分子遗传学_表观遗传学

1.分子遗传学含义：是研究遗传信息大分子的结构与功能的科学，在分子水平上研究遗传机制及遗传物质对代谢过程的调控。

2.03.分子生物学：是研究生物大分子结构与功能的一门学科。

注重的生物在分子水平上的一些特征和现象分子遗传学：侧重从分子水平对生物遗传规律和遗传现象的研究。

4.遗传物质特征：①在体细胞中含量稳定，贮存并表达遗传信息；②在生殖细胞中含量减半，能把遗传信息传给子代；③能精确地自我复制，物理和化学性质稳定；④有遗传变异的能力。

5.双螺旋模型double helix model特点：①DNA分子由两条反相平行的多核苷酸组成，形成右手双螺旋；②两条链反相平行，即两条链方向相反；③糖-磷酸键是在双螺旋的外侧，碱基对与轴线垂直；④糖与附着在糖上的碱基近于垂直；⑤碱基配对时，必须一个是嘌呤，另一个是嘧啶；⑥DNA双螺旋有大沟major or wide groove和小沟minor or narrow groove；⑦这个模型合理地解释了DNA自我复制和转录问题，巩固了DNA作为遗传物质的地位。

6.模型中的碱基配对重要性：①AT，GC配对可形成良好的线性氢键；②AT对和GC对的几何形状一样，使双链距离相近，使双螺旋保持均一；③碱基对处于同一平面。

不论核苷酸顺序如何，都不影响双螺旋结构；④为DNA半保留复制奠定了基础。

7.阮病毒：是一种能够决定细胞性状的非孟德尔遗传因子，具有传染能力的蛋白质病毒。

8.顺反效应：在顺反两种排列情况下所表现的遗传效应统称为顺反效应。

9.ORF开放读框：一个开放读框是被起始密码与终止密码所界定的一串密码子。

10.密码子偏爱：在基因组中经常为某种氨基酸编码的只是其中的一种密码子，这种现象。

11.高度保守：不同类型生物中广泛存在非常相似的DNA序列。

在进化过程中保留了这些序列，是生命活动所必须的，很少突变。

其突变常常导致死亡，表现为高度保守。

12.表观遗传学：对基因的功能变化的研究，这种变化可以通过体细胞有丝分裂或生殖细胞成熟分裂二遗传并不需要DNA序列发生变化。

表观遗传学表观遗传（epigenetics）是指DNA序列不发生变化，但基因表达却发生了可遗传的改变。

这种改变是细胞内除了遗传信息以外的其他可遗传物质发生的改变，且这种改变在发育和细胞增殖过程中能稳定传递。

概述在表观遗传中，DNA序列不发生变化，但基因表达却发生了可遗传的改变。

DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下，在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5'碳位以共价键结合一个甲基基团。

正常情况下，人类基因组中的“垃圾”序列的CpG二核苷酸相对稀少，并且总是处于甲基化状态；与之相反，人类基因组中大小为100-1000 bp左右且富含CpG二核苷酸的CpG岛则总是处于未甲基化状态，并且与56%的人类基因组编码基因相关。

人类基因组序列草图分析结果表明，人类基因组CpG岛约为28890个，大部分染色体每1 Mb就有5-15个CpG岛，平均值为每Mb 含10.5个CpG岛，CpG岛的数目与基因密度有良好的对应关系。

由于DNA甲基化与人类发育和肿瘤疾病的密切关系，特别是CpG岛甲基化所致抑癌基因转录失活问题，DNA甲基化已经成为表观遗传学和表观基因组学的重要研究内容。

特点DNA双螺旋结构的发现和重组DNA技术、PCR技术的产生促进了分子遗传学的发展。

几十年来，人们一直认为基因决定着生命过程中所需要的各种蛋白质，决定着生命体的表型。

但随着研究的不断深入，科研人员也发现一些无法解释的现象：马、驴正反交的后代差别较大；同卵双生的两人具有完全相同的基因组，在同样的环境中长大后，他们在性格、健康等方面却会有较大的差异。

