rna水平修饰对基因表达影响


园艺植物分子生物学
少于1000人选课
更新日期：2022/12/14
开课平台 爱课程（中国大学MOOC）
开课高校 西北农林科技大学
开课教师 管清美、徐记迪、龚小庆、战祥强、刘曼、胡体旭
学科专业 农学 草学类
开课时间 2022/03/28 - 2022/07/29
课程周期 18 周
开课状态 已结课
每周学时 -

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课程简介
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从20世纪40年代开始，无数生命科学家用他们的智慧和汗水，揭开了生物遗传的谜底，也就是基因是遗传物质的携带者。因此，以研究DNA-RNA-蛋白质为主的分子生物学成为揭示生命奥秘最关键的金钥匙。分子水平的研究，正在越来越多地影响各个传统生物学科和农林学科，包括园艺学。

《园艺植物分子生物学》这门课程将为您提供有关现代分子生物学各分支的基本理论、主要实验依据，介绍最近20~30年来现代分子生物学高速发展的新理论、新技术、新方法，并在讲述分子生物学理论知识的基础上，结合园艺学科的特色，阐述分子生物学在园艺作物领域的研究进展与应用。课程分为绪论、染色体与DNA、生物信息的传递、分子生物学研究法、原核基因表达调控、真核基因表达调控、基因组与比较基因组等9个章节。（课件中的图片来源于书本及网上，仅做教学用）。

