当前课程知识点：现代生物学导论 > 第七讲 基因的表达和调控 > 7.7 表观遗传 > 7.7 表观遗传
上个世纪末，科学家们完成了人类基因组的测序
统计出人类大概有2万多个基因
我们看可以和果蝇和玉米对比
果蝇有将近2万个基因，而玉米有3万多个基因
这一测序结果比部分科学家预测的10万个基因要少很多
这就给科学家们带来了一个新的疑问
人比果蝇和玉米都复杂很多，为什么基因这么少？
那么一种生物的复杂程度到底是由什么来决定的？
从测序结果来看，除了基因的数量外，应该还有其他的因素
下面我们先介绍几个例子，希望能够提供一些启示
早在人类基因组测序之前
部分科学家们对两种遗传学疾病产生了浓厚的兴趣
一种是天使人综合症，Angelmen Syndrome
患有这种疾病的人主要体现为
脸上常有微笑，缺乏語言能力、多动，而且智能低下
导致这种疾病的原因是第15号染色体上的短臂部分基因发生了缺失
还有一种遗传学疾病是普莱德威利综合症，Prader-Willi syndrome
患者在2岁左右就出现无法节制食欲，到成年期导致肥胖
导致这种疾病的原因也是第15号染色体上的短臂部分基因发生缺失
那么为什么同一种染色体的毛病却导致两种不同的疾病呢？
这两种疾病不同的是：导致前者的是出现异常的染色体来自于母亲
而导致后者的是染色体异常来自于父亲
这种现象也就是我们前面介绍的基因组铭印
这说明基因本身不是决定性状的唯一元素
第二个例子是荷兰饥饿冬天，Dutch hunger in winter
发生在二战即将结束的时候，当时德军节节败退
对荷兰的西部地区进行了长达3个月的封锁
在这3个月的封锁中，荷兰人没有食物，很多人被饿死
活下来的人，尤其是孕妇
这3个月的经历对她们今后的生活有很大的影响
据数据显示，在这3个月中有饥饿经历的孕妇
生下来的孩子往往有代谢方面的疾病
不仅如此，这些孩子生下来的孩子也会有相应的代谢疾病
这暗示了母亲在日常生活中的经历会影响第二代甚至第三代
听到这里，你们是不是感觉
这种现象和拉马克提出的“获得性遗传”很相似呢？
第三个例子是西班牙科学家所做的研究
这个研究针对
30对不同年龄段的同卵双生的双胞胎来研究他们基因表达的情况
同卵双生的双胞胎是指受精卵一分为二，分别发育成两个个体
两个双胞胎的基因组是相同的
那么实验结果表明
对于3岁的同卵双生双胞胎来讲，表达水平相同的基因很多
大家可以看到图中黄色部分表示的是基因表达水平相似的
而对于50岁的同卵双生双胞胎来讲，表达水平相同的基因就很少
我们可以看到黄色的部分比较少
这给基因表达的外因提供了很好的证据
我们这里讲到的几种可遗传的变化都没有改变DNA的序列
这和前面讨论的孟德尔遗传学有很大的不同
这种性质的遗传不涉及核苷酸序列的改变叫做表观遗传
表观遗传现象包括DNA甲基化、RNA干扰、组蛋白修饰等
这些现象均能在不改变DNA序列的前提下调节基因的表达
这些变化可以通过细胞分裂而得以保留，并且可能持续几代
表观遗传在真核生物中主要表现在细胞分化过程
在胚胎形态形成过程中，全能干细胞将分化成完全不同的细胞
也就是说，一个受精卵细胞分化出各种不同类型的细胞
像神经细胞、肌肉细胞、上皮细胞、血管内皮细胞等
DNA甲基化是一种基因转录的重要调节器
异常的DNA甲基化模式与不少人类的恶性肿瘤有关
而且，肿瘤组织和正常组织相比存在两种不寻常的形式
超甲基化和低甲基化，我们这里主要讨论超甲基化
超甲基化是主要的表观遗传修饰中的一种
通常发生在启动子区，通过影响肿瘤抑制基因的启动子区进行转录抑制
所以，近些年来，表观遗传的知识理论被应用在癌症的治疗中
比如，我们可以通过改变组蛋白的构象
来影响原癌基因和肿瘤抑制基因的表达
最近的研究表明，表观遗传药物可以替代当前公认的治疗方法
比如放疗和化疗，或者作为辅助治疗来提高疗效
药物发展主要集中于组蛋白乙酰转移酶和组蛋白脱乙酰基酶
这两种酶都负责组蛋白的添加或者转移走乙酰基
已经上市的这种新药就是一种组蛋白脱乙酰基酶的抑制剂
-1.1 生物学的基本主题
-1.2 科学方法
--1.2 科学方法
-1.3 如何正确地评价科学结果
-1.4 施一公老师和不同院系本科生座谈（上）
-1.5 施一公老师和不同院系本科生座谈（下）
