El impacto de la modificación del nivel de ARN en la expresión genética
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Fecha de última revisión: 14/12/2022.
Open Platform Love Course (gran curso abierto en línea para universidades chinas)
Northwestern AF University, una universidad incipiente
Los profesores de apertura, Guan, Xu, Gong Xiaoqing, Zhan Xiangqiang, Liu Man, Hu Tixu.
Agricultura y Materia Médica
Hora de inicio: 28 de marzo de 2022 - 29 de julio de 2022
El período del curso es de 18 semanas.
Estado del curso Completado.
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Introducción al curso
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Desde la década de 1940, innumerables científicos de la vida han utilizado su sabiduría y sudor para descubrir los misterios de la herencia biológica, es decir, los genes. son los portadores del material genético. Por lo tanto, la biología molecular con la proteína ADN-ARN como núcleo se ha convertido en la clave para revelar los misterios de la vida. La investigación a nivel molecular influye cada vez más en diversas disciplinas biológicas, agrícolas y forestales tradicionales, incluida la horticultura.
El curso "Biología Molecular de Plantas Hortícolas" le proporcionará las teorías básicas y las principales bases experimentales de varias ramas de la biología molecular moderna, e introducirá las nuevas teorías y nuevas teorías que se han desarrollado rápidamente en la biología molecular moderna. biología en los últimos 20 a 30 años. Tecnologías y nuevos métodos, basado en el conocimiento teórico de la biología molecular y las características de la disciplina hortícola, expone los avances de la investigación y la aplicación de la biología molecular en el campo de los cultivos hortícolas. El curso se divide en nueve capítulos: introducción, cromosomas y ADN, transmisión de información biológica, métodos de investigación en biología molecular, regulación de la expresión de genes procarióticos, regulación de la expresión de genes eucariotas, genoma y genoma comparativo. Las imágenes del material didáctico proceden de libros e Internet y tienen únicamente fines didácticos.
Esquema del curso
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Prefacio
1.1 Introducción
1.1.1 Creacionismo y teoría de la evolución
1.1.2 Teoría celular
1.1.3 Bioquímica y genética clásicas
1.1.4 El descubrimiento del ADN y el establecimiento de la teoría genética
1.2 Breve historia de la biología molecular
T1.2.1 Química de las proteínas;
T1.2.2 Principales acontecimientos en el proceso de investigación de la biología molecular
T1 2.3 Otros eventos que jugaron un papel importante en el desarrollo de la biología molecular.
1.3 Principales contenidos de investigación de la biología molecular
T1.3.1 Tecnología del ADN recombinante (ingeniería genética);
t1.3.2 Investigación sobre regulación de la expresión génica:
p>
T1.3.3 Investigación sobre la estructura y función de macromoléculas biológicas (biología molecular estructural)
T1.3.4 Investigación sobre genoma, genoma funcional y bioinformática;
1.4 Potencial clientes
Cromosomas y ADN
2.1 Cromosomas
t2.1.1 Descripción general de los cromosomas
T2.1.2 Composición cromosómica de las células eucariotas
2.1.3 Genoma procariótico
2.2 Estructura del ADN
t2.2.1 Estructura primaria del ADN
T2.2.2 Estructura secundaria del ADN
t2.2.3Estructura de orden superior del ADN
2.3Replicación del ADN
t2.3.1 Replicación semiconservativa del ADN
T2 .3.2 Algunos conceptos básicos de la replicación del ADN
2.4 Características de la replicación del ADN en procariotas y eucariotas
2.1 Características básicas de la replicación del ADN
2.4.2 Regulación. del inicio de la replicación del ADN eucariótico
2.4.3 Replicación final del ADN lineal
2.5 Mutación y reparación del ADN
T2.5.1 Mutación del ADN
t2.5.2 Mecanismo de reparación del daño del ADN
2.6 Transposición del ADN
t2.6.1 Clasificación y características estructurales de los transposones
T2.6.2 Transposones en relojes eucariotas
T2.6.3 Efectos genéticos de la transposición
Transmisión de información biológica (i)—del ADN al ARN