课程大纲
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绪论
1.1引言
1.1.1创世说与进化论
1.1.2细胞学说
1.1.3经典生物化学和遗传学
1.1.4DNA的发现与基因学说的建立
1.2分子生物学简史
t1.2.1蛋白质化学方面；
t1.2.2分子生物学研究历程中的重大事件
t1.2.3其他对分子生物学的发展起重大作用的事件
1.3分子生物学的主要研究内容
t1.3.1重组DNA技术（基因工程）；
t1.3.2基因表达调控研究；
t1.3.3生物大分子的结构功能研究（结构分子生物学）
t1.3.4基因组、功能基因组与生物信息学研究；
1.4展望
染色体与DNA
2.1染色体
t2.1.1染色体概述
t2.1.2真核细胞染色体的组成
2.1.3原核生物基因组
2.2DNA的结构
t2.2.1DNA的一级结构
t2.2.2DNA的二级结构
t2.2.3DNA的高级结构
2.3DNA的复制
t2.3.1DNA的半保留复制
t2.3.2DNA复制的一些基本概念
2.4原核生物和真核生物DNA复制的特点
2.4.1DNA复制的基本特点
2.4.2真核生物DNA复制起始调控
2.4.3线性DNA末端复制
2.5DNA的突变与修复
t2.5.1DNA的突变
t2.5.2DNA损伤的修复机制
2.6DNA的转座
t2.6.1转座子的分类和结构特征
t2.6.2真核生物钟的转座子
t2.6.3转座作用的遗传学效应
生物信息的传递（上）——从DNA到RNA
3.1RNA的结构、分类和功能
3.1.1RNA的结构特点；
3.1.2RNA在细胞中的分布；mRNA、tRNA、rRNA
3.1.3RNA的功能；
3.2RNA的转录概述
3.2.1RNA转录与DNA复制的比较
3.2.2转录机器的主要成分——RNA聚合酶
3.2.3t启动子与转录起始；
3.3.RNA转录的基本过程
3.3.1模板识别
3.3.2转录起始
3.3.3转录延伸
3.3.4转录终止；
3.4原核与真核生物的转录及产物特征比较
3.4.1原核与真核生物转录过程比较；
3.4.2原核生物mRNA的特征
3.4.3真核生物mRNA的特征
3.5原核生物RNA聚合酶及其转录
3.5.1原核生物RNA聚合酶
3.5.2原核生物启动子结构
3.5.3原核生物启动子中-10区与-35区的最佳距离
3.5.4原核生物RNA聚合酶对启动子的识别和结合-氢键互补
3.5.5原核生物RNA转录周期
（1）RNA转录起始；
（2）新生RNA链的延伸
（3）延伸RNA聚合酶同时具有合成和校对两种功能；
（4）RNA转录的终止；——终止子和ρ因子；抗终止；
3.6.真核生物RNA聚合酶与RNA转录
3.6.1真核生物聚合酶——种类，组成分析、结构
3.6.2真核生物启动子对转录的影响
3.6.3转录起始复合物的组装
3.6.4增强子及其功能
3.7RNA转录的抑制
3.7.1嘌呤和嘧啶类似物
3.7.2DNA模板功能抑制剂
3.7.3RNA聚合酶抑制剂
3.8真核生物RNA的转录后加工
3.9RNA编辑、再编码和化学修饰
3.10mRNA转运
3.11核酶
3.12RNA在生物进化中的地位
生物信息的传递（下）——从mRNA到蛋白质
4.1遗传密码——三联子
4.2tRNA
4.3核糖体
4.4蛋白质合成的生物学机制
4.4.1氨基酸的活化
4.4.2翻译的起始
4.4.3肽链的延伸
4.4.4肽链的终止
4.4.5多核糖体与蛋白质合成
4.4.6蛋白质前体的加工
4.4.7蛋白质的折叠
4.4.8蛋白质合成的抑制剂
4.5蛋白质运转机制
4.6蛋白质的修饰、降解与稳定性研究
分子生物学研究法（上）——DNA、RNA及蛋白质操作技术
5.1重组DNA技术史话
5.2DNA基本操作技术
5.2.1基因组DNA提取
5.2.2核酸凝胶电泳
5.2.3聚合酶链式反应技术
5.2.4重组载体构建
5.2.5实时定量PCR
5.2.6基因组DNA文库的构建
5.3RNA基本操作技术
5.3.1总RNA提取
5.3.2mRNA的纯化
5.3.3cDNA的合成
5.3.4cDNA文库的构建
5.3.5基因文库的筛选
5.3.6非编码RNA研究
5.4基因克隆技术
5.4.1RACE技术
5.4.2RAMPAGE技术
5.4.3Gateway大规模克隆技术
5.4.4基因的图位克隆法
5.4.5热不对称交错多聚酶链式反应克隆T-DNA插入位点侧翼序列
5.5蛋白质与蛋白质组学技术
5.5.1双向电泳技术
5.5.2荧光差异显示双向电泳技术
5.5.3蛋白质质谱分析技术
分子生物学研究法（下）——基因功能研究技术
6.1基因表达研究技术
6.1.1转录组测序分析和RNA-Seq
6.1.2RNA的选择性剪接研究
6.1.3原位杂交技术
6.1.4基因定点突变技术
6.2基因敲除技术
6.2.1基本原理
6.2.2高等动物基因敲除技术
6.2.3植物基因敲除技术
6.2.4基因组编辑技术
6.3蛋白质及RNA互作技术
6.3.1酵母单杂交系统
6.3.2酵母双杂交系统
6.3.3蛋白质相互作用技术
6.3.4染色质免疫共沉淀技术
6.3.5RNAi技术及其应用
6.4在酵母细胞中鉴定靶基因功能
6.4.1酵母基因转化与性状互补
6.4.2外源基因在酵母中的功能鉴定
