基因表达的调控课件

GeneexpressionandregulationGeneexpressionandregulation1基因功能学习语言记忆生老病死基因功能学习2chromosome

Gene:codingsequence：continous（bacteria）discontinous(eukaryotes):exonandintronnon-codingsequence:regulationorintheconstructionofchromosomechromosome

Gene:codingsequen3RNAsplicingdiscoveryofsplitgene；splicingduringgeneexpressiondomain基因表达的调控课件4ribozymeCech:catalyticRNAmoleculesCuenoud(1995):catalyticDNAmoleculesoriginoflife:RNA?DNA?

ribozyme5Geneexpression

sequencetimepositioncontrolelementsGeneexpression6regulatorelementsTATAboxGCboxenhancersilencerZincfingerleucinezipperhelix--loop--helixLoopingtheoryregulatorelementsTATAboxZinc7Life:howlong?telomeregiraseDNAde-methylationDNAdamageandrepairbiologicalclockgeneLife:howlong?8生物信息学生物信息学9概况新兴的交叉学科研究材料是生物学数据，采用方法是计算技术，传统叫“计算生物学”近10年生物学研究从描述、定性的“经典”模式中脱胎，进入以机制、定量的“信息生物学”时代。概况新兴的交叉学科10定义

从事对生物信息的获取、加工、储存、分配、分析和释读，并综合运用数学、计算机科学和生物学工具，以达到理解数据中生物学含义的目标。定义从事对生物信息的获取、加工、储存、分11基因组数据库与BioinformaticsDBJ、NCBI、NBI2002.41872GB数据，1600万条记录，355个数据库84种生物测序完成，449种正在测序。转录组、调控组、代谢组、信号组、酶组……(ome)时代。通过比对，确定物种进化关系。基因组数据库与BioinformaticsDBJ、NCBI、12三方面科学基础需要发达的、复杂的、可相互交流的数据库系统需要强有力的创新算法和软件需要自动化大规模高通量的生物学研究方法和平台技术三方面科学基础需要发达的、复杂的、可相互交流的数据库系统13三层次重要内容基因组信息学蛋白质结构计算与模拟分子与药物设计三层次重要内容基因组信息学14Theproteome&proteomics2D----electrophoresisMassspectrometrybioinformaticsTheproteome&proteomics2D--15本世纪生命科学中最有前瞻性、

挑战性学科结构基因组学比较基因组学功能基因组学蛋白质组学本世纪生命科学中最有前瞻性、

挑战性学科结构基因组学16蛋白质组学基因组中的基因是否全部被转录和翻译？基因产物表达量的变化和规律如何？蛋白质如何进行修饰和功能表达？开放阅读框预测和新功能开发？蛋白质组学基因组中的基因是否全部被转录和翻译？17蛋白质组学

蛋白质组学技术研究进展及在生命科学领域中的应用采用蛋白质组学技术进行快速药物筛选蛋白质组学

18样品制备技术蛋白质的提取原理、分级法提取技术方案及策略生物体液中蛋白质的亲和提取及与质谱快速鉴定技术样品制备技术蛋白质的提取原理、分级法提取技术方案及策略19双向凝胶电泳技术双向电泳技术原理2D胶的不同染色技术和应用策略2D重复性研究及高重复性、高匹配率的实施2D图谱分析技术及分析双向凝胶电泳技术双向电泳技术原理20生物质谱技术和生物信息分析MALDI-TOF生物质谱仪原理、应用和进展MALDI-TOF特点、对样品的要求银染法进行MALDI-TOF质谱分析的技术蛋白质肽质量指纹图谱分析及数据库Q-TOF生物质谱仪原理、特点及蛋白质序列测定生物质谱技术和生物信息分析MALDI-TOF生物质谱仪原理、21技术全蛋白释放细胞破碎细胞全蛋白单向凝胶电泳分离细胞全蛋白双向凝胶电泳分离双向电泳图谱分析目的蛋白选择与取样蛋白质亚基分离和质谱分析目的蛋白质酶解与多肽鉴定生物质谱仪测定肽质量指纹图谱肽质量指纹图谱的信息分析技术全蛋白释放细胞破碎22

