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1、专题八专题八 营养与基因表达营养与基因表达1、营养学的发展史战国时，黄帝内经素问：“五谷为养、五果为助、五畜为益、五菜为充”明朝李时珍的本草纲目西方：文艺复兴、产业革命后为近代营养学奠定了基础。1.1 历史 三阶段阶段一：从18世纪中叶到19世纪中叶此期的最大成就是法国化学家AntoineLavoisier（1743-1794）创立了燃素学说，奠定了营养学的理论基础。阶段二：从19世纪中叶到20世纪30-40年代此阶段的主要成就是认识到了蛋白质、脂肪和碳水化合物三大有机物是人体必需养分。大部分研究集中在这三大养分及能量利用率上，并开始积累有关矿物元素的资料。为发现和研究各种营养素的鼎盛时期.阶
2、段三：从20世纪40年代至今营养学的形成与发展阶段从30年代开始，维生素、氨基酸、必需脂肪酸、无机元素、能量代谢、蛋白质代谢的研究取得巨大进展。在30-40年代，分离并阐明了维生素的化学结构以 后，微量养分的营养就初步形成了。20世纪世纪30年代，国外创立了营养学，营养年代，国外创立了营养学，营养学是在美国的营养学会成立之后才被正式承认的。它综合应用了化学、生物化学、微生物学、生理学、医学等多门学科的基本原理。40年代开始了对氨基酸的营养研究。50年代，对微量元素、维生素、氨基酸这些微量养分的营养功能和需要量进行了大量研究.二十一世纪分子营养学为又一研究热点,主要涉及营养与免疫,营养与基因表达
3、等等.2.分子营养学(molecular nutrition)主要是研究营养素与基因之间的相互作用及其对机体健康影响的规律和机制，并据此提出促进健康和防治营养相关疾病措施的一门学科。一方面研究营养素对基因表达的调控作用；另一方面研究遗传因素对营养素消化、吸收、分布、代谢和排泄的决定作用。molecular nutrition在此基础上,探讨二者相互作用对生物体表型特征影响的规律,从而针对不同基因型及其变异、营养素对基因表达的特异调节,制订出营养素需要量、供给量标准，为促进健康,预防和控制营养缺乏病、营养相关疾病和先天代谢性缺陷提供真实、可靠的科学依据。3.分子营养学的发展简史1908年 Gar
4、rodAE博士首先使用了“inborn error ofmetabolism”,提出了基因酶的概念(理论)。1948年 Gibson发现“recessive methemoglobinemia”是由于依赖NADH 的高铁血红蛋白还原酶缺乏所致。1952年 Cori证明葡萄糖-6-磷酸酶缺乏可导致“Von Gierkesdisease”。1953年 Jervis的研究表明“phenylketonuria（PKU）”的发生是由于苯丙氨酸羧化酶缺乏所致。1985年 SimopoulosAP博士在西雅图举行的博士在西雅图举行的“海洋食物与健康”的会议上,首次使用了分子营养学这个名词。由于分子生物学、分
5、子遗传学、生理学、内分泌学、遗传流行病学等的快速发展及这些新知识向营养学研究领域的渗透,从1988年开始分子营养学研究进入了黄金时代。一、分子营养学定义一、分子营养学定义 近几十年，随着分子生物学理论与实验近几十年，随着分子生物学理论与实验技术在生命科学领域各个学科的渗透及应用，技术在生命科学领域各个学科的渗透及应用，产生了许多新兴学科。分子营养学就是营养产生了许多新兴学科。分子营养学就是营养学与现代分子生物学原理和技术有机结合而学与现代分子生物学原理和技术有机结合而产生的一门新兴边缘学科。产生的一门新兴边缘学科。分子营养学分子营养学(molecular nutrition)主要是主要是研究营
6、养素与基因之间的相互作用（包括营研究营养素与基因之间的相互作用（包括营养素与营养素之间、营养素与基因之间和基养素与营养素之间、营养素与基因之间和基因与基因之间的相互作用）及其对机体健康因与基因之间的相互作用）及其对机体健康影响的规律和机制，并据此提出促进健康和影响的规律和机制，并据此提出促进健康和防治营养相关疾病措施的一门学科。防治营养相关疾病措施的一门学科。二、分子营养学的研究对象二、分子营养学的研究对象 2.基因表达的过程及其产物（基因表达的过程及其产物（mRNA、蛋、蛋白质）。白质）。1.与营养相关的基因结构及其相关的与营养相关的基因结构及其相关的DNA和染色体结构。和染色体结构。3.膳
