生化專題生物的調(diào)控ppt課件

1、生物的調(diào)控生物的調(diào)控張方東張方東生物調(diào)控的重要性生物調(diào)控的重要性:例子例子細(xì)胞全能性細(xì)胞全能性植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞的全能性(totipotancy)指指植物的每一個細(xì)胞具有該植物的全部遺植物的每一個細(xì)胞具有該植物的全部遺傳信息和離體細(xì)胞在一定培育條件下具傳信息和離體細(xì)胞在一定培育條件下具有發(fā)育成完好植株的潛在才干。有發(fā)育成完好植株的潛在才干。1.動物細(xì)胞克隆羊動物細(xì)胞克隆羊“多莉多莉1997年年2月月23日，英國蘇格蘭羅斯林研討所的科日，英國蘇格蘭羅斯林研討所的科學(xué)家宣布，他們的研討小組利用山羊的體細(xì)胞勝利學(xué)家宣布，他們的研討小組利用山羊的體細(xì)胞勝利地地“克隆出一只基因構(gòu)造與供體完全一樣的

2、小羊克隆出一只基因構(gòu)造與供體完全一樣的小羊“多莉多莉Dolly，世界言論為之嘩然。，世界言論為之嘩然?！岸嗬虻亩嗬虻奶貏e之處在于它的生命的誕生沒有精子的參與。研特別之處在于它的生命的誕生沒有精子的參與。研討人員先將一個綿羊卵細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)吸出去，討人員先將一個綿羊卵細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)吸出去，使其變成空殼，然后從一只使其變成空殼，然后從一只6歲的母羊身上取出一個歲的母羊身上取出一個乳腺細(xì)胞，將其中的遺傳物質(zhì)注入卵細(xì)胞空殼中。乳腺細(xì)胞，將其中的遺傳物質(zhì)注入卵細(xì)胞空殼中。這樣就得到了一個含有新的遺傳物質(zhì)但卻沒有受過這樣就得到了一個含有新的遺傳物質(zhì)但卻沒有受過精的卵細(xì)胞。這一經(jīng)過改造的卵細(xì)胞分裂、增殖

3、構(gòu)精的卵細(xì)胞。這一經(jīng)過改造的卵細(xì)胞分裂、增殖構(gòu)成胚胎，再被植入另一只母羊子宮內(nèi)，隨著母羊的成胚胎，再被植入另一只母羊子宮內(nèi)，隨著母羊的勝利分娩，勝利分娩，“多莉來到了世界。多莉來到了世界。克隆羊克隆羊“多莉多莉這是維爾穆特用他喜歡的鄉(xiāng)村歌手這是維爾穆特用他喜歡的鄉(xiāng)村歌手多莉多莉帕頓的名字命名的。帕頓的名字命名的?？寺⊙蚩寺⊙颉岸嗬虻难杏懻咭了咕S姆多莉的研討者伊斯維姆.穆特穆特年月日，英國一個名叫多莉的克年月日，英國一個名叫多莉的克隆羊，因患嚴(yán)重肺病而接受隆羊，因患嚴(yán)重肺病而接受“安樂死。安樂死。宣布這一音訊的正是勝利克隆多莉而名震世界的宣布這一音訊的正是勝利克隆多莉而名震世界的英國愛丁堡羅斯林

4、研討所，該研討所擔(dān)任人哈里英國愛丁堡羅斯林研討所，該研討所擔(dān)任人哈里格里格里芬當(dāng)天在其總部所在地蘇格蘭首府愛丁堡對媒體說，芬當(dāng)天在其總部所在地蘇格蘭首府愛丁堡對媒體說，獸醫(yī)證明多莉確實(shí)病魔纏身且無法治愈，研討人員才獸醫(yī)證明多莉確實(shí)病魔纏身且無法治愈，研討人員才最終決議給這個最終決議給這個“動物明星實(shí)施動物明星實(shí)施“安樂死。安樂死。典型的典型的“高齡病癥對當(dāng)時(shí)還高齡病癥對當(dāng)時(shí)還年輕的多莉而言，意味著目前的年輕的多莉而言，意味著目前的克隆技術(shù)尚不完善克隆技術(shù)尚不完善.news.sina/w/2003-02-24/1444920919.shtml中國新聞周刊：多莉早夭中國新聞周刊：多莉早夭bjkp.