我国重点高新技术领域技术预测与关键技术

我国重点高新技术领域技术预测与关键技术

23我国重点高新技术领域技术预测与关键技术基因组测序关键技术人类功能基因组植物功能基因组特殊微生物功能基因组重要病原微生物功能基因组我国重点高新技术领域技术预测与关键技术基因组测序关键技术24我国重点高新技术领域技术预测与关键技术基因、蛋白质表达及调控基因定点整合与高效转移蛋白质组学结构基因组学基因Knock-out、Knock-in技术基因沉默我国重点高新技术领域技术预测与关键技术基因、蛋白质表达及调控25我国重点高新技术领域技术预测与关键技术RNA干扰植物转基因动物转基因分子标记动物体细胞克隆畜禽干细胞建系和定向诱导分化我国重点高新技术领域技术预测与关键技术RNA干扰26我国重点高新技术领域技术预测与关键技术糖生物学与糖工程细胞因子组（Kinome)组合化学组织与器官工程基因治疗细胞治疗我国重点高新技术领域技术预测与关键技术糖生物学与糖工程27我国重点高新技术领域技术预测与关键技术蛋白质结构预测新型生物工程产品的下游技术生物信息生物信息的开发、加工和利用生物信息数据库的构建DNA计算机我国重点高新技术领域技术预测与关键技术蛋白质结构预测28我国重点高新技术领域技术预测与关键技术生物转基因安全生物技术产品的质量控制极端环境微生物资源生物催化和生物转化生物反应器动物生物反应器我国重点高新技术领域技术预测与关键技术生物转基因安全29我国重点高新技术领域技术预测与关键技术高通量筛选人类SNP药物基因组学药物分子设计及虚拟筛选药物靶点发现与确证转基因或基因修饰实验动物模型我国重点高新技术领域技术预测与关键技术高通量筛选30我国重点高新技术领域技术预测与关键技术生物技术药物（包括疫苗）制备化学合成药物原料天然药物原料药物新剂型及给药系统辅料制备与生产工艺药物质量控制及标准化生物技术药物安全及药效评价我国重点高新技术领域技术预测与关键技术生物技术药物（包括疫苗31我国重点高新技术领域技术预测与关键技术干细胞体外培养诱导分化和治疗重大及感染性疾病快速检测与诊断试剂重要致病微生物的宿主防御血液代用品及新型血液制品微生物新型生理活性物质及次生代谢产物我国重点高新技术领域技术预测与关键技术干细胞体外培养诱导分化32我国重点高新技术领域技术预测与关键技术生物可降解塑料环境污染物治理生物能源和重组微生物燃料微生物采油、采矿生物芯片生物法生产重要化工产品我国重点高新技术领域技术预测与关键技术生物可降解塑料33我国重点高新技术领域技术预测与关键技术新型重要工业酶制剂纳米生物技术产品植物突变体库构建筛选农作物分子标记、新品种畜禽分子标记或聚合育种新品种优质、高产转基因农作物新品种我国重点高新技术领域技术预测与关键技术新型重要工业酶制剂34我国重点高新技术领域技术预测与关键技术优质、高产转基因林草新品种作物品种设计畜禽转基因新品种水产、养殖鱼类等转基因新品种转基因蔬菜转基因花卉我国重点高新技术领域技术预测与关键技术优质、高产转基因林草新35我国重点高新技术领域技术预测与关键技术重组微生物制剂微生物肥料生物农药微生物饲料基因工程禽疫苗我国重点高新技术领域技术预测与关键技术重组微生物制剂36化学生物学化学生物学37化学生物学

方向高端的基础研究与产业研发相结合。

是多学科交叉的新兴学科目标整合科研机构，建立化学生物学硬件平台、软件平台。

化学生物学方向38化学生物科学中心的网络

生物信息学医药科学化学生物学海洋资源生物材料环境保护化学生物科学中心的网络生物信息学医药科学39学科交叉是创新之源

学科交叉融合是科学发展的趋势。斯坦福大学、哈佛大学、普林斯顿大学等成立了跨越生物学、物理学、化学等多个学科的交叉科学研究所或研究中心。学科交叉是创新之源学科交叉融合是科学发展的趋势。40“化学生物学”将成为21世纪重要的新兴交叉学科

