《基因表达》课件2

基因表达本课件将介绍基因表达的定义、机制、调节和应用等方面的内容什么是基因表达？遗传信息的解读生命活动的执行者基因表达是指细胞将基因中的遗传信息转录为RNA，再翻译为蛋白蛋白质是生命活动的主要执行者，参与了细胞的生长、发育、代谢质的过程、免疫等几乎所有生命活动基因表达的过程蛋白质1执行细胞功能RNA2传递遗传信息DNA3储存遗传信息到的转录DNA RNA解旋1DNA双螺旋结构解开配对2RNA聚合酶利用DNA链作为模板，合成互补的RNA链终止3RNA聚合酶遇到终止信号，停止转录到蛋白质的翻译RNA起始1核糖体识别mRNA的起始密码子AUG，并结合到mRNA上延伸2核糖体沿着mRNA移动，读取密码子，并根据密码子将相应的氨基酸添加到正在生长的多肽链上终止3当核糖体遇到终止密码子UAG、UAA或UGA时，翻译过程停止，新合成的蛋白质从核糖体上释放调控基因表达的机制启动子和终止子剪切和聚腺苷酸化启动子和终止子是DNA序列上的重要剪切和聚腺苷酸化是RNA加工过程中调控元件，它们分别控制基因转录的的重要步骤，它们可以影响mRNA的起始和终止稳定性和翻译效率翻译后修饰蛋白质翻译后修饰包括磷酸化、糖基化等，它们可以改变蛋白质的活性、稳定性和定位启动子和终止子启动子终止子启动子是DNA序列上的特定区域终止子是DNA序列上的另一个特，它指示RNA聚合酶在哪里开始定区域，它指示RNA聚合酶在哪转录基因里停止转录基因剪切和聚腺苷酸化剪切聚腺苷酸化12从转录产生的前体mRNA中去在mRNA的3末端添加一个多除内含子，保留外显子，形成聚腺苷酸尾巴，提高其稳定性成熟的mRNA和翻译效率翻译后修饰蛋白质折叠化学修饰蛋白降解蛋白质在翻译后会折叠成特定的三维结构蛋白质可以发生各种化学修饰，例如磷酸一些蛋白质在完成其功能后会被降解，以，这是其发挥功能的关键化、糖基化和乙酰化，这些修饰可以改变确保细胞内的蛋白质组的动态平衡蛋白质的活性、稳定性和定位基因表达的调控转录因子表观遗传调控microRNA介导的基因沉默调控基因转录的起始和速率通过DNA甲基化和组蛋白修饰影响基因表达通过与mRNA结合抑制蛋白质翻译转录因子的作用转录因子作为“钥匙”，识别并结合到特转录因子就像“开关”，调节基因表达的定的DNA序列上，开启或关闭基因的强度，控制蛋白的生成量表达转录因子参与复杂的调控网络，与其他因子相互作用，共同控制基因表达表观遗传调控DNA甲基化组蛋白修饰非编码RNA在DNA碱基上添加甲基基团，影响基因表改变组蛋白的化学修饰，影响基因的可及microRNA等非编码RNA可调控基因表达达性介导的基因沉默microRNA调控机制广泛的靶标microRNA通过与靶基因mRNA microRNA可以调控数百甚至数的3UTR区配对，抑制其翻译或千个靶基因，在细胞发育、信号促进其降解，从而沉默靶基因的传导、免疫应答等多种生物过程表达中发挥重要作用疾病相关性microRNA表达异常与多种疾病密切相关，包括癌症、心血管疾病、神经退行性疾病等细胞信号通路与基因表达信号分子信号转导基因表达调控细胞外信号分子，例如激素、生长因子受体激活后，会引发一系列的信号转导信号通路最终会到达细胞核，调节特定和神经递质，与细胞膜上的受体结合事件，将信号传递到细胞内基因的表达基因表达模式变化与疾病癌症神经退行性疾病基因表达异常会导致细胞不受控基因表达变化可能会导致神经元制地生长和分裂，从而导致癌症死亡和脑功能障碍，从而导致阿尔茨海默病和帕金森病免疫疾病代谢疾病免疫系统中基因表达的失调会导基因表达变化会导致代谢过程失致自身免疫性疾病，例如狼疮和衡，从而导致糖尿病和肥胖症类风湿关节炎癌症中的基因表达异常癌基