5、gov/kxbl/smqy/k30423-01.htm克隆羊多莉前世今生克隆羊多莉前世今生4綿羊壽命普通為或歲，所以科綿羊壽命普通為或歲，所以科學(xué)家如今面臨的問題是：為什么多莉?qū)W家如今面臨的問題是：為什么多莉歲就患老年疾病。歲就患老年疾病。4曾經(jīng)在我國率先克隆出第一頭克隆牛的中曾經(jīng)在我國率先克隆出第一頭克隆牛的中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授陳永福說，國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授陳永福說，“生命的長短生命的長短取決于染色體分裂次數(shù)，多莉羊之所以取決于染色體分裂次數(shù)，多莉羊之所以歲多就出現(xiàn)早衰病癥，那是由于它的遺傳歲多就出現(xiàn)早衰病癥，那是由于它的遺傳物質(zhì)取自一頭六七歲的綿羊。按普通綿羊物質(zhì)取自一頭六七歲的綿羊。按普通綿羊十一

6、二歲的壽命，這頭綿羊體細(xì)胞中的染十一二歲的壽命，這頭綿羊體細(xì)胞中的染色體曾經(jīng)分裂了六七年，因此，它們在多色體曾經(jīng)分裂了六七年，因此，它們在多莉羊體內(nèi)當(dāng)然也只能再繼續(xù)分裂六七年，莉羊體內(nèi)當(dāng)然也只能再繼續(xù)分裂六七年，這闡明克隆技術(shù)無法讓細(xì)胞這闡明克隆技術(shù)無法讓細(xì)胞返老還童返老還童。4美國廣播公司美國廣播公司28日報(bào)道，美國華盛頓州達(dá)令頓日報(bào)道，美國華盛頓州達(dá)令頓地域男孩塞斯地域男孩塞斯庫克雖然只需庫克雖然只需12歲，但他的容歲，但他的容貌看上去卻像一名頭發(fā)掉光、滿臉皺紋的八十貌看上去卻像一名頭發(fā)掉光、滿臉皺紋的八十老翁。據(jù)悉，庫克患有一種稀有的兒童早衰癥，老翁。據(jù)悉，庫克患有一種稀有的兒童早衰癥，

7、雖然他的心仍是一顆孩子的心，但他的血管卻雖然他的心仍是一顆孩子的心，但他的血管卻都已硬化，并飽受關(guān)節(jié)炎的折磨。由于沒有完都已硬化，并飽受關(guān)節(jié)炎的折磨。由于沒有完好發(fā)育，他只需好發(fā)育，他只需1米高，米高，25磅重。磅重。12歲的庫克歲的庫克目前最大的夢想，就是能活到目前最大的夢想，就是能活到“青少年時(shí)代。青少年時(shí)代。全世界的早衰癥患者目前約有全世界的早衰癥患者目前約有42人，但科學(xué)家人，但科學(xué)家至今沒找到治愈早衰癥的方法。至今沒找到治愈早衰癥的方法。12歲的早衰人塞斯歲的早衰人塞斯庫克庫克2.腫瘤的分子生物學(xué)研討腫瘤的分子生物學(xué)研討B(tài)rain Tumor Cells細(xì)胞周期的不同階細(xì)胞周期的不同

8、階段。在第一個階段段。在第一個階段G1細(xì)胞生長。細(xì)胞生長。一旦細(xì)胞長大到一一旦細(xì)胞長大到一定程度細(xì)胞就進(jìn)入定程度細(xì)胞就進(jìn)入DNA合成階段合成階段S，此時(shí)染色體復(fù)制，此時(shí)染色體復(fù)制。在下階段。在下階段G2細(xì)胞預(yù)備分裂。在細(xì)胞預(yù)備分裂。在有絲分裂有絲分裂M中中染色體分隔到兩個染色體分隔到兩個子細(xì)胞，子細(xì)胞從子細(xì)胞，子細(xì)胞從而而得到完全一樣的得到完全一樣的一副染色體。于是一副染色體。于是細(xì)胞前往細(xì)胞前往G1階段，階段，細(xì)胞周期終了。細(xì)胞周期終了。細(xì)胞周期蛋白依賴激酶細(xì)胞周期蛋白依賴激酶cdk分子的分子的數(shù)量在細(xì)胞周期中是恒定的，但是它們數(shù)量在細(xì)胞周期中是恒定的，但是它們的活性的活性由于細(xì)胞周期蛋白由

9、于細(xì)胞周期蛋白cyclin的調(diào)理的調(diào)理功能而發(fā)生變化。細(xì)胞周期蛋白依賴激功能而發(fā)生變化。細(xì)胞周期蛋白依賴激酶和細(xì)胞周期蛋白一同驅(qū)動細(xì)胞從細(xì)胞酶和細(xì)胞周期蛋白一同驅(qū)動細(xì)胞從細(xì)胞周期的一個階周期的一個階段到下一個階段。段到下一個階段。cdk分分子可以比作引擎，子可以比作引擎，cyclin而可以比作齒而可以比作齒輪箱以控制引擎處于空轉(zhuǎn)形狀或者驅(qū)動輪箱以控制引擎處于空轉(zhuǎn)形狀或者驅(qū)動細(xì)胞細(xì)胞繼續(xù)細(xì)胞周期。繼續(xù)細(xì)胞周期。腫瘤細(xì)胞之所以成為惡性細(xì)胞，其關(guān)鍵的腫瘤細(xì)胞之所以成為惡性細(xì)胞，其關(guān)鍵的生物學(xué)特征就是增殖與分化調(diào)控的失常，它們生物學(xué)特征就是增殖與分化調(diào)控的失常，它們能繼續(xù)地生長和分裂。能繼續(xù)地生長和分