这些现象并不符合经典遗传学理论预期的结果，提示在某些情况下，基因的碱基序列不发生改变，但生物体的一些表型却可以发生了变化。

此外，研究还发现有些特征只是由一个亲本的基因来决定，而源自另一亲本的基因却保持“沉默”。

人们对于这样一些现象都无法用经典的遗传学理论去阐明。

遗传学中的一个前沿领域：表观遗传学（Epigenetics），为人们提供了解答这类问题的新思路。

遗传学和表观遗传学的方法和应用遗传学和表观遗传学是生命科学中重要的两个分支学科，它们研究的是生物基因和表观遗传变异对个体遗传特性和行为表现的影响。

这两个学科的发展，不仅给人们更好地认识生物的起源和发展提供了支撑和依据，而且也为解决人类的健康问题提供了新的社会保障。

一、遗传学的方法和应用遗传学主要研究的是DNA传递基因信息的过程。

基因是生物内部的遗传信息，每个生物体的基因都唯一，它由含有遗传信息的DNA分子组成，DNA是双螺旋的结构，其中包含有四种碱基，即腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G），基因是由这些碱基的排列顺序组成的。

1. 遗传学手段分子遗传学是遗传学研究的一个分支，它通过细胞遗传学和分子生物学技术来研究基因的构成和表达。

其中，核酸杂交、基因克隆与表达技术、基因突变和转座子等技术是分子遗传学领域中的代表性方法。

（1）核酸杂交：指将两个具有亲缘关系的DNA或RNA分子，以互补配对的方式结合在一起，形成双链结构的现象。

它是分子遗传学研究的一个重要手段，通常用于检测DNA序列间的相似性和差异性。

（2）基因克隆：指通过对目标DNA分子进行裁剪、连接和转化的方法，在体外建立一个与原DNA分子相同的“重组”DNA分子。

它是分子遗传学研究中最为广泛应用的一种技术，可以用于基因的筛选、分离和纯化，也可以用于蛋白质的表达和鉴定。

（3）基因突变：指由于外界环境或内部遗传机制的作用，引起基因序列发生改变或失去功能的现象。

它是遗传变异最常见和最坏的一种形式，多为无害的突变，但也会引起一些重要疾病的发生，如遗传心脏病、先天性白内障等。

（4）转座子：指在基因组中存在的一类可移动遗传因子，其具有能够自主活动和调节基因表达的能力。

它是遗传变异中的一种常见类型，经常出现于植物、昆虫和低等生物中。

2. 遗传学的应用（1）人类遗传病的诊断和治疗：对于一些重大的遗传疾病，如糖尿病、心血管病、汉-辽口病等，遗传学的技术在诊断和治疗中具有极为广泛的应用。

分子遗传学的发展1. 生化遗传学摩尔根曾经正确地指出：“种质必须由某种独立的要素组成，正是这些要素我们叫做遗传因子，或者更简单地叫做基因”。

尽管由于摩尔根及其学派的广大科学工作者的努力，使基因学说得到了学术界的普遍的承认，然而当时人们对基因本质的认识还相当肤浅，并不知道基因与蛋白质及表型之间究竟存在着什么样的内在联系。

虽然说早在1909年，英国的医生兼生物化学家加罗德（A.Garrod）就己指出，特定酶的表达是由野生型基因控制的假说。

而且这个假说在二十世纪30年代，经过众多遗传学家的努力已经获得了很大的发展与充实。

遗憾的是，由于当时人们掌握的酶分子结构的知识相当贫乏，没有认识到大部份基因的编码产物都是蛋白质，也不知道是否所有的蛋白质都是由基因编码的。

在这样的知识背景下，要进一步研究分析基因与蛋白质之间的内在联系，显然是难以做到的。

值得庆幸的是到了二十世纪40年代初期，孟德尔-摩尔根学派的遗传学家便已经清醒地认识到，如果继续沿用经典遗传学的研究方法和实验体系，是难以有效地揭示基因控制蛋白质合成及表型特征的遗传机理。

