---
dir: ltr
tags: Biology, College Notes
description: 生物科學通論 4th 考試 (期末考)
image: https://i.imgur.com/s1rmE4c.png
title: 莊曜宇
---

**<font size=7>莊曜宇</font>**
---
>[time=Saturday Jan, 04, 2020]
>[time=Wednesday Jan, 08, 2020]

<iframe width="500" height="150" scrolling="no" frameborder="no" allow="autoplay" src="https://w.soundcloud.com/player/?url=https%3A//api.soundcloud.com/tracks/668254808&color=%23eb734c&auto_play=false&hide_related=false&show_comments=false&show_user=true&show_reposts=false&show_teaser=false&visual=true"></iframe>

<!-- {%hackmd hackmd-vertical-writing-theme %} -->
<!-- {%hackmd hackmd-dark-theme %} -->
<!-- {%hackmd BkVfcTxlQ %} -->
<!-- {%hackmd MtJAQXhTRb2O21KeunhMTw %} -->

# part 1

dwd

electrophoresis 電泳
plasmids 質體 = cloning vectors 選殖載體

## DNA cloning
{→|restriction enzymes} cut 細菌殖體&人類DNA(用同一個) → produce sticky ends {→|DNA ligase} bond with complementary sticky ends
<!-- Fig. 20-3-3 -->

original plasmid
: called ++cloning vector++, 帶 DNA進去宿主細胞 then replicate

<!-- Fig. 20-2 -->

genomic library
: 把很多 DNA clone 到噬菌體裡
<!-- Figure 20.5 -->

bacterial artificial chromosome (BAC)
: - 被 trimmed down 的 大質體，可 carry 很多 DNA
- 有用在 DNA library

complementary DNA (cDNA) library
: 生物體外，反轉錄 mRNA
<!-- Fig. 20-6-5 -->

nucleic acid hybridization
: - nucleic acid probe


## ==看不懂==
<!-- Fig. 20-7 -->

### expression vector

### DNA Sequencing
- dideoxy chain termination method
- modified nucleotides: dideoxyribonucleotides (ddNTP)
- each type of ddNTP 有螢光標記，to identify the nucleotide at the end of each DNA fragments
- DNA sequcnce can be read from spectrogram

<!-- Fig. 20-12 -->

自動定序儀
: 

### Bioinformatics

homologous
: 同源

Ortholog
: 異物種同源基因

rodent
: 囓齒動物

DNA mircroarray assays 基因晶片
: compare gene expression
<!-- Fig. 20-15 -->

---

amy->ooo:fuckyou

hello bitches[^hehehe]

[^hehehe]: just kidding

# part 2
alleles
: 等位基因

gel electrophoresis
: - 凝膠電泳
- separate by size

- restriction fragment analysis
: - compare 2 不同 DNA 分子，如等位基因
## Blotting
Southern Blotting 南方墨點法
: 利用探針偵測由凝膠電泳分離出來的 <font color="FF6000">DNA</font> 片段，尋找含有特定序列的 <font color="FF6000">DNA</font> 片段

Northern Blotting 北方墨點法
: 利用探針偵測由凝膠電泳分離出來的 <font color="FF6000">mRNA</font> 片段，尋找含有特定序列的 <font color="FF6000">mRNA</font> 片段

:::spoiler other methods
Western & Eastern Blotting: 蛋白質相關
:::

## Sequencing

fold coverage
: 做幾次 sequencing, expressed as 7×, 8×, etc.

### Illumina Sequencing Technology
deblock

Reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR) 反轉錄 PCR
: mRNA {→|反轉錄} cDNA {→|PCR} DNA 複製

### Mircoarray vs. NGS

de novo
: 從頭定序（_de novo _sequencing），是指不使用參考序列（reference sequence）來組裝定序結果

### 判定基因功用
把基因關掉看看會怎樣
1. 生物體外，clone 突變基因
2. 更改或弄掉這個基因
- 用 [RNAi (RNA interference)][RNAi]
4. 弄回生物體

[RNAi]: #RNAi-RNA-interference
### RNAi (RNA interference)
雙鏈 RNA {→|Dicer 酶} siRNA {→|與其他東西結合} RICS {→|降解 mRNA} 阻斷基因表現
siRNA: small interfering RNA
dsRNA: double-stranded RNA
ssRNA: single-stranded RNA
RISC: RNA-induced silencing complex，每個都包含一個 siRNA 和一個不同於 Dicer 的 RNA 酶
degradation: 降解 (分解)

exonuclease: 核酸外切酶

### genetic markers
- Single nucleotide polymorphisms (SNPs, 單核苷酸多型性)
- 加上限制酶 → 不同長度的 DNA 片段 — restriction fragment length polymorphism (RFLP, 限制片段長度多型性)
- 標記治病等位基因 → test genetic disorders

