蛋白質交互作用和遗传学

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蛋白質交互作用和遗传学之间的区别

蛋白質交互作用 vs. 遗传学

蛋白質交互作用（Protein–protein interactions，縮寫：PPIs）是指兩種或以上的蛋白質結合的過程，通常旨在執行其生化功能。在細胞中，大量蛋白質元件組成分子機器，透過蛋白質交互作用執行細胞內多數重要的分子過程，如DNA複製。 蛋白質交互作用在絕大多數生化功能中扮演極重要的角色。例如，信號分子經由蛋白質交互作用，將細胞外部的信號傳入內部。這個過程稱為訊息傳遞，是許多生化功能的基礎，也與許多疾病有關，包括癌症。蛋白質亦可透過長時間的交互作用，形成部分的蛋白質複合體，負責攜帶另一個蛋白質，例如從細胞質至細胞核，或反之，如核孔核轉運蛋白的情形；或藉由短暫的交互作用修飾另一個蛋白質，例如負責將磷酸鹽轉移到目標蛋白上的蛋白激酶。蛋白質經修飾後也可能改變其蛋白質交互作用，例如有些SH2結構域的蛋白質只與其他被胺基酸酪胺酸磷酸化的蛋白質結合，布罗莫结构域則專門辨別乙醯離胺酸。 蛋白質交互作用廣泛參與了生物化學、量子化學、分子動力學、訊息傳遞等代謝或遺傳學／表觀遺傳學圖論。事實上，它是所有活體細胞中整個交互作用組學系統的核心。近來，蛋白質交互作用也被應用於奈米生物科技的研究領域。 蛋白質交互作用主宰了活體細胞內幾乎所有的生化反應。透過研究這些交互作用，人們可以更深入了解疾病，進而成為新治療方法的基礎。. 遗传学是研究生物体的遗传和变异的科学，是生物学的一个重要分支Hartl D, Jones E (2005)。史前时期，人们就已经利用生物体的遗传特性通过选择育种来提高谷物和牲畜的产量。而现代遗传学，其目的是寻求了解遗传的整个过程的机制，则是开始于19世纪中期孟德尔的研究工作。虽然孟德尔并不知道遗传的物理基础，但他观察到了生物体的遗传特性，某些遗传单位遵守简单的统计学规律，这些遗传单位现在被称为基因。 基因位于DNA上，而DNA是由四类不同的核苷酸组成的链状分子，DNA上的核苷酸序列就是生物体的遗传信息。天然DNA以双链形式存在，两条链上的核苷酸互补，而每一条链都能够作为模板来合成新的互补链。这就是生成可以被遗传的基因的复制方式。 基因上的核苷酸序列可以被细胞翻译以合成蛋白质，蛋白质上的氨基酸序列就对应着基因上的核苷酸序列。这种对应性被称为遗传密码。蛋白质的氨基酸序列决定了它如何折叠成为一个三维结构，而蛋白质结构则与它所发挥的功能密不可分。蛋白质执行细胞中几乎所有的生物学进程来维持细胞的生存。DNA上的一个基因的改变可以改变其编码的蛋白质的氨基酸，并可能改变此蛋白质的结构和功能，进而对细胞甚至整个生物体造成巨大的影响。 虽然遗传学在决定生物体外形和行为的过程中扮演着重要的角色，但此过程是遗传学和生物体所经历的环境共同作用的结果。 例如，虽然基因能够在一定程度上决定一个人的体重，人在孩童时期的所经历的营养和健康状况也对他的体重有重大影响。.

细胞

细胞（Cell）是生物体结构和功能的基本单位。它是除了病毒之外所有具有完整生命力的生物的最小单位，也经常被称为生命的积木（病毒仅由DNA/RNA组成，并由蛋白质和脂肪包裹其外）。 in Chapter 21 of fourth edition, edited by Bruce Alberts (2002) published by Garland Science.