因此他们便广泛地转而使用诸如红色面包霉（Neurospora crassa）和肺炎链球菌（Streptococcus pneumpniae）等微生物为研究材料，并着力从生物化学的角度，探索基因与蛋白质及表型之间内在联系的分子本质。

所以人们称这个阶段的遗传学为生化遗传学（biochemical genetics），或微生物遗传学（microbial genetics）。

由于微生物具有个体小、细胞结构简单、繁殖速度快、世代时间短和容易培养、便于操作等许多优点，因此便极大地加速了生化遗传学的研究，在短短的二三十年间就取得了丰硕的成果，主要的有如下三项。

第一，1941年两位美国科学家比德尔（G.Beadle）和塔特姆（E.Tatum），通过对红色面包霉营养突变体的研究，提出了“一种基因一种酶”（后来修改为“一种基因一种多肽”）的假说。

分子遗传学和表观遗传学关系解析遗传学是研究遗传现象及其变异的科学。

在遗传学的领域中，分子遗传学和表观遗传学是两个重要的研究分支，它们都关注遗传信息在生物体内的传递和表达。

本文将深入探讨分子遗传学和表观遗传学之间的关系及其在生物学中的意义。

首先，分子遗传学是研究遗传信息传递和变异的过程。

它主要涉及到基因的结构和功能，研究基因如何通过DNA和RNA的转录和翻译来编码蛋白质，并且如何通过基因突变产生不同的遗传变异。

分子遗传学通常使用分子生物学和基因工程技术，如PCR、DNA测序和基因编辑等方法来研究基因的功能和调控机制。

通过分子遗传学的研究，我们可以更好地理解基因的编码和传递机制，揭示遗传变异对生物体结构和功能的影响。

与此同时，表观遗传学是研究不依赖于DNA序列的遗传信息传递的学科。

与传统遗传学所关注的基因序列不同，表观遗传学关注的是表观修饰如何在细胞和个体水平上调控基因的表达和功能。

这些表观修饰包括DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA调控等。

表观遗传学研究的重点是揭示这些表观修饰在细胞命运、发育和疾病过程中的作用。

通过表观遗传学的研究，我们可以了解环境和生活方式如何通过调控基因表达模式来影响个体的可塑性和适应性。

虽然分子遗传学和表观遗传学是独立的研究领域，但它们在遗传学中有着密切的关系。

首先，在遗传信息传递的过程中，DNA序列是一个重要的媒介，而不同的分子遗传学技术可以帮助我们更好地理解和分析DNA序列的结构和功能。

这些技术包括DNA测序、基因编辑和基因表达分析等。

通过这些技术，我们可以通过分析基因的突变和变异来揭示基因的功能和遗传变异对个体的影响。

此外，分子遗传学还可以通过转基因技术和基因治疗方法来改变或修复个体的遗传信息，为遗传疾病的治疗提供新的途径。

同时，表观遗传学也与分子遗传学密切相关。

在细胞内，基因的表达和功能往往受到表观修饰的调控。

例如，DNA甲基化可以阻止转录因子结合到基因启动子上，从而抑制基因的转录和表达。

第一章：一、名词解释1.遗传：生物性状或信息世代传递中的亲子间的相似性状2.变异：生物性状或信息世代传递过中出现的差异现象3.分子遗传学：研究遗传信息大分子的结构与功能的科学。

它依据物理、化学的原理来解释遗传现象，并在分子水平上研究遗传机制及遗传物质对代谢过程的调控4.RNA沉默：在细胞核中，使转录基因中与其同源的DNA序列甲基化而使基因陷于沉默5.基因组：是指细胞或生物体的一套完整的单倍体遗传物质，它包括单倍体遗传物质中编码的和非编码的全部DNA序列二、填空1.分子遗传学着重研究遗传信息大分子的结构与功能的科学2.分子遗传学不等于中心法则的演绎3.分子遗传学不是核酸及其衍生物（蛋白质）的生物化学4.分子遗传学研究的应该是细胞中动态的遗传变异过程以及与此相关的分子事件5.操纵子模型对真核细胞的基因调控来说并不适应6.基因组包括单倍体遗传物质中编码的和非编码的全部DNA序列。