7、食因素（营养素、植物化学物等其他膳食因素（营养素、植物化学物等其他非营养素）和膳食构成。非营养素）和膳食构成。4.机体健康的作用。机体健康的作用。三、分子营养学的主要研究内容三、分子营养学的主要研究内容 筛选和鉴定机体对营养素作出应答反应的基因。筛选和鉴定机体对营养素作出应答反应的基因。筛选和鉴定机体对营养素作出应答反应的基因。筛选和鉴定机体对营养素作出应答反应的基因。n n明确受膳食调控基因的功能。明确受膳食调控基因的功能。明确受膳食调控基因的功能。明确受膳食调控基因的功能。n n研究营养素对基因表达和基因组结构的影响及其研究营养素对基因表达和基因组结构的影响及其研究营养素对基因表达和基因组
8、结构的影响及其研究营养素对基因表达和基因组结构的影响及其作用机制，一方面可从基因水平深入理解营养素作用机制，一方面可从基因水平深入理解营养素作用机制，一方面可从基因水平深入理解营养素作用机制，一方面可从基因水平深入理解营养素发挥已知生理功能的机制，另一方面有助于发现发挥已知生理功能的机制，另一方面有助于发现发挥已知生理功能的机制，另一方面有助于发现发挥已知生理功能的机制，另一方面有助于发现营养素新的功能。营养素新的功能。营养素新的功能。营养素新的功能。n n鉴定与营养相关疾病有关的基因，并明确在疾病鉴定与营养相关疾病有关的基因，并明确在疾病鉴定与营养相关疾病有关的基因，并明确在疾病鉴定与营养相
9、关疾病有关的基因，并明确在疾病发生、发展和疾病严重程度中的作用。发生、发展和疾病严重程度中的作用。发生、发展和疾病严重程度中的作用。发生、发展和疾病严重程度中的作用。利利利利用用用用营营营营养养养养素素素素修修修修饰饰饰饰基基基基因因因因表表表表达达达达或或或或基基基基因因因因结结结结构构构构，以以以以促促促促进进进进有有有有益益益益健健健健康康康康基因的表达，抑制有害健康基因的表达。基因的表达，抑制有害健康基因的表达。基因的表达，抑制有害健康基因的表达。基因的表达，抑制有害健康基因的表达。筛筛筛筛选选选选和和和和鉴鉴鉴鉴定定定定机机机机体体体体对对对对营营营营养养养养素素素素反反反反应应应应
10、存存存存在在在在差差差差异异异异的的的的基基基基因因因因多多多多态态态态性性性性或或或或变变变变异异异异gene polymorphism and genetic variationgene polymorphism and genetic variationgene polymorphism and genetic variationgene polymorphism and genetic variation。基基基基因因因因多多多多态态态态性性性性或或或或变变变变异异异异对对对对营营营营养养养养素素素素消消消消化化化化、吸吸吸吸收收收收、分分分分布布布布、代代代代谢谢谢谢和和和和排泄的影
11、响及其排泄的影响及其排泄的影响及其排泄的影响及其对对对对生理功能生理功能生理功能生理功能的影响。的影响。的影响。的影响。基因多基因多基因多基因多态态态态性性性性对对对对营营营营养素需要量养素需要量养素需要量养素需要量的影响。的影响。的影响。的影响。基基基基因因因因多多多多态态态态性性性性对对对对营营营营养养养养相相相相关关关关疾疾疾疾病病病病发发发发生生生生发发发发展展展展和和和和疾疾疾疾病病病病严严严严重重重重程程程程度度度度的的的的影响。影响。影响。影响。分子营养学实际应用价值分子营养学实际应用价值n n营养素与基因相互作用导致营养相关疾病和营养素与基因相互作用导致营养相关疾病和先天代谢性
12、缺陷的过程及机制。先天代谢性缺陷的过程及机制。n n生命早期饮食经历对成年后营养相关疾病发生命早期饮食经历对成年后营养相关疾病发生的影响及机制。生的影响及机制。n n根据上述研究结果，为促进健康和防治营养根据上述研究结果，为促进健康和防治营养相关疾病，制定膳食干预方案；个体化的营相关疾病，制定膳食干预方案；个体化的营养素需要量；特殊人群营养相关疾病敏感人养素需要量；特殊人群营养相关疾病敏感人群）的特殊膳食指南及营养素供给量；营养群）的特殊膳食指南及营养素供给量；营养相关疾病病人的特殊食疗配方等。相关疾病病人的特殊食疗配方等。n n根据基因与营养素相互作用的原理，构建转根据基因与营养素相互作用的
