諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎-生物節(jié)律課件

年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎

——生物節(jié)律

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云南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院2017級研究生1

2017目錄

一、人物簡介二、生物節(jié)律三、研究歷史四、科學(xué)背景五、控制晝夜節(jié)律的分子機(jī)制六、諾獎推手：果蠅七、展望

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一、人物簡介

杰弗里.霍爾(JeffreyC.Hall)美國遺傳學(xué)家

1984年克隆出per基因

提出抑制反饋環(huán)路學(xué)說

邁克爾·羅斯巴什（MichaelRosbash）

美國遺傳學(xué)家

1984年克隆出per基因

提出抑制反饋環(huán)路學(xué)說

邁克爾.楊（MichaelW.Young）

美國遺傳學(xué)家。

1984年克隆出per基因

1994發(fā)現(xiàn)Tim基因

隨后又發(fā)現(xiàn)DBT基因

二、生物節(jié)律

生物鐘是生物體內(nèi)的一種無形的“時(shí)鐘”，實(shí)際上是生物體內(nèi)周而復(fù)始的節(jié)律。

植物生物鐘

動物生物鐘

人體生物鐘

41.節(jié)律類型

移棲行為，換毛行為，按生物的行為習(xí)性劃分

冬眠節(jié)律，生殖節(jié)律，乃至出生，死亡節(jié)律等

節(jié)律類型

按周期長短來劃分

潮汐節(jié)律、月節(jié)律、日節(jié)律、年節(jié)律等

52.生物節(jié)律重要性

1.生物節(jié)律與疾病

（1）褪黑素與睡眠的關(guān)系使褪黑激素也被視為一種生物時(shí)鐘。

（2）如果人們不按生物時(shí)鐘作息、生活和工作時(shí)，工作效率會很低，而且還會患病。例如，當(dāng)今的富貴病之一——糖尿病就被發(fā)現(xiàn)與生物時(shí)鐘有關(guān)。

2.生物節(jié)律與生存

生物節(jié)律是生物體自身不斷地適應(yīng)周圍環(huán)境的結(jié)果，尤其是關(guān)系生存和繁殖等重大的事件，如遷徙、覓食、交配、生育等，生物鐘能使其做出提前安排。

6三、研究歷史

1971年

人物：SeymourBenzer和RonaldKonopka突破點(diǎn)：發(fā)現(xiàn)

per基因

人物：杰弗里·霍爾、邁克爾·

羅斯巴什、邁克爾·揚(yáng)

1984年

突破點(diǎn)：克隆出了Per基因

人物：杰弗里·霍爾和邁克爾·羅斯巴什

突破點(diǎn)：提出了Per蛋白與Per基因形成了一個抑制反饋的環(huán)路假說

人物：邁克爾·揚(yáng)

1994年

突破點(diǎn)：發(fā)現(xiàn)稱為Tim基因，解釋Per蛋白如何進(jìn)入細(xì)胞核

隨后又發(fā)現(xiàn)了DBT基因，解釋周期為24小時(shí)

人物：高橋（JosephSTakahashi）

1994年

突破點(diǎn)：發(fā)現(xiàn)了哺乳動物的生物時(shí)鐘Clock基因和CKIε蛋白。

完整地解釋了人和動物的生物鐘

7四、科學(xué)背景

解剖學(xué)

在鳥類大腦中發(fā)現(xiàn)松果體而哺乳類動物主鐘被認(rèn)為是

SCN（視交叉上核）

遺傳學(xué)

生理學(xué)

通過遺傳篩選，果蠅的行為可以用突變單個基因的前饋遺傳學(xué)來進(jìn)行研究

在體觀察到/腦薄片刺激核團(tuán)放電，研究哺乳類中樞與外周鐘振蕩SCN有晝夜調(diào)節(jié)機(jī)制

器的逐級聯(lián)系機(jī)制

分子生物學(xué)

使用隆DNA重組技術(shù)成功克于生物鐘研究的分子生物per基因，進(jìn)而開啟了對學(xué)時(shí)代

8五、控制晝夜節(jié)律的分子機(jī)制

基因

一個內(nèi)源性生物鐘。含羞草植物的葉片在白天朝向太陽展開，但在黃昏時(shí)合攏。將這些植物放置在持續(xù)黑暗的環(huán)境中，發(fā)現(xiàn)葉片仍然保持著它們平時(shí)的晝夜節(jié)律，即使沒有光線變化也是如此。

period的反饋調(diào)控示意圖

9基因period的反饋調(diào)控示意圖

當(dāng)成了。周期基因激活時(shí)，mRNA就生作為PERmRNA蛋白被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中，產(chǎn)生的模板。

PER因的活性此時(shí)被阻斷。在細(xì)胞核中聚集，而周期基

幫助產(chǎn)生成了晝夜節(jié)律。阻斷反饋機(jī)制

，從而形10???基因?為了阻斷周期基因的活性，PER蛋白需要接觸到細(xì)胞核。?第一種基因timeless，它編碼TIM蛋白。

?第二種基因doubletime，它編碼DBT蛋白，能夠延遲PER蛋白的聚集。

的反饋調(diào)控示意圖

生物鐘分子單元簡圖

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period六、諾獎推手：果蠅

2017果蠅作為模式生物的作用和優(yōu)點(diǎn)年三位諾貝爾獲獎?wù)呔\(yùn)用了“果蠅”。:

1.果蠅體型小,體長不到半厘米；

2.飼養(yǎng)管理容易；

3.果蠅繁殖系數(shù)高,孵化快；

4.果蠅的染色體數(shù)目少,僅3對常染色體和1對性染色體,便于分析；

5.果蠅的基因和人類基因高度同源。

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果蠅-諾貝爾獎

1933年

美國

托馬斯·亨特·摩爾根

1946年

美國

1995德國

2004美國

2011年

法國

朱爾斯·霍夫曼

揭示了先2017美國

年

年

年

赫爾曼·約瑟夫·穆勒

克里斯汀·紐斯林·沃爾哈理查德·阿克塞爾和琳杰弗里·霍爾、邁克爾·羅斯德

發(fā)現(xiàn)了調(diào)控受精卵發(fā)育的關(guān)鍵基因。

達(dá)·巴克

發(fā)現(xiàn)了果蠅在嗅覺巴什以及邁克爾·楊

證明X射發(fā)現(xiàn)了基因線突變率提高,同時(shí)引起染色體畸變。

在染色體上

功能上有個特定的大腦區(qū)域

天性免疫系統(tǒng)的活性作用

發(fā)現(xiàn)控制晝夜節(jié)律的分子機(jī)理

13七、展望

Per蛋白質(zhì)如何調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄

生物鐘與代謝、代謝疾中樞主鐘如病的關(guān)系及何調(diào)節(jié)外周其機(jī)理

生物節(jié)律

鐘

產(chǎn)出人類應(yīng)用的成果eg：主鐘的細(xì)胞調(diào)