营养与基因表达课件.ppt
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1、1、基因、环境与你的健康2、你的基因是如何起作用的3、饮食能否改变你的基因表达,营养与基因表达-与您的基因对话,ABO血型在几个种群中的频率种群 受试数目 O型 A型 B 型 AB型中国人 1000 44.8 28.9 23.7 2.6埃塞俄比亚 400 42.7 26.5 28.3 5.5英国人 3696 43.7 44.2 8.9 3.2纽约白种人 265 41.5 46.8 9.8 1.9纽约黑种人 267 46.4 34.1 17.2 2.2爱斯基莫人 569 23.9 56.2 11.2 8.7印地安人 120 73.4 25.8 0.8,人类遗传遗传方式:显性遗传 隐性遗传基因所在
2、染色体:常染色体遗传 性染色体遗传控制性状的基因数目:单基因遗传 多基因遗传pedigree analysis(系谱分析)(1)正常性状 眼睛颜色:棕色 蓝色 用手习惯:右癖 左癖 有耳垂 无耳垂,遗传病 单基因常染色体疾病可分常染色体显性遗传和常染色体 隐性遗传a 常染色体显性遗传特点:1 双亲之一为患者,而且常为杂合子。2 子女中有1/2可能性发病,男女发病机会相等。3 连续几代都可能有患者。4 正常人与正常人婚配,其子女一般不会有患者。这类疾病有数百种,如多脂症、多发性结肠息肉、先天性白内障等,b 常染色体隐性遗传特点:1 患者双亲无病,但都是致病基因携带者。2 子女中有1/4可能性发病
3、,男女发病机会相等。3 系谱中看不到连续几代的遗传,是散发性的。4 近亲结婚发病率高。如:先天性聋哑、白化症、唇裂、侏儒症、黑尿症、高度近视等,一、基因、环境与你的健康,你身体的某些特征、功能以及健康是命中注定的、不可改变的,你棕色的眼睛,将不可能变成蓝色。如果你现在穿的鞋是13码,那么,你将不可能再穿6码的鞋。你已经知道是心脏病导致了你的父亲、叔叔和祖父的早逝,那么你也将有可能遭受同样的命运。,遗传决定命运的观念,17世纪90年代,有一位来自英国的船长和他的兄弟来到位于麻萨诸塞州东南方的马撒葡萄园岛定居。兄弟俩是耳聋隐性基因携带者,通过与当地人联姻,到19世纪中叶,生活在岛内深处一些隔离的村
4、落里的人群中,大约有25%的人患有先天性耳聋,手势成了他们交流的标准语言。,如果仅仅是基因决定了我们的体形和功能,那么如何解释这样一个事实:二战后,日本成年男女的平均身高增加了近6英寸。日本人基因没有改变,而改变的是日本儿童和青少年的营养状况。营养状况和遗传因素结合决定了一个人的“表型”,即他或她的身材、体形和功能。,表型:相对基因型而言,表型是指一个个体身体的、生物化学的、生理学的全部组成,它是由遗传和环境所共同决定的。,基因革命,直到1997年,遗传学家仍认为,一个细胞从胚胎期发育到成熟期后不可能重新成为一个胚胎细胞。苏格兰Ian Wilmut博士和他的研究小组克隆多利羊的成功,对这一理论
5、提出了质疑。Wilmut在1997年的一篇具有里程碑意义的论文里,提出的观点动摇了当时在遗传学和发育生物学上的占统治地位的理论。,“从一个成熟细胞克隆羊这一事实,证实了细胞的分化所涉及的、必需的遗传物质是可以改变的。”,在你生命中的任何一个年龄段,你都有可能唤醒那些可决定更年轻、更健康的遗传信息,哀老并不是不可抗拒的,你可以通过所具备的生物学能力来唤醒一些沉睡的遗传信息,从而塑造一个年轻的你。,在1960年到1990年期间,美国在健康方面的支出从每年2亿美元增加到1000亿美元,而公众在过去30年中的患病率并未显著减少。在未来的几年里,随着遗传信息时代的到来,人类必将首先在健康领域中取得重大突