-课前小短片
--课前短片
-2.1 元素和化学键
-2.2 水和生命
--2.2 水和生命
-2.3 碳和生命的分子多样性
-2.4 大生物分子
-2.5 营养以及身体健康
-第二讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-3.1 细胞的结构和功能
-3.2 细胞膜和跨膜运输
-3.3 细胞间交流
-3.4 细胞分裂和细胞周期
-3.5 癌症与细胞分裂
-第三讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-4.1 热动力学和代谢
-4.2 自由能和代谢
-4.3 ATP的工作原理
-4.4 活化能和酶
-4.5 酶的反应特性和酶的调控
-4.6 细胞呼吸
--4.6 细胞呼吸
-4.7 光合作用
--4.7 光合作用
-第四讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-5.1 减数分裂和生命周期
-5.2 孟德尔遗传学
-5.3 孟德尔遗传学的延伸
-5.4 基因连锁和染色体互换
-5.5 伴性遗传
--5.5 伴性遗传
-5.6 非孟德尔遗传
-5.7 人类遗传学疾病及诊断
-第五讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-6.1 DNA是遗传物质
-6.2 DNA结构和染色体结构
-6.3 DNA的复制
-6.4 DNA的突变、损伤和修复
-6.5 DNA重组
-第六讲 遗传的分子基础--第六讲小测验
-课前小短片
--课前小短片
-7.1 基因表达综述
-7.2 基因表达的具体步骤
-7.3 突变和表型
-7.4 基因表达调控的特点
-7.5 原核生物的基因表达调控
-7.6 真核生物的基因表达调控
-7.7 表观遗传
--7.7 表观遗传
-第七节小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-8.1 重组DNA
-8.2 电泳技术、PCR和DNA测序
-8.3 转基因动物、克隆动物和干细胞研究
-8.4 转基因植物
-8.5 DNA技术的应用
-8.6 生物的信息时代
-8.7 新药研发的基本过程
-第八章小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-9.1 演化理论的介绍
-9.2 演化的证据
-9.3 Hardy-Weinberg定律
-9.4 改变种群中等位基因频率的机制
-9.5 自然选择
--9.5 自然选择
-9.6 物种的形成
-9.7 地球上生命的历史
-第九章小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-10.1 动物的结构与功能
-10.2 反馈调节
-10.3 植物的结构和生长
-10.4 植物的营养和运输
-第十讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-11.1 病原体
--11.1 病原体
-11.2 免疫系统介绍
-11.3 先天性免疫
-11.4 适应性免疫中的受体识别
-11.5 体液免疫和细胞免疫
-11.6 免疫系统疾病
-11.7 免疫知识的应用
-第十一讲 免疫系统--第十一讲小测验
-12.1 神经元的结构和功能
-12.2 静息电位和动作电位
-12.3 突触传导和神经递质
-12.4 神经系统的组成
-12.5 脑的结构和功能
-12.6 神经系统疾病
-第十二章小测验--作业
-13.1 激素的介绍
-13.2 内分泌系统
-13.3 动物的生殖---配子的形成
-13.4 动物的生殖---激素调节动物生殖
-13.5 动物的生殖---胚胎在子宫中的发育
-13.6 动物发育(1)
-13.7 动物发育(2)
-13.8 动物发育(3)
-第十三讲小测验--作业
-14.1 生态学的基本内容
-14.2 种群生态学
-14.3 种群间的相互作用
-14.4 生态系统
-14.5 生态系统中的物质循环
-14.6 生物多样性和物种