6.5其他分子生物学技术
6.5.1凝胶滞缓实验
6.5.2噬菌体展示技术
6.5.3蛋白质磷酸化分析技术
6.5.4蛋白质免疫印迹实验
6.5.5细胞定位及染色体技术
6.5.6全基因组关联分析及应用
原核基因表达调控
7.1原核基因表达调控总论
7.1.1原核基因表达调控分类
7.1.2原核基因表达调控的主要特点
7.2乳糖操纵子与负调控的主要特点
7.2.1酶的诱导——lac体系受调控的证据
7.2.2操纵子模型及其影响因子
7.2.3lac操纵子DNA的调控区域—P、O区
7.2.4lac操纵子中的其它问题
7.3色氨酸操纵子与负阻遏系统
7.3.1trp操纵子的阻遏系统
7.3.2trp操纵子的弱化作用
7.3.3trp操纵子的其他调控机制
7.4其他操纵子
7.4.1半乳糖操纵子
7.4.2阿拉伯糖操纵子
7.4.3阻遏蛋白LexA的降解与细菌中的SOS应答
7.4.4二组分调控系统和信号转导
7.4.5多启动子调控的操纵子
7.5固氮基因调控
7.5.1固氮酶
7.5.2与固氮有关的基因及其表达调控
7.5.3根瘤的产生以及根瘤相关基因的调控
7.6转录水平上的其他调控方式
7.6.1σ因子的调节作用
7.6.2组蛋白类似蛋白的调节作用
7.6.3转录调控因子的作用
7.6.4抗终止因子的调节作用
7.7转录后调控
7.7.1mRNA自身结构元件对翻译的调控
7.7.2mRNA稳定性对转录水平的影响
7.7.3调节蛋白的调控作用
7.7.4小RNA的调节作用
7.7.5稀有密码子对翻译的影响
7.7.6重叠基因对翻译的影响
7.7.7翻译的阻遏
7.7.8魔斑核苷酸水平对翻译的影响
真核基因表达调控
8.1真核基因表达调控相关概念和一般规律
8.1.1真核基因表达的基本概念
8.1.2真核基因表达的方式和特点
8.1.3真核基因表达调控一般规律
8.2真核基因表达的转录水平调控
8.2.1真核基因的一般结构特征
8.2.2增强子及其对转录的影响
8.2.3反式作用因子
8.3真核基因表达的染色质修饰和表观遗传调控
8.3.1真核生物DNA水平上的基因表达调控
8.3.2DNA甲基化与基因活性调控
8.3.3组蛋白修饰对真核基因表达的影响
8.3.4RNA水平修饰对基因表达的影响
8.4非编码RNA对真核基因表达的调控
8.4.1干扰小RNA
8.4.2miRNA
8.4.3长链非编码RNA
8.5真核基因其他水平上的表达调控
8.5.1蛋白质磷酸化对基因转录的调控
8.5.2蛋白质乙酰化对转录活性影响
8.5.3激素对基因表达影响
基因组与比较基因组学
11.1高通量DNA序列分析技术
11.1.1SangerDNA序列测定基本原理
11.1.2基因组DNA大片段文库的构建
11.1.3鸟枪法序列测定技术及其改良
11.1.4新一代测序技术
11.2新测序平台的应用
11.2.1单核苷酸多态性（SNP）研究
11.2.2高通量测序在染色体构象俘获技术上的应用
11.2.3核糖体图谱测序和多核糖体图谱测序
园艺植物分子生物学进展
12.1前言——重新审视“园艺学”和“分子生物学”的交叉
12.1.1不断发展的“园艺”产业
一、现代化
园艺学是一门传统学科，园艺产业是一个古老的产业，随着人类社会的发展、科学进步和技术创新使园艺科学和园艺产业不断发展。传统学科和古老产业进入了现代化进程。
二、多元化
传统园艺产业的主要功能是生产，是为消费者提供园艺产品。因此，传统园艺产业的功能是单一的，以物质生产为主要功能。随着人类社会的发展，园艺产业的功能也在不断拓展，呈现出多元化的趋势。
要以产业现代化与多元化主要内容：
1、现代高新技术在园艺产业中的应用。
2、园艺产品及生产过程的标准化和园艺生产经营的产业化。
3、可持续发展的理念和技术在园艺产业中的应用。
4、拓展园艺产业功能，实现城乡一体化的都市园艺与观光园艺。
5、使园艺产业走向家庭的园艺文化与园艺疗法。
三、园艺产业可持续发展
当人类社会更加关注环境与可持续发展是当生态环保与生存安全日益被人类所重视。园艺产业可持续发展的理念也越来越深入人心，可持续发展技术的应用也越来越普遍。
园艺产业可持续发展就是只要发展生态园艺、无公害园艺和有机园艺。
12.1.2不断发展的“分子生物学”
回顾前边讲述内容（基础知识）
注：可以模仿翻转课堂的形式，采取学生问答方式检测前期教学效果，提高学生学习积极性，并针对学生对分子生物学基础知识掌握的情况开展教学。
染色体与DNA
生物信息的传递：中心法则
中心法则，一直在发展和完善，未知的还有很多
园艺植物分子生物学研究技术
基因表达调控
植物基因组学
园艺植物花和果实发育的分子生物学
园艺植物逆境分子生物学
12.2分子生物学在园艺植物研究中的应用
注：课时有限，只介绍以下部分内容
12.2.1分子育种
一、分子标记
二、群体（数量）遗传学
三、基因组学
12.2.2基因工程-转基因
主要有异源表达（启动子：自身、条件诱导型或组成型）、RNAi（敲低）、多基因共转
一、抗病
二、抗虫
三、抗非生物胁迫
四、风味品质提升
12.2.3基因组定点编辑及其拓展
一、ZFn、TALEN、CRISPR
二、Cas、primingeditor
三、染色体片段替换（敲入）
12.2.4比较基因组学和泛基因组学
12.2.5多组学联合技术
12.3展望
园艺植物研究的发展，未来不可限量

