第十三章基因結(jié)構(gòu)與基因表達調(diào)控genestructureand(已修改)
2025-08-02 17:15 本頁面
【正文】 第十三章 基因結(jié)構(gòu)與基因表達調(diào)控 Gene Structure and Expression 生化教研室：牛永東 第一節(jié) 基因與人類基因組計劃 Gene and Human genome project, HGP 一、基因組及表達的概念 * 基因組 (genome) 一個細胞或病毒所攜帶的全部遺傳信息或整套基因。 基因經(jīng)過轉(zhuǎn)錄、翻譯，產(chǎn)生具有特異生物學功能的蛋白質(zhì)分子的過程。 * 基因表達 (gene expression) 基因表達是受調(diào)控的 基 因 組 學 Genomics 基因組學概念 基因組學 (genomics) 就是發(fā)展和應(yīng)用 DNA制圖、測序新技術(shù)以及計算機程序，分析生命體（包括人類）全部基因組結(jié)構(gòu)及功能。 基因組學包括： 結(jié)構(gòu)基因組學 (structural genomics) 功能基因組學 (functional genomics) 比較基因組學 (parative genomics) *結(jié)構(gòu)基因組學 ?結(jié)構(gòu)基因組學 (structural genomics)是通過HGP的實施來完成的 。 ?HGP的內(nèi)容就是制作高分辨率的人類遺傳圖和物理圖 ， 最終完成人類和其它重要模式生物全部基因組 DNA序列測定 ， 因此 HGP屬于結(jié)構(gòu)基因組學范疇 。 （一）物理制圖 （二）遺傳制圖 （三）基因組 DNA序列測定 （四）創(chuàng)建計算機分析管理系統(tǒng) HGP包括： HGP主要任務(wù)及內(nèi)容 ?通過 HGP獲得的廣泛基因組信息組成了結(jié)構(gòu)基因組學的基本內(nèi)容，是開展功能基因組學的研究的基礎(chǔ)；同時為詳盡研究每一個單基因遺傳病提供 “ 平臺 ” ，并將成為復雜的多基因遺傳病研究的發(fā)端 *功能基因組學 ?完成一個生物體全部基因組測序后即進入后基因組測序階段 —— 詳盡分析序列，描述基因組所有基因的功能，包括研究基因的表達及其調(diào)控模式，這就是功能基因組學（ functional genomics） （一）鑒定 DNA序列中的基因 （二）同源搜索設(shè)計基因功能 （三）實驗性設(shè)計基因功能 （四）描述基因表達模式 主要具體內(nèi)容包括以下方面 功能基因組學研究策略及主要內(nèi)容 *比較基因組學 比較基因組學 (parative genomics)涉及比較不同物種的整個基因組，以便深入理解每個基因組的功能和進化關(guān)系。 二 .基因組學與醫(yī)學關(guān)系 The Relation between Genomics and Medicine *基因病的概念 以基因組學為基礎(chǔ)，從疾病和健康的角度考慮，人類疾病大多直接或間接地與基因相關(guān)，故有 “ 基因病 ” 概念產(chǎn)生。根據(jù)這一概念，人類疾病大致分為三類： （一）單基因病 （二）多基因病 （三）獲得性基因病 *疾病相關(guān)基因的鑒定 （一）檢測人類基因變異或突變 （二）疾病時基因組差異表達分析 （三）染色體制圖定位及疾病相關(guān)基因克隆 寡核苷酸雜交分析SNP和等位基因特異寡核苷酸雜交 DNA芯片檢測的差異表達譜 *基因組學與腫瘤病因?qū)W *基因組學與流行病病因?qū)W *基因組學與醫(yī)學倫理、法律和社會問題 三、基因表達的時間性及空間性 （一）時間特異性 按功能需要，某一特定基因的表達嚴格按特定的時間順序發(fā)生，稱之為基因表達的 時間特異性 (temporal specificity)。 多細胞生物基因表達的時間特異性又稱 階段特異性 (stage specificity)。 （二）空間特異性 基因表達伴隨時間順序所表現(xiàn)出的這種分布差異 ， 實際上是由細胞在器官的分布決定的 ，所以空間特異性又稱 細胞或組織特異性 (cell or tissue specificity) 在個體生長全過程 ， 某種基因產(chǎn)物在個體按不同組織空間順序出現(xiàn) ， 稱之為基因表達的空間特異性 (spatial specificity) 四、基因表達的方式 按對刺激的反應(yīng)性，基因表達的方式分為： （一）組成性表達 某些基因在一個個體的幾乎所有細胞中持續(xù)表達 ， 通常被稱為 管家基因 (housekeeping gene) 無論表達水平高低 ， 管家基因 較少受環(huán)境因素影響 ， 而是在個體各個生長階段的大多數(shù)或幾乎全部組織中持續(xù)表達 ， 或變化很小 。 區(qū)別于其他基因 ， 這類基因表達被視為 組成性基因表達 (constitutive gene expression) （二）誘導和阻遏表達 在特定環(huán)境信號刺激下 ， 相應(yīng)的基因被激活 ， 基因表達產(chǎn)物增加 ， 這種基因稱為 可誘導基因 。 可誘導基因在特定環(huán)境中表達增強的過程 ，稱為 誘導 (induction)。 如果基因?qū)Νh(huán)境信號應(yīng)答是被抑制 ， 這種基因是 可阻遏基因 。 可阻遏基因表達產(chǎn)物水平降低的過程稱為 阻遏 (repression) 五、基因表達調(diào)控的生物學意義 （一）適應(yīng)環(huán)境、維持生長和增殖 （二）維持個體發(fā)育與分化 一、基因表達的多級調(diào)控 （一） DNA水平 基因丟失； 基因擴增 基因重排； 甲基化修飾 染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)狀態(tài) （二） RNA水平 轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控 RNA的轉(zhuǎn)錄后加工 mRNA從核內(nèi)向胞漿轉(zhuǎn)運 m
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