10、裂。在高等生物體內(nèi)，體細(xì)胞的生長分化是有在高等生物體內(nèi)，體細(xì)胞的生長分化是有限制的，它們遭到了嚴(yán)密的控制，主要經(jīng)過增限制的，它們遭到了嚴(yán)密的控制，主要經(jīng)過增殖因子殖因子(ProliferafivefactorRF)、抑制因子、抑制因子( I n h i b i t i n g f a c t o r I F ) 和 分 化 因 子和 分 化 因 子(Differentiatingfactor,DF)的相互作用，彼此制的相互作用，彼此制約而維持一定的平衡，協(xié)調(diào)著細(xì)胞的分裂與成約而維持一定的平衡，協(xié)調(diào)著細(xì)胞的分裂與成熟，使細(xì)胞生長分化處在一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整體熟，使細(xì)胞生長分化處在一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整體調(diào)

11、控之下。調(diào)控之下。癌基因癌基因(Oncogenes)最早發(fā)現(xiàn)于逆轉(zhuǎn)錄病毒，最早發(fā)現(xiàn)于逆轉(zhuǎn)錄病毒，在動物的正常細(xì)胞中也存在與病毒癌基因類似在動物的正常細(xì)胞中也存在與病毒癌基因類似的的DNA序列稱為原癌基因序列稱為原癌基因(Proto-oncogenes)，它們具有正常功能，但又易受各種要素的影響，它們具有正常功能，但又易受各種要素的影響，經(jīng)過不同的途徑被激活，導(dǎo)致細(xì)胞癌變。經(jīng)過不同的途徑被激活，導(dǎo)致細(xì)胞癌變。在正常情況下，原癌基因是一大類與細(xì)胞在正常情況下，原癌基因是一大類與細(xì)胞分裂調(diào)控有關(guān)的基因群，涉及細(xì)胞信號傳送系分裂調(diào)控有關(guān)的基因群，涉及細(xì)胞信號傳送系統(tǒng)的各個層次，其產(chǎn)物包括生長因子、生長

12、因統(tǒng)的各個層次，其產(chǎn)物包括生長因子、生長因子受體、信號傳送物、蛋白激酶及轉(zhuǎn)錄激活因子受體、信號傳送物、蛋白激酶及轉(zhuǎn)錄激活因子等。他們的正常生理功能是調(diào)理細(xì)胞增殖活子等。他們的正常生理功能是調(diào)理細(xì)胞增殖活動，與細(xì)胞的生長分化親密相關(guān)，因此在細(xì)胞動，與細(xì)胞的生長分化親密相關(guān)，因此在細(xì)胞的發(fā)育中具有不可替代的重要作用。的發(fā)育中具有不可替代的重要作用。抑癌基因抑癌基因(Tumer-suppressorgene,Antioncogenes)那么是一類可阻止細(xì)胞分那么是一類可阻止細(xì)胞分裂，抑制細(xì)胞生長并能潛在抑制癌變作裂，抑制細(xì)胞生長并能潛在抑制癌變作用的基因，包括編碼抑制細(xì)胞生長物質(zhì)用的基因，包括編碼抑

13、制細(xì)胞生長物質(zhì)的構(gòu)造基因、調(diào)控基因表達(dá)的調(diào)控序列的構(gòu)造基因、調(diào)控基因表達(dá)的調(diào)控序列及某些與基因組穩(wěn)定性有關(guān)的基因等。及某些與基因組穩(wěn)定性有關(guān)的基因等。抑癌基因的主要生理功能就是參與組織抑癌基因的主要生理功能就是參與組織細(xì)胞的分化過程。細(xì)胞的分化過程。 原癌基因與抑癌基因都是控制細(xì)胞生長分化的基因，是細(xì)胞生長分化普通調(diào)控途徑的組成成分。它們經(jīng)過所編碼蛋白的相互作用而構(gòu)成了細(xì)胞生長正負(fù)調(diào)理的兩個方面，假設(shè)所原癌基因是正常細(xì)胞增殖調(diào)控的正信號，促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)入增殖周期，阻止其發(fā)生分化，那么抑癌基因就是細(xì)胞增殖調(diào)控的負(fù)信號，促進(jìn)其發(fā)生分化成熟。細(xì)胞癌變就是體細(xì)胞中本已封鎖細(xì)胞癌變就是體細(xì)胞中本已封鎖的與細(xì)