因的过度表达抑癌基因的失活基因表达调控异常癌基因控制细胞生长和分裂它们的过度抑癌基因抑制肿瘤形成它们的失活可导癌症细胞中，基因表达调控机制失衡，导表达可导致不受控制的细胞增殖，从而形致细胞增殖失控，从而促进癌症发展致正常细胞功能紊乱，促进肿瘤的形成和成肿瘤转移神经退行性疾病中的基因表达神经元死亡基因表达异常包括基因突变、转录失调、翻译错误等基因表达异常会导致神经元功能障碍和死亡，进而引发疾病阿尔茨海默病、帕金森病等疾病都与基因表达变化密切相关免疫疾病中的基因表达基因表达异常免疫细胞免疫疾病常伴随基因表达的异常免疫细胞的基因表达模式在免疫，导致免疫系统功能失调疾病中发生改变，导致自身免疫反应免疫调节调节基因表达可以为治疗免疫疾病提供新的策略代谢疾病中的基因表达2型糖尿病肥胖症血脂异常胰岛素抵抗和胰岛素分泌缺陷导致血糖升高能量代谢失衡导致体重增加，基因表达调控胆固醇和甘油三酯水平升高，与脂蛋白代谢，与基因表达的变化有关参与了脂肪储存和能量消耗的调节相关基因表达异常有关基因表达与环境因素阳光营养紫外线照射可影响基因表达，调节皮饮食结构影响基因表达，例如影响代肤色素沉着谢和免疫功能污染环境污染物可导致基因表达异常，增加患病风险营养与基因表达膳食营养素均衡饮食表观遗传调控维生素、矿物质等必需营养素影响基因表达健康的饮食结构可以提供充足的营养，维持营养可以影响表观遗传修饰，如DNA甲基化，调节新陈代谢、免疫系统、细胞生长等基因表达的正常运作，预防疾病，从而改变基因表达模式运动与基因表达肌肉生长能量代谢12运动会刺激肌肉细胞生长，增运动会提高身体能量利用率，加蛋白质合成，改变基因表达改变葡萄糖和脂肪代谢相关的模式基因表达炎症反应3运动会诱发轻微的炎症反应，从而改变免疫系统和炎症相关基因表达药物与基因表达药物影响靶向治疗副作用许多药物通过调节基因表达来发挥治疗作靶向治疗药物可特异性地作用于特定基因药物的副作用也可能与基因表达的改变有用或蛋白质，从而抑制或激活特定基因的表关达基因组编辑技术精准性效率应用广泛基因组编辑技术可以精确地修改特定基与传统方法相比，基因组编辑技术具有基因组编辑技术在医学、农业、生物材因，避免传统方法的脱靶效应更高的效率，可以更快地实现基因改造料等多个领域具有巨大的应用潜力技术CRISPR/Cas9基因编辑工具靶向性高CRISPR/Cas9是一种强大的基因该技术利用Cas9酶和向导RNA（编辑技术，可以精准地修改生物gRNA）识别并切割特定的DNA序体的基因组列，从而实现基因的插入、删除或替换应用广泛CRISPR/Cas9技术在医学、农业、生物技术等领域具有广泛的应用前景合成生物学与基因表达调控构建新功能基因表达调控合成生物学利用工程学原理设计和构建新的生物系统，以解决各通过改造基因回路，合成生物学家可以精确控制基因表达，从而种挑战，例如疾病治疗、环境修复和可持续能源生产实现特定生物功能的优化基因表达工程应用农业制药环境提高作物产量和营养价值生产治疗性蛋白质和药物修复污染和清洁环境临床应用前景基因表达疗法有望治疗各种疾病，包通过调节基因表达，可以改善疾病症括癌症、遗传病和感染性疾病状、提高疗效和延长患者寿命基因表达工程正在推动个性化医疗的发展，为患者提供更精准的治疗方案伦理与法律问题数据隐私保护基因检测的伦理挑战12基因数据包含个人遗传信息，基因检测可能揭示潜在疾病风需要严格保护以防止滥用和歧险，这会引发个人心理负担和视社会伦理问题基因编辑技术的监管3基因编辑技术应用于人类胚胎存在着伦理争议，需要制定严格的法律法规总结与展望基因表达是生命科学的核心领域，其研究将继续推动我们对生命现象的理解，并在医学、农业、环境保护等方面带来重大突破。