3.1 Estructura, clasificación y función del ARN
3.1.1 Características estructurales del ARN;
3.1.2 Distribución del ARN en las células; ARNm, ARNt, ARNr
3.1.3 Función del ARN;
3.2 Descripción general de la transcripción de ARN
3.2.1 Comparación de la transcripción de ARN y la replicación de ADN
3.2.2 Maquinaria de transcripción Componente principal: ARN polimerasa
3.2.3t promotor e iniciación de la transcripción;
3.3. Proceso básico de transcripción de ARN
3.3.1 Reconocimiento de plantillas
Iniciación de la transcripción
Elongación de la transcripción
3.3.4 Terminación de la transcripción;
3.4 Síntesis de transcripción entre procariotas y eucariotas Comparación de características del producto
3.4.1 Comparación de los procesos de transcripción de procariotas y eucariotas;
Características del ARNm procariota
Características del ARNm eucariota
3.5 ARN polimerasa procariótica y su transcripción
3.5.1 Procariótica ARN polimerasa
3.5.2 Estructura del promotor procariótico
3.5.3 La distancia óptima entre las regiones -10 y -35 en los promotores procarióticos
3.5.4 Reconocimiento y unión de la ARN polimerasa procariótica a promotores - complementación de enlaces de hidrógeno
3.5.5 Ciclo de transcripción del ARN procariótico
(1) Inicio de la transcripción del ARN
( 2) Extensión de la cadena de ARN naciente
( 3) Elongación La ARN polimerasa tiene funciones tanto de síntesis como de corrección
(4) Terminación 4) Transcripción de ARN - terminador y factor ρ; -terminación;
3.6. ARN polimerasa nuclear verdadera y transcripción de ARN
3.6.1 Tipos de polimerasa eucariotas, análisis de composición y estructura
3.6.2 Efecto de Promotores eucarióticos sobre la transcripción
3.6.3 Ensamblaje del complejo de iniciación de la transcripción
3.6.4 Potenciadores y sus funciones
3.7 ARN
Inhibición de la transcripción
3.7.1 Análogos de purinas y pirimidinas
3.7.2 Inhibidores de la función plantilla del ADN
3.7.3 Inhibidores de la ARN polimerasa
3.8 Procesamiento postranscripcional del ARN eucariótico
3.9 Edición, recodificación y modificación química del ARN
3.10 Transporte de ARNm
3.11 Ribozimas
3.12 El papel del ARN en la evolución biológica
Transmisión de información biológica (ii) - del ARNm a la proteína
4.1 Código genético - triplete
4.2ARNt
4.3 Ribosoma
4.4 Mecanismo biológico de síntesis de proteínas
4.4.1 Activación de aminoácidos
4.4.2 Inicio de la traducción
4.4.3 Elongación de la cadena peptídica
4.4.4 Terminación de la cadena peptídica
4.4.5 Síntesis de polirribosomas y proteínas
p>
4.4.6 Procesamiento de precursores de proteínas
4.4.7 Plegamiento de proteínas
4.4.8 Inhibidores de la síntesis de proteínas
4.5 Mecanismo de funcionamiento de las proteínas
4.6 Estudio de modificación, degradación y estabilidad de proteínas.
Métodos de investigación de la biología molecular (1) - Técnicas de manipulación de ADN, ARN y proteínas
5.1 Historia de la tecnología del ADN recombinante
5.2 Técnicas básicas de manipulación del ADN
5.2.1 Extracción de ADN genómico
5.2.2 Electroforesis en gel de ácido nucleico
5.2.3 Tecnología de reacción en cadena de la polimerasa
5.2.4 Construcción de vector recombinante
5.2.5 PCR cuantitativa en tiempo real
5.2.6 Construcción de biblioteca de ADN genómico
5.3 Tecnología básica de operación de ARN
5.3.1 Extracción de ARN total
Purificación de ARNm
5.3.3 Síntesis de ADNc
5.3.4 Construcción de biblioteca de ADNc
Cribado de bibliotecas de genes
5.3.6 Investigación sobre ARN no codificante
5.4 Tecnología de clonación de genes
Tecnología de competencia
Tecnología de envasado
5. 4. 3 Tecnología de clonación a gran escala
5.4.4 Clonación de genes basada en mapas
5.4.5 Mediante cruce térmico asimétrico de cadenas de polimerasa flanqueantes secuencias de sitios de inserción de ADN-T clonados por reacción
5.5 Tecnología de proteínas y proteómica
5.5.1 Tecnología de electroforesis bidimensional
5.5.2 Visualización diferencial de fluorescencia dos tecnología de electroforesis tridimensional
5.5.3 Tecnología de análisis de espectrometría de masas de proteínas
Métodos de investigación de biología molecular (ii) - tecnología de investigación de función genética