13、原理，构建转基因动物，开展基因治疗和以营养素为母体基因动物，开展基因治疗和以营养素为母体开发治疗营养相关疾病的药物。开发治疗营养相关疾病的药物。营养素调控基因表达的基本途径营养素调控基因表达的基本途径营营养养素素细细胞胞受体结合受体结合调节酶调节酶转录因子基因转录因子基因功功能能基基因因表表达达蛋白质合成蛋白质合成营养素调控基因表达营养素调控基因表达DNA转录前转录前RNA聚合酶聚合酶转录转录转录后转录后翻译翻译蛋白质蛋白质翻译后翻译后基基因因丢丢失失基基因因扩扩增增基基因因重重排排甲甲基基化化修修饰饰顺顺式式反反式式调调整整作用元素：肽类激素、固醇作用元素：肽类激素、固醇激素、维生素、矿物元
14、素激素、维生素、矿物元素启启动动子子增增强强子子沉沉寂寂子子去去鳞鳞酸酸化化磷磷酸酸化化糖糖基基化化戴戴帽帽：甲甲基基化化形形成成帽帽子子结结构构加加尾尾：mRNA前前体体de3-OH添添加加100200polyA注注册册成成肽肽肽肽链链延延长长切切除除信信号号肽肽磷磷酸酸化化糖糖基基化化循循环环一一次次乙乙酰酰化化葡萄糖、去甲基肾上腺葡萄糖、去甲基肾上腺素、铁、硒对蛋白受体素、铁、硒对蛋白受体以酶为靶标筛选功能因子以酶为靶标筛选功能因子酶为靶标筛选功能因子酶为靶标筛选功能因子成为研究热点成为研究热点酶参与机体的各种代谢活动酶参与机体的各种代谢活动(消化吸收、代谢排泄、激素调节、造血功能、消化
15、吸收、代谢排泄、激素调节、造血功能、神经调节、免疫反应）神经调节、免疫反应）人体发生的任何病变人体发生的任何病变都有酶的作用参与都有酶的作用参与通过促进或者抑制酶的活性可以达到通过促进或者抑制酶的活性可以达到改善生理功能的作用改善生理功能的作用,使疾病得到控制和根治使疾病得到控制和根治四、分子营养学的研究方法四、分子营养学的研究方法1 1、营养学研究方法。、营养学研究方法。2 2、分子生物学实验技术与方法（、分子生物学实验技术与方法（Northern Northern blot,RT-PCR,mRNA blot,RT-PCR,mRNA差异显示，差异显示，western western blot
16、,blot,基因芯片、基因敲除、转基因动物）。基因芯片、基因敲除、转基因动物）。3 3、分子遗传学研究方法。、分子遗传学研究方法。4 4、分子流行病学研究方法。、分子流行病学研究方法。5 5、生物化学研究方法。、生物化学研究方法。6 6、细胞生物学研究方法、细胞生物学研究方法。动物产品是人类重要的食物来源动物产品是人类重要的食物来源动物产品是人类重要的食物来源动物产品是人类重要的食物来源,而且是重要的优质蛋白而且是重要的优质蛋白而且是重要的优质蛋白而且是重要的优质蛋白源，含有人类生长发育所需要的全部必须氨基酸与味道鲜美源，含有人类生长发育所需要的全部必须氨基酸与味道鲜美源，含有人类生长发育所需
17、要的全部必须氨基酸与味道鲜美源，含有人类生长发育所需要的全部必须氨基酸与味道鲜美的多种鲜味氨基酸。的多种鲜味氨基酸。的多种鲜味氨基酸。的多种鲜味氨基酸。筛选培育具有优良经济生产性状的养殖品种以及采用遗筛选培育具有优良经济生产性状的养殖品种以及采用遗筛选培育具有优良经济生产性状的养殖品种以及采用遗筛选培育具有优良经济生产性状的养殖品种以及采用遗传改良或营养调控加强优良性状的相关基因选择和表达传改良或营养调控加强优良性状的相关基因选择和表达传改良或营养调控加强优良性状的相关基因选择和表达传改良或营养调控加强优良性状的相关基因选择和表达,对对对对提高经济效益提高经济效益提高经济效益提高经济效益,与可
18、持续方向发展具有重要的理论和应用价与可持续方向发展具有重要的理论和应用价与可持续方向发展具有重要的理论和应用价与可持续方向发展具有重要的理论和应用价值。值。值。值。主要内容第一节第一节 转基因动物在动物营养研究中的应用转基因动物在动物营养研究中的应用第二节第二节 营养与基因表达营养与基因表达第一节 转基因动物在动物营养研究中的应用一、基因对动物生长和胴体组成的调控一、基因对动物生长和胴体组成的调控二、改变动物体内的生化途径二、改变动物体内的生化途径三、改变动物的产品成分三、改变动物的产品成分四、提高动物的抗逆性能提高动物的抗逆性能五、改善动物的肉质五、改善动物的肉质第一节第一节 转基因动物在动
19、物营养研究转基因动物在动物营养研究中的应用中的应用*分子生物学理论和技术的发展使人们已能通过把单分子生物学理论和技术的发展使人们已能通过把单分子生物学理论和技术的发展使人们已能通过把单分子生物学理论和技术的发展使人们已能通过把单个或多个基因转移到动物体内，改变动物或动物个或多个基因转移到动物体内，改变动物或动物个或多个基因转移到动物体内，改变动物或动物个或多个基因转移到动物体内，改变动物或动物产品的性状，使之满足人们的需要。产品的性状，使之满足人们的需要。产品的性状，使之满足人们的需要。产品的性状，使之满足人们的需要。*转基因动物为动物营养研究提供了新的模型。转基因动物为动物营养研究提供了新的