14、胞增殖活動相關(guān)的基因群中某些的與細(xì)胞增殖活動相關(guān)的基因群中某些基因又被重新翻開，或是功能分化基因基因又被重新翻開，或是功能分化基因群中某些基因被不適當(dāng)?shù)胤怄i所呵斥的群中某些基因被不適當(dāng)?shù)胤怄i所呵斥的后果。后果。3“人類基因組方案的困惑人類基因組方案的困惑 20 世紀(jì)生物學(xué)最宏偉的方案是(Mapping and Sequencing the Human genome), 該方案總的目的是以美國為主，經(jīng)過國際協(xié)作，在15年內(nèi)完成人基因組23條染色體上基因的作圖和DNA全長(3109 bases)的測序。 在完成人類基因組DNA測序以后，更艱巨的義務(wù)是蛋白質(zhì)基因組及其基因的功能，人和生物是由細(xì)胞組成

15、的多層次的復(fù)雜系統(tǒng)，其生長、發(fā)育和各種功能活動都是系統(tǒng)的行為，只能經(jīng)過對系統(tǒng)的分析研討才干了解，因此，除需求進(jìn)一步尋覓在生物學(xué)上重要的個別基因并研討其構(gòu)造和功能外，更重要地應(yīng)了解整個基因組及其產(chǎn)物，如何協(xié)同調(diào)理細(xì)胞和生物體的功能活動。僅了解基因并不能僅了解基因并不能完全了解生物，如鐮刀完全了解生物，如鐮刀形貧血癥：形貧血癥：珠蛋白基因。珠蛋白基因。艾滋病作為艾滋病作為“超級癌癥，已有超級癌癥，已有傳染全球之勢。它的病因明確、發(fā)病傳染全球之勢。它的病因明確、發(fā)病過程根本清楚、病原體的基因細(xì)維構(gòu)過程根本清楚、病原體的基因細(xì)維構(gòu)造都已探明，但是找不到有效的治療造都已探明，但是找不到有效的治療和預(yù)防方

16、法。和預(yù)防方法。冠狀病毒科：冠狀病毒科：SRASSRAS人類與黑猩猩差別僅有人類與黑猩猩差別僅有1%嗎？嗎？基因的基因的3個層次個層次中國科學(xué)院北京基因研討所副所中國科學(xué)院北京基因研討所副所長于軍研討員長于軍研討員4定義基因的第一個層次是界定其構(gòu)造單定義基因的第一個層次是界定其構(gòu)造單元?；虻臉?gòu)造單元由元?；虻臉?gòu)造單元由3個根本部分組成：個根本部分組成：DNA部分，也就是基因在染色體上由堿部分，也就是基因在染色體上由堿基對組成的序列，物種間在基對組成的序列，物種間在DNA序列上序列上的差別，是基因在構(gòu)造單元上差別的根的差別，是基因在構(gòu)造單元上差別的根底；底；RNA部分，通常被部分，通常被DN

17、A部分所涵蓋，部分所涵蓋，不僅編碼蛋白質(zhì)，也編碼行使功能的不僅編碼蛋白質(zhì)，也編碼行使功能的RNA；蛋白質(zhì)部分，由信使；蛋白質(zhì)部分，由信使RNA編碼，編碼，可以直接行使功能?？梢灾苯有惺构δ?。4基因的第二個層次是它的功能單元，是基因的第二個層次是它的功能單元，是由構(gòu)造單元的后兩個部分由構(gòu)造單元的后兩個部分RNA和蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)組成。由于不是一切單個基因都有可定組成。由于不是一切單個基因都有可定義的功能，所以基因的功能單元可以不義的功能，所以基因的功能單元可以不是一個基因。比如核糖體是由假設(shè)干是一個基因。比如核糖體是由假設(shè)干RNA和蛋白質(zhì)組成，構(gòu)成一個功能單元，和蛋白質(zhì)組成，構(gòu)成一個功能單元，任何

18、一個部分都是沒有功能的任何一個部分都是沒有功能的。4基因的第基因的第3個層次是基因的表型或表觀單元，即個層次是基因的表型或表觀單元，即基因表現(xiàn)出來的表征，如膚色、骨骼構(gòu)造和行基因表現(xiàn)出來的表征，如膚色、骨骼構(gòu)造和行為等。雖然它們是由基因所決議的，但大多不為等。雖然它們是由基因所決議的，但大多不是由單個基因構(gòu)造單元所是由單個基因構(gòu)造單元所決議，有的是由假設(shè)決議，有的是由假設(shè)干個功能單元組成。假設(shè)從上述干個功能單元組成。假設(shè)從上述3個不同層次來個不同層次來描畫物種的差別，我們可以看到，作為構(gòu)造單描畫物種的差別，我們可以看到，作為構(gòu)造單元，元，DNA程度的差別不能完全表達(dá)在程度的差別不能完全表達(dá)在R