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对基因表达影响如下所述：

结构基因中能够指导多肽链合成的编码顺序被称为外显子，而不能指导多肽链合成的非编码顺序就被称为内含子。真核生物HnRNA的剪接一般需snRNA参与构成的核蛋白体参加，通过形成套索状结构而将内含子切除掉。

~

什么是线粒体DNA
答：两层膜之间有腔,线粒体中央是基质.基质内含 有与三羧酸循环所需的全部酶类,内膜上具有呼吸链酶系及ATP酶复合体.线粒体是细胞内氧化磷酸化和形成ATP的主要场所,有细胞"动力工厂" (power plant)之称.另外,线粒体有自身的DNA和遗传体系, 但线粒体基因组的基因数量有限,因此,线粒体只是一种半自主性的细胞器...

转录组文章 | 非生物胁迫篇
答：结果： （1） 生理分析 表明，与AG相比，GN的Ca/Mg离子含量较高；碱性条件下ca/Mg/Na离子、脯氨酸和可溶性糖的比值以及过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）的活性降低。 （2） 转录组学分析确定两个品种之间的三类碱反应差异表达基因 ；48个基因在两个品种（CAR）中 普遍诱导 ，574个基...

β-葡聚糖酶纯化、性质及编码基因
答：在有葡萄糖存在的条件下,哈茨木霉CECT2413的内切β-1,6 葡聚糖酶编码基因可诱导细胞壁产生聚合物,从这个内切β-1,6葡聚糖酶的8000个基因里仅获得了一个cD-NA基因,且mRNA的翻译水平很低,说明该基因的表达很微弱(表10.6)。当内切β-1,6葡聚糖II浓度较高时(当浓度为25mg/mL时,抑制率为70%～80%),将它...

94分综述重点提炼:NAD+代谢及其在衰老过程中的作用
答：然而,在衰老过程中,NAD+水平的下降会影响这些过程,并加剧与衰老相关的疾病(图3)。 衰老过程中NAD+依赖机制 影响衰老或受衰老影响的主要细胞过程包括代谢功能障碍、DNA修复失败和基因组不稳定性、炎症、细胞衰老和神经退行性变,而NAD+水平在对调节过程中起重要作用(图4)。靶向NAD+降解途径或提高NAD+水平可以影响...

DNA与RNA的区别
答：进而活化或抑制位于启动子附近序列的基因转录作用。四、转录因子有两种作用方式，第一种可以直接或经由其他中介蛋白质的作用，而与负责转录的RNA聚合酶结合，再使聚合酶与启动子结合，并开启转录作用。第二种则与专门修饰组织蛋白的酵素结合于启动子上，使脱氧核糖核酸模板与聚合酶发生接触的难度改变。

影响氧化磷酸化的因素及其机制有哪些
答：反之，氧化磷酸化速度减慢。(5)甲状腺素：诱导细胞膜Na+-K+-ATP酶生成，加速ATP分解为ADP，促进氧化磷酸化；增加解偶联蛋白的基因表达导致耗氧产能均增加。(6)线粒体DNA突变：呼吸链中的部分蛋白质肽链由线粒体DNA编码，线粒体DNA因缺乏蛋白质保护和损伤修复系统易发生突变，影响氧化磷酸化。

dna芯片有什么用
答：用于检测基因表达水平的DNA芯片已被Affymetrix公司的研制人员完成。D NA芯片中包含了几万种人工合成的寡核苷酸探针,可检测转录产物从几个数量级到每个细胞的几个拷贝,均能被定量研究,被检测目的基因可多达1 0,000个。 4.利用DNA芯片技术进行DNA序列分析DNA芯片用于序列分析原理是依靠短的标记寡核苷酸探针与靶DNA杂交,...

聚合酶链反应的应用模式
答：该法还可用于低丰度mRNA的cDNA文库的构建及特异cD-NA的克隆,并有可能与Taq酶的测序技术相组合,使得自动反转录、基因扩增与基因转录产物的测序在一个试管中进行。 1.DNA-PCR定量用同位素标记的探针与电泳分离后的PCR扩增产物进行杂交,根据放射自显影后底片曝光强弱可以对模板DNA进行定量。Abbot等利用这种方法对人类T...