Single nucleotide polymorphisms (SNPs, 單核苷酸多型性)
: 單個核苷酸—A,T,C或G的改變而引起的DNA序列的改變

restriction fragment length polymorphism (RFLP, 限制片段長度多型性)
: 每個個體的酶切位點之間的距離會有差距，這樣限制性片段的長度有區別，不同個體的某個條帶的位置也會不同（也就是「多態性」）。這樣就能從遺傳水平上區分不同個體。RFLP也可以揭示不同個體之間的遺傳關係，因爲孩子從父母處繼承了染色體。這種技術也可以用來判斷各個種的生物之間的關係。

## animal cloning
Dolly sheep
: from 乳腺細胞細胞核

 digraph{
     白面母羊乳房細胞核與黑面母羊去核卵 -> 體外培養 -> 移到另一隻黑面母羊子宮
 }

白面母羊乳房細胞核+黑面母羊去核卵 → 體外培養 → 移到另一隻黑面母羊子宮

:::danger
😱 外觀 & 行為不是一定一樣 (如同卵雙胞胎)
:::

- 大部分複製胚胎都無法存活到出生
- 很多表觀遺傳變化(acetylation 乙醯化 & methylation 甲基化)都要先被 reversed

ES cell
: - embryonic stem cell 胚胎幹細胞
- 可 skin cell → ES cell，稱為 iPS cell, induced pluripotent cells, 誘導性多功能幹細胞)

### gene therapy 基因治療
- 改變缺陷基因


leukemia 白血病

可以讓 host cell 主動分泌出叫他製作的 protein
→ 不需純化過程，簡化 insulin, human growth hormones, and vaccines 等的製造

STR
: - short tandem repeats 短序重複序列
- 不同人(除同卵)之間具同 STR 的機率極低
→ 用來鑑定各種關係

# Part 3 基因體學，蛋白體學



physical map
: distance between genetic markers

haploid
: 單倍體

shotgun DNA sequencing (霰彈槍定序)
: - Randomly sequence fragments {→|computer} 連續 sequence
- 不需要全部 mapping 但可能定到之前定過的

extranuclear DNA (核外 DNA): 葉綠體、粒線體

真核基因組有重複序列

coding region - only 2% of our genome

phenotype
: 表型

More Complex Organisms Have Decreased Gene Density

morphological
: 型態的

2D gel electrophoresis 二維電泳
: 把蛋白質放進 pH gradient，蛋白質分子會根據自己的帶電跑到能讓自己 0 帶電處

mass spectroscopy 質譜儀
: 測量分解前&分解(為小段)後之 peptide → 判定 possible codon sequences that could encode such peptide

### Proteomes 蛋白體
比 genomes 多，因為：
- 1 pre-mRNA → many ver.
- 專一性 (應對特定細胞、環境)
- modification
- phosphorylation (磷酸化), methylation(甲基化), acetylation (ishi 化)

# part 4 細胞週期
正常細胞分裂 50 次後死亡因為 ++端粒 (tolemere)++ 在 DNA 複製時縮短

apoptosis 細胞自噬
: 胚胎發育過程 or 受損細胞

癌細胞不理一般細胞週期


mitosis
: 有絲分裂

### 兩種蛋白 involved
- cyclin
: 細胞週期蛋白
- Cdk, cyclin-dependent kinases
: controlled by cyclin so 會波動

MPF, maturation-promoting factor
: - cyclin-Cdk complex
- G~2~ → M


platelet
: 血小板

signs at checkpoint
: - internal signs 如東西還沒接好
e.g. kinetochores (著絲粒) not attached to spindle microtubules send a molecular signal that delays anaphase
- external signs 如促進分化的蛋白質
e.g. PDGF 促進分化 fibrolast cell