19、NA和蛋和蛋白白質(zhì)上，而質(zhì)上，而RNA上的差別也不會完全表達(dá)在蛋上的差別也不會完全表達(dá)在蛋白質(zhì)上。三者并不等同，也就是說白質(zhì)上。三者并不等同，也就是說DNA、RNA和蛋白質(zhì)都不同程度地代表著基因的構(gòu)造單元。和蛋白質(zhì)都不同程度地代表著基因的構(gòu)造單元。RNA和蛋白質(zhì)有時(shí)可獨(dú)立構(gòu)成基因的功能單元，和蛋白質(zhì)有時(shí)可獨(dú)立構(gòu)成基因的功能單元，有時(shí)僅是功能單元的一部分。有時(shí)僅是功能單元的一部分。調(diào)控的意義調(diào)控的意義4人類的疾病人類的疾病4統(tǒng)計(jì)資料統(tǒng)計(jì)資料:第一位的是第一位的是?4農(nóng)業(yè)消費(fèi)中的重要問題農(nóng)業(yè)消費(fèi)中的重要問題4雜種優(yōu)勢、抗逆性、產(chǎn)量等。雜種優(yōu)勢、抗逆性、產(chǎn)量等。 神經(jīng)程度 激素程度動物 細(xì)胞程度 植

20、物 單細(xì)胞生物 酶程度生物的調(diào)控層次生物的調(diào)控層次4 細(xì)胞程度： DNA轉(zhuǎn)錄前調(diào)理轉(zhuǎn)錄前調(diào)理轉(zhuǎn)錄調(diào)理轉(zhuǎn)錄調(diào)理轉(zhuǎn)錄初產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄初產(chǎn)物RNA轉(zhuǎn)錄后加工的調(diào)理轉(zhuǎn)錄后加工的調(diào)理轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)理轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)理成熟成熟RNA降解調(diào)理降解調(diào)理翻譯調(diào)理翻譯調(diào)理蛋白質(zhì)前體蛋白質(zhì)前體加工調(diào)理加工調(diào)理定向運(yùn)輸調(diào)理定向運(yùn)輸調(diào)理降解調(diào)理降解調(diào)理成熟蛋白質(zhì)成熟蛋白質(zhì)(酶酶)活性調(diào)理活性調(diào)理第一節(jié)第一節(jié)基因表達(dá)的調(diào)控基因表達(dá)的調(diào)控一、轉(zhuǎn)錄前程度的調(diào)控一、轉(zhuǎn)錄前程度的調(diào)控一染色體的喪失一染色體的喪失某些低等真核生物，如原生動物、某些低等真核生物，如原生動物、線蟲、昆蟲和甲殼類如劍水虱線蟲、昆蟲和甲殼類如劍水虱(Cyclops)在個體發(fā)育過程

21、中，許多體細(xì)胞經(jīng)常喪在個體發(fā)育過程中，許多體細(xì)胞經(jīng)常喪失掉整條或部分染色體，從而使染色質(zhì)失掉整條或部分染色體，從而使染色質(zhì)減少約一半，只需未來產(chǎn)生生殖細(xì)胞的減少約一半，只需未來產(chǎn)生生殖細(xì)胞的那些細(xì)胞不斷保管整套染色體。那些細(xì)胞不斷保管整套染色體。線線蟲蟲劍水虱劍水虱Cyclops二異染色體質(zhì)化二異染色體質(zhì)化凝縮形狀的染色質(zhì)稱為異染色質(zhì)，為凝縮形狀的染色質(zhì)稱為異染色質(zhì)，為非活潑轉(zhuǎn)錄區(qū)。真核生物可以經(jīng)過異染非活潑轉(zhuǎn)錄區(qū)。真核生物可以經(jīng)過異染色質(zhì)化而封鎖某些基因的表達(dá)。例如：色質(zhì)化而封鎖某些基因的表達(dá)。例如：雌性哺乳動物細(xì)胞有兩個雌性哺乳動物細(xì)胞有兩個X染色體，其中染色體，其中一個高度異染色質(zhì)化而永

22、久性地失去活一個高度異染色質(zhì)化而永久性地失去活性。性。dsDNA17核小體核小體16螺線管螺線管140超螺線管超螺線管15染色單體染色單體人細(xì)胞含有人細(xì)胞含有5.74109bp，總長約，總長約2米，緊縮在米，緊縮在46個配對的染色體中，總個配對的染色體中，總長只需長只需200微米，緊縮比達(dá)微米，緊縮比達(dá)104。基因的轉(zhuǎn)錄活性與基因組基因的轉(zhuǎn)錄活性與基因組DNA和染色質(zhì)的空和染色質(zhì)的空間構(gòu)造形狀有關(guān)。間構(gòu)造形狀有關(guān)。DNA與染色質(zhì)蛋白質(zhì)和少量與染色質(zhì)蛋白質(zhì)和少量RNA結(jié)合，產(chǎn)生超螺旋化和折疊，并被高度凝縮。結(jié)合，產(chǎn)生超螺旋化和折疊，并被高度凝縮。在比較疏松的區(qū)域即所謂常染色質(zhì)上，能活潑地在比較疏