6、破。遗传信息将有助于我们获得最佳的表型,而抑制那些能导致我们功能衰弱、早衰和疾病的基因表达。,暴露在有害环境以前,异常基因对人类健康的影响很小。疾病与遗传风险,并非一成不变糖尿病、心脏病、高血压、中风、关节炎和肿瘤等疾病由遗传因素决定。人类基因组计划证明,基因仅仅导致疾病发生的一个部分,比基因更重要的是表型:即一个基因表达的结果和功能,对一个成年人而言,你处于的健康或疾病状态,即你的表型,是通过你的生活环境作用于基因来决定的。饮食、呼吸、周围环境、所受压力、参加的活动或所受的伤害、感染、炎症等因素都会改变你的基因表达,成为影响你健康和疾病状态的主要因素。,基因表达的营养调控,糙皮病:临床上一种
7、因缺乏维生素B3(菸酸),或色氨酸转化为菸酸功能缺陷而致的一种临床综合征特征:皮炎、粘膜炎症、腹泻和精神障碍,糙皮病,Jeseph和Mary Goldberger博士是发现营养影响基因表达理论的典范 20世纪初期医学微生物学的科学家伴侣,Goldberger夫妇被联邦政府国立健康机构安排去寻找和分离和鉴定导致糙皮病的病原体。,糙皮病病因的发现,当时在美国东南部每年的秋冬季节,精神病医院都会收纳一些痴呆伴腹泻、皮炎的患者(糙皮病的三大综合征)。早期的医生发现,那些患糙皮病的人由东欧移民来的。有鉴于此,人们认为它是一种遗传性疾病。此病发病的季节性,认为如流感,是一些遗传易感群体感染所致,追溯详细的
8、家族遗传图谱发现,糙皮病与遗传相关。但Goldberger夫妇很快就从一些观察中确信,糙皮病既不是遗传疾病也不是由感染所致的。,为了证实糙皮病与营养相关而非传染性,他们把那些从糙皮病患者体内分离出来的生物物质注射或食入自己体内。他们证实用牛肝能治疗糙皮病。发现肝脏富含维生素B3(菸酸),生物化学个体化:一个人携带的独特遗传因子,决定了他的基础代谢、营养需求和对环境的敏感性。遗传营养性疾病:一类中老年易患疾病,如心脏病、某些癌症和成人型糖尿病等,这是由于营养摄入不足以致基因的非最适表达。,像数以千计人通过摄入合适的维生素B3而从糙皮病中解脱出来一样,未来将会有数以万计人通过遗传营养工程学中所介绍
9、的方法在疾病前期或死亡之前获得拯救。,二.你的基因是如何起作用的?,18世纪,瑞士自然科学家Charles Bonnet创建了早期的遗传学概念,提出人类的雏形存在于精子中,在受精时转入卵子,在卵子内停留并发育成婴儿。18世纪孟德尔在修道院花园中种植豌豆,发现每一朵豌豆花都有雌雄两种器官,自然条件下自交。如用一种豌豆雄性花粉与另豌豆雌性器官人工授粉,会产生杂交种。,纯合子:在特定的同一位置上,有一对相同的等位基因杂合子:等位基因中,一个是显性等位基因,另一个是隐性等位基因等位基因:与某性状相关的基因,色视基因是显性的,色盲基因则是隐性的一个人可能是一个色盲基因携带者而不表现为色盲,如果他不和一个
10、也携带有色盲基因的女子婚配,他的子女就不可能是色盲患者。如他和携带色盲基因的女子婚配,可能会有纯合子的色盲子代,血型遗传:位于第9号染色体上,其中A和B是显性基因,O为隐性基因 血型 基因型 表现型 A型 AA或AO A B型 BB或BO B AB型 AB AB O型 OO O,双隐性基因的纯合子与大量罕见的遗传性状相关,包括血友病、镰形细胞贫血、侏儒症、地中海贫血等。,遗传规律,1基因决定遗传特性,基因在子代和亲代中保持相同的特性。基因不会混成一体。2.一个基因(一个等位基因)的一种形式可能对另外一个为显性,但隐性基因可能在以后的子代中表现出它的表型。3.成熟有机体的每个细胞的每个基因都有两