20、模型。转基因动物为动物营养研究提供了新的模型。转基因动物为动物营养研究提供了新的模型。自从自从自从自从PalmiterPalmiter等（等（等（等（19821982）获得）获得）获得）获得“超级小鼠超级小鼠超级小鼠超级小鼠”以来，许多实以来，许多实以来，许多实以来，许多实验室已得到各种类型的转基因动物，如兔、猪、羊、牛、鱼验室已得到各种类型的转基因动物，如兔、猪、羊、牛、鱼验室已得到各种类型的转基因动物，如兔、猪、羊、牛、鱼验室已得到各种类型的转基因动物，如兔、猪、羊、牛、鱼等等。这一技术的成熟和完善为外源基因对动物生长代谢调等等。这一技术的成熟和完善为外源基因对动物生长代谢调等等。这一技术
21、的成熟和完善为外源基因对动物生长代谢调等等。这一技术的成熟和完善为外源基因对动物生长代谢调控的研究创造了有利的条件。控的研究创造了有利的条件。控的研究创造了有利的条件。控的研究创造了有利的条件。转基因动物在动物营养研究中的应用主要表现在以下方面：转基因动物在动物营养研究中的应用主要表现在以下方面：转基因动物在动物营养研究中的应用主要表现在以下方面：转基因动物在动物营养研究中的应用主要表现在以下方面：一、调控动物生长和胴体组成一、调控动物生长和胴体组成一、调控动物生长和胴体组成一、调控动物生长和胴体组成二、改变动物体内的生化途径二、改变动物体内的生化途径二、改变动物体内的生化途径二、改变动物体内
22、的生化途径三、改变动物的产品成分三、改变动物的产品成分三、改变动物的产品成分三、改变动物的产品成分四、四、提高动物的抗逆性能提高动物的抗逆性能提高动物的抗逆性能提高动物的抗逆性能五、改善动物的肉质五、改善动物的肉质五、改善动物的肉质五、改善动物的肉质What is Genetically Modified？什？什么是转基因？么是转基因？n n将不同来源的DNA分子进行重组，克服了天然物种生殖隔离的屏障，将具有某种特性的基因分离和克隆，再转接到另外的生物细胞内。n n从而可以按照人们的意愿创造出自然界中原来并不存在的新的生物功能和类型。“转基因技术转基因技术”（Genetically Modif
23、ied Technology）n n是指使用基因工程或分子生物学技术(不包括传统育种、细胞及原生质体融合、杂交、诱变、体外受精、体细胞变迁及多倍体诱导等技术)，将遗传物质导入活细胞或生物体中，产生基因重组现象，并使之表达并遗传的相关技术；转基因生物的种类？转基因生物的种类？n n目前已经进入食品领域的三类转基因生物包括：目前已经进入食品领域的三类转基因生物包括：转基因动物 转基因植物（最多，最重要）转基因微生物 现在国内都有哪些在国内都有哪些转基因食品？基因食品？第一批列入目录的农业转基因生物是：n n大豆：大豆种子、大豆、大豆粉、大豆油、豆粕大豆种子、大豆、大豆粉、大豆油、豆粕n n玉米：玉
24、米种子、玉米、玉米油、玉米粉n n油菜：油菜种子、油菜籽、油菜籽油、油菜籽粕油菜种子、油菜籽、油菜籽油、油菜籽粕n n棉花种子n n番茄：番茄种子、鲜番茄、番茄酱现在市在市场上常上常见的小西的小西红柿算是柿算是转基基因食品么？因食品么？n n小西红柿其实并不属于转基因食品，它是通过常规育种方法培育的。为什么会对转基因食品有恐惧心理？n n据专家分析，转基因食品在基因重组与改据专家分析，转基因食品在基因重组与改变过程中，可能产生某种毒性、过敏性，变过程中，可能产生某种毒性、过敏性，生成抗营养因子。引起营养成分改变，或生成抗营养因子。引起营养成分改变，或者某种抗抗生素基因随食品转移到肠道，者某种抗
25、抗生素基因随食品转移到肠道，使抗生素对该机体从此失去疗效。使抗生素对该机体从此失去疗效。n n就目前而言，还没有发现转基因食品对人就目前而言，还没有发现转基因食品对人类有害，但同时也缺乏证据证明它的无害类有害，但同时也缺乏证据证明它的无害性，因此产生了一些争论。性，因此产生了一些争论。n n从本质上讲，转基因生物和常规育种的品种从本质上讲，转基因生物和常规育种的品种是一样的是一样的n n两者都是在原有的基础上对某些性状进行修两者都是在原有的基础上对某些性状进行修饰，或增加新性状、或消除原有不利性状。饰，或增加新性状、或消除原有不利性状。n n有意识的杂交育种已有有意识的杂交育种已有100多年的