23、松的區(qū)域即所謂常染色質(zhì)上，能活潑地進(jìn)展轉(zhuǎn)錄，而在高度凝縮的異染色質(zhì)上那么很少進(jìn)展轉(zhuǎn)錄，而在高度凝縮的異染色質(zhì)上那么很少出現(xiàn)出現(xiàn)RNA的合成。的合成。因此真核生物基因的活化可分為兩個步驟：因此真核生物基因的活化可分為兩個步驟：首先由某些調(diào)理分子結(jié)合在基因的特異部位并改首先由某些調(diào)理分子結(jié)合在基因的特異部位并改動染色質(zhì)構(gòu)造，此時(shí)其疏松化，然后才干由激活動染色質(zhì)構(gòu)造，此時(shí)其疏松化，然后才干由激活蛋白和阻遏蛋白或其他調(diào)理物進(jìn)一步影響基因活蛋白和阻遏蛋白或其他調(diào)理物進(jìn)一步影響基因活性。性。三基因擴(kuò)增三基因擴(kuò)增基因擴(kuò)增指細(xì)胞內(nèi)某些特定基因基因擴(kuò)增指細(xì)胞內(nèi)某些特定基因的拷貝數(shù)大量添加的景象，它是細(xì)胞在的拷貝

24、數(shù)大量添加的景象，它是細(xì)胞在短期內(nèi)為滿足某種需求而產(chǎn)生足夠的基短期內(nèi)為滿足某種需求而產(chǎn)生足夠的基因產(chǎn)物的一種調(diào)控手段。因產(chǎn)物的一種調(diào)控手段。四染色體DNA序列的重排1.啤酒酵母結(jié)合型互變啤酒酵母結(jié)合型互變(mating-typeinterconversion)單倍體酵母有單倍體酵母有a和和兩種結(jié)合型，分別由兩種結(jié)合型，分別由MATa和和MAT控制。這兩個位點(diǎn)互為等位。控制。這兩個位點(diǎn)互為等位。一個特定的單倍體細(xì)胞或是一個特定的單倍體細(xì)胞或是a結(jié)合型或是結(jié)合型或是結(jié)結(jié)合型。兩個不同結(jié)合型的細(xì)胞可以結(jié)合，而一合型。兩個不同結(jié)合型的細(xì)胞可以結(jié)合，而一樣的結(jié)合型不能結(jié)合。對不同結(jié)合型的識別是樣的結(jié)合型

25、不能結(jié)合。對不同結(jié)合型的識別是由于分泌激素的不同，由于分泌激素的不同，MAT細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞產(chǎn)生因子，因子，MATa細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞產(chǎn)生a因子。因子。型可以轉(zhuǎn)變?yōu)樾涂梢赞D(zhuǎn)變?yōu)閍型，型，a型也可以轉(zhuǎn)變?yōu)樾鸵部梢赞D(zhuǎn)變?yōu)樾?。型。解釋結(jié)合型互變的模型叫做匣子模型解釋結(jié)合型互變的模型叫做匣子模型(cassettemodel)。2高等動物和人體淋巴細(xì)胞抗體基因的重排高等動物和人體淋巴細(xì)胞抗體基因的重排抗體抗體(免疫球蛋白免疫球蛋白)包括兩條輕鏈包括兩條輕鏈(L鏈鏈)和兩和兩條重鏈條重鏈(H鏈鏈)所組成，它們分別由三個獨(dú)立的所組成，它們分別由三個獨(dú)立的基因族基因族(genefamily)所編碼，其中兩個編碼輕所編碼

26、，其中兩個編碼輕鏈鏈(K和和)，一個編碼重鏈。小鼠的，一個編碼重鏈。小鼠的K、和重鏈和重鏈分別位于第分別位于第6，16和和12號染色體上。決議輕鏈號染色體上。決議輕鏈的基因族上分別有的基因族上分別有L、V、J、C四類基因片段。四類基因片段。L代表前導(dǎo)片段代表前導(dǎo)片段(leadersegment),V代表可變片代表可變片段段(variablesegment),J代表銜接片段代表銜接片段(joining),決議重鏈的基因族上共有決議重鏈的基因族上共有L、V、D、J、C五五類基因片段類基因片段,其中其中D代表多樣性片段代表多樣性片段(diversitysegment)。在。在J和和C片段之間還有加強(qiáng)

27、子片段之間還有加強(qiáng)子(enhancer)。五染色質(zhì)五染色質(zhì)DNA的修飾的修飾(DNA甲基化和去甲基化甲基化和去甲基化)DNA的堿基在的堿基在DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶的作甲基化轉(zhuǎn)移酶的作用下可被甲基化，主要構(gòu)成用下可被甲基化，主要構(gòu)成5-甲基胞嘧甲基胞嘧啶啶(m5C)和少量和少量6-甲基腺嘌呤甲基腺嘌呤(m6A)。絕。絕大多數(shù)甲基化發(fā)生在大多數(shù)甲基化發(fā)生在CG核苷酸對，而且核苷酸對，而且通常兩個通常兩個C都發(fā)生甲基化。都發(fā)生甲基化。采用采用5-氮胞苷氮胞苷(5-azacytidine)可以人為可以人為地呵斥去甲基。地呵斥去甲基。5-氮胞苷可以在氮胞苷可以在DNA中中取代胞苷，它沒有游離的取代胞苷，它沒