2000年3月25－26日，由国家自然科学基金会化学部主持召开了“化学生物学”研讨会。来自北京大学、清华大学、北京医科大学、中国科技大学、中山大学、兰州大学、四川大学、中国科学院研究所、中国科学院上海有机化学研究所、中国科学院上海药物研究所、军事医学科学院等，对“化学生物学（chemicalBiology）”讨论。

“化学生物学”将成为21世纪重要的新兴交叉学科2000年341国际上出现了“化学生物学”这一新兴交叉学科

鼓励更多的化学家去参与利用化学的手段来深入研究生物过程中问题的工作。学科出现的明显标志就是近年来美国一些大学如哈佛大学和耶鲁大学将他们的化学系的名称改为化学和化学生物学系，以及一些有关这个学科的专门杂志如“化学生物学的新视点（CurrentOpinioninChemicalBiology）”的出现。

国际上出现了“化学生物学”这一新兴交叉学科鼓励更多的化学家42研究内容

1、从天然化合物和化学合成的分子中发现对生物体生理过程具有调控作用的物质，并以这些生物活性小分子作为探针，研究它们与生物靶分子的相互识别和信息传递的机理。2、发现自然中分子进化和生物合成的基本规律，从而为合成更多样性的分子提供新的理论和技术；3、作用于新靶点的新一代的治疗药物；4、提供更多样性分子的组合化学；5、基于研究金属酶和仿生材料等领域的生物无机化学；6、对于复杂生物体系进行静态和动态分析的新技术。

研究内容1、从天然化合物和化学合成的分子中发现对生物体43发展前景的产业

华尔街化学生物科技股的市值高达3000多亿美元。美国前史丹福大学校长威廉米勒（WilliamF.Miller）曾表示，未来化学生物科技与信息科技的整合，以及纳米技术的研发将成为科技发展的主流。发展前景的产业华尔街化学生物科技股的市值高达3000多亿美44生物安全生物安全45生物安全—法规1975.2.美国加州Asilomor会议（世界第一次，里程碑）1996.7.农业部《农业生物基因工程安全管理实施办法》2000.8.8我国签定“生物安全议定书”—第70个签署国2001.1.4-6北京，“国家生物安全软科学第三次会”2001.5.国务院《农业转基因生物安全管理条例》2002.1.农业部三个配套管理办法《农业转基因生物安全评价管理办法》《农业转基因生物进口安全管理办法》《农业转基因生物标识管理办法》生物安全—法规1975.2.美国加州Asilomor会议（世46生物安全—态度转基因标识(把权力留个消费者)Fujian:Mar.20,2002—GMFOOD生物安全具有广泛性、潜在性、复杂性、严重性趋利避害、贯彻法规、风险性研究、环境监测、公众监督生物安全—态度转基因标识(把权力留个消费者)47生物安全—问题如何对国外进行限制？小区试验、中间试验、环境释放界定？标记基因的消除标识问题安全机构体系建设—如何协调各部门？生物安全—问题如何对国外进行限制？48GeneexpressionandregulationGeneexpressionandregulation49基因功能学习语言记忆生老病死基因功能学习50chromosome

Gene:codingsequence：continous（bacteria）discontinous(eukaryotes):exonandintronnon-codingsequence:regulationorintheconstructionofchromosomechromosome

Gene:codingsequen51RNAsplicingdiscoveryofsplitgene；splicingduringgeneexpressiondomain基因表达的调控课件52ribozymeCech:catalyticRNAmoleculesCuenoud(1995):catalyticDNAmoleculesoriginoflife:RNA?DNA?