## 癌症
### 腫瘤 tumor
- benign tumor 良性腫瘤
: 有膜、非侵入性、不轉移(metastases)
- malignant tumor 惡性腫瘤
: 無膜 (散落)、侵入周遭組織、會轉移

### p53 gene
p53 蛋白在 G~1~ 檢查點偵測到受損 DNA → 停止分裂
無法修復 → 細胞自噬

p53 失去功能 → 受損細胞繼續分裂 → 可能癌變


carcinogens
: 致癌

# Part 5 突變

### 突變模式
1. change base sequence
2. add/remove nucleotide(s)


### 突變表觀形式
1. silent/neutral mutation 緘默突變
- 不改變胺基酸序列


2. missense mutation 錯義突變
- 改變==一個==胺基酸 (in 多肽鏈)
- 若改變的胺基酸化學性質相似 → neutral
- e.g. sickle-cell anemia 鐮刀型貧血症

3. nonsense mutation 無錯義突變
- normal codon → start/termination codon
:arrow_down:
被截斷的 polypeptide

4. frameshift mutation 移碼突變
- 加減非 3 的倍數的 nucleotides
(become another amino acid sequence if 3:star:)

### coding sequences 外的基因突變
- **Promoter**
- Up promoter mutations or down promoter mutations
- **Transcriptional response element/operator site**
- May alter regulation of transcription
- **Splice junctions**
- Mutations at the boundaries between introns and exons can prevent proper splicing
- **Translational response elements**
- May prevent proper translational regulation

### germ-line mutation (生殖系突變) or somatic cell mutation (體細胞突變)

### Spontaneous matation or induced mutations
Spontaneous: 自然錯誤
induced: 環境因素(物理 or 化學 mutagen)

mutagen
: - disrupt pairing
- modify nucleotide structure
- 用鹼基類似物
- 烷化鹼基
- 干擾複製
- 游離輻射
- 強大穿透力
- X ray & γ ray
- delete base (1 or both DNA strand)
- 非游離輻射
- 只能穿透表面
- UV ray
- 造成 thymine dimer 的 gap or 錯誤 base 配對

### 安姆氏實驗 Ames test
- 用因為突變而無法合成 histidine(組氨酸) 的 Salmonella typhimurium(沙門氏菌)
- 要有 histidine, bacteria 才會生長

一盤不加 mutagen 一盤加
加的那盤很快就突變

### DNA repair
- direct repair
- enzyme removes modification then Photoreactivation(光活化) repair

- 取代 DNA strand section (較常見)
- base excision(切除) repair
- nucleotide excision repair (最常見的)
- methyl-directed mismatch (base 配對錯誤) repair

- double strand break repair

90% 癌症與遺傳無關

carcinogens
: 致癌物

### 癌症流程

digraph{
    一個細胞 -> 突變 -> overgrow -> benign_or_precancerous_tumor -> malignant -> invasive -> metastatic
}

oncogene 致癌基因
tummor-suppressor gene 抑癌基因
mutation 可能造成上兩基因 overactive/eliminated

oncogene 可一直 keep 是否生長 signal on
左: 自己做 signal；右: 抑制蛋白的轉譯因子不見

proto-oncogene
: oncogene that is originally a normal gene (mutation)
- missense mutation 錯義突變：一個胺基酸改變)
- gene amplification 基因放大：重複複製基因
- Chromosomal translocation 染色體轉位：2 不同染色體錯誤結合
- Retroviral insertions 反轉錄病毒插入：
- proto-oncogene 剛好被 overexpressed → cancer
- or virus carries oncogene

viral
: 病毒的

### 抑癌基因 tumor-suppressor gene
1. checkpoint protein － 在細胞週期中檢查狀況
: - [cyclin & Cdk 參與細胞週期](#兩種蛋白-involved)
- can stop activated cyclin-cdk complex (which peaks in M 期 i.e. 細胞分裂期)
- 50% 人類癌症與 p53 gene 缺陷有關
- 有 checkpoint gene 缺陷不會怎樣，但較容易的癌症
2. Rb gene － 抑制細胞分裂 (防止過度分裂)
: - 負回饋 E2F (who helps G~1~ → S)
- binds E2F → 抑制
- 缺陷 → E2F always active


### 視網膜母細胞瘤 retinoblastoma
觸發條件：retina 細胞內 2 個突變
人有一對 Rb gene from 雙親
正常 gene：unlikely to have 2 mutation in same cell
已有一個 mutant gene from 遺傳：likely to occur early

失去抑癌基因：mutation、失去染色體、不正常 CpG 甲基化 near promoter

### 癌症治療