第十三章基因结构与基因表达调控GeneStructureandppt课件.ppt

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1、第十三章基因结构与基因表达调控GeneStructureandExpression生化教研室：牛永东第一节基因与人类基因组计划GeneandHumangenomeproject,HGP一、基因组及表达的概念*基因组(genome)一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整套基因。基因经过转录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子的过程。*基因表达(geneexpression)基因表达是受调控的基　因　组　学Genomics基因组学概念基因组学(genomics)就是发展和应用DNA制图、测序新技术以及计算机程序，分析生命体（包括人类）全部

2、基因组结构及功能。基因组学包括：结构基因组学(structuralgenomics)功能基因组学(functionalgenomics)比较基因组学(comparativegenomics)*结构基因组学结构基因组学(structuralgenomics)是通过HGP的实施来完成的。HGP的内容就是制作高分辨率的人类遗传图和物理图，最终完成人类和其它重要模式生物全部基因组DNA序列测定，因此HGP属于结构基因组学范畴。（一）物理制图（二）遗传制图（三）基因组DNA序列测定（四）创建计算机分析管理系统HGP包括：HGP主要任务及内容通过HGP获

3、得的广泛基因组信息组成了结构基因组学的基本内容，是开展功能基因组学的研究的基础；同时为详尽研究每一个单基因遗传病提供“平台”，并将成为复杂的多基因遗传病研究的发端*功能基因组学完成一个生物体全部基因组测序后即进入后基因组测序阶段——详尽分析序列，描述基因组所有基因的功能，包括研究基因的表达及其调控模式，这就是功能基因组学（functionalgenomics）（一）鉴定DNA序列中的基因（二）同源搜索设计基因功能（三）实验性设计基因功能（四）描述基因表达模式主要具体内容包括以下方面功能基因组学研究策略及主要内容*比较基因组学比较基因组学(co

4、mparativegenomics)涉及比较不同物种的整个基因组，以便深入理解每个基因组的功能和进化关系。二.基因组学与医学关系TheRelationbetweenGenomicsandMedicine*基因病的概念以基因组学为基础，从疾病和健康的角度考虑，人类疾病大多直接或间接地与基因相关，故有“基因病”概念产生。根据这一概念，人类疾病大致分为三类：（一）单基因病（二）多基因病（三）获得性基因病*疾病相关基因的鉴定（一）检测人类基因变异或突变（二）疾病时基因组差异表达分析（三）染色体制图定位及疾病相关基因克隆寡核苷酸杂交分析SNP和等位基因

5、特异寡核苷酸杂交DNA芯片检测的差异表达谱*基因组学与肿瘤病因学*基因组学与流行病病因学*基因组学与医学伦理、法律和社会问题三、基因表达的时间性及空间性（一）时间特异性按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间特异性(temporalspecificity)。多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特异性(stagespecificity)。（二）空间特异性基因表达伴随时间顺序所表现出的这种分布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的，所以空间特异性又称细胞或组织特异性(cellortissuespecifici

6、ty)在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现，称之为基因表达的空间特异性(spatialspecificity)四、基因表达的方式按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：（一）组成性表达某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为管家基因(housekeepinggene)无论表达水平高低，管家基因较少受环境因素影响，而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续表达，或变化很小。区别于其他基因，这类基因表达被视为组成性基因表达(constitutivegeneexpression)（二）诱导和阻遏表达在特定环

7、境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基因。可诱导基因在特定环境中表达增强的过程，称为诱导(induction)。如果基因对环境信号应答是被抑制，这种基因是可阻遏基因。可阻遏基因表达产物水平降低的过程称为阻遏(repression)五、基因表达调控的生物学意义（一）适应环境、维持生长和增殖（二）维持个体发育与分化一、基因表达的多级调控（一）DNA水平基因丢失；基因扩增基因重排；甲基化修饰染色质的结构状态（二）RNA水平转录水平调控RNA的转录后加工mRNA从核内向胞浆转运mRNA稳定性（三）蛋白质水平翻译过程翻译

8、后加工蛋白质的稳定性基因表达调控的基本原理二、基因转录激活调节基本要素1.特异的DNA序列2.调节蛋白3.DNA-蛋白质，蛋白质-蛋白质相互作用4.RNA聚合酶如启