26、历史多年的历史n n为什么对转基因植物进行安全性分析为什么对转基因植物进行安全性分析?不要求对常规育种的品种作系统的安全性评不要求对常规育种的品种作系统的安全性评价？价？原因：原因：常规有性杂交仅限于种内或近缘种间。常规有性杂交仅限于种内或近缘种间。转基因植物中的外源基因可来自植物、动转基因植物中的外源基因可来自植物、动物、微生物，人们对可能出现的新组合、物、微生物，人们对可能出现的新组合、新性状能否影响人类健康和生物环境还新性状能否影响人类健康和生物环境还缺乏足够的知识和经验。缺乏足够的知识和经验。按目前科学水平还不可能完全精确地预测按目前科学水平还不可能完全精确地预测一个外源基因在新的遗传
27、背景中会产生一个外源基因在新的遗传背景中会产生什么样的互作作用。什么样的互作作用。从理论上讲，基因工程中所转的外源基因是已知的有明确功能的基因。它与远源有性杂交中的高度随机过程相比，其转基因后果应当可以更精确地预测，在应用上也更加安全。转基因植物的安全性争基因植物的安全性争论n n支持派认为：如果转基因农业生物技术得不到社会支持，这一研究将被扼杀，并且强调，迄今为止并没有发现转基因食品危害人体健康和环境的确切证据。n n美国人食用转基因食品已多年，超级市场上有4000多种商品是含有转基因植物成分的，还没有事例证明人吃了以后会得病，甚至会引起死亡。加拿大、澳大利亚也是转基因食品的生产大国，均有几
28、千万人在吃，到现在为止也没有个案例说明它有问题。反对派的观点反对派的观点n n一英国科学家声称，转基因马铃薯会减弱老鼠免疫系统功能；n n美国康乃尔大学也发现，转基因玉米会危害蝴蝶幼虫及其相关生态环境。n n环保团体认为这种违反自然的转基因作物及产品，未经长期安全测试，长期食用可能对人类及生态环境造成负面影响。n n尤其是注重环境和生态保护的欧盟国家，对转基因作物更加排斥，因而抵制美国GMO产品的进口。转转 基因食品的安全性基因食品的安全性问题在哪里？问题在哪里？1、食物安全性因素、食物安全性因素（1）转基因产物的直接影响：包括营养成分、毒性或增加食物过敏性物质的可能；（2）转基因间接影响：经
29、遗传工程修饰的基因片段导入后，引发基因突变或改变代谢途径，致使其最终产物可能含有新的成分或改变现有成分的含量所造成的间接影响；（3）植物里导入了具有抗除草剂或毒杀虫功能的基因后，它是否也象其他有害物质一样能通过食物链进入人体内；（4）转基因食品经由胃肠道的吸收而将基因转移至胃肠道微生物中，从而对人体健康造成影响2、环境安全性因素、环境安全性因素（1）转基因生物对农业和生态环境的影响；（2）产生超级杂草的可能；（3）种植抗虫转基因作物后可能使害虫产生免疫并遗传、从而产生更加难以消灭的“超级害虫”；（4）转基因向非目标生物漂移的可能性；（5）其他生物吃了转基因食物是否会产生畸变或灭绝；（6）转基因
30、生物是否会破坏生物的多样性等。对于普通公众来说又是怎样呢对于普通公众来说又是怎样呢?n n统计表明，基因工程研究约统计表明，基因工程研究约8 8个月就会翻一番，个月就会翻一番，美国财政部部长拉里萨莫斯形象地将此比喻成美国财政部部长拉里萨莫斯形象地将此比喻成人类还戴着尿布就已迈人了青年时期人类还戴着尿布就已迈人了青年时期。n n这种迅猛的发展速度的确超出了普通公众的理这种迅猛的发展速度的确超出了普通公众的理解能力，加上各有所图的利益集团有目的的宣解能力，加上各有所图的利益集团有目的的宣传，同时，人们获得信息的渠道、科学的分辨传，同时，人们获得信息的渠道、科学的分辨能力、对新知识的认知程度和理解方
31、式又是千能力、对新知识的认知程度和理解方式又是千差万别，都会使他们对转基因食品产生不同态差万别，都会使他们对转基因食品产生不同态度，从而引发争论。度，从而引发争论。转基因食品存在的最大理由：转基因食品存在的最大理由：n n转基因食品并不会比常规育种有更多的危险，恰恰相反，更大的危险是世界上60亿人口中还有12亿人仍在温饱线上挣扎。n n预计2050年将达到90亿，而发展中国家现有8.4亿人营养不良，13亿人陷于贫困。n n转基因主要是通过生物技术的方法来加转基因主要是通过生物技术的方法来加快传统育种的过程快传统育种的过程,例如过去要通过例如过去要通过1010年才能选育出一个品种，年才能选育出一