28、有游離的5-H，因此不因此不能接受甲基。用能接受甲基。用5-氮胞苷處置細(xì)胞，可氮胞苷處置細(xì)胞，可以改動基因的表達(dá)和細(xì)胞分化的形狀。以改動基因的表達(dá)和細(xì)胞分化的形狀。比如，使非肌肉細(xì)胞的前體分化成肌肉比如，使非肌肉細(xì)胞的前體分化成肌肉細(xì)胞、誘導(dǎo)整合在染色體中的原病毒表細(xì)胞、誘導(dǎo)整合在染色體中的原病毒表達(dá)、激活哺乳動物雌性動物失活的達(dá)、激活哺乳動物雌性動物失活的X染色染色體上某些基因的表達(dá)。體上某些基因的表達(dá)。后一發(fā)現(xiàn)似乎闡后一發(fā)現(xiàn)似乎闡明明X染色體似乎闡明染色體似乎闡明X染色體的失活與染色體的失活與DNA甲基化形狀有關(guān)。甲基化形狀有關(guān)。近年來，對近年來，對DNA甲基化與去甲基化作甲基化與去甲基化

29、作為基因表達(dá)調(diào)理的控制環(huán)節(jié)這一概念曾經(jīng)為基因表達(dá)調(diào)理的控制環(huán)節(jié)這一概念曾經(jīng)得到了愈來愈多的實(shí)驗(yàn)的支持。在生物發(fā)得到了愈來愈多的實(shí)驗(yàn)的支持。在生物發(fā)育和分化過程中，育和分化過程中，DNA甲基化能封鎖某些甲基化能封鎖某些基因的表達(dá)，去甲基化能誘導(dǎo)基因的重新基因的表達(dá)，去甲基化能誘導(dǎo)基因的重新活化。研討闡明，活化。研討闡明，DNA甲基化作用能引起甲基化作用能引起染色質(zhì)構(gòu)造、染色質(zhì)構(gòu)造、DNA構(gòu)象、構(gòu)象、DNA穩(wěn)定性以及穩(wěn)定性以及DNA與蛋白質(zhì)相互作用方式的改動，從而與蛋白質(zhì)相互作用方式的改動，從而控制著基因的表達(dá)?？刂浦虻谋磉_(dá)。基因沉默：基因沉默：很大部分都是由于甲基化引起，特別很大部分都是由于

30、甲基化引起，特別是啟動子的甲基化。是啟動子的甲基化。1992年年Kilby等發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)等發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)NptII基因的擬南基因的擬南芥植株，其后代有兩個植株對芥植株，其后代有兩個植株對Km敏感，敏感，經(jīng)研討發(fā)現(xiàn)，經(jīng)研討發(fā)現(xiàn)，NptII啟動子區(qū)的啟動子區(qū)的SstI的酶切的酶切位點(diǎn)已被甲基化。位點(diǎn)已被甲基化。表觀遺傳學(xué)表觀遺傳學(xué)(Epigenetics)4表觀遺傳學(xué)是與遺傳學(xué)表觀遺傳學(xué)是與遺傳學(xué)(genetic)相對應(yīng)的概念。遺傳學(xué)是相對應(yīng)的概念。遺傳學(xué)是指基于基因序列改動所致基因表指基于基因序列改動所致基因表達(dá)程度變化，如基因突變、基因達(dá)程度變化，如基因突變、基因雜合喪失和微衛(wèi)星不穩(wěn)定等；雜合喪失和微衛(wèi)星不

31、穩(wěn)定等；4而表觀遺傳學(xué)那么是指基于非基而表觀遺傳學(xué)那么是指基于非基因序列改動所致基因表達(dá)程度變因序列改動所致基因表達(dá)程度變化，如化，如DNA甲基化和染色質(zhì)構(gòu)象甲基化和染色質(zhì)構(gòu)象變化，組蛋白因被乙?；兓M蛋白因被乙?；?此外此外還有甲基化、磷酸化等修飾還有甲基化、磷酸化等修飾)導(dǎo)導(dǎo)致復(fù)合體的構(gòu)造發(fā)生變化，誘發(fā)致復(fù)合體的構(gòu)造發(fā)生變化，誘發(fā)DNA的甲基化。的甲基化。表觀遺傳學(xué)有如下三層含義：表觀遺傳學(xué)有如下三層含義：4(1)可遺傳的，即這類改動經(jīng)過有絲分裂可遺傳的，即這類改動經(jīng)過有絲分裂或減數(shù)分裂，能在細(xì)胞或個體世代問遺或減數(shù)分裂，能在細(xì)胞或個體世代問遺傳；傳；4(2)是基因表達(dá)的改動；是基因表

