不斷改善,使得不僅能夠從一級結構,也能從估計結構上發現同源關系。但是,利用計算機模擬所獲得的理論數據,還需要經過實驗經過的驗證和修正。
(2)基因組多樣性的研究
人類是一個具有多態性的群體。不同群體和個體在生物學性狀以及在對疾病的易感性與抗性上的差別,反映了進化過程中基因組與內、外部環境相互作用的結果。開展人類基因組多樣性的系統研究,無論對於了解人類的起源和進化,還是對於生物醫學均會產生重大的影響。
1)對人類DNA的再測序
可以預測,在完成第一個人類基因組測序後,必然會出現對各人種、群體進行再測序和精細基因分型的熱潮。這些資料與人類學、語言學的資料項結合,將有可能建立一個全人類的資料庫資源,從而更好地了解人類的歷史和自身特徵。另外,基因組多樣性的研究將成為疾病基因組學的主要內容之一,而群體遺傳學將日益成為生物醫葯研究中的主流工具。需要對各種常見多因素疾病(如高血壓、糖尿病和精神分裂症等)的相關基因及癌腫相關基因在基因組水平進行大規模的再測序,以識別其變異序列。
2)對其它生物的測序
對進化過程各個階段的生物進行系統的比較DNA測序,將揭開生命35億年的進化史。這樣的研究不僅能勾畫出一張詳盡的系統進化樹,而且將顯示進化過程中最主要的變化所發生的時間及特點,比如新基因的出現和全基因組的復制。
認識不同生物中基因序列的保守性,將能夠使我們有效地認識約束基因及其產物的功能性的因素。對序列差異性的研究則有助於認識產生大自然多樣性的基礎。在不同生物體之間建立序列變異與基因表達的時空差異之間的相關性,將有助於揭示基因的網路結構。
(3)開展對模式生物體的研究
1)比較基因組研究
在人類基因組的研究中,模式生物體的研究佔有極其重要的地位。盡管模式生物體的基因組的結構相對簡單,但是它們的核心細胞過程和生化通路在很大程度上是保守的。這項研究的意義是:1〕有助於發展和檢驗新的相關技術,如大規模測序、大規模表達譜檢驗、大規模功能篩選等;2〕通過比較和鑒定,能夠了解基因組的進化,從而加速對人類基因組結構和功能的了解;3〕模式生物體間的比較研究,為闡明基因表達機制提供了重要的線索。
目前對於基因組總體結構組成方面的知識,主要來源於模式生物體的基因組序列分析。通過對不同物種間基因調控序列的計算機分析,已發現了一定比例的保守性核心調控序列。根據這些序列建立的表達模式資料庫對破譯基因調控網路提供了必要的條件。
2)功能缺失突變的研究
識別基因功能最有效的方法,可能是觀察基因表達被阻斷後在細胞和整體所產生的表型變化。在這方面,基因剔除方法(knock-out)是一項特別有用的工具。目前。國際上已開展了對酵母、線蟲和果蠅的大規模功能基因組學研究,其中進展最快的是酵母。歐共體為此專門建立了一個稱為EUROFAN(European Functional Analysis Network)的研究網路。美國、加拿大和日本也啟動了類似的計劃。
隨著線蟲和果蠅基因組測序的完成,將來也可能開展對這兩種生物的類似性研究。一些突變株系和技術體系建立後,不僅能夠成為研究單基因功能的有效手段,而且為研究基因冗餘性和基因間的相互作用等深層次問題奠定了基礎。小鼠作為哺乳動物中的代表性模式生物,在功能基因組學的研究中展有特殊的地位。同源重組技術可以破壞小鼠的任何一個基因,這種方法的缺點是費用高。利用點突變、缺失突變和插入突變造成的隨機突變是另一中可能的途徑。對於人體細胞而言,建立反義寡核苷酸和核酶瞬間阻斷基因表達的體系可能更加合適。蛋白質水平的剔除術也許是說明基因功能最有力的手段。利用組合化學方法有望生產出化學剔除試劑,用於激活或失活各種蛋白質。
總之,模式生物體的基因組計劃為人類基因組的研究提供了大量的信息。今後,模式生物體的研究方向是將人類基因組8~10萬個編碼基因的大部分轉化為已知生化功能的多成分核心機制。而要獲得酶一種人類進化保守性核心機制的精細途徑,以及它們的紊亂導致疾病的各種途徑的知識,將只能來自對人類自身的研究。
通過功能基因組學的研究,人類最終將將能夠了解哪些進化機制已經確實發生,並考慮進化過程還能夠有哪些新的潛能。一種新的解答發育問題的方法可能是,將蛋白質功能域和調控順序進行重新的組合,建立新的基因網路和形態發生通路。也就是說,未來的生物科學不僅能夠認識生物體是如何構成和進化的,而且更為誘人的是產生構建新的生物體的可能潛力。
參考資料:http://www.gzxq.com/zupei/ReadNews.asp?NewsID=30