32、个品种，但通过转基因方法可能只需但通过转基因方法可能只需2 23 3年就可年就可以完成。以完成。The countries applied genetic engineering利用基因工程技术较多的国家America 40,000,000 hectareAmerica 40,000,000 hectare 美国美国美国美国 4000 4000万公顷万公顷万公顷万公顷Canada 12,800,000 hectareCanada 12,800,000 hectare 加拿大加拿大加拿大加拿大 1280 1280 万公顷万公顷万公顷万公顷Argentina 7,500,000 hectareAr
33、gentina 7,500,000 hectare 阿根廷阿根廷阿根廷阿根廷 750 750万公顷万公顷万公顷万公顷Australia,Mexico,Spain,France,South Africa more than Australia,Mexico,Spain,France,South Africa more than 100,000 hectare100,000 hectare澳大利亚、墨西哥、西班牙、法国、南非合计达澳大利亚、墨西哥、西班牙、法国、南非合计达澳大利亚、墨西哥、西班牙、法国、南非合计达澳大利亚、墨西哥、西班牙、法国、南非合计达1010万公顷以上万公顷以上万公顷以上万公顷
34、以上 生长是一个非常复杂的过程，它受到各种激素、主生长是一个非常复杂的过程，它受到各种激素、主生长是一个非常复杂的过程，它受到各种激素、主生长是一个非常复杂的过程，它受到各种激素、主动因子、辅助因子间相互作用的影响，也受到营动因子、辅助因子间相互作用的影响，也受到营动因子、辅助因子间相互作用的影响，也受到营动因子、辅助因子间相互作用的影响，也受到营养条件和环境因素的影响，其中由基因编码的蛋养条件和环境因素的影响，其中由基因编码的蛋养条件和环境因素的影响，其中由基因编码的蛋养条件和环境因素的影响，其中由基因编码的蛋白激素显得特别重要。这种串联作用因素开始于白激素显得特别重要。这种串联作用因素开始
35、于白激素显得特别重要。这种串联作用因素开始于白激素显得特别重要。这种串联作用因素开始于下丘脑和脑垂体，包括肝脏，并最终作用于各器下丘脑和脑垂体，包括肝脏，并最终作用于各器下丘脑和脑垂体，包括肝脏，并最终作用于各器下丘脑和脑垂体，包括肝脏，并最终作用于各器官。官。官。官。*各种各种GH转基因动物的研究转基因动物的研究一、基因对动物生长和胴体组成的调控二、改变动物体内的生化途径改变动物的代谢途径，提高经济动物的产量改变动物的代谢途径，提高经济动物的产量改变动物的代谢途径，提高经济动物的产量改变动物的代谢途径，提高经济动物的产量1.1.重建某些丢失的代谢途径；重建某些丢失的代谢途径；重建某些丢失的代
36、谢途径；重建某些丢失的代谢途径；2.2.导入目前在动物体内尚未发现的代谢途径。采用导入目前在动物体内尚未发现的代谢途径。采用导入目前在动物体内尚未发现的代谢途径。采用导入目前在动物体内尚未发现的代谢途径。采用外来其它基因，加工后用于哺乳动物的表达。研外来其它基因，加工后用于哺乳动物的表达。研外来其它基因，加工后用于哺乳动物的表达。研外来其它基因，加工后用于哺乳动物的表达。研究的重点是设法导入代谢途径中的关键因素。究的重点是设法导入代谢途径中的关键因素。究的重点是设法导入代谢途径中的关键因素。究的重点是设法导入代谢途径中的关键因素。三、改变动物的产品成分 导入适当的外源基因以改变动物产品成分。导
37、入适当的外源基因以改变动物产品成分。导入适当的外源基因以改变动物产品成分。导入适当的外源基因以改变动物产品成分。CASECASE：基因工程改变动物奶成分，使接近人乳成分，适于：基因工程改变动物奶成分，使接近人乳成分，适于：基因工程改变动物奶成分，使接近人乳成分，适于：基因工程改变动物奶成分，使接近人乳成分，适于婴儿喂养：婴儿喂养：婴儿喂养：婴儿喂养：1.1.将乳腺特异性启动子控制下的乳糖酶基因导入牛或羊，使将乳腺特异性启动子控制下的乳糖酶基因导入牛或羊，使将乳腺特异性启动子控制下的乳糖酶基因导入牛或羊，使将乳腺特异性启动子控制下的乳糖酶基因导入牛或羊，使之表达，可使奶中的乳糖分解成葡萄糖和半乳