6.1 Investigación de expresión génica tecnología
6.1.1 Análisis de secuenciación de transcriptomas y RNA-Seq
6.1.2 Investigación sobre empalme alternativo de ARN
6.1.3 Tecnología de hibridación in situ
6.1.4 Tecnología de mutación dirigida al sitio de genes
6.2 Tecnología de eliminación de genes
6.2.1 Principios básicos
6.2.2 Gao et al. Tecnología de eliminación de genes animales
6.2.3 Tecnología de eliminación de genes vegetales
6.2.4 Tecnología de edición del genoma
6.3 Tecnología de interacción de proteínas y ARN
p>
6.3.1 Sistema de levadura de un híbrido
6.3.2 Sistema de levadura de dos híbridos
Tecnología de interacción de proteínas
6.3.4 Cromatina Tecnología de precipitación de inmunidad
6.3.5 Tecnología de ARNi y su aplicación
6.4 Identificación de la función del gen diana en células de levadura
6.4.1 Transformación de genes de levadura y complementación de rasgos
p>
6.4.2 Identificación funcional de genes extraños en levadura
6.5 Otras técnicas de biología molecular
6.5.1 Experimento de retardo en gel
6.5.2 Tecnología de visualización de fagos
6.5.3 Tecnología de análisis de fosforilación de proteínas
6.5.4 Experimento de transferencia Western
6.5.5 Localización celular y tecnología cromosómica
6.5.6 Estudios de asociación de todo el genoma y sus aplicaciones
Regulación de la expresión de genes procarióticos
7.1 Descripción general de la regulación de la expresión de genes procarióticos
7.1 .1 Clasificación de la regulación de la expresión de genes procarióticos
7.1.2 Principales características de la regulación de la expresión de genes procarióticos
7.2 Principales características y regulación negativa del operón lactosa
7.2.1 Inducción enzimática: evidencia de la regulación del sistema lac
7.2.2 Modelo de robot y sus factores que influyen
7.2.3 La región reguladora lac y o del operón lac ADN-p Área
7.2.4 Otros problemas con el manipulador lac
7.3 operón trp y sistema de represión negativa
7.3.1 sistema de represión del operador trp
7 . 3 . 2 El efecto debilitante del operón Trp
7.3
.3 Otros mecanismos reguladores del operón trp
7.4 Otros operadores
7.4.1 Operón galactosa
7.4.2 Operón arabinosa
7.4 .3 Degradación del represor LexA y respuesta SOS en bacterias
7.4.4 Sistema regulador de dos componentes y transducción de señales
7.4.5 Iniciación por múltiples operadores regulados por subunidades
7.5 Regulación de los genes de fijación de nitrógeno
7.5.1 Nitrogenasa
7.5.2 Genes relacionados con la fijación de nitrógeno y su regulación de expresión
7.5.3 La generación de la tuberculosis y la regulación de genes relacionados con la tuberculosis
7.6 Otros métodos reguladores a nivel de transcripción
7.6.1 La función reguladora de los factores σ
7.6. 2 Regulación de proteínas similares a histonas
7.6.3 Papel de los reguladores transcripcionales
7.6.4 Regulación de factores anti-terminación
7.7 Regulación postranscripcional
7.7.1 Los elementos estructurales del ARNm regulan la traducción.
7.7.2 Efecto de la estabilidad del ARNm sobre el nivel de transcripción
7.7.3 Efecto regulador de las proteínas reguladoras
7.7.4 Regulación del ARN pequeño
7.7.5 El impacto de los codones raros en la traducción
7.7.6 El impacto de los genes superpuestos en la traducción
Supresión de la traducción
7.7.8 Efecto mágico del nivel de nucleótido puntual en la traducción
Regulación de la expresión de genes eucarióticos
8.1 Conceptos relacionados y reglas generales de la regulación de la expresión de genes eucarióticos
8.1.1 Conceptos básicos de expresión de genes eucarióticos
8.1.2 Patrones de expresión y características de genes eucarióticos
8.1.3 Reglas generales de regulación de la expresión de genes eucarióticos
8.2 Regulación transcripcional de genes eucarióticos expresión
8.2.1 Características estructurales generales de los genes eucariotas
8.2.2 Potenciadores y su impacto en la transcripción
Factores de acción trans
8.3 Modificación de la cromatina y regulación epigenética de la expresión de genes eucarióticos
8.3.1 Regulación de la expresión génica a nivel del ADN eucariótico
8.3.2 Metilación del ADN y regulación de la actividad genética
8.3.3 El impacto de las modificaciones de las histonas en la expresión de los genes eucariotas
8.3.4 El impacto de las modificaciones del nivel de ARN en la expresión de los genes
8.4 Regulación de la expresión de los genes eucariotas por ARN codificante
8.4.1 ARN pequeño de interferencia
8.4.2miARN
8.4.3 ARN largo no codificante
8.5 Regulación de la expresión de genes eucarióticos a otros niveles
8.5.1 La fosforilación de proteínas regula la transcripción de genes.
8.5.2 Efecto de la acetilación de proteínas sobre la actividad transcripcional.
8.5.3 Efecto de las hormonas sobre la expresión génica
Genoma y genómica comparada