ribozyme53Geneexpression

sequencetimepositioncontrolelementsGeneexpression54regulatorelementsTATAboxGCboxenhancersilencerZincfingerleucinezipperhelix--loop--helixLoopingtheoryregulatorelementsTATAboxZinc55Life:howlong?telomeregiraseDNAde-methylationDNAdamageandrepairbiologicalclockgeneLife:howlong?56生物信息学生物信息学57概况新兴的交叉学科研究材料是生物学数据，采用方法是计算技术，传统叫“计算生物学”近10年生物学研究从描述、定性的“经典”模式中脱胎，进入以机制、定量的“信息生物学”时代。概况新兴的交叉学科58定义

从事对生物信息的获取、加工、储存、分配、分析和释读，并综合运用数学、计算机科学和生物学工具，以达到理解数据中生物学含义的目标。定义从事对生物信息的获取、加工、储存、分59基因组数据库与BioinformaticsDBJ、NCBI、NBI2002.41872GB数据，1600万条记录，355个数据库84种生物测序完成，449种正在测序。转录组、调控组、代谢组、信号组、酶组……(ome)时代。通过比对，确定物种进化关系。基因组数据库与BioinformaticsDBJ、NCBI、60三方面科学基础需要发达的、复杂的、可相互交流的数据库系统需要强有力的创新算法和软件需要自动化大规模高通量的生物学研究方法和平台技术三方面科学基础需要发达的、复杂的、可相互交流的数据库系统61三层次重要内容基因组信息学蛋白质结构计算与模拟分子与药物设计三层次重要内容基因组信息学62Theproteome&proteomics2D----electrophoresisMassspectrometrybioinformaticsTheproteome&proteomics2D--63本世纪生命科学中最有前瞻性、

挑战性学科结构基因组学比较基因组学功能基因组学蛋白质组学本世纪生命科学中最有前瞻性、

挑战性学科结构基因组学64蛋白质组学基因组中的基因是否全部被转录和翻译？基因产物表达量的变化和规律如何？蛋白质如何进行修饰和功能表达？开放阅读框预测和新功能开发？蛋白质组学基因组中的基因是否全部被转录和翻译？65蛋白质组学

蛋白质组学技术研究进展及在生命科学领域中的应用采用蛋白质组学技术进行快速药物筛选蛋白质组学

66样品制备技术蛋白质的提取原理、分级法提取技术方案及策略生物体液中蛋白质的亲和提取及与质谱快速鉴定技术样品制备技术蛋白质的提取原理、分级法提取技术方案及策略67双向凝胶电泳技术双向电泳技术原理2D胶的不同染色技术和应用策略2D重复性研究及高重复性、高匹配率的实施2D图谱分析技术及分析双向凝胶电泳技术双向电泳技术原理68生物质谱技术和生物信息分析MALDI-TOF生物质谱仪原理、应用和进展MALDI-TOF特点、对样品的要求银染法进行MALDI-TOF质谱分析的技术蛋白质肽质量指纹图谱分析及数据库Q-TOF生物质谱仪原理、特点及蛋白质序列测定生物质谱技术和生物信息分析MALDI-TOF生物质谱仪原理、69技术全蛋白释放细胞破碎细胞全蛋白单向凝胶电泳分离细胞全蛋白双向凝胶电泳分离双向电泳图谱分析目的蛋白选择与取样蛋白质亚基分离和质谱分析目的蛋白质酶解与多肽鉴定生物质谱仪测定肽质量指纹图谱肽质量指纹图谱的信息分析技术全蛋白释放细胞破碎70