38、糖。这种奶之表达，可使奶中的乳糖分解成葡萄糖和半乳糖。这种奶之表达，可使奶中的乳糖分解成葡萄糖和半乳糖。这种奶之表达，可使奶中的乳糖分解成葡萄糖和半乳糖。这种奶可供因缺乏乳糖酶而不能利用乳糖的病人饮用。可供因缺乏乳糖酶而不能利用乳糖的病人饮用。可供因缺乏乳糖酶而不能利用乳糖的病人饮用。可供因缺乏乳糖酶而不能利用乳糖的病人饮用。2.2.使用反义使用反义使用反义使用反义RNARNA进行表达，阻断某些酶蛋白的合成，抑制乳进行表达，阻断某些酶蛋白的合成，抑制乳进行表达，阻断某些酶蛋白的合成，抑制乳进行表达，阻断某些酶蛋白的合成，抑制乳腺中脂肪的合成，降低乳脂率，调节奶组成。腺中脂肪的合成，降低乳脂率，
39、调节奶组成。腺中脂肪的合成，降低乳脂率，调节奶组成。腺中脂肪的合成，降低乳脂率，调节奶组成。四、提高动物的抗逆性能四、提高动物的抗逆性能五、改善动物的肉质五、改善动物的肉质转基因动物研究中出现的问题转基因动物研究中出现的问题n n整合效率低，成本高。整合效率低，成本高。n n转移基因的表达不理想转移基因的表达不理想。n n动物生产性状的多基因与目的基因之间的动物生产性状的多基因与目的基因之间的矛盾冲突矛盾冲突。n n转基因动物产品的安全性问题转基因动物产品的安全性问题。n n总之，转基因动物研究对传统理论是一个总之，转基因动物研究对传统理论是一个挑战，对人类生存有一定的负面效应，因挑战，对人类
40、生存有一定的负面效应，因此要认真对待其安全性问题。此要认真对待其安全性问题。n n尽管存在上述问题，但已有的转基因技术尽管存在上述问题，但已有的转基因技术成果已给动物生产带来了无限光明。许多成果已给动物生产带来了无限光明。许多生物学家预言生物学家预言“二十一世纪将是人类向生二十一世纪将是人类向生物技术要粮食，要奶、肉、蛋的世纪物技术要粮食，要奶、肉、蛋的世纪”，利用转基因动物造福人类的前景无疑是光利用转基因动物造福人类的前景无疑是光明而诱人的。转基因动物的出现为进一步明而诱人的。转基因动物的出现为进一步研究提供了先进的手段和方法，将使营养研究提供了先进的手段和方法，将使营养学的理论水平和实际应
41、用产生质的飞跃。学的理论水平和实际应用产生质的飞跃。动物营养学虽然确立了动物的必需养分及其需动物营养学虽然确立了动物的必需养分及其需动物营养学虽然确立了动物的必需养分及其需动物营养学虽然确立了动物的必需养分及其需要量，但按照所确立的需要量配制饲粮并饲喂两个要量，但按照所确立的需要量配制饲粮并饲喂两个要量，但按照所确立的需要量配制饲粮并饲喂两个要量，但按照所确立的需要量配制饲粮并饲喂两个不同的个体或两种不同条件下的同一个体不同的个体或两种不同条件下的同一个体不同的个体或两种不同条件下的同一个体不同的个体或两种不同条件下的同一个体,所产生所产生所产生所产生的结果不会一样。传统的营养学不能解释和解决
42、这的结果不会一样。传统的营养学不能解释和解决这的结果不会一样。传统的营养学不能解释和解决这的结果不会一样。传统的营养学不能解释和解决这种差异。种差异。种差异。种差异。分子生物学的发展及其在营养学中的应用分子生物学的发展及其在营养学中的应用分子生物学的发展及其在营养学中的应用分子生物学的发展及其在营养学中的应用,从分从分从分从分子水平上弄清养分的代谢过程和规律子水平上弄清养分的代谢过程和规律子水平上弄清养分的代谢过程和规律子水平上弄清养分的代谢过程和规律,准确确定动物准确确定动物准确确定动物准确确定动物群体及个体的营养需要群体及个体的营养需要群体及个体的营养需要群体及个体的营养需要,掌握养分摄入
43、过量及缺乏的掌握养分摄入过量及缺乏的掌握养分摄入过量及缺乏的掌握养分摄入过量及缺乏的后果后果后果后果,预防和治疗营养代谢疾病以及解决其他营养问预防和治疗营养代谢疾病以及解决其他营养问预防和治疗营养代谢疾病以及解决其他营养问预防和治疗营养代谢疾病以及解决其他营养问题将成为可能。题将成为可能。题将成为可能。题将成为可能。营养与基因表达的关系及其作用机制已成为分子生物学的重营养与基因表达的关系及其作用机制已成为分子生物学的重营养与基因表达的关系及其作用机制已成为分子生物学的重营养与基因表达的关系及其作用机制已成为分子生物学的重要研究内容及营养学的新兴研究领域，在过去要研究内容及营养学的新兴研究领域，
44、在过去要研究内容及营养学的新兴研究领域，在过去要研究内容及营养学的新兴研究领域，在过去10101010余余余余 年中取年中取年中取年中取得了较大进展。得了较大进展。得了较大进展。得了较大进展。营养和基因表达的一般关系表现为两个方面营养和基因表达的一般关系表现为两个方面营养和基因表达的一般关系表现为两个方面营养和基因表达的一般关系表现为两个方面:1.1.1.1.养分的摄入量影响基因表达养分的摄入量影响基因表达养分的摄入量影响基因表达养分的摄入量影响基因表达;2.2.2.2.基因表达的结果影响养分的代谢途径和代谢效率基因表达的结果影响养分的代谢途径和代谢效率基因表达的结果影响养分的代谢途径和代谢效