11、个拷贝,但精子和卵细胞只有一个拷贝。4.不同的遗传性状随机分配到精子和卵子中。,同一家庭的人,具有相同的基因,相同的环境、饮食、环境、生活方式和所接触的毒性物质都能调控一个人基因表达的途径,正在形成的医学观点,基因控制着我们自身的各种物质(蛋白质、酶、核酸和成千上万种生物化学物质)合成。不是所有遗传信息在任何时候都表达。在特定时候,细胞中只有一小部分的遗传信息表达。饮食、生活方式和环境能调节信息本身和它的表达。个体是由那些基因表达及其表达优劣所决定的产物。在生命过程中,基因持续表达健康的信息来维持一个健康的成长和衰老过程。我们的表型是基因表达好坏的结果。,“生命实验”的结果,一个人在沉重的压力
12、下,或者嗜烟多年或服用过量的药物后,他或她的外表发生了改变,而基因没变,但其基因表达方式变化了过多摄入热量,或以高脂、高盐和高糖和快餐食品作为营养主要来源的人,变成典型的肥胖者。其皮肤和头发就会缺少光泽,身体不再强健、不再充满活力;同样,基因没变,但基因表达改变了,全新的医患关系,设想有一个病人血液化验的结果提示其患结肠癌的风险为正常人的四倍,患糖尿病的风险可能为正常人的两倍,内科医生与他讨论此报告,然后与病人和护士制定了一项预防医疗计划,以使病人最大可能地保持健康状态。,Roger Williams和生物化学个体化,Roger Williams博士是运用个体化营养方法来增进健康的先驱。他于2
13、0世纪发现了维生素B族的一成员-泛酸Williams认为个体生物化学功能的差异来源于基因和基因表达的不同遗传营养性疾病-这种疾病是指受疾病折磨的个体的遗传类型需要更多的特殊营养供给;如若不然,则将导致营养缺乏。,标准美式饮食导致美国文明病的发生!因为人们的遗传需要得不到满足,基因的不恰当表达是这种饮食的结果。过量摄入营养价值不高的食物所导致的疾病包括心脏病、高血压和中风、关节炎、老年痴呆症和神经系统紊乱,免疫力低下和易受感染,如过敏性肠炎等消化道疾患。还可引发慢性肾病、成人型糖尿病和成人的癌症等。,判断营养充分与否的潜在判定标准:手术后的恢复时间、承受压力的能力、伤口愈合情况、记忆力和头发的生
14、长速率。,镰形细胞贫血与基因表达,镰形细胞贫血是以血红蛋白结构缺陷为特征的一种遗传疾病。镰形细胞贫血的症状:血红蛋白分子在红细胞中彼此粘附。此血红蛋白的结晶使细胞形态发生改变,由原先正常的盘状变为镰形,这种形状的红细胞不能通过血管进入器官,导致红细胞损伤和镰形细胞病的疼痛。,镰形细胞贫血的分子治疗措施,1994年,发现有两种物质,羟基脲和丁酸盐,能唤醒基因组中胎儿血红蛋白的沉睡信息。当胎儿还在子宫里时,血红蛋白的结构是单一的,有能力获取母体血液中的氧。婴儿出生后,产生这种胎儿血红蛋白的基因开始沉睡,代之以产生成人血红蛋白的信息,而胎儿血红蛋白的信息仍存在于基因组中,只是不表达而已。给那些携带产
15、生镰形血红蛋白遗传信息的人以羟基脲或丁酸盐,可唤醒产生正常胎儿型血红蛋白的信息,新产生的胎儿型血红蛋白能稀释镰型血红蛋白,阻止其结晶。,三、饮食能否改变你的基因表达,基因表达改变的最初表现是某些功能的丧失,表现为睡眠不好、情绪波动、精力差、疲劳、慢性疼痛、体温改变、体重改变或运动的耐力差。这些改变可能是基因表达改变的早期征兆或所谓的“生物标志”,如果不予重视,多年后可引发疾病。体育锻炼的人通常感到精力充沛、体形健美、食欲增强、睡眠质量提高。简单地解释:“运动有益于你的健康”;完整的解释:适当有规律的运动是改善基因表达,改变个体表型的因素之一。,以形补形的科学解释,营养物质在调节基因表达中有重要
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