核基因组指单倍体细胞核中的全部DNA序列；线粒体基因组指一个线粒体所包含的全部DNA序列；叶绿体基因组指一个叶绿体所包含的全部DNA序列三、简答1、从生化遗传学到分子遗传学转变发生的三个大事件。

（1）20世纪40年代解决了遗传的物质基础问题（格里菲斯的肺炎双球菌转化实验）（2）20世纪50年代确定了分子水平上的遗传机理问题（Watson和Crick提出的DNA分子的双螺旋模型）（3）20世纪60年代解决了遗传密码问题（1955年桑格测定了牛胰岛素中Aa残基的准确顺序；1958年克里克提出中心法则；1967年“遗传密码字典”的问世）第二章一、名词解释1.基因组：一种生物所编码的全部基因2.假基因：与正常基因有相似的序列，但是在编码序列当中往往含有移码或终止密码，从而使此类基因不能产生功能产物或者有一个可以察觉的现象型。

3.顺反子：编码多肽链的遗传单位；基因的功能单位或遗传的功能单位4.开放性阅读框：（ORF）是被起使密码与终止密码所界定的一串密码子。

遗传学研究最常用的方法和手段遗传学是研究生物遗传和变异的科学，其研究目标是阐明生物体的基因组、基因及其表达产物如何赋予生物体特征和功能。

以下是一些遗传学研究中最常用的方法和手段。

基因组学研究基因组学是研究生物基因组的学科，包括基因组测序、基因定位和基因功能研究等。

基因组学可以帮助我们全面了解基因组的组成和结构，进而揭示基因组的生物学功能。

分子遗传学研究分子遗传学主要研究基因的分子生物学，包括DNA序列、基因表达和蛋白质功能等。

通过分子遗传学研究，可以深入了解基因的表达调控机制，以及与各种疾病和表型特征之间的关联。

细胞遗传学研究细胞遗传学主要研究细胞结构和功能，以及细胞生长、分化和凋亡等过程。

通过细胞遗传学研究，可以深入了解基因如何在细胞水平上发挥功能，以及细胞如何响应内外环境变化。

群体遗传学研究群体遗传学主要研究生物群体的遗传结构和变异，以及基因频率变化的原因和规律。

通过群体遗传学研究，可以了解物种进化的机制、物种多样性的形成和演化等。

生物信息学生物信息学是利用计算机科学和技术手段，分析和解释生物数据的一门学科。

它可以帮助科学家更好地理解基因组学、分子遗传学和细胞遗传学等的研究结果，预测基因功能、蛋白质相互作用等。

模型生物的应用模型生物是指一些具有代表性、易培养和易操作的生物体，如小鼠、果蝇和人等。

通过研究这些模型生物的基因组、分子和细胞等方面，可以更好地理解人类基因组和生物学机制。

表观遗传学研究表观遗传学主要研究DNA序列不变的情况下，基因表达的可遗传变化。

这些变化包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等。

表观遗传学对于理解基因表达调控的机制、遗传性疾病的发生和干预等方面具有重要意义。

基因功能研究基因功能研究是遗传学研究的重要组成部分，其目标是通过各种实验手段确定基因的功能和作用。

这些实验手段包括基因敲除、基因过表达、基因编辑和蛋白质组学等。

通过这些技术手段，科学家可以更深入地了解基因的功能及其与各种生物过程的关系。

绪论1. 独立分离定律：在生物体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。

2. 自由组合定律：控制不同性状的遗传椅子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成队的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合．3. “连锁”：染色体可以自由组合，而排在一条染色体上的基因是不能自由组合的。