我国重点高新技术领域技术预测与关键技术

我国重点高新技术领域技术预测与关键技术

71我国重点高新技术领域技术预测与关键技术基因组测序关键技术人类功能基因组植物功能基因组特殊微生物功能基因组重要病原微生物功能基因组我国重点高新技术领域技术预测与关键技术基因组测序关键技术72我国重点高新技术领域技术预测与关键技术基因、蛋白质表达及调控基因定点整合与高效转移蛋白质组学结构基因组学基因Knock-out、Knock-in技术基因沉默我国重点高新技术领域技术预测与关键技术基因、蛋白质表达及调控73我国重点高新技术领域技术预测与关键技术RNA干扰植物转基因动物转基因分子标记动物体细胞克隆畜禽干细胞建系和定向诱导分化我国重点高新技术领域技术预测与关键技术RNA干扰74我国重点高新技术领域技术预测与关键技术糖生物学与糖工程细胞因子组（Kinome)组合化学组织与器官工程基因治疗细胞治疗我国重点高新技术领域技术预测与关键技术糖生物学与糖工程75我国重点高新技术领域技术预测与关键技术蛋白质结构预测新型生物工程产品的下游技术生物信息生物信息的开发、加工和利用生物信息数据库的构建DNA计算机我国重点高新技术领域技术预测与关键技术蛋白质结构预测76我国重点高新技术领域技术预测与关键技术生物转基因安全生物技术产品的质量控制极端环境微生物资源生物催化和生物转化生物反应器动物生物反应器我国重点高新技术领域技术预测与关键技术生物转基因安全77我国重点高新技术领域技术预测与关键技术高通量筛选人类SNP药物基因组学药物分子设计及虚拟筛选药物靶点发现与确证转基因或基因修饰实验动物模型我国重点高新技术领域技术预测与关键技术高通量筛选78我国重点高新技术领域技术预测与关键技术生物技术药物（包括疫苗）制备化学合成药物原料天然药物原料药物新剂型及给药系统辅料制备与生产工艺药物质量控制及标准化生物技术药物安全及药效评价我国重点高新技术领域技术预测与关键技术生物技术药物（包括疫苗79我国重点高新技术领域技术预测与关键技术干细胞体外培养诱导分化和治疗重大及感染性疾病快速检测与诊断试剂重要致病微生物的宿主防御血液代用品及新型血液制品微生物新型生理活性物质及次生代谢产物我国重点高新技术领域技术预测与关键技术干细胞体外培养诱导分化80我国重点高新技术领域技术预测与关键技术生物可降解塑料环境污染物治理生物能源和重组微生物燃料微生物采油、采矿生物芯片生物法生产重要化工产品我国重点高新技术领域技术预测与关键技术生物可降解塑料81我国重点高新技术领域技术预测与关键技术新型重要工业酶制剂纳米生物技术产品植物突变体库构建筛选农作物分子标记、新品种畜禽分子标记或聚合育种新品种优质、高产转基因农作物新品种我国重点高新技术领域技术预测与关键技术新型重要工业酶制剂82我国重点高新技术领域技术预测与关键技术优质、高产转基因林草新品种作物品种设计畜禽转基因新品种水产、养殖鱼类等转基因新品种转基因蔬菜转基因花卉我国重点高新技术领域技术预测与关键技术优质、高产转基因林草新83我国重点高新技术领域技术预测与关键技术重组微生物制剂微生物肥料生物农药微生物饲料基因工程禽疫苗我国重点高新技术领域技术预测与关键技术重组微生物制剂84化学生物学化学生物学85化学生物学

方向高端的基础研究与产业研发相结合。

是多学科交叉的新兴学科目标整合科研机构，建立化学生物学硬件平台、软件平台。

化学生物学方向86化学生物科学中心的网络

生物信息学医药科学化学生物学海洋资源生物材料环境保护化学生物科学中心的网络生物信息学医药科学87学科交叉是创新之源

学科交叉融合是科学发展的趋势。斯坦福大学、哈佛大学、普林斯顿大学等成立了跨越生物学、物理学、化学等多个学科的交叉科学研究所或研究中心。学科交叉是创新之源学科交叉融合是科学发展的趋势。88“化学生物学”将成为21世纪重要的新兴交叉学科

2000年3月25－26日，由国家自然科学基金会化学部主持召开了“化学生物学”研讨会。来自北京大学、清华大学、北京医科大学、中国科技大学、中山大学、兰州大学、四川大学、中国科学院研究所、中国科学院上海有机化学研究所、中国科学院上海药物研究所、军事医学科学院等，对“化学生物学（chemicalBiology）”讨论。

“化学生物学”将成为21世纪重要的新兴交叉学科2000年389国际上出现了“化学生物学”这一新兴交叉学科

鼓励更多的化学家去参与利用化学的手段来深入研究生物过程