32、達(dá)的改動；4(3)沒有沒有DNA序列的變化或不能用序列變序列的變化或不能用序列變化來解釋?；瘉斫忉尅＜谆瘷z測甲基化檢測(C)(C)(T)(T)(U)(U)4正常情況下，人類基因組正常情況下，人類基因組“渣滓序列的渣滓序列的CpG二核苷酸相對稀少，并且總是處于甲基化形狀，二核苷酸相對稀少，并且總是處于甲基化形狀，與之相反，人類基因組中大小為與之相反，人類基因組中大小為100-1000bp左左右且富含右且富含CpG二核苷酸的二核苷酸的CpG島那么總是處于島那么總是處于未甲基化形狀，并且與未甲基化形狀，并且與56的人類基因組編碼的人類基因組編碼基因相關(guān)。人類基因組序列草圖分析結(jié)果闡明，基因相關(guān)。人

33、類基因組序列草圖分析結(jié)果闡明，人類基因組人類基因組CpG島約為島約為28890個，大部分染色體個，大部分染色體每每1Mb就有就有5-15個個CpG島，平均值為每島，平均值為每Mb含含105個個CpG島，島，CpG島的數(shù)目與基因密度有良島的數(shù)目與基因密度有良好的對應(yīng)關(guān)系。好的對應(yīng)關(guān)系。雙胞胎表觀遺傳學(xué)雙胞胎表觀遺傳學(xué)海南誕生一對雙胞胎虎獅獸海南誕生一對雙胞胎虎獅獸4由于單卵雙生同卵雙生；由于單卵雙生同卵雙生；onozygotictwin的遺傳的遺傳物質(zhì)組成是一樣的，使得學(xué)者們在研討環(huán)境對遺傳物物質(zhì)組成是一樣的，使得學(xué)者們在研討環(huán)境對遺傳物質(zhì)的效應(yīng)研討時(shí)，樂于將他們作為調(diào)查對象。但是，質(zhì)的效應(yīng)研討

34、時(shí)，樂于將他們作為調(diào)查對象。但是，最近的一項(xiàng)研討卻是將單卵雙生他們內(nèi)在的差別作為最近的一項(xiàng)研討卻是將單卵雙生他們內(nèi)在的差別作為引人入勝的調(diào)查對象：發(fā)如今單卵雙生中存在大量的引人入勝的調(diào)查對象：發(fā)如今單卵雙生中存在大量的表觀遺傳差別表觀遺傳差別epigeneticdifference，闡明了歲月，闡明了歲月和環(huán)境在不斷影響著人類安康的一個重要途徑。和環(huán)境在不斷影響著人類安康的一個重要途徑。雙胞胎姐妹琳達(dá)和特雙胞胎姐妹琳達(dá)和特里里-杰米森杰米森4ManelEsteller和同事們檢測了和同事們檢測了40對單卵雙生雙對單卵雙生雙生子基因組中兩種主要的表觀遺傳修飾生子基因組中兩種主要的表觀遺傳修飾-D

35、NA甲基甲基化和組蛋白乙?；Ｆ渲杏谢徒M蛋白乙?；Ｆ渲杏?5%的單卵雙生雙生子的單卵雙生雙生子的表觀遺傳學(xué)特性根本堅(jiān)持一致，但依然有著的表觀遺傳學(xué)特性根本堅(jiān)持一致，但依然有著35%的單卵雙生雙生子存在顯著的區(qū)別。同時(shí)，他們的的單卵雙生雙生子存在顯著的區(qū)別。同時(shí)，他們的年紀(jì)和差別程度之間有著明顯的聯(lián)絡(luò)。而且，表觀年紀(jì)和差別程度之間有著明顯的聯(lián)絡(luò)。而且，表觀遺傳差別大小與雙生子間的分開時(shí)間長短及不同的遺傳差別大小與雙生子間的分開時(shí)間長短及不同的醫(yī)療閱歷之間也有著聯(lián)絡(luò)。所以，隨著時(shí)間的推移，醫(yī)療閱歷之間也有著聯(lián)絡(luò)。所以，隨著時(shí)間的推移，環(huán)境的要素似乎對表觀基因組環(huán)境的要素似乎對表觀基因組(epi

36、genome)有著重要有著重要的影響。的影響。4一個重要的特征是，雙生子的差別性甲基化在一個重要的特征是，雙生子的差別性甲基化在啟動子的啟動子的CpG島上也有發(fā)生，闡明能夠會對基因的島上也有發(fā)生，闡明能夠會對基因的表達(dá)有影響。這個結(jié)果用芯片分析得到了證明：但表達(dá)有影響。這個結(jié)果用芯片分析得到了證明：但是在是在3歲年紀(jì)的雙生子中，基因表達(dá)的特征根本堅(jiān)持歲年紀(jì)的雙生子中，基因表達(dá)的特征根本堅(jiān)持一致，但在一致，但在50歲的雙生子中差別就很大了。歲的雙生子中差別就很大了。4Epigeneticdifferencesariseduringthelifetimeofmonozygotictwins4PNASJuly26,2005vol.102no.300604-106094Wefoundthat,althoughtwinsareepi