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癌症

症（英語：Cancer）又名為腫瘤（英語：Malignant tumor），指的是細胞不正常增生，且這些增生的細胞可能侵犯身體的其他部分；中医学中称岩，為由控制細胞分裂增殖机制失常而引起的疾病。癌细胞除了分裂失控外，还会週遭正常組織甚至經由体内循環系統或淋巴系統转移到身體其他部分。不是所有的腫瘤都會癌化，有些細胞增生不會侵犯身體其他部分，稱為良性腫瘤。癌症常見的徵象與症狀包括新發生的腫塊、異常的出血、慢性咳嗽、無法解釋的體重減輕、以及腸胃蠕動的改變等等，但其他疾病也可能會出現這些症狀，因此發現這些症狀並不一定表示得了癌症。在人類身上，目前已知的癌症超過一百種。 癌症有許多類型，因吸菸而罹癌者佔了癌症死者中的22%，肥胖、飲食不佳、運動不足、飲酒則共佔了10%。其他可能造成癌症的因素還包括某些感染、暴露於游離輻射、以及環境汙染因子。在發展中國家約有20%的癌症是由於感染症（如B型肝炎、C型肝炎、以及人類乳突病毒等）造成。致癌因子通常是透過改變細胞中的遺傳物質運作，通常許多這類遺傳物質的變化是癌症產生所必要的。約5-10%的癌症是由於遺傳自雙親的基因異常。癌症可以由症狀和徵候或透過的方式發現，然後再以影像檢查和切片檢查來確診。癌細胞持續生長而不受外在訊息調控，可能是原本正常的原癌基因被激活，将细胞引入到癌变状态，但主要还是因为一些与控制細胞分裂有关的蛋白质出现異常，如腫瘤抑制基因的功能失常。导致这种局面，可能是为该蛋白编码的DNA因突变而出现了损伤，轉译而出的蛋白质因此也出现错误。要將一個正常細胞轉化成一個惡性腫瘤細胞通常需要許多次突變，或是基因轉譯為蛋白質的过程受到干扰。引起基因突變的物质被稱為致癌物質，又以其造成基因損傷的方式可分為化學性致癌物與物理性致癌物。例如接觸放射性物質，或是一些環境因子，例如，香煙、輻射、酒精。还有一些病毒可將本身的基因插入細胞的基因裡，激活癌基因。但突变也会自然產生，所以即使避免接觸上述的致癌因子，仍然無法完全預防癌症的產生。发生在生殖细胞的突变有可能傳至下一代。 許多癌症都可以預防，預防的方式包括戒烟、不要攝取太多酒精、多吃蔬菜水果及類食品、減少紅肉與速食（包含）的攝取、維持健康體重、多運動、減少陽光曝曬、以及施打疫苗預防某些感染症等等。透過篩檢早期發現，對於部分的癌症（包括大腸直腸癌和子宮頸癌等）有用，但乳癌篩檢的價值則有爭議性。對癌症的治療方式通常結合化學療法、放射療法、手術以及標靶治療等。疼痛控制與症狀控制是癌症治療中重要的一環，而安寧緩和醫療對於癌症晚期的病人來說相當重要。癌症病人的存活率端看癌症的種類與開始治療時的疾病狀況。在已開發國家兒童癌症病人的五年存活率平均高達80%，在美國的成年癌症病人的平均五年存活率則有66%。而病症的嚴重程度取決於癌細胞所在部位以及惡性生長的程度。多數癌症根據其類型、所處的部位和發展的階段可以治療甚至治癒。一旦診斷確定，癌症通常以結合手術、化療和放射療法的方式進行治療。隨著科學研究的進步，開發出許多針對特定類型癌症的藥物，也增進治療上的效果。如果癌症未經治療，通常最終結果將導致死亡，也有出現因癌症未及時治療或是改用另類療法而延誤正規治療，因此影響病情的情形。 在2012年，大約有1,410萬人得到癌症，並且造成820萬人身亡（相當於全年總死亡人數的14.6%）。男性身上最常見的癌症包括肺癌、前列腺癌（攝護腺癌）、大腸直腸癌、以及胃癌；在女性身上最常見的則是乳癌、大腸直腸癌、肺癌和子宮頸癌。兒童以急性淋巴性白血病和腦瘤最常見，不過非洲除外，非何杰金氏淋巴瘤在那裡更常見。2012年，大約16.5萬個15歲以下的兒童被診斷出罹患癌症。各個年齡層的人都有可能產生癌症，由於DNA的損傷會隨著年齡而累積增加，罹癌的風險會隨著年齡的增長而升高，同時有數種癌症在已開發國家較常見。美国每年逝世的5个人当中有一人是因癌症致死，这一数字在世界范围则是100-350/100000。癌症在发达国家中已成為主要死亡原因之一，在台灣則是長年位居十大死因之首。隨著人類越來越長壽及開發中國家生活習慣的改變，全球的罹癌率整體而言在上升中。.

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DNA复制

DNA复制是指DNA双链在细胞分裂分裂间期进行的以一个亲代DNA分子为模板合成子代DNA链的过程。复制的结果是一条双链变成两条一样的双链（如果复制过程正常的话），每条双链都与原来的双链一样（排除突变等不定因素）。 DNA复制是一种在所有的生物体内都会发生的生物学过程，是生物遗传的基础。对于双链DNA，即绝大部分生物体内的DNA来说，在正常情况下，这个过程开始于一个亲代DNA分子，最后产生出两个相同的子代DNA分子。亲代双链DNA分子的每一条单链都被作为模板，用以合成新的互补单链，这一过程被称为半保留复制。细胞的校正机制确保了DNA复制近乎完美的准确性。 在细胞当中，DNA复制起始于基因组的特殊位点，称为“起始位点”。起始于起始位点的DNA解链和新链的合成会形成复制叉。除了DNA聚合酶外，一些酶通过添加和模板相配的核苷酸来合成新DNA,一些和复制叉连接的其他蛋白对DNA的复制起始和延伸起辅助作用。 DNA复制也可以在体外（即人工地）进行，从细胞中分离的DNA聚合酶和人造的DNA复制引物可以用来启动以已知序列的DNA分子为模板的复制，聚合酶链式反应（PCR）是一种常见的实验室技术，这种采用了循环方式的人工合成，在一个DNA池中扩增出特定的DNA片段。.