同源染色体的断离与结合，而产生了基因的“互相交换”。

4. 分子遗传学：是研究遗传信息大分子的结构和功能的科学。

它依据物理、化学的原理来解释遗传现象，并在分子水平上研究遗传机制及遗传物质对代谢过程的调控。

第一章1.基因：遗传的物质基础，是DNA分子上具有遗传信息的特定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的DNA分子片段。

既是功能单位，又是重组单位和突变单位。

2.顺反子：编码单条多肽链的一个遗传功能单位，即转录单位。

3.朊病毒：一类不含核酸而仅由蛋白质构成的可自我复制并具有感染性的因子。

4.表观遗传学：在DNA序列不发生改变的情况下，基因表达发生表化的遗传学研究。

5.断裂基因：基因的编码序列在DNA放在上不是连续的，而是被不编码的序列隔开，形成镶嵌排列的断裂形式。

6.外显子：基因中编码的序列，与mRNA的序列相对应。

内含子：基因中不编码的序列。

7.重叠基因：是指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列，或是指一段DNA序列成为两个或两个以上基因的组成部分。

8.DNA的转座：由可移位因子介导的遗传物质重排现象。

9.转座子：存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。

10.基因序列：指基因组里决定蛋白质(或RNA产物)的DNA序列。

11.非基因序列：是基因组中除基因以外的所有DNA序列，主要是两个基因之间的间插序列。

12.编码序列：指编码RNA和蛋白质的DNA序列。

13.非编码序列：指基因的内含子序列以及居间序列的总和。

表观遗传学的分子机制和遗传基础研究及其应用随着科技的发展，我们意识到了传统基因遗传学的局限性，进而涌现出了一项新的研究领域——表观遗传学。

表观遗传学中的“表观”二字，是指在遗传层面上并非真正改变 DNA 序列，而是通过改变 DNA 包装或修饰状态来影响基因表达，从而发挥多种生物学功能的遗传信息。

本文将重点介绍表观遗传学的分子机制和遗传基础研究及其应用。

一、表观遗传学的分类表观遗传学在分子机制上主要分为两大类：一类是 DNA 甲基化，另一类是组蛋白修饰。

在 DNA 甲基化中，酶将甲基基团化附加在 DNA 基对上，从而调控基因表达。

组蛋白修饰则是一类化学修饰方式，通过修饰组蛋白分子表面上的特定区域（如乙酰化、甲基化等等），来控制染色质的结构和开放程度，从而影响基因表达。

二、表观遗传学的遗传基础研究1. 遗传基因组学表观遗传学通过可靠的技术，包括 MeDIP-Seq、BS-Seq 和 ChIP-Seq 基因组范围技术等方法来研究表观遗传学的数据。

如利用 MeDIP-Seq 数据比较不同细胞类型的甲基化谱，探究表观遗传学在某些复杂疾病的发生过程中如何发挥作用。

同时，基于表观遗传学的有关数据，能够揭示基因表达调控的遗传和表观遗传层面的互作关系。

2. 表观变异研究表观变异是指在细胞的母体DNA中遗传和传递的一系列非编码 DNA 序列的不同。

它们可以导致细胞类型和个体的差异性。

表观变异不仅与多种常见疾病的发生和进展有关，而且也可能涉及到环境和个人习惯方面的影响。

最近的大规模研究表明，许多通过表观遗传学调控的重要性疾病能够在癌症、心血管病、自闭症、肥胖症和骨严厉症等疾病中找到基因的变异，为这些复杂疾病的诊断和治疗提供了新视角。

三、表观遗传学的应用1. 基于表观遗传学的诊断和治疗基于表观遗传学的诊断和治疗是患者个性化医疗的重要方向之一，它可以根据患者的表观遗传学变异来进行针对性调整治疗方案。

例如，在某些脑血管病的治疗研究中，恢复表观遗传机制可以减慢生病的进展速度，从而减少严重后遗症的出现，达到治愈病情的目的。