RNA聚合酶-生物化学与分子生物学

（一）适应环境、维持生长和增殖
（二）维持个体发育与分化
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五、基因表达调控的基本原理
（一）基因表达的多级调控
基因 激活
转录起始 转录后加工 mRNA降解
蛋白质翻译 翻译后加工修饰
蛋白质降解等
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（二）基因转录激活调节ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ本要素
基因表达的调节与基因的结构、性 质，生物个体或细胞所处的内、外环境，
以及细胞内所存在的转录调节蛋白有关。
基因表达是受调控的
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基
因
组
学
Genomics
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基因组学概念及范畴
基因组(genome)
泛指一个有生命体、病毒或细胞器的全部
遗传物质；在真核生物，基因组是指一套染色
体（单倍体）DNA。 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）全部基
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寡核苷酸杂交分析 SNP和等位基因特 异寡核苷酸杂交
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DNA芯片检测的差异表达谱
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*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
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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
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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 (housekeeping
gene)。
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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
Gene Structure and Expression
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第一节 基因与人类基因组计划
Gene and Human genome project, HGP
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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。 * 基因表达(gene expression) 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。
传病研究的发端。
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*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（functional genomics）。
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主要具体内容包括以下方面
（一）鉴定DNA序列中的基因
（二）同源搜索设计基因功能
1. 特异DNA序列和调节蛋白质
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原核生物
—— 操纵子(operon) 机制
启动序列 (promoter) 其他调节序列 编码序列
操纵序列 (operator)
蛋白质因子
特异DNA序列
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1) 启动序列 -35区 trp
tRNATyr
是RNA聚合酶结合并启动转录 的特异DNA序列。 -10区
N17
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HGP包括以下研究内容
（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
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HGP主要任务及内容
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• 通过HGP获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
因组结构及功能。
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基因组学包括3个不同的亚领域 结构基因组学(structural genomics)
功能基因组学(functional genomics)
比较基因组学(comparative genomics) 基因组学概念
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*结构基因组学
• 结 构 基 因 组 学 (structural genomics) 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。
别于其他基因，这类基因表达被视为组成性基
因表达(constitutive gene expression)。
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（二）诱导和阻遏表达
在特定环境信号刺激下，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)。
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在一定机制控制下，功能上相关的一组基 因，无论其为何种表达方式，均需协调一致、
共 同 表 达 ， 即 为 协 调 表 达 (coordinate
expression) ， 这 种 调 节 称 为 协 调 调 节 (coordinate regulation)。
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五、基因表达调控的生物学意义
N16 N17 N16 N16 RNA转录起始
TTGACA
TTTACA TTTACA
特异性(temporal specificity)。
多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶
段特异性(stage specificity)。
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（二）空间特异性
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(spatial specificity)。
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 (cell or tissue specificity)。
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*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
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*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
（三）实验性设计基因功能
（四）描述基因表达模式
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功能基因组学研究策略及主要内容
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*比较基因组学
比较基因组学(comparative genomics)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。
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二.基因组学与医学关系
The Relation between Genomics and Medicine