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表觀遺傳學

表觀遺傳學（英语：epigenetics）又譯為表徵遺傳學、擬遺傳學、表遺傳學、外遗传学以及後遺傳學，在生物学和特定的遗传学领域，其研究的是在不改变DNA序列的前提下，通过某些机制引起可遗传的基因表达或细胞表现型的变化。 表徵遗传学是20世纪80年代逐渐兴起的一门学科，是在研究与经典的孟德尔遗传学遗传法则不相符的许多生命现象过程中逐步发展起来的。 表徵遗传现象包括DNA、RNA干扰、组蛋白修饰等。与经典遗传学以研究基因序列影响生物学功能为核心相比，表徵遗传学主要研究这些“表徵遗传现象”建立和维持的机制。其研究内容主要包括两类，一类为基因选择性转录表达的调控，有DNA甲基化、基因印记、组蛋白共价修饰和染色质重塑；另一类为基因转录后的调控，包括基因组中非编码RNA、微小RNA、反义RNA、内含子及核糖开关等。 表徵遗传学指基因组相关功能改变而不涉及核苷酸序列变化。例如DNA和组蛋白修饰，两者均能在不改变DNA序列的前提下调节基因的表达；阻遏蛋白通过结合沉默基因从而控制基因的表达。这些变化可能可以通过细胞分裂而得以保留，并且可能持续几代。这些变化都仅是非基因因素导致的生物体基因表现（或“自我表达”）的不同，由于目前尚不清楚组蛋白的化学修饰是否可遗传，有人对于用此术语描述组蛋白化学修饰提出了异议。 表徵遗传学在真核生物中主要表现在细胞分化过程。在胚胎形态形成过程中，全能干细胞将分化成完全不同的细胞，也就是说，一个受精卵细胞分化出各种不同类型的细胞，包括神经细胞、肌肉细胞、上皮细胞、血管内皮细胞等，并通过抑制其他细胞和激活相关基因而进行持续的细胞分裂。 2011年的相关研究已证实，mRNA甲基化对人体内能量平衡发挥着至关重要的作用，对RNA上的N6-甲基腺苷进行脱甲基治疗可控制FTO基因相关肥胖症，并因此而开创了RNA表徵遗传学的相关领域。.

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訊息傳遞

訊息傳遞可以指.

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蛋白质

蛋白质（protein，旧称“朊”）是大型生物分子，或高分子，它由一个或多个由氨基酸残基组成的长链条组成。氨基酸分子呈线性排列，相邻氨基酸残基的羧基和氨基通过肽键连接在一起。蛋白质的氨基酸序列是由对应基因所编码。除了遗传密码所编码的20种“标准”氨基酸，在蛋白质中，某些氨基酸残基还可以被改變原子的排序而发生化学结构的变化，从而对蛋白质进行激活或调控。多个蛋白质可以一起，往往是通过结合在一起形成稳定的蛋白质复合物，发挥某一特定功能。 与其他生物大分子（如多糖和核酸）一样，蛋白质是地球上生物体中的必要组成成分，参与了细胞生命活动的每一个进程。酶是最常见的一类蛋白质，它们催化生物化学反应，尤其对于生物体的代谢至关重要。除了酶之外，还有许多结构性或机械性蛋白质，如肌肉中的肌动蛋白和肌球蛋白，以及细胞骨架中的微管蛋白（参与形成细胞内的支撑网络以维持细胞外形）。另外一些蛋白质则参与细胞信号传导、免疫反应、细胞黏附和细胞周期调控等。同时，蛋白质也是动物饮食中必需的营养物质，这是因为动物自身无法合成所有氨基酸，动物需要和必须从食物中获取必需氨基酸。通过消化过程将蛋白质降解为自由氨基酸，动物就可以将它们用于自身的代谢。.

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氨基酸

胺基酸是生物學上重要的有機化合物，它是由胺基（-NH2）和羧基（-COOH）的官能團組成的，以及一個側鏈连到每一個胺基酸。胺基酸是構成蛋白質的基本單位。賦予蛋白質特定的分子結構形態，使他的分子具有生化活性。蛋白質是生物体內重要的活性分子，包括催化新陳代謝的酶（又称“酵素”）。 不同的胺基酸脱水缩合形成肽（蛋白質的原始片段），是蛋白質生成的前.

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