45、率基因表达的结果影响养分的代谢途径和代谢效率,并决定营并决定营并决定营并决定营养需要量。养需要量。养需要量。养需要量。第二节 营养与基因表达主要内容主要内容一、基因表达一、基因表达一、基因表达一、基因表达二、营养对基因表达调控的含义二、营养对基因表达调控的含义二、营养对基因表达调控的含义二、营养对基因表达调控的含义三、基因表达调控的核心区域三、基因表达调控的核心区域三、基因表达调控的核心区域三、基因表达调控的核心区域四、营养对基因表达调控的作用机理四、营养对基因表达调控的作用机理四、营养对基因表达调控的作用机理四、营养对基因表达调控的作用机理五、营养对基因表达调控的途径五、营养对基因表达调控的
46、途径五、营养对基因表达调控的途径五、营养对基因表达调控的途径六、能量蛋白质对基因表达的影响六、能量蛋白质对基因表达的影响六、能量蛋白质对基因表达的影响六、能量蛋白质对基因表达的影响七、氨基酸对基因表达的影响七、氨基酸对基因表达的影响七、氨基酸对基因表达的影响七、氨基酸对基因表达的影响八、脂肪酸对基因表达的影响八、脂肪酸对基因表达的影响八、脂肪酸对基因表达的影响八、脂肪酸对基因表达的影响九、碳水化合物对基因表达的影响九、碳水化合物对基因表达的影响九、碳水化合物对基因表达的影响九、碳水化合物对基因表达的影响十、矿物质和维生素对基因表达的影响十、矿物质和维生素对基因表达的影响十、矿物质和维生素对基因
47、表达的影响十、矿物质和维生素对基因表达的影响十一、营养调控基因表达的应用前景十一、营养调控基因表达的应用前景十一、营养调控基因表达的应用前景十一、营养调控基因表达的应用前景研究营养物质对基因表达的影响包括：研究营养物质对基因表达的影响包括：研究营养物质对基因表达的影响包括：研究营养物质对基因表达的影响包括：1.1.确定与这些生命现象密切相关的基因；确定与这些生命现象密切相关的基因；确定与这些生命现象密切相关的基因；确定与这些生命现象密切相关的基因；2.2.基因是如何受到表达调控的；基因是如何受到表达调控的；基因是如何受到表达调控的；基因是如何受到表达调控的；3.3.哪些营养因素影响基因的表达哪
48、些营养因素影响基因的表达哪些营养因素影响基因的表达哪些营养因素影响基因的表达,信号是如何传递的？信号是如何传递的？信号是如何传递的？信号是如何传递的？一、基因表达一、基因表达1.1.基因表达基因表达基因表达基因表达是指编码某种蛋白质的基因从转录、是指编码某种蛋白质的基因从转录、是指编码某种蛋白质的基因从转录、是指编码某种蛋白质的基因从转录、mRNA mRNA 的加的加的加的加工与成熟、工与成熟、工与成熟、工与成熟、RNA RNA 的翻译、蛋白质的加工的翻译、蛋白质的加工的翻译、蛋白质的加工的翻译、蛋白质的加工,到活性到活性到活性到活性(功能功能功能功能)蛋蛋蛋蛋白质的形成的过程。白质的形成的过
49、程。白质的形成的过程。白质的形成的过程。2.2.基因表达受到严格的调控基因表达受到严格的调控基因表达受到严格的调控基因表达受到严格的调控,这些调控包括转录调控、这些调控包括转录调控、这些调控包括转录调控、这些调控包括转录调控、RNARNA加加加加工调控、工调控、工调控、工调控、RNA RNA 转运调控、翻译调控、转运调控、翻译调控、转运调控、翻译调控、转运调控、翻译调控、mRNA mRNA 稳定性调控稳定性调控稳定性调控稳定性调控及翻译后的调控。每一个调控点都与养分直接或间接有关。及翻译后的调控。每一个调控点都与养分直接或间接有关。及翻译后的调控。每一个调控点都与养分直接或间接有关。及翻译后的
50、调控。每一个调控点都与养分直接或间接有关。二、营养对基因表达调控的含义营养对基因表达的调控营养对基因表达的调控营养对基因表达的调控营养对基因表达的调控是指生物体摄入的营养物质是指生物体摄入的营养物质是指生物体摄入的营养物质是指生物体摄入的营养物质经过一系列的转运及信号传递，将信号传递到细经过一系列的转运及信号传递，将信号传递到细经过一系列的转运及信号传递，将信号传递到细经过一系列的转运及信号传递，将信号传递到细胞核或细胞质中，从而与其他因素一起调控染色胞核或细胞质中，从而与其他因素一起调控染色胞核或细胞质中，从而与其他因素一起调控染色胞核或细胞质中，从而与其他因素一起调控染色质的活化、质的活化