11.1 Tecnología de análisis de secuencia de ADN de paso alto.
11.1.1 Principios básicos de la secuenciación del ADN de Sanger.
11.1.2 Construcción de biblioteca de grandes fragmentos de ADN genómico
11.1.3 Tecnología de secuenciación Shotgun y sus mejoras.
11.1.4 Tecnología de secuenciación de próxima generación
Aplicación de la nueva plataforma de secuenciación 11.2
11.2.1 Investigación del polimorfismo de un solo nucleótido
11.2 .2 Aplicación de la secuenciación de alto rendimiento en la tecnología de captura de conformación cromosómica
11.2.3 Secuenciación de mapas de ribosomas y secuenciación de mapas de polirribosomas
Progreso de la investigación en biología molecular de plantas hortícolas
12.1 Prefacio - Reexamen de la intersección entre "horticultura" y "biología molecular"
12.1.1 Industria de plantación y horticultura
1 Modernización
Horticultura. es una disciplina tradicional y la industria hortícola es una industria antigua.
Con el desarrollo de la sociedad humana, el progreso científico y la innovación tecnológica, la ciencia hortícola y la industria hortícola también se desarrollan constantemente. Disciplinas tradicionales e industrias antiguas han entrado en el proceso de modernización.
En segundo lugar, la diversificación
La función principal de la industria hortícola tradicional es producir y proporcionar productos hortícolas a los consumidores. Por tanto, la industria hortícola tradicional tiene una única función y se centra en la producción de materiales. Con el desarrollo de la sociedad humana, las funciones de la industria hortícola continúan expandiéndose, mostrando una tendencia diversificada.
Los principales contenidos de la modernización y diversificación industrial deben ser:
1. La aplicación de la alta tecnología moderna en la industria hortícola.
2. Estandarización de productos y procesos productivos hortícolas e industrialización de la producción y operaciones hortícolas.
3. Aplicación de conceptos y tecnologías de desarrollo sostenible en la industria hortícola.
4. Ampliar las funciones de la industria hortícola y realizar horticultura urbana y rural integrada y jardinería turística.
5. Acercar la industria hortícola a la cultura de la jardinería doméstica y a la terapia hortícola.
En tercer lugar, el desarrollo sostenible de la industria hortícola
Cuando la sociedad humana presta cada vez más atención al medio ambiente y al desarrollo sostenible, los humanos valoran cada vez más la protección del medio ambiente ecológico y la seguridad de la supervivencia. Al prestar atención. El concepto de desarrollo sostenible en la industria hortícola se está volviendo cada vez más popular y la aplicación de tecnología de desarrollo sostenible es cada vez más común.
El desarrollo sostenible de la industria hortícola es el desarrollo de la jardinería ecológica, la jardinería libre de contaminación y la jardinería orgánica.
12.1.2 Desarrollando “Biología Molecular”
Repasar contenidos anteriores (conocimientos básicos)
Nota: Se puede imitar la forma del aula invertida y utilizar las de los alumnos. Las preguntas y respuestas se utilizan para probar el efecto de la enseñanza previa, mejorar el entusiasmo por el aprendizaje de los estudiantes y llevar a cabo la enseñanza basada en el dominio de los conocimientos básicos de biología molecular por parte de los estudiantes.
Cromosomas y ADN
Transmisión de información biológica: principios fundamentales
Los principios centrales se han desarrollado y mejorado, y aún quedan muchas incógnitas.
Tecnología de investigación de biología molecular de plantas hortícolas
Regulación de la expresión genética
Genómica vegetal
Estudio de biología molecular del desarrollo de flores y frutos de plantas hortícolas
Biología molecular del estrés en plantas hortícolas
12.2 Aplicación de la biología molecular en la investigación de plantas hortícolas
Nota: El tiempo de clase es limitado, solo se introduce el siguiente contenido.
12.2.1 Mejoramiento molecular
1. Marcadores moleculares
Segundo, genética (cuantitativa) de poblaciones
Tercero, ciencia del genoma
p>
Ingeniería genética - transgén
Incluyen principalmente expresión heteróloga (promotor: propio, condicionalmente inducible o constitutivo), ARNi (knockout) y transformación multigénica.
Primero, resistencia a enfermedades
Segundo, resistencia a insectos
Tercero, resistencia al estrés abiótico
Cuarto, mejora de la calidad del sabor
12.2.3 Edición dirigida por el genoma y su expansión
1 ZFn, TALEN, CRISPR
2 Cas, primingeditor
Tercero. reemplazo de segmentos cromosómicos (knock-in)
Genómica comparada y pangenómica
12.2.5 Tecnología de combinación multiómica
12.3 Perspectivas
El desarrollo futuro de la investigación sobre plantas hortícolas es ilimitado.
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